Московский экономический журнал 4/2022 - Московский Экономический Журнал

Научная статья

Original article

УДК 528.7

ББК 26.12

doi: 10.55186/2413046X_2022_7_4_211

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГРАФИЧЕСКИХ РЕДАКТОРОВ ФОТОИЗОБРАЖЕНИЙ ДЛЯ СОЗДАНИЯ И КОРРЕКТИРОВКИ ЭЛЕКТРОННЫХ ФОТОСХЕМ

INVESTIGATION OF THE POSSIBILITIES OF USING GRAPHIC PHOTO IMAGE EDITORS TO CREATE AND ADJUST ELECTRONIC PHOTO CIRCUITS

Егорченков А.В., к.т.н., доцент кафедры «Дистанционного зондирования и цифровой картографии», декан Заочного факультета ГУЗ

Egorchenkov A.V.

Аннотация. В статье рассматривается технология использования графических редакторов фотоизображений для создания и корректировки электронных фотосхем. Приводятся результаты экспериментальных работ по созданию электронной фотосхемы на территорию учебно-научного полигона «Горное» Государственного университета по землеустройству в Зарайском районе Московской области. Приводится пример проведения корректировки изготовленной электронной фотосхемы с помощью фотоизображений, полученных космическими камерами высокого разрешения.

Abstract. The article discusses the technology of using graphic photo editors to create and adjust electronic photo circuits. The results of experimental work on the creation of an electronic photo circuit on the territory of the educational and scientific training ground «Gornoye» of the State University for Land Management in the Zaraisk district of the Moscow region are presented. An example of an adjustment of a manufactured electronic photo circuit using photographic images obtained by high-resolution space cameras is given.

Ключевые слова: графические редакторы фотоизображений, «Adobe Photoshop», аэрофотоснимок, электронная фотосхема, цифровая фотограмметрическая станция, корректировка

Keywords: graphic photo editors, «Adobe Photoshop», aerial photograph, electronic photo circuit, digital photogrammetric station, correction

Технологическая схема создания планово-картографической продукции содержит процесс изготовления фотосхем, которые в дальнейшем используются для проведения дешифрирования изображений контуров и объектов местности, а также элементов рельефа, подлежащих нанесению на создаваемый план или карту. Фотосхемы могут использоваться и как самостоятельная картографическая продукция, в качестве фотографической основы для проведения:

кадастровых и землеустроительных обследований территории;
для текущего контроля за рациональным использованием, в соответствии с декларированным назначением, земельных участков при управлении земельно-имущественным комплексом территорий;
для принятия оперативных решений вовремя или при ликвидации последствий техногенных (вредоносные выбросы или стоки промышленных предприятий и т.п.) или природных чрезвычайных ситуаций (лесные пожары, наводнения, сели, засухи, распространение заболеваний или вредителей сельскохозяйственных культур, лесов и т.п.).

Традиционная технология монтажа аналоговых фотосхем предполагает использование скальпельного монтажа аэрофотоснимков, однако с появлением цифровых съёмочных систем и устройств, позволяющих преобразовать аналоговые снимки в цифровые растровые фотоизображения, стало возможным монтировать фотосхемы из растровых фотоснимков.

Программное обеспечение современных цифровых фотограмметрических станций (ЦФС), как правило, содержит подпрограммы, позволяющие монтировать электронные фотосхемы. Однако высокая стоимость ПО, необходимость использования в процессе обработки основных технических параметров проведения аэрофотосъёмки, паспортных данных аэрофотоаппарата (АФА) и сложность самой технологии проведения обработки снимков делают экономически и технологически невыгодным использование ЦФС для создания электронных фотосхем [6,7].

