- Введение
- Фотограмметрия и дистанционное зондирование. введение (с. в. богомазов, 2021)
- Лазерные съёмочные системы
- Оптико-электронные системы
- Радиофизические системы
- Реферат найти фотограмметрия и дистанционное зондирование
- Сканирующие съёмочные системы
- Список использованной литературы
- Тепловые съёмочные системы
- Заключение
Введение
К нефотографическим системам относят несколько классов съёмочных устройств, которые разработаны с целью расширения технических возможностей аэро и космических методов изучения Земли.
Принципиальным их отличием от фотографических систем является применение иных сенсоров, регистрирующих широкий спектр излучения от земной поверхности, иных способов построения и передачи изображения, представлении результатов съёмки в цифровом виде.
Съёмочные системы, установленные на космических летательных аппаратов позволяют получать информацию о процессах, проходящих на Земле в реальном или близреальном времени.
Специфика космических полётов потребовала конструирование съёмочных систем специального вида: компактных, малого веса и энергопотребления, с возможностью передачи без искажения информации на пункт приёма непосредственно в процессе съёмки и т.д.
Фотограмметрия и дистанционное зондирование. введение (с. в. богомазов, 2021)
ВВЕДЕНИЕ
Фотограмметрия — наука, изучающая способы определения форм, размеров, пространственного положения и степени изменения во времени различных объектов по результатам измерений их фотографических изображений.
Термин «фотограмметрия» происходит от греческих слов: photos — свет, gramma — запись, metreo — измерение. Следовательно, его дословный перевод — «измерение светозаписи».
Предметы изучения фотограмметрии — это геометрические и физические свойства снимков, способы их получения и использования для определения количественных и качественных характеристик сфотографированных объектов, а также приборы и программные продукты, применяемые в процессе обработки.
Характеристики объекта могут изучаться по его изображению на одиночном снимке или по паре перекрывающихся снимков, полученных и различных точек пространства.
Если при изучении объекта используются свойства одиночного снимка, то такой метод получения необходимой информации называют фотограмметрическим. Если же он изучается по паре перекрывающихся снимков, то метод называют стереофотограмметрическим.
В настоящее время в фотограмметрии выделяют три направления исследований. В первом изучаются и развиваются методы картографирования земной поверхности по снимкам. Второе связано с решением прикладных задач в различных областях науки и техники. В третьем развиваются технологии получения информации об объектах Земли, Луны и планет солнечной системы с помощью аппаратуры, установленной на космических летательных аппаратах. Задачи и методы последнего из указанных направлений существенно отличаются от первых двух и далее детально не рассматриваются.
Основными достоинствами фотограмметрического и стереофотограмметрического методов являются:
— высокая точность результатов, так как снимки объектов получают прецизионными фотокамерами, а их обработку выполняют, как правило, строгими методами;
— высокая производительность, достигаемая благодаря тому, что измеряют не сами объекты, а их изображения. Это позволяет обеспечить автоматизацию процесса измерений и последующих вычислений;
— объективность и достоверность информации, возможность при необходимости повторения измерений;
— возможность получения в короткий срок информации о состоянии как всего объекта, так и отдельных его частей;
— безопасность ведения работ, так как съемка объекта выполняется неконтактным (дистанционным) методом. Это имеет особое значение, когда объект недоступен или пребывание в его зоне опасно для здоровья человека;
— возможность изучения движущихся объектов и быстро протекающих процессов.
Наряду с отмеченными достоинствами рассматриваемые методы имеют и недостатки. К ним следует отнести зависимость фотографических съемок от метеоусловий и необходимость выполнения полевых геодезических работ с целью контроля всех технологических процессов. Поэтому только разумное их сочетание с другими методами получения информации может обеспечить решение поставленной задачи с минимальными затратами труда и средств.
При разработке методических указаний использован опыт ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ», ГОУ ВПО «Пензенский ГУАС» по организации проведения лабораторных занятий по дисциплине «Фотограмметрия и дистанционное зондирование».
Лазерные съёмочные системы
Лазерные съёмочные системы относятся к активным съёмочным системам, работающим в оптическом диапазоне. В основе лазерной съёмки заложен принцип работы светодальномера без отражателя- лазерная локация. Отражателем является поверхность снимаемого объекта. В качестве облучателя используется полупроводниковый лазер, генерирующий излучение в ближней ИК-зоне в импульсном режиме. С помощью лазера производится направленное облучение поверхности. Сигнал, отражённый от элементарной площадки земной поверхности (объекта), принимается оптической системой. При каждом элементарном измерении в процессе сканирования регистрируется наклонная дальность до площадки отражения и направление относительно осей системы координат лазерного локатора. Положение локатора в геодезической системе координат (X,Y,Z) определяется бортовым GPS- приёмником. Углы наклона и разворота зондирующего луча относительно осей геодезической системы координат определяется с помощью инерциальной аппаратуры. Это позволяет получить после обработки результатов измерений геодезические координаты элемента поверхности, вызвавшего отражение зондирующего луча. Точность пространственных координат обратно пропорциональна высоте съёмки.
