- •Предисловие
- •Введение
- •ГЕОДЕЗИЯ
- •Глава 1. РАЗМЕРЫ И ФОРМА ЗЕМЛИ
- •2. СОВРЕМЕННЫЕ ВОЗЗРЕНИЯ НА ФОРМУ ЗЕМЛИ
- •Глава 2. СИСТЕМЫ КООРДИНАТ
- •1. ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ КООРДИНАТЫ
- •7. ПОЛЯРНЫЕ КООРДИНАТЫ
- •Глава 3. ОРИЕНТИРОВАНИЕ ЛИНИЙ
- •1. ОРИЕНТИРНЫЕ УГЛЫ НАПРАВЛЕНИЙ
- •Глава 4. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИЗМЕРЕНИЯХ
- •1. ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЙ
- •2. ОШИБКИ ИЗМЕРЕНИЙ
- •3. ПРИБЛИЖЕННЫЕ ЧИСЛА
- •Глава 5. ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИН ЛИНИЙ
- •1. МЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА
- •2.2. Поверки теодолита
- •3. ИЗМЕРЕНИЕ УГЛОВ
- •1. ПРОКЛАДКА ТЕОДОЛИТНОГО ХОДА
- •3. ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ ЗАСЕЧКИ
- •4. НОВЕЙШИЕ СИСТЕМЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ
- •Глава 8. НИВЕЛИРОВАНИЕ
- •1. ПОНЯТИЯ И ТЕРМИНЫ
- •2. ГЕОМЕТРИЧЕСКОЕ НИВЕЛИРОВАНИЕ
- •3. ТИПЫ И УСТРОЙСТВО НИВЕЛИРОВ
- •4. ПОВЕРКИ НИВЕЛИРОВ
- •5. ПРОИЗВОДСТВО ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО НИВЕЛИРОВАНИЯ
- •6 ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКОЕ НИВЕЛИРОВАНИЕ
- •7. ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ НИВЕЛИРОВАНИЯ
- •Глава 9. ГОСУДАРСТВЕННЫЕ ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ СЕТИ
- •1. ГОСУДАРСТВЕННЫЕ ПЛАНОВЫЕ СЕТИ
- •ТОПОГРАФИЯ
- •Глава 1. ТОПОГРАФИЧЕСКИЕ КАРТЫ
- •1. РАЗНОВИДНОСТИ КАРТ
- •2. МАСШТАБЫ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ КАРТ
- •4. СОДЕРЖАНИЕ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ КАРТ
- •Глава 2. СЪЕМКА МЕСТНОСТИ
- •1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СЪЕМКЕ
- •2. МЕНЗУЛА И КИПРЕГЕЛЬ. ИХ УСТРОЙСТВО И ПОВЕРКИ
- •Глава 3. ДРУГИЕ ВИДЫ ГРАФИЧЕСКИХ СЪЕМОК
- •1. ТАХЕОМЕТРИЧЕСКАЯ СЪЕМКА
- •2. БУССОЛЬНАЯ СЪЕМКА
- •2.2. Порядок работы в поле
- •3. ГЛАЗОМЕРНАЯ СЪЕМКА
- •1. ФОТОТЕОДОЛИТНАЯ СЪЕМКА
- •2. АЭРОФОТОТОПОГРАФИЧЕСКАЯ СЪЕМКА
- •3. КОМБИНИРОВАННАЯ АЭРОФОТОТОПОГРАФИЧЕСКАЯ СЪЕМКА
- •4. СТЕРЕОТОПОГРАФИЧЕСКАЯ СЪЕМКА
- •Глава 5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ КАРТ
- •1. КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ СОДЕРЖАНИЯ КАРТ
- •Оглавление
- 134 -
Переход от фотограмметрических координат х., У•• z,. точек к гео
дезическим осуществляется по формулам
Х = Х5 + ~COSCXo - x.sinc:x 0 , У= Ys + ~sincx. + x.coso<.,
Z = Zs + z.,
где X,Y,Z - геодезические координаты определяемой точки,
x5,y5 ,zs- геодезические координаты центра проекциtt (узловой точ
ки объектива) при съемке с левой точки базиса; 0( 0 - дирекционный
угол оптической оси камеры (главного луча снимка) при съемке с . левой точки.
Основные достоинства фототеодолитной съемки, как и других
видов аэрофототоnоrрафических съемок, состоит в том, что они сок
ращают время и затраты на nолевые работы. Собственно съемка (соз
дание плана ИJJH карты)происходит в значительной мере камt:рально,
по снимкам.
Существуют две rруппы методов обработки фототеодолитных
снимков. Во-первых, аналитический, когда координаты точек измеря
ются на снимках с помощью высокоточных стереофотоrрамметрических приборов • стереокомлараторов, а окончательна>tе координаты точек
местности получают на ЭВМ вычислением. Во-вторых, графомехани
ческие способы, когда снимки обрабатываются на специальных уни
версальных стереоnриборах, nри этом nлан м~тности лолучается не
посредственно на планшетах стереоnриборов.
