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

тельно уровенной поверхности местности, в мультиплексе пре­ дусмотрено совместное и одновременное перемещение всех проекционных камер в двух направлениях — в поперечном и про­ дольном, а также вверх и вниз. Эти движения осуществляются при помощи штурвалов 6 и 7.

Для освещения диапозитивов на каждой проекционной

камере устанавливается осветитель, состоящий из конденсора и

источника света, в качестве которого используют 30-ваттные, 6-вольтные электролампочки.

Измерение пространственной модели и вычерчивание гори­

зонталей и контуров местности выполняется при помощи при­ даваемого к мультиплексу рисовального столика (рис. 56).

Рисовальный столик состоит из под­

ковообразной станины 1, на которой укреплены две вертикальные направ­

ляющие 5. По этим направляющим

может перемещаться вверх и вниз

(в пределах 100 мм) Т-образная де­ таль 8. Это перемещение осуществля­ ется ходовым винтом 7, находящимся между вертикальными направляю­

щими.

На Т-образной детали крепится экран 4 диаметром 100 мм. На этот

экран можно проектировать изображе­ ние снимков одной стереопары. В цен­ тре экрана находится небольшое отвер­

стие 3 (приблизительно равное 0,2 мм), освещаемое снизу. Это отверстие используется в мультиплексе за измерительную марку.

Изменение высоты экрана может фиксироваться по шкале 6

сточностью до 0,25 мм.

Кподковообразной станине прикреплен держатель каран­ даша 2. При эксплуатации столика острие карандаша и измери­ тельная марка лежат на одной прямой, перпендикулярной пло­ скости экрана. Этот карандаш используется для вычерчивания горизонталей и ситуации сфотографированной местности. Ри­ совка производится на бумаге, положенной на экран мульти­

плекса.

Для стереоскопического рассматривания созданной простран­ ственной модели местности в мультиплексе используется так на­

зываемый анаглифический метод. При этом методе в один проек­ тор закладывается светофильтр, окрашенный в синий цвет, а в соседний — светофильтр, окрашенный в красный цвет. Рассмат­ ривая спроектированное на экран окрашенное изображение через очки, имеющие стекла такой же окраски, что и светофильтры,

модель местности воспринимается рельефно, стереоскопически. Мультиплекс обычно применяется для создания топографи­ ческих карт горных районов, так как точность определения высот

119

на нем примерно в 2 раза ниже, чем на других стереоприбо­ рах.

Понятие о стереоприборах, предназначенных для обработки крупномасштабных аэрофотоснимков. За последнее время наша промышленность освоила ряд оригинальных приборов: стерео­ граф CD и фотокартограф конструкции проф. Ф. В. Дробышева, стереопроектор СПР-2 конструкции проф. Г. В. Романовского, ортогональный фотопрректор, предложенный Г. П. Жуковым и Е. И. Калантаровым и т. д. Все эти приборы находят широкое применение в аэрогеодезических предприятиях и, надо думать, найдут себе применение в стереоцехах Союзмаркштреста.

Стереограф является прибором универсального типа. Пред­

назначен для составления по аэрофотоснимкам крупно- и сред-

немасштабных топографических карт.

Процесс получения карты на этом приборе сводится к взаим­ ному ориентированию пары аэрофотоснимков, геодезическому

ориентированию созданной модели местности и рисовке рельефа

и контуров.

Ориентирование аэрофотоснимков выполняется путем устра­ нения поперечных параллаксов модели в шести стандартно рас­

положенных точках. Для рисовки рельефа и контуров стерео­

скопическая измерительная марка, которая имеется в приборе, наводится на ту или иную точку модели и ею обводится или кон­ тур, или горизонталь местности. Эти операции выполняются тремя рабочими движениями прибора — X, Y и Z.

Горизонтали и контуры рисуются на планшете, который раз­ мещается справа от наблюдателя на том же столе, на котором

располагается и сам прибор. Передача движений от прибора к планшету может производиться при помощи пантографа, в ре­ зультате чего можно достичь большого увеличения масштаба создаваемой карты.

Стереограф относится к приборам, в основу работы которых положена идея механической пространственной засечки преобра­ зованными связками проектирующих лучей. Прибор приспособ­ лен для обработки плановых аэрофотоснимков (угол наклона не-

более 2°30/), полученных фотоаппаратами с различными фокус­ ными расстояниями (от 55 до 200 мм), что следует считать боль­ шим преимуществом стереографа перед другими приборами

универсального типа.

