Лобанов А.Н. Фотограмметрия

Подождите немного. Документ загружается.

ошибки определения |элементов ориентирования: Да < 2'5;

Д/ < 2,8 мм; Дх < 1,4 мм; Дх < 2,3°; ДЯ < Я/700.

Для определения влияния ошибок установки элементов в фо-

тотрансформаторе на точность трансформированного изображения

используем формулы (11.59), учитывая при этом, что согласно

уравнению (11.31)

«0 = (//7) Ф> №) Ф.

где / — фокусное расстояние снимка; й — расстояние по конструк-

тивной оси от узловой точки объектива до негатива; ср — угол на-

клона экрана фототрансформатора. Кроме того, Дх = Дб, Д/ = О,

а (ДЯ/Я) = а (Ай/й), где Дб — ошибка введения децентрации

снимка; Ай — ошибка установки расстояния й.

Тогда получим

— Дх° = 2 —Дф +4—фД6- 2 —фДи + а-^-

•

(11.60)

п й й Л й

Пусть п = 1, й = 360 мм, а = 70 мм, ср = 5°. Потребуем,

чтобы влияние каждого члена, входящего в правую часть формулы

(11.60), не превышало 0,1 мм. Это условие будет выполнено, если

Дер <:: 13'; Дб < 1,5 мм; Дх < 2,4°; Ай < 0,5 мм.

§ 82. Влияние плоскопараллельных стеклянных пластин

Для выравнивания негатива Р в кассете и фотобумаги на эк-

ране Е фототрансформатора обычно применяют плоскопараллель-

ные стеклянные пластины С и С' (рис. 163, а). Вследствие этого

луч, идущий от негатива к экрану, например луч йе8е'испыты-

вает преломления. Сначала он преломляется в точке е при выходе

из пластины, прикрепленной в кассете, а затем в точке е' при входе

в покровную пластину.

Если бы пластин не было, то изображение точки й негатива по-

лучилось в точке д!. При наличии пластин изображение получается

в точке

Найдем смещение

Д = й й

= й Ь

—

Ь , (а)

вызванное преломлениями луча в пластинах.

Отрезок й'Ь' найдем из треугольников й'Ъ'5 и

о'

с1'3:

' ЗШСТ , ЗШОСОЗФ

а Ь = а

=а ,

соз (ф +

+ а) соз

(ф

»)

соз (ф +

+ а)

где й[ = 8й'; а' = Зоо; ср-—угол наклона экрана; о = <с18Ь;

I — угол между конструктивной осью фототрансформатора и лу-

чом йЗ. При этом

I = г 1а.

210

(11.61)

Угол 0 найдем из треугольника ЬЗй и йо'8\

5Ш О

Ьй .. , , Ьй ,.

СОЗ (I 4- о) = СОЗ (! + о) СОЗ I,

где = а

М = *[18(«' + о)-1е (г + о)'].

При этом

31П (»' + о)' = —— 31П ((' + а),

Пс

Рис. 163

- толщина пластины С; п

— коэффициент преломления стекла.

Отрезок

* + + + о) ],

где I' — толщина стекла С",

зт (ф + I + о)'

зт (ф + ( + а).

Подставим значения величин й'Ь' и й\Ь' в выражение (а). Учи-

тывая при этом, что угол а мал, получим

= п1

соз

» соз ф [1

_ 1

Г] - V Не 0 + Ф) -

1§

0 + Ф)'Ь (П

-62)

соз

(г'+ ф)

где п = а'; а — коэффициент трансформирования.

211

Таким образом, искажение изображения, вызванное стеклян-

ными пластинами, сложное. Полностью его можно устранить лишь

при горизонтальном положении экрана. В этом случае

Д = (П< ——(11.63)

Отсюда следует, что при горизонтальном положении экрана

смещение А = 0, если толщина покровной пластины в я раз больше

толщины прижимной пластины.

При наклоне экрана влияние пластин можно несколько умень-

шить путем изменения масштабного коэффициента.

Изображение, полученное на экране, искажается еще вследст-

вие дисторсии объектива фототрансформатора. Однако это искаже-

ние мало по сравнению с рассмотренными выше и, как правило,

им можно пренебречь.