Результатом съёмки является трёхмерное цифровое изображение. Получение изображения лазерным сканером производится в два этапа. На первом выполняется регистрация результатов измерений множества элементарных площадок (точек) – получения так называемого «облака точек» – каждая из которых имеет координаты X,Y,Z.
Обработка результатов измерений может производиться на борту летательного аппарата. Лазерные съёмочные системы применяют для построения профилей рельефа на территориях закрытых лесами и создания цифровой модели рельефа местности. Их применение эффективно при обследовании линий электропередач.
При съёмке городов и населённых пунктов получаемое трёхмерное изображение позволяет успешнее проводить работы по организации территорий. Или, например, оптимизировать размещение приёмопередатчиков мобильной телефонной связи для достижения уверенного приёма сигналов.
Помимо лазерных сканеров, используемых с воздушных и космических носителей, существуют наземные лазерные сканеры. Принцип работы этих съёмочных систем аналогичен рассмотренным сканерам. Изображения, получаемые ими, применяются для изучения деформаций зданий и промышленных сооружений, составления фронтальных планов сложных архитектурных сооружений и т.п.
Оптико-электронные системы
Использование в качестве приёмников излучения ПЗС-линейки или ПЗС-матрицы расширяет класс съёмочных систем, имеющих на выходе цифровое изображение. При использовании компьютерных технологий фотограмметрической обработки снимков подобные съёмочные системы становятся перспективными, так как не требуют дополнительного преобразования снимка в цифровое изображение. Принцип работы ПЗС, прибора с зарядной связью, заключается в следующем. Светочувствительный слой представляет собой сетку кремниевых диодов, расположенную за оптической системой. Каждый кремниевый диод соединён с ячейкой хранения заряда. Когда световой поток, в виде оптического изображения, поступает на диод, генерируется некоторое количество электрического заряда пропорционально падающему потоку. Заряд переносится в ячейку хранения заряда (ячейку памяти). Из ячеек памяти информация последовательно считывается и преобразуется в цифровой код (цифровое изображение). Изображение строится по законам центральной 20 проекции (кадровые системы) или путём сканирования местности. Линейное разрешение цифровых съёмочных систем зависит от размера элементов, составляющих ПЗС – матрицу.
Радиофизические системы
Заключается в зондировании земной поверхности радиосигналом. На борту носителя самолета или спутника устанавливается радиолокатор активный микроволновый датчик, способный передавать и принимать поляризованные радиоволны в заданном диапазоне частот. Развертка сигнала производится по принципу сканера, т.е. переход от одной строки к другой идет за счет перемещения носителя. Количество энергии,
, называется “обратным рассеянием”. Каждый пиксель радиолокационного снимка показывает суммарный коэффициент отражения данного участка поверхности, или мощность возвратившегося к антенне сигнала. Значения яркости пикселя могут быть преобразованы в удельную эффективную поверхность рассеяния (УЭПР) величину, использующуюся в различных физических моделях отраженных радиоволн. Высокая яркость пикселя означает, что большая часть сигнала вернулась к антенне, низкая – наоборот.
Отличительная особенность радиолокационных изображений -наличие так называемого спекл-шума.
По типу конструкции различают радиолокационные системы бокового обзора (РЛС БО) и с синтезированием апертуры антенны (РСА), обеспечивающие получение снимков с разным пространственным разрешением.
В последние годы появились и приобретают все большее значение видеосъемка и съемка цифровыми камерами, основанные на использовании волоконной оптики.
Радиолокационная съёмка заключается в зондировании земной поверхности радиосигналом. На борту носителя (самолёта или спутника) устанавливается радиолокатор – активный микроволновой датчик, способный передавать и принимать поляризованные радиоволны в заданном диапазоне частот.
Развёртка сигнала производится по принципу сканера, т. е. переход от одной строки к другой. Количество энергии возвращённой на антенну локатора называется (обратным рассеиванием). Каждый пиксель радиолокационного снимка показывает суммарный коэффициент отражения данного участка поверхности или мощность возвратившегося к антенне сигнала.
Реферат найти фотограмметрия и дистанционное зондирование
Оптоэлектронные приборы, их определение, устройство и принцип работы. Выпрямительные диоды, их определение и устройство. Работа транзистора в режиме насыщения. Принципиальные особенности оптоэлектронных устройств. Распространение световых лучей.
контрольная работа, добавлен 09.01.2021
Описание программы, предназначенной для обработки монохромных изображений, полученных в разных спектральных диапазонах. Варианты использования предлагаемого программного обеспечения. Определение области применения подобных информационных технологий.
статья, добавлен 27.02.2021
Условия узкополосности пространственно-временных сигналов для линейной многочастотной антенной решетки, сфокусированной в зоне Френеля. Параметры сверхбыстрого сканирования, сфокусированного излучения, искажения основного и интерференционных максимумов.
статья, добавлен 14.07.2021
Формирование радиолокационных виртуальных изображений с помощью вейвлетов. Рассмотрение особенностей формирования двумерного виртуального изображения нестационарного радиолокационного сигнала со сложными амплитудно-частотно-временными вариациями.
