Spikker (1)

1. Topograafiliste kaartide iseloomustus.
Topograafiline kaart ehk topokaart on maapinna füüsilisi omadusi peegeldav suuremõõtkavaline kaart. Topokaardi iseloomulikuks omaduseks on reljeefi kujutamine. Tavaliselt tehakse seda samakõrgusjoonte abil. Siiski ei tee reljeefi kujutamine kaardist veel kindlasti topokaarti. Topokaart on suuremõõtkavaline, nii et sellel saaks kujutada ka asulaid, vetevõrku, teid, taimkatet jms. Topograafiliseks kaardiks on näiteks Eesti põhikaart, mille mõõtkava on paberkaardil 1:20 000.
2. Eesti põhikaardi projektsioon . Iseloomustus ja valiku põhjendus.
Selle kaardi tegemise eesmärgiks oli anda suverräänsele riigile oma kaardisüsteem. Eesti põhikaardi koostamisele eelnes suur projekteerimistöö ja põhikaardi programm valmis 1990.aastal.
- Projektsioonid
Põhikaardi projektsiooni valikul lähtuti järgmistest kriteeriumitest:
1) Moonutuste lubatav suurus
2) Eesti peab olema ühel projektsiooni pinnal
3) Ühtse ristkoordinaadistiku ja kaardivõrgu võimalus.
Moonutused projektsiooni pinnal – leiti, et situatsiooni pealekandmise viga ei tohi ületada 0,2mm. Trükkimisel lubatakse joone jämeduseks 0,07mm. Joonte minimaalne vahekaugus tohib olla 0,2mm. Arvutused peavad olema suurusjärgu võrra täpsemad st mitte üle 0,01mm kaardil.
Geodeetilisi arvutusi rahuldab projektsiooni moonutus alla 0,0001 (1:10 000) põhimõõtkavast, aga kaardi pildi täpsuse tagab moonutus kuni 0,001 (1:1000). Kuna reaalne täpsus on väiksem kuni 5x, siis on vastuvõetavad mõõtkava moonutuse tegurid 0,997...1,003. Leiti, et kõige sobivam on kooniline projektsiooni, sest Eesti mõõtmed on põhja-lõuna suunas 1/3 võrra väiksemad kui ida-lääne suunas. Koonilises projektsioonis on ka rahvusvahelised lennukaardid. Seega valiti Eesti põhikaardi projektsiooniks Lamberti kooniline konformne projektsioon. Lisaks leiti, et sobiv on kahe lõikeparalleeliga polaarprojektsioon ( koonuse telg on ühtne maakera pöörlemisteljega). Lähtudest kõigist kaalutlustest leiti, et mõõtkavades 1:50...1:200 on mõtekas kasutada ristprojektsiooni nivoopinnale (ortogonaalne projektsioon). 1:500...1:20 000 – kooniline konformne projektsioon ( Lambert -Est). 1:50 000...1:200 000 – TM Balti, arvestades, et Baltikum on välja venitatud põhja-lõuna suunas. Väiksemates mõõtkavades (alates 1:500 000) kasutatakse koonilisi ja polükoonilisi projektsioone vastavalt kaardistatavale piirkonnale.
Ristkoordinaatide võrgu tiheduseks on ettenähtud mõõtkavades 1:10 000...1:50 000 võrgusilm 1km, mõõtkavas 1:100 000 võrgusilm 5km, mõõtkavas 1:200 000 võrgusilm 10km.
Geograafiliste koordinaatide võrk alates mõõtkavast 1:200 000 moodustatakse intervalliga 20’ ja 30’. Suuremates mõõtkavades tähistatakse ainult teatud paralleelide ja meridiaanide lõikumised.
Merekaardid koostatakse vastavalt rahvusvahelistele traditsioonidele Mercatori normaalprojektsioonis WGS-84 ellipsoidi alusel.
Eesti territoriaalvete merekaardid on mõõtkavas 1:100 000 ja väiksemad kasutavad peaparalleeli 60oPL, aga mõõtkavas 1:50 000 kasutatakse peaparalleelina 59oPL ja veel suuremates mõõtkavades kasutatakse peaparalleelina mõõdistuspiirkonna keskmist paralleeli.
*Selle programmiga pandi paika põhisuunised kogu Eesti kartograafiale, olulised olid järgmised lõigud:
- Mõõtkavad
Vajadus kaartide erinevate mõõtkavade järele oleneb nõutavast kaardi detailsusest ja kaardistatava maa-ala suurusest . Programmiga kehtestati järgmine mõõtkavade rida:
Grupp
Põhimõõtkava
Täiendav mõõtkava
Kaardi otstarve
Kaartide grupi otstarve
I
1:50
Rajatiste ja kruntide detailplaanid
1:200
II
1:500
Linnaplaanid, asulate planeerimise põhikaart
Munitsipaal-ja ehituslikud kaardid.
1:1000
1:2000
III
1:5000
PK suurendus
Loodusuuringute ja katastri põhikaart.
1:10 000
PK lähtekaart
1:20 000
Põhikaart (PK)
IV
1:50 000
Baaskaart
Topograafilised ja loodusressursside baaskaardid.
1:100 000
1:200 000
1:300 000
1:400 000
V
1:500 000
Regionaalsed ülevaatekaardid teemakaartide alusel.
