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

лаке р', равный хп'—х„. Этот параллакс и называется перемен­ ным.

Для полученного нормального случая съемки будут справед-

ливы приводимые ниже формулы:

(107)

Рис. 62. Преобразование равномерно отклоненного случая съемки в нормальный — способ переменных гори­ зонтальных параллаксов

Определим величину р':

Ризм-- Хл - Хп"

Р’ = хп' — х„. .

Разность между ними будет

Ризм = Д/-

Подставим в эту разность значения р' и /?„зы:

W =~- (ха' — хп) — (хл — хп).

После преобразований получим

=: х„' — хй,

1:49*

откуда

Хп ■■= &Р' + хл,

тогда

Р -- &Р “Ь Хл Хп---- Ризы Д/^ •

Следовательно, переменный параллакс р' равен измеренному параллаксу ркза плюс поправка Др'.

Найдем эту поправку.

150

Для вычисления поправок Др' автор способа Р. Р. Синаняи предложил использовать специальные номограммы. Точность определения этих поправок по номограммам составляет 0,01 мм.

§ 39. АППАРАТУРА ДЛЯ ПОЛЕВЫХ РАБОТ — ФОТОТЕОДОЛИТЫ

Для полевых геодезических и фотографических работ при на­ земном стереофотограмметрическом методе применяются спе­ циальные приборы — фототеодолиты, представляющие собой соединение теодолита с фотокамерой.

Рис. 63. Схема фототеодолитов:

а и б — первой группы; в и г — второй группы; д и е — третьей группы

В настоящее время имеются самые разнообразные конструк­ ции фототеодолитов. Однако все их можно подразделить на три

основные группы.

1. Фототеодолиты, у которых объектив фотокамеры одновре­ менно служит объективом наблюдательной системы теодолита.

Окуляр наблюдательной системы смонтирован у таких фототео­ долитов в плоскости прикладной рамки фотокамеры (рис. 63, а

151

и б). Для измерения горизонтальных углов у фототеодолитов первой группы имеется обычное теодолитное устройство. Верти­ кальные углы измеряются или при помощи обычных вертикаль­ ных теодолитных кругов (рис. 63, а), или путем передвижения окуляра в вертикальной плоскости и фиксирования этого пере­ движения по специальной шкале (рис. 63, б).

2. Фототеодолиты, представляющие собой механическое со­ единение теодолита и фотокамеры. В этом случае теодолит жестко монтируется наверху фотокамеры (рис. 63, в и г). У од­ ной части таких фототеодолитов фо­

топластинка занимает всегда верти­ кальное положение (рис. 63, в); у другой — фотопластинка может

наклоняться на угол в пределах ±11—18° относительно вертикаль­ ной плоскости (рис. 63, г), что дает возможность фотографировать мест­

ность, лежащую ниже или выше горизонта инструмента.

3. Фототеодолиты, у которых теодолит и фотокамера разделены. При работе они могут попеременно устанавливаться на один и тот же штатив (рис. 63, д и е). Для съемки местности, лежащей выше или ниже горизонта, фотокамера фототеодо­

литов третьей группы может накло­ няться вверх или вниз в пределах

±12—18° (рис. 63, д) или для этих

же целей фотокамера имеет один подвижный в вертикальной плоско­ сти объектив или три неподвижных

объектива, находящихся друг над

. другом (рис. 63, е). При съемке выше горизонта инструмента, исполь­

зуется только верхний объектив, а два других закрываются;

при съемке объектов, расположенных ниже горизонта инстру­ мента, используется нижний объектив, а два других закры­ ваются. Фототеодолиты последней группы наиболее удобны в эксплуатации, так как они не громоздки, имеют небольшой вес

и позволяют производить одновременно геодезические и фото­ графические работы. Фотокамеры этих фототеодолитов снаб­

жаются специальными ориентирующими устройствами. Они позволяют ориентировать фотокамеру относительно базиса.

Рассмотрим фототеодолиты каждой группы.

Фототеодолит ТАФ (рис. 64) является типичным прибором первой группы. Он представляет собой соединение теодолита и фотокамеры в единую конструкцию.

152

Фототеодолит предназначен для фотосъемок, не требующих высокой точности. Поэтому этими фототеодолитами снабжаются экспедиции, занимающиеся рекогносцировкой горных районов, производящие географические исследования и тому подобные работы. Вес фототеодолита со всеми принадлежностями соста­ вляет 12 кг. Размер фотоснимков 13 X 18 см. К фототеодолиту

придаются два штатива, две визирные марки и несколько матер­

чатых кассет.

Фототеодолит ТАЛ относится к приборам второй группы. Он состоит из малогабаритной фотокамеры для снимков 6,5 X 9 см и оптического теодолита, смонтированного сверху фотокамеры.

Угол зрения камеры по горизон­ тали составляет 76° и по вертика­

ли — 84°.