Клиновидность пластины тоже искажает трансформированное

изображение (рис. 163, б). Пусть угол между нижней и верхней

плоскостями пластины С' равен е. Если

= 0, то пластина плоско-

параллельная и точка т негатива изображается в точке т

. Если

е Ф 0, то пластина имеет вид клина и точка т изображается в точке

т'

. Искажение т

т'

обозначим через б г.

Очевидно

8г = г'—г,

где

г = (а'-п +

'' = (а' -1' + М') 18 I + {I' + АО

1(1

~ «)' - е].

При этом

81П I = П

31П

Г, 51П (/ —б) = П

81П (( — г)',

М' = (а' — V) {§1*8 8.

После преобразований и упрощений найдем

е = „ (11.64)

(1 — П

) а' 81П

Пусть п

= 1,5; б г — 0,05 мм; а' = 360 мм; I = 30°. Тогда

8 = 6'.

§ 83. Фотопланы

Фотоплан — фотографическое изображение местности,

удовлетворяющее по точности требованиям, предъявляемым к плану.

Существенное преимущество фотоплана по сравнению с планом —

более высокая информационная емкость. На фотоплане более под-

робно и наглядно изображаются объекты ситуации и элементы

рельефа — овраги, промоины, обрывы и др.

Однако фотографическое изображение контуров отличается от

условного изображения их на карте, а отсутствие горизонталей на

212

фотоплане не позволяет определять высоты точек местности. Поэ-

тому часто на фотоплане вычерчивают по условным знакам насе-

ленные пункты, дороги и другие основные элементы местности и

проводят горизонтали. Такой документ, сочетающий фотоплан

с картой, называется фотокартой.

Фотоплан составляют по трансформированным снимкам путем

монтажа их на основу по опорным точкам, полученным в поле или

в результате построения фотограмметрической сети. При отсутст-

вии полевых опорных точек изготовляют неориентированные фото-

планы, используя свободную фотограмметрическую сеть.

В зависимости от рельефа местности трансформирование сним-

ков выполняют на фототрансформаторе или на щелевом фототран-

сформаторе.

Если местность равнинная или холмистая, то применяют фото-

трансформатор. При этом снимки трансформируются по одной или

двум-трем зонам. В горной местности трансформирование по зо-

нам малопроизводительно и не обеспечивает необходимую точность

фотоплана. В этом случае применяют щелевое трансформирование,

в результате которого получают фотографическое изображение

местности, практически не отличающееся от ортогональной проек-

ции,— ортофотоснимков (см. гл. 18).

Снимки холмистой местности с крупными формами рельефа

можно трансформировать и на горном трансформаторе, основанном

на построении обратной модели местности [12]. •

Плановые снимки равнинного района можно не трансформиро-

вать, а только приводить к масштабу, если при аэрофотосъемке

применялась гидростабилизация аэрофотоаппарата и углы на-

клона снимков не превышают допустимой величины. Подсчитаем,

при каких углах наклона это возможно.

Смещение точки планового снимка, обусловленное его накло-

ном, определяется формулой (9.61). Пусть ф = 90°. Тогда

|бг | =

На трансформированном снимке это смещение изменится в п раз.

При этом п — коэффициент трансформирования, равный отноше-

нию масштабов фотоплана и планового снимка (негатива). Учиты-

вая это, можно написать

^—-— 8г' (11.65)

пг

где 8г' = пбг.

Пусть масштаб планового снимка равен 1: 50 ООО, масштаб

фотоплана 1 : 25 ООО, / = 100 мм, г = 70 мм, 6 г' = 0,3 мм. Тогда

< 10'.

Фотопланы часто используются в качестве основы при состав-

лении топографических карт. В отдельных случаях они могут за-

менить карту.

213

Фотопланы составл ют обычно в рамках трапеций государст-

венной картографической разграфки или на определенный объект

(колхоз, совхоз и др.) [2, 6, 12].

Основными процессами составления фотоплана являются под-

готовка основы, подготовка трансформированных снимков, мон-

таж фотоплана, контроль и оформление фотоплана.

Подготовка основы. При помощи координатографа на планшет

наносят координатную сетку, рамку трапеции, геодезические

пункты и другие опорные точки, полученные в результате полевой

подготовки снимков и фотограмметрического сгущения геодезиче-

ской сети.