1:600 000
1:800 000
1:1 000 000
1:1 500 000
1:2 000 000
VI
1:5 000 000
Kontinentide ülevaatekaardid
1:7 000 000
1:8 000 000
1:10 000 000
VII
1:50 000 000
Maailmakaardid
1:100 000 000
I ja II grupp – projekteerimise alused (riik nende tootmisega ei tegele).
III ja IV grupp – riiklik kartograafia
V, VI ja VII – sisse osta. Selles tabelis on riiklikust seisukorrast olulisemad III ja IV grupi kaardid. Ülejäänud on ettenähtud tellimustöödena; riik võib neid tellimustöid toetada, kuid üldiselt maksab nende kaartide tegemise kinni tellija. Paljudele asulatele on koostatud ortofotokaardid, kas siis mõõtkavas 1:2000 või 1:5000 ja tootmiskulud on kinnimaksnud nende välismaised sõpruslinnad.
3.Eesti Baaskaardi projektsioon ja selle valiku põhjendus
See kaart kujutab endast Mercatori põikprojektsiooni Baltimaade varianti (TM-Balti). Projektsiooni arvutused põhinevad ellipsoidi GRS-80 parameetritel . Nimetatud projektsiooni telgmeridiaan on 24oIP (Paldiski meridiaan). See meridiaan vastab rahvusvahelises vööndisüsteemis UTM ja NL-42 34. ja 35. tsooni eraldusmeridiaanile. Y-teljeks on võetud ekvaator . Negatiivsete koordinaatide vätimiseks on X telg nihutatud 500 km lääne suunas. Kaardi mõõtkavaon 1:50000. Moonutused on kõige suuremad 0,9996. See kaart on valmistatud satelliitfotode põhjal, ja satellliidiks on Prantsuse satelliit SPOT, kaugseire andmed on vastuvõetud Rootsis ja seal on valmistatud must-valged ortofotod, mis anti üle Eesti kaardikeskusele, kus need töödeldi ümber ja formeeriti kaardilehed . Selliselt koostati digitaalne andmebaas ja see on olemas terve Eesti territooriumi kohta. Paberkandjale ei ole kõik kaardilehed veel trükitud.
Kaart on ettenähtud erialaste andmekaartide aluseks ja digitaalset andmebaasi täiendatakse pidevalt. Reljeef sellele kaardile transformeeriti vanadelt kaartidelt, seetõttu esineb kõrgustes mõnes kohas tõsiseid vigu. Baaskaardi põhilisteks tarbijateks on loodusressursside uurijad, GIS, põllu-ja metsamajandus , riigikaitse, maareform , jne. Praegusel ajal baaskaarti täiendatakse ja koostatakse erinevaid informatsiooniregistreid, topograafilises mõttes on kaart aga valmis.
Kaugseire on tänapäeval kartograafiliste materjalide põhiallikaks. Kaugseire all tuleks mõista andmete saamist objekti kohta mingi sensori abil, mis ei ole objektiga kontaktis. Kartograafias on nendeks andmeteks aeropildistamise andmed. Kaamerad ( sensor ) võivad asuda kas lennuki või satelliidi pardal . Enamasti kasutatakse terminit kaugseire satelliidiandmete kohta, kuid tänapäeval on konstrueeritud ka spetssensorid lennukitele.
Satelliidid olid esialgselt ettenähtud ainult loodusvarade uurimiseks, kuid hiljem hakati neid kasutama ka kartograafias. Satelliitidel on oluline infoeraldusvõime. Kui esimesed satelliidid olid eraldusvõimega 10x10m pikselis, nüüd on need kuni 0,2m pikselis. Kujutise taastamisel tuleb kõrvaldada radiomeetrilisi ja geomeetrilisi moonutusi.
Radiomeetrilised moonutused on sensori talitlushäired ja atmosfääri mõju.
Geomeetrilised moonutused on kas süstemaatilised või juhuslikud ja on põhjustatud satelliidi kõrguse, kiiruse ja asendi muutustest. Vt konspekti jooniseid.
Mittesüsteemseid moonutusi parandatakse analüüsides erinevusi Maa kontrollpunktides originaalkujutisel ja taustkaardil.
4. Eesti põhikaardi sisu ja kaardistamise tehnoloogia .
Mххtkava: digitaalversioonil 1:10 000, paberkaardil 1:20 000
Projektsioon: Lambert-EST. Eesti põhikaart oli mõeldud Eesti kaardi süsteemi alusena ja selle koostamisele eelnes väga suur projekteerimis töö ja see koostati põhikaardi program Maaametis 1990.a. N.tuli lahendada selliseid probleeme: proj-ni valik, moonutuste küsimus jne. Koonus lõikab Maa mudelit piki kahte lõikeparalleeli 58 ja 59 20 ning koonuse telg on ühendatud Maa mudeli teljega. Paberil 1:20 000, arvutis 1:10 000 (täpsus 1:5 000).
5. Kaardivõrk
Kõigi eelpool käsitletud topograafiliste kaartide juures kasutatakse täisnurkseid tasapinnalisi ristkoordinaate . Tsooni telgmeridiaanist 500 km läänepool asuv paralleeljoon on võetud X-teljeks. See on nii TM-Balti, Lambert-Est ja ka Gauss -Krügeris. UTM-is on see sama tähistatud Y-teljena. Teiseks teljeks on alati võetud ekvaator.
