Стереокомпаратор

Стереокомпаратор – один из наиболее простых приборов, позволяющих осуществлять стереоизмерения. На рисунке 2 представлена его принципиальная схема.

Основные детали стереокомпаратора – подвижная каретка, на которой находятся два снимка стереопары, и зрительная система, которые могут перемещаться друг относительно друга. Движением каретки осуществляется изменение координаты x, движением зрительной системы осуществляется изменение координаты y. Изменение продольного p и поперечного q параллаксов осуществляется движением малой каретки, на которой закреплён второй снимок. Каретки двигаются при помощи специальных винтов, названия которых совпадают с названиями изменяемых ими величин. Отсчёты величин берутся по шкалам, соединённым с соответствующими винтами. Точность шкалы x составляет 0,02 мм, шкалы y – 0,02 мм, шкал p и q – 0,005 мм. Помимо этого, оба снимка могут вращаться вокруг центральной точки. Это позволяет привести в соответствие координатные системы снимков и координатную систему стереокомпаратора.

Визирование в данном приборе осуществляется по принципу мнимой марки

Рисунок 2. Принципиальная схема стереокомпаратора

Принцип мнимой марки

Существуют разные принципы стереоизмерений. В стереокомпараторе реализован принцип мнимой марки. Он заключается в том, что в обе оптические ветви вводятся одинаковые по форме реальные объекты (марки правильной геометрической формы). Когда обе марки установлены на идентичные точки правого и левого снимков, при стереоскопическом рассматривании они будут выглядеть как одна марка, «стоящая» на точке местности.

Рисунок 3. Принцип мнимой марки

Координаты и параллаксы точек стереопары

Положение точки на снимке задаётся в системе плоских прямоугольных координат (x и y).

Рисунок 4. Координаты точек на стереопаре

Соответственные точки – точки на снимках, являющиеся проекцией одной и той же точки земной поверхности. Пусть такими точками являются точки a₁ и a₂ на рисунке 4. Если совместить снимки по координатным меткам, получится картина, изображённая на рисунке 5а. Величина p = x₁ – x₂ называется продольным параллаксом. Есть ещё величина q = y₁ – y₂ (поперечный параллакс), но он не используется в расчётах, поэтому от него обычно избавляются, располагая снимки таким образом, чтобы марки стояли на одной горизонтальной линии. Марка, соответствующая правому снимку, при помощи винта q устанавливается на одной линии с маркой, соответствующей левому снимку. После этого правый снимок сдвигается винтом p до тех пор, пока марки не совместятся (рисунок 5б).

Рисунок 5а. Продольный и поперечный параллаксы

Рисунок 5б. Устранение поперечного параллакса

Идеальный случай съёмки. Вывод формулы превышений

В идеальном случае съёмки соблюдены следующие условия:

• снимки расположены горизонтально

• оси координат внутреннего ориентирования расположены параллельно базису фотографирования

• снимки сделаны с одной и той же высоты

Общая схема идеального случая съёмки представлена на рис.

Рисунок 6. Идеальный случай съёмки

На рисунке: P₁, P₂ – сечения плоскостей снимков; A,C – точки на земной поверхности, a₁,c₁,a₂,c₂ – их проекции на плоскости снимков.

Начало внешней системы координат XYZ положим в левом конце базиса (S₁S₂), ось X совместим с базисом, ось Z – с главным лучом левой связки. При таком расположении снимков и системы координат угловые элементы внешнего ориентирования равны нулю.

Вектора, соединяющие центр проекции и точки на снимке и на местности, коллинеарны. Коэффициент пропорциональности между этими векторами:

Разность координат точек на снимках называют параллаксом.

Поэтому формула (1) перепишется в виде:

Из этой формулы, а также из известных координат проекций точек на снимках можно определить координаты точки на местности:

Координата Z именуется отстоянием. В данном случае съёмки она равна высоте фотографирования (H), взятой с обратным знаком, значит:

Продольный параллакс равен базису фотографирования, выраженному в масштабе в данной точке. Точки местности, расположенные в одной горизонтальной плоскости, имеют одно и то же значение продольного параллакса. Следовательно, по разности продольных параллаксов можно определить разность высот точек на местности. Пусть параллакс точки A равен p_A, параллакс точки C равен p_C. Тогда:

Применять эту формулу будем в следующем виде:

Здесь H – высота фотографирования, b - пространственный базис стереопары, выраженный в масштабе снимков.