Лобанов А.Н. Фотограмметрия

Подождите немного. Документ загружается.

тем фотокамеру приводят в положение, соответствующее заданным

угловым элементам внешнего ориентирования. Этот процесс должен

быть выполнен с возможно высокой точностью. После съемки не-

обходимо убедиться в том, что установленные элементы ориентиро-

вания остались без изменения. Уклонения действительных элемен-

тов внешнего ориентирования от заданных могут быть в пределах,

установленных в гл. 6.

Геодезические работы на станции включают: оп-

ределение положения левой точки базиса, дирекционного угла его

и угла наклона, измерение длины базиса и направлений на кон-

трольные точки.

Фотолабораторные работы заключаются в про-

явлении, фиксировании и сушке снимков, а также в изготовлении

контактных отпечатков, на которых отмечают контрольные точки

и наносят результаты дешифрирования [26].

§ 42. Геодезические работы при разреженном

обосновании съемки

Трудоемкость полного съемочного обоснования составляет

50—70 % всех затрат труда на создание топографической карты по

наземным снимкам. Объем полевых работ значительно сокращается,

если в поле строится разреженная геодезическая сеть, а затем в ка-

меральных условиях она сгущается по фототеодолитным снимкам.

Для сгущения съемочного обоснования применяют различные

способы: прямую и обратную засечки, фототриангуляцию и фото-

полигонометрию.

Прямая и обратная засечки в зависимости от требуемой точности

сгущения опорной сети могут решаться графически, графомехани-

чески или аналитически. При этом затраты труда на геодезические

работы сокращаются почти в два раза (результаты исследований,

проведенных А. А. Смирновым и А. Г. Ваниным). Более значи-

тельный эффект обеспечивают фототриангуляция и фотополиго-

нометрия.

В гл. 5 изложен строгий способ фототриангулирования, основан-

ный на использовании одиночных связок.

Ю. П. Киенко разработал способ фототриангуляции, в котором

применен метод геодезических засечек, предложенный А. И. Дур-

невым (рис. 83). Фототеодолитные станции выбирают изложенным

выше способом. С каждой станции помимо обычного фотографиро-

вания производится панорамная съемка, чтобы получить снимки

всей обозреваемой местности. Для фототриангуляции необходимо

иметь тройное перекрытие секторов фотографирования. В связи

с этим используются одиночные фототеодолитные станции Ф, ко-

торые выбирают и маркируют так, чтобы обеспечить видимость

на смежные станции для определения углов. Длины сторон сети

и ихдирекционныеуглы, а также точность сети определяют по фор-

мулам, известным из геодезии. Углы между сторонами сети находят

по снимкам. Этот способ позволил снизить удельный вес полевых

119

геодезических измерений по затратам труда в полном комплексе

фототеодолитных работ до 25—30 % при общем уменьшении трудо-

емкости наземной стереотопографической съемки на 20—25 % [9].

Способ фотополигонометрии, разработанный также Ю. П. Ки-

енко, основан на использовании общих точек М

и N

смежных

стереопар (рис.84). Стороны хода вычисляют по фотограмметри-

ческим координатам общих точек. Углы г|

и Ф

(

находят по резуль-

татам измерения снимков на стереокомпараторе. Зная линейные

и угловые элементы полигонометрического хода, вычисляют ко-

ординаты фототеодолитных станций и общих точек по формулам,

применяемым в геодезии. Окончательные координаты фототеодо-

литных станций можно получить из совместного уравнивания двух

и более ходов полигонометрии. Высоты точек хода получают по

превышениям связующих точек относительно фототеодолитных

станций. При этом превышения уравнивают, как в ходе геодезиче-

ского нивелирования между двумя опорными точками.