Стороны и диагонали рамки не должны отличаться от их теоре-

тических размеров более чем на 0,2 мм.

Подготовка трансформированных снимков. Подбирают транс-

формированные снимки для данной трапеции по маршрутам. Про-

веряют фотографическое качество и однотонность снимков. На каж-

дом снимке пробивают пуансоном отверстия на опорных точках.

Контролируют точность трансформирования снимков, совмещая

центры отверстий с соответствующими точками на планшете. Рас-

хождения в положении точек не должны при этом превышать

0,4 мм. При больших расхождениях трансформированный снимок

изготовляется заново.

Монтаж фотоплана начинают с северного маршрута в направ-

лении слева направо.

На основу кладут первый снимок. Ориентируют его, совмещая

центры пробитых отверстий с соответствующими точками основы,

и устанавливают на него грузики. Аналогично укладывают на ос-

нову второй снимок и проверяют сходимость контуров в середине

перекрытия обоих снимков. Для этого тонкой иглой делают наколы

на четких контурах верхнего снимка так, чтобы они оставили следы

на нижнем снимке. Уклонения этих следов от соответствующих кон-

туров на нижнем снимке не должны превышать 0,6 мм. Затем ост-

рым скальпелем разрезают оба снимка посередине перекрытия.

Линия пореза должна проходить по контурам, не имеющим важ-

ного значения, по возможности минуя населенные пункты и ма-

лые объекты — мосты, отдельные постройки и т. д. Желательно

также, чтобы линия пореза не пересекала под острыми углами до-

роги, реки и другие вытянутые объекты. Обрезки от каждого

снимка сохраняют для контроля фотоплана. После пореза первого

и второго снимков соответствующие части приклеивают к ос-

нове.

Далее укладывают на основу третий снимок, ориентируют его

по точкам и закрепляют грузиками. Разрезают второй и третий

снимки и, удалив обрезки, наклеивают соответствующую часть

третьего снимка на основу.

Аналогично монтируют другие снимки первого маршрута.

Затем кладут на основу первый и второй снимки второго марш-

рута, ориентируют их по опорным точкам и по снимкам первого

маршрута. Разрезают снимки сначала посередине поперечного

214

перекрытия, а затем посередине продольного перекрытия и, уда-

лив обрезки, приклеивают снимки к основе.

В таком же порядке монтируют остальные снимки второго мар-

шрута и снимки других маршрутов. Окончив монтаж, снимки об-

резают параллельно сторонам трапеции, отступив от них на 1 см

за пределы трапеции. Если снимок трансформирован по зонам,

то отпечатки, полученные для различных зон, ориентируют на ос-

нове по одним и тем же точкам.

Предварительно на каждом отпечатке в положение опорных

точек вводят поправки за рельеф

бг = (Л/Я) г,

где к — превышение опорной точки над плоскостью трансформиро-

вания данного отпечатка; Н — высота фотографирования над той

же плоскостью; г — расстояние на отпечатке от главной точки до

опорной точки.

Поправка вводится по направлению к главной точке, если пре-

вышение к положительное, и наоборот.

Исправленное положение опорных точек пробивают пуансоном.

Смонтированные отпечатки разрезают по границам зон и на-

клеивают на основу части, относящиеся к зоне данного отпечатка.

Контроль и оформление фотоплана. Точность фотоплана про-

веряют по опорным точкам, порезам и сводкам.

Результаты проверки фотоплана отмечаются в контрольных

(корректурных) листах (рис. 164), на которые предварительно на-

носят рамку трапеции, километровую сетку, опорные точки и ли-

нии порезов.

Контроль фотоплана по опорным точкам заключается в опреде-

лении несовмещений центров отверстий, пробитых на отпечатках,

с опорными точками на основе. Эти несовмещения не должны пре-

вышать 0,5 мм в равнинных районах и 0,7 мм в холмистых. На коррек-

турном листе около опорных точек указывают направления несо-

вмещений и их величину в десятых долях миллиметра (рис. 164, а).

Контроль фотоплана по порезам выполняют при помощи обрез-

ков трансформированных снимков. Обрезки прикладывают к со-

ответствующим порезам на фотоплане и закрепляют грузиками.