Стереограф выгодно отличается от подобных приборов так­

же небольшими размерами и простотой эксплуатации. Производительность труда на стереографе по сравнению с

производительностью труда на стереопланиграфе повышается на

15—20 % при соблюдении одинаковой точности создаваемой карты. Стереопроектор СПР-2 используется для составления и обно­ вления крупно- и среднемасштабных топографических карт по аэрофотоснимкам, а также для построения пространственных

фотограмметрических сетей.

120

Прибор приспособлен для обработки плановых аэрофото­ снимков размером 18X18 см, полученных АФА с любым фокус­ ным расстоянием.

Стереопроектор, так же как и стереограф, относится к при­ борам универсального типа и основан на пространственной меха­ нической засечке преобразованными связками проектирующих

лучей, т. е. связками, которые отличаются от съемочных. При помощи этих нарушенных связок в приборе создается модель сфотографированной местности, Которая и подвергается изме­ рению.

Процесс создания карты на этом приборе состоит из взаим­ ного ориентирования аэрофотоснимков, в результате чего соз­ дается модель местности, геодезического ориентирования этой модели и нанесения на планшет горизонталей и контуров.

Часто стереопроектор используется в производстве только для набора пикетов на фотоплане. Рисовка же рельефа в этом случае

выполняется при помощи стереоскопа.

За счет значительного улучшения условий наблюдения, удоб­ ного расположения планшета (он расположен прямо перед на­

блюдателем), удобного управления прибором (при управлении не надо вставать с места) производительность труда на стерео­ проекторе СПР-2, по сравнению со стереопланиграфом, возра­

стает на 15—20%.

§ 31. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫСОТ ТОЧЕК СНИМКА ФОТОГРАММЕТРИЧЕСКИМ СПОСОБОМ (ФОТОГРАММЕТРИЧЕСКОЕ СГУЩЕНИЕ ВЫСОТНОЙ СЕТИ)

Для рисовки рельефа местности и других целей на каждом

аэрофотоснимке надо иметь ряд точек с известными высотными отметками. Такие точки можно получить в поле путем обычных геодезических работ, но в этом случае стоимость и сроки изго­ товления создаваемой топографической карты возрастают. Чтобы уменьшить объем полевых работ, а следовательно, и себестои­ мость карты, пользуются камеральными способами сгущения,

опорной высотной сети по аэрофотоснимкам.

Сгущение высотной опорной сети, основанное на создании пространственной модели местности и ее измерении, получило название пространственного фототриангулирования.

Рассмотрим способ, разработанный сотрудниками Централь­ ного научно-исследовательского института геодезии, аэрофото­ съемки и картографии (ЦНИИГАиК), получивший наи­

большее распространение при мелкомасштабной аэрофото­

съемке.

Способ ЦНИИГАиК относится к способам пространственного-

триангулирования и состоит из двух основных процессов — плос­ костного и высотного триангулирования, выполняемых раз­ дельно.

121

Сгущение опорной высотной сети базируется на формуле

(63).

Входящие в эту формулу разности горизонтальных параллак­ сов, измеряются по снимкам при помощи стереоприборов. Изме­

ренные параллаксы будут искажены за счет влияния элементов

внешнего ориентирования снимков. Поэтому, чтобы получить истинные значения Др, надо в измеренные параллаксы ввести соответствующие поправки.

Эти поправки могут быть вычислены и введены в горизон­ тальные параллаксы или введены в них механическим путем спе­

лить а х и со, которые сами находятся по элементам взаимного ориентирования снимков.

В свою очередь элементы взаимного ориентирования вычи­ сляются по измеренным вертикальным параллаксам с использо­

ванием формул Ю. И. Жукова1.

Ниже приведены эти формулы в общем виде:

Первые члены правых частей в формулах (80) представляют

■собой элементы взаимного ориентирования в первом приближе­ нии и вычисляются по формулам (76).

Поправки бтл , бт„ и бе учитывают величины второго порядка малости и вычисляются с использованием элементов взаимного

ориентирования, полученных в первом приближении.

Формулы Ю. П. Жукова были несколько усовершенствованы. Поправки бтл, бтп и бе были заменены соответствующими по­

1 Ю. П. Жуков — известный советский ученый-фотограмметрист.

122

правками AQ к измеренным вертикальным параллаксам нашести стандартно расположенных точках снимка.

