Элементы ориентирования снимков

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
кафедра картографии и геоинформационных систем
Пупырев М.А.
Геоинформатика
Учебно-методический комплекс
Рабочая программа по дисциплине для студентов специальности
80801.65 «Прикладная информатика в географии»
Тюменский государственный университет
2009
М.А.
Пупырев
Геоинформатика:
Учебно-методический
комплекс.
Рабочая учебная программа для студентов эколого-географического
факультета, обучающихся на ОДО по специальности
информатика
в географии".
Тюмень:
"Прикладная
Издательство Тюменского
государственного университета, 2009. 16с.
Рабочая учебная программа составлена на основании требования
государственного
профессионального
образовательного
образования.
стандарта
Программа
высшего
предназначена
для
студентов 3, 4, и 5 курсов эколого-географического факультета,
обучающихся на ОДО по специальности "Прикладная информатика в
географии". В ней представлены основные разделы
части
курса
«Геоинформатика»
объемом:
теоретической
лекции
–
101
час,
лабораторные занятия - 101 часов и самостоятельная работа студентов
198 часов.
Рабочая учебная программа дисциплины опубликована на сайте
ТюмГУ: Геоинформатика [электронный ресурс] / Режим доступа: http://
www.umk.utmn.ru., свободный.
Рекомендовано
Утверждено
к
изданию
проректором
по
кафедрой
учебной
картографии
работе
и
ГИС.
Тюменского
государственного университета.
ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР:
д.т.н., профессор В.В. Новохатин
© ГОУ ВПО Тюменский государственный университет, 2009
© М. А. Пупырев, 2009
1. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА.
Программа курса рассчитана на 400 часов. Из них: 101 ч. – лекционный
курс,
101ч.
–
отведено
на
лабораторные
занятия,
198
час
–
самостоятельная работа студентов. Читается курс студентам дневного
обучения, обучающихся по специальности «Прикладная информатика в
географии» и разработан в соответствии:
-
требованиям
государственного
образовательного
стандарта
высшего и профессионального образования к обязательному минимуму
содержания и уровню подготовки специалистов;
- учебным планам специальности «Прикладная информатика в
географии».
Место курса в профессиональной подготовке выпускников
Учебный курс «Геоинформатика» имеет существенное значение.
Изучение курса позволит заложить основы для освоения теоретических
знаний в области проведения съемочных работ с использованием
фотографических и нефотографических съемочных систем, анализа
искажений на плановых и перспективных снимках, методов построения
объемных моделей, проведение метрических действий и составление
карт стереофотограмметрическими методами, а также практического
опыта ведения различных фотограмметрических
связан
с
другими
дисциплинами,
работ. Этот курс
изучаемыми
студентами
специальности «Прикладная информатика в географии». К числу таких
дисциплин относятся «Инженерная геодезия», «Картография», и др.
Требования к уровню освоения содержания
В результате изучения данного курса студенты должны получить
представление о методах, способах и основных особенностях ведения
стереофотограмметрических
работ
при
различных
видов
картографирования.
Цель курса
Данный
учебный
курс
представляет
собой
специальную
дисциплину, целью которой является усвоение студентами комплекса
понятий и представлений о методах и технологиях проведения
съемочных работ, дальнейшей фотограмметрической обработкой и
решении задач создания карт фотограмметрическими методами.
Задачами дисциплины является изучение:
- Физических основ аэро-космических съемок;
- применяемые аэро-космические съемочные системы;
- Основных элементов центральной проекции;
- Анализа пары снимков;
- Свойств увеличенных снимков
- Общих принципов систематического анализа аэро- и космических
снимков;
- Дишефрирования аэрофотоснимков для создания базовых карт
состояния и использования земель;
- Использования материалов аэро- и космических съемок при создании
геоинформационных систем.
