Лобанов А.Н. Фотограмметрия

Подождите немного. Документ загружается.

тором расположены оси вращения линеек направлений и Параллак-

сов. На двух стойках, привинченных к основанию мостика, укреп-

лено промежуточное плато с осью вращения линеек высот. Линейка

параллаксов в точке, совпадающей с ее осью вращения, имеет из-

лом, величину которого можно изменять и отсчитывать по бара-

бану. Линейка высот в точке, совпадающей с ее осью вращения,

имеет постоянный угол излома, равный 90°. Плечи линейки высот

(см. рис. 66) соединены при помощи параллелограмма, имеющего

Рис. 64

передаточное отношение 1 : 1 и служащего для изменения направ-

ления вращения. Таким образом, плечи этой линейки поворачи-

ваются на равные углы, но в противоположные стороны.

В начальном положении линейки высот находятся одна над

другой. Длинные плечи линеек соединены роликовыми шарнирами

с кареткой высот Кг, расположенной на мостике высот М

, и повора-

чиваются при перемещении этой каретки. Одновременно с этим

короткие плечи линеек высот перемещают салазки с левым и пра-

вым микроскопами. Ролики коротких плеч линеек высот смещены

вдоль оси абсцисс в разные стороны от общего центра вращения

линеек на величину, равную фокусному расстоянию фотокамеры.

Правая линейка высот служит только для введения поправки

119

Рис. 66

119

за поперечный параллакс, возникающий вследствие разности высот

правого и левого концов базиса фотографирования и определяе-

мый формулами (4.32) и (4.33). Центр ведущего ролика этой линейки

на каретке высот смещается относительно начального положения

на величины Ь

и Ь

— проекции базиса фотографирования на ко-

ординатные оси У и 2.

Микроскопы можно смещать при помощи рычажной защелки

в соответствии со смещениями объектива фототеодолитной камеры.

Мостик отстояний штурвалом У перемещается по направляю-

щим, прикрепленным к станине. На этом мостике имеются нижние

и верхние направляющие. По нижним направляющим перемещается

Рис. 67

каретка отстояний штурвалом X, а по верхним — каретка высот

при помощи ножного диска.

Каретка отстояний (см. рис. 65) представляет собой кресто-

образные салазки. Ведущий ролик А линейки направлений связан

с ходовым винтом X. Ролик С линейки параллаксов можно пере-

мещать в направлении движения каретки отстояний и перпенди-

кулярно к этому направлению. Величины этих смещений относи-

тельно начального положения равны составляющим Ь

и Ь

ба-

зиса фотографирования.

На внутренней стороне кареток, на которых находятся снимко-

держатели, имеются приспособления для установки коротких плеч

линеек направлений и параллаксов в соответствии с фокусным рас-

стоянием фотокамеры.

Составляющие базиса и фокусные расстояния устанавливаются

при помощи стрелочных индикаторов. Стрелочные индикаторы для

установки составляющих базиса имеют двойную оцифровку. Для

правого отклонения оптической оси фотокамеры и при превышении

119

правого конца базиса относительно левого отсчет производится по

черным цифрам, а для левого отклонения и при превышении левого

конца базиса над правым — по красным.

На рис. 67 показана схема наблюдательной системы стереоавто-

графа. Источник света 1 освещает снимок Р

при помощи зеркала 2.

Лучи от точки а

снимка попадают на призму 3 микроскопа и направ-

ляются в объектив 4, который дает изображение в бесконечности.

Призмы 5 и 7 служат для изменения направления лучей. Таким

образом, смещение подвижных оптических деталей относительно

неподвижных происходит в параллельных лучах. Объектив 6 об-

разует изображение точки а

, которое призмами 8, 9 и 10 пере-

дается в фокальную плоскость окуляра 11. При помощи осветителя

12 и призмы 13 объективы 14 и 15 образуют изображение марки в фо-

кальной плоскости окуляра. Аналогично устроена левая ветвь

наблюдательной системы.

Для установки снимков в снимкодержателях имеется специаль-

ное оптическое устройство. Оно состоит из системы призм, которые

дают в одном поле зрения изображения четырех координатных ме-

ток снимка. Это облегчает точную установку снимков по юстировоч-

ным штрихам, нанесенным на укрепленной в снимкодержателе

стеклянной пластинке.

