§ 81. Стереотопографический метод

Стереотопографический метод в отличие от комбинированного позволяет получить в камеральных условиях по снимкам не только контурную часть карты, но и изображение рельефа. По­левые работы в этом случае значительно сокращаются и вклю­чают лишь определение опорных точек для внешнего ориентиро­вания фототриангуляции и дешифрирование.

Для составления карты по снимкам используют обычно уни­версальные стереоприборы, в отдельных случаях — дифференци­рованные. В соответствии с этим в стереотопографическом методе различают два способа составления карты—универсальный и дифференцированный.

Основными процессами стереотопографического метода явля­ются: аэрофотосъемка, определение опорных точек и дешифриро­вание снимков в поле, фототриангуляция, съемка контуров и рельефа по снимкам.

Фокусное расстояние съемочной камеры, масштаб снимков и их качество должны обеспечивать возможность создания достаточно подробной и точной карты при наименьшем объеме поле­вых и камеральных работ.

Масштаб снимков выбирается в зависимости от масштаба соз­даваемой карты и физико-географических условий района карто­графирования.

Из равенства (110) следует

где δh— средняя ошибка, допустимая при определении высот то­чек, подписываемых на карте; H₁— высота фотографирования; δΔр— средняя ошибка измерения разности продольных параллак­сов; р— продольный параллакс; f — фокусное расстояние фотока­меры; т — знаменатель масштаба снимка.

Итак, точность определения высот точек местности по сним­кам тем выше, чем меньше фокусное расстояние съемочной ка­меры. Поэтому для стереотопографического метода создания карт применяют короткофокусные аэрофотоаппараты. Однако не во всех случаях можно использовать короткофокусную оптику. При съемке горных и высокогорных районов нельзя применять фото­камеры с очень коротким фокусным расстоянием, так как обра­зуются слишком большие разности продольных параллаксов, что затрудняет, а в некоторых случаях и вовсе исключает стереоско­пическое наблюдение снимков. Опытным путем установлено, что разности продольных параллаксов не должны превышать 15 мм.

Для определения зависимости между фокусным расстоянием фотокамеры и разностью продольных параллаксов представим вы­ражение (110) в таком виде:

Пусть h=1000 м; m = 40 000; р = 60 мм и Δр=15 мм, тогда f=100 мм. Таким образом, в данном случае не следует применять аэрофотоаппарат с фокусным расстоянием меньше 100 мм.

Оптимальную высоту фотографирования позволяет найти вы­ражение (294), из которого следует:

Ошибка δΔр = 20 мкм, если карта составляется на аналитиче­ском стереоприборе; δΔр = 0,04 мм, если снимки обрабатываются на стереографе или стереопроекторе; δΔр = 0,07 мм, если приме­няется стереометр. Подставим эти значения δΔр в формулу (296), полагая р = 70 мм. Получим для аналитического стереоприбора

для стереографа и стереопроектора

для стереометра

Пусть требуется составить на стереографе карту масштаба 1:25 000 горного района. Согласно Инструкции по топографиче­ским съемкам [6] в данном случае средняя ошибка высот, под­писываемых на карте, не должна превышать 2,5 м. Таким обра­зом, высота фотографирования, как следует из выражения (298), может быть 4500 м, а масштаб снимков при f = 100 мм будет ра­вен 1 :45000.

Для фотографирования местности применяют аэрофотоаппа­раты с фокусными расстояниями от 50 до 200 мм. Равнинные и холмистые районы фотографируют короткофокусными аэрофото­аппаратами с большим полем зрения, чтобы обеспечить необходи­мую точность определения высот. Горные и высокогорные районы фотографируют аэрофотоаппаратами с фокусным расстоянием 100—200 мм.

Перекрытия снимков в равнинных и холмистых районах 60×ЗО %, а в горных и высокогорных увеличиваются в соответствии с рельефом местности. Продольное перекрытие снимков в равнин­ных и холмистых районах часто увеличивают до 80%, чтобы обеспечить возможность двукратного независимого построения фотограмметрических сетей (по четным и нечетным снимкам).

