Островський А.Л., Мороз О.І., Тарнавський В.Л. Геодезія, частина II

Подождите немного. Документ загружается.

Далі розглянемо суть фотополігонометрії, що грунтується на визна-

ченнях базисів фотографування В, та кутів між напрямками, що виходять із

центральних точок на сусідні центральні точки знімків. При цьому

висотомірами вимірюються висоти літака Н

Розглянемо рис. 1У.3.15.

пї Пі

П2

Л А

Ві

н,

7-7-71

Пі

Площини знімків

об 'єктивів

Рис. ІУ.3.15. До пояснення суті фотополігонометрії.

На цьому рисунку /

- фокусна віддаль фотокамери, Я,, Я

- ви-

соти літака або іншого апарата, в,, в

- базиси на знімках, 5,, 8

- оптичні

центри об'єктива, л,, п

- точки надиру на знімках, В

- шуканий базис

фотографування. З подібності відповідних трикутників можемо записати:

£І

;;

£2. = А. (ІУ.3.11)

/ Н

" / Я,

Звідси отримаємо В

з контролем:

В=-= (ІУ.3.12)

' / /

Аналогічно можна визначити всі базиси фотографування, які, фак-

тично, є сторонами фотополігонометрії. Кути визначаються, як і у фото-

тріангуляції. Якщо відомі координати кінцевих точок маршруту, визначених

наземними геодезичними методами, тоді знайдемо координати центральних

точок усіх знімків маршруту.

Висотні методи

Для згущення висот використовуються прилади, які дозволяють

будувати стереомоделі місцевості, тобто, дозволяють бачити просторове

зображення предметів. Проте, для побудови стереомоделі на кожну

стереопару знімків необхідно мати три точки з відомими координатами X, У,

2,. Дозволяють створювати стереомоделі такі прилади: стереопланіграфи,

стереокомпаратори, мультиплекси. Згущення висотних точок відбувається

на основі вимірювання різниці висот та визначення висот не на місцевості, а

на стереомоделі. Вивчення цих приладів виходить за межі курсу геодезії.

Зауважимо, що під час комбінованого методу знімання висотні камеральні і

згущення, як правило, не виконуються. Визначення висот під час стереозні- |

мання на основі аерофотознімків залишається значно грубішим, ніж

безпосереднім вимірюванням на місцевості. Тому діюча інструкція пропонує ,

рисування рельєфу з перерізом 0,25 м на планах масштабів 1:1000, 1:500 і

(населені пункти, промислові майданчики) виконувати наземними мето-

дами.

Окремо коротко зупинимося на камеральному пост-опрацюванні

даних АФЗ, якщо знімання виконувалося із застосуванням системи А8СОТ і

- засобом для контролю за аерозніманням. Припустимо, знімання виконане і

ми маємо рулон або декілька рулонів з експонованою аероплівкою, ОР8-дані [

із приймача, що розташований на літаку, дані з одної або декількох ;

наземних станцій, часові миті спрацювання затвору камери, кутові дані з і

гіроплатформи. Далі використовується програмне забезпечення ПЗ, напи- |

сане провідною канадською фірмою ОЕОЗІЖУ. ГІЗ є ланкою зв'язку між і

зібраними даними АФЗ та фототріангуляцієк>, яка створюється за умови, що

координати всіх центрів знімків визначені ОР8- методом. Програмне ;

забезпечення дозволяє виконувати наступне опрацювання:

• конвертування ОР5-даних із форматів Яіпех, ТгітЬІе, Ьеіса

Оеокузіешз, А$ЬіесЬ, Моїогоіа, Моуаіеі (це фірми, що виготовляють >

приймачі ОР8) у внутрішній формат - формат ПЗ; |

• обчислення векторів (віддалей від літака до базової станції, якщо і

одна базова станція, тоді віддаль може бути до 500 км; якщо декілька |

базових станцій - 20-60 км); |

• відновлення траєкторії літака, вектор антена-фотокамера; !

