Необходимо проверить установку в обеих оптических ветвях наблюдательной системы одинаковых марок, диаметр которых должен быть 0,04-0,06 мм.

На шкалах установить отсчеты, указанные в таблице 6.1.1.:

Таблица 7.1.1.

Шкала	Отсчет	Шкала	Отсчет
	30,00		70.00
	--------		200,00
	15,00		-------
	15,00		60

При наведении левой измерительной марки на центральный крест левого снимкодержателя подключают счетчики X и Y и на них устанавливают отсчет 500 мм.

На счетчике высот необходимо установить пару одинаковых шестерен (80-80) и шкалу №1.

Необходимо обратить внимание на то, что на точность выполнения поверок сильное влияние оказывают мертвые ходы в узлах прибора, поэтому марку штурвалами X и F следует наводить только с одной стороны: слева направо и снизу вверх, а микрометренными винтами -- только при их ввинчивании.

1. Определение мест нуля шкал винтов , и .

На стереопроекторе места нуля шкал винтов и соответствуют положению, когда точка, вокруг которой вращается плоскость коррекционного механизма и центр сферы, расположенной в основании пальца, опирающегося на эту плоскость совпадает.

2. Определение мест нуля шкал винтов децентраций снимка и .

Места нуля шкал винтов децентраций снимка и соответствуют положению, когда проектирующий стержень параллелен координатной оси Z прибора, а марка совпадает с центральным крестом снимкодержателя. Поверка выполняется отдельно для каждой проектирующей камеры.

3. Определение мест нуля шкал винтов и .

Места нулей шкал и соответствует положению, когда при наведении левой марки на центральный крест левого снимка правая марка устанавливается на центральный крест правого снимкодержателя.

Из-за отсутствия возможности установления отсчета на шкале b_x, равного месту нуля и одновременному наведению обеих марок на центральные кресты, поверку выполняют путем раздельного наведения марок на центральные кресты, а место нуля шкалы определяют расчетным путем.

4. Определение места нуля шкалы винта и установка равенства фокусных расстояний проектирующих камер .

Место нуля шкалы винта соответствует положению, когда высоты проектирования у обеих проектирующих камер равны.

Определить место нуля шкалы винта b_Z можно только при условии, что фокусные расстояния обеих проектирующих камер одинаковы. Равенство фокусных расстояний проектирующих камер устанавливается в ходе юстировки прибора и может быть нарушено только при разборке прибора.

5. Определение фокусного расстояния проектирующих камер F и мест нуля шкал F и Z.

Фокусным расстоянием проектирующей камеры в приборах с механической засечкой является расстояние (при вертикальном положении проектирующего стержня) между точкой пересечения осей шарнира, осуществляющего центр проекции, и точкой пересечения осей шарнира, связанного со снимкодержателем.

Местом нуля шкал F и Z является разность между отсчетами, установленными на этих шкалах, и фактической величиной фокусного расстояния или высоты проектирования [2].

Стереокомпаратор 1818.

Стереокомпаратор служит для измерения плоских прямоугольных координат и параллаксов соответственных точек пары снимков.

В СК 1818 фирмы Цейсс бинокулярный микроскоп состоит из подвижной и неподвижной частей. Подвижная часть находится под общей кареткой, а неподвижная - выше этой каретки. Негативы и диапозитивы освещаются верхними, а контактные отпечатки нижними лампами.

Общая каретка перемещается левым штурвалом, подвижная часть бинокулярного микроскопа - средним штурвалом перпендикулярно движению главной каретки. Эти перемещения служат для измерения координат точки левого снимка и учитываются по барабанам.

Левую каретку со снимкодержателем можно смещать относительно общей каретки влево и вправо от начального положения и закреплять в нужном положении.

Правая каретка со снимкодержателем перемещается правым штурвалом параллельно направляющим общей каретки. Это движение, соответствующее горизонтальному параллаксу, учитывается по барабану, расположенному между снимкодержателями.

Для измерения вертикальных параллаксов правая подвижная часть бинокулярного микроскопа перемещается при помощи шайбы относительно левой подвижной части вдоль оси Z прибора. Вертикальный параллакс отсчитывается по барабану.

Объективы О1 и О2 с измерительными марками и окулярами, составляющие неподвижную часть наблюдательной системы, представляют собой отфокусированные на бесконечность трубы. Подвижную часть наблюдательной системы, включающую объективы О3 и О4, можно считать коллиматорами К1 и К2, в фокальных плоскостях которых находятся снимки Р1 и Р2. между объективами О1, О2 и О3, О4 ход лучей всегда параллельный. Поэтому изображения снимков в плоскости измерительных марок получаются резкими, независимо от перемещения кареток W1 и W2, с которыми соединены подвижные части наблюдательной системы.

Резкость изображения снимка достигается вращением кольца подвижного объектива, доступ к которому возможен через отверстие в передней части прибора.

В поле зрения окуляра видны 2 марки - верхняя и нижняя, а также четыре перекрестия. Верхняя марка предназначена для измерения наземных снимков, а нижняя - для аэроснимков. Перекрестия служат для юстировок микроскопа на заводе и для специальных измерений.

К правой части прибора можно прикрепить чертежный столик [1].

Основные характеристики СК 1818 представлены в приложении 3.

Поверки СК 1818.

Перед измерениями должны быть выполнены рабочие поверки и исследования стереокомпаратора, которые выполняются с помощью измерительных или контрольных сеток. Штрихи таких сеток выгравированы на поверхности плоскопараллельных пластинок в виде взаимно параллельных и взаимно перпендикулярных линий, образующих систему прямоугольных координат. Расстояние между штрихами равно 5±0,005 мм. Перпендикулярность штрихов выдерживается с ошибкой не грубее ±5" дуги. Это гарантирует высокую точность сеток как эталонов измерения.

