Як видно з таблиці 5.5 точність визначення елементів взаємного орієнтування майже однакова. Хоча в базисній системі координат спостерігається дещо вища точність. І це насправді так. Коли взаємне орієнтування знімків однієї і тієї ж самої пари виконати як в базисній, так і в лінійно-кутовій системах, відразу стане очевидно, що в першій системі кількість наближень буде менше. Та навіть при однаковій кількості операцій орієнтувати знімки в базисній системі легше. Але, відкидати другу систему недоречно. Є випадки коли вона стає незамінною.

5.8. Невизначеність взаємного орієнтування знімків

Отримані формули визначення точності взаємного орієнтування повністю відповідають фізичному змісту цього процесу. Ці формули широко застосовують під час визначення апріорної55 оцінки точності фотограмметричних побудов. Тобто вони допомагають оцінити очікувану точність ще до початку виконання робіт. Апостеріорну56 оцінку точності за цими формулами виконувати недоцільно у зв’язку з їх низькою точністю.

Але, існують такі випадки, коли виконати взаємне орієнтування взагалі не можливо.

З метою встановлення причини не визначення взаємного орієнтування звернемо увагу на те, що цей процес дещо нагадує

55“апріорі” – споконвічний, первісний (лат.);

56“апостеріорі” – наступний (лат.).

123

обернену геодезичну засічку. У цьому випадку використовують безпосередньо виміряні напрями на відповідні зв’язуючі точки.

Ця схожість розповсюджується й на те, що за відомих обставин в обох цих випадках рішення може бути невизначеним.

Під час виконання оберненої геодезичної засічки на площині це трапляється тоді, коли точка, яку ми знаходимо, лежить на небезпечному колі. Тобто коли ця точка і три опорні лежать на колі, або близько біля нього. Невизначеність взаємного орієнтування виникає в тому випадку, коли центри проекції і зв’язуючі точки лежать на поверхні другого порядку (рис. 5.14).

SL SR

Рис. 5.14.

Практично така поверхня є поверхнею циліндра. Він називається

“небезпечним циліндром”.

Очевидно, що у випадку знімання рівної площини, або не дуже горбистої місцевості, таке явище не має місця. Але, під час знімання гірської місцевості, якщо базис фотографування паралельний до осі глибокої долини, яка має профіль достатньо близький до дуги кола, виникає невизначеність взаємного орієнтування.

5.9. Зовнішнє орієнтування моделі та його точність

Зовнішнє орієнтування моделі можна розглядати як сукупність трьох незалежних процесів: паралельне перенесення моделі в точку проектування лівого знімка в системі координат об’єкта (ХS, YS, ZS); масштабування моделі, яке полягає в приведенні моделі до заданого масштабу; горизонтування, що виконується розворотом моделі навколо осі абсцис, системи координат об’єкта – кут χ (хі) та ординат – кут υ (іпсилон).

124

Перенесення моделі від координат центру проектування до відповідних координат точок моделі виконується за формулами:

де ХS, YS, ZS – координати центру проекції лівого знімка в системі координат об’єкта.

ХF, YF, ZF – координати біжучих точок у системі координат

моделі.

Процес масштабування зводиться до визначення відношення відповідних відрізків між точками моделі й об’єкта:

З метою визначення масштабу достатньо мати дві точки з відомими координатами. Визначимо ймовірніші значення цього масштабу при наявності надлишкових точок і зробимо оцінку точності. Рівняння похибок будуть мати вигляд:

Тут індексами позначені номери точок, віддаль до яких вираховується від першої вихідної точки. На основі цих рівнянь складемо, так звані, нормальні рівняння. Для цього, замість першого коефіцієнта при невідомому запишемо суму квадратів усіх відповідних коефіцієнтів рівнянь поправок. Замість вільного члена запишемо суму добутків першого та другого коефіцієнтів відповідних рівнянь і прирівняємо результат до нуля. У символіці, яку запропонував Гаусс, нормальне рівняння буде мати вигляд:

Звідси, ймовірне значення масштабу за способом найменших квадратів буде отримано за формулою:

125

Чисельник цього виразу являє собою суму квадратів похибок рівнянь (5.94). А знаменник – різниця кількості рівнянь похибок та кількості нормальних рівнянь.

Горизонтування моделі зводиться до визначення кутів її нахилу відносно системи координат об’єкта.

Нахил моделі більше всього спотворює висотні відмітки зв’язуючих та опорних точок. У такому разі доцільно знаходити ці кути за допомогою різниць відміток. Отже, якщо модель подібна до об’єкта, тоді необхідна кількість точок, які потрібні для розв’язання цієї задачі буде дорівнювати трьом.