• конвертування координат з одної системи в іншу, залежно від вико-

ристаного еліпсоїда; •

• зрівноваження фототріангуляційної мережі (блоку) двома методами - ;

ОТР (оп ТЬе Ріу - "на льоту") і СВА (СошЬіпесІ Віоск Афшітепі -

комбіноване зрівноваження блока).

Результуюча точність визначення координат центра фотографування

< 10 см. Приблизно така сама точність фототріангуляції.

IV. 3.10. Редукування фототріангуляційної мережі

Камеральні фотограметричні методи побудови планових мереж,

наприклад, метод фототріангуляції, дозволяє не тільки будувати мережі в

наперед заданому масштабі. Цей метод має значно більші можливості і

будувати мережі в одному, але довільному масштабі. Довільний масштаб, як

440

правило невідомий. Приведення цього довільного, невідомого масштабу

мережі до заданого масштабу, тобто, до масштабу плану, що створюється,

називається редукуванням фототріангуляційної мережі.

Побудова фото-

тріангуляційної мережі в

довільному масштабі також

виконується методом куто-

вих засічок, як це показано

на рис. ІУ.3.16. Проте, для

такої побудови ми вважали

координати центральних у ~ у * На точку З

точок 1 та 2 відомими. При-

пустимо, що координати Рис. ІУ.3.16. Принцип побудови фототріангу-

цих точок невідомі. Тоді ляційної мережі в довільному масштабі,

також невідома й віддаль

між ними, тобто невідомий базис фотографування Ь . Віддалимо ці дві точки

на довільну віддаль Ь' та побудуємо в точках 1 та 2 виміряні на знімках кути

Д та (З

(рис. ІУ.3.16). Тоді на перетині ліній засічки отримаємо точку А'.

Положення Ха Хі Х

точок А' у три- АА О О О О

кутнику А'-1-2

правильне, тобто ••••••

таке, як і по- І 2 3 4 5 б

ложення цих то- .

чок на місцевості, О О О О

тільки точки зо- & Х4 Хб X» Хм

бражені в певно- Рис. 1У.3.17. Вигляд флототріангуляційної мережі для 6

му, довільному, знімків у маршруті,

наразі невідомо-

му, масштабі. Продовжуючи таку побудову в такому ж довільному масштабі

(це можливо завдяки триразовому перекриттю знімків) отримаємо мережу

на весь маршрут, яка буде мати, наприклад, такий вигляд.

На рисунку Х( - точки, координати яких слід визначити в камераль-

них умовах. Це можна зробити, якщо редукувати цю мережу, тобто привести

її до потрібного нам масштабу. Для цього необхідно мати особливий прилад,

який називається фоторедуктором. Крім того, необхідно, щоб хоча б дві

точки мережі, наприклад X, та Х

і0

, показані на рис. ІУ.3.17 - трикутни-

ками, мали відомі координати, визначені польовими геодезичними методами

і були за своїми координатами нанесені на оригінал майбутнього плану.

Фоторедуктор за своєю будовою нагадує фотозбільшувач, тільки

значно більших габаритів. Фототріангуляційна мережа довільного масштабу

наноситься на прозору кальку та вкладається в касету. На екран фото-

редуктора ставлять майбутній план, на якому вже нанесені точки Х

та Х

441

Коли касета освічується, тоді оптична система редуктора проектує всі точки

мережі на екран. Змінюючи масштаб зображення мережі, наближаючи або

віддаляючи касету відносно екрану, добиваються, щоб проекції точок X, та

співпадали з відповідними точками на плані X, та Х

І0

. Якщо зобра-

ження цих точок і ці дві точки сумістяться, то й усі інші проекції точок

займуть правильне положення на плані. Необхідно тільки наколоти на плані

центри кружків цих точок і мережа буде редукована. Слід зазначити, що

аналітичні фототріангуляційні мережі будуються в потрібному масштабі,

тому редукування не потребують.

