14.7. Наземне фототопографічне знімання

Наземне фототопографічне знімання виконують спеціальними метричними фотокамерами — фототеодолітами на поверхні землі. Його застосовують головним чином у комбінації з аерофотозніманням для дознімання “мертвих” зон (таких, що не можна закартографувати за аерознімками). Такі зони виникають при створенні карт гірських територій. Також його широко використовують для розв’язання цілого ряду наукових, інженерно-технічних та прикладних задач у географічних дослідженнях, геології, будівництві, охороні пам’яток природи і історико-архітектурної спадщини, медицині, військовій справі та багатьох інших галузях науки і техніки.

Фототеодоліт складається з фотокамери та орієнтувального пристрою. Циліндричні рівні дають змогу встановлювати фотокамеру в горизонтальне положення, а орієнтувальний пристрій — оптичну вісь камери у заданому напрямі відповідно до лінії базису знімання. У фокальній площині об’єктива розміщена прикладна рамка. У момент фотографування до цієї рамки притискається касета з фотопластинкою розміром 13×18 см, на яку експонується зображення місцевості.

Прилад призначено для фотографування місцевості, а також для вимірювання вертикальних і горизонтальних кутів з метою визначення геодезичних координат станцій, на яких встановлено прилад.

Для отримання стереоскопічної пари фотознімків знімання виконують з двох станцій, відстань між якими є базисом знімання. Просторова фотограмметрична система координат (рис. 14.13) аналогічна до системи координат аерофотознімання, що дозволяє адаптувати вимірювання до координатної системи, в якій створюється карта.

Рис. 14.13. Система координат фототеодолітного знімання

Плоска прямокутна система координат наземного знімка xоz з горизонтальною ox та вертикальною oz осями відрізняється від системи координат аерознімка. Така відмінність дозволяє забезпечити відповідність буквених позначень у формулах зв’язку між координатами точок об’єкта і координатами зображень цих точок на знімках:

; ; ,

де X,Y,Z – просторові координати об’єктів місцевості, В – базис знімання, f – фокусна відстань фотокамери, р – поздовжній паралакс точки, координати котрої визначають і який дорівнює x_п-x_л.

У зв’язку із значно більшим (як правило) у порівнянні з аерофотозніманням діапазоном відстаней від базису до поточних точок місцевості слабкішою (менш точною) координатою в наземному фототеодолітному зніманні є координата Y. Точність її визначення можна попередньо підрахувати за наближеною формулою:

,

де: Y — відстань від базису до поточної точки, B — базис фотографування, f — фокусна відстань камери фототеодоліта, m_Y, m_p — середні квадратичні похибки вимірювання відстані до точки та паралаксу.

Для фотографування обирають станції з хорошим оглядом місцевості, щоб під час знімання було якомога менше «мертвих» зон, коли об’єкти ближнього плану затуляють дальній. Фотографування здійснюють на фотопластинки, що значно зменшує деформацію фотоматеріалу.

Під час знімання оптична вісь фотокамери може займати різне положення відносно горизонту та лінії базису (рис. 14.14). найбільшу точність результатів роботи одержують (рис. 14.14, а), якщо оптичні осі фотокамер, установлених на кінцях базису (лівої і правої камер), розміщуються горизонтально і перпендикулярно до базису В, а площина знімка займає вертикальне положення. Цей випадок має назву нормальний випадок знімання.

Рис. 14.14. Основні випадки знімання

Серед інших варіантів найбільш придатний той, при якому оптичні осі лівої і правої камер мають рівномірне відхилення праворуч або ліворуч від перпендикулярного напряму базису, тобто на один і той же кут (рис. 14.14, б). Це дає змогу розширити горизонтальний кут знімання. Такий випадок має назву рівномірно-відхиленого. У цьому випадку з одного базису можна отримати три стереоскопічні пари знімків: з нормальним та відхиленим ліворуч чи праворуч положенням оптичної осі.

Конвергентний випадок знімання (рис. 14.14, в) відрізняється тим, що оптичні осі камер перетинаються під кутом γ, що забезпечує підвищення точності визначення координат вздовж осі фотографування. В залежності від особливості рельєфу використовують також фотознімання з нахилом оптичної осі камери вгору або вниз. Останнім часом, особливо при подальшій камеральній обробці результатів фототеодолітного знімання на ЦФС «Дельта» НВП «Геосистема», використовують загальний випадок знімання з наближеним орієнтуванням і горизонтуванням фототеодоліта, яке значно скорочує польові фотознімальні роботи.

Виконанню польових фотознімальних робіт передує створення технічного проекту — основного документа, який регламентує всі види польових і камеральних робіт, технологію їх виконання тощо. Технічний проект складається із графічної та обчислювальної частин.

Графічна частина складається за картами дрібнішого масштабу (відносно масштабу фототеодолітного знімання), на яких показують схеми розміщення базисів і контрольних точок, межі ділянок знімання з кожного базису, “мертві” зони, розміщення пунктів опорної геодезичної мережі.

Обчислювальна частина включає визначення основних параметрів фототеодолітного знімання, до яких відносять: фокусну відстань камери, базиси знімання, їх розміщення відносно об’єкта знімання. Вихідною формулою для обчислення цих параметрів є формула попереднього обчислення точності фототеодолітного знімання, яку використовують для обчислення базису знімання:

.

Окрім фотографування місцевості у полі виконують також геодезичні роботи по забезпеченню фототеодолітного знімання опорною мережею. Прив’язку станції до пунктів геодезичної основи виконують оберненими або прямими засічками. Контрольні (опорні) точки, потрібні під час орієнтування знімків на приладах, визначають полярним методом або методом прямої засічки з базисів і пунктів опорної геодезичної мережі. Визначають також дирекційний кут базису фотографування, координати лівої точки базису й перевищення правої точки над лівою.