В тоже время для решения этой задачи применение намного более дешёвых, широко распространенных и простых в работе графических редакторов растровых изображений дает возможность обеспечить пользователей в короткие сроки с необходимым разрешением актуализированной фотоинформацией об объектах местности в границах административных или природных образований. Причем, в качестве монтируемых фотоизображений могут служить как снимки, полученные классическими аналоговыми или цифровыми аэрокосмическими съемочными системами среднего и большого формата, так и снимки малоформатных цифровых фотокамер, используемых при съемке, проводимой с помощью беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) [3,9,10].

Одним из наиболее распространенных графических редакторов является программный пакет «Adobe Photoshop» [2].

При работе в основной рабочей среде графического редактора «Adobe Photoshop» на рабочем столе интерфейса программы должна быть открыты панели «Инструменты» и «Линейка», а также окна «Навигатор», «История», «Слои», «Инфо» и «Гистограмма».

Перед началом работы, для того чтобы установить размерность линейных единиц, в которых можно будет в процессе работы производить измерения, необходимо в основном меню открыть вкладку «Редактирование». В меню «Редактирование» открыть позицию «Единицы измерения и линейки», отметить позицию «мм» и позицию «Отображение и курсоры» — выбрать «Точный».

Окно «История» используется при устранении ошибок монтажа для возврата на этап, предыдущий ошибочному.

Монтаж электронной фотосхемы выполняется в следующей последовательности:

Создаётся новый холст — фон, на котором будет монтироваться фотосхема (рис.2.1), используя команды: «Файл –Новый».

Размер холста предварительно рассчитывается исходя из количества снимков и величины их продольного перекрытия в маршруте по формулам:

Lx = l + l (1 – Px/100) x nx;

Ly = l + l (1 – Py/100) x ny,

где l — размер стороны (формат) снимка;

Px — продольное перекрытие снимков;

Py — поперечное перекрытие снимков;

nx — количество снимков в маршруте;

ny – количество маршрутов.

2. С помощью команд «Файл» — «Открыть» открывается первый (обычно крайний левый снимок верхнего маршрута). Инструментом «Прямоугольная область», используя команду «Вырезать» и «Вклеить» в меню «Редактирование», импортируется на холст первый снимок. Инструментом «Перемещение» он размещается на соответствующее ему место фотосхемы (рис.2):

Аналогично импортируется второй, перекрывающийся с первым, снимок маршрута на второй слой рабочего стола.

3. С помощью инструмента «Перемещение» совмещается линейные контура, расположенные примерно на оси маршрута, в зоне перекрытия первого и второго снимков с точностью 0,1 мм, предварительно установив для второго снимка в окне «Слои» показатель «Непрозрачность» примерно 60 процентов (Рис.3):

Выбирается направление линии «пореза». Она должна проходить вблизи середины зоны двойного продольного перекрытия по контурам, имеющим примерно одинаковую оптическую плотность, не проходить по постройкам, линейные объекты (дороги, реки, овраги и т.п.) пересекаются под углом близким к прямому, а также, во избежание образования недопустимых по величине «вырезов», по возвышенным участкам изображенной на снимках местности.

С помощью инструмента «Прямоугольная область» и панели «Линейка» определяется величина погрешностей совмещений снимков на 3-7-ми четких контурных точках, располагающихся на расстоянии примерно 1 см от предполагаемой линии пореза.

Для этого, используя инструмент «Прямоугольная область» курсор наводится на выбранную контурную точку левого снимка и, переместив курсор на соответствующую точку правого полупрозрачного снимка, считывается на горизонтальной шкале панели «Линейка» величина несовмещения выбранной контурной точки до 0,1 мм, как разность отсчетов по левой и правой стороне выделенной прямоугольной области.

Если точка правого снимка находится между предполагаемой линией пореза и соответствующей точкой левого снимка, то это положение называется «дублет», обозначается знаком «+» на корректурном листе, и приводит к повторению контуров или увеличению площади контура.

Если точка правого снимка находится дальше от предполагаемой линией пореза чем соответствующая точка левого снимка, то это положение называется «вырез», обозначается знаком «-» на корректурном листе, и приводит к исчезновению контуров на фотосхеме или потере части площади контура.

