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

Стереоавтограф проф. Ф. В. Дробышева

Стереоавтограф системы проф. Ф. В. Дробышева (рис. 86) конструктивно оформлен иначе, чем немецкий стереоавтограф

Орель — Цейсса, хотя в обоих приборах используется один и тот же теоретический принцип. Он также состоит из стереоком­ паратора и системы из трех линеек: направлений 1, параллак­ сов 2 и’высот 3. Все эти линейки скреплены с горизонтальными

Рис. 86. Стереоавтограф проф. Ф. В. Дробышева

.лимбами, имеющими в точках I, II и III вертикальные оси вра­ щения.

Малые плечи линеек через вилкообразные шарниры связаны с каретками фокусных расстояний 4, 5 и 6,-которые могут пере­ мещаться в приспособлениях для их установки.

Установка Д выполняется вращением винтов 7, 8 и 9 по шкалам 10, И и 12. Следует отметить, что в стереоавтографе Ф- В. Дробышева, так же как и у немецкого стереоавтографа

Орель — Цейсса, величины фокусных расстояний определяются

отрезками между центрами вращения линеек и центрами веду­ щих роликов вилкообразных шарниров.

189

Приспособления для установки фокусных расстояний скреп­ лены с кареткой направлений 13, кареткой параллаксов 14 и ка­ реткой высот.

На каретках 13 и 14 помешаются салазки, которые могут пе­

редвигаться в направлении движения бинокулярного микро­ скопа. В этих салазках вмонтированы держатели негативов 15 и 16. Для юстировки негативов используются два взаимно-пер­ пендикулярных винта 17.

Каретка направлений и каретка параллаксов передвигаются вдоль прибора независимо друг от друга, так как они ничем не

связаны между собой. В связи с этим левый и правый снимки стереокомпаратора будут также иметь взаимно независимые движения вдоль оси х прибора.

Для перемещения левого снимка используется штурвал 18,. взаимодействующий с кареткой отстояний 19, которая и тол­ кает длинное плечо линейки 1, а через нее — левый снимок. Та­ ким образом, в стереоавтографе Ф. В. Дробышева сила, застав­ ляющая линейку 1 вращаться около точки I, приложена к боль­ шому плечу линейки, в то время как в стереоавтографе Орель — Цейсса она была приложена к малому плечу линейки. Следова­ тельно, в стереоавтографе Ф. В. Дробышева для перемещения левого снимка затрачиваются меньшие силы, чем в стереоавто­

чем немецкий.

Для наблюдения снимков служит бинокулярный микро­

скоп 20.

Большие концы линеек 1, 2 и 3 при помощи вилкообразных шарниров связаны соответственно с кареткой отстояний 19, ка­

реткой высот 21 и с крестообразными базисными салазками, ко­ торые служат для тех же целей, что и салазки немецкого сте­ реоавтографа.

Каретка высот может передвигаться по мостику высот, кото­ рый жестко скреплен с мостиком отстояний 24. Мостик отстоя­ ний перемещается по направляющим 22 и 23 вдоль оси у при­ бора. Таким образом, в стереоавтографе Ф. В. Дробышева мо­ стик высот расположен над мостиком отстояний, что позволило» автору уменьшить размеры прибора.

Мостик отстояний 24 передвигается вдоль оси у прибора при помощи рукоятки 25. Каретка высот двигается вдоль мостика

отстояний вращением рукоятки 26 или ножного диска. Кареткаотстояний приводится в движение штурвалом 18. Для уничто­ жения вертикального параллакса служит специальная ножная педаль.

При вращении штурвалов приходят в движение каретки 19s и 21 и мостик отстояний. Последние увлекают за собой линейки 1, 2 и 3, которые, вращаясь вокруг своих осей I, II и III, приво­

дят в движение каретки 13, 14, а вместе с ними левый и правый

190

негативы, установленные в стереокомпараторе, и наблюдатель­ ную систему прибора. В результате этого представляется воз­ можность стереоскопически визировать на любую точку нега­ тивов, а линейки 1 и 2 при этом засекут плановое положение определяемой точки в горизонтальной плоскости; каретка же

21, передвигаясь влево или вправо по мостику отстояний, опре­ делит высотную координату 2ф искомой точки. При необходи­ мости можно снять отсчеты всех трех фотограмметрических ко­ ординат, для чего в стереоавтографе имеются специальные шкалы.