Sageli kirjutatakse koordinaadi Y väärtuse ette tsooninumber. Teatud raskusi tekib töötades kaardiga kahe tsooni piirimail, sest ühe tsooni sirge telgmeridiaan muutub naabertsoonis harilikuks kõveraks meridiaaniks. Seetõttu on NSVL topograafilistel kaartidel, mis asuvad kaarditsooni piiri lähedal, ka naabertsooni kaardivõrk. Ka nii tekib raskusi ja ebatäpsusi ning seetõttu ongi Eesti kaartide jaoks valitud selline kaardiprojektsioon, kus kogu territoorium mahub ühte tsooni. Sõltuvalt kaardi mõõtkavast joonestatakse kaardile ristkoordinaatide võrk 2 või 4 cm sammuga. Suurte mõõtkavade puhul 10 cm sammuga. Naabertsooni koordinaatidevõrk näidatakse ainult raami kujunduses.
Tänapäeva Eesti kaartidel näidatakse tihti nii Gaussi-Krügeri, UTM, TM-Balti kui ka Lambert-Est võrk. Neist kantakse kaardi pinnale erivärvidega üks või kaks, ja teised kaks kantakse ainult kaardi raamile .
Maastikujoone orienteerimine võib toimuda tõelise-, magnetiliseasimuudi või direktsiooninurga järgi. Tõelist asimuuti saab looduses määrata vaid astronoomiliste vaatluste abil ja max täpsuseg 0,5’’.
Magnetilist asimuuti loetakse magnetilisest meridiaanist ja välitingimustes saab seda määrata bussooliga täpsusega 12’.
Magnetilise meridiaani hälvet tõelisest meridiaanist nim deklinatsiooniks ehk käändeks. Deklinatsioon on muutuv suurus, aastane muutus ulatub 8’-ni ja ööpäevane kuni 15’-ni. Magnettormide puhul võib see hälve ulatuda mitme kraadini.
Direktsiooninurgaks nim joone suuna ja ristkoordinaatide võrgu joone põhja suuna vahelist nurka. See on tavaliselt aluseks ja maastikul saab direktsiooninurga suuruse määrata kahe geodeetilise võrgu punkti abil.
Deklinatsioon on pos kui magnetiline meridiaan kaldub tõelisest meridiaanist ida poole. Kaardilehe alla trükitakse tavaliselt koordinaatvõrgu vertikaaljoone suund, tõelise-ja magnetilise meridiaani suund.
Kaardilehel tuleb näidata ka meridiaanide koonduvus . Ida pool olevatel kaardilehtedel on meridiaanide koonduvus positiivne.
6.Topograafilised leppemärgid
Maastiku objektide, situatsiooni- ja reljeefielementide kujutamiseks plaanil kasutatakse topograafilisi leppemärke. Eristatakse kolme rühma: pind-, joon- ja punktobjektid. Neljanda rühma moodustavad selgitavad märkused.
7. Kartograafilise üldistamise põhimõte. Valiku tsensus ja valiku norm.
Kaartide puhul nim üldistamiseks objekide valikut ja kontuuride üldistamist vastavalt mõõtkavale. Üldistamine seisneb objektide põhiliste ja tüüpiliste omaduste ja nende seoste kujutamises.
Kõrvale jäetakse ebatähtis info ja esile tõstetakse tähtsamad objektid ja nende iseloomustus. Üldistamine on üks põhiline töö iga kaardi koostamisel. Eriti tähtis on üldistamine üleminekul suurematelt mõõtkavadelt väiksematele või temaatiliste kaartide koostamisel.
Üldistamise põhifaktoriks on kaardi suunitlus, mõõtkava ja piirkonna iseärasused. Eeskätt näidatakse kaardil need objektid, mis vastavad suunitlusele. Nt adminkaartidel näidatakse kindlasti adminpiirid ja –keskused. Reljeefi ei näidata üldse. Hüdrograafiast näidatakse ainult suurimad jõed ja need, mis ühtivad piiridega.
Mõõtkava vähenedes jäetakse kõrvale väiksemad joon-ja pindobjektid. Allesjäetud joonobjektid ja pindobjektide kontuurid sirgestatakse (õgevendatakse). Nt kolmekordsel mõõtkava vähendamisel tuleb juba küllalt palju üldistada.
Arvestades piirkonna iseärasusi, kujutatakse nt kuivade alade kaartidel ka kõige väiksemad jõed ja järved ja ka kaevud .
Rikkaliku hüdrograafiaga aladel võib aga mõned väiksemad jõed ja järved kujutamata jätta. Asustamata aladel nt ka üksikud jahionnid (hütt), aga tihedalt asustatud aladel võidakse välja jätta väikesed asulad. Mida vähem on andmeid, seda üldistatumalt tuleb piirkonda kujutada.
Kaardi vormistamine mõjub värvide kaudu ja värviline kaart mahutab alati rohkem infot kui must-valge. Üldistamine toimub kõigepealt objektide erinevuste koondamise arvelt, st alati mingisuguste kvaliteediliste tunnuste üldistamist. Nt loobutakse metsade jagamisest puuliikide järgi, vaid kasutatakse üldist metsa leppemärki.
Üldistamine on seotud ka üleminekuga alaliikidelt mingitele üldistele tüüpidele. Hulgaliste näitajate üldistamine seisneb uute skaalade koostamises (nt astmikskaala). Legend on kaardil kasutatud leppemärkide ja tekstiliste selgituste süsteem. Topograafilistel kaartidel kasutatakse tihti spetsiaalseid leppemärkide käsiraamatuid, ja lühike legend trükitakse kaardi välisäärele. Käsiraamatud on kartograafilistes ettevõtetes.