Согласно «Инструкции по фотограмметрическим работам» величина дублетов неограниченна, величина вырезов не допускается более 0,5 мм.

При наличии недопустимых вырезов необходимо уточнить с помощью инструмента «Перемещение» положение правого снимка, сместив его вправо относительного первого снимка и повторить измерения на соответствующей точке.

4. С помощью инструмента «Лассо» или «Прямоугольная область» (в случае равнинной местности) и команд «Редактирование – Вырезать» производится обрезка левой части второго изображения. Возвращается значение непрозрачности 2-го снимка на 100%. В результате получается объединенное изображение (рис.4):

В такой же последовательности монтируются все остальные снимки маршрута и смежные маршруты. По окончании монтажа проводят с помощью функции «Цветовой тон/насыщенность» выравнивание цветового тона фотосхемы послойно так, чтобы он стал однородным, затем выполняется объединение и закрепление слоев, используя меню «Слой», далее обрезается лишний холст с помощью инструмента «Прямоугольная область» (рис. 5):

В завершение, используя инструмент «Горизонтальный текст», выполняют текстовое оформление фотосхемы и корректурного листа.

При проведении исследования возможностей технологии электронного монтажа фотосхем в качестве исходных были использованы растровые изображения, изготовленные путем сканирования аналоговых фотоснимков, полученных камерой RC-30 с фокусным расстоянием 303.313 мм при среднем масштабе аэрофотосъёмки 1: 10000, величине продольного перекрытия 60 % и поперечного перекрытия 30 %, на территорию учебно-научного полигона Государственного университета по землеустройству «Горное» в Зарайском районе Московской области. Электронная фотосхема была смонтирована из 18 фотоснимков, объединенных в 3 маршрута. Оценка качества монтажа фотосхемы была проведена по результатам измерений величин несовмещений 45 контурных точек в зонах продольных перекрытий снимков трех маршрутов и 36 точек в зонах поперечных межмаршрутных перекрытий. Среднеквадратическая погрешность (СКП) несовмещения контурных точек в зонах продольного перекрытия составила m = 0,3 мм, для поперечного перекрытия СКП m = 0,7 мм. Перепады высот характерных точек рельефа на территории полигона достигают 90 метров. Однако, даже при таком значительном рельефе, полученные результаты оценки качества изготовления фотосхемы удовлетворяют требованиям действующих инструкций [5,8]. Уменьшить величины погрешностей в зоне поперечных перекрытий можно будет при увеличении значения поперечного перекрытия до 40 и более процентов, а также правильным выбором основных параметров АФС [1].

Технология электронного монтажа может быть использована и для корректировки уже существующих растровых картографических материалов. В этом случае на рабочий стол графического редактора импортируется в качестве исходного холста корректируемый планово-картографический материал, например, скан фотосхемы или фотоплана (рис. 6):

На второй слой стола вклеивается новое растровое фотоизображение участка местности, на котором произошли изменения. В качестве такого фотоизображения могут служить как обычные аэрофотоснимки вновь выполненной АФС, так и снимки, полученные малоформатными цифровыми фотокамерами, устанавливаемые на БПЛА, или фрагменты космических фотоснимков высокого разрешения, а также при изготовлении фотосхем, скриншоты отдельных участков местности, сделанные с помощью «Googl карты» или «Яндекс карты».

С помощью меню «Редактирование» и команд «Трансформирование», «Масштабирование», «Поворот», «Искажение», «Перспектива» и показателя «Непрозрачность» проводят совмещение старого и нового фотоизображения, используя для этого несколько (не менее четырех) четких взаимоопознающихся контурных точек, расположенных по периметру корректируемого участка фотоизображения (рис.7):

Далее проводится выравнивание фототонов совмещенных слоев, их объединение и текстовое оформление.