Для размещения планшета с правой стороны стереоавто­

графа имеется стол. Проведение горизонталей и контуров мест­ ности выполняется при помощи карандаша 28, смонтированного,

в держателе 27, скрепленном с кареткой отстояний.

Техника вычерчивания топографического плана на стереоавтографе Ф. В. Дробышева такая же, как и на немецком сте­

реоавтографе Орель — Цейсса.

§ 44. ОШИБКИ СТЕРЕОФОТОГРАММЕТРИЧЕСКОЙ НАЗЕМНОЙ СЪЕМКИ

Ошибки определения фотограмметрических координат ¥й1,

"У

Дф=-^- COS а

191

Продифференцируем последние формулы по переменным

х, z, р и В-

фотограмметрических координат.

1.Из всех источников погрешностей наиболее сильно дей­

ствует на точность определения фотограмметрических коорди­ нат ошибка определения горизонтального параллакса тр.

2.Степень влияния этой ошибки неодинакова. Наиболее сильно она сказывается на точности определения координаты Уф и меньше на точности координат Х$ и 2ф.

Чтобы убедиться в этом, разделим выражения

Гф2<л

Bf2 тр

192

и

нат х и z на точность определения фотограмметрических коор­ динат уничтожающе мало посравнению с влиянием ошибок го­ ризонтального параллакса. Если при этом предположить, что базис фотографирования измеряется с относительной ошибкой

тп 1 , то формулы для подсчета ошибок фотограмметриче-

В3000

ских координат можно переписать следующим образом:

КФ8

тУф— ~вКтр

При выводе формул ошибок етуф, тх$ и mz$ предполагалось,

что элементы внешнего ориентирования со, ср и х и элементы

внутреннего ориентирования безошибочны.

Однако даже при самой высокой квалификации наблюда­ теля его наблюдения будут сопровождаться случайными ошиб­ ками, а инструменты даже при самой тщательной юстировке будут вносить свои погрешности в результаты работ.

Поэтому точность определения величин х, z и р будет зави­ сетьне только от работы стереокомпаратора, несовершенства ориентирования снимков, погрешностей в отсчете величин и т. д., но и от точности полевой работы при стереосъемке и точ­

ности аппаратуры, которой выполнялась эта съемка.

Влияние ошибок элементов внешнего ориентирования на точность определения координат х и z снимка

и горизонтального параллакса р

Ошибки в элементах внешнего ориентирования снимков мо­ гут возникать из-за:

1) отклонения оптической оси фотоаппарата от заданного положения;

2)наклона оптической оси фотоаппарата;

3)крена фотопластинки.

В соответствии с этими источниками ошибок рассмотрим влияние их на точность определения величин х, z и р.

Для этой цели воспользуемся формулами искажения абс­ циссы и ординаты за счет влияния элементов ориентирования сни-мков, приводимых в литературе по аэрофотогеодезии1:

А/? = Дхл — Дхп.

1 См., например, Дейнеко В. Ф. Аэрофотогеодезия. Геодезиздат, 1955.

стр. 357.

194

делении влияния элементов внешнего ориентирования на вели­ чины х, z и р.

Влияние ошибки отклонения оптической оси фотоаппарата от заданного положения на координаты х, z и р. Предположим, что оптические оси фотоаппарата отклонены от заданного положе­ ния равномерно в обе стороны, т. е. Дсрл = Д<рп.

Чтобы обеспечить указанную выше точность определения ко­ ординат х, z и р, ошибка отклонения оптической оси фотока­

меры от заданного положения, так же как и все другие ошибки элементов внешнего и внутреннего ориентирования, не должна

превышать точность измерения горизонтального параллакса

(0,01 мм) и точности измерения фотографических координат

(0,02 мм).

В результате вычислений получим, что ошибка в отклонении оптической оси от заданного положения не должна превышать

±20'. Только в. этом случае будет обеспечена необходимая точ­ ность определения координат х, z и р.

