Стереофотограмметрическая съемка

способ съёмки земной поверхности или других объектов, основанный на измерениях стереопар фотоснимков этих объектов. Наиболее широкое распространение получила при топографической съёмке (аэрофототопографической и наземной фототопографической съёмке). Применяется также для определения деформаций сооружений, изучения памятников архитектуры, дорожных происшествий, размыва берегов, оврагообразований, движения ледников и др. Основные процессы аэрофототопографической съёмки: Аэрофотосъёмка местности, геодезические определения координат опорных точек, фотограмметрическое сгущение этой сети точек до необходимой плотности, стереоскопическая съёмка рельефа и контуров по аэрофотоснимкам и составление топографической карты или плана. Измерения по снимкам для целей сгущения и съемки могут выполняться на стереофотограмметрических приборах (пространственного типа, воссоздающих геометрическую модель местности (аналоговый способ) или на приборах плоскостного типа (Стереокомпараторах), в последнем случае пространственные координаты точек вычисляют на ЭВМ (аналитический способ обработки) и наносят на план с помощью координатографов или хранят в цифровом виде (цифровые модели).

При наземной фототопографической съёмке и различных применениях С. с. фотоснимки объекта получают с неподвижного базиса на местности или постоянного подвижного базиса (например, с судна). Обработка наземных фотоснимков выполняется теми же аналитическим или аналоговым методами.

Лит.: Коншин М. Д., Аэрофотограмметрия, М., 1967; Лобанов А. Н., Аэрофототопография, М., 1971; его же, Аналитическая фотограмметрия, М., 1972; Бобир Н. Я., Лобанов А. Н., Федорук Г. Д., Фотограмметрия, М., 1974.

Х. Н. Герценова.

Стереофотограмметрические приборы

приборы, позволяющие выполнять стереоскопические измерения по стереопаре фотоснимков с целью определения размеров, формы и пространственного положения сфотографированных объектов. Основные части каждого С. п. независимо от его принципиальной схемы и конструктивного оформления: координатно-измерительная система; снимкодержатели (обычно два), на которых располагаются фотоснимки; наблюдательная система, с помощью которой наблюдают Стереомодель, измерительные марки, располагаемые в каждой ветви наблюдательной системы или в пространстве геометрической модели объекта, воссоздаваемой при проектировании двух его изображений. При измерениях на С. п. оператор осуществляет последовательное стереоскопическое наведение на различные точки изображений объекта и фиксирует их положение графически или отсчитывает их координаты по специальным счётчикам в координатной системе снимка или отдельной модели (в зависимости от типа С. п.).

По назначению С. п. делятся на универсальные и дифференцированного метода. Конструкция первых обеспечивает возможность выполнения на одном приборе всего комплекса технологических процессов, необходимого для получения геометрических характеристик изучаемого объекта. Каждый прибор дифференцирированного метода призван обслуживать какой-либо один технологический процесс. Наиболее распространённым прибором дифференцированного метода является Стереокомпаратор.

Универсальные С. п. делятся на аналоговые и аналитические. Аналоговые приборы воссоздают и измеряют геометрическую модель объекта. По способу построения модели они могут быть оптическими, механическими и оптико-механическими.

Оптический прибор имеет две (или более) проектирующие камеры, с помощью которых по фотоснимкам воспроизводят связки проектирующих лучей и их взаимное ориентирование в пространстве, соответственно положению, существовавшему в моменты фотографирования; в результате пересечения проектирующих лучей от одноимённых точек фотоснимков строится геометрическая модель объекта. Масштаб модели определяется отношением базиса проектирования (расстояния между узловыми точками объективов двух проектирующих камер) к базису фотографирования. Пример С. п. данной группы — Стереопланиграф. В универсальном С. п. механического типа связки лучей и модель воспроизводят с помощью прецизионных рычагов или линеек, перемещающихся в плоскости или пространстве. На принципе механического проектирования созданы такие С. п., как Стереограф, Стереопроектор, Стереоавтограф и др. В оптико-механическом С. п. связки проектирующих лучей восстанавливаются оптически, а модель строится при помощи механических устройств.

