книги из ГПНТБ / Инженерное дешифрирование аэроснимков при изысканиях полевых аэродромов

и реконструкцией действующих аэродромов. Характер и объем све­ дений, получаемых в результате дешифрирования материалов аэрофотосъемки, а также вид исходного материала и масштаб фо­ тографирования могут быть различными, в зависимости от назна­ чения и стадии изысканий.

§ 2. ТРЕБОВАНИЯ К ФОТОМАТЕРИАЛАМ И ФОТОЛАБОРАТОРНОЙ ОБРАБОТКЕ МАТЕРИАЛОВ АЭРОФОТОСЪЕМКИ

Фотографические свойства аэропленки характеризуются в ос­ новном общей, эффективной (под светофильтром) и спектральной светочувствительностью, широтой, контрастностью и разрешающей способностью.

Учитывая, что при изысканиях полевых аэродромов на недо­ ступной территории аэрофотосъемка должна выполняться на ма­ лых высотах и при коротких выдержках под светофильтром, особое значение приобретает требование к высокой общей и эффективной светочувствительности -аэропленки. Это требование остается в си­ ле даже при благоприятных условиях освещения и видимости.

Необходимо, чтобы светочувствительный слой аэропленки имел достаточную широту, т. е. способность правильно передавать диа­ пазон яркостей ландшафта. Широта должна быть порядка 1 :8.

Контрастность аэропленки должна позволять отчетливо переда­ вать самую незначительную разность в интенсивности освещения отдельных участков изображения.. Контрастность аэропленки должна быть порядка 1:5. Это даст значительные увеличения плотности аэронегатива при минимальном увеличении. выдержки. Негативы должны иметь четкое изображение с детальной прора,- боткой подробностей в полутонах, без вуали и механических пов­ реждений в виде обрывов, затеков и смывок эмульсии, царапни и пятен.

Так как при изысканиях нолевых аэродромов приходится фо­ тографировать преимущественно участки, покрытые раститель­ ностью с преобладанием желто-зеленых окрасок, то следует ис­ пользовать аэропленку, чувствительную к желто-зеленой и оранже­ вой зонам спектра. Такой аэропленкой является панхроматиче­ ская.

Оптимальные фотографические требования к изображению, Предназначенному для дешифрирования, сводятся к следующему:

—D0— не более 0,2;

—средняя плотность Dcp — не более 0,85.

30

Указанные нормативы предусмотрены для среднего типа ланд­ шафта при условии нормального экспонирования и нормального проявления. Из этих требований надо исходить при производстве аэрофотосъемки и фотолабораторией обработке материалов аэро­ фотосъемки.

Для успешного дешифрирования следует стремиться к тому, чтобы оптическая плотность аэронегатива была как можно ближе к минимальной, так как передержки и повышение плотности рез­ ко уменьшают контрастность и разрешающую способность изобра­ жения и тем самым снижают различаемость микродеталей.

При проявлении аэронегативов, а затем и контактных отпечат­ ков современные возможности фотолабораторной обработки позво­ ляют исправить ряд дефектов съемки и печати, в особенности ре­ зультаты передержки, однако чрезмерные недодержки с большим трудом поддаются исправлению. А между тем, именно недодерж­ ки в практике работ встречаются чаще, чем передержки; обычно они вызываются недостаточной общей чувствительностью аэро­ пленки, применением светофильтра и неблагоприятными условия­ ми освещения.

Учитывая; что наряду с условиями съемки выбор проявителя и режима проявления существенным образом влияет на фотографи­ ческое качество изображения, представляется целесообразным фиксировать для каждой серии аэроснимков результаты сенсито­ метрических испытаний и. условия фотолабораторной обработки материалов съемки.

§ 3. ТРЕБОВАНИЯ К МАСШТАБУ ФОТОГРАФИРОВАНИЯ

Полнота и достоверность количественных и качественных ха­ рактеристик, получаемых в результате дешифрирования, зависят в основном от масштаба материалов аэрофотосъемки, особенно­ стей района изысканий и профессионального умения дешифровщи­ ка. Наиболее видную роль играет масштаб материалов аэрофото­ съемки. В„зависимости от задачи, поставленной перед дешифри­ рованием, и возможности ее решения различают предельный и оп­ тимальный масштабы аэрофотографирования. Под предельным масштабом материалов аэрофотосъемки следует понимать пре­ дельно мелкий масштаб, еще позволяющий получить в результате дешифрирования необходимые сведения обзорного характера и са­ мые общие количественные и качественные характеристики района изысканий и его объектов. Под оптимальным масштабом пони- 'мают масштаб, позволяющий наиболее полно и наиболее достовер­ но получать в кратчайший срок все необходимые для изысканий сведения. Эти сведения должны содержать подробные количест­ венные и качественные характеристики района изысканий и его объектов.