Влияние ошибки конвергенции оптических осей на координаты

х, z и р. Под ошибкой конвергенции принято считать дополни­ тельное отклонение оптической оси фотокамеры на правом кон­ це базиса фотографирования:

ДТ = д<Рп —ДЪ-

Ошибка конвергенции вызывает ошибку в горизонтальном параллаксе.

Из формулы (122) можно записать:

Дф, то для тех же данных получим, что ошибка конвергенции не должна превышать ±10".

Влияние ошибки угла наклона оптических осей на координаты х, Z и р. Ошибка наклона оптической оси фотокамеры имеет

место при неисправном уровне или неточной установке фотока­ меры относительно горизонта в момент фотографирования.

Дрш = — (хлДшл — хпД<оп)

Jk

Таким образом, ошибка наклона оптической оси фотокамеры влечет за собой ошибку в ординате z, абсциссе х и горизонталь­ ном параллаксе.

Максимально допустимая величина наклона оптической оси фотокамеры не должна превышать ±20" (при fK —193 мм,

хл = 80 мм, ±, = 30 мм, тх — тг = 0,02 мм, тр = 0,01 мм).

Влияние ошибки крена фотопластинки на координаты х, z и

р. Эта ошибка возникает в результате несовпадения оси х снимка с координатными метками прикладной рамки камеры, т. е. когда снимок оказывается повернутым на некоторый угол х около оп­ тической оси фотокамеры.

Пусть Дхл Дхп. Тогда из формул (121) и (122) можно за­ писать:

Дхх — - глДу.л

Влияние ошибок элементов внутреннего ориентирования на точность определения координат х, z и горизонтального

параллакса р

Ошибка фокусного расстояния возникает в результате не­ точного определения фокусного расстояния или неплотного при­

196

легания фотопластинки к прикладной рамке фотокамеры в мо­ мент фотографирования.

Величина ошибки в координатах будет:

Дх/к — /к

(128)

Д2№ = 7ГД-^

где Д/ж— ошибка фокусного расстояния.

Так как горизонтальный параллакс равен хя — хп, то

Д/2 = Дхл —Дхп

или

что ошибка в определении фокусного расстояния не должна пре­ вышать ±0,04 мм.

Известно, что начало о прямоугольной системы координат снимка не совпадает с главной точкой о\ снимка (рис. 87). В большинстве случаев несовпадение этих точек незначительно и им пренебрегают.

При наличии значительного несовпадения точек о и о' возни­

кает необходимость введения поправок в измеряемые по снимку

координаты х, z и р, так как измерение этих величин ведется относительно прямоугольной системы координат, предполагая,

что точки о и о' совпадают.

Рассмотрим влияние несовпадения точек о и о' на коорди­ наты х, г и р, для чего обратимся к рис. 88.

197

При съемке местности фотокамера устанавливается на за­ данный угол ср относительно базиса по оптической оси 5ло. Предположим, что при этой установке действительное положе­ ние снимка будет Р'. Тогда отрезок бх = оо' определит расхож­ дение между главной точкой о' снимка и началом о прямоуголь­

ной системы координат снимка. В результате этого вместо пра­

вильной координаты х некоторой точки М местности будет из­ мерена координата х'. Чтобы ликвидировать влияние бх на из­ меряемые координаты, возникает необходимость в приведении снимка Р' в положение Р, перпендикулярное к оптической оси

5ло.

Определим ошибку Дх8 = х' — х в координате х за счет влия­ ния ошибки бх.

Из прямоугольного треугольника Snmo" найдем

*=/Ktga.

Из другого прямоугольного треугольника 8лт'о' можно за­ писать:

x'-f-8x=/Ktg(a-|-Aa)

или

*'=Atg(a-Ma) — 8х>

но

Sx=/Ktg Да,

тогда

*' —A tg (а + Да) — A tg Да.

Величина искомой ошибки будет

д*8 =A tg (а + Да) --/к tgДa — fK tg а.

Разлагая в ряд tg(a-|-Aa) и ограничиваясь первым членом

разложения, получим

Дх5 =A see2 аДа — A tg Да.

198