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

у— ордината точки, на которой измерялся попе­

речный параллакс;

тп, ''л, s, хл, хп — элементы взаимного ориентирования.

В формуле (75) величина fK известна, у, х, х' измеряются на снимках, элементы же взаимного ориентирования неизвестны. Они могут быть определены, если составить и решить шесть ура­ внений. Для составления таких уравнений поперечные парал­

лаксы измеряются на шести точках, расположение которых при­

ведено на рис. 48.

После решения шести уравнений

■получим значения неизвестных элемен­ тов взаимного ориентирования:

^j(<74-<7e)P

^у(<7з -?5)Р

(76)

чальньш направлениям (^j = ^2 = 0). Приведенные выше формулы являются приближенными, так

как не учитывают влияния рельефа местности на измеряемые по­

перечные параллаксы и членов второго и выше порядка, полу­ чающихся при разложении в ряд тригонометрических функций.

Когда появляется необходимость в учете этих факторов, приме­ няются более сложные формулы. Однако в данном случае вместо трудоемкого аналитического способа определения элементов взаимного ориентирования более целесообразно применять опти­ ко-механический способ определения. Он выполняется на при­

шести стандартных точках путем изменений положений проекти­

рующих камер.

§30. СТЕРЕОФОТОГРАММЕТРИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ

Внастоящее время отечественная промышленность выпус­ кает самые разнообразные стереофотограмметрические при­ боры— от простейших (стереоскопов) до сложнейших оптико­

109

механических агрегатов (стереопланиграфов). Одни из этих приборов предназначены для стереоскопического рассматрива­ ния пары перекрывающихся снимков с целью изучения рельефа местности и выбора точек для сгущения опорной сети, другие позволяют не только восстанавливать модель местности, но из­ мерять ее и рисовать рельеф поверхности, третьи применяются только лишь для измерений горизонтальных и вертикальных параллаксов или прямоугольных координат ряда точек и т. д.

Все эти приборы работают по принципу стереоскопического зрения, а поэтому они и называются стереофотограмметриче-

скими приборами.

Рис. 49. Складной полевой стереоскоп

Рассмотрим некоторые стереофотограмметрические приборы, нашедшие наибольшее применение в аэрогеодезических и марк­ шейдерских предприятиях.

Зеркальные стереоскопы

Стереоскопы являются простейшими стереофотограмметриче-

скими приборами. Они предназначены для стереоскопического рассматривания пары снимков с целью изучения рельефа мест­

ности, выбора точек при сгущении опорной сети, рисовки рельефа местности на фотопланах и переноса горизонталей со снимков на фотоплан.

В практике стереофотограмметрических работ наибольшее применение получили стереоскопы системы Баштана, «Циклоп»

и полевые складные стереоскопы.

На рис. 49 приведен общий вид складного полевого стерео­ скопа.

Он состоит из четырех зеркал, расположенных друг к другу под определенным углом, двух линз, держателей зеркал и ножек,

при помощи которых стереоскоп устанавливается на столе.

При работе на стереоскопе между его ножками на столе укла­

дываются два аэроснимка размером 18 X 18 см.

ПО

При перемещении снимков в двух взаимно-перпендикулярных направлениях и развороте их в своей плоскости получается про­

странственное изображение местности. Это изображение будет увеличено примерно в 2 раза за счет введения в конструкцию

стереоскопа двух линз.

Полевой стереоскоп может быть использован для полевого дешифрирования аэроснимков, для изучения рельефа местности при составлении проекта по сгущению основы, а также рисовки

рельефа при наличии достаточного количества ранее определен­

ных высотных пунктов.

Стереоскоп «Циклоп» применяется для рисовки рельефа по аэрофотоснимкам и на фотосхемах. Стереоскоп Баштана пред-

Рис. 50. Стереокомпаратор

назначен для рисовки рельефа на фотопланах, а также пере­ носа горизонталей со снимков на фотоплан.

При наличии параллактических линеек простые стереоскопы

могут быть использованы для измерения разностей горизонталь­ ных параллаксов, по которым, как известно, можно определять высоту точек для рисовки рельефа местности и поперечные па­ раллаксы точек, по которым можно вычислять элементы взаим­

ного ориентирования снимков.