Основной недостаток наземной стереотопографической съемки—

необходимость повторного выезда в поле для съемки «мертвых»

пространств» — участков местности, не изобразившихся на стерео-

парах. Чтобы устранить этот недостаток и сократить срок изготов-

ления карты, по предложению П. Н. Рапасова разработан метод

комбинированной наземной и воздушной стереотопографической

съемки. Сущность его состоит в том, что местность фотографируется

дважды: фототеодолитом с разреженной сети наземных^станций

111

и аэрофотоаппаратом с самолета. Наземные снимки используют

для сгущения опорной геодезической сети и для привязки аэрофо-

тоснимков. Аэрофотоснимки служат для составления карты [23].

Метод комбинированной наземной и воздушной стереотопогра-

фической съемки успешно применен для картографирования вы-

сокогорного района Тянь-Шаня. В результате этих работ получена

карта труднодоступного района и открыта высочайшая горная вер-

шина — пик Победы (7439,3 м). За это замечательное научное до-

стижение ученый совет Географического общества СССР присудил

группе топографов, возглавляемой П. Н. Рапасовым, золотую ме-

даль им. П. П. Семенова.

Исследования горных и высокогорных районов методом соче-

тания фототеодолитной съемки с аэрофотосъемкой продолжены

отрядом топографов под руководством А. П. Маковкина и А. И. Коз-

ловского. Созданные ими карты признаны выдающимся достиже-

нием советской картографии и удостоены Государственной премии.

Глава 8

ПРИМЕНЕНИЕ НАЗЕМНОЙ ФОТОГРАММЕТРИИ

ДЛЯ РЕШЕНИЯ НЕТОПОГРАФИЧЕСКИХ ЗАДАЧ

§ 43. Приборы для фотографирования нетопографических

объектов

Нетопографические задачи, решаемые в наземной фотограммет-

рии, связаны с изучением не только неподвижных, но и движу-

щихся объектов.

Снимки неподвижных крупных объектов, например зданий,

мостов и других инженерных сооружений, можно получить обыч-

ными фототеодолитами, применяемыми для картографических це-

лей. Расстояния от фотокамеры до объектов в этом случае состав-

ляют десятки и даже сотни метров. Поэтому фототеодолитная ка-

мера, отфокусированная на бесконечность, позволяет получать

практически резкие изображения таких объектов.

Неподвижные объекты, имеющие небольшие размеры, напри-

мер машины, детали инженерных конструкций, памятники, сни-

мают камерами и стереокамерами, отфокусированными на конеч-

ные расстояния или имеющими переменную фокусировку.

Движущиеся объекты — летящий снаряд, облака, действующая

машина, выбрасываемые взрывом осколки горных пород, выпол-

няющий упражнение спортсмен и другие — фотографируют спа-

ренными синхронно работающими фототеодолитами или фотокино-

камерами.

Универсальная фотограмметрическая камера 1/МК 10/1318,

(рис. 85) изготовлена фирмой «К. Цейсс» (ГДР). Она снабжена

широкоугольным объективом /,ате§оп 8/100, имеет плавную фо-

кусировку и предназначена для съемки близких и удаленных объек-

119

тов при горизонтальном, наклонном и вертикальном положениях

оптической оси фотокамеры. Специальный штатив в виде двойной

подвески позволяет установить две фотокамеры 1МК и произво-

дить синхронную стереосъемку близких объектов.

Фотокамера 1ШК применяется в строительном деле при рекон-

струкции древних сооружений, а также для контроля работ на но-

востройках и испытания элементов конструкции на статическую

и динамическую нагрузки, в автомобилестроении для построения

цифровых моделей автомобильных макетов и определения деформа-

ций при испытаниях на нагрузку, в транспортном деле для испы-

тания на нагрузку мостов и для измерений при строительстве и ре-

конструкции дорог, в архитектуре для обмера и составления пла-

нов архитектурных сооружений и памятников, а также в других

областях.

Фирма выпускает четыре варианта фотокамеры ИМК для съемки

на фотопластинки и фотопленку (табл. 10).