При аэрофотосъемке применяется гиростабилизированная ус­тановка и фиксируются показания статоскопа и радиовысотомера. Кроме того, при картографировании труднодоступной и недоступ­ной местности в полете регистрируются показания радиогеодези­ческой системы, позволяющие определить плановые координаты точек фотографирования.

Вместо черно-белой аэропленки часто используют спектрозональную или цветную, значительно расширяющие возможности дешифрирования снимков.

Отдельные районы, например обжитые горные, фотографируют дважды: для дешифрирования—в масштабе, приблизительно рав­ном масштабу создаваемой карты, или в более крупном масштабе и для составления карты — в масштабе в 2—4 раза мельче мас­штаба карты.

В качестве опорных точек выбирают резко очерченные кон­турные точки, уверенно опознаваемые на снимках. Для каждой опорной точки составляют абрис, показывающий ее положение относительно ближайших контуров. Если на местности нет естест­венных контуров, хорошо опознаваемых на снимках, то опорные точки маркируют (до аэрофотосъемки). Например, в сплошном лесу или кустарнике вырубают площадки в виде квадрата.

Для определения координат опорных точек применяют анали­тические геодезические способы и метод фототеодолитной съемки (в горных районах).

Количество опорных точек и их расположение зависят от при­меняемого способа фототриангуляции и масштаба карты.

Обозначим через т_L среднюю квадратическую ошибку опре­деления планового положения точки фототриангуляционной сети. Тогда

где т_Хс и m_Ус— составляющие ошибки m_L по осям координат X и Y.

Пусть опорная сеть сгущается способом маршрутной простран­ственной фототриангуляции. Тогда составляющие ошибки т_ь можно найти по формулам (229). В результате получим

где т — знаменатель масштаба снимка; т_q— средняя квадратическая ошибка измерения поперечного параллакса; п — число стереопар между плановыми опорными точками.

Ошибка m_L = Mm_l;, где m_l — допустимая средняя квадратическая ошибка определения точки сети на карте; М — знаменатель масштаба карты. Подставив значение m_L в равенство (300), по­лучим

Наставления по топографическим работам требуют, чтобы средняя ошибка δl определения на карте планового положения точки фотограмметрической сети не превышала 0,35 мм. Отсюда находим m_l= 1,25δl = 0,44 мм.

Пусть для аналитической пространственной фототриангуляции m_q = 20 мкм. Тогда по формуле (301) найдем

Аналогично получим допустимое число стереопар между вы­сотными опорными точками, применив формулу (229),

где m_Zc— средняя квадратическая ошибка определения высоты, подписываемой на карте; f — фокусное расстояние фотокамеры; b — базис фотографирования в масштабе снимка; m_q — средняя квадратическая ошибка измерения поперечного параллакса; m — знаменатель масштаба снимка.

Допустимые расстояния между плановыми и высотными опор­ными точками

и

где В — базис фотографирования.

Блочная фототриангуляция позволяет в 1,5—2 раза сократить количество опорных точек по сравнению с маршрутной.

Дешифрирование выполняется на снимках, фотосхемах или фотопланах. Сплошное полевое дешифрирование производят на местности с большим количеством объектов, имеющих особо важ­ное хозяйственное значение. К таким объектам относятся насе­ленные пункты, промышленные и гидротехнические сооружения, крупные узлы дорог и др. В остальных районах выполняют мар­шрутное полевое дешифрирование, а затем камеральное.

Опорную сеть сгущают обычно аналитическим способом прост­ранственной фототриангуляции, в отдельных случаях — на универ­сальных стереоприборах. В результате фототриангулирования каждую стереопару обеспечивают 4—6 опорными точками, кото­рые используют для ориентирования снимков при составлении то­пографической карты.

Карту составляют, как правило, на универсальных стереоприборах. По стереопарам на этих приборах производят съемку контуров и рельефа и камеральное дешифрирование с использо­ванием материалов полевого дешифрирования. Если на местности много контуров, то в качестве основы для составления карты слу­жит не чистый планшет, а фотоплан или ортофотоплан. Это ос­вобождает оператора от трудоемкой работы по съемке контурной части карты.

Иногда для составления карты применяют дифференцирован­ные приборы — стереометр проф. Ф. В. Дробышева и фототранс­форматор или проектор.