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

Указанные преимущества привели к широкому применению метода дифференцированных процессов в производстве.

При создании топографической карты стереофотограмметри-

ческим методом основными процессами являются:

1)аэрофотосъемка, т. е. фотографирование местности, на которую предполагают создать топографическую карту;

2)фотографическая обработка результатов летно-съемочных

работ;

3) создание плановой и. высотной опорных сетей, плановая и высотная привязка аэрофотоснимков к этим сетям и дешифри­

рование аэрофотоснимков;

4)определение элементов ориентирования аэроснимков;

5)фотограмметрическое сгущение плановой и высотной опор­

ных сетей;

6)стереофотограмметрическая рисовка рельефа местности и составление карты.

Аэрофотосъемка. При создании топографической карты стереофотограмметрическим методом производится плановая аэро­ фотосъемка местности.

Летно-съемочные работы при аэросъемке выполняются ин­

струментально-визуальным способом при помощи компаса, а при возможности, т. е. при наличии солнечной погоды, с помощью СТУ или СТК (солнечно-теневой компас).

Для облегчения определения элементов ориентирования снимков при аэрофотосъемке используется статоскоп и радио­ высотомер.

Фотографирование местности выполняется, как правило, АФА с размерами снимка 18 X 18 см и фокусными расстояниями

55—70 и 100—200 мм.

Выбор АФА, его фокусного расстояния и масштаба фотогра­

фирования является ответственным моментом, так как от этого зависит не только точность топографической карты, но и произ­ водительность аэрофотосъемки, а следовательно, себестоимость

создания топографической карты.

В стереофотограмметрии известна формула, выражающая зависимость между средней квадратической ошибкой разности продольных параллаксов тДр и средней квадратической ошибкой

Из формулы (91) видно, что чем меньше Н, т. е. чем меньше высота фотографирования местности, тем меньше будет ошибка mh, т. е. тем точнее будут определяться высоты точек местности,

п наоборот. Исходя из этого, для съемки равнинной и всхолмлен­ ной местности целесообразнее использовать широкоугольные

АФА, допускающие наименьшее значение высоты фотографиро­

вания. В то же время широкоугольные АФА являются высоко­ производительными с точки зрения летно-съемочных работ.

Аэрофотосъемку горных районов следует производить на этом же основании при помощи длиннофокусных камер.

Пользуясь вышеприведенными соображениями, следует подо­ брать фокусное расстояние АФА, а затем и сам АФА. Зная мас­ штаб окончательной продукции, т. е. масштаб создаваемой топо­

графической карты, нетрудно определить масштаб фотографи­ рования местности и подсчитать высоту фотографирования.

Точность создаваемой топографической карты в большой сте­ пени зависит от качества выполнения аэрофотосъемки и от усло­ вий, в которых она проводится.

Фотографические работы сводятся к фотографической обра­

ботке проэкспонированной пленки, получению контактных отпе­ чатков и репродукции с накидного монтажа.

При получении контактных отпечатков особое внимание обра­

щают на их фотокачество в отношении резкости и контрастности

изображения.

Создание плановой и высотной сетей. Для редуцирования фо­ тограмметрических сетей при камеральном сгущении плановой основы, а.также для приведения пространственной модели мест­ ности к определенному масштабу необходимо знать плановые геодезические координаты ряда точек местности. Эти точки выби­

раются по контактным отпечаткам и накидному монтажу. При выборе точек следят, чтобы они лежали примерно на середине поперечного перекрытия между соседними снимками и в зоне

тройного продольного перекрытия. Очень важно также, чтобы

эти точки были контурными и достоверно опознаны на местно­ сти. Ошибка в опознании точки не должна превышать 0,01 мм в масштабе аэроснимка.

Расстояние между опознаками зависит от масштаба карты,,

качества аэрофотоснимков и способа фотограмметрического сгу­ щения плановой основы.

Плановое положение запроектированных точек определяется путем привязки их к пунктам триангуляции или полигонометрии различными геодезическими приемами (например, путем про­ кладки теодолитного хода).

