Лобанов А.Н. Фотограмметрия

Подождите немного. Документ загружается.

система, измерительные приспособления и координатограф

(рис. 226).

Направляющие осуществляют координатную систему прибора.

Направляющие X и У неподвижны, а 2 перемещается вдоль У.

По направляющей 2 передвигается кронштейн, на котором смонти-

Рис. 226

рованы две камеры, составляющие проектирующую систему. Каж-

дая камера имеет три поворота а, со, и и вокруг осей, проходящих

через переднюю узловую точку объектива. Эти повороты исполь-

зуются при взаимном ориентировании снимков. Для внешнего ори-

ентирования модели имеются совместные повороты камер в про-

дольном и поперечном направлениях.

Стереопланиграф снабжен тремя комплектами проектирующих

камер: с фокусными расстояниями 100, 150 и 200 мм. Фокусное

расстояние каждой камеры можно изменять в небольших пределах,

330.

перемещая прикладную рамку относительно объектива. Камеры

проектируют снимки на зеркальные экраны, в плоскости которых

находятся измерительные марки. Расстояние между передними

узловыми точками объективов левой и правой камер — величина

постоянная. Для установки базиса измерительные марки имеют

движения Ь

, Ь

и Ь

Дополнительная проектирующая система обеспечивает резкость

изображения снимка на экране измерительной марки при различ-

ных положениях экрана относительно ка-

меры.

Наблюдательная система служит для

стереоскопического рассматривания изоб-

ражений снимков и измерительных марок.

С каретками X и V связан карандаш

координатографа, вычерчивающий на план-

шете элементы карты в заданном мас-

штабе.

Рассмотрим левую часть основной и

дополнительной проектирующих систем

(рис. 227).

Плоскость прикладной рамки Р проек-

тирующей камеры совпадает с главной

плоскостью объектива, поэтому лучи, ис-

ходящие из точки снимка а и проходящие

объектив, направляются параллельным

пучком. Дополнительная проектирующая

система собирает этот пучок и строит изо-

бражение а' точки снимка на экране

в плоскости измерительной марки т. Эта

система состоит из двух линз •— положи-

тельной 1 и отрицательной 2, которые иг-

рают роль телеобъектива с переменным

фокусным расстоянием. Абсолютные зна-

чения фокусных расстояний линз одина-

ковы.

Пусть Р'

— картинный фокус * отрица-

тельной линзы, Р\—картинный фокус поло-

жительной линзы. Положение главных пло-

скостей и эквивалентное фокусное расстояние системы опреде-

ляются следующими формулами, известными из оптики:

г.=ш. }

Здесь х — расстояние от переднего фокуса первой линзы Р

до

предметной главной плоскости системы; х'—расстояние от картин-

ного фокуса второй линзы Р'

до картинной главной плоскости

Рис. 227

* Картинный (задний) фокус находится в пространстве изображения,

предметный (передний) фокус — в пространстве предмета.

331.

системы Н'

; /

— передние фокусные расстояния линз; /!, /2 —

задние фокусные расстояния линз; Д — оптический интервал, т. е.

расстояние между двумя последующими фокусами линз,

Л = '-/|-/2> (18-31)

где I — расстояние между главными плоскостями линз.

В данном случае

-/!= -1

= 1

= 1.

Поэтому формулы (18.30) и (18.31) принимают вид

х = х' = 0; !'

Ц-,

А = (18.32)

т. е. предметная и картинная плоскости телеобъектива проходят

соответственно через предметный фокус положительной линзы и

картинный фокус отрицательной линзы, а оптический интервал

равен расстоянию между линзами.

Телеобъектив поворачивается вокруг передней узловой точки

объектива камеры. С этой точкой совмещен картинный фокус от-

рицательной линзы Р'

. Для изменения фокусного расстояния те-

леобъектива меняется расстояние / между линзами.

Так как удаление отрицательной линзы от центра вращения

телеобъектива постоянно, то расстояние между линзами изменяется

движением положительной линзы. При этом главная фокальная

плоскость телеобъектива всегда проходит через марку т. Эту за-

дачу решает лекальный инверсор.

Обозначим I через х и /

через у. Тогда можно написать

— . [(18.33)

Это уравнение гиперболы, центр которой совпадает с началом

координат, а асимптоты — с координатными осями. Кривая ле-

кала построена в соответствии с формулой (18.33). Лекало при-

креплено к направляющей Ы, которая поворачивается вокруг

марки т. При перемещении проектирующей камеры вдоль оси 2

прибора, а также при изменении положения марки по направляю-

щей N скользит каретка К с рычагом г. Один конец рычага опи-

рается на лекало, а другой перемещает положительную линзу

телеобъектива.