Для поверок используются сетка форматом 18x18 см. Прибор считается пригодным для работы, если выполняются следующие поверки:

1. Механическая часть прибора должна обеспечивать плавное, легкое и безлюфтное движение кареток и суппортов прибора.

2. Движение каретки х должно быть перпендикулярно к движению каретки у.

3. Движение параллактических суппортов должно происходить по направлениям, параллельным соответствующим основным осям прибора.

4. Масштаб изображения в окулярах должен быть одинаковым.

5. Изображение, даваемое бинокулярным микроскопом, должно быть свободным от астигматизма.

Поверки прибора начинаются с установки и ориентирования измерительных сеток. Они укладываются на стекла снимкодержателей таким образом, чтобы штрихи сеток были обращены в сторону объективов наблюдательной системы стереокомпаратора (вниз), и в этом положении закрепляются зажимными планками. После этого с помощью фокусирующей системы бинокулярного микроскопа добиваются резкого изображения штрихов сеток и измерительных марок, а изменением расстояния между зрачками -- слияния полей изображения и стереоскопического восприятия марки.

Ориентирование сеток заключается в том, чтобы горизонтальные штрихи сеток оказались параллельными оси х стереокомпаратора. Сначала ориентируют левую сетку, а затем правую в следующем порядке. Вращением штурвалов х и у левую марку совмещают с центральным горизонтальным штрихом сетки с левой ее стороны. Не трогая штурвал у, перемещают каретку х в крайнее правое положение. Если левая измерительная марка сойдет с горизонтального штриха, то видимое ее смещение по оси у устраняют на половину винтом х, а другую половину -- штурвалом у. Для контроля эти действия повторяют. Ориентирование считается законченным, если смещение штриха относительно марки не выходит за пределы четверти ее диаметра. Аналогично поступают и с правой сеткой [2].

Далее приступают к поверкам прибора (см. выше).

Измерение аэрофотоснимков на стереокомпараторе включает следующие процессы:

- установку и ориентирование аэрофотоснимков;

- установку начальных отсчетов шкал;

- стереоскопическое измерение координат и параллаксов координатных меток и точек на стереопаре аэрофотоснимков;

- контроль результатов измерений.

Интерпретоскоп.

Для стереоскопического рассматривания и дешифрирования снимков мы запроектировали специальный прибор фирмы Цейсса, названный интерпретоскопом .

Прибор состоит из стола с прозрачным стеклянным экраном, на котором устанавливаются снимки, и бинокулярного микроскопа. Микроскоп имеет 2 части - подвижную и неподвижную. Подвижная перемещается по двум взаимно перпендикулярным направлениям, что позволяет рассматривать различные части стереопары. Увеличение бинокулярного микроскопа можно изменить с помощью панкратической системы и двух взаимозаменяемых объективов с различными фокусными расстояниями. Изменение увеличения осуществляется плавно как одновременно в левой и правой ветвях бинокуляра, так и отдельно в каждой ветви. Это обеспечивает возможность выравнивания масштабов левого и правого изображений даже в случае, когда масштабы снимков, составляющих стереопару, значительно отличаются друг от друга. Изображения снимков можно оптически поворачивать, что позволяет наблюдать неразрезанный фильм и быстро переходить от прямого стереоэффекта к обратному или нулевому.

Наведение марки бинокуляра на точку стереомодели производится четырьмя движениями подвижной части наблюдательной системы: совместными движениями левого и правого объективов в продольном и поперечном направлениях и движениями одного объектива относительно другого в тех же направлениях. Перемещение одного объектива относительно другого в продольном направлении можно отсчитать, что необходимо для измерительных целей.

Благодаря двум бинокулярам данный прибор позволяет одновременно рассматривать стереопару двум наблюдателям [1].

Интерпретоскоп Народного предприятия «Карл Цейсс Йена»

Формат снимков 30Ч30 см

Увеличение наблюдательной системы от 2 до 15Ч

Поле зрения 200 мм

Оптический поворот каждого изображения снимков до 400 ^g

Допустимая разномасштабность снимка до 1:7,5

Точность отсчета разности продольных параллаксов 0,02 мм

Размеры прибора 126Ч70Ч128 см

Масса прибора 176 кг

Фототрансформатор (ФТМ).

В ходе выполнения проекта существует необходимость выполнить трансформирование топографических аэрофотоснимков с целью преобразования изображения точек местности в заданном масштабе из центральной проекции снимка в проекцию создаваемой топографической карты.

Для данной работы был запроектирован фототрансформатор (ФТМ), разработанный на основе фототрансформатора SEG-4 (фирма “Карл Цейсс Йена”). Он предназначен для трансформирования плановых аэрофотоснимков.

ФТМ выполняет трансформирование аэрофотоснимков по принципу второго рода, т.е. с преобразованием пучка проектирующих лучей. Конструктивной осью является перпендикуляр, проведенный из задней узловой точки объектива к рабочей поверхности прижимного стекла кассеты. Технические характеристики ФТМ даны в приложении 5.

В связи с небольшой массой и возможностью быстро разобрать и упаковать в два специальных ящика ФТМ является транспортабельным прибором.

Экран 1 прибора подвешен к карданной системе 2 и имеет две взаимно перпендикулярные оси вращения, обозначаемые по аналогии с координатными осями аэрофотоснимка. У внешнего кольца карданного подвеса в передних углах крепятся опорные ножки, а дальняя сторона прикреплена к вертикальной стойке 3 фототрансформатора, имеющей внизу два опорных винта. Прибор устанавливается на полу на четыре ножки.