Введем обозначения:

Qi = Qi — q«

ориентирования можно записать так:

a = -^p(Q1-4AQ1)

Чтобы учесть влияние углов х, при измерении вертикальных параллаксов на стереокомпараторе необходимо ориентировать

•снимки по следу базисной плоскости левого снимка. Произвести такую ориентировку сразу практически невозможно. Поэтому из­ мерение вертикальных параллаксов ведется двумя приемами — двумя приближениями..

В первом приближении снимки ориентируются по началь­ ным направлениям и по результатам измерений величин q на шести стандартных точках подсчитывается сдвиг Дм правого снимка.

Сдвиг вычисляется по формуле:

».. А2 (-71 + 7с>) + (7з + 7s — 2^1) Ди = 2^--------------------2

Во втором приближении главная точка правого снимка пере­ двигается на величину Ди, а снимки разворачиваются на углы хл и хп, что будет соответствовать их ориентировке по следу

базисной плоскости левого снимка.

После вторичной ориентировки вновь измеряются вертикаль­ ные параллаксы. Одновременно измеряются и горизонтальные

параллаксы.

По результатам измерений второго приближения подсчиты­ ваются поправочные члены Д<21, ДСг, Дфз7 и Д<2з/Л-

123

Подсчет выполняется по следующим формулам:

AQi - {[(Qi - Q2) 54^] U + 2f0 + '

Ч- (Q3" Q»') Pi (1 + )j k-i +

4-[Q32 —Q2a(1+ P)+ Q?] k.2 aq2 — ||\Qi —■ Q2) Q12 -ь2?) л-

+(Qs" Q37)/’2(1 + P)j^i4-

+[Q32-Q2a(1+ )]^ W-[(Q3//-Q3/)P3(1-F?)]^ +

+[Q32Qi — Q2P1 (1 + P)] k-2

Wz M(Q3" - Q/W (1 + P)] *4+

H- [Q3Q2 — QzPzfi -+• P)] k2 j

В этих формулах;

дится в два приема при различных ординатах (обычно у = 50 мм и у — 60 мм) и за окончательный результат принимается среднее арифметическое из двух определений.

Для установления зависимости между углами наклона сним­ ков и элементами взаимного ориентирования рассмотрим рис. 57.

Проведем через центр проектирования левого снимка услов­ ную систему координат Sixyz$. Затем перпендикулярно к базису

5iS2 проведем прямые Sic и S2c, а также S2O] параллельно S1O1. Эти построения позволят показать на снимке элементы взаим­

124

Учитывая обозначения рис. 57, можно записать следующую

зависимость:

*л-п = Ъ. — %,

Так как истинное значение углов наклона левого снимка не­ известно, то их вероятное значение подсчитывается по форму­

лам:

(86)

где п — число стереопар в маршруте.

Рис. 57. Зависимость между углами наклона аэрофотоснимков и элементами взаимного ориентирования

Угол наклона последующих снимков определяется по форму­

ле, аналогичной формулам (85).

Углы наклона снимков, вычисленные для всего маршрута, поз­

входящие в них угловые элементы лежат в плоскостях, не всегда

параллельных друг другу вследствие азимутальных искривле­ ний маршрута. Поэтому элементы взаимного ориентирования,

125

вычисленные по формулам (82), исправляются за азимутальные углы поворота базисов следующими поправками:

По исправленным значениям элементов взаимного ориенти­ рования производится вычисление углов наклона снимков и ба­ зисов во втором приближении, которые и используются при

определении поправок к продольным параллаксам.

В соответствии с вышеизложенной идеей, определение высот­ ных координат точек снимка по способу ЦНИИГАиК состоит из следующих процессов:

1)подготовительные работы;

2)определение элементов взаимного ориентирования, вычи­

сление углов наклона снимков и базисов фотографирования

вусловной системе координат;

3)измерение горизонтальных параллаксов и базисов фото­ графирования;

4)сгущение плановой опорной сети методом графической фототриангуляции или фотополигонометрии;

5)вычисление поправок к элементам взаимного ориентирова­

ния и измеренным разностям продольных параллаксов;

6)вычисление высот фотографирования;

7)вычисление превышений точек местности в условной си­ стеме координат;

8)геодезическое ориентирование и фотограмметрическое

определение высот точек местности;

9)оформление и систематизация материалов.

В процессе подготовительных работ составляется проект фо­

тограмметрического сгущения высот и производится юстировка и поверка фотограмметрических приборов.

Техника определения элементов взаимного ориентирования, а также вычисления углов наклона снимков описана выше.

Измерение горизонтальных параллаксов выполняется по не-.

