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

Командный прибор

Командный прибор служит для установки и выдерживания интервала между экспозициями, требуемого условиями съемки. От величины интервала и точности его выдерживания на ко­ мандном приборе зависит величина продольного перекрытия между снимками одного фотомаршрута.

Кроме указанной задачи командный прибор позволяет:

1) включать АФА в работу в начале съемки (производится аэросъемщиком путем нажатия на пусковую кнопку) и после истечения интервалов между экспозициями (производится самим командным прибором автоматически);

х

Рис. 10. Карданная аэрофотоустановка АФА

2) следить за работой АФА, для чего командный прибор снаб­

жен рядом контрольных приборов (счетчиком произведенных

снимков, лампочкой, сигнализирующей о наступлении экспози­

ции, сигнализатором перемотки пленки в кассете и т. д.);

3)производить одиночные внеочередные снимки;

4)выключать АФА из работы в конце съемки.

Иногда вместо командных приборов используются упрощен­ ные механизмы — интервалометры, функции работы которых несколько ограничены по сравнению с командными приборами.

Аэрофотоустановка

Аэрофотоустановка — специальное приспособление (рис. 10) для крепления АФА на полу самолета, для приведения оптиче­

ской оси АФА в отвесное положение (нивелирование АФА) или

для сохранения заданного угла наклона оптической оси относи­ тельно горизонта, для ориентирования камеры относительно на­ правления полета самолета, для поглощения вибрации и пре­ образования вредных для резкости снимков вращательных дви­ жений АФА в менее вредные линейные.

В настоящее время наибольшее распространение для произ­ водства плановой съемки получила карданная аэрофотоуста­ новка. Она состоит из двух колец— внутреннего 1 и внешнего 2,

рамы 3, изготовленной из полых труб, и амортизаторов 4, выпол­ ненных в виде резиновых муфт.

Внутреннее кольцо вращается вокруг оси х, совпадающей с направлением полета самолета при фотографировании местно­

сти; внешнее—-вокруг оси у. Изменение положений колец вы­ полняется двумя подъемными винтами, введенными в конструк­ цию аэрофотоустановки.

При оборудовании самолета аэрофотоустановку располагают над фотолюком и крепят к полу самолета скобами над аморти­ заторами.

На внутреннее кольцо подвешивается на трех роликах ка­ мера. Такая подвеска обеспечивает плавное, вращение камеры вокруг ее оптической оси. Для ориентирования камеры на одном из колец аэрофотоустановки имеется шкала, а на камере кре­ пится индекс. Шкала имеет оцифровку от нуля до 30° в обе сто­ роны. Цена деления 2°.

В ориентированном положении камера закрепляется специ­ альным приспособлением.

Двигатель

Двигатели АФА бывают механического и электрического

типа.

Первые обычно являются внебортовыми, вторые — борто­ выми (внутрикабинными).

Квнебортовым двигателям следует отнести различного рода ветрянки (воздушные винты), устанавливаемые на внешней сто­ роне борта самолета и работающие от встречного воздушного потока. Передача движения от такого двигателя на механизмы кассеты производится при помощи гибкого валика.

Кбортовым относятся электродвигатели, работающие от по­ стоянного тока в 12 или 24 в, мощностью до 75 вт.

Питаются электродвигатели от аккумуляторов или от борто­

вой электросети самолета. Аккумуляторы могут заряжаться от внебортовых электрогенераторов, устанавливаемых или на

шасси или на одной из плоскостей самолета.

От розетки бортовой сети электроток через шнур 17 посту­ пает на электродвигатель 15. Последний передает движение при

помощи гибкого валика 16 на командный прибор 14.

20

У большинства командных приборов на лицевой стороне име­ ются кнопки включения и выключения работы АФА, кнопка для производства внеочередных одиночных снимков и головка для установки интервала между экспозициями.