Legend sisaldab märkide selgitust ja iseloomustab kartografeeritava objekti alust.
Tähistuste järjestus, nende omavaheline alluvus, värvigamma ning kirjete valik peab olema allutatud kujutatava kaardi loogikale.
Objektide valikul kasutatakse hulgaliste näitajate puhul kaht kriteeriumi:
1) valiku tsensus
2) valiku norm
Valiku tsensus on piirväärtus, mis näitab objekti suurust, millest alates peaks neid kaardil kajastama. Nt metsade pindala alates 10m2, mis väiksem ei kajastata.
Valiku norm reguleerib kaardi koormust. Nt kui minna üle suure mõõtkavaliselt kaardilt kaks-kolm korda väiksemale mõõtkavale võetakse tihedalt asustatud aladel koormuskoefitsendiks asulate suhtes 1/3 st et väikese mõõtkavalisele kaardile jäetakse ainult 1/3 asulatest.
Valiku tsensus ja norm sätestatakse diferentseeritult st olenevalt piirkonna iseloomust ja mõõtkavast.
8. Üldistamise kolm põhimõtet.
Kaartide puhul nim üldistamiseks objekide valikut ja kontuuride üldistamist vastavalt mõõtkavale. Üldistamine seisneb objektide põhiliste ja tüüpiliste omaduste ja nende seoste kujutamises.
Üldistamisel kasutatakse 3 põhivõtet:
1) geomeetriliste piirjoonte üldistamine, st kontuuride väikeste kõveruste ellimineerimist( jõed, järved, teed), kuid ka üldistatud kuju peab säilitama objekti geograafilisi iseärasusi
2) kontuuride ühendamine, st teatud geomeetriliste vormide ühendamist gruppideks nt paljud üksteisele lähedal asuvad metsad ühendatakse üheks suureks metsamassiiviks
3) objektide näitamine suurendatult, st mõnede tähtsate, kuid väikeste objektide mõõtmete suurendamist, olgugi et tsensuse järgi tuleks nad kaardilt elimineerida Nt jõed, teed.
9. Hüdrograafiline üldistamine
See toimub vastavalt objektide tähtsusele ja järjestusele:
1) ookeanide, merede , järvede ja veehoidlate rannajoon
2) jõgede võrk
3) hüdrotehnilised ehitised
Suure mõõtkavalistel kaartidel joonestatakse rannajoon välja väga detailselt. Üleminek väikesele mõõtkavale sooritatakse väikeste detailide elimineerimisega, sealjuures tuleb säilitada mõõtkavaga ettenähtud täpsus ja rannajoone iseärasused.
Jõgede võrgu õige kujutamine oleneb paljudest iseärasustest, nagu nt jõe võrgu ulatus, kallaste struktuur, jõe reziim jne.
Väikeste mõõtkavaliste kaartide puhul tuleb näitlikult kujutada kogu jõevõrku või selle osa.
Üldistamine sooritatakse üksikuid süsteeme moodustavate jõgede valikuga. Ainukesed lisajõed ja need, mis on järvedega seotud kujutatakse kõik. Arvestatakse ka jõgede majanduslikku tähtsust nt liiklus , kalapüük.
Enne üldistamist tuuakse välja jõevõrku iseloomustavad tunnused( jõgedevõrgu tihedus, jaotus pikkuse järgi, plaanilise paiknemise iseloom).
Jõgede tihedust iseloomustatakse tiheduse koefitsendiga K=∑l/P, kus ∑l on jõgede pikkuste summa (km) ja P- basseini pindala (km2).
Järvede ja veehoidlate üldistusel tuleb õigesti kajastada nende kaldajoont, veetaseme püsivust ja seost teiste maastiku elementidega. Valiku tsensus oleneb mõõtkavast ja piirkonnast .
10. Reljeefi üldistamine
Reljeefi üldistamise sihiks on reljeefi morfoloogiliste iseärasuste õige kajastamine. Kaardil peab olema arusaadav maastiku horisontaal ja vertikaal liigestatuse iseärasused, peavad olema eristatavad reljeefi tüüpid ja peab olema näidatud nõlvade kalded .
Üldistuse astme määrab kaardi eesmärk, mõõtkava ja ka reljeefi iseloom.
Suure mõõtkavalistel kaartidel peab olema reljeefi kujutis kooskõlas teise objektide kujutamisega. Kaardi programmis on ettenähtud millises mõõtkavas, millise detailsusega tuleb reljeefi kujutada.
Väikese mõõtkavalistel kaartidel suureneb horisontaalide lõikevahe ja reljeefi iseärasuste kujutamiseks kasutatakse poolhorisontaale.
Ülevaatekaartidel on vajalik selline horisontaalide üldistamine, mis annaks üldistatud ettekujutuse reljeefi iseloomulikest vormidest, nt künklik, moreen jne. Horisontaalide vahekauguste erinevus mäe vastaskülgedel näitab oru nõlvade või veelahkmete asümmeetriat. Horisontaalide joonis peab selgelt näitama reljeefivorm, nt seljandik, sadulpind, jne.