Для геодезического ориентирования пространственной модели при фотограмметрическом сгущении высот и для ориентирования аэрофотоснимков на стереокомпараторе необходимо знать высот­ ные координаты ряда точек. Расположение этих точек и расстоя­ ния между ними зависят от масштаба карты, качества летно­

съемочных работ, способа камерального фотограмметрического сгущения высот, физико-географических условий сфотографиро­ ванного района и величины сечения горизонталей.

Высотное положение запроектированных точек определяется привязкой их к реперам и маркам нивелирной сети, прокладкой высотных теодолитных или нивелирных ходов.

130

Расположение и расстояние между высотными и плановыми опознаками в зависимости от того или иного фактора приводятся в соответствующих инструкциях.

Одновременно с созданием указанных сетей ведется полевое дешифрирование аэрофотоснимков.

Элементы взаимного ориентирования аэрофотоснимков опреде­

ляются аналитическим путем по измеренным на негативах по­ перечным параллаксам. Элементы взаимного ориентирования

используются для установки на коррекционных приспособлениях

топографического стереометра значений взаимных продольных углов наклона снимков и для вычисления условных углов на­ клона снимков, необходимых для сгущения высот.

Фотограмметрическое сгущение плановой основы выполняется с целью получения плановых координат ряда точек, используе­

мых для трансформирования аэрофотоснимков. При стереофото-

грамметрической съемке сгущение плановой сети, так же как и при контурно-комбинированной съемке, выполняется методом графической фототриангуляции.

Методика фототриангуляции при стереофотограмметрической съемке остается в основном неизменной.

Кроме графического фототриангуляционного метода плано­ вого сгущения точек в стереофотограмметрии, указанное сгуще­ ние может выполняться на стереопланиграфе методом продол­ жений, построением сетей на мультиплексе или методом фотополигонометрии. Выбор того или иного метода сгущения плановой основы зависит прежде всего от характера рельефа сфотографированной местности, геодезического обоснования, наличия стереоприборов и т. д.

Фотограмметрическое сгущение высотной основы выполняется

способом, описанным в § 31.

Методика изготовления контурного фотоплана при стереофото­ грамметрической съемке не отличается от способов и приемов изготовления фотоплана при контурно-комбинированной съемке, описанных в гл. IV.

Рисовка рельефа, в отличие от контурно-комбинированного метода, производится не в полевых, а в камеральных условиях.

Это положение является огромным достижением стереофото­ грамметрической съемки.

Рисовка рельефа может выполняться или на стереометрах по аэрофотоснимкам или на фотопланах по ранее определенным пикетам при помощи стереоскопов.

§ 33. РИСОВКА РЕЛЬЕФА НА ТОПОГРАФИЧЕСКОМ СТЕРЕОМЕТРЕ

Для рисовки рельефа на топографическом стереометре необ­ ходимо предварительно определить: 1) элементы взаимного ориентирования аэрофотоснимков; 2) высоты фотографирования; 3) величины воздушных базисов фотографирования.

Элементы взаимного ориентирования аэрофотоснимков опре­

деляются путем измерений поперечных параллаксов точек на

стереометре.

Для определения высот фотографирования необходимо пред­ варительно определить масштаб аэрофотоснимков. Затем, умно­ жив знаменатель этого масштаба на величину фокусного рас­ стояния АФА, которым выполнялась аэрофотосъемка, подсчиты­ вается вначале относительная, а затем абсолютная высота по­

лета самолета при фотографировании местности.

При определении воздушного базиса фотографирования мо­ жет быть несколько случаев.

1.За вершину направлений при развитии плоскостной фото­

триангуляции принимались точки надира.

В этом случае проще всего базис фотографирования опреде­ лять по фототриангуляционной основе. Для этого необходимо измерить расстояние на основе между соседними точками надира

иумножить его на знаменатель масштаба основы.

2.За вершину направлений при развитии плоскостной фото­ триангуляции принимались главные точки снимков.

Тогда для определения воздушного базиса фотографирова­

ния применяется формула:

—расстояние между главными точками на правом снимке; fK — фокусное расстояние АФА.

Последний способ применяется при отсутствии фототриангу­ ляционной основы и выполняется по аэрофотоснимкам.