Стереокомпаратор

Стереокомпаратор (рис. 50) —один из основных стереофотограмметрических приборов и предназначен для измерения коор­ динат точек снимка, а также горизонтальных и вертикальных параллаксов.

Прибор состоит из основания 1, каретки 2, несущей на себе левую 7 и правую 8 кассеты, бинокулярной оптической системы (микроскопа), нескольких штурвалов для перемещения каретки и наблюдательной системы и ряда вспомогательных деталей.

Каретка 2 может перемещаться по направляющим основа­

ния прибора при помощи рукоятки 5.

Ш

В левой и правой частях каретки находятся кассеты 7 и 8.

Они представляют собой металлические диски с квадратными

вырезами, в которых помещаются плоско-параллельные пла­ стинки. При работе на эти пластинки укладываются аэрофото­

снимки, которые освещаются при помощи зеркал 18 и 19. Левая

плоскости за счет вращения винта 9. Правая кассета, кроме пе­ ремещения с кареткой вдоль оси хх прибора, может двигаться дополнительно в двух взаимно-перпендикулярных направле­ ниях— вдоль оси хх при помощи винта 13 продольных парал­

Рис. 51. Схема оптики и ход лучей в бинокуляр­ ном микроскопе

лаксов и вдоль оси уу прибора за счет винта 12 поперечных параллаксов. Так же, как и левая, кассета 8 может вращаться

в своей плоскости при помощи винта 10.

Над кассетами и основанием стереокомпаратора помещен мостик 3, который несет на себе бинокулярную наблюдательную систему 4, перемещающуюся по мостику (вдоль оси уу прибора)

при помощи штурвала И.

Внутри наблюдательной системы, непосредственно вблизи

и ориентируются по начальным направлениям или по координат­ ным меткам. Перемещая бинокулярную систему и основную ка­ ретку прибора в двух взаимно-перпендикулярных направлениях, наводят монокулярно-визирную марку на ту точку левого снимка, координаты которой будут измеряться. Затем наведение уточняется стереоскопически при помощи винтов продольных и поперечных параллаксов.

После наведения марки на точку берутся отсчеты по шкалам х и у. Шкала х — 6 (см. рис. 50) крепится к основной каретке,

а нониус, по которому берется отсчет, — к основанию прибора.

112

Вторая шкала прикреплена к мостику, а нониус смонтирован вместе с бинокулярной системой.

Отсчеты вертикальных и горизонтальных параллаксов бе­ рутся по соответствующим шкалам с делениями через 1 мм и по

счетным барабанам винтов 12 и 13. Каждый барабан имеет

100 делений. Один оборот барабана вызывает перемещение каретки на 1 мм вдоль оси хх прибора. Поэтому перемещения правой каретки могут быть учтены с точностью 0,01 мм.

Точки наблюдения отмечаются карандашом 14 на позитивном отпечатке 15, который прикрепляется и ориентируется на сто-

Рис. 52. Топографический стереометр

лике 16. Столик соединен с кареткой, а карандаш находится на кронштейне.

Измеренные на стереокомпараторе поперечные параллаксы используются для определения элементов взаимного ориенти­ рования снимков, продольные параллаксы — для определения высот точек местности. Последние используются для рисовки

рельефа местности.

Следует отметить, что отметки точек местности, определенные по разностям продольных параллаксов, будут иметь значитель­ ные ошибки за счет влияния на них элементов ориентирования снимков. В связи с этим появилась необходимость исправления

разностей продольных параллаксов. Это исправление выпол­ няется аналитически или механически на специальных прибо­ рах — стереометрах.

Топографический стереометр

Топографический стереометр СТД-1 был изобретен проф. Ф. В. Дробышевым и применяется для измерения продоль­ ных параллаксов и рисовки рельефа.

Общий вид прибора показан на рис. 52. Он состоит из наклон­ ного основания 1, основного суппорта 3, передвигаемого при по­ мощи кремальеры 2, левой 4 и правой 5 кассеты, винта продоль-

ных параллаксов 6, коррекционных приспособлений 8 и зеркаль­ ного стереоскопа 7.

Перемещение кремальеры фиксируется с точностью до 0,02 мм

по шкале х, укрепленной на основании прибора.