Перечень необходимых навыков, приобретенных студентами
при усвоении дисциплины
Студент должен усвоить:
-
Основные
схемы
получения
первичной
информации
при
дистанционном зондировании;
- Виды электромагнитных излучений используемых при съемках;
-Влияние атмосферы на проходящее излучение, оптические свойства
объектов земной поверхности;
- Классификацию съемочных систем;
- Свойства фотографических материалов;
- Нефотографические съемочные системы
- Основные элементы центральной проекции
-поперечный и продольный параллаксы точек пары снимков
- Информативность и дешифрируемость снимков.
- Планово-высотную привязку снимков.
Студент должен уметь:
-
пользоваться аэроснимками для получения прямого, обратного и
нулевого стереоэффекта;
- определять элементы взаимного ориентирования пары снимков;
- владеть навыками расчета параметров плановой аэрофотосъемки;
- выполнять самостоятельно камеральное дешифрирование с помощью
простейших фотограмметрических приборов;
- определять геодезические координаты точек местности по паре
снимков прямой фотограмметрической засечкой ;
- выполнять цифровую фотограмметрическую обработку снимков;
-
составлять
фототриангуляции.
проект
пространственной
аналитической
2. Тематический план изучения дисциплины.
№
Наименование темы
1
Введение.
Физические основы
аэро- и космических
съемок
2
Лекции
(кол-во
часов)
Лабораторные
работы (кол-во
часов)
1
6
11
Индив. и
самостоят.
работа студ.
(кол-во часов)
2
22
Форма
контроля
Опрос
Опрос
Опрос
Контрольн.
работа
Опрос
Контрольн.
работа
Опрос
Контрольн.
работа
Опрос
Контрольн.
работа
Опрос
Контрольн.
работа
3
Аэро- и космические
съемочные системы
4
11
22
4
Одиночный снимок
5
10
22
5
Пара снимков
14
10
6
6
Увеличенные снимки
8
10
20
7
Фотосхемы
8
10
20
23
7
20
16
16
32
Опрос
Контрольн.
работа
16
16
32
Опрос
Контрольн.
работа
101
101
198
Зачет.
Экзамен
8
9
10
Элементы
ориентирования
снимков
Процессы,
обеспечивающие
преобразование
снимков в цифровые
модели и планы
Общие принципы
систематического
анализа аэро- и
космических снимков
Всего часов
3. Содержание дисциплины.
1
Введение. Цель, задачи, содержание. Основные понятия,
применяемые в фотограмметрии и дистанционном зондировании.
Исторический очерк развития дистанционного зондирования. Общие
сведения об аэро- и космических съемках Земной поверхности.
Методы съемок, фотограмметрической обработки и составления
карт и планов.
2
Физические основы аэро- и космических съемок.
Основные элементы центральной проекции. Влияние наклона
снимка на его геометрические свойства. Влияние рельефа
местности на геометрические свойства снимка. Влияние прочих
факторов на геометрические свойства снимка. Совместное влияние
рельефа местности и наклона снимка на его геометрические
свойства снимков.
3
Аэро- и космические съемочные системы.
Классификация аэро- и космических съемочных систем. Основные
критерии информационных возможностей съемочных
систем;Фотографические съемочные системы. Свойства
фотографических материалов. Нефотографические съемочные
системы.
4
Пара снимков.
Зрительный
аппарат
человека
и
его
возможности.
Стереоскопическая съемка. Стереоскопический эффект. Способы
стереоскопического
наблюдения
снимков.
Продольный
и
поперечный параллаксы точек снимка. Определение превышений по
паре снимков.
5
Одиночный снимок
Системы координат применяемые в фотограмметрии. Элементы
ориентирования
одиночного
снимка.
Аналитическое
трансформирование
снимков.
Определение
элементов
ориентирования снимков. Определение элементов внешнего
ориентирования при фотограмметрической обработке его частей.
6
Увеличенные снимки.
Информативность и дешифрируемость исходных снимков.
Факторы обуславливающие необходимость увеличения снимков.
Оптимизация кратности увеличения снимков. Метрические свойства
увеличенных
снимков.