ФТМ.

Два наклона экрана осуществляют с помощью двух ручных штурвалов, расположенных слева и справа на передней стороне внешнего кольца карданного подвеса экрана. Левым штурвалом 4 наклоняют экран вокруг оси х, правым штурвалом 5 - вокруг оси y. Для установки экрана в горизонтальное положение в его правом ближнем углу прикреплен круглый уровень.

Над экраном расположен объектив 6, который укреплен на каретке, перемещающейся вверх-вниз по направляющим, расположенным на вертикальной стойке ФТМ. Объектив перемещают с помощью ножного штурвала 7, установленного на полу. Объектив установлен в карданном подвесе и имеет две оси вращения, параллельные осям вращения экрана. Наклон объектива происходит одновременно с наклоном экрана и осуществляется с помощью двух перспективных инверсоров. Объектив снабжен диафрагмой, управление которой производится ручкой, расположенной на передней стенке объектива. При расположении ручки справа диафрагма открыта полностью. Смещая ручку влево, диафрагму закрывают, при этом имеются фиксированные положения, которые можно определить по щелчкам или по шкале, нанесенной на объективе. Под объективом укреплены два светофильтра: красный и желтый.

Над объективом располагается кассета 10, которая находится всегда в горизонтальном положении и может перемещаться вверх-вниз вдоль вертикальной стойки. Это перемещение происходит одновременно с движением объектива по высоте и осуществляется с помощью ленточного масштабного инверсора, расположенного с левой стороны вертикальной стойки.

Кассета имеет две децентрации, параллельные осям вращения экрана: ?x и ?y . Децентрация ?y вводится с помощью винта 11, расположенного на планке, прикрепленной к направляющим перед кассетой. На правой направляющей нанесена риска, у которой должна устанавливаться передняя стенка кассеты при среднем положении. Децентрация ?x вводится перемещением рамки 12 с прикладным стеклом влево - вправо. К рамке слева и справа прикреплены держатели для использования неразрезанного аэрофильма. Для установки рамки в среднее положение ее сдвигают влево - вправо так, чтобы ее края одинаково выступали справа и слева от стенок кассеты.

Над кассетой установлен осветитель 13, состоящий из рефлектора и ртутной лампы. Осветитель укреплен на объективной каретке. Это сделано для того, чтобы диафрагма объектива располагалась в фокусе эллипсоидального рефлектора, в другом фокусе которого расположена лампа. Пространства между осветителем и кассетой, а также кассетой и объективом затянуты чехлами из светонепроницаемой материи, чтобы исключить распространение света вокруг прибора. Для обеспечения доступа к рамке с прижимным стеклом верхний чехол крепится не к кассете, а к специальной рамке, которую поднимают как при установке негатива, так и при замене электролампы.

Рабочими движениями являются три линейных и два угловых:

- масштабное движение с помощью ножного штурвала 7 (установка коэффициента трансформирования к_t);

- децентрации негатива на величины: ?y с помощью винта 11 и ?x перемещением рамки 12 руками;

наклоны экрана на угол левым ручным штурвалом 4 и на угол правым ручным штурвалом 5 [2].

Поверки фототрансформатора ФТМ.

В задачу поверок фототрансформатора входит приведение их в рабочее состояние. Выполняют поверки после сборки прибора, а также периодически по мере его эксплуатации.

Для выполнения поверок нужен рамный уровень с ценой деления 30”, который можно прикладывать к вертикальным направляющим и устанавливать на горизонтальные плоскости. Уровень должен быть предварительно поверен. Кроме того, нужны юстировочная шпилька, отвертка, гаечный ключ, штангенциркуль и контрольная сетка.

После того, как будет отрегулировано освещение, в кассету закладывают контрольную сетку, сцентрировав ее по координатным меткам, награвированным на прижимном стекле кассеты [2].

1. Установка прижимного стекла кассеты и экрана в горизонтальное положение, а вертикальной направляющей - в отвесное положение.

2. Установка главной оптической оси объектива в отвесное положение.

3. Поверка масштабного инверсора.

4. Поверка перспективного инверсора.

7.2 Составление проекта фотограмметрической сети

Составление проекта включает: выбор маршрута аэроснимков, используемых для фотограмметрического сгущения опорной сети; образование секций; установление очередности и порядка обработки (поскольку в проекте будет запроектирована аналитическая блочная фототриангуляция в выполнении двух последних пунктов нет необходимости) [4].

Выбор точек сети и накол их на контактные отпечатки выполняется при рабочем проектировании фотограмметрических сетей.

При выборе точек фотографической сети (составление рабочего проекта) следует учитывать, что в результате построения фотограмметрической сети каждая стереопара аэроснимков основного варианта (снимков, используемых для съемки подробностей) должна быть обеспечена основными (используемыми как опорные при съемке рельефа и составлении оригинала карты) фотограмметрическими точками, расположенными примерно в углах стереопары. Все основные точки должны определяться в двух вариантах построения сети по каждому маршруту.

Кроме основных точек, в фотограмметрические сети включают точки геодезического обоснования; урезы воды и некоторые характерные точки местности, высоты которых должны быть подписаны на карте; точки, предназначенные для контроля съемки подробностей и заключительного контроля оригинала карты.

В качестве связующих точек для передачи масштаба и соединения звеньев используют некоторые точки сети, расположенные в зоне тройного перекрытия аэроснимков. Дополнительные связующие точки выбирают в процессе построения сети с таким расчетом, чтобы передача масштаба и соединение звеньев выполнялись по шести связующим точкам.

