книги из ГПНТБ / Бугаец Е.А. Фотограмметрия в горном деле

Для выявления этой связи возьмем два прямоугольных тре­ угольника 51АЛо и S2XXq.

Из этих треугольников можно записать

сти стереоскопического зрения и в среднем равно 20".

Чтобы повысить разрешающую способность, а следовательно,, повысить точность глубинного восприятия предметов, необхо­

димо, как это следует из формулы (74), увеличить глазной ба­ зис, или, что то же самое, угол конвергенции.

101,

Для этой цели применяется вооруженное зрение. В этом слу­

чае разрешающая способность стереоскопического зрения мо­ жет быть повышена до 3—4".

При стереоскопическом рассматривании того или иного предмета (А или К на рис. 41) -местности на сетчатках наших

глаз получаются центральные проекции наблюдаемого пред- -мета, создающие пространственное представление о нем.

Такие же проекции наблюдаемого предмета можно создать на сетчатках наших глаз, если заменить сам предмет двумя его изображениями а/ и а2Л, k\ и /г2', снятыми с двух различных

точек пространства Si и S>, и расположить эти изображения та­ ким образом, чтобы каждому глазу соответствовало свое пер­ спективное изображение. В этом случае также будет создаваться

точек А и Д’, но и для всех других точек, изобразившихся на пе­ рекрывающих частях двух смежных снимков Pi и Р%. Наблюда­ тель будет видеть искусственно созданную модель сфотографи­

рованной местности. Это явление называется прямым стереоско­

пическим эффектом.

Если поменять снимки местами, т. е. левый снимок располо­ жить перед правым глазом, а правый снимок перед левым гла­ зом, то в этом случае точка К будет, наоборот, казаться дальше

точки А, т. е. наблюдатель увидит противоположную первой пространственную картину. Это явление носит название обрат­

ного стереоскопического эффекта.

Модель местности легко создается по двум перекрываю­ щимся снимкам на простейших стереоскопических приборах — ■стереоскопах, так как они позволяют левым глазом рассматри­ вать только лишь левый аэрофотоснимок, а правым глазом — правый-

Для измерения модели местности в стереоскопы вводятся измерительные марки.

§ 27. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О СТЕРЕОФОТОГРАММЕТРИЧЕСКОЙ АЭРОФОТОСЪЕМКЕ

Стереофотограмметрическим методом аэрофотосъемки назы- • вается такой метод фотограмметрической обработки аэросним­

ков, при котором ситуация местности и рельеф в виде горизонта­ лей на плане получаются в камеральных условиях по аэрофото­

снимкам на специальных стереофотограмметрических прибо­ рах.

Такой способ рисовки рельефа стал возможным благодаря тому, что на стереофотограмметрических приборах при помощи стереопары аэроснимков удалось создавать модель местности и измерять ее.

102

Предположим, что при помощи АФА, установленного на са­ молете, с двух точек пространства получены два соседних не­ гатива Pj и Р2, на которых изображен один и тот же участок местности ACD (рис. 42).

Если придать негативам такое же положение, которое они

занимали в пространстве, и осветить их, то проектирующие лучи,

пересекаясь, восстановят геометрическую модель заснятого объекта ACD.

Рис. 42. Условия восстановления модели сфотографированной местности

Для создания модели местности необходимо иметь проекти­ рующий прибор с двумя камерами, объективы которых должны иметь тот же угол зрения и то же фокусное расстояние, что

и у АФА, использованного для фотосъемки. Если в каждую ка­ меру такого прибора заложить по одному аэронегативу и осве­ тить их сверху, а затем камерам придать такие же положения, которые были у АФА в моменты съемок, то проектирующие

лучи в своем пересечении образуют модель местности.

Масштаб этой модели будет зависеть от расстояния между центрами проектирования, которое называется воздушным бази­ сом фотографирования. Поэтому при перемещении одной проек­

ционной камеры в сторону увеличения базиса фотографирова­

ния увеличится и модель местности; наоборот, при перемещении камеры в сторону уменьшения базиса будет уменьшаться и мо­ дель местности.

103

Наблюдатель, рассматривающий эту модель как бы с высоты птичьего полета, видит отчетливо все элементы рельефа и ситуа­ цию, что позволяет ему при наличии измерительного приспособ­ ления в стереофотограмметрическом приборе измерить модель местности и получить топографический план.

Следует отметить, что модель местности можно создать не только по двум, но и по большему числу аэрофотоснимков, на­

пример по снимкам одного фотомаршрута.