Установив на командном приборе требуемый условиями съем­ ки интервал между экспозициями, нажимают кнопку включе­ ния. После этого движение с электродвигателя 15 через команд­

ный прибор 14 будет передаваться на распределительный меха­ низм 11 камеры. Передача этого движения длится в течение всего цикла работы АФА. Выключение АФА выполняется ко­

мандным прибором автоматически.

Новое включение производится также автоматически команд­ ным прибором после истечения установленного на нем интер­ вала между экспозициями.

С распределительного механизма движение за счет ряда про­ межуточных шестерен передается на механизмы кассеты

изатвора.

Взатворе производится освобождение лепестков (ламелей), которые под действием пружины открывают действующее отвер­ стие объектива и допускают свет к фотопленке. Последняя при этом уже приведена в фокальную плоскость объектива и вырав­

нена (в противном случае негатив будет нерезок и искажен). После экспозиции (после того как лепестки затвора закроют

действующее отверстие объектива и будут удержаны в таком

состоянии стопорным механизмом) распределительный меха­ низм взводит пружину затвора (или изгибает ее, если это затвор ЗВ-1). В таком положении затвор останется до следую­

щей экспозиции.

Вто время как в затворе происходит изгиб пружины, в меха­ низме кассеты выравнивающая доска приподнимается пружина­ ми вверх от прикладной рамки камеры и освобождает пленку, проэкспонированная пленка перетягивается с подающей катушки на приемную, затем выравнивающая доска под действием экс­ центрика начинает вновь опускаться вниз, приводя новый отре­ зок неэкспонированной пленки в фокальную плоскость объек­

тива, где она и выравнивается в плоскость давлением воздуха,

создаваемым в камере АФА нагнетательной трубкой.

На этом заканчивается цикл работы АФА. При новом вклю­ чении распределительного механизма командным прибором все

операции повторяются.

§ 5. ИСКАЖЕНИЯ АЭРОФОТОСНИМКОВ, ВНОСИМЫЕ В НИХ АЭРОФОТОАППАРАТОМ

Качество аэрофотоснимков в отношении ортоскопичности

(геометрической точности) и резкости изображения зависит от качества АФА, точности его фокусировки и юстировки, монтажа АФА в самолете, атмосферно-оптических условий фотографиро­

21

вания местности, фотографической обработки и рельефа снимае­

мой местности.

Остановимся на искажениях снимков, вносимых в них АФА.

Нарушение ортоскопичности изображения аэрофотоснимков из-за плохого выравнивания пленки в плоскость в момент

Экспозиции

Предположим, что в момент экспозиции пленка была вырав­ нена в плоскость грубо; вследствие этого она или прогибается

Из формул (8) и (9) видно, что величина искажения изобра­

жения увеличивается от центра снимка к его краям и тем боль­ ше, чем больше ошибка выравнивания пленки в плоскость. В длиннофокусных АФА при всех прочих равных условиях иска­ жение изображения всегда будет меньше, чем в короткофокус­ ных. Поэтому в широкоугольных АФА необходимо выравнивать пленку с большей точностью, чем в узкоугольных.

Втабл. 3 приведена зависимость величин б от Ат и I для АФА

сfK= ЮО мм.

Исходя из требований последующей фотограмметрической обработки снимков, предельно допустимое искажение изображе­ ния на снимке за счет любой причины, в том числе и за счет

22

точностью порядка 0,01—0,03 мм.

Понижение резкости аэрофотоснимков из-за плохого

выравнивания пленки в плоскость

вмомент экспозиции

Врезультате прогиба пленки Р относительно фокальной плоскости камеры на величину Ат вместо

точки о на пленке появляется кру­

иАоВ можно записать:

с__ Д/п

В табл. 4 приведена зависимость а от 1 : п и Дт. Нерезкость изображения на снимке, как видно из табл. 4,

увеличивается с ростом ошибок выравнивания пленки и с уве­ личением светосилы объектива.