В левой части основного суппорта монтируется суппорт про­ дольных параллаксов. При помощи винта 6 левая кассета может перемещаться по направляющим этого суппорта вдоль оси хх

прибора независимо от правой кассеты. Величина перемещения

левой кассеты учитывается по шкале и головке винта 6 с точ­ ностью до 0,01 мм. Это устройство служит для измерения про­

дольных параллаксов различных точек стереопары.

Одновременно левая кассета может вращаться вокруг центра в своей плоскости на углы в пределах от 0 до + 12°.

Над левой кассетой при помощи неподвижного держателя 9

натянута тонкая нить; над правой кассетой находится такая же

нить, но она натянута на подвижном нитедержателе 10, который может вращаться вокруг своей оси при помощи специального приспособления.

Эти нити выполняют в приборе функции измерительных марок.

В правой части основного суппорта имеются направляющие, по которым перемещается правая кассета под действием другого приспособления.

Указанные приспособления называются коррекционными устройствами, так как они автоматически корректируют (испра­

вляют) разности продольных параллаксов, измеряемых в тех или иных точках снимка за элементы ориентирования снимка.

Правая кассета прибора так же, как и левая, может развора­

чиваться в своей плоскости на различные углы и.

Над кассетами по направляющим 11 перемещается вдоль оси уу прибора четырехзеркальный стереоскоп 7 с осветите­ лями 12. Перемещение стереоскопа выполняется при помощи кремальеры.

В конструкцию стереоскопа введены две линзы; в результате

этого наблюдаемые снимки увеличиваются в 2 раза. Одна из

линз (левая) при помощи винта 13 может перемещаться вдоль оси уу, что позволяет устранять видимый поперечный параллакс.

Величина глазного базиса на стереоскопе устанавливается

специальным рычагом.

Рассмотрим работу коррекционных устройств СТД-1.

Для равнинного района поправка в разности продольных параллаксов за элементы ориентирования снимков определяется по формуле:

114

b—воздушный базис фотографирования в масштабе снимка;

Величина бАр будет зависеть только лишь от величин х и у,

т. е. от координат наблюдаемой точки и не будет зависеть от эле­ ментов ориентирования и величин Ь и f к, которые являются постоянными для каждой стереопары.

Поэтому, чтобы вводить в измеряемые разности продольных

параллаксов поправку за элементы ориентирования, следовало бы предусмотреть в топографическом стереометре четыре при­ способления: первое должно было бы вводить поправки в про­ дольные параллаксы пропорционально абсциссам х наблюдае­

Однако в топографическом стереометре имеется только два коррекционных устройства — конвергентное устройство, выпол­

няющее две первые вышеуказанные операции, перемещая на необходимую длину правый снимок по оси хх прибора; второе

приспособление объединяет две последние операции, пово­

рачивая на определенную величину нить правого нитедержа-

теля.

Конвергентное устройство (рис. 53) состоит из двух линеек

/ и 2, ось 3 вращения которых укреплена на основании прибора. Левая линейка этого приспособления связана с основной карет­ кой (основным суппортом) прибора, а правая — с кассетой для правого снимка. Эта связь осуществляется через ролики 4 и 5

ползушек 6 и 7, перемещающихся по направляющим 8 и 9, скрепленным с основным суппортом и правой кассетой.

Ползушки позволяют изменять расстояние от оси 3 вращения линеек до точек касания с роликами ползушек. Величина этих

расстояний может быть отсчитана по шкалам, находящимся на

вспомогательных направляющих.

Одновременно линейка 2 может быть повернута относительно

другой линейки на угол в пределах от 0 до +6° и закреплена за­ жимным винтом 10. Величина угла отсчитывается по

шкале И.

Конвергентное устройство позволяет перемещать правый сни­ мок на различное расстояние при одной и той же величине сме­ щения основной каретки. Если на обеих линейках расстояния от

оси 3 до роликов будут одинаковыми,

то при перемещении основного суппор­ та правый и левый снимки переме­ стятся на одну и ту же величину. При изменении плеча линейки 2 изменится

Если ползушки установить на одно и то же расстояние от

центра вращения линеек, а сами линейки раздвинуть на какойто угол, то при движении основного суппорта разность отрезков, пройденных правым и левым снимками, будет прямо пропорцио­ нальна величине угла между линейками и квадрату отрезка,

пройденного левым снимком (квадрату абсциссы).