На обрезке возможно ближе к порезу накалывают иглой ряд чет-

ких контуров так, чтобы следы были видны на фотоплане. Несов-

мещения наколов с соответствующими контурами на фотоплане

измеряют. Наколы вдоль линии пореза делают примерно через

2 см. Несовмещения контуров по порезам не должны превышать

0,7 мм, а при коэффициенте трансформирования больше 1,5 и &

горных районах—1,0 мм. На корректурном'листе отмечают наколы

на порезах и величины несовмещений контуров в десятых долях

миллиметра (рис. 164, б).

Для контроля фотоплана по сводкам со смежными трапециями

пользуются зарамочными обрезками трансформированных снимков.

Их накладывают на соседний фотоплан, ориентируют по выходам

километровой сетки и на четких контурах, расположенных вблизи

215

рамки, делают наколы приблизительнс через 3 см. Допустимые

несовмещения по сводкам 1 мм в равнинных и холмистых районах

и 1,5 мм — в горных. На корректурном листе показывают наколы

вдоль рамки и величины несовмещений в десятых долях милли-

метра (см. рис. 164, а).

Фотографическое качество фотоплана контролируется путем

визуального сравнения с эталоном.

На фотоплан наносят и вычерчивают условными знаками гео-

дезические пункты. Кроме того, вычерчивают рамку и выполняют

зарамочное оформление [8].

Рис. 164

Фотопланы изготовляют и в условной разграфке, используя

для этого координаты опорных точек от условного начала коор-

динат.

В сельском хозяйстве фотопланы часто составляют в границах

землепользований колхозов и совхозов. В качестве опорных точек

в этом случае служат межевые знаки [6].

Размножают фотоплан фотографическим или типографским спо-

собами. Фотографический способ применяют, когда требуется не-

большое количество экземпляров фотоплана. В этом случае при

помощи репродукционной камеры изготовляют негатив фотоплана,

сохраняя возможно точно теоретические размеры трапеции. Затем

получают копии фотоплана путем контактной печати с негатива.

В процессе изготовления копии можно впечатать в фотоплан гори-

зонтали. Для этого переносят горизонтали с карты на прозрачную

основу и прикрепляют эту основу к негативу фотоплана, а потом

216

производят контактную печать. В результате на копии фотоплана

получаются горизонтали в виде белых линий.

Если тираж фотоплана большой, то применяют типографский

способ размножения фотодокументов.

Глава 12

РАДИАЛЬНАЯ ПЛАНОВАЯ ФОТОТРИАНГУЛЯЦИЯ

§ 84. Общие сведения

Радиальная плановая фототриангуляция позволяет определять

по снимкам плановое положение точек местности. Она применяется

для сгущения опорной сети

равнинных

холмистых районах.

В результате фототриангуляции снимки обеспечиваются опорными

точками, необходимыми для трансформирования их и составления

фотоплана.

В основу радиальной фототриангуляции положено выведенное

в гл. 9 свойство планового снимка: центральные углы на снимке

практически равны соответствующим горизонтальным углам на

местности, если угол наклона снимка мал, а местность равнинная

или холмистая. При этом в качестве центральной точки можно выб-

рать любую точку, расположенную

пределах круга

центром

в главной точке снимка и радиусом, равным 1 : 25 фокусного рас-

стояния фотокамеры. Обычно за вершину центральных углов при-

нимают контурную точку, легко опознаваемую на соседних сним-

ках.

Если вершина направлений не выходит за пределы названного

круга, то угловые искажения, вызванные наклоном снимка а

= 2,5°, не превышают 6'.

Угловые искажения на плановых снимках, вызванные рельефом

местности, иллюстрирует табл. 12, где представлены искажения

8ср' направлений, исходящих из главной точки снимка. Величины

8ф' получены по формуле (9.71) для различных значений угла на-

клона а о снимка и отношения превышения Н

высоте полета

= г =

100 мм,

х =

70 мм).

Таблица

Искажения направления бф' при

Угол

наклона

снимка,

Угол

наклона

снимка,

1 : 25

1 : 50 1 : 100

0,25

0,5

0,4'

0,8

1,7

3,3

5,0

0,2'

0,4

0,8

1,7

2,5

•Г*..

оо оо V 1о V.

217

В зависимости от технических средств, используемых для по-

строения радиальной фототриангулядии, ее разделяют на анали-

тическую, графическую и механическую.