Оптимальный масштаб может меняться в зависимости от зада­ чи, решаемой дешифрированием. Так, оптимальным масштабом

11

при дешифрировании микрорельефа, обнажений комплексных почв, травяной растительности.является масштаб 1:5000; при де­ шифрировании лесов, дорожной сети, населенных пунктов — 1 : 10000 и т. д. В среднем в качестве оптимального масштаба при детальном дешифрировании в целИх изысканий полевых аэродро­ мов принимают масштаб примерно 1: 5000. Однако в ряде случаев, в том числе при предварительном дешифрировании, когда нужно получить общественные характеристики и слишком крупный мас­ штаб ограничивает обзор, дешифрирование производится по фото­ документам более мелкого масштаба.

С целью повышения дешифрируемое™ микродеталей аэросним­ ки увеличивают. При рассматривании аэроснимка с помощью лупы или при общем фотографическом увеличении изображения мелкие детали^ различаются более отчетливо и, следовательно, дешифри­ руемое™ его улучшается. Степень (кратность) 'увеличения аэро­ снимка определяется в основном характером структуры эмульсии (зернистостью) и разрешающей способностью изображения.

Существует десятикратный предел увеличения для луп и четы­ рехкратный для общего фотографического увеличения. При де­ шифрировании аэроснимков целесообразно применять стереоскопи­ ческую увеличительную систему, поскольку бинокулярное зрение обладает большей остротой, чем монокулярное.

Масштаб изображения зависит от соотношения величин фокус­ ного расстояния объектива аэрофотоаппарата и высоты фотогра­ фирования.

Высота фотографирования задается в зависимости от масштаба залета, но для обеспечения лучшей дешифрируемое™ аэросним­ ков она не должна превышать 1000 м. Фактическая высота фото­ графирования не должна отличаться от заданной более чем на 10%. Фотограмметрическая точность изображения зависит от рель­ ефа местности, высоты фотографирования, степени стабилизации оптической оси аэрофотоаппарата в полете и разрешающей спо­ собности изображения.

§ 4. ПРИЗНАКИ ДЕШИФРИРОВАНИЯ

Дешифрирование аэроснимков производится с. помощью пря­ мых и косвенных признаков.

К прямым признакам относят:

—тон (цвет);

—форму;

—размеры (в плане и по высоте);

—структуру (текстуру);

—тень (собственную и падающую). К косвенным признакам относят:

—взаимосвязи объектов и явлений в пространстве;

—взаимосвязи объектов л явлений во времени;

—следы деятельности на местности.

12

Тон (цвет) является одним из первостепенных прямых призна­ ков. так как различие в тоне (цвете) изображения позволяет уже на начальной стадии дешифрирования выделить объекты и в по­ следующем. опознать их и установить присущие им свойства. Раз­ личие в тоне (цвете) зависит в основном от освещенности участка съемки, прозрачности атмосферы, контрастности и структуры объ­ ектов. и их отражательной способности, светочувствительности аэропленки (общей, эффективной и спектральной) и ее контраст­ ности, режима фотолабораторией обработки материалов съемки.

Большинству факторов, определяющих тон (цвет), свойствен­ ны изменения как в пространстве, так и во времени. Учитывать полностью и постоянно эти изменения практически довольно труд­ но, поэтому тон (цвет) — наименее устойчивый признак. Одни и те же объекты и явления, сфотографированные при различном их со­ стоянии или в различных условиях съемки, воспроизводятся поразному, например река и растительный покров в тихую погоду и при ветре, посевы сельскохозяйственных культур в разное время созревания, лес при сезонных изменениях. И, наоборот, разные объекты и явления по тем же причинам могут быть воспроизведе­ ны одинаково, например луг и чистая вырубка, горелый лес и бо­ лото. Значительное влияние на тон (цвет) оказывают влажность, фенологическое состояние растительного покрова и структура по­ верхности объекта. Таким образом, тон (цвет) в качестве дешифровочного признака может быть эффективно использован лишь при условии наиболее полного совместного учета данных о состоя­ нии объектов в -момент фотографирования, типе аэропленки, усло­ виях съемки и фотолабораторной обработки материалов съемки. Значение тона (цвета) как дешифровочного признака в значитель­ ной мере повышается, если его использовать совместно с другими прямыми и косвенными признаками, особенно при дешифрирова­ нии аэроснимков одного и того же участка, но полученных в раз­ ное время или с различных типов аэропленки (панхром—инфра­ хром, панхром—цветная (трехслойная), панхром—спектрозональ­ ная). При дешифрировании цветных (трехслойных) или спектрозо­ нальных аэроснимков цвет изображения играет решающую роль.