Восстанавливаемые в аналоговых С. п. связки проектирующих лучей могут быть подобны связкам, существовавшим в момент фотографирования, или преобразованными; соответственно модель получается подобной местности или преобразованной. Преобразования связок возникают в тех случаях, когда в С. п. расстояние от снимка до центра проекции не равно фокусному расстоянию фотоаппарата, которым получены обрабатываемые снимки. Т. о., на С. п. с преобразованными связками можно обрабатывать снимки, полученные фотоаппаратом с любым фокусным расстоянием.

Простейшим прибором оптического проектирования является двойной проектор, схема которого показана на рис. Для установки элементов ориентирования камеры 1—2 могут наклоняться на углы α, ω, камера 2 может перемещаться на величины Ьх, by, Ьг (базисные компоненты); снимки 3—4 могут поворачиваться в своей плоскости на углы и. Потоки лучей, идущие через объективы 5—6, от снимков восстанавливают пучки проектирующих лучей, которые пересекаются в пространстве прибора. Одноимённые проектирующие лучи (на рис. показаны два луча, идущие от точки М), взаимно пересекаясь, восстанавливают геометрическую модель, которую можно измерять с помощью столика 7, имеющего марку 8, свободно перемещающегося в плоскости экрана 9. Марка нанесена на диске 10 и вместе с ним может перемещаться в направлении оси 2. Совместно с маркой расположен карандаш 11, с помощью которого можно получить графический план сфотографированного объекта.

Аналитические универсальные С. п. состоят из стереокомпаратора, ЭВМ и Координатографа, они обладают большими возможностями, чем аналоговые универсальные С. п. Переход от координат точек фотоизображения к координатам точек объекта осуществляется с помощью ЭВМ. Для расширения сферы применения С. п. их дополняют особыми приставками, позволяющими изготавливать не только графические планы, но и Ортофотопланы на любые районы. Ведутся также исследования по полной автоматизации процесса стереоизмерений.

Лит.: Коншин М. Д., Аэрофотограмметрия, М., 1967; Лобанов А. Н., Аэрофототопография, М., 1971; Кожевников Н. П., Крашенинников Г. Д., Каликов Н. П., Фотограмметрия, 2 изд., М., 1960: Скиридов А. С.,. Стереофотограмметрия, 2 изд., М., 1959; Александров П. С., Дифференциальное фототрансформирование в СССР и за рубежом, М., 1969.

П. С. Александров.

Схема стереофотограмметрического прибора оптического проектирования.

УСТРОЙСТВО НИВЕЛИРА

Нивелиры, их устройство

Нивелир – геодезический прибор, предназначенный для определения разности высот двух точек при помощи горизонтального луча и нивелирных реек, вертикально установленных в этих точках.

По классу точности нивелиры разделяют на: высокоточные Н-05; точные Н-3 и технические Н-10. Числа в шифре нивелира означают допустимую среднюю квадратическую погрешность, получаемую при нивелировании на 1 км двойного хода. Кроме того, числа, стоящие впереди Н, – номера последующих моделей (3Н-3КЛ). Нивелиры всех типов в зависимости от устройства, применяемого для приведения луча визирования в горизонтальное положение, выпускают в двух исполнениях: с уровнем при зрительной трубе (уровенные) и с компенсатором углов наклона (компенсационные). При наличии компенсатора к шифру нивелира добавляется индекс К, например Н-3К (см. рис. 4). Нивелиры типов Н-3 и Н-10 допускается изготовлять с лимбом для измерения горизонтальных углов с точностью до 5'. При наличии лимба к шифру нивелира добавляется индекс Л, например 2Н-10КЛ.

Нивелир Н-3 (рис.2) относится к точным нивелирам, увеличение зрительной трубы – 31,5^х, наименьшее расстояние визирования – 1 м, цена деления уровней: круглого - 10', контактного цилиндрического - 15''. Прибор предназначен для нивелирования III и IV классов, а также для инженерно-геодезических работ при изысканиях и в строительстве.