Таким образом, для создания модели местности необходимо знать элементы внутреннего ориентирования АФА, при помощи которых можно восстановить связку проектирующих лучей, су­

ществовавшую в момент фотографирования, и положения АФА (или снимков) в пространстве относительно земной поверх­ ности, благодаря чему можно будет ориентировать в простран­

стве восстановленную связку лучей.

Определение положений АФА или снимков в воздухе или их взаимного расположения является ответственным процессом стереофотограмметрической обработки снимков, от которого зави­

сит срок и точность изготовления топографической карты.

§ 28. ЭЛЕМЕНТЫ ВНЕШНЕГО ОРИЕНТИРОВАНИЯ АЭРОФОТОСНИМКОВ

Элементами внешнего ориентирования аэрофотоснимка на­ зываются величины, определяющие положение снимка в про­ странстве.

Рис. 44. Элементы внешнего ори­ ентирования аэрофотоснимка

Самолет, выполняющий аэрофотосъемку, имеет шесть сте­ пеней свободы, причем три из них линейные и три угловые

(рис. 43). Эти шесть степеней свободы определяют следующие шесть элементов внешнего ориентирования одного аэроснимка:

А], У1 и Zi — координаты центра проекции Si (объектива аэрофо­ тоаппарата) относительно прямоугольной системы координат; ах

иау ■—углы наклона снимка относительно двух осей самолета;

х— угол разворота снимка относительно третьей оси самолета

(рис. 44).

104

Угол ах получается при наклоне АФА (оптической оси АФА) вокруг поперечной оси уу самолета. Этот угол называется про­ дольным углом наклона снимка. Угол а возникает при враще­ нии самолета относительно продольной оси хх самолета и назы­ вается поперечным углом наклона снимка. Третий угол полу­ чается при вращении самолета относительно оси zz самолета и называется углом разворота снимка в своей плоскости.

Для построения модели сфотографированной местности не­

обходимо знать двенадцать элементов внешнего ориентирова­ ния снимков, так как построение модели возможно при наличии минимум двух соседних снимков.

Приведенные выше элементы ориентирования можно выразить в другом виде.

Спроектируем базис фотографи­ рования В на горизонтальную пло­ скость (рис. 45). Тогда величина В

будет определять собой превышение одного конца базиса над другим, а угол v — угол наклона базиса во

зонтальным проложением базиса и его проекцией на ось X на­ зывается азимутом базиса и обозначается через А.

Полученные величины позволяют выразить элементы ориен­

Определение элементов внешнего ориентирования в полете

иих использование

Сцелью сокращения объема полевых работ, упрощения ка­

меральной фотограмметрической обработки аэрофотоснимков и повышения точности создаваемой карты во время аэросъемки используются приборы, позволяющие определять пространствен­ ное положение АФА в момент фотографирования. К таким при­ борам относятся статоскопы С-51 и радиовысотомеры РВ-10.

Статоскоп С-51 построен по принципу жидкостного барометра, конструкция которого, как известно, была разработана Д. И. Менделеевым. При помощи статоскопа на аэросъемочном

105

Радиовысотомер РВ-1О представляет собой самолетную радио­

локационную установку, при помощи которой в момент фото­ графирования местности определяется расстояние от самолета до ближайшей точки земной поверхности.

В комплект радиовысотомера входит приемопередатчик, ин­

дикатор, фоторегистрационная камера, мотор-альтернатор, две антенны и соединительные кабели.

Сущность работы радиовысотомера сводится к следующему. Передатчик высотомера через каждые 10 мк/сек излучает строго вниз от самолета короткие импульсы радиоволн (продолжитель­ ностью 5 мк/сек). После отражения от земной поверхности ра­

диоволны возвращаются обратно и принимаются приемником

высотомера. Время, затрачиваемое радиоволнами на прохожде­ ние расстояния от самолета до ближайшей точки земли и обрат­ но до самолета, зависит от высоты полета самолета. Чем она

больше, тем большее время надо затратить радиовол­

нам на этот путь, и наоборот. На индикаторе радиовысотомера это время фиксируется в линейных мерах расстояния (в метрах).

Индикатор представляет собой электронно-лучевую трубку,

в которой создается поток электронов в виде узкого луча. Под воздействием отклоняющей системы этому лучу придается кру­

говое движение. В результате этого на круглом экране трубки, покрытом флуоресцирующим составом, появляется светлый круг. На этом же экране нанесена шкала расстояний.