Объектив перемещается вверх и вниз по передней стенке фотокаме­ ры на +15 мм относительно своего среднего положения. Сама камера

вращается в горизонтальной пло­

скости около вертикальной оси.

Прикладная рамка камеры пред­ ставляет собой плоско-параллель­ ную пластинку, на которой нанесе­ ны оси хх и zz.

Прибор приспособлен для съемок

фотопластинками и пленкой.

Теодолит имеет зрительную трубу ность измерения вертикальных и горизонтальных углов теодо­ литом V.

Для выполнения полевых работ к фототеодолиту придаются два штатива, одна визирная марка, 24 матерчатые кассеты и две

кассеты для пленки.

К приборам третьей группы относятся фототеодолиты «Гео­ дезия» и С-3& (ТАН).

Фототеодолит «Геодезия» (рис. 65) представляет собой ком­

плект, состоящий из фотокамеры, теодолита и набора базисных реек.

Фотокамера позволяет получать снимки размером 13 X 18 см.

Горизонтальный угол зрения камеры равен 55°, вертикальный

—42°.

На прикладной рамке фотокамеры имеются четыре коорди­

натные метки, при помощи которых на снимках строится прямо­

угольная система координат. На правой стороне прикладной рамки располагается счетчик произведенных снимков, показания которого фиксируются на снимках. На.левой стороне рамки на-

153

ходится указатель, при помощи которого выполняется марки­ ровка снимков, в дальнейшем позволяющая определить, какое положение в момент фотографирования местности занимала оптическая ось камеры относительно базиса.

Над камерой находится приспособление для ориентирования ее относительно базиса. Для вращения камеры в горизонталь­ ной плоскости в нижней ее части имеется вертикальная ось, при

помощи которой камера вставляется в подставку, укрепленную на штативеВращение фотокамеры вокруг вертикальной оси вы­ полняется от руки или микрометренным винтом.

Ориентирующее приспо­ собление состоит из зритель­

лимба 7.

У микроскопа и зрительной трубы имеется общий окуляр 1.

При помощи окуляра и микроскопа, состоящего из призм 5, 6

и линзы 2, можно получить в поле зрения зрительной трубы изо­ бражение противоположных штрихов ааг. Перед объективом 3

зрительной трубы помещается призма 4, которая может накло­ няться в пределах ± 5°, заменяя этим наклон трубы в вертикаль­ ной плоскости.

При совмещении в поле зрения трубы диаметрально противо­ положных штрихов визирная ось зрительной трубы распола­

гается параллельно этому диаметру лимба. Поэтому, чтобы рас­ положить оптическую ось фотокамеры перпендикулярно к базису фотографирования (нормальный случай съемки), достаточно совместить штрихи, перпендикулярные к оптической оси фото­ камеры, а затем, вращая всю фотокамеру, навести зрительную трубу ориентирующего приспособления на противоположный конец базиса фотографирования. Тогда оптическая ось фотока­ меры окажется перпендикулярной к базису. Таким же путем вы­ полняется ориентировка фотокамеры для случая съемки с равно­ мерно отклоненными осями, только перед этим добиваются,

154

чтобы визирная ось зрительной трубы была отклонена влево или вправо от оптической оси фотокамеры на 31°30'.

Для приведения оси вращения инструмента в отвесное поло­ жение и ориентирования камеры относительно горизонта служат два цилиндрических уровня, расположенные перпендикулярно друг к другу на верху камеры рядом с ориентирующим устрой­ ством.

Фототеодолит С-ЗЬ имеет в своем комплекте фотокамеру, теодолит, три штатива и две горизонтальные рейки.

В фотокамере смонтированы три одинаковых объектива «Орто­

протар» с f = 190 мм и относительным отверстием 1 : п = 1 :25.

Все три объектива расположены на одной вертикальной прямой, параллельной оси zz прикладной рамки камеры. Средний объек­

тив находится на главной оптической оси камеры, а два других смещены относительно среднего объектива на 35 мм каждый.

Верхний объектив служит для съемки объектов, находящихся

выше горизонта, нижний — для съемки объектов, расположенных ниже горизонта.

На верху камеры размещалось ориентирующее приспособ­ ление, представляющее собой автоколлимационное устройство, соединенное со зрительной трубой. При помощи этого приспособ­ ления камера ориентировалась относительно базиса съемки.

Ориентирование камеры относительно горизонта выполнялось

при помощи двух взаимно-перпендикулярных цилиндрических

уровней,закрепленных рядом с ориентирующим приспособлением.

В настоящее время этот фототеодолит модернизирован. Мо­ дернизация свелась к замене трех неподвижных объективов одним подвижным объективом марки «Ортопротар». Объектив перемещается по вертикальной прямой вверх на 35 мм и вниз на 45 мм относительно центрального положения. Сложное и дорого­

стоящее автоколлимационное ориентирующее приспособление заменено более простым, состоящим из зрительной трубы, микро­ скопа и стеклянного лимба, разделенного на 360 делений. Зри­ тельная труба и микроскоп имеют отдельные окуляры.