Конец рычага г, опирающийся на лекало, смещен на величину

с относительно центра вращения телеобъектива. Поэтому и центр

кривой не находится в плоскости марки, а смещен на ту же вели-

чину с.

Зеркальный экран связан с телеобъективом при помощи парал-

лелограмма ЗаЬт (см. рис. 226). Когда проектирующие камеры

перемещаются вдоль оси V прибора, параллелограмм поворачи-

вается вдоль осей 8а и тЬ. При этом поворачивается и экран во-

круг оси тЬ, направляя отраженные лучи вдоль оси X в наблюда-

тельную систему. Если общая каретка смещается вдоль оси X

332.

прибора, то стержень Ь (см. рис. ^27) поворачивается вокруг оси,

проходящей через точку Ь параллелограмма (см. рис. 226), а зер-

кальный экран при помощи шестерен повертывается вокруг оси,

параллельной оси У, на половину угла поворота стержня. В ре-

зультате этого отраженный от экрана пучок лучей направляется

н наблюдательную систему вдоль той же оси X.

На рис. 228 изображена левая часть проектирующей и наблю-

дательной системы. Аналогично устроена и правая часть.

Лучи, идущие от изображения снимка 1, полученного с помощью

объектива камеры 2 и телеобъектива 3 на зеркальном экране 4,

падают на линзу 5, представляющую часть первого объектива на-

блюдательной системы. Пройдя линзу 5 и цилиндр 6, лучи падают

па прямоугольную призму 7, которая направляет их вдоль оси 2

в сложную призму 8. После первого отражения в этой призме лучи

идут в направлении оси X, после второго — в направлении оси У.

Далее лучи проходят призму Пехана 9, состоящую из двух призм

и предназначенную для поворота изображения в его плоскости,

и падают на линзу 10 — вторую часть первого объектива наблюда-

тельной системы.

Пройдя эту линзу, пучок лучей становится параллельным. Че-

рез призму 11 и покровное стекло 12 он направляется в окулярную

часть наблюдательной системы. Второй объектив 13 преобразует

параллельный пучок в сходящийся. Трехгранная призма 14 на-

правляет сходящийся пучок на подвижные призмы 15 и 16 окуляр-

ной головки. Пройдя эти призмы, пучок строит изображение, рас-

сматриваемое наблюдателем с помощью окуляра 17 и оптического

клина 18. Вращая оптический клин, можно совместить визирную

ось глаза с оптической осью окуляра.

В наблюдательной системе имеются еще вращающиеся диски

с фильтрами 19 и марками 20. Марка вводится в наблюдательную

систему с помощью объектива 21, призмы 22 и отражающей грани,

установленной в цилиндре 6 под углом в 45° к оси X прибора. Цвет

марки зависит от установленного фильтра.

Если подвижные призмы 15 и 16 левой части и подвижные

призмы 15 и 16 правой части наблюдательной системы занимают

положение, показанное справа на рис. 228 сплошными линиями,

то изображение левого снимка поступает в левый окуляр. Если

же эти призмы находятся в положении, показанном пунктиром,

то левый снимок наблюдается через правый окуляр. Таким обра-

зом, в стереопланиграфе можно переключать оси визирования от-

носительно глаз наблюдателя.

Оптическая система 5—12 вместе с зеркальным экраном 4 на-

ходится на базисных салазках, смонтированных на общей каретке

(см. рис. 226). Рассматривая различные точки снимка, перемещают

вдоль оси X общую каретку Кх> а следовательно, и систему 5—12.

При этом призмы И и 14 вращаются вокруг взаимно параллельных

осей, а промежуток между покровным стеклом 12 и линзой 13 из-

меняется. Однако эти движения не нарушают резкости изображе-

ния в наблюдательной системе, так как отражающие плоскости

333.

призм 11 и 14 остаются взаимно параллельными при параллель-

ном пучке лучей в интервале 10-—13. При наблюдении снимка

пользуются еще движением проектирующих камер вдоль оси У

прибора. В этом случае экран 4 поворачивается вокруг оси X и

становится непараллельным отражающей плоскости призмы 7,

что вызывает вращение изображения в его плоскости сначала во-

круг оси X, а затем вокруг оси У. С целью компенсации этого вра-

щения призма 9 поворачивается вокруг оси У в обратную сторону

на половину угла поворота экрана 4. Этот поворот осуществляется

механической передачей вращения от экрана 4 к призме 9. Призма

9 имеет и независимый поворот для вращения изображения.

Общее увеличение V изображения снимка, наблюдаемого в сте-

реопланиграфе, зависит от увеличения изображения, построен-

ного на зеркальном экране, и увеличения наблюдательной си-

стемы. Величина V! равна отношению фокусных расстояний теле-

объектива и проектирующей камеры

ох (18.34)

Следовательно,

о = (18.35)

Измерительные приспсссбления состоят из винтовых передач,

линейных и угловых шкал и счетчиков. Для отсчета высот в метрах

счетчик снабжен набором шкал, используемых в зависимости от

масштаба модели.