Таблица 10

Вариант

камеры

Объектив

Фотоматериал

Расстояние

до объекта съемки,

10/1318РР Ьате§оп 8/100

Только фотопластинки

25,0

10/1318КР

То же То же

2,1

10/1318РР

» Пленка или пластинки 25,0

10/13ШР

» То же

2,1

На прикладной рамке фотокамеры имеются четыре координат-

ные метки, освещаемые электрически, и механические метки. Кроме

того, имеются устройства, фиксирующие на каждом кадре фокус-

ное расстояние камеры, соответствующее фокусировке на бесконеч-

ность, поправку к фокусному расстоянию для каждой ступени фо-

кусировки, номер кадра и маркировки вида съемки.

Для внешнего ориентирования камеры служат подвески. Ви-

зирная труба и лимб находятся в нижней части подвески. Имеются

различные подвески: одинарная, двойная переносная, двойная

стационарная и вертикальная.

Одинарная подвеска с фотокамерой представлена на рис. 85.

Двойная переносная подвеска используется для съемки с близ-

ких расстояний. Она состоит из базиса и двух вставных одинарных

подвесок, позволяющих устанавливать три значения базиса — 320,

580 и 840 мм с регулировкой по высоте от 1,6 до 2,9 м. На подвеске

установлен круглый уровень с ценой деления 25".

Двойная стационарная установка (рис. 86) предназначена для

съемки переносных объектов и позволяет устанавливать базисы

от 360 до 1600 мм с фиксацией через 5 мм и регулировкой по высоте

от 0,6 до 2,1 м. Общий наклон камер от 0 до 45*. Каждая камера

имеет конвергентный поворот от 0 до 11®. Подвеска снабжена круг-

119

лым уровнем с ценой деления 8' и двумя цилиндрическими с ценой

деления 20".

Вертикальная подвеска позволяет снимать вертикально вниз.

Она используется в случае, когда большинство объектов имеет

горизонтальное расположение.

Фотокамера снабжена электронными пусковыми устройствами:

коммутатором, датчиком импульсов, блоком управления.

Коммутатор служит для однократного спуска затвора и для

одновременного запуска импульса длительностью 1 с для освеще-

ния координатных меток и регистрации на снимке дополнительных

изображений.

Датчик импульсов обеспечивает однократный пуск цикла для

фотопленки. Кроме того, он приводит в действие вентиляционную

систему, выравнивающую пленку в кассете (под давлением).

Блок управления создает пусковые импульсы через определен-

ные промежутки времени.

Основные характеристики универсальной фотограмметрической камеры

1ШК 19/1318

Формат снимков 13X18 см

Относительное отверстие объектива 1 : 8—1 : 32

Фокусное расстояние объектива 99 мм

Ступени фокусировки оо, 25, 12, 8 1,4 м

(19 ступеней)

Ступени наклона оси съемки От —90 до —30° с фикса-

цией через 15°

119

Размер фотопленки 19 смХ9 м

Количество кадров 60

Минимальное время последовательности кадров . . 3 с

Увеличение зрительной трубы 16

Точность отсчета по горизонтальному лимбу .... 15"

Экспозиция Т, В, 1 1/400

ЬЩШ}

Рис. 87

Фотограмметрическая стереокамера 8МК-5,5/0808 (рис. 87)

разработана фирмой «К. Цейсс» (ГДР) для съемки близких объек-

тов. Она состоит из двух широкоугольных камер, жестко скреплен-

ту,мм

200

ЬИ

—л

•и .

•

гоо

'80

ЬО

го

Ц6

2 3 ^ 5 61 8 910 15 20 30

У,

Рис. 88

ных с базисом, и штатива для установки и ориентирования камеры.

Жесткое крепление камер соответствует нормальному случаю

съемки и освобождает оператора от работ, связанных с относитель-

ным ориентированием. Это позволяет производить съемку даже

малоопытному персоналу.

119

Стереокамера 5МК.-5,5/0808 применяется в различных областях,

например в промышленности, архитектуре, археологии, геологии,

медицине, криминалистике, а также для фиксации и изучения не-

счастных случаев в уличном движении. Фирма выпускает два ва-

рианта стереокамеры 5МК с базисами 120 и 40 см. Для базиса 120 см

камеры жестко сфокусированы на 8 м, а для базиса 40 см — на 4 м.