11. Asulate üldistamine
Asulate üldistamine toimub järgmisel 4 meetodil: 1) kvaliteediliste tunnuste ja hulgaliste iseloomustuste üldistamine; 2) asulate väljaselgitamine ja valik; 3) asulate vormi ja ruumilise struktuuri üldistamine; 4) asulate struktuuri formeerivate üksikute elementide asendus üldistatud mõistetega. 1)Kvaliteediliste tunnuste ja hulgaliste näitajate üldistamisel vähendatakse tunnuste arvu, mille järgi iseloomustatakse asulaid üleminekul väikese mõõtkavalistele kaartidele, elanike arv. 2)Asulate väljaselgitamisel ja valikul arvestatakse asustuse iseloomu. Valikul arvestatakse ka asulate seost teiste kaardi elementidega, nt teed ja jõed 3)Välise vormi ja sisemise ruumilise struktuuri üldistamine seisneb väikeste kvartalite ühendamises suuremateks. Väiksematele mõõtkavad mõõtkavadele üleminekul asulate administratiivpiirid üldistatakse kuni rõnga või täpini.
12. Teedevõrgu üldistamine
Tuleb õigesti ja edukalt kujutada järgmisi elemente:
1) teedevõrgu tihedust ja kvaliteedi näitajaid;
2) teede asukohta , klassi, seisundit ja konfiguratsiooni;
3) teede ristumisi, sissesõite asulatesse, juurdepääse jõgedele;
4) teede rajatisi ja nende iseloomustusi .
Teede kujutamise üldistamine toimub põhiliselt iseloomulike loogete valimise ja üldistamisega. Kõigepealt kantakse kaardile magistraalteed. Ülejäänute puhul eelistatakse teid, millised seovad asulaid raudteejaamade, sadamate, lennuväljade ja kõrgema klassi teedega. Järgnevalt asulate peatänavate pikendusi ja asulate vahelisi lühemaid teid.
Väikese mõõtkavalistel kaartidel on teede üldistamise põhiliseks ülesandeks nende üldise tiheduse, suuna ja asulate seoste kujutamine.
Suuremõõtkavalistel kaartidel näidatakse auto-ja raudteed küllaltki üksikasjalikult. Nt antakse nende seosed reljeefiga, kus on tee täiendil, kus süvendis.
Suuremõõtkavalistel näidatakse objektidele juurdepääsutee, raudtee rööpa paaride arv võib olla näidatud. Mõõtkava vähendamisel võidakse jätta ainult magistraalteed. Tingimata tuleb arvestada teede seost riikide pealinnadega , suurlinnadega, tööstuskeskustega ja teiste tähtsate objektidega.
Eesti Maantee Amet on välja töötanud klassifikatsiooni ja seda rakendatakse teedevõrgu üldistamisel.
13. Kaardi legendi väljatöötamine.
14. Maa-ala aeropildistamine
Lennuk lendab pildistatava maa-ala kohal mööda paralleelseid marsruute edasi-tagasi ja maastikku pildistatakse kindlate ajavahemike tagant sellise arvestusega, et iga järgnev aerofoto kataks eelmist umbes 60% ulatuses. Iga järgnev marsruut rajatatakse nii et aerofotod kattuksid põikisuunas umbes 30-40% ulatuses. Sensoritel kasutatakse ümberpööratavat filmi, et saada positiivne kujutis filmil, lisaks tehakse ka paberkoopiad. Aerofotode mõõtmed on 23x23cm ja vanad fotod 18x18cm. Aerofoto ei ole maastiku plaaniks, sest fotokujutises on mõningaid moonutusi. Need moonutused on tingitud maastiku reljeefist, aerofoto kaldest, lennu kõrguse kõikumisest ja mõnest vähem olulisest tegurist.
Aerofotode mõõtkava 1/m=fk/H
Kus fk – aerofotode fookuskaugus ; H – lennukõrgus.
See valem on õige kui maastik on enam-vähem tasane .
Kui reljeefi punktidel on erinevad kõrgused, siis igal kõrgusel on oma mõõtkava 1/mi=fk/h-Hi.
Aeropildistamisel kasutatakse spetsiaalseid aerofotoaparaate ja nendes aparaatides on pildiraam varustatud koordinaatide märkidega, mis jäävad igale aerofotole. Nende koordinaatide märkide järgi saab mõõta fotokujutise punktide koordinaate.
Pildistamistsükli juhtimiseks on lennukil spetsiaalne juhtimisseade, mis töötab koos arvutiga (piloodiliides). Kaasajal fikseeritakse pildistamispunkti asukohad GPs mõõtmistega.
Kaasajal on konstrueeritud digitaalsed aerofotokaamerad, mis talletavad info magnetkandjale kust see edastatakse arvutisse.
15. Aerofoto moonutuste põhjused ja moonutuste iseloom
- Kontuuripunktide reljeefi nihe
Olgu joonisel A maapinna punkt ja Ao tema projektsioon nivoo pinnal. Vastavad punktid aerofotol a ja ao. Jooniselt on näha, et nadiirpunkti lähedal asuvate maastikupunktide nihe on väga väike (joonis 11).
Punktide reljeefist tingitud nihkumised asetuvad piki nadiirpunktist väljuvat kiirt . Selliste nihkumiste suurused saab sarnastest kolmnurkadest ja see suurus oleks:
n: δha=(ra*ha)/Ho
Kus: δha – reljeefi nihke suurus, ra – punkti kaugus nadiirpunktist; ha – antud punkti ja maapinna keskmise nivoo kõrguste vahe (võib olla nii pos kui neg); Ho – lennukõrgus maapinna keskmise nivoo suhtes.
