Внешнее ориентирование модели.

Процесс внешнего ориентирования модели, выполняемый на аналитической стереофотограмметрической системе, включает измерение координат опорных точек  в системе координат фотограмметрической модели  и определение значений элементов внешнего ориентирования модели и элементов внешнего ориентирования снимков стереопары.

Для измерения координат точек в СК фотограмметрической модели на аналитической стереофотограмметрической системе стоится фотограмметрическая модель.

Построение фотограмметрической модели осуществляется следующим образом. При вращении штурвалов X, Y, Z компьютер вырабатывает значения координат точек фотограмметрической модели . По значениям координат  и значениям элементов внешнего ориентирования снимков стереопары в СК фотограмметрической модели для каждого снимка стереопары вычисляются координаты х, у изображений точки модели. Эти вычисления производятся по формулам:

       (21)

 в которых

Затем по одним из формул (13), (19) или (20) и по формулам (8) по значениям параметров калибровки измерительных систем и значениям параметров внутреннего ориентирования снимков для каждого из снимков стереопары вычисляются значения координат изображений точки модели в системах координат измерительных систем компьютер выдаёт команду на перемещение кареток снимков и в результате измерительные марки наводятся на снимках на изображения точки фотограмметрической модели, координаты которой  были заданы с помощью штурвалов X, Y, Z.

Для измерения координат  опорной точки в СК фотограмметрической модели оператор с помощью штурвалов X, Y, Z наводит стереоскопически марку на опорную точку на стереомодели. При нажатии на ножную педаль осуществляется фиксация координат  измеренной опорной точки.

По измеренным значениям координат опорных точек в СК фотограмметрической модели и значениям координат этих точек в СК объекта производят определение элементов внешнего ориентирования модели и элементов внешнего ориентирования снимков стереопары.

Для облегчения работы оператора в некоторых аналитических стереофотограмметрических системах после измерения трёх опорных точек производят определение значений элементов внешнего ориентирования модели и элементов внешнего ориентирования снимков стереопары, а на остальные опорные точки осуществляется автоматическое стереоскопическое наведение измерительной марки. Это производится следующим образом. По координатам опорной точки X, Y, Z в СК объекта и элементам внешнего ориентирования снимков стереопары в этой же системе координат по формулам (21) вычисляются координаты х,у изображений опорных точек для каждого из снимков стереопары в системах координат снимков. Затем также, как и при построении фотограмметрической модели по значениям параметров калибровки измерительных систем и параметрам внутреннего ориентирования снимков вычисляются координаты  изображений опорных точек в системах координат измерительных систем и компьютер выдаёт команды на перемещение кареток снимков в положение, при котором измерительные марки наводятся на изображение опорных точек на снимках стереопары. Оператор с помощью штурвалов X, Y, Z только уточняет наведение марки на изображение опорной точки на стереомодели и фиксирует её координаты  в системе координат модели.

После измерений каждой опорной точки вычисление значений элементов внешнего ориентирования модели и элементов внешнего ориентирования снимков в СК объекта повторяется.

 

 

Измерение координат и высот точек.

       Для измерения координат и высот точек объекта на аналитической стереофотограмметрической системе строится внешне ориентированная модель.

       Особенностью построения внешне ориентированной модели является то, что при вращении штурвалов X, Y, Z компьютер вырабатывает значения координат точек объекта в вспомогательной системе координат объекта , ось  и начало системы координат которой совпадают с осью Z и началом СК объекта OXYZ, а оси развёрнуты относительно осей Х и Y на угол разворота системы координат фотограмметрической модели относительно системы координат объекта OXYZ. (рис)

       По значениям координат точек объекта в вспомогательной СК вычисляются координат этих точек в СК объекта OXYZ по формулам:

          (22)

или

         (23)

Затем так же, как и при построении фотограмметрической модели по значениям координат X,Y,Z точки объекта, значениям элементов внешнего ориентирования снимков в СК объекта и значениям параметров внутреннего ориентирования снимков и параметров калибровки измерительных систем вычисляются координаты точек снимков в СК измерительных систем и компьютер выдаёт команды на перемещение кареток в положение, при котором измерительные марки наведены на изображение точки объекта на снимках.