Полученные элементы взаимного ориентирования снимков,

высоты фотографирования и воздушные базисы фотографирова­ ния используются для выполнения последующего процесса при рисовке рельефа — ориентирования снимков на топографическом

стереометре.

132

Задача ориентирования снимков на стереометре сводится к установке коррекционных приспособлений стереометра в такое положение, при котором измеряемые разности продольных па­

раллаксов будут свободны от ошибок за влияние элементов внешнего ориентирования снимков. Это приведет к тому, что на

снимках будут измеряться истинные разности продольных парал­ лаксов, пользуясь которыми можно будет определить превыше­ ния точек сфотографированной местности, а затем зарисовать горизонталями ее рельеф.

Установка коррекционных устройств стереометра в необходи­

мое положение может быть выполнена двумя способами. При одном способе предварительно путем фотограмметрических изме­

рений и построений определяются элементы внешнего ориенти­ рования снимков, по которым затем вычисляются установочные элементы для корректоров стереометра. Эти элементы устана­ вливаются на корректорах, чем и достигается нейтрализация влияния элементов внешнего ориентирования на разности гори­

зонтальных параллаксов. При другом — установочные элементы для корректоров находят путем последовательных приближений по нескольким точкам с известными из геодезических изме­ рений высотными отметками при работе на самом стерео­ метре.

Первый способ называется -посредственным, а второй — непо­

средственным способом ориентирования снимков. Второй способ применяется в производстве для масштаба 1 : 25 000 и крупнее.

После ориентирования снимков они готовы для рисовки рель­

ефа. Однако, прежде чем приступить к непосредственному прове­ дению горизонталей, составляют таблицу отсчетов на параллак­ тическом винте стереометра, соответствующих отметкам опре­ деленных горизонталей, и изучают рельеф сфотографированной

.местности.

Изучение рельефа производится по всей площади стереопары,

а иногда на площади нескольких стереопар. В последнем случае могут использоваться простые стереоскопы. При изучении обра­ щается внимание на гидрографию, на направления водоразделов,

тальвегов и прочих форм рельефа. Подобное знакомство позво­ ляет в дальнейшем более правильно зарисовать рельеф.

Для проведения горизонтали на параллактическом винте устанавливают отсчет, соответствующий проводимой горизон­ тали. Отсчет берется из таблицы. Затем, перемещая основную каретку стереометра вдоль оси хх, а бинокулярный микроскоп по оси уу, карандашом плавной кривой соединяют все точки

модели местности, в которых нить (марка) стереометра касается земли. Вычерчивание горизонтали производится на правом

снимке. После вычерчивания первой горизонтали на параллакти­

ческом винте устанавливается новый отсчет, соответствующий соседней горизонтали, которая и вычерчивается указанным выше способом.

133

Для контроля рисовки рельефа наводят нить стереометра на какую-либо точку модели и берут отсчет по шкале параллакти­ ческого винта. Пользуясь этим отсчетом, вычисляют высотную отметку данной точки. Она должна совпадать с отметкой этой

же точки, отсчитанной по проведенным горизонталям. Кроме того, проверяется положение горизонталей на стыках двух сосед­

Описанная методика может быть применена для рисовки малорельефной местности. Обработка снимков горной местности имеет свои характерные особенности.

По зарисованным контактным отпечаткам в дальнейшем со­ ставляют фотопланы, а по ним — топографические карты.

§ 34. ОПЫТ КРУПНОМАСШТАБНОГО КАРТОГРАФИРОВАНИЯ ТЕРРИТОРИЙ УГОЛЬНЫХ БАССЕЙНОВ И МЕСТОРОЖДЕНИЙ МЕТОДОМ АЭРОФОТОСЪЕМКИ

Первые опыты применения аэрофотосъемки для картографи­ рования территорий угольных бассейнов и месторождений отно­ сятся к 1947 г., когда аэрофотосъемкой были покрыты УзловскоСталиногорский участок Подмосковного угольного бассейна на площади 125 км2 и Сталино-Макеевский участок Донецкого угольного бассейна на площади 1652 км2 с целью получения на эти районы топографических карт масштаба 1 : 5000. Эти работы доказали экономическую рентабельность и высокую точность данного метода картографирования, что и предопределило успешное внедрение его в практику топографических работ Союзмаркштреста.

