Фототеодолитная съемка
Сущность фототеодолитных съемок и их назначение
Фототеодолитная съемка позволяет определять координаты точек местности и составлять топографические планы, а также готовить цифровые модели местности (ЦММ) по фотоснимкам, получаемым при фотографировании земной поверхности.
Фототеодолитная съемка (как и другие виды фотограмметрии) обладает рядом существенных достоинств, особенно ценных на современном этапе перехода на технологию и методы системного автоматизированного проектирования (САПР).
l. Высокая точность измерений, обусловливаемая использованием снимков местности, получаемых прецизионными фотокамерами, с последующей их обработкой на точных стереофотограмметрических приборах и компьютерах.
2. Небольшой удельный вес полевых работ (25 — 30%) с выполнением основного объема работ по подготовке топографических планов и ЦММ в камеральных условиях с широким использованием средств автоматизации и компьютерной техники.
3. Высокая производительность труда, обусловливаемая в частности тем, что измеряются не сами объекты, а их фотографические изображения.
4. Объективность и достоверность результатов измерений, в связи с тем, что изображения местности получают фотографическим способом.
5. Сбор информации о местности дистанционным способом, что особенно важно при работах в труднодоступной местности, когда пребывание в пределах снимаемого участка опасно для жизни человека (например, крутые горные склоны, осыпи, обрывы, болота и т. д.).
6. Возможность автоматизации процесса сбора, регистрации и обработки данных с автоматической подготовкой топографических планов на графопостроителях и ЦММ.
Рельеф и ситуационные особенности местности можно установить, если фотографировать ее с двух точек (рис. 1).
Рис.1. Наземная стереопара
Если Р1 и Р2 есть пара снимков некоторого участка местности (стереопара), полученных с точек S1 и S2 а а1, а2 и b1, b2 изображение точек А и В местности на соответствующих фотоснимках, то для получения стереоскопической модели местности необходимо придать снимкам то положение, которое они занимали относительно друг друга во время съемки, и восстановить по ним связки лучей, существовавшие в момент фотографирования.
Расстояние между центрами проекций S1 и S2 называют базисом фотографирования. Изменяя расстояния между центрами проекций, получают стереоскопические модели разных масштабов, которые затем можно использовать для измерения координат характерных точек местности с целью получения топографических планов и ЦММ.
Для производства наземных фототопографических съемок используют специальные приборы — фототеодолиты и стереофотокамеры.
Фототеодолитные съемки наиболее часто применяют при производстве топографических съемок открытой пересеченной местности, при производстве топографических съемок труднодоступной местности, при создании планово-высотного обоснования аэросъемок и при обследованиях существующих искусственных сооружений.
Применение фототеодолитных съемок эффективно при изысканиях вновь строящихся и особенно реконструируемых объектов.
Фототеодолиты и их устройство
При производстве фототеодолитных топографических съемок используют специально сконструированные для этих целей приборы — фототеодолиты.
Фототеодолит (рис. 2) служит для фотографирования местности с базисных точек при заданном положении оптической оси относительно базиса фотографирования. Расстояния от базиса фотографирования до снимаемых точек местности, как правило, весьма значительны по сравнению с фокусным расстоянием камеры, поэтому в фототеодолитах прикладную рамку совмещают с главной фокальной плоскостью объектива для получения резкого изображения удаленных объектов. Объективы фототеодолитов имеют небольшую светосилу (в связи с тем, что при фотографировании местности камера, устанавливаемая на штативе, неподвижна), однако обладают исключительно высокой разрешающей способностью.
Рис. 2. Фототеодолит Photeo 19/1318:
а-общий вид спереди; 2-подставка с подъемными винтами; 3-объектив «Ортопротар» с фокусным расстоянием fк = 190 мм; 4-ориентирующее устройство; б-вид сзади: 5-прикладная рамка; 6-цилиндрические уровни
Для исключения деформации фотоизображения при фототеодолитных съемках применяют фотопластины или фототеодолиты со специальными слабо деформирующимися фотопленками, обладающими малой светочувствительностью, но высокой разрешающей способностью (рис. 3).
Рис. 3. Фотокамера UMK 10/1318
Фототеодолит представляет собой фотокамеру, изготовленную из легкого сплава, с укрепленным на ней ориентирующим устройством.
В задней фокальной плоскости объектива размещена металлическая прикладная рамка, к которой прижимается фотографическая пластинка.
На прикладной рамке размещены четыре координатные метки, при этом прямые, соединяющие центры противоположных меток, определяют положение главной точки снимка (рис. 4), т. е. положение основания перпендикуляра, опущенного из центра объектива на плоскость прикладной рамки.
Рис. 4. Оси координат наземного фотоснимка
Главную точку принимают за начало координат снимка.
К нижней стенке камеры жестко прикреплена вертикальная ось вращения теодолита со втулкой и микрометренно-зажимным устройством. При установке фототеодолита в рабочее положение втулку оси вставляют в подставку (трегер) и закрепляют винтом.
Объектив камеры — «Ортопротар» имеет фокусное расстояние, порядка 190 мм. Для увеличения угла поля изображения в вертикальной плоскости объектив установлен в суппорте, перемещающемся в направляющих, при этом величина перемещения отсчитывается по шкале.
В задней части камеры укреплены регистратор номеров съемочных точек и указатель вида съемки. Номер и индекс вида съемки устанавливают с помощью барабанчиков регистратора и указателя вида съемки и фиксируют на фотопластинке при фотографировании. Два кольца регистратора позволяют устанавливать номер съемки от 0 до 99. Указатель вида съемки имеет шесть положений:
нормальное A съемка с левой точки базиса
отклонение влево AL
отклонение вправо AR
нормальное B съемка с правой точки базиса
отклонение влево BL
отклонение вправо BR
Прижимное устройство представляет собой металлическую рамку с пазами для установки и закрепления кассеты. Прижимная рамка отодвигается от камеры барабанчиками. Вместо кассеты при этом может быть установлено матовое стекло для определения границ участка съемки местности.
Ориентирующее устройство, предназначенное для установки оптической оси камеры в заданное положение относительно базиса фотографирования, состоит из зрительной трубы двадцатикратного увеличения, отсчетного микроскопа и стеклянного лимба с делениями через 20'. Для точной установки отсчета по лимбу имеются закрепительный и микрометренный винты. Зрительную трубу можно поворачивать только в горизонтальной плоскости. Оптическую ось можно также наклонять в вертикальной плоскости вращением барабанчика, при этом угол наклона оптической оси отсчитывают по барабанчику и вертикальному кругу.
Установку фототеодолита в рабочее положение осуществляют с помощью подъемных винтов по двум цилиндрическим уровням со взаимно перпендикулярными осями, расположенными на верхней панели камеры.
Тахеометр Theo-020, входящий в фототеодолитный комплект, используют для определения геодезическими методами координат одной из точек базиса, его дирекционного угла, длины базиса и координат опорных (корректурных) точек.
Базисная рейка служит совместно с теодолитом Theo-020 для определения длин линий параллактическим методом и, в частности, для измерения длин базисов.