Цифровая аэросъемка – мифы и реальность

Однако описанные преимущества не позволят в ближайшие годы цифровым камерам полностью вытеснить аэрофотокамеры. Прежде всего это связанно с тем, что современные цифровые камеры имеют достаточно низкое разрешение по сравнению с АФА. Например, снимок, полученный аэрофотоаппаратом RC-30 или LMK, имеет размер 23х23 см. и может быть отсканирован на фотограмметрическом сканере с шагом в 12 микрон, и после сканирования будет получен цифровой снимок размером в 367 Мпикс. (мега пикселя), а если такой снимок отсканировать с шагом в 8 микрон, то будет получен снимок размером 826 Мпикс. Современные цифровые аппараты имеют матрицы, позволяющие получить снимки размером около 40 Мпикс. То есть, чтобы заснять местность цифровым аппаратом, потребуется сделать в 10-20 раз больше снимков, чем обычным аэрофотоаппаратом. В итоге на больших площадях оказывается выгоднее использовать специализированные аэросъемочные самолеты АН-30, на которых установлены АФА, чем легкие летательные аппараты с цифровыми камерами. Еще одним недостатком цифровых камер является то, что снятые цифровые снимки должны быть перезаписаны на накопитель, а это требует некоторое время, в итоге интервал между кадрами может быть таким большим, что перекрытие между снимками окажется менее 50 %, т.е. образуются фотограмметрические разрывы. Для решения данной проблемы можно для аэросъемки использовать две одинаковые цифровые камеры (невысокая цена камер позволяет это сделать), которые будут снимать по очереди, тем самым время для сброса информации на накопитель увеличивается в два раза.

Аэрофотосъемка не рентабельна при съемке небольших площадей в связи с тем, что стоимость эксплуатации самолетов АН-30 достаточно высока, и если объект съемки находится далеко от места базирования самолета, то стоимость квадратного километра съемки становится просто астрономической. Для цифровой съемки небольших участков могут быть использованы легкие самолеты или автожиры, которые легко разбираются и могут быть доставлены к месту съемки на грузовом автомобиле. Для таких аппаратов не требуется аэродром, так как они могут взлетать с автодорог, полей и т.д.

Для цифровой съемки должны быть использованы камеры, у которых не изменяется фокусное расстояние. Это связано с тем, что для фотограмметрической обработки полученных снимков нужно знать внутренние параметры камеры, а если фокусное расстояние будет переменным, то внутренние параметры каждый раз будут различными. Перед обработкой снимков цифровая камера должна быть откалибрована. Должны быть определены следующие параметры: фокусное расстояние, дисторсия, разность масштабов по осям X и Y, координаты главной точки.

Если цифровые снимки будут обрабатываться в программе «ЦФС-Талка», то технология будет следующей:

• 
  исправление ошибок на снимках;
  
• 
  создание проекта;
  
• 
  ввод внутренних параметров;
  
• 
  сгущение сети;
  
• 
  внешнее ориентирование;
  
• 
  стереорисовка;
  
• 
  создание ортофотопланов, цифровых карт и т.д.
  

Как правило, после калибровки камер, выдается программное обеспечение (например «Талка-Дисторсия»), которое автоматически исправляет ошибки снимков, вызванные дисторсией, разностью масштабов по осям X и Y. Если такого программного обеспечения нет, то эти ошибки можно исправить непосредственно в программе «ЦФС-Талка», для этого необходимо ввести в программу значения дисторсии и запустить функцию конвертирования снимков с исправлением ошибок за дисторсию.

После того, как на снимках будет исправлена ошибка за дисторсию, можно приступать к созданию проекта. Проект для цифровых снимков создается так же, как и для обычных аэроснимков. В проект добавляются снимки, они расставляются в маршрутной схеме, вводятся внутренние параметры. В программе нужно указать, что загруженные снимки цифровые, для этого в «параметрах снимков» нужно установить флаг «цифровой снимок» рис.1
Рис.1 В «параметрах АФА» для цифровых снимков нужно установить соответствующий флаг.


Для цифрового снимка также нужно ввести фокусное расстояние в пикселях, масштаб съемки (примерный), смещение главной точки снимка.

Для удобства работы с цифровыми снимками в программе «ЦФС-Талка» размер пикселя снимка условно принимается равным 1 мм, это связанно с тем, что цифровой снимок вообще не может иметь фиксированных размеров в миллиметрах, так как изначально он получен в цифровом виде и может быть выведен на твердый носитель (бумагу, пленку) в любом масштабе. Если же брать за физический размер снимка размер матрицы, то это создаст дополнительные неудобства. Во-первых, нужно знать физический размер матрицы, а это не всегда возможно, к тому же точный размер матрицы можно узнать только разобрав фотоаппарат, после чего он, как правило, становится неработоспособным. Во-вторых, ввод дополнительных параметров создает неудобства для пользователей и в-третьих, знать физический размер цифрового снимка все равно не нужно, потому, что он все равно не используется ни в каких фотограмметрических расчетах.

Если мы принимаем размер пикселя равным 1 мм, тогда масштаб съемки будет равен размеру пикселя в миллиметрах на местности:

m=d_пикс в мм.

Например, если у нас имеется снимок местности снятый с разрешением 10 см (100мм), то масштаб такой съемки будет 1:100.

Если разрешение снимка не известно, то его можно вычислить по следующей формуле:

d_пикс в мм = H _{фотогр.} в мм / f _камеры в пикселях ,

где:

H _{фотогр.} в мм – высота фотографирования в миллиметрах;

f _камеры в пикселях – фокусное расстояние камеры в пикселях.
После того, как введены внутренние параметры, вся дальнейшая обработка по цифровым снимкам: сгущение сети, внешнее ориентирование, стереорисовка, создание ортофотопланов и цифровых карт выполняется так же, как и по обычным аэроснимкам.

На сегодняшний день еще одним недостатком цифровых камер является слишком большое фокусное расстояние у объективов (или маленький физический размер матрицы), которые можно использовать для аэросъемки. Это приводит к тому, что по снимкам, полученным с такой камеры, сложнее восстановить рельеф местности. Так как цифровые снимки имеют форму прямоугольника, рекомендуется во время съемки располагать камеру длинной стороной вдоль направления съемки, т.к. это позволит увеличить базис фотографирования, а, значит, и улучшить фотограмметрическую засечку (рис.2). На рис. 2 хорошо видно, что если соотношение сторон снимка составляет 2:3, то, расположение снимка длиной стороной вдоль направления съемки позволяет увеличить базис фотографирования (B) в 1,5 раза. Соответственно в 1,5 раза увеличивается время для сброса информации с цифровой камеры на накопитель.

Учитывая приведенные достоинства и недостатки цифровых камер можно сделать вывод, что на сегодняшний день цифровые камеры не могут полностью вытеснить классические аэрофотоаппараты. Но они очень эффективно могут быть использованы для съемки небольших площадей, например для составления кадастровых планов небольших участков (дачи, коттеджные поселки, садовые товарищества и т.д.). А через несколько лет, когда будут созданы большие матрицы и новые накопители цифровой информации, цифровая съемка полностью вытеснит аэрофотосъемку, как это произошло на рынке бытовых фотоаппаратов.