Jooniselt on näha, et positiivse kõrguskasvu puhul on nihe nadiirpunktist eemale, negatiivse kõrguskasvu puhul aga nadiirpunkti poole.
Niisugused nihked moonutuvad aerofotol kontuuripunktide vahelisi kaugusi, suundade vahelisi nurki ja pindalasid. Reljeefi nihke kõrvaldamine on väga vajalik aerofoto kujutise täpsemaks muutmisel. Seda saab teha fotomehaanilise või analüütilise transformeerimisega.
- Aerofoto kaldenurk
Aerofoto kaldest põhjustatud kontuuripunktide nihked on suunatud piki raadiust, mis lähtub moonutustevabast punktist c.
c: δαa=(ra2*sinα*sinφ)/fk
δαa – kontuuripunktide nihe tingituna aerofoto kaldest
α – aerofoto kaldenurk
φ – nurk y-telje ja antud punktile viiva suuna vahel
ra – raadius punktist c antud punktini.
Kui α=20’, ra = 60mm ja fk= 100mm, siis δαa= 0,2mm.
- Pildistamise vältel lennuk ei suuda kogu aeg hoida rangelt üht pildistamiskõrgust ja seetõttu saavad kontuuripunktid nihked, mis on suunatud piki peapunktist väljuvat kiirt.
o: δΔH= (ra*ΔH)/Ho=(ra* ΔH)/(fk*m)
Juhul kui δΔhlub=0,5mm ja H=3000m ja ra=65mm, siis ΔH=23m (lubatav kõikumine).
Praktikas võib lugeda, et kõik need kolm moonutust lähtuvad aerofoto peapunktist ja et neid moonutusi saab vähendada või kõrvaldada transformeerimisega.
16. Aerofoto transformeerimise põhimõte
17. Fotoplaan
Fotoplaan on etteantud kaardimххtkavas ja kaardilehe formaadis maapinna terviklik fotokujutis, mis on saadud transformeeritud aerofotode tццpindade kokkumonteerimisega; monteerimisoriginaali nimetatakse mosaiikfotoplaaniks ja seda paljundati fotokopeerimise teel.
18. Aerofotode orienteerimise elemendid
Mitmesuguste arvutuste tegemisel aerogeodeesias on vaja uuesti konstrueerida pildistamise momendil tekkinud projekteerivate kiirte kimpe.
Selleks peavad olema teada aerofoto sisemise ja välimise orienteerimise elemendid.
Sisemised orienteermiselemendid on:
fk – aerofotoaparaadi fookuskaugus; Δx ja Δy on peakiire e objektiivi optilise telje ja aerofoto tasapinna lõikepunkti koordinaadid aerofoto koordinaadistikus.
Sisemise orienteerimise elemendid on määratud väga suure täpsusega (tavaliselt ±0,01mm).
Objektiivi fookuskaugus on alati näha aerofoto servas ja Δx ja Δy suurused on antud aerofotoaparaadi passis.
Praktiliste ülesannete lahendamisel võetakse Δx ja Δy väga tihti võrdseks nulliga, st kokkulangevaks aerofototsentriga. Kõnekeeles loetaksegi aerofoto telgede lõikepunkti aerofoto peapunktiks.
Välimised orienteerimiselemendid.
Need määravad kiirtekimbu asendi ruumis. Neid võib jagada kaheks:
1) joonelised Xs, Ys, Zs
2) nurgalised A, αx, κ (kapa), ω; α, κ (kapa), A
Joonelised elemendid määravad projekteerimistsentri s asukoha ruumis. Täpsemalt võttes Xs ja Ys määravad nadiirpunkti aluse N asukoha ja Zs on projekteerimistsentri s kõrgus maapinnast .
Kolm nurgalist elementi α, κ (kapa) ja A või siis neli A, αx, κ (kapa) ja ω kuuluvad nurgaliste suuruste hulka.
α – optilise telje kaldenurk vertikaaljoone suhtes. Seda nurka võib esitada kahe projektsioonina αx e pikikaldenurk ja ω ehk põikikaldenurk.
κ (kapa) on aerofotoaparaadi pöördenurk pildistamise momendil ja nurk A on asimuut ehk nurk tõelise meridiaani ja optilise peatelje projektsiooni vahel.
Välised projekteerimiselemendid on määratud ligikaudselt aga võivad olla ka tundmatud. Kaasajal määratakse välise orienteerimise elemendid GPS-i ja teiste meetodite abil sidudes aerofoto geodeetilise alusvõrguga. Kuid ikkagi jääb määramine pealju ebatäpsemaks kui sisemise orienteerimise puhul. Sellega ei saa me taastada projekteeritavate kiirte kimpusid kõrge täpsusega.
Praktikas orienteeritakse aerofotod mitte välise orienteerimise elementide järgi, vaid tugipunktide e orientiirpunktide abil.
19. Stereopaari orienteerimiselemendid
20. Pikiparallaksid ja kõrguskasvud
21. Stereopaari sisemine orienteerimine
Sisemine orienteerimine toimub aerofotode kassetidesse tsentreerimisega. Selleks on kassetides koordinaattelge märgid.