Беручи до уваги те, що першу точку моделі суміщено і в плані, і по висоті, при паралельному переносі початку координат, розходження відміток точок моделі й об’єкта буде спостерігатися на інших точках. Позначимо цю розбіжність наступним чином:

де Н0і – відмітка в системі об’єкта; НМі – відмітки точок моделі;

hі – різниці відміток об’єкта і моделі для відповідних точок. Розглянемо формули переходу від однієї системи координат до

другої, який обумовлений нахилом. Визначимо цей нахил площини навколо осі ординат:

Загальну поправку за обидва рухи запишемо таким чином:

126

Отже, на підставі (5.97) та (5.101) рівняння похибок будуть мати вигляд:

L

Y n ν − X n κ − h n = υ n .

Складемо нормальні рівняння. Коефіцієнти при невідомих будуть, у гауссовій символіці, дорівнювати:

Розв’яжемо цю систему рівнянь. Спочатку зайдемо кут ν з першого рівняння:

Підставимо значення цього кута в друге рівняння і помножимо обидві його частини на [YY]:

Звідси, знайдемо значення кута κ:

Значення кута ν можна знайти безпосередньо з виразу (5.103) враховуючи (5.105), але краще з другого рівняння визначити χ і підставити отримане значення в перше рівняння. Тобто виконати дії, які ми опрацювали для виразів (5.103);(5.104). Отже,

127

Тут передбачалось, що елементи орієнтування не обтяжені систематичними помилками. Тобто помилку цих елементів обумовлено суто випадковими факторами.

Рисування рельєфу починають із проведення лінії водорозділів, тальвегів та гідрографії і підписують уріз води. Після чого на планшет наносять характерні точки рельєфу, висоти яких повинні бути підписані на карті, причому, частина їх повинна розташовуватись на лініях водорозділу і тальвегів57. Кількість цих точок складає від 5 до 15 на один дециметр у масштабі карти. Відмітки точок знімають з лічильника висот під час стереоскопічного суміщення марки і точки моделі.

З метою проведення горизонталей на лічильнику висот встановлюють відлік, що дорівнює висоті найменшої горизонталі. Рухами Х та Y проводять марку таким чином, щоб вона весь час торкалась поверхні моделі. При чому, олівець рисує на планшеті горизонталі.

Необхідно слідкувати, щоб горизонталі відповідали елементам гідрографії, лініям водотоків та тальвегів.

Закінчивши відображення рельєфу, починають рисувати контури. Для цього стереоскопічно переміщують марку за контуром об`єкта, весь час утримуючи її на поверхні моделі.

Під час нанесення контурів користуються віддешифрованими аерознімками. Закінчивши рисування контурів виконують коректуру і укладку горизонталей. Замкнені горизонталі обов`язково підписують і показують бер-штрихами напрям ухилу. На крутих схилах, де віддаль між горизонталями складає менше 1 мм, доцільно проводити горизонталі через одну або дві, обов’язково підписуючи кожну п’яту потовщену. У місцях де рельєф незначний і горизонталі проходять далеко одна від одної (5–10 см у масштабі плану) бажано проводити додаткові горизонталі, які визначають половину висоти заданого перерізу рельєфу. Ці горизонталі викреслюють штриховими лініями.

Проведені горизонталі так само як і елементи ситуації повинні бути зведені між суміжними стереопарами. Якщо розходження між виходами однойменних горизонталей на межі робочої площі не перевищує ¼ від заданого перерізу, тоді отриману похибку виправляють зміщенням кожної горизонталі приблизно на половину розходження. Але, при цьому, виправлення не повинні спотворювати загальну характеристику рельєфу. Так само виправляють і ситуацію.

57 “тальвег” – лінія, що з’єднує найнижчі точки на місцевості (нім.).

128

Допустимими похибками точок і ліній ситуації вважають 0,4 мм у масштабі карти для жорстких контурів та 0,8 мм для другорядних. Якщо контури і горизонталі мають розходження, які перевищують допустимі, в такому разі перевіряють рисовану на попередній стереопару.

Точність нанесення горизонталей перевіряють за надлишковими точками польових висотних ходів та шляхом повторного рисування рельєфу. Особливо доцільно повторювати рисування рельєфу в тих випадках коли після орієнтування залишався значний вертикальний паралакс (близько ¼ діаметра візирної марки).

Контрольні питання

1.Яка залежність існує між елеменьами αL, αR та Δα?

2.Чи дорівнює кут κ2 в базисній системі координат куту Δκ, що визначений у лінійно-кутовій системі? Якщо недорівнюють, то чому?

3.Яким чином можна послабити вплив “невиученого кола”?

4.В яких випадках доцільно використовувати лінійно-кутову систему координат?

5.Чи може бути отриманий стереоефект під час знімання з однієї точки? Якщо можна, то за якої умови?

6.В якому випадку вважають формули (5.9) строгими?

7.Чи будуть рівні трансформовані координати точок, якщо вони обчислені в базисній та лінійно-кутовій системах?

8.Чи можна визначити відносне перевищення між точками, коли невідомі елементи орієнтування?

9.Як буде змінюватись точність визначення координат точок під час зміни фокусної віддалі?