Форма (очертания, границы) изображения объекта позволяет в ряде случаев не только обнаружить объект, но и определить его свойства. Так, форма является одним из основных признаков де­ шифрирования гидрографической и дорожной сетей. По характеру очертаний можно легко отличить канал от реки, грунтовую дорогу ,от шоссе и т. д. Нарушение подобия фигур на плановом аэросним-

.ке настолько незначительно, что им можно при дешифрировании пренебречь. То же самое относится и к влиянию рельефа, посколь­ ку изыскания аэродромов, как правило, производятся не в горных районах.

Однако при дешифрировании перспективных аэроснимков иска­ жение формы следует учитывать, так как она может быть сильно

13

изменена вследствие отклонения оптической оси аэрокамеры от отвесной линии.

Так как под формой объекта понимают как плоские, так.и объ­ емные очертания, то использование этого дешифровочного призна­ ка дает особенно эффективные результаты при дешифрировании с помощью стереоскопа.

Заметим, что при маскировании военных объектов форма их может'быть изменена до неузнаваемости. В этом случае аэросним­ ки приходится дешифрировать по другим признакам.

При использовании формы в качестве дешифровочного при-, знака немаловажное значение имеет отношение длины к ширине объекта. Если это отношение близкб к единице, то объект можно обнаружить при ширине 0,15 мм; если оно значительно больше единицы, то обнаружение становится возможным уже при ширине 0,08 мм. Так, например, на аэроснимках в среднем масштабе иногда различаются провода линии связи или рель'сы железной дороги, благодаря их высокой отражательной способности и кон­ трастности по сравнению с окружающим фоном.

Размеры изображения объекта (в плане ц по высоте) тесно связаны с формой, как дешифровочным признаком. Непременным условием их использования является установление масштаба аэро­ снимка. Истинные размеры объекта могут также определяться по аэроснимкам сравнением с другими объектами, размеры которых известны. Очень важно при использовании размеров объекта как дешифровочного признака установить, какая предельная линейная величина объекта может быть воспроизведена на аэроснимке в масштабе в зависимости от разрешающей способности изображе­ ния и зрительного восприятия и с какой точностью мохсно оценить определяемые размеры. При общей разрешающей способности объектива и пленки примерно 20 линий/мм (в центрё аэроснимка) на аэроснимке изобразятся объекты, линейные размеры которых не менее 0,02 мм. Разрешающая способность невооруженного гла­ за позволяет практически воспринимать величину порядка 0,08— 0,1 мм при восприятии точечных объектов. Вот почему при дешиф­ рировании обычно применяют увеличительные приборй — лупы,

,которые обеспечивают восприятие на аэроснимке таких объектов, обнаружение которых невозможно невооруженным глазом. Соот­ ветственно с кратностью лупы" увеличивается и предельная вели­ чина объекта, различаемого на аэроснимке. При определении его высоты (глубины) необходимо пользоваться стереоскопом.

При дешифрировании перспективного аэроснимка следует учи­ тывать, что масштаб его непрерывно меняется и, следовательно, искажаются не только форма изображения, но и его размеры.

Поверхности многих объектов, естественных и искусственных, имеют свойственную им структуру, которая передается на аэро­ снимке в виде типичного рисунка. Особенно характерны эти рисун­ ки для растительности (леса, кустарников, лугов, сельскохозяй­ ственных культур) и почвенных обнажений. Таким образом, струк­

14

тура (текстура) изображения объектов также является дешифро--

вочным признаком, способствующим распознаванию объектов и их свойств.

Тень играет значительную роль при дешифрировании объемных предметов (сооружений, растительности, рельефа). Различают' тень собственную и падающую. При использовании тени в каче­ стве дешифровочного признака необходимо изучить форму, раз­ меры, направление и тон ее изображения. Наиболее эффективно расшифровывает объект очертание тени, так как по нему можно легко установить его действительную форму и, следовательно, опо­ знать самый объект и установить его свойства. Так, тень является характерным признаком для распознавания таких объектов, как мосты, здания, водонапорные башни, церкви, семафоры, гидротех­ нические сооружения, фабричные трубы, тригонометрические пунк­ ты, деревья, различные формы рельефа.

Длина и направление тени при условии, что. известны время съемки и географическая широта участка, позволяют определить высоту объекта (см. § 15). Такое определение, не отличаясь высо­ кой точностью, может, однако, дать общее представление о высо­ тах. Заметим, что длина тени, упавшей на наклонную поверхность, искажается. Следовательно, в горной местности определение вы­ сот будет сопровождаться ошибками.