2. АЭРОФОТОТОПОГРАФИЧЕСКАЯ СЪЕМКА
Существуют следующие методы аэрофототолоrрафической съемки:
-комбинированная с·ьемка;
-стереотоnоrрафическая съемка: универсальная и дифференци-
рованная.
Исходным материалом для создания карты служат аэрофотосним
ки. Вся процедура создания карты включает в себя две задачи:
собственно съемкуфотографирование с летательных апnаратов (са
молетов, вертолетов) и обработку снимков - фотограмметрические работы по созданию плана и дешифрирование снимков.
2.1. Аэрофотографическан сьемка. Фотографическую съемку про-
- JЗS -
изводят с самолетов. Существуют специально сконструированные или присrtособленные для этой цели аэропланы, например отечественный АН-30 и др.
Фотографирование nроизводится сnециальными аэрофотоаппаратами
(АФА), снабженными объективами. с различными фокусными расстояния ми: 70, 100, 140, 200 мм и др. Съемка ведется на фотопленку, заправлен ную в кассеты. Размер кадра у стандартных отечественных АФА t8xl8 см,
но есть также аnпараты с размерами кадра 23х23 см и ЗОхЗО см.
Пленка для аэрофотографирования используется как черно-белая, так
и цветная, однако в массовом nроизводетое тоnокарт nрименение находит
преимущественно черно-белая nленка с эмульсией, чувствительная ко
всей видимой части сnектра (nанхром), обладающая высоким фотографи
ческим разрешением (детальность) изображения. Снимки nечатаются контакно на тонкой глянцевой бумаге.
Процесс фотоrрафированиs-1 максимально автоматизирован. АФА
подключен к самолетной электросети и через установленный интервал
времени производит эксnонированИе очередного кадра. Сама выдержка
регулируется таюке автоматически с nомощьЮ фотореле. Фотоаnпарат соединен с гидроустановкой, с nомощью которой
ему nридается устойчивое лоложениеf а nленка nрм съемке занимает
положение максимально блИ~кое к горизонтальному при вертикальном nоложении оnтической оси объектива АФЛ. Ло ходу съемки радиовысо
томером оnределяется высота фотографирования каждоrо снимка.
Чаше всего снимаемый участок не может быть размещен на
единственном снимке, вознИкает запача nокрьiтия снимками всей тер ритории картографирования, наnример, трапеции или груnпы трапеций будущей карты. Тогда участок фотографируется nоследовательно маршруr за маршрутом. При этом соблюдается переkрытие вдоль марш
рута между снимками -до 57-60% от рамки кадра, и поnеречное nе
рекрытие между маршрутами в 20-40% от рамки кадра.
Время съемки выбирается таким, чтобы солнце не ~ыло скрыто
облаками и стояло над горизонтом не слишком низко и не в зените. Сезон съемки, если не имеется в виду спеuиальный вид съемки, нап
ример, состояние снежноr·о nокрова или ледостава и ледохода, выби
рается самый удобный для дешифрироваl-tия снимков - лето.
Геометрические свойства снимков. В отличие от картоrрафи-
- 136 -
ческих изображений, которые получаются ортогональным проектирова
нием ситуации на плоскос'!'Ъ относимости с последующим развертыва
нием "картинки" в плоскость в любой картографической проекции,
снимки являются центральным проектированием местности на
nлоСJrость. Строго говоря, снимки nолучаются во внешней перспек
тивной проекции. Поэтому возникюот на реальных снимках такие
искажения, которые не свойственны ка·рте, и поэтому преобразование
снимков в карты составляет достаточно сложную задачу.
Мacшmali zори.зоптальноzо |
аэрофотосн.uм.1ш. |
|||
|
Используя рис.97, |
запишем фор |
||
|
мулу, связывающую масштаб фото |
|||
|
изображения с фокусным расстоя |
|||
|
нием объектива АФА |
f и высотой |
||
|
фотографирования Н: |
|
|
|
н |
So/SO=ab/AB=l/m, откуда 1/m=f/H, |
|||
где АВ - отрезок на местности |
||||
|
(М), аЬ - отрезок на снимке (Сн). |
|||
|
Однако на наклонном снимке |
|||
|
масштаб изображения |
не |
будет |
|
|
nостоянным. Вместе с ним |
будут |
||
|
искажаться размеры и, |
что осо |
||
|
бенно вю,сно, фиrуры , конфигу |
|||
Рис.97. Масштаб аэрофотоснИ1\J ~~а. |
рации объектов, как это показа |
|||
|
но на рис.98. |
|
|
|
Исправление снимков от искаже
а
/ r....