Для автоматической регистрации координат определяемых то-

чек объекта к стереоавтографу можно подключить коордиметр.

Основные характеристики стереоавтографа 1318 ЕЬ

Формат снимков До 13x18 см

Фокусные расстояния От 157 до 198 мм

Угол конвергенции От -{-5 до —2°

Увеличение наблюдательной системы 8

Диаметр измерительной марки (в плоскости снимка) 60 мкм

Пределы движений:

X от —220 до +220 мм; Ь

от 0 до 60 мм

У от 50 до 400 мм; Ьу от —30 до +30 мм

2 от —235 до +235 мм; от —10 до +10 мм

Коэффициент передачи движений X и У на коорди-

натограф (увеличение) От 0,1 до 5,0

Размеры и масса стереоавтографа 105X120X125 см, 400 кг

Размеры и масса координатографа 110X120X95 см, 120 кг

Составление карты на стереоавтографе. Для выполнения этого

процесса должны быть вычислены координаты левых точек базисов

фотографирования, дирекционные углы базисов и координаты кон-

трольных точек. Кроме того, необходимо подготовить планшет:

нанести координатную сетку, рамки трапеции, геодезические

пункты, левые точки базисов фотографирования, контрольные точки

и прочертить направления оптической оси фотокамеры. Наконец,

следует убедиться в исправности прибора — выполнить рабочие

поверки стереоавтографа.

Снимки в приборе устанавливают так, чтобы их координатные

оси х были параллельны цилиндрической направляющей, по ко-

торой перемещаются каретки со снимкодержателями. Кроме того,

при начальном положении линеек направлений, параллаксов и вы-

119

сот визирная ось левого микроскопа должна проходить через глав-

ную точку левого снимка, а визирная ось правого микроскопа —

через главную точку правого снимка. Затем на счетчике высот уста-

навливают высоту левой точки фотографирования, а на базисных

шкалах — составляющие базиса, выбрав предварительно масштаб

для установки базиса и коэффициент для передачи движений X

и У на координатограф. Планшет

устанавливают на координато-

графе так, чтобы острие каран-

даша не сходило с направления оп-

тической оси, когда линейка на-

правлений находится в начальном

положении и вращается

штурвал

У. Кроме того, при [наведении

измерительной марки на контроль-

ные точки острие карандаша ко-

ординатографа должно быть над

соответствующими точками на

планшете. Если это условие не

выполняется, то вводят поправки

в установленные"! в приборе эле-

менты ориентирования стереопары.

Эти поправки находят по форму-

лам, выведенным в гл. 6, или спо-

собом последовательных прибли-

жений.

Съемку подробностей начинают

с рисовки рельефа. Для проведе-

ния горизонтали на счетчике

высот устанавливают соответствую-

щую высоту и, вращая штурва-

лы, ведут измерительную марку

так, чтобы она касалась модели объекта, наблюдаемой в биноку-

лярный микроскоп. Тогда карандаш координатографа вычертит

горизонталь на планшете. Для получения на планшете контуров

объекта обводят измерительной маркой соответствующие контуры

модели, вращая штурвалы и ножной диск.

При съемке рельефа местности необходимо учитывать влияние

кривизны Земли и атмосферной рефракции, т. е. вводить поправку

62 = (1- к) — , (5.8)

где к — коэффициент рефракции, Б — расстояние от точки фото-

графирования до определяемой точки, Я — радиус Земли. Для

проведения горизонтали на счетчике высот устанавливают отсчет,

равный высоте горизонтали, уменьшенной на величину поправки.

При определении высоты точки к отсчету, полученному по счет-

чику высот, прибавляют б Т..

119

Рис. 69

Рис. 70

119

Технокарт фирмы «К. Цейсс» (ГДР) — универсальный стерео-

фотограмметрический прибор (рис. 68) для обработки наземных

снимков, полученных в нормальном и параллельном случаях

съемки.

В технокарте, как и в стереоавтографе, пространственная фо-

тограмметрическая засечка решается при помощи плоскостных

механизмов — линеек, вращающихся вокруг центров проекции и

шарнирно связанных с каретками снимков и координатными ка-

ретками, расположенными на мостике отстояний.

По сравнению со стереоавтографом у технокарта: 1) увеличены

размеры снимкодержателей; 2) расширены пределы изменения фо-

кусных расстояний, устанавливаемых в приборе; 3) устройства для

установки составляющих базиса, фокусных расстояний и угла кон-

вергенции расположены ближе к оператору и легко доступны.

