Технология организации работ по созданию топографической карты масштаба 1:10 000 на объект «Калининский район»

 

Климат в области умеренно континентальный: продолжительное сухое жаркое лето. Зима морозная, среднее количество дней с осадками — 12—15 в месяц, с  туманами в среднем 4—10 дней в месяц, метелями в среднем 4—10 дней в месяц. Весна короткая. В марте возможны метели, заносы на дорогах, в среднем 5—7 дней. Дней с туманами в марте в среднем 5—9. Весной, обычно с последней декады марта по третью декаду апреля, на дорогах с твёрдым покрытием вводится ограничение на движение большегрузного автотранспорта, начало которого приурочено к переходу среднесуточной температуры через 0. Осень не отличается из года в год постоянством погоды. Устойчивый снежный покров образуется в северных районах к 25 ноября, а в центральных и южных — с 29 ноября по 8 декабря. Весна начинается в последней декаде марта. Лето длится 4,5 месяца и делится на три периода: «предлетье», «разгар» и «спад» лета. Осень начинается в середине сентября и продолжается до начала ноября. Зима начинается в первую декаду ноября.

 

Почти все земли, пригодные для  земледелия, распаханы и засеяны  зерновыми, кормовыми и техническими культурами. Большое значение для  засушливого климата имеет лесоразведение. Посадки леса ведут лесхозы, колхозы и лесопосадочные станции. Все больше появляется лесных посадок вдоль железных и автомобильных дорог, в полях севооборота, по берегам оврагов и прудов, на песках, на улицах городов, поселков, деревень. В поймах рек луга чередуются с лесами. На лугах растут высокие травы с яркими цветами: чина луговая, кровохлебка, подмаренник и другие, из злаков — пырей, костер. Луга — лучшие сенокосные угодья. Поймы используются и под огороды. На Приволжской возвышенности  по балкам и оврагам встречаются байрачные леса; в них растут дуб, береза, осина, вяз, липа. Южнее, в заволжских степях, на темно-каштановых почвах преобладает ковыль Лессинга (ковылок) и типчак. Разнотравье обеднено: астрагалы, гвоздика, птицемлечник, полынь австрийская (полынок) и другие.

 

Из полезных ископаемых в области  разведано более 40 малых нефтяных и газовых (значительны Степновское  и Урицкое) месторождений, при неизученности  основной части перспективных районов. Разведано множество месторождений  горючего сланца, в том числе крупное Озинское, месторождения качественного цементного сырья, фосфоритов, строительных, балластных и стекольных песков, строительных глин и камня.

 

 

 

 

 

III. Проектирование аэрофотосъемочных работ.

 

3.1. Расчет функции  передачи модуляции (ФПМ).

 

При выполнении аэрофотосъемочных работ и использовании материалов аэросъёмки для решения широкого круга задач чрезвычайно важное значение приобретает способность аэросъёмочной системы воспроизводить с определённым контрастом мелкие детали ландшафта. Количественно эту способность можно оценить с помощью минимального размера объекта на местности L_м (мм), который может быть зафиксирован на снимке с помощью данной аэросъёмочной системы:

L_м=

Н_ф - высота фотографирования (м);

R_м- разрешающая способность аэросъёмочной системы (мм^-1);

f-фокусное расстояние объектива  АФА (м).

 

Чем меньше значение L тем выше качество изображения. Из выражения видно, что при постоянном отношении H/f разрешение на местности растёт с увеличением R_м Следовательно, для оценки изобразительного качества аэрофотосъёмочной системы достаточно оценить её разрешающую способность, которая зависит от целого ряда факторов, таких как яркостные характеристики снимаемых объектов, характеристики атмосферы, условия визирования, характеристики оптической системы и фотоплёнки. Таким образом, аэрофотосъёмочную систему можно рассматривать как совокупность отдельных элементов (атмосфера, сдвиг изображения, оптическая система, фотоплёнка), каждый из которых, обладая ограниченными возможностями по передачи мелких деталей, снижает разрешающую способность системы в целом.