Аэросъемка выполнялась по заданию Союзмаркштреста спе­

циализированными летными отрядами, для камеральной же фо­

тограмметрической обработки аэрофотоснимков Союзмаркштрест создал свою материально-техническую базу. Так, в 1950— 1951 гг. в Ленинграде и Новосибирске были образованы стерео­ цехи, оснащенные новейшей для того времени фотограмметриче­ ской аппаратурой. Позднее (1955 г.) подобные цехи были соз­ даны в Южно-Украинском (Артемовск) и Дальне-Восточном

(Хабаровск) отделениях Союзмаркштреста и в Воркуте. Эти цехи обеспечивали выполнение камеральных фотограмметриче­ ских работ для других отделений треста.

Ниже приводится табл. 6, из которой видно, как увеличи­

вался объем аэрофотосъемочных работ в Союзмаркштресте и систематически сокращался объем наземного метода создания топографической карты.

134

Из табл. 6 видно, что в первые годы Союзмаркштрест исполь­ зовал контурно-комбинированный метод и только с 1952 г. сте-

реофотограмметрический метод создания топографической

карты.

Внедрение в практику топографических работ Союзмаркштреста аэрофотосъемки позволило сократить стоимость создания топографической карты главным образом за счет резкого сокра­ щения объема полевых работ.

Для сравнения средней стоимости 1 км2 съемки по катего­ риям, видам и масштабам, имеющей место в Союзмаркштресте, ниже приводится табл. 7.

Таблица 7

изготовления топографических карт контурно-комбинированным• способом в масштабах 1:2000— 1:10 000 и проводит работы по освоению съемок в этих масштабах стереофотограмметриче-

ским методом.

При выборе метода создания карты исходят из следующего: контурно-комбинированный метод выгоднее применять главным образом на плоскоравнинных и равнинных залесенных участках,

а также при съемках с сечением 0,5 и 1 м; во всех других слу­ чаях, когда рельеф усложняется, рентабельнее использовать сте-

реофотограмметрический метод.

135

Независимо от метода изготовления топографической карты рельеф должен быть нанесен на ней с определенной точностью.

В табл. 8 приводятся принятые сечения рельефа для крупно­

Для характеристики точности топографической карты поль­ зуются еще двумя величинами: средней ошибкой высот точек, подписанных на карте и определяемых или полевым, или стерео-

фотограмметрическим методом, и средней ошибкой в положе­

нии на карте контуров и предметов местности. Так, для карты

масштаба 1:10 000 для рельефа первой и второй категорий средняя ошибка высот точек равна 0,8 м, а для третьей катего­ рии местности — 2,5 м. Для равнинных районов средняя ошибка в положении точек не должна превышать 0,5 мм, а для горных,

высокогорных и пустынных районов — 0,75 мм.

Остановимся на схемах изготовления карт крупного мас­ штаба.

Схема создания карт в масштабе 1:10 000. Для получения карты данного масштаба выполняется аэрофотосъемка в мас­ штабе 1 : 15 000. При стереотопографическом методе создания карты съемка производится АФА с фокусными расстояниями /к = 55, 70, 100 и 200 мм и размерами снимков 18X18 см. Корот­ кофокусные АФА (fK=55 и 70 мм) применяются для съемки равнинных районов, камеры с /к=100.лш — для съемки холми­ стых, с fK = 200 мм — для съемки горных районов. Увеличение

/КАФА, хотя и понижает несколько производительность съемки, зато уменьшает ошибки аэрофотоснимков за рельеф, что осо­ бенно важно при создании топографических карт на горные районы. Использование короткофокусных объективов позволяет уменьшать съемочный масштаб, что в свою очередь приводит к уменьшению количества снимков, необходимых для покрытия данной площади. В результате уменьшается объем работ по соз­

данию карты примерно на 40%. Для контурно-комбинирован­ ного метода применяются средне- и длиннофокусные АФА

136

с Д = 200, 300 и 500 мм и размерами аэрофотоснимков 18X18, 23x23 и 24X24 см.