Orienteeerimise alguseks on teada aerofotoaparaadi galibreerimise andmed (ΔX, ΔY, fk) (kooridnaatide märkide koordinaadid + fookuskaugus). Peale tsentreerimist mõõdetakse kummagi aerofoto koordinaatmärkide koordinaadid (ΔX1, ΔY1, ΔX2, ΔY2). Niimoodi saame välja arvutada tegelikud aerofoto koordinaadid ja saame teada optiliste moonutuste suurused.
22.Stereopaari vastastikune orienteerimine
Vastastikuseks orienteerimiseks kasutatakse kuut standardselt paigutatud paigutatud punkti või siis kasutatakse varem märgistatud punkte.
Need 6 punkti asuvad naaberfotode kattumise tsoonis ja seega on nad ka stereomudeli punktideks. Punktid 1 ja 2 on vastavalt vasakpoolse ja parempoolse aerofoto peapunktid või nende vahetus läheduses asuvad sobivad kontuuripunktid.
Nendeks kuueks punktiks võivad olla selged kontuuripunktid, millistes kõrvaldatakse aerofotode orienteerimisseadmete abil põikparallaksid.
Põikparallakside olemasolu näitab vastastikuse orienteerimise elementide vigadele.
Mõõtmisandmete alusel arvutatakse välja vastastikuse orienteerimiseelemendid. Kui arvutit ei ole komplekti lülitatud, siis neid elemente saab lugeda skaaladelt.
23. Stereopaari väline orienteerimine=absoluutne orienteerimine
Väline ehk absoluutne orienteerimine. Peale põikparallakside eemaldamist on meil olemas stereomudel, kuid see mudel on ruumis suvalises asendis. Mudeli kasutamiseks on tarvis mudel orienteerida maastiku punktide koordinaatide e geodeetiliste koordinaatide järgi. Selleks peab meil olema teada vähemalt kolme maastiku punkti koordinaadid. Praktikas saab kasutada neid samu punkte milliseid kasutati vastastikusel orienteerimisel. On isegi võimalik sooritada üheaegselt vastastikune ja väline orienteerimine. Arvutused tehakse tavaliselt siiski eraldi algul vastastikuse orienteerimise kohta ja siis välise orienteerimise kohta. Seda nim kaheastmeliseks orienteerimiseks.
Üheastmeline (samaaegne) orienteerimine sobib siis kui mõõdetud punkte on mudelit katvalt (rohkem kui 6) ja tulemusena saadakse aerofoto koordinaatide jääkvead ja eripunktide põikparallaksid, samuti tugipunktide geodeetiliste koordinaatide jääkvead ja ka orienteerimiselementide väärtused.
Selline orienteerimine on võimalik ainult arvuti abil. Kui arvutit ei ole, siis tuleb joonestuslauale panna planšett tugipunktidega ja sobitada ruumiline mõõtemärk uue standardse punktiga mudelil ning kontrollida kas joonestusseade näitab samadele punktidele planšetil.
Kui joonestusseade ei näita planšetil õigesse punkti tuleb korrigeerida mudeli mõõtkava ja tema pöördenurki ruumis.
Vertikaalset mõõtkava kontrollitakse kõrguste skaala järgi.
- Põhimõtteliselt saab stereopaari orienteerida kahes variandis:
1) orienteerida kumbki aerofoto ruumis teineteisest sõltumatult nii et lõpptulemusena oleks taastatud pildistamise momendil tekkinud projekteerivate kiirte asend ja aerofotode asend;
2)orienteeritakse vasakpoolne aerofoto tema orienteerimiselementide järgi ja parempoolne foto orienteeritakse vasakpoolse suhtes.
Sisemise orienteerimise elemendid on määratud aerofotoaparaadi sisemiste karakteristikutega ΔX, ΔY, fk, need on antud aerofotoaparaadi passis ja määratud suure täpsusega, vähemalt 1:100 mm täpsus. Fookuskaugus fikseeritakse iga aerofoto servas.
24. Ortofoto
Ortofoto tähendab aerofotot, mis oma esituselt (välimuselt) on küll aerofoto, kuid tema projektsioon on ortogonaalne ja mõõtkava on kogu ortofoto ulatuses ühesugune. Ortofoto valmistamine nõuab maastiku kõrgusvahede teadmist. Fotokujutis saadakse diferentsiaalse transformeerimisega, kus väga väike foto osa (kuni piksel ) transformeeritakse õigesse mõõtkavasse.
Esimene ortofotode tehnoloogia toimis maapinna mudeli profiilide mõõtmisega. Kas otse või siis mikroprotsessori kaudu suunati projektorit, mis ribade kaupa projekteerib foto kindlasse mõõtkavasse. Lõpptulemusena need ribad moodustavad uue ortofoto kujutise.
Kaasajal valmistatakse ortofotosid, mis digitaalse tehnoloogiaga arvuti kaudu juhitakse projektorid, mis siirdab, suurendab ja pöörab igat aerofoto algosa (pikselit) järejestus õigesse mõõtkavasse ja õigesse asukohta. Juhtimiseks vajalikku infot saab hankida mitmel tehnoloogial nt kas mõõtes profiile või horisontaale ja kasutades maastiku digitaalset mudelit. Maastiku digitaalse mudeli kasutamine (kõrgusmudel) on võimalik ainult siis kui meil on piisavalt tuntud maastiku punkte ja vajalikud tööprogrammid.