Список источников

Егорченков А.В., [Текст] /Исследование геометрических особенностей аэрофотоснимков, полученных малоформатными цифровыми фотокамерами// Издательство «Электронная наука», Московский экономический журнал, Научный рецензируемый электронный сетевой журнал,2022г., № 3, 17 с.
Олейник С.В., Гайда В.Б., [Текст] / Цифровые камеры для аэрофотосъемки // Изд. 4´2006 Геопрофи. 45 – 51с.
Тихонов А.А., Акматов Д.Ж. [Текст] / Обзор программ для обработки данных аэрофотосъемки // Изд. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2018г. № 12. 192–198с.
Изготовление электронных фотосхем: учебно-методическое пособие для выполнения лабораторной работы по дисциплине «Фотограмметрия и дистанционное зондирование». / Егорченков А.В. – М.: ГУЗ, 2022. – 16 с.
Инструкция по фотограмметрическим работам при создании цифровых топографических карт и планов [Текст] // Изд. Роскартография, ЦНИИГАиК, 2002г. – 101с.
Руководство пользователя ЦФС «Талка»//2015г. – 156с.
Руководство пользователя ЦФС «PHOTOMOD»// 2018г. – 135с.
.Общие правила контроля и приемки работ и продукции. Стандарт организации СТО СМК 00489627-0018-2008. Москва ФГУП «Госземкадастрсъёмка- ВИСХАГИ», 2008 г.
[Электронный ресурс] Обзор в GISLAB. (дата обращения 26.02.2022).
[Электронный ресурс] Официальный сайт АРТГЕО, www.artdrone.ru (дата обращения 27.02.2022).

References

Egorchenkov A.V., [Tekst] /Issledovanie geometricheskix osobennostej ae`rofotosnimkov, poluchenny`x maloformatny`mi cifrovy`mi fotokamerami// Izdatel`stvo «E`lektronnaya nauka», Moskovskij e`konomicheskij zhurnal, Nauchny`j recenziruemy`j e`lektronny`j setevoj zhurnal,2022g., № 3, 17 s.
Olejnik S.V., Gajda V.B., [Tekst] / Cifrovy`e kamery` dlya ae`rofotos«emki // Izd. 4´2006 Geoprofi. 45 – 51s.
Tixonov A.A., Akmatov D.Zh. [Tekst] / Obzor programm dlya obrabotki danny`x ae`rofotos«emki // Izd. Gorny`j informacionno-analiticheskij byulleten`. 2018g. № 12. 192–198s.
Izgotovlenie e`lektronny`x fotosxem: uchebno-metodicheskoe posobie dlya vy`polneniya laboratornoj raboty` po discipline «Fotogrammetriya i distancionnoe zondirovanie». / Egorchenkov A.V. – M.: GUZ, 2022. – 16 s.
Instrukciya po fotogrammetricheskim rabotam pri sozdanii cifrovy`x topograficheskix kart i planov [Tekst] // Izd. Roskartografiya, CzNIIGAiK, 2002g. – 101s.
Rukovodstvo pol`zovatelya CzFS «Talka»//2015g. – 156s.
Rukovodstvo pol`zovatelya CzFS «PHOTOMOD»// 2018g. – 135s.
.Obshhie pravila kontrolya i priemki rabot i produkcii. Standart organizacii STO SMK 00489627-0018-2008. Moskva FGUP «Goszemkadastrs«yomka- VISXAGI», 2008 g.
[E`lektronny`j resurs] Obzor v GISLAB. (data obrashheniya 26.02.2022).
[E`lektronny`j resurs] Oficial`ny`j sajt ARTGEO, www.artdrone.ru (data obrashheniya 27.02.2022).

Для цитирования: Егорченков А.В. Исследование возможностей использования графических редакторов фотоизображений для создания и корректировки электронных фотосхем // Московский экономический журнал. 2022. № 4. URL: https://qje.su/nauki-o-zemle/moskovskij-ekonomicheskij-zhurnal-4-2022-13/