Допустимой нерезкостью снимков из-за суммарного влия­ ния всех причин (плохое выравнивание пленки, неудовлетвори­ тельные атмосферно-оптические условия съемки, нёкачествен-

23

Таблица 4

Для обеспечения этой величины до­ статочно выравнивать пленку с точ­ ностью порядка 0,3 мм. Однако такие ошибки выравнивания исказят изобра­ жение на снимке на недопустимую вели­

чину. Поэтому, чтобы сохранить возмож­

ность фотограмметрической обработки снимков с надлежащей точностью, вы­ равнивание пленки должно быть произ­ ведено с ранее указанной точностью

(0,01—0,03 мм).

Дисторсия объектива искажает изо­

бражение на снимке. Поэтому, согласно последним требованиям к топографиче­ скому АФА, дистдрсия не должна пре­ вышать 0,01—0,02 мм.

Расфокусировка АФА приводит к то­

Рис. 13. Нерезкость изо­ му, что фокальная плоскость Pi объек­ бражения аэрофотосним­ тива камеры не совпадает с прикладной

ром ab — о (рис. 13).

Определим, с какой точностью должна быть выполнена фо­ кусировка объектива, чтобы нерезкость изображения не превы­ шала допустимую величину.

Из двух подобных треугольников aob и АоВ можно запи­ сать:

а Д/к

(12)

Отсюда

24

Подставим в формулу (13) следующие значения: а= 0,1 ммг

— мм и £> = 80 мм (объектив Индустар-А). Тогда

С такой точностью следует фокусировать объектив в АФА,

чтобы нерезкость снимка не превосходила максимально допу­ стимого значения. Для каждого объектива эта величина будет своей.

Так как нерезкость изображения за счет только плохой фо­ кусировки АФА должна составлять часть от максимально до­ пустимой (0,1 мм), то фокусировка объектива АФА должна вы­ полняться по возможности точнее.

Контроль фокусировки производится при помощи коллима­

тора или матового стекла и лупы. Первый способ применяется в камеральных, второй — в полевых условиях.

Во втором случае через лупу просматриваются изображения предметов, проектирующихся на матовое стекло, помещенное в плоскости прикладной рамки камеры. При нерезкости изобра­

жения добиваются совпадения фокальной плоскости с приклад­ ной рамкой камеры перемещением объектива вверх или вниз по конусу.

Перекос объектива в конусе АФА приводит к пересечению фокальной плоскости с прикладной рамкой камеры. В резуль­ тате этого резкость изображения наблюдается только лишь па линии пересечения этих плоскостей. По обе стороны от нее воз­ никает нерезкость изображения, увеличивающаяся по мере уда­ ления к краям снимка.

Разъюстировка АФА. АФА считается разъюстированным,.

если в нем нарушается последовательность операций по произ­ водству снимков. Так, например, если нарушено время начала и конца транспортирования пленки, экспозиция может произво­ диться на движущуюся пленку. Такое явление приведет к нерез­ кости снимков.

Сдвиг изображения на снимках происходит за счет совмест­ ного линейного перемещения АФА с самолетом.

Выведем формулу определения величины сдвига изображе­ ния.

Для упрощения вывода предположим, что АФА неподвижен. Поэтому вместо его движения относительно местности рассмот­ рим движение местности относительно АФА с той же по вели­ чине, но обратной по направлению скоростью W (рис. 14).

В этом случае точка А местности будет перемещаться в пло­

скости местности со скоростью W, а точка а, лежащая в фо­ кальной плоскости, будет двигаться с некоторой скоростью Ц,зо6.

Под этой скоростью понимают скорость движения оптического

изображения местности в фокальной плоскости АФА.

25

на выдержки. Поэтому для обеспечения резкости снимков сле­

дует производить фотографирование местности с минимальными экспозициями. Но при этом необходимо помнить, что в данном

случае уменьшаются размеры летно-съемочного дня, так как

минимальные экспозиции требуют большей освещенности зем­ ной поверхности. Это заставляет в свою очередь позже начи­ нать фотографирование и раньше его кончать.