Эти особенности расширяют область применения прибора и об-

легчают работу оператора.

На рис. 69 представлена схема решающего механизма техно-

карта.

По направляющей У при помощи ходового винта, связанного

карданным валом со штурвалом, перемещается мостик отстояний М.

На мостике находятся направляющие X и 2, по которым переме-

щаются левые и правые координатные каретки Кх и Кх- Левая

и правая каретки Кх связаны ходовым винтом, позволяющим из-

менять расстояние между ними с целью установки составляющей

базиса Ь

. Совместное движение кареток Кх осуществляется хо-

довым винтом, связанным через карданный вал со штурвалом. На

правой каретке Кх имеется устройство для установки составляющей

базиса Ьу. Направляющая 2 расположена под направляющей X.

Каретки Кг связаны друг с другом ходовым винтом для установки

составляющей базиса Ь

. На правой каретке Кг имеется устройство

для установки составляющей базиса Ь

. Совместное движение ка-

реток Кг выполняется при помощи ходового винта, связанного

через карданные валы с ножным диском.

Снимкодержатели перемещаются по направляющим х и г при

помощи кареток к

и к

. Эти каретки приводятся в движение ли-

нейками X и 2, которые вращаются вокруг центров проекции 5.

Короткие плечи линеек X и 2 касаются роликов, которые устанав-

ливаются в соответствии с фокусным расстоянием фотокамеры.

При этом имеется возможность учесть неравномерную деформацию

снимка вдоль осей х и г (!

Ф!

). Длинные плечи линеек X и 2

шарнирно связаны с координатными каретками Кх

Кг-

Длинное плечо правой линейки X поворачивается относительно

короткого на угол у, что позволяет обрабатывать конвергентные

снимки.

Наблюдательная система технокарта (рис. 70) позволяет рас-

сматривать негативы, диапозитивы и контактные отпечатки, полу-

ченные на фотобумаге.

Негативы и диапозитивы освещаются нижними лампами 1, а

контактные отпечатки — верхними лампами 2. Лучи, исходящие

«6

из точки а

правого снимка Р

, проходят призмы 3 и 4 и падают

на объектив 5, главная фокальная плоскость которого находится

в плоскости снимка Р

. Поэтому из объектива 5 выходит параллель-

ный пучок лучей. Он проходит призму Дове 6 и направляется в

объектив 7, который при помощи призм 8 и 9 строит изображение

точки а

снимка в окуляре 10. Измерительная марка И вводится

в поле зрения окуляра посредством лампочки 12, призмы 13, объек-

тива 14, призмы 15 и призмы 4, диагональная грань которой полу-

прозрачна.

Аналогичное устройство имеет левая часть наблюдательной си-

стемы.

Основные характеристики технокарта

Формат снимков До 23X23 см

Фокусные расстояния От 50 до 215 мм

Угол конвергенции От —2 до—6°

Увеличение наблюдательной системы 6

, 11

Диаметр поля зрения 40 мм, 18 мм

Диаметр измерительной марки (в плоскости снимка) 40 мкм

Пределы движений:

X от —240 до +240 мм; Ьх от 0 до 240 мм

V от +35 до +350 мм; Ьу от —20 до +20~мм

2 от —240 до +240 мм; Ь

от —20 до +20 мм

Коэффициент передачи движений на координато-

граф (увеличение) 0,16—6,26

Размеры и масса технокарта 152X105X130 см, 400 кг

Размеры и масса координатографа 165X173X75 см, 230 кг

Глава 5

ТОЧНОСТЬ НАЗЕМНОЙ СТЕРЕОТОПОГРАФИЧЕСКОЙ СЪЕМКИ

§ 32. Общие сведения

На точность определения положения точек объекта методом на-

земной стереотопографической съемки влияют главным образом

ошибки установки заданных элементов внешнего ориентирования

снимков, ошибки измерения снимков и ошибки обработки резуль-

татов этих измерений.

Ошибки измерения снимков в настоящее время сведены к воз-

можному минимуму. Например, на стереокомпараторе координаты

и параллаксы точек стереопары измеряются с точностью, соответст-

вующей разрешающей способности фотопластинок. Поэтому сле-

дует стремиться к тому, чтобы ошибки определения элементов ори-

ентирования снимков и ошибки обработки результатов измерений

были заключены в такие пределы, при которых их влияние на точ-

ность определения координат объекта не превышает влияния оши-

бок измерения снимков.