Косвенные признаки являются в основном логическими, но ис­ пользование их всегда основывается на прямых признаках. С по­ мощью косвенных признаков можно установить те элементы мест­ ности и природные явления, которые непосредственно на аэросним­ ках не отображаются.

§ 5. ПРИБОРЫ И ИНСТРУМЕНТЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ ДЕШИФРИРОВАНИИ

Инструменты и приборы, используемые при дешифрировании аэроснимков, подразделяются на следующие виды:

— измерительные;

•— увеличительные;

—измерительно-увеличительные;

—стереоскопические;

—измерительно-стереоскопические (стереофотограмметриче-

ские).

Кроме того, в процессе дешифрирования используются чертеж­ ные принадлежности для оформления фотодокументов.

Простейшими измерительными инструментами являются: цир­ куль-измеритель для определения с помощью масштабной линейки или линейного масштаба расстояний и решения графических за­ дач, связанных как с привязкой аэроснимков, так и непосред­ ственно с дешифрированием аэроснимков, и пропорциональный циркуль для перенесения отдельных точек и контуров с аэросним­ ка на топографическую карту и обратно, когда масштабы послед­ них неодинаковы.

15

К увеличительным приборам относятся обыкновенные лупы раз­ личной кратности с увеличением от 2х до 10;:. Оптимальным увели­ чением, как было указано выше, является 4х. Чем увеличение лу­ пы больше, тем меньше поле ее зрения и резкость рассматривае­ мого изображения. Лупы с полем зрения 10—-12 см позволяют рассматривать аэроснимок двумя глазами. При дешифрировании применяются также бинокулярные лупы,' позволяющие получит» стереоэффект.

Измерительно-увеличительным прибором является измеритель­ ная лупа с нанесенной в ее фокальной плоскости шкалой с ценой деления 0,1 мм.

Наиболее удобен для работы комплект дещифровочных луп НДЛ-3, состоящий из бинокулярной налобной лупы с увеличением 2х, бинокулярной настольной лупы со сменными окулярами обеспечивающей переменное увеличение 4х,2; 8х,7 и 11х,9, и трансформатора с осветителем.

В группу стереоскопических приборов, применяемых при де­ шифрировании, входят различные системы стереоскопов. Наиболее распространенный из них — складной линзозеркальный стерео­ скоп (ЛЗ).

Стереоскоп ЛЗ имеет две пары зеркал, установленных на стой­ ке 1 (фиг. 1) '. Одна пара малых зеркал 2 расположена перед гла­ зами, вторая пара больших зеркал 3 — над аэроснимками. На стойке укреплены четыре ножки 4; их можно попарно сводить, из­ меняя тем самым положение больших зеркал. Между большими и малыми зеркалами установлены две съемные линзы с увеличением 1,5—2х . При таком увеличении поле зрения стереоскопа 8 X 8 см. Если снять линзы, то поле зрения увеличится и уменьшатся иска­ жения наблюдаемой стереомодели. Основная поверк-а стереоскопа ЛЗ заключается в том, что перед началом работ нужно убедиться в правильном положении зеркал. Для этого рассматривают в сте­ реоскоп прямую линию, прочерченную на листе бумаги. Если изо­ бражение прямой двоится, то это свидетельствует о неправильном положении зеркал. В этом случае следует в оправу по/С зеркало подкладывать станиоль до тех пор, пока не прекратится двоение.

В последнее время при дешифрировании все шире используется складной зеркальный стереоскоп (СЗС) с бинокулярной насадкой, предназначенный для рассматривания аэроснимков размером 30 X 30 см. СЗС обеспечивает увеличение 3 ,5. Для общего сте­ реоскопического изучения аэроснимков в полевых условиях могу-т служить стереоскопы-лорнеты, в частности СЛ-2, обеспечивающий увеличение 3х , и стереоочки конструкции Индиченко и Утехина, обеспечивающие увеличение I х, 5. Эти простейшие стереоскопи­ ческие приборы весьма портативны и удобны в работе. В Цент­ ральном научно-исследовательском и испытательном инженерном

1 Иллюстрации помещены в конце книги.

16

институте им. Д. М. Карбышева изготовлен специальный стерео­ скоп для рассматривания перспективных аэроснимков (СДПА).