Метрические
свойства
автономно
используемых частей снимков.
7
Фотосхемы.
Понятие о фотосхемах и их назначение. Способы изготовления
фотосхем. Масштаб фотосхемы и ее метрические свойства.
8
Элементы ориентирования снимков
Планово-высотная
привязка
снимков.
Пространственная
аналитическая фототриангуляция. Технологические схемы создания
цифровых моделей местности.
9
Процессы, обеспечивающие преобразование снимков в
цифровые модели и планы.
Изучение метрических и дешифровочных свойств первичных и
вторичных информационных моделей а также ознакомление с
технологией использования этих моделей при выполнении
различных картографических проектов.
10
Общие
принципы
систематического
анализа
аэрои
космических снимков.
Общие вопросы технологии визуального дешифрирования.
Досъемка не изобразившихся на снимках объектов при
дешифрировании. Способы определения положения построек на
дешифрируемых снимках при инвентаризации земель.
4. Практические занятия.
1. Физические основы аэро- и космических съемок.
Расчет параметров плановой аэрофотосъемки.
Расчет продольного и поперечного перекрытия снимков.
Определение рабочей площади снимков.
2. Аэро- и космические съемочные системы.
Оценка качества аэрофотосъемки. Составление «елочки».
3. Пара снимков.
Расчет по заданному фокусному расстоянию и масштабу залета,
высоту фотографирования, расстояние между маршрутами, базис
фотографирования.
4. Одиночный снимок
Перенос проекта залета на карту. Определение главной точки снимка,
подгатовка накидного монтажа.
5. Увеличенные снимки.
Показать на чертеже основные элементы центральной проекции.
Построение на снимке изображений точек и примычных углов.
Построение эпюр растяжения, сложения. Изображение сетки
квадратов на эпюре сложения.
6. Фотосхемы.
Построение изображения точки и прямой параллельной направлению
съемки и перпендикулярной направлению съемки.
Монтаж фотосхем. Составление накидного монтажа съемки.
Изготовление одномаршрутной фотосхемы из 4 контактных
отпечатков разными способами.
7. Элементы ориентирования снимков
Получение объемной модели местности и проведение простейших
метрических действий.
Получение прямого, обратного и нулевого стереоэффекта.
8. Процессы, обеспечивающие преобразование снимков в
цифровые модели и планы.
Выполнение камерального дешифрирования в пределах рабочей
площади одной стереопары.
Классификация дешифровочных признаков.
Фотограмметрическая обработка пары снимков на ЦФС (Цифровой
фотограмметрической станции). Построение ЦММ.
9. Общие принципы систематического анализа аэро- и космических
снимков.
Выполнение ввода изображений с использованием устройств вводавывода изображений.
Выполнение внутреннего ориентирования снимков.
Составление фрагмента цифровой карты (плана) в соответствии с
требованиями «инструкции».
5. Самостоятельная работа студентов.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Составление чертежа основных элементов центральной проекции с
выделением в цвете.
Решение задач на определение фотограмметрических параметров с
использованием элементов центральной проекции.
Построение
ромбического
фототриангуляционного
ряда
графическим способом.
Изучить тему «наземная фототопографическая (фототеодолитная)
съемка».
Изучить тему «плановая фототриангуляция».
Фотомеханическое
трансформирование.
Фототрансформатор
большой (ФТБ)
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
Составление проекта планово-высотной привязки снимков
Аэрофотоаппараты (АФА). Объективы применяемые при АФС.
Расчет высоты фотографирования снимка над точкой надира.
Определение базиса фотографирования по аэроснимкам путем
измерения отрезков между главными точками снимков.
Статоскоп. Обработка показаний статоскопа.
Масштаб аэроснимка.
Искажения продольных параллаксов на плановых снимках и
необходимость их исправления при определении превышений.
Дифференцированный способ стереотопографического метода
создания карт.
Контурно-комбирированный
метод
аэрофототопографической
съемки.