Для связи между различными участками съемки выбирают контурные точки, которые можно надежно опознать и определить по аэроснимкам обоих участков.

Рассмотрим схему создания планово-высотных опознаков.

Ось первого маршрута совмещаем с северной границей снимаемого участка и по оси откладываем расстояние в масштабе карты (1:200 000). Первый и последний центры аэроснимков (фотографирования) выбираем таким образом, чтобы обеспечить полноценную съемку западной и восточной границы участка соответственно. Для этого откладываем по одному базису Вх влево и вправо от границы съемочного участка. Ось второго маршрута получаем отложением от оси первого маршрута расстояния в масштабе карты. На оси маршрута также намечаем центры аэроснимков. Проектируем оси маршрутов и центры фотографирования до тех пор, пока не обеспечим аэрофотосъемку всего участка местности.

После построения маршрутов съемки, проектируем плановые и высотные опознаки. Число базисов между высотными опознаками было рассчитано в разделе 3.4 и равно n = 9. Запроектируем эти опознаки на схеме планово-высотных опознаков (приложение 6). Для этого по обе стороны от центров фотографирования (кратных числу базисов) на расстоянии, равном половине Вy наметим их положения. Поскольку в нашей работе для двух трапеций запроектировано создание чистой основы, разметим на этот участок положение плановых опознаков. Они размечаются возле центров фотографирования, кратных 16 (см. раздел 3.4.), кроме того, их должно быть не менее пяти. Плановые опознаки возле центров фотографирования, где уже запроектированы высотные опознаки, совмещаются с ними и считаются планово-высотными опознаками.

Схема создания плановых опознаков строится аналогично лишь с той особенностью, построение ведется не сразу на всю территорию, а на каждый из 4 участков в отдельности.

Все фотограмметрические точки обозначают наколом на одном комплекте контактных отпечатков. Переколку точек на смежные маршруты тщательно контролируют.

Все точки пространственной сети выбирают и накалывают обязательно при стереоскопическом рассматривании на интерпретоскопе.

В данной работе запроектировано использование интерпретоскопа Народного предприятия «Карл Цейсс Йена».

7.3 Построение сетей фототриангуляции и создание планов

Технологическая схема аналитической пространственной фототриангуляции включает три основных процесса:

- подготовительные работы;

- измерение снимков на стереокомпараторе;

- построение сети пространственной фототриангуляции на ЭВМ.

В подготовительные работы входят:

- сбор и изучение исходных материалов;

- составление рабочего проекта пространственной фототриангуляции;

- выполнение рабочих поверок и исследований СК1818 (см. раздел 7.1.).

При составлении рабочего проекта необходимо учитывать, что существует необходимость выбора на каждой стереопаре аэрофотоснимков не менее чем 6 примерно стандартно расположенных точек. Эти точки служат для построения моделей по стереопарам аэрофотоснимков [2].

Методика построения сетей.

Для определения по снимкам планового положения и высоты опорных точек, необходимых для составления топографических карт, планов, фотопланов, мы проектируем выполнение аналитической пространственной фототриангуляции.

Существенными преимуществами аналитической фототриангуляции перед фототриангуляцией на универсальных стереоприборах являются:

- более высокая точность, обусловленная использованием прецезионного стереокомпаратора для измерения фотоснимков и строгих методов обработки результатов измерений;

- большая производительность, достигаемая благодаря применению ЭВМ, автоматизирующих все вычислительные процессы;

- универсальность - не накладываются ограничения на значения ориентирования фотоснимков;

- возможность учета всех систематических погрешностей, влияние которых можно выразить в математической форме [8].

Основная цель пространственной фототриангуляции - максимально сократить трудоемкие полевые геодезические работы, заменив их камеральными.

Для данной работы рекомендуется применять блочную фототриангуляцию. Она является наиболее эффективной и перспективной. Развивается по фотоснимкам, принадлежащим двум или более маршрутам, и не требует геодезической подготовки каждого маршрута [8].

Для более ясного представления необходимо изложить строгий способ аналитической блочной фототриангуляции.

Основные особенности способа:

- фотоснимки будут измеряться на запроектированном стереокомпараторе СК 1818;

- элементарным звеном сети служит фотоснимок;

- результаты измерений фотоснимков освобождаются от систематических погрешностей;

- с целью повышения точности сети используются элементы внешнего ориентирования, зафиксированные в полете;

- построение и уравнивание сети производится одновременно при помощи ЭВМ;

- координаты точек сети получают в проекции, принятой для составления топографических карт.

Построение и уравнивание фототриангуляции выполняются в прямоугольной системе координат с использованием фотограмметрических и геодезических измерений, а также элементов внешнего ориентирования фотоснимков, полученных во время полета самолета с АФА, т.е. результатов бортовых измерений. При этом обязательным требованием является учет весов всех измерений.

Пусть известны приближенные значения элементов внешнего ориентирования фотоснимков и координат определяемых точек местности. Тогда построение и уравнивание блочной фототриангуляции можно свести к составлению и решению уравнений, содержащих в качестве неизвестных поправки к приближенным значениям элементов внешнего ориентирования фотоснимков определяемых точек местности, а также поправки к фотограмметрическим, геодезическим и бортовым измерениям [8].

Уравнивания поправок для фотограмметрических измерений.

К фотограмметрическим измерениям относятся определения координат точек фотоснимков. Представляя их как функции неизвестных, получим:



(7.3.1.)

где x, y - координаты точки m фотоснимка (начало координат в главной точке о, рис. 6.3.1.);

X, Y, Z - координаты соответствующей точки М местности;

f - фокусное расстояние фотокамеры;

Xs, Ys, Zs - координаты точки фотографирования S;

а1, а2,…, с3 - направляющие косинусы, зависящие от угловых элементов внешнего ориентирования .