В аналитической радиальной фототриангуляции цен-

тральные углы измеряются на специальном приборе — радиалтри-

ангуляторе, а результаты этих измерений используют для вычис-

ления координат точек сети. Для построения аналитической ра-

диальной фототриангуляции вместо радиалтриангулятора можно

использовать более распространенный прибор — стереокомпара-

тор. В этом случае координаты точек сети вычисляют по измерен-

ным прямоугольным координатам их изображений на снимках.

Вычисление фотограмметрической сети целесообразно выполнять

на электронной цифровой вычислительной машине, особенно в слу-

чае, когда объем работ значительный.

В графической плоскостной радиальной фототриангу-

ляции центральные углы со снимков переносят на восковки, ко-

торые используют для построения сети.

В механической фототриангуляции вместо восковок

применяют щелевые шаблоны.

Аналитическая радиальная фототриангуляция позволяет опре-

делять координаты точек местности с большей точностью, чем гра-

фическая и механическая.

Радиальную фототриангуляцию, основанную на использовании

свойств центральных углов на снимках, часто называют пло-

скостной фототриангуляцией или радиалтриангу-

л я ц и е й.

По числу маршрутов, одновременно обрабатываемых для по-

строения свободной сети, различают одномаршрутную, двухмарш-

рутную и многомаршрутную радиальную триангуляцию.

Графическая одномаршрутная радиалтриангуляция широко при-

менялась при картографировании СССР в масштабе 1 : 100 ООО.

В настоящее время она используется лишь в отдельных случаях

при съемке равнинных и холмистых районов. Основным способом

сгущения опорной сети теперь является аналитическая пространст-

венная фототриангуляция. В равнинных районах, когда нет не-

обходимости определять высоты по снимкам, можно применить

аналитическую радиалтриангуляцию.

§ 85. Аналитическая радиальная фототриангуляция

Пусть Р

, Р

— плановые снимки равнинногз или холми-

стого района с продольным перекрытием около 60 % (рис. 165).

Для построения маршрутной фотограмметрической сети выбе-

рем на снимках центральные точки 1, 2, 3 и связующие 1', 2', 3'

и 1", 2", 3".

Связующей точкой называется контурная точка, распо-

ложенная в зоне тройного перекрытия снимков, т. е. общая для

смежных стереопар. Направление, проходящее из центральной

218

точки данного снимка через точку, соответствующую центральной

точке соседнего снимка, называется начальным.

Измерим на снимках центральные углы между начальными на-

правлениями и направлениями на связующие точки. Тогда можно

найти координаты всех точек сети путем решения прямых и обрат-

ных засечек.

Например, выбрав произвольно длину и плановое положение

первого базиса Ь

прямыми засечками с точек 1 и 2 получим точки

/', 2' и 1", 2" (рис. 166). Затем, используя точки 2' и 2" и направ-

ление 2-3, обратными засечками найдем и проконтролируем поло-

жение точки 3. С базиса Ь

прямыми засечками получим точки

3' и 3".

Аналогично продолжим построение фотограмметрической сети

по другим снимкам данного маршрута. В результате этих построе-

ний получим свободную маршрутную сеть в произвольном мас-

штабе. Для приведения ее к заданному масштабу и ориентирова-

ния относительно геодезической системы координат необходимо

иметь не менее двух опорных точек, например в начале и конце

маршрута. Геодезические координаты этих точек должны быть

известны. Кроме того, опорные точки должны быть опознаны на

снимках и включены в маршрутную сеть.

Для измерения центральных углов на снимках служит радиал-

триангулятор.

Теория аналитической фототриангуляции с применением ра-

диалтриангулятора детально разработана в трудах Н. А. Урмаева.

Рассмотрим способ, позволяющий развить сеть радиальной фо-

тотриангуляции при помощи стереокомпаратора и электронной

цифровой вычислительной машины [2].

Пусть а

и а

— изображения определяемой точки сети на сним-

ках Р

и Р2 (рис. 167). Выберем центральные точки /

Й2

И отме-

тим начальные направления 1

-2

и 2

-1

. Начала координат на

снимках совместим с центральными точками, а координатные оси

и х

— с начальными направлениями. Координаты точек а

и а

обозначим через х

и х

, у

Рис. 165 Рис. 166

219