25. . Analüütilise fotogramm - meetria põhimõte
Fotogramm-meetrias nim aerofotode punktide koordinaatide mõõtmise seadmeid komparaatoriteks.
Stereokomparaatorites on küll maastiku stereomudel näha kuid mõõdetakse tasapinnalisi koordinaate X ja Y ning piki- ja põikparallakse p ja q. Mõõtmised toimuvad kõrge täpsusega: koordinaadid ±0,01mm ja parallaksid kuni ±0,001mm. Stereokomparaatorid on analüütilise fototriangulatsiooni arendamiseks . Kui stereokomparaatori kummagi aerofoto liikumised (xy koordinaadid) tehakse arvuti ja servomootori abil, mida juhib arvuti, ongi tegemist analüütilise stereoseadmega.
Aerofotosid vaatleb operaator läbi optika nagu stereoseadmeiski. Ajameid (3) ei juhti mitte operaator, vaid neid võib juhtida programm läbi arvuti ja operaator ainult täpsustab mõõtepunkti asendit. Seejärel arvuti fikseerib punkti koordinaadid ja arvutab töö alguses tehtud orienteerimismõõtmiste alusel vastavad aerofoto koordinaadid ja geodeetilised koordinaadid. Seadme komplekti kuuluvad veel eraldi registreerimis- (salvestus) ja väljundseadmed. Arvutid võivad arvutada nt koordinaate kuni 75 korda sekundis. Selleks peavad olema spetsiaalsed aerotriangulatsiooni programmid . Tavaliselt on tulemuseks fototriangulatsioonivõrgu plaan ja maastiku matemaatiline mudel, kus on iga punkti kohta antud tema 3 koordinaati .
Analüütilise reljeefi mudeli puhul matemaatilise mudeli punktid ühendatakse omavahel kindlate funktsionaalsete sidemetega.
Maapinna vormide kirjeldamiseks kasutatakse väga erinevaid funktsioone kuni astmetega polünoomideni välja.
26. Digitaalse fotogramm-meetria põhimõte
Digitaalne tööjaam on ettenähtud kas täisdigitaalsete või digitaliseeritud st skanneeritud aerofotode mõõtmiseks.
Aerofotosid kui selliseid digitaalses tööjaamas ei ole, vaid kasutatakse andmebaasi. Aerofotosid saab vaadelda mitmel viisil. Nt võib kuvarile projekteerida mõelemad stereopaari pildid ja vaadeldakse stereoskoobi sarnase seadme abil (vananenud).
Teine moodus on, et kuvaril vahetub vasak- ja parempoolne aerofoto. Kuvari ekraani ees on spetsiaalne polariseeruv ekraan (paar cm paks), mille polariseerimissuunda vahetatakse samas taktis aerofotode vahetamisega. Vaatleja näeb polariseeritud prillide abil ekraanil stereokujutist. Saadud stereomudelit on võimalik mõõta ja sellel on võimalik spetsiaalsete programmide abil ühendada aerofotosid üheks kaardileheks, on võimalik neid „lõigata“ ja on võimalik fotokujutis asendada topograafiliste leppemärkidega.
Digitaalse mudeli punktide vahel on analüütilised sidemed, mis iseloomustavad maapinna vorme. Need seosed võivad olla lineaarsed kui maapind naaberpunktide vahel on tasapind, kuid nad võivad olla väljendatud astmefunktsioonidega kui maapinnal on plastilised vormid.
Matemaatiline mudel koos analüütiliste sidemetega naaberpunktide vahel moodustavad täieliku digitaalse maastiku mudeli DTM ( Digital Terrain Model).
Üheks digitaalse mudeli tüübiks on mudel, mis moodustub ühesuguse kalde ja plastilisusega pindadest. Kolm pinda: 1) üksikud tasapinnalised nõlvad; 2) ühesugused kumerad nõlvad; 3) ühesugused nõgusad nõlvad.
Iga pinna kohta tuleb võtta nii tema üldised iseloomulikud punktid kui ka kahe naaberala piiril asuvad punktid.
Digitaalse maastiku mudeli saab luua neljal meetodil:
1) tahhümeetriline mõõdistamine – kolmnurkade võrk.
2) stereotopograafiline mõõdistamine – stereokomparaator + arvuti
3) stereoanaloogseadmed + arvuti
4) topograafiliste kaartide alusel
Kartograafias on veel kasutatud teist ja neljandat meetodit.
Varasemas kaardi tootmises kasutati olemasolevaid topokaarte ja reljeef kopeeriti nendelt, sellega kandusid edasi ka vanade kaartide reljeefi vead. Viimasel ajal on arendatud stereotopograafilist mõõdistamist, kus aerofotode põhjal arvutis koostatakse maastiku digitaalne mudel ja selle põhjal transformeerib arvuti aerofoto ümber ortofotoks. Protsess toimub automaatselt.
Stereoseadmeil määratakse kõigepealt aerofoto orienteerimiselemendid (6 punkti), seejärel tihendatakse ruumilist fototriangulatsiooni võrku, nii et mudeli kohta tuleb 20-30 ja rohkem punkti. Kõik arvutused tehakse arvutites ja arvuti koostab ka digitaalse mudeli jaoks vajalikud polünoomid. Stereomõõtmiste täpsus peab olema väga kõrge kuni 0,001-0,002mm ja suurendus nendes seadmetes on 4-10korda, mõningatel juhtudel ka 20 korda.