Рис. 7.3.1.

Так как у нас есть приближенные значения неизвестных, то можно записать:

(7.3.2.)

где a, b, ..., i - частные производные функции по соответствующим переменным;

- поправки к приближенным значениям неизвестных;

x, y - измеренные координаты точки фотоснимка;

x_B, y_B - координаты точки фотоснимка, вычисленные по формулам (7.3.1.) с использованием приближенных значений неизвестных;

v, v' - поправки к координатам х и у.

систему уравнений (6.3.2.), составленную для всех фотограмметрических измерений, можно представить в матричном виде

. (7.3.3.)

Уравнения поправок для геодезических измерений.

Для внешнего ориентирования блочной фототриангуляции можно использовать координаты опорных точек, превышения точек местности, расстояния между точками на местности и другие геодезические измерения.

Уравнения поправок для координат опорных точек имеют вид:

(7.3.4.)

где X', Y', Z' - измеренные координаты опорной точки;

X⁰, Y⁰, Z⁰ - приближенные координаты той же точки;

v_X, v_Y, v_Z - поправки к измеренным координатам;

- поправки к приближенным координатам.

Запишем уравнения (6.3.4.), составленные для всех опорных точек блока, в матричном виде:

 (7.3.5.)

Уравнение поправок для расстояний между точками на местности:

(7.3.6.)

где и - поправки к S⁰_{i k} и S'_{i k};

a, b, ..., c' - частные производные функции.

Систему уравнений (6.3.6.) для всех измеренных расстояний на местности представим как:

(7.3.7.)

Аналогично получим уравнения для превышений точек местности:

(7.3.8.)

и для других геодезических измерений. Собирая их вместе, запишем:

(7.3.9.)

Уравнения поправок для бортовых измерений.

К бортовым измерениям, выполняемым в процессе фотографирования местности, относятся: относятся элементы внешнего ориентирования фотоснимков (координаты точек фотографирования, углы наклона и углы поворота фотоснимков), превышения точек фотографирования, длины базисов фотографирования, расстояния от точек фотографирования до точек местности и др.

Уравнения поправок для элементов внешнего ориентирования фотоснимков имеют вид:

;

;

; (7.3.10.)

;

;

;

где Xs⁰, Ys⁰, …, - приближенные значения элементов внешнего ориентирования;

Xs', Ys', …, - измеренные элементы внешнего ориентирования;

- поправки к приближенным элементам внешнего ориентирования;

v_Xs, v_Ys, …, - поправки к измеренным элементам внешнего ориентирования.

Систему уравнений (6.3.10.) для всех фотоснимков блока можно представить так:

(7.3.11.)

Уравнения поправок для измеренных базисов фотографирования, превышений точек фотографирования и расстояний от центров проекции до точек местности имеют вид:

(7.3.12.)

(7.3.13.)

(7.3.14.)

Запишем все уравнения поправок для бортовых измерений в обобщенном виде:

(7.3.15.)

Математическая модель блочной фототриангуляции и блок-схема программы для ЭВМ.

Итак, блочная фототриангуляция заключается в составлении и решении трех групп уравнений для фотограмметрических, геодезических и бортовых измерений:

(7.3.16.)

.

Представим эти уравнения в более общем виде:

(7.3.17.)

Решая эти уравнения, по методу наименьших квадратов, перейдем к нормальным уравнениям:

(7.3.18.)

где (7.3.19.)

- весовая матрица измеренных величин.

Программа блочной фототриангуляции состоит из следующих основных частей:

1) обработка результатов фотограмметрических измерений;

2) определение координат опорных точек в прямоугольной системе;

3) составление уравнений поправок для фотограмметрических, геодезических и бортовых измерений;

4) составление нормальных уравнений;

5) решение нормальных уравнений;

6) вычисление координат точек сети в заданной системе.

Так как блок большой и возможности ЭВМ (256 Мb) не позволяют обработать весь блок целиком, можно построить взаимно перекрывающиеся подблоки (разделим на 2), а затем объединить их в блок с помощью квазиснимков [8].

Рассчитаем общее число неизвестных и уравнений поправок в сети для нашего случая. Блочная сеть строится по r = 18 маршрутам, каждый из которых содержит n = 15 снимков. Будем определять 6 стандартно расположенных точек для каждой стереопары.

Число снимков в блоке равно , а число определяемых точек

(7.3.20.)

Положение каждого снимка определяется шестью элементами внешнего ориентирования, а положение каждой определяемой точки - тремя координатами. Следовательно, общее число неизвестных:

(7.3.21.)

Это число определяет порядок системы нормальных уравнений [3].

Для нашего проекта найдем число неизвестных:

Рассчитаем объем оперативной памяти ЭВМ, необходимый для обработки матрицы нормальных уравнений размерами 32853285.

Mb

Теоретические исследования и опытные данные показали, что точность аналитической пространственной фототриангуляции в 1,5 - 2 раза выше по сравнению с фототриангуляцией на универсальных стереоприборах (аналоговой). Это позволяет получить опорную геодезическую сеть, необходимую для картографирования. Производительность аналитического сгущения опорной сети по снимкам в 3 - 4 раза выше, чем аналогового [8].

Создание планов.

Поскольку при выборе способа аэрофототопографической съемки была выбрана вторая технологическая схема (контурная нагрузка карты велика и число зон 3), то контурная часть плана будет создаваться на основе фотопланов, а съемка рельефа - на фотограмметрических приборах. Рассмотрим подробнее выполнение этих работ.

Создание фотоплана.