Съемку можно производить на фотопластинки и на фотопленку,

для выравнивания которой имеется плоскопараллельная стеклян-

ная пластинка.

Каждая камера имеет устройства для фиксации на снимке фо-

кусного расстояния, длины базиса, номера прибора, номера снимка

и маркировки левого и правого снимков (А, В). Стереокамера уста-

навливается на штативе, позволяющем изменять высоту камеры

и производить съемку с горизонтальным базисом при горизонталь-

ных или наклонных положениях оптических осей камер, а также

с вертикальным базисом, используя для этого вертикальную под-

веску.

По сравнению с крупноформатными камерами 1ЖК 10/1318 и

РЬоШео 19/1318 точность стереокамеры 5МК-5,5/0808 ниже и ха-

рактеризуется графиком, представленным на рис. 88. На горизон-

тальной оси отложены отстояния У до снимаемого объекта, а на

вертикальной — средние ошибки определения этих расстояний т

График построен для базисов 40 и 120 см. Например если Ь =

= 40 см и У = 3 м, то т

= 4 мм. При построении графика пред-

полагалось, что систематические ошибки исключены и средняя

ошибка определения продольного параллакса равна 10 мкм.

Основные характеристики фотограмметрической стереокамеры

5МК-5,5/0808

Формат фотопластинок 9X12 см

Фокусное расстояние объектива 56 мм

Максимальная дисторсия 5 мкм

Относительное отверстие 1 : 5,6—1 : 22

Полезный формат кадра 80X80 мм

Ступени наклона осей съемки От 0 до 360°

через 15°

Экспозиция В, 1, ... , 1/500 с

Стереофотограмметрическая камера СКИ-8. В лаборатории

аэрокосмических методов кафедры геодезии и картографии Москов-

ского государственного университета им. М. В. Ломоносова под

руководством И. Г. Индиченко разработано несколько моделей

стереофотограмметрических камер для фотографирования на ближ-

ние расстояния.

Стереофотограмметрическая камера СКИ-8 (рис. 89) состоит из

двух камер, размещенных на цилиндрической направляющей. Пере-

мещая камеры по направляющей, можно устанавливать различные

значения базиса. Направляющая находится на трегере, который

прикрепляется к штативу. Направляющую вместе с камерами

можно поворачивать на 360°. Оптические оси фотокамер можно

установить перпендикулярно к базису и привести в горизонтальное

119

или наклонное положение. СКИ-8 позволяет производить и кон-

вергентную съемку.

Для фотографирования используется фотопленка. Выравнива-

- ние ее осуществляется путем прижима к плоскопараллельному

стеклу, на котором нанесены четыре координатные метки.

Затворы камер работают синхронно.

Основные характеристики стереофотограмметрической камеры СКИ-8

Формат кадра 60X60 мм

Фокусное расстояние объектива 105 мм

Относительное отверстие 1 : 3,5

Фокусное расстояние камеры 105—125 мм

Длина базиса 150—1800 мм

Цикл работы 1с

Фототеодолит С-6 изготовлен фирмой «Цейсс» для съемки бы-

стро движущихся объектов и применяется в баллистике и стрелко-

вой технике.

Комплект фототеодолита С-6

состоит из двух фототеодолитов

• и командного прибора для одно-

•

, . '

временного фотографирования

ШШШ^шяшШуМшШШ:^ ЩЩШшШмШШк

Рис. 89 Рис. 90

двумя камерами. Каждый фототеодолит имеет фотокамеру, зритель-

ную трубу, держатель, горизонтальный и вертикальный лимбы,

подставку и штатив или кронштейн для подвижной или постоянной

установки прибора. Держатель позволяет фотографировать при

зенитном расположении оси камеры, а также при различных ее

наклонах.

Перед объективом установлен желтый светофильтр. Между лин-

зами вмонтирован электрический самовключающийся затвор.