Для обеспечения дальнейшего сгущения съемочного обосно­ вания на каждую трапецию масштаба 1 : 10 000 должно прихо­ диться не менее одного нивелирного репера и одного-двух пунк­

тов триангуляции или полигонометрии на четыре трапеции. Эти точки называются точками главной высотной основы. Дальнейшее сгущение высотного обоснования может выполняться техниче­ ским нивелированием, при помощи аналитической или геометри­ ческой сети и основных высотных теодолитных или мензульных

ходов. Полученные точки относятся к точкам высотной съемоч­ ной сети. Точность определения высот точек съемочной сети для разных масштабов приведена в табл. 9.

При дальнейшей стереообработке аэрофотоснимков точки съемочной сети служат точками высотной подготовки, а при рисовке рельефа при помощи мензулы эти точки служат для по­ лучения высот съемочных точек (точек стояния мензулы). Вы­ соты съемочных точек могут быть определены при помощи гео­

метрической или аналитической сетей в горных районах, высот­ ными теодолитными или мензульными съемочными ходами в равнинных районах и барометрическим нивелированием. Точ­ ность определения этих точек не должна превышать г/5—’/4 сече­ ния горизонталей.

мочными точками.

Плановое положение этих точек определяется путем опозна­ вания их (визуального или инструментального) на фотоплане.

Для плановой и высотной привязки аэрофотоснимков можно-

использовать разнообразные геодезические приемы: при плано­

вой привязке — теодолитные хода, аналитические сети, цепи и

вставки отдельных точек аналитическими засечками, при высот­ ной привязке аэрофотоснимков — техническое нивелирование,

высотно-теодолитные, тахеометрические, мензульные, барометри­ ческие хода. Выбор того или иного способа привязки зависит от характера местности и высоты сечения рельефа.

137

Дальнейшее плановое сгущение точек в количестве, необхо­ димом для создания карты, выполняется на мультиплексе для всех районов, а также способами графической фототриангуляции для равнинных районов при расстоянии между опознаками соот­

ветственно через 7 и 4 км (7—8 и 4—5 базисов).

Камеральное высотное сгущение имеет ограниченное приме­ нение при данном масштабе. Поэтому при сечении рельефа

1—2,5 м в поле определяется по шесть точек на каждую стерео­ пару, при сечении в 2,5 м— по четыре-пять точек и лишь при

сечении в 5 м применяется камеральное высотное сгущение. Это сгущение может быть выполнено в пределах двух-трех стереопар методом ЦНИИГАиК, продолжений на стереометре, неискажен­ ной модели и на мультиплексе.

Дешифрирование аэрофотоснимков производится в поле. До­ пускается применение комбинированного способа дешифриро­ вания.

При стереофотограмметрическом методе изготовления карты рисовку рельефа производят на стереометре (равнинные и хол­ мистые районы) с последующим перенесением нагрузки на фо­ топлан или на стереопроекторе. Для горных районов исполь­ зуется мультиплекс. При контурно-комбинированном методе

рельеф рисуется при помощи мензулы.

Схема создания карт в масштабе 1 :5000. Аэрофотосъемка выполняется в масштабе 1 :7500 с применением тех же АФА, которые используются для создания карты масштаба 1 : 10 000.

Карта для равнинных районов изготовляется контурно-комби­ нированным методом, для холмистых — дифференцированным,

для горных — универсальным.

Для обеспечения дальнейшего сгущения съемочного обосно­ вания на каждую трапецию масштаба 1 : 5000 должно прихо­ диться не менее одного нивелирного репера и одного-двух

пунктов триангуляции или полигонометрии на четыре трапе­ ции.

Плановая привязка, методы сгущения и густота расположения плановых опознаков остаются такими же, как и при создании

пользовании мультиплекса. Фотополигонометрия для изготовле­ ния карты масштаба 1 :5000 и крупнее не применяется.

Камеральное фотограмметрическое высотное сгущение также не находит себе применения. Для изготовления карты с сечением в 1 и 2 м на каждую стереопару определяют по шесть высотных точек, если рисовка рельефа будет производиться на стерео­

метре или по четыре высотные точки на стереопару, если для рисовки рельефа будет применяться мультиплекс или стереопла-

ниграф; при сечении в 5 м определяют по четыре точки на каждую стереопару для любых методов.

138