Сдвиг изображения можно свести к минимуму, если фото­ графирование производить на пленку, движущуюся в сторону перемещения изображения местности. На этом принципе и ра­ ботают щелевые АФА конструкции В. И. Семенова.

Монтаж АФА в самолете должен быть выполнен в таком месте, чтобы вибрация самолета от винтомоторной группы ска­ зывалась минимально на резкости снимков. С этой же целью крепление АФА в самолете производится при помощи аэрофото­ установки, снабженной амортизаторами. Как правило, в уста­

новках используются резиновые и пружинные амортизаторы.

§ 6. КЛАССИФИКАЦИЯ АЭРОФОТОАППАРАТОВ

Наличие разнообразных конструкций топографических АФА позволяет классифицировать их по следующим признакам:

1)по величине фокусного расстояния или по углу зрения объектива;

2)по методике выравнивания пленки в плоскость в момент экспозиции;

3)по виду съемки.

Классификация по первому признаку приводилась выше

в § 3,

По второму признаку различают АФА, в которых пленка выравнивается:

1)односторонним натяжением вдоль линии ее транспортиро­

вания;

2)прижатием к плоско-параллельному стеклу, помещенному

вфокальной плоскости объектива АФА;

3)созданием положительного давления в камере АфА;

4)созданием отрицательного давления в камере АФА;

5)одновременным созданием положительного и отрицатель­

ного давлений.

Первые два способа являются механическими, три послед­ них — пневматическими (аэродинамическими).

Выравнивание пленки односторонним натяжением сейчас не применяется в топографических АФА из-за больших ошибок

выравнивания (1 мм и более).

Второй способ обеспечивает самую высокую точность вы­ равнивания, но ввиду ряда серьезных недостатков, присущих плоско-параллельной пластинке, метод почти не находит приме­

нения в топографических АФА.

27

Третий способ широко распространен в топографических АФА. Выравнивание пленки происходит за счет создания по­ вышенного давления в камере АФА в тот момент, когда вырав­ нивающая доска кассеты прижимает пленку к прикладной рамке камеры.

Повышенное давление в камере создается встречным само­ лету воздушным потоком или воздухом, нагнетаемым в камеру специальным воздушным насосом. В первом случае применяет­ ся внебортовая труба, во втором — специальные нагнетательные турбинки, часто являющиеся составным узлом командного при­ бора АФА.

Отрицательное давление создаётся или за счет трубки Вен­ тури ’, крепящейся на внешней стороне борта самолета навстре­ чу воздушному потоку, или за счет вакуум-помпы, устанавли­ ваемой вместе или отдельно от АФА внутри кабины самолета.

За счет возникающей разности давлений воздуха пленка

прижимается к выравнивающей доске и выравнивается в плос­ кость. Наибольшей величины разность давлений достигает в мо­ мент, когда выравнивающая доска прижмет пленку к приклад­ ной рамке камеры.

Точность выравнивания пленки этим методом несколько вы­ ше точности выравнивания пленки за счет создания в камере

АФА положительного давления.

Сочетание двух аэродинамических методов незначительно

повышает точность выравнивания пленки. Во всяком случае это повышение не оправдывается сильным усложнением монтажа АФА в самолете. Поэтому комбинированный аэродинамический метод не нашел широкого применения.

По третьему признаку — виду съемки — различают АФА, предназначенные для: 1) плановой, 2) перспективной, 3) плано­ вой и перспективной, 4) планово-перспективной съемок.

Однако следует отметить, что вид съемки очень мало влияет на конструкцию АФА и значительно изменяет конструкцию

аэрофотоустановки, форму люка и монтаж АФА в самолете.

Для плановой съемки АФА устанавливается в самолете обычно над круглым фотолюком при помощи аэрофотоуста­ новки карданного типа, позволяющей отклонять оптическую ось

АФА от вертикали в пределах +7—8° и разворачивать (ориен­

28