Кроме этого затвора фотокамеры имеют еще блендовые затворы,

которые применяются при съемке летящего снаряда и других бы-

стро движущихся объектов. Эти затворы приводятся в действие

командным прибором, позволяющим получить в 1 с от 6 до 24 изоб-

ражений объекта на каждой пластинке. Угол отклонения оси фо-

119

токамеры, установленный по горизонтальному кругу, фотографи-

руется на пластинку путем перестановки зубчатого колеса, а на-

клон оси фиксируется на пластинке посредством диска маятника.

Координатные метки и другие показатели прикладной рамки фо-

тографируются при помощи светящейся массы, которая нанесена

на плоскость, расположенную позади каждой маркировки.

Основные характеристики фототеодолита С-6

Фокусные расстояния фотокамер 38 см

Относительное отверстие объектива (Тессар) 1:5

Выдержки междулинзового затвора От 1 до 1/50 с

Выдержки блендового затвора От 1/50 до 1/200 с

Точность синхронизации 1/1000 с

Масса комплекта 184 кг

Кинотеодолиты. Кроме спаренных фототеодолитов для испы-

тания движущихся объектов применяют кинотеодолиты. Основные

части кинотеодолита — измерительная кинокамера и высокоточ-

ный теодолит. Кинотеодолит снабжен быстродействующими уст-

ройствами для фотографирования объектов и автоматической фик-

сацией по горизонтальному и вертикальному кругам и времени

съемки. За 1 с можно получить до 30 кадров с изображениями дви-

жущегося объекта и с результатами фиксации угловых величин

и времени для каждого кадра.

Наводить зрительную трубу и кинокамеру на движущийся

объект можно как автоматически при помощи следящей системы,

так и вручную при помощи штурвалов. Прибор снабжен устрой-

ствами для автоматического кодирования угловых величин и от-

счетов времени, а также для беспроволочной передачи этих данных

на пункт обработки и управления работой нескольких кинотеодо-

литов, которые можно устанавливать на значительном расстоянии

друг от друга. По данным, полученным двумя или более кинотео-

долитами, определяется положение движущегося объекта, которое

он занимал в любой момент наблюдения за ним.

На рис. 90 представлен кинотеодолит фирмы «Аскания Верке»

(«Азкаша А^егке») (ФРГ). Фотокамера его снабжена взаимозаменяе-

мыми объективами с различными фокусными расстояниями и по-

зволяет получать до 20 кадров в 1 с на стандартную 35-миллимет-

ровую кинопленку.

Приведем другие основные характеристики этого кинотеодо-

лита:

Формат кадра 24X36 мм

Фокусные расстояния объективов фотокамеры .... 30, 60, 100, 300 мм

Увеличение зрительных труб От 5 до 20

§ 44. Наземная фотограмметрия в астрономии

Астрономия обязана фотограмметрии немалой долей своих

открытий. Фотограмметрия позволяет не только получать полные

и точные карты различных частей неба, отличать неподвижные

звезды от планет и открывать новые планеты, но и доставлять све-

119

дения о таких телах в небесном пространстве, существование ко-

торых без использования снимков было бы весьма трудно обнару-

жить. На фотопластинке можно получить изображения небесных

тел, совершенно недоступных нашему зрению и незаметных в са-

мые сильные телескопы вследствие слабой силы излучаемого или

отраженного ими света.

В 1887 г. Международный астрофизический конгресс постано-

вил составить карту неба фотограмметрическим методом. Вся съемка

карты небесного свода была разделена между 18 обсерваториями

Рис. 91

расположенными в различных точках Северного и Южного полу-

шарий, и для каждой из них определена зона работы.

Изучение падающих звезд производится также по снимкам.

Фотограмметрический метод позволяет точно определить радиа-

ционную точку, т. е. то место неба, от которого исходит метеорит,

направление и скорость его движения.

Первые опыты применения стереофотограмметрии в астрономии

были успешно проведены в 1901 г., вскоре после изобретения сте-

реокомпаратора. Они показали, что такие задачи, как отыскание

и идентификация малых планет, переменных звезд и туманностей,

а также определение дефектов самих снимков, решаются на стерео-

компараторе значительно легче, чем на любом монокулярном при-

боре.

119