IV. 3.11. Трансформування знімків

Під трансформуванням фотознімків розуміють виключення спотво-

рень, що мають місце на знімках. У результаті побудови фототріангу-

ляційної мережі на кожному знімку є п'ять точок з відомими координатами

- центральна точка знімка та чотири X-точки (рис. ІУ.3.17). Наприклад, для

знімка 2, крім центру знімка точки 2, відомі ще координати точок Х

, Х

}

, Х

. Далі, на негативах аерознімків у місцях положення цих розпізна-

них, контурних точок голкою роблять проколи. Потім, для трансформування

кожного знімка, його негатив встановлюють у касету фототрансформатора.

Цей прилад подібний до фоторедуктора, але більш складний, і його екран

має всі степені свободи, тобто, може обертатися як завгодно. На екран

установлюють план із нанесеними на ньому точками. Включається

електрична лампа, що просвічує негатив. На екран від отворів у негативі

проектуються яскраві точки. Тоді, використовуючи степені свободи екрану

та касети, домагаються накладання точок, що світяться, з відповідними їм

точками на плані. Після цього світло вимикається, на план кладеться

чутливий фотопапір, на короткий період світло вмикається, відбувається

експонування. Фотопапір проявляють та закріплюють. В результаті

отримують трансформовані, позитивні фотознімки. Якщо через значні

спотворення негативів, викликані рельєфом, не вдається домогтися

одночасного накладання всіх точок, що світяться з відповідними точками на

плані, то виконують трансформування знімків частинами.

IV.3.12. Складання фотопланів

Фотопланами називають контурні (ситуаційні) плани місцевості з

фотографічним зображенням ситуації, складені із трансформованих

аерознімків. На трансформованих, позитивних аерознімках у місцях, де

зобразилися розпізнавальні знаки (опознаки), які на чорно-білих фотознім-

ках виглядають найбільш темними крапками, пробивають круглі отвори

діаметром ~ 1,0-1,5 мм. Для цього використовують спеціальний пуансон,

робоча частина якого - загострений край (зріз) металевого циліндра такого

ж діаметру.

442

Аерознімки накладають на наклеєний на тверду основу (фанера,

картон, алюміній) креслярський папір, з нанесеним на ньому (за своїми

координатами) точками планового підготування (основи) знімків. Знімки

накладають таким чином, щоб через пробиті в них отвори було видно

відповідні точки планової основи. Знімки будуть перекриватися так само, як

і під час побудови накидного монтажу. Спочатку накладені знімки, щоб

уникнути їх зміщень, закріплюють спеціальними важелями, виготовленими

з дешевого важкого металу. Потім гострим ножем роблять непрямолінійні,

хвилясті розрізи знімків таким чином, щоб залишалась тільки центральна

частина кожного знімка й не були розрізані вздовж прямолінійні контури

(границі угідь, дороги і т.п.). Потім, відрізані, периферійні частини знімка

забирають, а центральні частини суміжних знімків доторкаються один до

одного, без проміжків між ними. Залишається ці центральні частини знімків

приклеїти й отримаємо так званий мозаїчний фотоплан. На якісно

складеному мозаїчному фотоплані місця, де доторкаються суміжні знімки,

мало помітні. Щоб отримати суцільний (не мозаїчний) фотоплан, вико-

нується спеціальне фотографування мозаїчного фотоплану без зміни його

масштабу.

Так отримують кінцевий фотоплан, без спотворень властивих

аерознімкам, на якому зображена ситуація, але не в умовних позначеннях, а

у фотографічному вигляді.

IV.3.13. Складання графічних планів

Графічні плани складаються за допомогою універсальних приладів.