Перед фототрансформированием аэрофотоснимков необходимо: определить, каким образом будет выполняться фототрансформирование;

рассчитать толщину подложки и изготовить ее;

подготовить аэронегативы и опорные планшетики;

подготовить фототрансформатор к работе.

Способ трансформирования выбирается в зависимости от числа зон, в пределах которых центральная проекция будет соответствовать с заданной точностью ортогональной. Поскольку число зон варьирует от 1 до 3 (см. раздел 3.1.), будем использовать следующий способ фототрансформирования. Т.к. площадь трапеции покрывается несколькими аэрофотоснимками и расчлененность рельефа небольшая, каждый снимок необходимо трансформировать на несколько горизонтальных плоскостей, получая каждый раз фотоотпечаток. Число последних будет равно числу зон n, и из них монтируют фотоплан по зонам [2].

Из-за того, что фотобумага после фотомеханической обработки и последующей сушки деформируется, необходимо при фототрансформировании учитывать этот фактор. систематическая равномерная по всем направлениям деформация выражается в уменьшении размера фотоотпечатка, что приводит к уменьшению масштаба фотоизображения по сравнению с исходным. Такой вид деформации можно учесть путем искусственного увеличения масштаба на расчетную величину. Делается это с помощью картонной подложки, толщину которой вычисляют по формуле:

(7.3.21.)

где k_t = m/M - коэффициент трансформирования, a, m и M - знаменатели масштабов аэрофотоснимков и фотоплана; F - фокусное расстояние объектива фототрансформатора; k_Д - коэффициент деформации фотобумаги.

На аэронегативах необходимо проколоть 5 трансформационных точек - 4 в углах рабочей площади и пятую в центре, плановое положение которых было получено в ходе сгущения опорной сети. Для этого по контактным отпечаткам с наколами точек сгущения опознают эти точки на аэронегативах и накалывают.

Для работы на фототрансформаторе подготавливают опорные планшетики, которые представляют собой лист ватмана с наколотыми трансформационными точками для одного, двух и более аэронегативов. Для нашего проекта лучше планшетики изготовить на каждый негатив, что является более удобным при введении поправок за рельеф в положение трансформационных точек.

Далее фототрансформатор подготавливается к работе. Выполняются все его поверки (см. раздел 6.1.). Далее экран устанавливают в горизонтальное положение, а на шкалах рабочих движений устанавливают нулевые отсчеты, что обеспечит приведение всех подвижных узлов фототрансформатора в исходное положение. Ручкой диафрагмирования открывают полностью объектив. Светофильтр отодвигают в сторону. Все эти действия выполняют перед началом фототрансформирования каждого аэронегатива.

Работа на фототрансформаторе при трансформировании по зонам заключается в следующем. Аэронегатив закладывают в кассету, на экран укладывают подложку, опорный планшет и накрывают его покровным стеклом. Затем, открыв полностью диафрагму, рабочими движениями рабочими движениями фототрансформатора совмещают с точностью 0,3 мм изображения трансформационных точек с их положениями на опорном планшете, соответствующими первой зоне. После этого, установив диафрагму и перекрыв световой поток желтым светофильтром, убирают опорный планшет и подложку, а на их место укладывают лист фотобумаги, на котором на обратной стороне карандашом предварительно были подписаны номер зоны. Отодвинув светофильтр, производят экспонирование изображения и снова устанавливают светофильтр перед объективом.

Проведя химико-фотографическую обработку листа фотобумаги, на экран снова укладывают подложку и планшет, открывают полностью диафрагму, отодвигают светофильтр и приступают к совмещению изображения трансформационных точек с их положениями во второй зоне и т.д. [2].

Фотоплан - смонтированное из трансформированных снимков фотографическое изображение местности, которое по точности планового положения контуров соответствует топографической карте.

Для трансформирования фотоплана необходимо иметь: трансформированные снимки; основу с нанесенными в масштабе создаваемого фотоплана трансформационными точками; пуансон, скальпель, наколку, резиновый клей, кисточку, грузики.

На трансформированных аэрофотоснимках пробивают пуансоном отверстия диаметром 1 мм в местах, соответствующих положению трансформационных точек в ортогональной проекции. Для этого на каждом аэрофотоснимке от изображения трансформационной точки откладывают поправку за превышения точки над средней плоскостью данной зоны, как это делалось при подготовке опорного планшета. Но поправку нужно откладывать в противоположную сторону по сравнению с тем, как она была отложена на планшете. Если на планшете поправка откладывалась от центральной части, то на аэрофотоснимке ее следует отложить в сторону центра. В результате, если все отпечатки с одного аэрофотоснимка для разных зон наложить друг на друга и на основу, то пробитые отверстия должны совпасть и на них должны быть видны наколы на основе. Нарушение этого условия на одном из отпечатков указывает на ошибку либо при пробивке отверстий, либо при фототрансформировании. Проконтролировав все отпечатки на точность совпадения отверстий с наколами на основе, приступают к нанесению на отпечатки горизонталей границ зон: на фотоизображения со второй зоной наносят границы между этой зоной и первой, на фотоизображения с третьей зоной - границу со второй и т.д. Нанесение осуществляют интерпретоскопом Цейсса. Горизонтали берут либо из материалов рисовки рельефа по данным аэрофотоснимкам на универсальных фотоприборах, либо с топографической карты на данный район. Далее на основу укладывают отпечаток с первой зоны, совмещают пробитые отверстия с наколами и приклеивают отпечаток в местах с изображением первой зоны. После этого на него укладывают отпечаток со второй зоны и совмещают отверстия с наколами. Проверив наколкой совпадение контуров вдоль границы между этими зонами, скальпелем скальпелем разрезают оба отпечатка по этой границе. От первого отпечатка оставляют части с фотоизображением первой зоны и полностью их подклеивают. От второго отпечатка отделяют части с фотоизображением первой зоны и его подклеивают в местах с изображением второй зоны и т.д.