гативам на прецизионных стереометрах или стереокомпараторах. Одновременно с этим измеряются базисы на левых снимках.

Поправки к продольным параллаксам определяются или

оптико-механическим путем на прецизионных стереометрах с кор­ рекционными устройствами, или по специальным палеткам, по­

строенным для продольного и поперечного углов наклона сним­ ков. Поправки за влияние угла наклона базиса вычисляются по

логарифмической линейке. Исправление Ар ведется до 0,01 мм,. базисов — до 0,1 мм.

126

Способ определения высот фотографирования выбирается в зависимости от рельефа обрабатываемой местности. При обра­ ботке местности с превышениями до 100 м на стереопару высоты фотографирования Н вычисляются с использованием материалов плановой фототриангуляции по

где Н' — высота фотографирова­ ния над начальной плос­ костью стереопары;

Ь' — базис, измеренный на плановой сети;

—исправленное значение базиса в масштабе ле­ вого снимка;

М— знаменатель масштаба плановой фототриангу­

ляционной сети.

Если обрабатывается горный район, то высоты фотографи­ рования определяются в два приближения. В первом прибли­ жении высоты фотографирования

—разность продольных параллаксов точек надира данной

стереопары.

Превышения точек отдельных стереопар вычисляются по ис­

ходной формуле (63) относительно точки надира первого снимка каждой стереопары, а затем приводятся к одной плоскости, про­ ходящей через точку надира правого снимка первой в маршруте стереопары. Так как начальная плоскость маршрута ориенти­

руется произвольно, то вычисленные фотограмметрические вы­ соты необходимо трансформировать в геодезические. Для пере­ хода к геодезическим высотам ко всем точкам маршрута при­ бавляют соответствующие поправки, которые определяются по графику геодезического ориентирования. Последний строится по расхождениями фотограмметрических и геодезических высот че­ тырех точек полевой высотной подготовки. Наличие пятой опорной

точки, расположенной примерно посередине маршрута, позволяет

127

определить поправку за прогиб сети, возникающий под влиянием систематических ошибок.

Высоты точек, находящихся в зоне поперечного перекрытия смежных маршрутов, получаются как среднее арифметическое из двух определений.

Кроме метода ЦНИИГАиК, сгущение высотной опоры может производиться методом неискаженной модели (авторы проф. М. Д. Коншин и Г. В. Романовский), методом продолжений на стереометре (автор проф. М. Д. Коншин) или методом прямой линии (автор проф. Г. В. Романовский).

При создании мелкомасштабных карт (1 : 100 000) равнинных районов применяется способ прямой линии. Способ ЦНИИГАиК

целесообразнее применять в том случае, если углы наклона аэро­ фотоснимков не превышают 2—3°, а разность продольных парал­ лаксов точек меньше 15 мм при /к=70 мм и меньше 12 мм при

/к=100 мм. При создании карт масштаба 1 : 25 000 следует при­ менять более точный способ — способ неискаженной модели. Для создания карт на горные районы сгущение высот необходимо производить при помощи мультиплекса.

§ 32. технологическая схема создания топографической

КАРТЫ СТЕРЕОФОТОГРАММЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

В зависимости от применяемых приборов различают два спо­

соба стереофотограмметрического метода создания топографиче­ ской карты — универсальный и дифференцированный.

При универсальном способе используются приборы, позво­

ляющие выполнять все процессы по изготовлению топографиче­ ской карты (взаимное ориентирование снимков, ориентирование модели местности, рисовка рельефа и контуров местности) на

одном приборе одним исполнителем. К таким приборам отно­ сятся: мультиплекс, стереопланиграф, стереопроектор СПР-2, стереограф CD и т. д.

При дифференцированном способе весь процесс изготовления топографической карты разбивается на ряд отдельных этапов, причем каждый этап выполняется на отдельном приборе. К та­ ким приборам следует отнести: стереокомпаратор, стереометр, трансформатор и др. Первый прибор используется для сгущения по снимкам сети опорных точек, стереометр — для рисовки рель­ ефа, трансформатор — для переноса горизонталей и контуров со снимков на фотоплан.

Дифференцирование процессов изготовления карты позволяет привлечь к созданию карты сразу нескольких исполнителей, что сокращает сроки ее изготовления; несложность применяемого ин­ струмента позволяет при создании карты использовать средний технический состав; при данном способе имеется возможность видоизменять тот или иной процесс изготовления карты, что н.е повлияет на изменение технологии остальных процессов обра­ ботки снимков.

128