Установление-этих пределов является основной задачей данной

главы. Кроме того, в ней будут выведены формулы, позволяющие

подсчитать ожидаемые ошибки определения координат точек

119

объекта, обусловленные случайными ошибками. Наконец, будут

рассмотрены систематические ошибки и способы исключения их

влияния на окончательный результат обработки снимков.

Эти теоретические исследования позволят обосновать оптималь-

ные требования к конструированию приборов для фотографирова-

ния объектов и обработки снимков, к юстировке этих приборов,

а также к точности выполнения полевых и камеральных работ.

§ 33. Влияние ошибок измерения снимков и базиса

Найдем ошибки определения фотограмметрических координат

точки объекта, обусловленные ошибками измерения базиса фото-

графирования, координат точки левого снимка и продольного па-

раллакса.

Решим эту задачу для параллельного случая съемки, применив

формулы (4.16).

ЕслиЧ

' = 65®, то ат

? = 0,85, а член (х

//) созЧ

при х

= 40 мм

и / = 200 мм равен 0,10, т. е. в восемь раз меньше этЧ^. Поэтому

при подсчете ошибок этот член можно не учитывать и формулы

(4.16) представить в виде

1 ? г

X— 6—5111^; У — Ь 2 = 6— 51П11).

р р р

Отсюда

/ах у . / дХ у / ах у

9 (дУ у , / дУ у

дг у . /52 у / 32 у

где /п

, т

— средние квадратические ошибки определения

координат X, У, Ъ\ т

— средняя квадратическая ошибка изме-

рения базиса фотографирования; т

, т

— средние квадрати-

ческие ошибки измерения координат х

точки левого снимка

и продольного параллакса р.

После вычисления частных производных и подстановки их зна-

чений получим

V Ь( )

Б/

) ЗТ

Ч>

\ Г ;

Из этих формул следует, что ошибки измерения базиса и коор-

динат точки снимка действуют пропорционально отстоянию У,

а ошибка измерения продольного параллакса — пропорционально

квадрату отстояния.

Пусть 6 = 375 м, / = 200 мм, х

= 50 мм, г

= 40 мм, т

: Ь —

= 1 : 2000, т

— 5 мкм, т

= /п

= 10 мкм. Тогда ошибку т

можно представить в таком виде:

ту = У у"0,25 + (К/(15зтг|)))

где т

— в метрах, а У — в километрах. Ошибки т

и т

полу-

чим приближенно, умножив т

на х

// и гПо этим данным со-

ставлена табл. 6, в которой представлены ошибки (в м) определе-

ния фотограмметрических координат при нормальном и параллель-

ном случаях съемки, вызванные ошибками измерения снимков и

базиса.

Таблица 6

Нормальный случай, ф=Ш02

Параллельный случай

•ф

= 65

V, км

1,5

0,2

0,8

0,1

0,2

0,8

0,1

4,5 0,6 2,6

0,5

0,7 2,8 0,6

7,5

1,3

5,3

1,1

1,6

6,0

1,3

§ 34. Влияние ошибок элементов внутреннего

ориентирования

Если данные значения элементов внутреннего ориентирования

не соответствуют существовавшим во время съемки, то результаты

обработки снимков будут иметь систематические ошибки.

Рассмотрим влияние ошибок элементов внутреннего ориенти-

рования на координаты точки снимка и продольный параллакс.

Влияние ошибки фокусного расстояния. Координаты точки

снимка связаны с фокусным расстоянием формулами (4.10), кото-

рые можно представить в таком виде:

х = г = I Р/соз X), (6.2)

где К и |3 — горизонтальный и вертикальный углы, определяющие

направление с точки фотографирования на точку объекта.

Пусть фокусное расстояние фотокамеры изменилось на вели-

чину А/. Тогда координаты точки снимка изменятся на величины

Дх=Л/1§Я = Дг = Д/ —=

——

А[. (а)

(

СОЗ А,

Как известно, продольный параллакс р = х

—х

. Поэтому

Ар = Ах

— АХ

или (6.3)

Др=^Д/-^- Д/ = ~ Д/. (б)

} г (

119