Закончив монтировать по зонам один аэрофотоснимок, переходят ко второму, по окончании монтирования которого приступают к соединению его с первым, т.е. разрезают их вдоль линии, проходящей через общие трансформационные точки [2].

Съемка рельефа.

Составление оригинала топографической карты на стереопроекторе производится путем обработки отдельных стереопар аэрофотоснимков, которые покрывают данную трапецию. Обработка отдельной стереопары включает:

- подготовительные работы;

- взаимное ориентирование пары аэрофотоснимков - построение фотограмметрической модели местности;

- внешнее ориентирование модели - ориентирование модели местности в координатной системе прибора, принимаемой за геодезическую;

- стереоскопическую съемку рельефа и контуров.

Подготовительные работы включают получение исходных материалов, выполнение необходимых расчетов и подготовку прибора к работе.

Исходными материалами являются:

- диапозитивы аэрофотоснимков на стекле;

- значение фокусного расстояния аэрофотокамеры f, величина среднего масштаба аэрофотоснимков 1:m или высоты фотографирования Н над средней плоскостью участка местности;

- контактные отпечатки аэрофотоснимков с наколами и номерами плановых и высотных точек геодезического обоснования и фотограмметрического сгущения опорной сети;

- каталоги координат опорных точек;

- основа с нанесенными в масштабе 1:M создаваемой карты плановыми опорными точками;

- материалы для фотографирования.

Основа может быть на пластике или на бумаге, наклеенной на алюминий [2].

Расчеты установочных величин включают вычисления горизонтального и вертикального масштабов модели, установочного значения проекции базиса проектирования на ось Х прибора и фокусного расстояния прибора, а также определение пар шестерен и шкалы для установки на счетчике высот. Т.к. m/M<2, то применение координатографа необязательно. И тогда горизонтальный масштаб модели устанавливают равным масштабу создаваемой карты 1:Мг = 1:М.

Подготовка прибора к работе описана в разделе 6.1.

Диапозитивы закладывают в съемные кассеты эмульсией вверх, перекрывающимися частями внутрь и центрируют координатными метками по штрихам на подкладных стеклах. Сцентрировав снимки и надежно закрепив их в снимкодержателях, последние устанавливают в проектирующие камеры. На шкалах линейных и угловых движений прибора устанавливают места нулей, которые выявляются в процессе поверок прибора. На счетчике высот ставят пару шестерен и шкалу. Заканчивают подготовку прибора к работе установкой на штурвалах Х и Y больших скоростей перемещения кареток.

Взаимное ориентирование ведется только движениями, отнесенными к правой проектирующей ветви. Заключается в устранении поперечных параллаксов на 6 стандартно расположенных точках (рис. 6.3.2.). Устранение поперечных параллаксов осуществляется последовательным приближением, т.е. после любого последующего движения необходимо возвращаться на первую точку и, если это нужно, повторять весь процесс. После первого круга ориентирования на контрольной точке может еще быть значительный поперечный параллакс из-за преобразования связок. После 2 круга взаимного ориентирования этого быть не должно, т.к. перед вторым кругом вводят децентрации фотоснимков.



рис. 7.3.2.

После взаимного ориентирования приступают к геодезическому, состоящему в масштабировании и в горизонтировании (повороте) модели. Этот процесс делается по опорным точкам на планшете заданного масштаба с предварительным подбором по специальным таблицам шестерен и шкалы счетчика высот.

После выполнения внешнего ориентирования модели на СПР-3 приступают к съемке рельефа и контуров. Запроектируем порядок выполнения работы при классической технологической схеме, подразумевающей использование чистого листа. В этом случае порядок работы при составлении оригинала топографической карты следующий: вначале проводят съемку гидрографии, затем рельефа, а потом контуров. Поскольку рисовку контуров мы запроектировали на ФТМ, на стереопроекторе будем производить лишь съемку рельефа.

Начинать съемку с рисовки гидрографической сети местности целесообразно по той причине, что она дает скелетную схему местности, по которой удобно уложить горизонтали.

Рисовку горизонталей начинают с наименьшей высоты.

При наличии крутых склонов сначала проводят десятиметровые горизонтали, а уже затем промежуточные.

При рисовке горизонталей на участках, покрытых лесом, отсчет, установленный на счетчике высот и соответствующий высоте горизонтали, следует увеличить на высоту леса.

Проведя максимальную горизонталь, измеряют высоты всех вершин и урезов вод, отмечают их положение точкой и подписывают рядом высоту. Урезы вод измеряют не реже чем через 10 см в масштабе карты.

В процессе стереорисовки ориентирование проверяется, при этом расхождения высот не должны превышать точности стереообработки, т.е. величины .

Затем рисуют контуры. В первую очередь наносят основные контуры: дороги, границы кварталов, ручьи, берега рек, и лишь затем мелкие контуры. Контуры отбираются согласно требуемой нагрузке топографической карты данного масштаба. Допустимыми следует считать расхождения контуров в пределах до 0,8 мм в масштабе плана.

Поскольку в нашем проекте имеется две трапеции, на которых запроетировано создание чистой основы, рассмотрим рисовку контуров на ней. При обводе маркой контуров пользуются фотоснимками-оригиналами с результатами дешифрирования и всю работу выполняют в такой последовательности.

1. Обводят внешние границы контуров населенных пунктов, улиц и переулков в них, затем обводят здания и заполняют условными знаками топографического содержания остальные участки населенных пунктов.