Координатограф приводится в действие вращением ведущих

винтов X и У прибора. Он связан с этими винтами через коробку

передач, в которой находятся сменные шестерни, позволяющие

изменять масштаб составляемой карты по сравнению с масштабом

модели.

Для автоматической регистрации координат точек модели и ре-

шения различных вычислительных задач к стереопланиграфу можно

подключить коордиметр.

Основные характеристики стереопланиграфа

Формат снимков 23X23 см

Фокусные расстояния камер 206 ± 5 мм; 211 + 5 мм; 152 ±

±4 мм; 115 ±2,5 мм; 100 ±

± 2,5 мм

Углы наклона и поворота камер:

СХ1 от +15 до —30®, а

от +30 до —15®

% от +10 до —10е, <о

от +10 до —10

от 0 до 400®, х

от 0 до 400®

Углы наклона модели: | от +9 до —9е, г) от +75

до —20е

Пределы движений:

X от +280 до —280 мм, Ьх = ±270 мм

У от +310 до —430 мм, Ьу = ±30 мм

7. от 150 до 640 мм, Ъх = ±20 мм

Общее увеличение:

при / = 200 мм От 3 до 13

335.

{= 152 мм От 4,2 до 10

/= 100 мм От 6 до 14

Увеличение масштаба составляемой карты по

сравнению с масштабом модели От 0,1 до 5

(24 ступени)

Точность измерения координат X и У точки

местности 0,01 мм в масштабе снимка

Точность измерения высоты 0,01 % от высоты полета над

землей

Размеры:

стереопланиграфа 2,3X1,8X2,5 м

координатографа 1,4Х 1,6X0,8 м

Масса прибора 1730 кг

Стереопланиграф С-8 отличается от описанного выше только

тем, что позволяет обрабатывать снимки с фокусными расстоя-

ниями от 100 до 600 мм и

снабжен ортофотопроектором

Гигас, фирмы «Цейсс» (ФРГ)

для дифференциального

трансформирования снимков.

Ортофотопроектор состоит

из камеры, дополнительной

проектирующей системы, ко-

ординатографа с кассетой и

запоминающего устройства

(рис. 229). Камера переме-

щается вдоль оси 2 прибора.

Снимок, установленный

в камере, проектируется на

фотоматериал через щель,

прикрепленную к каретке ко-

ординатографа. Дополнитель-

ная проектирующая система

обеспечивает резкое изобра-

жение снимка на фотомате-

риале.

Ортофотопроектор можно

подключить кстереопланигра-

фу и получить ортофотоснимок путем сканирования модели по парал-

лельным маршрутам и одновременного дифференциального транс-

формирования снимка.

Эти процессы можно выполнять раздельно: сначала зарегистри-

ровать в запоминающем устройстве результаты сканирования опе-

ратором модели, а затем по этой информации автоматически по-

строить ортофотоснимок.

В первом случае скорость сканирования и скорость дифферен-

циального трансформирования одинаковы — около 5 мм/с, во вто-

ром скорость трансформирования значительно выше. Поэтому

целесообразно одним ортофотоснимком обслуживать несколько

стереопланиграфов, снабженных устройствами для накопления ин-

формации при сканировании модели.

336

Рис. 229

§ 126. Топофлекс фирмы «К. Цейсс» (ГДР)

Топофлекс фирмы «К. Цейсс», (ГДР) (рис. 230) представляет

собой двойной проектор и служит для составления и обновления

топографических карт. Топофлекс можно использовать и в учеб-

ном процессе как простой и наглядный прибор.

При разработке этого прибора удалось устранить недостатки

известных двойных проекторов и мультиплекса и улучшить усло-

вия работы. Топофлекс позволяет обрабатывать снимки без пред-

варительного уменьшения их. Снимки проектируются не на один,

а на два измерительных сто-

лика и наблюдаются спосо-

бом мнимой марки с помощью

стереоскопической системы.

Благодаря этому можно рас-

сматривать черно-белые и

цветные снимки, не используя

апаглифических, поляриза-

ционных или обтюраписнных

очков, мешающих наблюде-

нию и значительно умень-

шающих яркость. Предусмо-

трена возможность освещения

всего снимка с целью тран-

сформирования его и про-

смотра при обновлении кар-

ты. Яркость изображений

снимков на измерительных

столиках позволяет работать

в незатемненном помеще-

нии.

Топофлекс состоит из двух

проекторов, держателя, двух

измерительных столиков,

наблюдательной системы,

крестообразных салазок, счетчика высот, планшета и корпуса.