Універсальними називають прилади, які за двома суміжними фотознімками

будують стереомодель місцевості і здатні виконувати на цій моделі

вимірювання просторових координат X, У, Н точок та будувати повноцінні

плани з контурами та горизонталями. Під час побудови графічних планів

використовують не всі можливості універсальних приладів. Використовують

тільки можливість такого приладу будувати контурний план (баз

горизонталей). Як це зрозуміло, універсальні прилади працюють на прин-

ципі стереоскопічного зору, тобто, на властивості бінокулярного зору

будувати об'ємне зображення. В універсальний прилад закладають два

знімки, що створюють стереопару (мають зображення однієї і тієї ж тери-

торії на певних частинах обох знімків).

Спостерігач, який бінокулярно (дивлячись одночасно двома очима)

бачить об'ємну модель місцевості, переміщає по контурах моделі

вимірювальну марку. Переміщення марки складною механічною системою

передається олівцю, який на горизонтально встановленому аркуші крес-

лярського паперу креслить графічний план у заданому масштабі.

Зрозуміло, що для складання трапеції графічного плану заданого

масштабу на цей план переносяться дані з декількох стереопар. Графічні

плани викреслюються спочатку олівцем у відповідності до умовних знаків

даного масштабу. Для цього на основі стереомоделі виконується камеральне

443

дешифрування (розпізнавання) за фотографічним зображенням реальної суті

предметів місцевості та контурів.

На основі камерального дешифрування не всі предмети ситуації та

контури будуть розпізнані та викреслені в умовних знаках. У подальшому

графічний план буде доповнюватися даними польового дешифрування під

час знімання рельсфу наземними геодезичними методами.

І\/.4. Знімання рельєфу та дешифрування фотопланів під час

комбінованого методу топознімання

\УА.

Встановлення мензули над точкою

Як вже відзначалося, під час комбінованого методу топографічного

знімання, знімання рельєфу часто виконується методами мензульного

знімання, яке відоме з курсу "Топографія". Одночасно з рисуванням рельєфу

виконується польове дешифрування контурів. На мензульну дошку

прикріплюється не чистий креслярський папір, а фотоплан або графічний

план та захисна "сорочка", якою служить аркуш креслярського паперу або

калька.

Мензула для знімання встановлюється на геодезичні пункти та

пункти робочої основи, а також на планово-висотні розпізнавальні знаки.

Встановлення мензули над точкою виконується за допомогою центрувальної

вилки і при цьому виконується спочатку наближене встановлення в

послідовності: орієнтування, горизонтування, центрування (все це на око),

потім точне встановлення в оберненій послідовності: центрування (вилкою),

горизонтування (за допомогою циліндричного рівня, що на лінійці

кіпрегеля), орієнтування планшета з контролем (за двома напрямками),

користуючись трубою кіпрегеля. Точність прокреслених на планшеті

напрямків і побудованих кутів залежить від:

1. Точності орієнтування планшета

34'

—, (ІУ.4.1)

де є' - похибка прокресленого напрямку в кутових мінутах; 5 -

довжина лінії в сантиметрах на планшеті. Як бачимо, похибка

орієнтування обернено пропорційна довжині лінії на планшеті в

сантиметрах. За бажанням викреслювати лінії з похибкою, не

більшою за є' = 3-4', довжина лінії на планшеті повинна бути не

меншою за 5 = 10 см. На місцевості, залежно від масштабу знімання,

матимемо:

масштаб 1:5000, 5

= 500 м; масштаб 1:1000, 5 = 100 м.

масштаб 1:2000, 5 = 200 м; масштаб 1:500, 5 = 50 м.

2. Точності центрування планшета. Допустиму похибку центрування X

в см з похибкою прокреслених напрямків є' = Г можна визначити за

формулою:

Х = —, (ІУ.4.2)

У формулі (ІУ.4.2) X - допустима похибка центрування, 5 - довжина

лінії (за якою орієнтується планшет) у метрах, р' = 3438'.

Для 5= 500 м,X

15 см; для 5= 200 м,Х= 6 см.

З- Колімаційної похибки с' труби кіпрегеля. При цьому:

445

= , (ІУ4.3)

сохо

де V - кут нахилу візирної осі труби кіпрегеля; У' - похибка про-

кресленого на планшеті в напрямку (в кутових мінутах). Ця похибка

виключається, якщо весь час працювати кіпрегелем при одному крузі.