'~
/ r"'\r "'\."/
'f.l'' "''./
/' "',/
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ний из-за наклона и приведение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
их к заданному масштабу называется |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
ll |
|
..., |
|
|
|
|
|
\ |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
трансформированием. Трансформирова |
|||
r ~ |
|
!'o!o.L"' |
|
::-..1' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
' ние осуществляется либо фотомехани |
|||||
|
|
|
|
........ |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
-..... |
|
|
|
... |
|
|
|||
|
|
|
|
v |
|
|
|
|
|
|
Ческим способом, либо графическим |
|
|
1" |
|
i\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
"' |
|
|
|
|
|
|
пуrем с помощью проективных сеток, |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
1" |
~ |
|
|
|
|
|
|
|
которые строятся на четырех точках,
Рис.98. Искажение изобра |
оnознанных на снимках и картографн- |
|
жения из-за наклона сним |
ческой основе. |
Между ними строятся |
ка: горизонтального (а) ~ |
на снимках и |
основе два четыреху- |
наклонного (б). |
голышка (траnеции), которые ра:Jби- |
- 137 -
ваются на равное число более мелких трапеций. С их помощью содер жание отдешифрированных снимков переносится на картографическую
основу. Из-за влияния рельефа происходит сдвиr изображения, как
это локазано на рис.99. Величина
сдвига dh завист от фокусного
расстояния объектива АФА 1: высоты фотографирования Н и, разумеется, высоты самого объекта h. По этой
nричине также невозможно nрямое
совмещение фотоснимка с картой. Исправление искажения из-за рельефа - более сложная nроблема, ·чем исn
равление из-за влияния наклона
снимка. Но и она решена в виде так называемого ортотрансфор..+tирования
на сnециальных ортофото- и элект
ронных трансформаторах. |
с |
Е |
|||
. Однако само |
по себе наличие |
||||
|
|
||||
сдвига из-за рельефа, |
так называе |
Рис.99. Влияние рельефа на |
|||
мый параллакс, |
дает |
возможность· |
|
аэрофотоизображение |
|
рассматривать снимки |
стереоскоnи |
|
|
чески.
Стереоскопия - объемное видение объектов окружающей нас действительности. Мы обладаем такой возможностью благодаря нuи
чию двух глаз. В середине nрошлого века было открыто искусствен
ное стереовидение. Для этого нужно только с двух точек, располо женных на некотором удалении друг от друга (базисе), сфотографи
ровать и зарисовать два изображения.
Два перекрываюш.ихся аэрофотоснимка (или два фототеодолитных
снимка) составляют стереоnару, которую .можно рассматривать в сте
реоскоп и видеть местнщ..1ъ об-~.емно. для этого нужно левый снимок
рассматривать левым глазом, а правьrй - правым. СуществуКУг разные приншшы и разные стереоскопы для разглядывания снимков. На nрак
тике в аэрофототоrюграфии ис1юльзуются как оnтические стереоско
пы, например линзово-зеркальные (ЛЗ), так и системы, в которых
через красно-синие очки рассматриваются два стереоснимка, также
окрашенные в эти два нвета - так называемые анаrлифы.
- 138 -
Достоинство стереомадели состоит, во-первых, в том, что по
стереомопели можно делать измерения высот, и, во-вторых, линейные.
измерения, в том числе параллактическоrо сдвига, лолучаются с
меньшими nоrрешностями, чем nросто лупой.
2.2. Измерение высот по разности параллаксов. Рассмотрим
|
|
рис.IОО. Здесь S, |
и Sz- |
||||
|
|
uентры лроекции |
(объективы |
||||
в |
|
АФА в |
два момента съемки), |
||||
|
|
В - базис съемки. Ь - базис |
|||||
|
|
съемки |
в масштабе снимка, |
||||
|
|
Н - высота фотографирова |
|||||
|
|
ния, f |
- фокусное расстоя |
||||
|
н |
ние объектива АФА, о1 и о2 |
|||||
|
- нентры левого |
|
и nравого |
||||
|
|
снимков, h - высота рельефа. |
|||||
|
|
Параллаксом ( |
аналогично |
||||
|
|
фототеодолитной съемке) на- |
|||||
|
|
зывается разность координат |
|||||
|
|
(абсцисс) одной и той же |
|||||
Рис.IОО. Измерение высот |
точки на разных снимках. На |
||||||
рис.IОО параплакс |
точки а |
||||||
по разностям nараллаксов. |
|||||||
|
Ра = о, а1 |
|
+ о2а2 ; |
||||
|
|
равен |
|
||||
|
|
Ре = 01Ci + otc1 , |
разность |
||||
параллаксое АР = РА - |
Ре . Разность nараллаксон равна нулю, если |
||||||
точки лежат на оnной |
горизонтальной nлоскости. |
Если |
же |
|
точки |
||
расnоложены с разиостью высот h, то она может быть вычислена по |
|||||||
формуле h = H.tP/(b + лР) или приближенно h = Нм>/Ь. |
Высота фо |
тографирования Н измеряется в nолете радиовысотомером для каждого
снимка, Ь измеряется на кажлой паре снимков, АР измеряется для каждой оnределяемой высоты с nомощью сnециальных стереофотограм r.tетрических nриборов. Они бывают и простые, и сложные по
конструкнии в ззвисимости от требуемой точности результатов изме
рений и созлаваемой карты. Наиболее простыми являются параллакти
ческие линейки и пластины, параллаксомеры, работающие е комnлекте
со стереоскоnами ЛЗ. Более точными являются стереометры.стерео
комларяторы и другие nриборы, самые современные из них работают в
комnлексе с ЭRМ и rрафОП()СТроителями, выдавая готовую карту.