статья, добавлен 19.06.2021
Понятие коммуникационного процесса и его сущность, базовые элементы в процессе обмена информацией. Особенности коммуникационной сети, ее основные виды: открытая (линейная, “Змея”, “Звезда” и др.), закрытые (“Круг”, “Колесо”) и комбинированные (“Соты”).
курсовая работа, добавлен 04.05.2021
Анализ существующих стандартов компрессии телевизионных изображений и их влияния на принципы реализации систем цифрового телевидения. Область применения методов компрессии телевизионных изображений. Обработка и кодирование цифровых телевизионных сигналов.
учебное пособие, добавлен 15.06.2021
Кинокамеры как оптико-механическое устройства, предназначенные для съемки кинофильма, их классификация по назначению и формату кинопленки, типы и функциональные особенности. Видеокамеры, их свойства и оценка, разновидности: цифровые и аналоговые.
реферат, добавлен 13.11.2021
Типы носителей аналоговой фонограммы. Характерные особенности устройств механической записи-воспроизведения аналоговых фонограмм. Значения параметров механической записи на грампластинки. Ранг шумов и помех, которые вносят искажения в аудиофрагмент.
статья, добавлен 30.07.2021
Указано, что при попытках улучшения качества изображений различными методами, большое значение имеют ошибки, возникающие при оцифровке аналогового сигнала. Влияние шума вызванного квантованием яркости изображения на процесс повышения качества изображений.
статья, добавлен 30.10.2021
Анализ ранговых алгоритмов с целью исследования возможности использование межкадровой информации для повышения эффективности ранговой обработки телевизионных изображений. Разработка программного обеспечения для оптимизации алгоритмов ранговой обработки.
автореферат, добавлен 06.08.2021
Сканирующие съёмочные системы
Сканирующие съёмочные системы (сканеры) отличаются от других, прежде всего принципом построения изображения. Изображение строится путём построчного сканирования (просматривания) местности. Сканирующее устройство воспринимает отраженный (излученный) электромагнитный поток от элементарных площадок снимаемого объекта, расположенных вдоль строки. Размер площадки зависит от высоты съёмки, мгновенного угла 2α изображения оптической системы сканера 2 и положения относительно оси сканирования. Угол захвата 2β определяет ширину полосы на местности. Переход от одной строки к другой (построчная развёртка) происходит в результате поступательного движения летательного аппарата. Для исключения разрывов между строками скорость сканирования согласуется с высотой и скоростью полёта. В качестве сканирующих устройств 4 используют вращающиеся оптические элементы: плоские зеркала, зеркальные призмы, пирамиды и т.п. Сканирующее устройство воспринимает отраженный (излученный) электромагнитный поток от элементарных площадок снимаемого объекта, расположенных вдоль строки. Размер площадки зависит от высоты съёмки, мгновенного угла изображения оптической системы сканера и положения относительно оси сканирования. Угол захвата определяет ширину полосы на местности. Переход от одной строки к другой (построчная развёртка) происходит в результате поступательного движения летательного аппарата. Для исключения разрывов между строками скорость сканирования должна быть согласована с высотой и скоростью полёта. Подобный способ построения изображения приводит к неодномоментности экспонирования строки; изменению масштаба изображения вдоль оси сканирования; изменению размер пикселя вдоль оси сканирования, что приводит или к перекрытиям элементов строки или к их разрыву и т.п.
Список использованной литературы
1)Учебно-методическое пособие: Обиралов А.И., Лиманов А.Н. Фотограмметрия и дистанционное зондирование. – М.: Колосс, 2006.
2)Обиралов А.И., Гебгарт Я.И. Практикум по фотограмметрии.- М.: Недра 1990.
Тепловые съёмочные системы
Широкое развитие и применение получили тепловые сканирующие системы, относящиеся к пассивным. Данные системы работают в инфракрасной и тепловой зонах электромагнитного излучения. Для этого используют многозональные радиометры, радиометрические комплексы, тепловизионные системы. В зависимости от вида получаемой информации и возможностей используемой аппаратуры съёмку проводят в одном или нескольких спектральных интервалах одновременно.
На тепловых снимках отображаются контрасты, а не абсолютные величины радиационной температуры, поэтому между тоном снимка и радиационной температурой на местности нет однозначного соответствия. Два идентичных объекта с одинаковой энергетической яркостью отображаются на снимке одним тоном только при условии их размещения на одинаково излучающем фоне.
Радиационный контраст в значительной мере определяется временем съемки. Один и тот же объект на тепловых снимках, полученных в различных радиационных условиях, может менять свой контраст с фоном вплоть до противоположного. Выделение объектов наблюдения на тепловых изображениях производится по совокупности дешифровочных признаков, основными из которых являются — яркостной контраст, пространственная характеристика и конфигурация тепловой аномалии.
Заключение
Отличие нефотографических от фотографических систем: применение сенсоров, регистрирующих широкий спектр излучения от земной поверхности; способов построения; передачи изображения. Съёмочные системы, установленные на КЛА, позволяют получать информацию о процессах, проходящих на Земле, в реальном или близреальном времени.