4. Нахилу горизонтальної осі обертання труби кіпрегеля, викликаної

неточним приведенням верхньої площини планшета в горизон-

тальний стан:

X' - і'

•

(^и, (ІУ4.4)

де X' - похибка напрямку; і' - нахил планшета в кутових мінутах; и

- кут нахилу візирної осі труби кіпрегеля в градусах.

IV.4.2. Польове та камеральне дешифрування

Дешифрування - розпізнавання предметів за їх фотографічним

зображенням на знімках є важливим процесом топографічного знімання.

Дешифрування поділяється за:

призначенням на: а) топографічне, б) спеціальне;

виконанням на: а) польове, б) камеральне (офісне), в) комбіноване.

У топографії користуються як польовим, так і камеральним та

комбінованим дешифруванням. Під час камерального дешифрування

користуються:

1. Геометричною особливістю зображення предметів, їх формою.

Хвиляста лінія - річка, ґрунтова дорога; ламана із правильним

заокругленням - канал, шосе; круглий предмет - копиця сіна,

цистерна, силосна вежа;

2. Розмірами предметів, залежно від масштабу. Необхідно знати масштаб,

щоб визначити ширину річки, дороги, довжину моста, розмір будинку.

Багато предметів мають однакову форму й розмір. Тоді під час

дешифрування може допомогти колір (тональність) зображення;

3. Тональність зображення. Сухі дороги - майже білі; світлі - оголена

земля, дахи будівель; водойми - темні, мутні води - сірі. Ґрунт - чим

вологіший, тим темніший. Рослинність - темно сіра й чим темніша,

тим густіша;

4. Тіні. Розрізняють: власні та падаючі тіні. Різна яскравість випуклих

та увігнутих (понижених). Падаючі тіні підняті на північ, понижені -

на південь. Форма тіні дозволяє розрізнити сосну, водонапірну вежу,

вітряк.

5. Взаємне розташування. Часто сукупність предметів дає можливість

дешифрування. Так розташування залізниці й поруч будівлі -

залізнична будка, дорога-річка-дорога - брід. Правильне

розташування дерев - фруктовий сад.

6. Висота предметів, яка може бути визначена за тінями, або стереоско-

пічно. Під час польового дешифрування часто достатньо побачити

446

предмет, щоб визначити його суть та призначення. Розпізнані на

місцевості предмети та контури наносяться на карти та плани у

відповідності з умовними знаками даного масштабу. Одночасно з

дешифруванням виконується знімання важливих предметів, що не

зобразилися на фотознімку. Взагалі комбінація камерального та

польового дешифрування дає можливість повністю розпізнати

різноманітні предмети та зобразити їх на карті.

/у. 4.3. Порядок роботи на станції під час рисування рельєфу й

дешифрування фотопланів

Рисування рельєфу та дешифрування на мензулі виконує бригада з 3-

4 працівників: топограф, його помічник, 1-2 реєчники. Робота на окремій

станції виконується в такій послідовності:

1. Встановлення мензули над точкою. Мензула може встановлюватись

не тільки на завчасно закріплених точках, але й на додаткових точках,

які вибираються під час виконання знімання, так званих перехідних

точках, які визначаються, як правило, полярним методом. Окрім

перехідних точок, користуючись фотопланом, можна встановити

мензулу на будь-якому чітко зображеному контурі, тобто, на точці з

відомим плановим положенням. Висоту цієї точки найпростіше

визначити методом тригонометричного нівелювання, вимірявши кути

нахилу на три інші точки (для контролю) з відомими висотами.