Искажения на плановых аэроснимках.
Камеральное трассирование автодороги по топографическим
картам.
Расчет скорости осадок инженерных сооружений по данным
фотограмметрического способа регистрации.
6. Темы рефератов.
1. Геометрическая модель местности и ее масштаб.
2. Организация баз данных ГИС.
3.Файловая система и форматы представлений данных
4. Содержание и классификация системы управления базой данных.
5. Создание цифровых топографических карт.
6. ГИС технология создания цифровых тематических карт.
7. Порядок работы на станции при наземной стереофотосъемке, оценка
точности результатов.
7.Контрольные вопросы к экзамену.
1. Основные цели и задачи геоинформационного обеспечения
территорий.
2. Становление геоинформационного обеспечения.
3. Составляющие геоинформационного обеспечения.
4. Современное состояние геоинформационного обеспечения.
5. Основные понятия геоинформационного обеспечения.
6. Геопространство
7. Геоинформационные системы.
8. Процесс геоинформационного обеспечения.
9. Изучение геопространства.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
37.
38.
39.
40.
41.
42.
43.
44.
45.
46.
Информационное отображение геопространства.
Моделирование геопространства.
Пространственный анализ.
Подготовка пространственных решений.
Информационная структура геоинформационного обеспечения.
Учет динамичности при геоинформационном обеспечении.
Отличия геодезическо-картографического обеспечения от
геоинформационного
Геоинформатика.
Методологические основы построения геоинформационного
пространства.
Сущность геоинформационного пространства.
Различия геоинформационных моделей и цифровых
картографических изображений.
Геоинформационные характеристики геоинформационного
пространства.
Геоинформационные свойства.
Геоинформационные параметры.
Геоинформационное качество.
Характеристики цифровых картографических изображений
Состав и структура геоинформационного пространства.
Цифровая карта.
Электронная карта.
Сходство и различия моделей геопространства.
Принципы формирования геоинфомационного пространства.
Технологические основы создания и ведения геоинформационного
пространства.
Сущность цифрового картографирования местности.
Информационное обеспечение геоинформационного пространства.
Общие понятия о системах перечисления и кодирования.
Стандарты систем классификации и кодирования.
Правила цифрового описания объектов.
Получение геопространственных данных.
Цифрование картографических материалов
Наземные съёмки.
Дистанционное зондирование Земли.
Создание геоинформационных моделей.
Создание цифровых картографических изображений.
Информационные основы создания цифровых картографических
изображений.
Преобразование геоинформационных моделей в цифровые
картографические модели.
Создание цифровых картографических моделей в процессе
формирования геоинформационных моделей при цифровании карт.
Картографическая визуализация.
47.
48.
49.
50.
51.
52.
53.
54.
55.
56.
57.
58.
59.
60.
61.
62.
63.
64.
65.
66.
67.
68.
69.
70.
71.
72.
73.
74.
75.
76.
77.
78.
79.
80.
81.
82.
83.
84.
85.
Ведение банка данных геоинформационного пространства.
Получение геопространственных данных спутниковым методом.
Общая характеристика спутникового метода координирования.
Возможности GPS и ГЛОНАСС в программах мониторинга.
Методы спутниковых наблюдений.
Абсолютный метод(точечное позиционирование).
Дифференциальный метод.
Относительный метод.
Мониторинг с применением GPS.
Мониторинг земной поверхности.
Мониторинг окружающей среды.
Мониторинг объектов.
Мониторинг состояния объектов.
мониторинг положений объектов.
Мониторинг объектов при объединении с другими средствами
позиционирования.
Применение GPS в службах, основанных на определении положения.
Геоинормационное обеспечения территорий на основе ГИСтехнологий.
Сущность и классификация ГИС.
Базовые функции инструментальных программных средств ГИС.
Обеспечение взаимодействия с пользователями.
Сбор геопространственных данных.
Создание баз геопространственных данных и управление ими.
Экспорт/импорт данных.