Для измерения координат и высот точек объекта оператор штурвалами X,Y,Z наводит стереоскопически измерительную марку на точки стереомодели и фиксирует их координаты в СК объекта OXYZ.

Вспомогательная система координат введена для того, чтобы при вращении штурвалов X,Y измерительная марка на стереомодели перемещалась приблизительно параллельно осям х и у систем координат снимков.

На аналитических стереофотограмметрических системах можно создавать регулярные цифровые модели рельефа (ЦМР) в виде сетки квадратов на местности и ЦМР в виде параллельных профилей.

При создании ЦМР в виде сетки квадратов в компьютер вводятся значения координат X и Y всех точек ЦМР в СК объекта OXYZ. При определении высот точек ЦМР для каждой из точек по её координатам X,Y и координате Z, заданной штурвалом, вычисляются координаты изображений соответствующих точек на снимках в системах координат измерительных систем и выдаются команды на перемещение кареток. Оператор одним из штурвалов наводит стереоскопически измерительную марку на точку стереоскопической модели по высоте и фиксирует значение координаты Z точки цифровой модели.

При создании ЦМР в виде параллельных профилей в компьютер вводятся координаты начальных и конечных точек профилей и дирекционный угол  осей профилей (рис). Затем производится определение координат и высот точек каждого из профилей. С этой целью компьютер вычисляет координаты X и Y точек профиля по расстояниям d от начальной точки профиля до определяемой точки. Вычисление координат X,Y точек профиля производится по формулам:

          (24)

     Оператор одним из штурвалов задаёт скорость изменения величины расстояния d, а другим – высоту точки модели Z. По координатам X,Y,Z точек профиля вычисляются координаты их изображений в СК измерительной системы и выдаются команды на перемещение кареток. Наблюдая стереоскопическую модель, оператор совмещает марку с поверхностью объекта. Фиксация координат точек профиля X, Y, Z производится автоматически через заданные интервалы расстояний между точками профиля или через заданные интервалы высот точек профиля. Таким же образом можно строить профили между любыми точками объекта.

     В некоторых аналитических стереофотограмметрических системах, например, АФС «Стереоанаграф» построение фотограмметрической и внешне ориентированной моделей производится иначе, чем изложено выше. В этих системах штурвалы X, Y выдают команды на перемещение одного из снимков стереопары по осям измерительной системы этого снимка, а штурвал Z задаёт высоту точки объекта в СК объекта (или фотограмметрической модели). По значениям координат снимка в СК измерительной системы, поступающим в компьютер с датчиков координат, значениям параметров калибровки измерительной системы и значениям параметров внутреннего ориентирование снимка вычисляются координаты х, у точки снимка в СК снимка, а затем по значениям элементов внешнего ориентирования снимка и значению координаты Z точки объекта, задаваемой штурвалом Z, вычисляются координаты X,Y точки объекта по формулам:

  (25)

в которых

     Затем по формулам (21) по значениям координат X, Y, Z объекта и значениям элементов внешнего ориентирования второго снимка стереопары вычисляют значения координат х, у изображения точки на втором снимке в СК снимка, а по значениям параметров измерительной системы и параметрам внутреннего ориентирования снимка вычисляются координаты изображения этой точки в системе координат измерительной системы и компьютер выдаёт команды на перемещение каретки снимка. Оператор для измерения координат точек модели с помощью штурвалов X,Y,Z наводит измерительную марку на точку стереомодели и производит фиксацию координат X,Y,Z точек модели.

     Недостатком этого метода построения модели является невозможность его использования для построения регулярных цифровых моделей рельефа и автоматического наведения измерительной марки на точки стереомодели по заданным значениям координат этих точек в системе координат объекта. Другим недостатком является то, что при изменении штурвалов значения высоты точки объекта Z изменяются значения её координат X и Y.