Довжини ліній можна виміряти графічно - на фотоплані. Якщо

потрібно встановити планшет у деякій точці, якої немає на

графічному плані, тоді планове положення цієї точки найпростіше

визначити графічним розв'язком однократної оберненої засічки

(розв'язком задачі Потенота), а висотне положення - тригоно-

метричним нівелюванням, як і на фотоплані. Висоти перехідних

точок можна також визначати горизонтальним візирним променем

зорової труби кіпрегеля;

2. Виміряти висоту горизонтальної осі труби кіпрегеля і над центром

знака. Висоту і відкласти на рейках. Відповідне місце на рейці

перев'язується шнурком. Якщо рейка розсувна, нульова поділка

рейки встановлюється на висоті кіпрегеля і;

3. Виконується інструктаж реєчників. Реєчникам вказуються місця, у

яких слід встановити рейку, а також послідовність її встановлення;

4. Виконується набір пікетів. Вважатимемо, що знімання виконується

номограмним кіпрегелем КН, за допомогою якого можна за рейкою

визначити горизонтальну віддаль 5 та перевищення И між станцією

(точкою встановлення мензули) та пікетом. Для визначення поло-

ження окремого пікету виконуються такі дії:

4.1. Лінійка кіпрегеля повертається в горизонтальній площині

навколо точки стояння мензули, позначеної на планшеті, й труба

наводиться на рейку, встановлену на пікеті.

447

4.2. Відлічується Помічник записує значення £ в журнал знімання.

4.3. Основна крива номограми наводиться на нульову поділку рейки,

або на перев'язане місце на рейці й визначається перевищення /?.

Перевищення голосно повідомляється помічнику. Помічник,

знаючи висоту станції Н

ст

, вираховує висоту пікету Н

за фор-

мулою:

пк

=Н

ст+

к. (ІУ.4.5)

4.4. Топограф уздовж додаткової лінійки кіпрегеля, скошений край

якої доторкається до точки стояння мензули на планшеті,

відкладає в масштабі довжину 3, наколює положення пікету.

Накол обводиться кружком діаметром 2 мм, а правіше пікету

1.2 ,

підписує номер пікету та його висоту, наприклад, о ^ ^ (в чи-

сельнику: 1 - номер станції, 2 - номер пікету, у знаменнику -

висота пікету в метрах). Для перерізу рельєфу 1 м і більше,

висоти пікетів обчислюються до 0,01 м, а записуються на плані із

заокругленням до 0,1 м. Для перерізу рельєфу до 1 м висоти

пікетів обчислюються й записуються з точністю до 0,01 м. Для

кутів нахилу до 3° висоти пікетів визначаються горизонтальним

візирним променем кіпрегеля. Для кутів нахилу більше 3°

перевищення визначають нахиленим променем - за допомогою

номограми. Під час роботи кіпрегелем КН дозволяється не

записувати в польовий журнал вимірювання, що виконуються

для визначення положення пікетів.

4.5. Набравши необхідну кількість пікетів для зображення рельєфу,

топограф виконує інтерполювання висот і будує горизонталі.

4.6. Одночасно виконується польове дешифрування фотоплану.

Бригада не повинна залишати точку стояння до того часу, поки

олівцем не будуть викреслені горизонталі та виконане дешифрування

контурів, сусідніх із точкою встановлення мензули. Повинні бути визначені

й записані на плані, крім пікетів, висоти характерних точок рельєфу:

вершин, дна котлованів, водорозділів, сідловин, тальвегів. Підписуються

також висоти гребель, мостів, шлюзів, колодязів, верху та підошви насипів,

інших характерних точок рельєфу. Обчислення висот усіх характерних

точок необхідно виконувати в журналі.

Знімання (рисування) рельєфу для першого варіанту комбінованого

знімання (на фотоплані) має свої особливості, порівняно зі зніманням на

графічному плані та чистій основі; назвемо основні із цих особливостей:

1. Можливість використання так званих безрейкових точок.

Оскільки на фотоплані є зображення цілого ряду характерних

точок ситуації, що спостерігаються з точки стояння планшету,

з'являється можливість визначати висоти цих точок, не

посилаючи в ці точки реєчника з рейкою, а візуючи безпосередньо