Преобразование данных.
Пространственный анализ.
Картографическая визуализация
Формирование конечного продукта ГИС-обработки.
Обеспечение разработки ГИС-приложений.
Администрирование системы.
Детализация основных функций ГИС.
Математическое обеспечение ПО ГИС.
Математическое обеспечение геометрической части ПО ГИС
Математическое обеспечение атрибутивной части ПО ГИС.
Математическое обеспечение интеграции геометрических и
атрибутивных данных.
Функциональная структура ГИС.
Оценка ГИС по целям использования.
Опыт создания геоинформационного пространства.
Автоматизированная технология создания геоинформационной
основы земельного кадастра с использованием топографических
планов.
Создание земельно-информационной системы районов
Новосибирской области.
86. Технология создания геоинформационной модели и цифровой карты
города Урай и его окрестностей.
87. Система геомониторинга автомобильных дорог.
88. Автоматизированная технология паспортизации и инвентаризации
автомобильных дорог.
89. Технология создания цифровых кадастровых ортофотопланов
полосы отвода автомобильных дорог.
90. Разработка справочно-картографической ГИС для специалистов и
широких слоев населения.
91. Концепция типовой справочно-картографической ГИС.
92. Типовые технические требования к созданию справочнокартографической ГИС.
8. Учебно–методическое обеспечение дисциплины.
8.1. Рекомендуемая литература:
а)основная литература
1. Актуальные проблемы ракетно-космического приборостроения и
информационных технологий: тр. Всерос. науч.-практ. конф., 28-30 апр.
2008 г./ ред. Ю. М. Урличич. - Москва: Физматлит, 2009. - 376 с.
2. Будущее прикладной математики: лекции для молодых исслед. : поиски
и открытия : [сб.]/ Ин-т прикл. мат. им. М. В. Келдыш РАН; ред. Г. Г.
Малинецкий. - Москва: ЛИБРОКОМ, 2009. - 640 с.;
3. Обиралов А. И., Лимонов А. Н., Гаврилова Л. А. Фотограмметрия и
дистанционное зондирование: учеб. для студ. вузов, обуч. по спец.
120301 "Землеустройство", 120302 "Зем. кадастр", 120303 "Город.
кадастр"; Междунар. ассоциация "Агрообразование". - Москва: КолосС,
2006. - 334 с.;
4. Берлянт А. М. Теория геоизображений. - Москва: ГЕОС, 2006. - 262 с.
5. [Электронный ресурс]. - Электрон. текстовые дан. Систем. требовани:
RECORDABLE 52X/80MIN/700MB. - Загл. с этикетки диска Лурье, Ирина
Константиновна.
Геоинформационное
картографирование
[Электронный ресурс]: методы геоинформатики и цифровой обработки
космических снимков : учебник/ И. К. Лурье. - 2-е изд., испр.. - Электрон.
текстовые дан.. - Москва: КДУ, 2010. - 1 эл
6. Лурье И. К. Геоинформационное картографирование: методы
геоинформатики и цифровой обработки косм. снимков : учеб. для студ.
вузов, обуч. по спец. 020501 "Картография", напр. 020500 "География и
картография"; Моск. гос. ун-т им. М. В. Ломоносова, Геогр. фак.. Москва: КДУ, 2008. - 424 с
б) дополнительная литература
7. Географические исследования Сибири: в 5 т./ РАН СО, Ин-т географии
им. В. Б. Сочавы ; ред. А. Н. Антипов. - Новосибирск: ГЕО. - ISBN 978-5-
9747-0082-8 Т. 4: Полисистемное тематическое картографирование/
отв. ред. А. К. Черкашин. - 2007. - 418 с
8. Ивашко А. Г. Информационные системы: учеб.-метод. пособие. Тюмень: Изд-во ТюмГУ, 2007. - 256 с.
9. Журнал Геоматика (электронная версия)
8.2. Средства и материально - техническое обеспечение
дисциплины:
При лабораторно-практических занятиях используются: учебные
аэроснимки, стереоскопы, увеличительные лупы.