2. Намечают и обводят сооружения при дорожной и гидрографической сетях: мосты, плотины, мельницы. Только после этого обводят сами дороги, реки и другие водоемы.

3. Отдельно от других линейных объектов обводят различные линии связи.

4. Обводят границы угодий.

5. Заполняют угодья условными знаками.

Заполнение условными знаками угодий делается в процессе вычерчивания оригинала, т.е. после того, как стереообработка закончена [8].

После того, как снимки сняты с прибора, вычерчивают в туши горизонтали.

По границам смежных снимков горизонтали должны быть сведены. Для этого зону перекрытия смежных снимков рассматривают в интерпретоскоп Цейсса. Основные допуски при стереоскопической рисовке рельефа в процессе сводки отдельных стереопар и трапеций для масштаба карты 1:10000 при h=2,5 м - не более 0,4 м. При сводках не допускается излома и неестественного изгиба горизонталей.

Расхождения в плановом положении одноименных точек на смежных трапециях открытой местности не должны превышать 1,0 мм. В закрытой, лесной местности допускают 1,5 мм [10].

Перенесение горизонталей и контуров со снимков на фотоплан.

Горизонтали на фотоплан наносят с помощью стереоскопа с переменным увеличением со снимков, обработанных на стереометре.

По коэффициенту уменьшения снимков, выбранному при составлении фотоплана, подбирают линзу для стереоскопа. Затем устанавливают снимок на каретке стереоскопа, а стереоскоп - на фотоплане, причем так, чтобы правый глаз видел перекрывающуюся со снимком часть фотоплана. После этого левым глазом наблюдают снимок, а правым - фотоплан и добиваются стереоскопического эффекта, перемещая каретку со снимком по продольной оси прибора, а линзу - вдоль вертикальной оси. Перенесение сводится к обведению на фотоплане всех видимых горизонталей и дешифрированных контуров.

Т.к. некоторые трапеции имеют равнинную местность, на стереометре можно набрать только пикетные точки, а горизонтали провести по этим точкам на фотоплане с помощью стереоскопа с переменным увеличением.

Фотопланы вычерчивают соответствующими условными знаками в три цвета: контуры - черным цветом, воды - зеленым, рельеф - коричневым.

Затем фотоплан проверяют, сличая его с отдешифрированными снимками и стереоскопически просматривая отдельные его участки. Проверенный фотоплан отбеливают в 5% растворе красной кровяной соли, промывают, погружают в раствор гипосульфита, вновь промывают и сушат. В результате получают составительский оригинал карты [11].

Заключение

Основной целью данной курсовой работы являлось получение и закрепление навыков, необходимых при создании планов и карт с использованием фотограмметрии. В ходе выполнения работы нами обоснованно был выбран стереотопографический способ при создании плана масштаба 1:10000. Главным преимуществом этого способа является возможность получения в камеральных условиях не только контуров, но и рельефа местности.

Также мы рассмотрели разделы, касающиеся расчета высоты сечения рельефа, выбора масштаба залета, фокусного расстояния АФА, высоты фотографирования и числа плановых и высотных опознаков.

В четвертом разделе мы выполнили расчет аэрофотосъемки, чтобы затем составить проект фотограмметрической сети.

В пятом разделе были рассмотрены различные виды дешифрирования и выбрано комбинированное. Оно наилучшим образом подходит при опознавании контуров местности на данной территории, повышает производительность и позволяет контролировать в поле результаты камеральной обработки аэрофотоснимков.

При построении сетей фототриангуляции была выбрана аналитическая пространственная блочная фототриангуляция как наиболее точная, производительная, универсальная по сравнению с фототриангуляцией на универсальных стереоприборах.

Поскольку мы выбрали вторую технологическую схему аэрофототопографической съемки стереотопографическим способом, нам потребовалось рассмотреть подготовительные и основные работы при создании контурной части на основе фотоплана и рисовке рельефа на стереокомпараторе.

Кроме того, были рассмотрены различные приборы (СК 1818, СПР-3, интерпретоскоп Цейсса, ФТМ), запроектированные в ходе выполнения курсовой работы, с перечнем поверок.

Литература

1. Бобир Н.Я., Лобанов А.Н., Федорук Г.Д. Фотограмметрия. - М.: Недра, 1974.-470 с.

2. Буров М.И., Краснопевцев Б.В., Михайлов А.П. Практикум по фотограмметрии. - М.: Недра,1987.-302 с.

3. Лобанов А.Н., Буров М.И., Краснопевцев Б.В. Фотограмметрия. - М.: Недра,1987.-308 с.

4. Михеева А.А. Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Прикладная фотограмметрия» для студентов специальности 3001. Новополоцк - 1991.

5. Михеева А.А. Теория стереоскопической пары снимков. Конспект лекций по курсу «Прикладная фотограмметрия» для студентов специальности 3001, часть 2. Новополоцк - 1993.

6. Михеева А.А. Основы аэрофотосъемки и теория одиночного снимка. Конспект лекций по курсу «Фотограмметрия» для студентов специальности Т.21.01. Новополоцк -1997.

7. Лобанов А.Н. Фотограмметрия. - М.: Недра,1984.-552 с.

8. Кислов В.В. Фотограмметрия. - М.: Недра, 1979.-215 с.

9. Селиханович В.Г. Геодезия.: - М.: Недра, 1981.-544 с.

10. Инструкция по фотограмметрическим работам при создании топографических карт и планов. - М.: Недра, 1974 г.

11. Лобанов А.Н. Аэрофототопография. - М.: Недра,1978.-576 с.

Размещено на Allbest.ru