Рис.2. Точный нивелир Н-3:

а – вид со стороны круглого уровня; б – вид со стороны цилиндрического уровня; в – вид со стороны окуляра зрительной трубы без предохранительного колпачка: 1 – подъемные винты; 2 – элевационный винт; 3 – круглый уровень; 4 – кремальера; 5 – корпус зрительной трубы; 6 – наводящий винт; 7 – трегер; 8 – закрепительный винт; 9 – объектив; 10 – окуляр с диоптрийным кольцом; 11 – контактный цилиндрический уровень; 12 – юстировочные винты цилиндрического уровня; 13 – крышка; 14 – сетка нитей; 15 – металлическая пластина; 16 – крепежные винты сетки нитей

Нивелир крепят к штативу с помощью станового винта и пружинящей пластины. В отвесное положение ось вращения нивелира устанавливают по круглому уровню 3 с помощью подъемных винтов 1, винтовая нарезка которых входит в гнезда подставки (трегера) 7. Для приближенного наведения трубы на рейку служит мушка над объективом зрительной трубы нивелира, для точного - наводящий винт 6, который работает, когда труба зафиксирована закрепительным винтом 8. Винт кремальеры 4 служит для фокусировки трубы, а резкость изображения сетки нитей достигается вращением диоптрийного кольца окуляра 10. Перед каждым отсчетом по рейке визирную ось нивелира устанавливают в горизонтальное положение элевационным винтом 2. Изображения половинок концов пузырька контактного цилиндрического уровня 11 через систему призм передаются в поле зрения трубы (рис.3). Если центр пузырька уровня совместить с нуль-пунктом ампулы, то произойдет оптический контакт - изображения половинок концов пузырька уровня будут равными по длине и образуют в верхней части один овал (рис.3,в). При наклоне оси уровня контакт нарушается (рис.3,а,б).



Рис.3. Поле зрения зрительной трубы нивелира Н-3 при положениях пузырька цилиндрического уровня вне нуль-пункта (а,б) и в нуль-пункте (в)

У нивелира Н-3К (рис.4) основные параметры те же, что и у нивелира Н-3. Предварительное наведение луча визирования нивелира на рейку осуществляется от руки, а точное - вращением бесконечного наводящего винта 1.

Рис.4. Точный нивелир Н-3К (а) и поперечный разрез окулярной части трубы (б):

1 – винт наводящего устройства бесконечной наводки; 2 – кремальера; 3 – окуляр с диоптрийным кольцом; 4 – предохранительный колпачок; 5 – откидное зеркальце; 6 – круглый уровень с тремя юстировочными винтами; 7 – подъемный винт; 8 – юстировочные винты сетки нитей; 9 – оправа окуляра; 10 – диафрагма сетки нитей

Предел работы компенсатора не менее 15', время затухания колебаний подвесной системы не более 2 с. Основные части компенсатора, обеспечивающие постоянство фокусировки и повышение точности его работы, - верхняя неподвижно закрепленная призма и нижняя, подвешенная на четырех стальных нитях; она придает визирному лучу горизонтальное положение.

Нивелир Н-10КЛ – технический нивелир с компенсатором, состоит из двух основных частей: нижней неподвижной части с тремя подъемными винтами и верхней – с горизонтальным лимбом, вращающейся относительно нижней на З60°. В верхней части нивелира укреплены зрительная труба, ось вращения которой приводится в вертикальное положение круглым установочным уровнем. Визирная ось наводится поворотом верхней части нивелира. Особенностью нивелира является наличие ломаных зрительных труб.

При нивелировании используются три типа реек: РН-05 - для нивелирования I и II классов; РН-3 - для нивелирования III и IV классов и инженерно-геодезических изысканий; РН-10 - для технического нивелирования и строительных работ. Рейки РН-3 и РН-10, предназначенные для нивелирования с погрешностями соответственно 3 и 10-мм на 1 км хода, имеют двусторонние сантиметровые шашечные деления: на одной стороне они нанесены черным цветом и начало счета их совпадает с нижней плоскостью пятки рейки, а на другой – красным и подписаны так, что с нижней плоскостью пятки совпадает отсчет, равный 4687 или 4787 мм. Рейки РН-3 имеют круглые уровни с исправительными винтами и защитным кожухом. При нивелировании их ставят на вбитые в землю колышки или переносные трости или костыли.