При подаче зондирующего импульса электронный луч допол­ нительно смещается в радиальном направлении. На экране этот момент сопровождается резким выбросом луча — появляется первый выступ. Он располагается около нулевого штриха шкалы

индикатора. В момент прихода отраженного импульса на экране появляется второй выступ. По второму выступу и шкале отсчи­

тывается расстояние от самолета до ближайшей точки земной поверхности.

Показания индикатора в моменты экспонирования местности фиксируются фоторегистрационной камерой на специальную пленку.

Радиоволны распространяются в воздухе концентрическими окружностями. Поэтому только для плоской местности расстоя­ ния, отсчитанные по шкале индикатора, будут являться истин­ ными высотами полета самолета. Во всех остальных случаях

в измеренные расстояния вводятся поправки за рельеф, опреде­ ляемые фотограмметрическим путем.

Средняя ошибка определения высоты фотографирования при помощи радиовысотомера составляет 2,5—5 м.

На основании использования статоскопа и радиовысотомера

проф. М. Д. Коншин разработал способ аэрорадионивелирова­ ния, заключающийся в следующем: из высот фотографирования,

определенных при помощи радиовысотомера, вычитаются раз­ ности высот, полученные по статоскопу. В результате этого

106

определяются высоты главных точек местности (см. рис. 20) от­ носительно общей изобарической поверхности (поверхности рав­ ных давлений). Для получения геодезических отметок этих точек необходимо иметь два высотных опознана, расположенных на крайних снимках фотомаршрута. Первый опознан используется

для передачи отметок на все главные точки, второй — для кон­ троля и увязки высот. Абсолютная высота исходной изобариче­

ской поверхности над уровнем моря для главной точки началь­ ного снимка маршрута (рис. 46) определяется по формуле:

Тогда отметка <4г любой главной точки местности может быть подсчитана при помощи формулы:

В настоящее время радиолокационным путем разрешена также задача определения плановых координат самолета в мо­ менты фотографирования. В результате этого появилась воз­ можность по аэроснимкам определять высотные и плановые

координаты характерных точек местности и по ним изготовлять карту.

§ 29. ЭЛЕМЕНТЫ ВЗАИМНОГО ОРИЕНТИРОВАНИЯ АЭРОФОТОСНИМКОВ

Элементами взаимного ориентирования называются вели­ чины, определяющие взаимное положение в пространстве пары перекрывающихся снимков. Элементов взаимного ориентирова­ ния пять: тл, тП1 7.л, «п и е. (рис. 47).

Углы тл и тп являются продольными углами наклона снимков относительно базиса. Угол тл образуется главным лучом SiOi левого снимка и перпендикуляром к линии базиса в плоскости, проходящей через линию базиса и главный луч левого снимка.

107

Эта плоскость называется главной базисной плоскостью левого снимка.

Угол тп точно так же определяется главным лучом S2o2 пра­ вого снимка и перпендикуляром к линии базиса в главной базис­ ной плоскости правого снимка.

Значение этих двух углов дает возможность судить о взаим­ ном положении пары снимков вдоль линии базиса (в плоскости чертежа).

Чтобы иметь представление о взаимном расположении пары снимков в направлении, перпендикулярном к линии базиса, сле­ дует знать значение угла е—взаимного поперечного угла на-

Рис. 47. Элементы взаимного ориентирования аэрофотоснимков

клона. Он представляет собой угол между базисными плоско­ стями левого и правого снимков.

Окончательное взаимное расположение двух аэрофотосним­ ков может быть получено, если определить последние два эле­

мента взаимного ориентирования снимков — углы хл и хп, кото­

рые, как известно, представляют собой углы, характеризующие

величину разворота снимков в своих плоскостях.

Элементы взаимного ориентирования могут быть определены без геодезических данных, по измерениям на снимках.

Поэтому модель местности, построенная по элементам вза­ имного ориентирования снимков, будет иметь неопределенные масштаб и ориентировку в пространстве.

Элементы взаимного ориентирования снимков при стерео-

фотограмметрических работах определяются измерением попе­ речных параллаксов в ряде-точек, расположенных на снимках по определенной схеме.

Поперечным параллаксом q называется разность ординат одноименных точек перекрывающихся снимков:

q=y' — у.

В первом приближении поперечный параллакс

Я = —/ке — у- S — 4^ хп — -«Ч — 4^ Э| + ХХЛ, (75)

Ук Ук Ук

108