Таким образом, при установке различных длин линеек кон­

вергентное устройство дает возможность автоматически вводить поправки в измеряемые продольные параллаксы пропорцио­ нально абсциссам наблюдаемых точек и пропорционально квад­ ратам абсцисс путем установки линеек под углом друг к другу.

Коррекционное устройство, осуществляющее поворот правого нитедержателя, показано на рис. 54.

Нитедержатель 1 жестко связан с рычагом 2, на конце кото­ рого имеется ролик 3, который всегда скользит по рычагу 4.

Рычаг 4 связан с основанием кассеты правого снимка. Он может

быть повернут около своей оси 5 на какой-то угол р0.

116

При перемещении правой кассеты в ту или иную сторону нитедержатель будет поворачиваться на угол р. Величина угла р переменная. Она будет изменяться за счет движения кассеты,

хотя рычаг 4 будет иметь постоянный угол наклона р0.

При повороте нитедержателя, а следовательно, нити, на пере­ менный угол р над правым снимком автоматически вводятся по­ правки в измеряемые разности продольных параллаксов за эле­ менты ориентирования снимков пропорционально произведению абсциссы наблюдаемой точки на ее ординату. Последнее утвер­ ждение справедливо, так как величина угла, а следовательно, ве­ личина поправки, зависит от величины перемещения правой кассеты вдоль оси хх и величины у наблюдаемой точки.

Для того чтобы ввести поправки

только за ординату наблюдаемой точ­

ряемые горизонтальные параллаксы велико. Чтобы учесть влия­ ние рельефа местности, проф. М. Д. Коншин ввел в 1950 г. в кон­ струкцию стереометра СТД-1 еще два коррекционных устрой­

ства. С этими устройствами топографический стереометр стал называться СТД-2.

Мультиплекс

Мультиплекс предназначен для рисовки рельефа и сгущения

опорной плановой и высотной сетей.

При помощи мультиплекса представляется возможность соз­ давать модель местности не по одной стереопаре, а по несколь­ ким стереопарам одновременно.

Общий в'ид мультиплекса приведен, на рис. 55.

Мультиплекс состоит из шести проектирующих камер 1, под­ вешенных на горизонтальной штанге 2. Эта штанга крепится на двух вертикальных стойках 3, которые своими нижними концами жестко соединены со столом 4. Верхние концы стоек для жест­ кости соединены друг с другом горизонтальной планкой.

В столе под проектирующими камерами имеется гнездо, в ко­ тором находятся шесть нивелировочных винтов. На эти винты укладывается экран 5 мультиплекса. Он представляет собой зер­ кальное стекло размером 1800 X 800 X 15 мм. При помощи ниве­ лировочных винтов и съемного уровня экран может приводиться

117

в горизонтальное положение. Во время эксплуатации мульти­ плекса на экран проектируются изображения' диапозитивов !.

Стол мультиплекса имеет съемные ножки, что облегчает

транспортирование прибора. В нижней части ножек стола на­ ходятся подъемные винты, которые позволяют придать столу горизонтальное положение. Проекционные камеры мультиплекса аналогичны АФА, но меньшего размера.

Каждая камера снабжена отечественным объективом Рус-

сар-25 с фокусным расстоянием около 20 мм и углом зрения

2f> = 122°, фокусное расстояние проекционной камеры равно

21,3 мм. Размеры прикладной рамки проектирующей камеры

6x6 см.

Около прикладной рамки камеры помещается механизм, пе­ редвигающий диапозитив в плоскости прикладной рамки

с целью совмещения главной точки на диапозитиве с центром прикладной рамки.

Проекционные камеры имеют три угловых и три линейных

движения в соответствии с злементами внешнего ориентирова­ ния снимка. Эти движения позволяют придать камерам мульти­ плекса такие же положения, которые занимал АФА во время съемки. А так как вместе с камерами приводятся в такое же положение и диапозитивы, то после их освещения на экране мультиплекса создается модель протяженностью, равной длине сфотографированного маршрута местности.

Полученная модель местности будет ориентирована относи­ тельно экрана, т. е. относительно плоскости ху, произвольно.

118