Левый проектор подвешен неподвижно в держателе, а правый

можно перемещать в трех направлениях для установки составляю-

щих базиса (Ъ

, Ь

). Каждый проектор поворачивается вокруг

трех осей (а, со, х). Держатель перемещается по высоте (1) и накло-

няется в продольном и поперечном направлениях (5, т]). Снимок

освещается галогенной лампой через теплозащитный фильтр, рас-

сеивающее стекло и конденсор Френеля. Снимок в приборе рас-

полагается на пластинке и выравнивается в плоскости прижимной

пластиной.

Каждому проектору соответствует свой измерительный столик,

на котором объектив проектора строит изображение снимка. На

столике находится круглая светящаяся марка с лампой, зеленым

фильтром и конденсорной линзой.

337.

Рис. 230

Наблюдательная система представляет ссбсй зеркальный сте-

реоскоп с переменным увеличением.

В приборе имеются две однотипные и расположенные одна над

другой системы крестообразных салазок. На верхней системе на-

ходится наблюдательная система с кареткой 1 для обоих столиков.

Эта каретка свободно перемещается от руки в направлениях X

и У. Нижняя система относится к планшету. При этсм на каретке У

перемещается каретка X, несущая карандашный штифт. Переме-

щения вдоль осей X и У верх ней системы крестообразных салазок

передаются нижней системе с помощью стальных лент и сменных

шестерен. Это позволяет выполнять равнонапраЕленные движения

каретки модели и каретки с чертежным устройством и менять пе-

редаточное отношение между ними в широком диапазоне.

Особенностью счетчика высот является использование фрик-

ционной передачи для плавной установки масштаба. Счетчиков

X и У в приборе нет. Для преобразования координат точек модели

в цифровую форму к топофлексу можно подключить инкременталь-

ные датчики кругового типа, а для регистрации зтих координат —

электронное устройство.

Основные характеристики топофлекса

Формат снимков До ЗОХ 30 см

Фокусное расстояние объективов 110 мм

Фокусное расстояние камер 152 мм

Диапазон фокусировки От —3 до 8 мм

Диафрагма 16, 22, 32, 45 мм

Проекционная лампа 24 В, 250 Вт

Увеличение наблюдательной системы 1,6, 3,2

Общее увеличение при наблюдении 4; 8

Поле зрения (на снимке) 30, 15 мм

Диаметр измерительного столика 88 мм

Диаметр измерительной марки 0,07 мм

Углы наклона измерительного столика 0—35

Углы поворота наблюдательной системы 35—65?

Диапазон движений:

X = 550 мм, Ьх = 130—315 мм

У = 650 мм, Ьу = ±20 мм

г от 300 до 480 мм, Ьг = ±25 мм Д2 = 100 мм

Масштабные коэффициенты

Снимок-модель 2,2—2,8

Модель-карта 0,16—2,0

Снимок-карта 0,35—5,6

Рабочая площадь чертежного стола 600X600 мм

Размеры прибора 125X125X185 см

Масса прибора 280 кг

Точность:

Средняя квадрэтическая ошибка координат точек

на планшете 0,2 мм

Средняя квадратическая ошибка высот в %о от вы-

соты полета над поверхностью земли 0,0152

Топофлекс не имеет дополнительной проектирующей системы

для получения резкого изображения снимков при различном по-

338.

ложении измерительных столиков по высоте. Поэтому данный при-

бор пригоден для обработки стереопар только равнинных и хол-

мистых районов.

§ 127. Автографы фирмы «Вильд»

За рубежом широко распространены автографы фирмы «Вильд»—

приборы механической засечки, изготовленные в Швейцарии и

предназначенные для обработки снимков с подобными связками.

Автограф А-7 состоит из двух камер с проектирующими рыча-

гами, базисной каретки, направляющих X, У, 2, наблюдательной

системы и координатографа (рис. 231 м 232).

Рис. 231

Каждую камеру можно наклонять на углы со (первичный) и а,

а снимкодержатель поворачивать в его плоскости на угол х. Оси

вращения камеры и снимкодержателя взаимно перпендикулярны

и пересекаются в центре кардана, через который проходит проекти-

рующий рычаг. Рычаг вращается вокруг этого центра и осущест-

вляет проектирующие лучи. Таким образом, центры карданов

и 5

служат центрами проекции.

Нижние концы рычагов проходят через карданы базисной ка-

ретки, которая с помощью двух штурвалов и ножного диска пере-

мещается по трем взаимно перпендикулярным направляющим.

Эти направляющие соответствуют осям X, У и 2 прибора.

Для решения фотограмметрической засечки использован прин-

цип треугольник плюс параллелограмм. При этом расстояние ме-

жду центрами проекции постоянно, а базис фотографирования уста-

навливают путем изменения расстояния между центрами нижних

339.