Для определения высоты (глубины) объемных объектов в про­ цессе дешифрирования используются простейшие стереофотограмметрические приборы: параллактический клин, параллактические пластины и линейки, параллаксометр, фотовысотомер, стереовы­ сотомер и др. В отдельных случаях для точного определения пре­ вышений точек используются и точные стереофотограмметрические приборы: топографические стереометры, стереокомпараторы и др. При помощи указанных прйборов измеряются разности продоль­ ных параллаксов точек на аэроснимках, после чего определяются превышения между точками. Крутизна ската на аэроснимке мо­ жет быть измерена с помощью стереоуклономера-параллаксомет- ра. Краткое описание конструкций стереоизмерительных приборов и методики работы с ними дано в § 12.

Для работы с аэронегативами служат специальные приборы для дешифрирования негативов. В этих же целях может быть ис­ пользован световой столик топографического стереоскопа.

§ 6. ПОДГОТОВКА АЭРОСНИМКОВ к ДЕШИФРИРОВАНИЮ

Подготовка аэроснимков к дешифрированию складывается из следующих этапов:

—сбора сведений о районе съемки;

—получения данных о технических средствах съемки;

—получения сведений об условиях фотографирования и фото­ лабораторией обработки материалов съемки;

•— получения данных оценки качества залета;

—производства накидного монтажа аэроснимков;

—привязки аэроснимков к карте;

—определения масштаба аэроснимков;

. — ориентирования аэроснимков;

—нанесения на аэроснимки главных точек и начальных на­ правлений для работы под стереоскопом;

—отбивки полезных площадей на аэроснимках;

—монтажа фотосхем, если они не изготовлены заранее.

В сбор сведений о районе съемки входит систематизация раз­ личного рода справочных и картографических материалов, всесто­ ронне освещающих физико-географические, топографические, так тические й экономические особенности района съемки. К этим ма­ териалам должны быть присовокуплены по возможности аэро-

. снимки-эталоны и аэроснимки-ключи, перспективные и наземные снимки,, фотопанорамы, схемы и зарисовки, генпланы аэродромов,

описания инженерного оборудования местности и военной техники и др.

Данные„о технических средствах съемки должны включать в себя тактико-техническую характеристику аэр.офотоаппарата и

В перечень сведений об условиях съемки и фотолабораторной обработки материалов съемки, а также о результатах оценки каче­ ства залета входят данные о скорости полета, времени съемки, ат­ мосферно-оптических и метеорологических условиях полета, про­ дольном и поперечном перекрытиях, высоте фотографирования, фактической выдержке, среднем отклонении оптической оси от отвесной линии, режиме проявления, величине вуали, максималь­ ной и минимальной плотностях, превышении минимальной плотно­ сти над вуалью, наличии фотографических дефектов (пятен, смыв­ ки эмульсии, облаков, механических повреждений и т. д.).

Остальные виды подготовки аэроснимков представляют собой выполнение различных работ, результаты которых должны облег­ чить дешифрирование. Эти виды подготовки входят в состав фото­ грамметрических работ и описаны в соответствующем пособии.

Исходными материалами для дешифрирования являются:

—аэрофильм или комплект аэронегативов;

—комплект контактных отпечатков;

—репродукция накидного монтажа;

—фотосхемы;

—топографические и специальные карты (если они имеются на район съемки);

—справочные материалы на район съемки;

—данные с характеристикой самолета и аэрофотоаппарата;

—данные о времени съемки (дата, часы);

—данные об атмосферно-оптических условиях съемки;

—данные об аэронавигационных условиях съемки (высота фо­ тографирования, скорость и т. д.) и фотограмметрических каче­ ствах залета;

—данные об условиях проявления.

. Как правило, дешифрирование производится по контактным от­ печаткам. Следует иметь в виду, что в качественном отношении изображение на контактных отпечатках может быть иным по срав­ нению с аэронегативами, так как при фотолабораторной обработ­ ке отпечатков могут быть допущены ошибки как при выборе сорта фотобумаги, так и в процессе проявления. Кроме того/ как из­ вестно, фотобумага обладает меньшей разрешающей способностью,- чем аэропленка. Сорт фотобумаги и режим проявления следует выбирать в зависимости от ка’чества аэронегативов и соответствен­ но характеру ландшафта.. Рекомендуется контактные отпечатки, предназначенные для дешифрирования, изготовлять на глянцевой фотобумаге, с возможно большей разрешающей способностью и Меньшей деформацией. ,

Так как отдельные аэроснимки в крупном масштабе охваты­ ваютсравнительно небольшие участки местности, то в случае сложного ландшафта и наличия трудноопознаваемых объектов, требующих привлечения всего комплекса признаков, как прямых, так и косвенных, дешифрирование следует производить по смонти­ рованной группе контактных отпечатков в виде накидного мон­

!8