Ориентирующее устройство позволяет устанавливать визир­ ную ось зрительной трубы под любым углом к оптической оси

фотокамеры.

В остальном принцип устройства ориентирующего приспо­ собления тот же, что и в фототеодолите «Геодезия».

Горизонтальный угол зрения камеры равен 50°, вертикаль­ ный— 38°. Размер снимка 13 X 18 см. Затвор в камере отсут­ ствует— экспонирование выполняется колпачком.

После модернизации теодолит получил название ТАН

(рис. 67).

Теодолиты, входящие в комплект приборов «Геодезия» и

ТАН, являются обычными техническими теодолитами, отличаю­ щимися лишь наличием тангенциального винта, служащего для дальномерного измерения длин базисов фотографирования.

155

Устройство это заключается в следующем: тангенциальный

винт 1 (рис. 68) вращается в гайке 2, которая скреплена с лим­ бом. Один из концов винта упирается в водильце 3, связанное

с алидадой.

Величина перемещения вин­ та определяется по шкале 4 и барабану 5. Шкала 4 имеет

Рис. 68. Схема тангенциального винта

горизонтальна, но и перпендикулярна базису; затем тангенци­ альному винту придается положение, параллельное базисной рейке; для этого тангенциальный винт устанавливается на от-

156

•счет 20, после чего, вращая лимб (а вместе с ним и тангенциаль­ ный винт), крест нитей зрительной трубы теодолита направ­ ляется на среднюю марку т0 базисной рейки. При таком поло­ жении рейка и тангенциальный винт будут параллельны.

Затем действием тангенциального винта зрительная труба на­ водится вперед на марку тх, а затем на марку т2 рейки. Мо­ менты наведения на марки фиксируются отсчетами по шкале 4

и барабану 5. Разность отсчетов по двум маркам будет соответ­ ствовать отрезку 0^2 = п. После определения величины п базис фотографирования подсчитывается по формуле:

5 = 4. (110)

Так как значения k и I могут меняться, перед началом фототеодолитных работ следует определить эти величины — или в от­ дельности каждую, или совместно.

Длина рейки определяется компарированием, т. е. сравне­ нием рейки с эталоном.

Для измерения k тангенциальный винт устанавливается на отсчет 20. Затем движением алидады ее нулевой штрих уста­

навливается на какой-либо штрих лимба (например, на а0). После этого, действуя только тангенциальным винтом, нулевой штрих алидады наводится на штрихи сц и а2, расположенные сим­ метрично относительно штриха а0. Наведения сопровождаются

отсчетами по шкале 4 и барабану 5.

Формула для расчета k может быть получена из прямоуголь­

Раздельное определение величин k и I производится в лабо­ раторных условиях.

Для совместного определения k и I можно воспользоваться

длиной примерно 200 м. Эта линия разбивается на две равные части. Каждая часть в отдельности измеряется с большой точ­

ностью инварными проволоками или компарированной рулеткой по штативам. В результате получается длина всей линии. Затем эта же линия измеряется при помощи тангенциального винта.

Порядок измерения соблюдается следующий: 1) зрительная

труба наводится на правую марку первой линии и берется

157

отсчет tii по шкале и барабану тангенциального винта; 2) зритель­ ная труба наводится на левую марку первой линии и снова бе­ рется отсчет и2; 3) зрительная труба наводится на левую марку второй линии и берется отсчет «з и, наконец, 4) зрительная труба наводится на правую марку второй линии и берется от­ счет п4.

Среднее значение одного приема находится как

„(»1 - «2) + («4 - «л)

меры перпендикулярно к базису.

Для того чтобы элементы внутреннего ориентирования камеры оставались бы неизменными, ее стенки изготовлены из фарфора с небольшим коэффициентом расширения (3 X 10~6). Толщина стенок 6—8 мм. Вся камера покрыта металлическим кожухом.

В передней стенке камеры вмонтирован объектив /, перед ко­ торым находится переменная диафрагма.

Затвор в приборе отсутствует. Экспонирование фотопластинки

производится колпачком. Размер снимка 13 X 18 см.

Оптическая ось камеры, а следовательно, и ось хх снимка,

приводится в горизонтальное положение при помощи двух ци­ линдрических уровней 2 десятисекундной точности, расположен­ ных на кожухе прибора.

Вверху прибора имеется ориентирующее устройство, состоя­ щее из двух зрительных труб 3 и 4 * с увеличением в 18х, полем зрения 3° и угловым расстоянием между нитями биссектора 1'. Трубы направлены в диаметрально противоположные стороны, что дает возможность ориентировать фотограмметр на двух точ­ ках базиса фотографирования.

* Труба 4 на рисунке не видна.

158