 

По определению, разрешающая способность - это способность системы передавать раздельно мелкие детали изображения. Различимость же мелких деталей непосредственно  связана с контрастом между соседними элементами изображения (объектом и фоном): если контраст меньше величины порогового контраста приёмника (глаза, фотоплёнки, фотопреобразователя и т. д.), то объект и фон неразличимы. Однако контраст изображения на выходе системы зависит не только от яркостных свойств объекта (изображения на входе), но и от пространственной частоты. Так, при фотографировании миры с постоянным контрастом, но с увеличивающейся пространственной частотой N, контраст изображения миры на выходе системы уменьшается с увеличением N, то есть изображение миры передается с уменьшением яркостных различий. Функция, характеризующая снижение контраста изображения на выходе системы по отношению к контрасту изображения на входе в зависимости от пространственной частоты N. называется функцией передачи модуляции (ФПМ). ФПМ прогнозирует количество потерь сигнала.

 

ФПМ аэрофотосъёмочной системы, звеньями которой являются атмосфера, сдвиг  изображения и оптическая система  АФА, описывается выражением:

 

T(N)_c=T(N)_o.T(N)_w.T(N)_A.T(N)_пл

 

T(N)o - ФПМ объектива;

T(N)w - ФПМ сдвига изображения при съёмке;

T(N)_A - ФПМ атмосферы;

T(N)_пл – ФПМ фотоплёнки.

 

ФПМ объектива T(N)o характеризует собой падение контраста оптического изображения К’(N) по сравнению с контрастом объекта при увеличении пространственной частоты  N.

K’(N) и Kt(N) – соответственно значения контрастов оптического изображения и объекта при частоте N.

 

ФПМ аэрофотосъёмочных объективов определяют ещё па стадии их проектирования, однако наиболее объективные данные о передаточных свойствах реального объектива получают в результате непосредственных измерений ФПМ на электронно-оптической скамье. В результате исследования большого числа объективов была получена эмпирическая формула, позволяющая, не прибегая к эксперименту, определить ФПМ в зависимости от параметров объектива:

 

T(N)_o=(1-

 

no-знаменатель относительного отверстия объектива=6,7;

λ-длина волны = 0,557 мкм; 

N-пространственная частота;

k-постоянный коэффициент=0,0035;

β-половина угла поля зрения, ;

f-фокусное расстояние объектива=75 мм.

 

При выполнении аэрофотосъёмки вследствие линейных и угловых перемещений  АФА возникает сдвиг изображения, который влияет на ФПМ аэросъёмочной  системы, хотя и не является её физическим звеном. Сдвиг изображения определяется по формуле:

Для оценки влияния сдвига изображения  на ФПМ фотографической системы  используется следующая формула:

 

Где η-КПД затвора.

В нашем случае принимаем, что КПД затвора>0.75, тогда правым сомножителем можно пренебречь. Формула примет вид:

T(N)_w=

W- путевая скорость самолета (км/с);

t_в = выдержка (с);

- сдвиг изображения (мм),

N - пространственная частота (мм1),

Н — высота фотографирования (км).

 

ФПМ атмосферы описывает коэффициент  передачи контраста атмосферы. Вычисляется  по формуле:

Tатм=

r_o=0.25    коэффициент яркости объекта

r_ф=0.13    коэффициент яркости фона

=0.05   коэффициент яркости  дымки

 

Зная контраст объекта, ФПМ аэросъёмочной  системы, можно найти контраст оптического  изображения в фокальной плоскости:

K_t=

 

K’(N)_t=T(N)’.K_t,  T(N)’= T(N)_o.T(N)_w.T(N)_A

 

Кt – контраст местности; и - интегральные коэффициенты яркости объекта и фона соответственно; К’(N)_t - контраст оптического изображения.

 

Вместо ФПМ пленки T(N)_пл для определения общей ФПМ определяют ФПМ порогового контраста пленки K(N)пл. ФПМ порогового контраста пленки это зависимость минимального контраста тест-объекта, необходимого для получения визуально различимого фотографического изображения, от пространственной частоты. Вычисляется по формуле:

K_п(N)=

где N- пространственная частота (мм );

R_пл- разрешающая способность фотоплёнки (мм ) определена при контрасте изображения, равном 1.