Практические занятия проводят по методическим указаниям и
пособиям.
Приложение 2
БАЛЛЬНО-РЕЙТИНГОВАЯ ОЦЕНКА ТЕКУЩЕЙ УСПЕВАЕМОСТИ СТУДЕНТА
п/№ Темы
Формы текущего контроля
лекции и др.
Модуль 1
Введение.
Физические основы аэро- и космических съемок
Аэро- и космические съемочные системы
Всего
Модуль 2
Одиночный снимок
Пара снимков
Увеличенные снимки
Всего
Модуль 3
Фотосхемы
Элементы ориентирования снимков
Процессы, обеспечивающие преобразование снимков в цифровые
модели и планы
Общие принципы систематического анализа аэро- и космических
снимков
Всего
Итого
лабор.
раб
Итого
баллов
контр.
раб
5
3
3
11
5
3
2
10
4
3
7
2
2
10
10
10
30
3
4
3
10
3
4
4
11
3
4
3
10
2
2
4
11
12
12
35
2
3
2
2
2
3
2
2
2
2
2
2
8
9
9
2
2
3
2
9
9
30
9
30
9
26
8
14
35
100
Приложение 1
ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
п/№ Темы
Лекци Лабораторн Самостоятельн Итог Итого
и, час. ые работы, ая работа, час. о
балло
час.
часов в
Модуль 1
Введение.
Физические основы аэро- и космических съемок
Аэро- и космические съемочные системы
Всего
Модуль 2
Одиночный снимок
Пара снимков
Увеличенные снимки
Всего
Модуль 3
Фотосхемы
Элементы ориентирования снимков
Процессы, обеспечивающие преобразование снимков в цифровые
модели и планы
Общие принципы систематического анализа аэро- и космических
снимков
Всего
Итого
1
6
4
11
11
11
22
2
22
22
46
3
39
37
10
10
10
30
5
14
8
27
10
10
10
30
22
6
20
48
37
30
38
11
12
12
35
8
23
10
7
20
20
16
16
32
38
50
64
8
9
9
16
16
32
64
9
63
101
49
101
104
198
35
100
Приложение 3
ПЛАНИРОВАНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ
Модули и темы
Виды СРС
обязательная
дополнительная
Неделя
семестра
Объем
часов
Кол-во
баллов
1-3
2
0-5
Модуль1
Введение.
Физические
основы
космических съемок
Аэро- и космические
системы
Модуль 2
аэро-
и
съемочные
Одиночный снимок
Пара снимков
Увеличенные снимки
Модуль 3
Фотосхемы
собеседование
подготовка
докладу
исследовательская работа
решение примеров
реферат
подготовка
докладу
Исследоват ельская работа
реферат
собеседование
реферат
Элементы ориентирования снимков
реферат
Процессы, обеспечивающие
преобразование снимков в цифровые
модели и планы
Общие принципы систематического
анализа аэро- и космических снимков
Итого
исследовательская работа
реферат
сообщений
к
3-4
сообщений
к
5-6
подготовка
сообщений
докладу
подготовка
сообщений
докладу
решение примеров
к
6-8
к
8-11
11-12
12-13
решение примеров
подготовка
докладу
подготовка
докладу
сообщений
к
13-14
сообщений
к
14-15
решение примеров
22
22
22
6
20
20
20
0-3
0-2
0-3
0-4
0-4
0-2
0-2
0-3
32
16-17
32
198
0-2
30
Дополнения и изменения к программе на 2010 / 2011 учебный год
В программу «Геоинформатика» вносятся следующие изменения:
Добавляется тематический план разбитый по модулям, балльно-рейтинговая оценка
текущей успеваемости студентов и планирование самостоятельной работы студентов.
Рабочая программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры Картографии и
геоинформационных систем «26»марта 2010 г.
Заведующий кафедрой ___________________/Новохатин В.В./