 

δ=(520*140*1/300)/(3,6*1500)=0,024 мм

 

Таблица вычислений функций передачи модуляции для N=0,5,10…50 мм^-1:

N	0	5	10	15	20	25	30	35	40	45	50
T(N)o	1	0,853	0,727	0,620	0,528	0,449	0,382	0,325	0,276	0,234	0,198
T(N)w	1	0,976	0,907	0,799	0,66	0,502	0,338	0,179	0,038	-	-
T(N)a	0,792	0,792	0,792	0,792	0,792	0,792	0,792	0,792	0,792	0,792	0,792
T(N)'	0,792	0,659	0,522	0,392	0,276	0,179	0,102	0,046	0,008	-	-
K'(N)t	0,198	0,165	0,131	0,098	0,069	0,045	0,026	0,012	0,002	-	-
K(N)пл	0	0,017	0,034	0,053	0,071	0,091	0,111	0,132	0,154	0,176	0,200

 

Разрешение  на местности:

Rmax=20 мм^-1, определено по последующему графику.

 

L=1500м/(2*20мм^-1*0,075м)=500 мм.

 

График зависимости  функции передачи модуляции от пространственной частоты N

 

 

3.2. Экспонометрический  расчет по срокам съемки. 

 

Дана задача на вычисление выдержки для сентября для чисел 1.09, 10.09, 20.09, 30.09 на часы 8^h, 10^h, 12^h, 14^h, 16^h, 18^h и 20^h.

t_э =

 

Суммарная освещенность E определяется по формуле: E =E_p+Eп,

где E_p – рефлексная освещенность, вычисляется по формуле E_p=16300. .

Прямая солнечная освещенность, создаваемая на каком –либо участке, рассчитывается по формуле  Eп = 135000.sinh_o.10

135000лк – так называемая солнечная постоянная или освещенность на границе атмосферы.

 

h_o – высота стояния солнца

h_o=90-z_o

m=secz_o=cosecho

cosz_o =sinho= sin

где - широта места; =51⁰30’

t_o – часовой угол солнца

t_o=S_o+T^H-d-n+ -

⁰ -  склонение солнца , выбираемое по дате съёмки

S_o ^h– звездное время на полночь

- долгота места  =44^о30’

 

n-  часовой пояс, в котором производится  съёмка

- прямое расстояние солнца

 

Таблица расчетов выдержек:

Чис-ло	Tмh	αoh	δoo	Soh	hoо	mа	En,лк	Ep,лк	EΣ,лк	t,с
1.09	10	10h 41’	8o 18’	22h 41’	32,2	1,9	46723,86	11901,03	58624,89	1/213
	12				44,6	1,4	68275,35	13657,54	81932,89	1/298
	14				45,5	1,4	69713,43	13765,36	83478,79	1/304
	16				34,3	1,8	50553,13	12235,69	62788,82	1/229
	18				17,0	3,4	18034,3	8824,21	26858,56	1/98
	20				-1,5	-39,1	-2,8*10-7	-	-	-
10.09	10	11h 14’	4o 57’	23h 17’	29,8	2	42141,98	11484,27	53626,25	1/195
	12				41,5	1,5	63236,64	13271,69	76508,32	1/278
	14				42,1	1,5	64137,12	13341,61	77478,72	1/282
	16				31,0	1,9	44526,31	11703,51	56229,82	1/205
	18				14,0	4,1	12522,24	8003,22	20525,47	1/75
	20				-4,6	-12,5	-192585	-	-	-
20.09	10	11h 50’	1o 07’	23h 56’	26,8	2,2	36590,61	10951,43	47542,04	1/173
	12				37,9	1,6	57086,27	12781,97	69868,24	1/254
	14				38,2	1,6	57445,09	12811,15	70256,26	1/256
	16				27,3	2,2	37532,19	11044,21	48576,40	1/177
	18				10,5	5,5	6889,5	6944,05	13833,55	1/50
	20				-8,1	-7,1	-97590,7	-	-	-
30.09	10	12h 26’	-2o 47’	00h 36’	23,9	2,5	31028,74	10380,03	41408,76	1/151
	12				34,3	1,8	50620,8	12241,50	62862,30	1/229
	14				34,1	1,8	50265,91	12210,98	62476,89	1/227
	16				23,4	2,5	30110,05	10281,35	40391,40	1/147
	18				6,8	8,5	2247,806	5592,69	7840,50	1/29
	20				-11,8	-4,9	-85138,7	-	-	-