6.СКЛАДАННЯ ТОПОГРАФІЧНИХ КАРТ ФОТОГРАММЕТРИЧНИМ МЕТОДОМ

6.1. Універсальні прилади

Головна ідея універсального методу – геометрична зворотність фотограмметричного процесу. Тобто можливість за допомогою знімків відтворити модель об’єкта. Враховуючи це, універсальні прилади копіюють геометричну схему фотознімального процесу. Ці прилади мають дві або більше проектуючих камер, що розташовані в просторі вимірюючих осей, відносно яких

129

відновлюється геометрична модель об’єкта, шляхом оберненого проектування. Головний спосіб вимірювань – стереоскопічний, при чому модель, що спостерігається дещо не співпадає з геометричною. Але, у момент суміщення вимірювальної марки з геометричною моделлю вона співпадає із стереоскопічною в місці їх сходження.

Кожна точка геометричної моделі, яка відтворюється, визначається перетином проектуючих променів, що утворюють трикутник засічок відносно базису проектування. Масштаб побудованого трикутника залежить від масштабу зображення однієї з його сторін, тому всі засічки відтворюються в одному масштабі, бо всі трикутники спираються на спільну сторону – базис фотографування.

Засічка також може виконуватись двома способами: оптичним і механічним.

Найбільш простим приладом універсального типу є подвійний проектор. Засічка в цьому приладі здійснюється оптичним способом. Аналогічним приладом являється мультиплекс. Він відрізняється від подвійного проектору кількістю камер.

Більшим за розміром, але набагато точнішим є стереометрограф, в якому просторову засічку виконують оптичними променями. Механічна засічка здійснюється в автографі Вальда та стереопланіграфі Цейса.

Усі ці прилади відносять до універсальних приладів першого роду, за аналогією з трансформаторами. Тобто в цих приладах відновлюється не перетворена зв’язка променів.

Існує ще одна група приладів – універсальні прилади механічного типу з перетвореною зв’язкою променів. До них належать стереопроектор Романовського та стереограф Дробишева. Ці прилади складають групу другого роду.

Універсальні прилади дозволяють вирішувати основні задачі фотограмметрії:

складання топографічних карт та планів; складання ортофотокарт; побудова фототрангуляційної мережі; побудова цифрової моделі об’єкта.

Універсальні прилади розв’язують перелічені задачі за допомогою процесів:

•внутрішнє орієнтування знімків – побудова зв’язок проектуючих променів;

•взаємне орієнтування знімків – побудова моделі;

•зовнішнє орієнтування знімків;

130

• визначення координат точок моделі.

Останнім часом сформувалася окрема група універсальних приладів – аналітичних. На аналітичному універсальному приладі (стереоанаграф), вимірюючи знімки, визначають координати точок об’єкта на основі математичних залежностей між координатами точок об’єкта та знімків за допомогою електронної обчислювальної машини. Аналітичні стереоприлади забезпечують максимальну точність вимірювання знімків: середня квадратична похибка вимірювання координатних точок знімків не перевищує 3–5 мкм. Інші прилади дозволяють вимірювати знімки з точністю до 20–50 мкм.

6.1.1. Універсальні прилади першого роду

Універсальні прилади першого роду відтворюють зв’язку променів, яка існувала під час аерофотознімання. Ці прилади поділяють на три головні групи:

•оптичні;

•механічні;

•оптико-механічні.

Прилади, для яких засічка виконується оптичним способом, можна поділити на дві підгрупи. До першої підгрупи належать: подвійний проектор, мультиплекс, топофлекс Цейса тощо.

Для першої підгрупи приладів фотограмметрична засічка відтворюється шляхом побудови трикутника. Вершини трикутника співпадають з центрами проектування суміжних знімків, тобто складають базис фотографування, та біжучої точки. Модель спостерігається і вимірюється способом анагліфів, поляроїдів або бленд, що обертаються за допомогою вимірювального столика з маркою. Звідси, виходить, що мінімальний масштаб моделі, яка відтворюється приладом, обмежений найменшою віддаллю, яку можна встановити між центрами проекцій проекційних камер.

Якщо зв’язка променів в універсальних приладах відтворюється оптичним способом, а екран розташований від об’єктива на кінцевій віддалі, то з метою отримання різкого зображення моделі, повинні виконуватись оптичні та геометричні умови. Умови аналогічні для трансформування:

• віддаль від об’єктива до знімка (f) та віддаль від об’єктива до екрана (d), вздовж головної оптичної осі, повинні задовольняти перші оптичні умови:

131

об’єктива мають одну лінію перетину.

Прилади цієї підгрупи мають пристрої, які змінюють фокусну віддаль проектуючої камери та здійснюють нахил об’єктива. Безпосереднє вимірювання координат точок знімків здійснюють за допомогою реальної вимірювальної марки.

Уприладах другої підгрупи, до яких належать стереопланіграф Цейса, топофлекс Дробишева, використовують спосіб уявної марки. У цих приладах знімок проектується за допомогою проекційної камери на спеціальний екран, де розташовані вимірювальні марки. Сам процес спостереження та вимірювання точок стереомоделі здійснюють за допомогою оптичної системи безпосередньо з цих екранів.

Уцих приладах віддаль між центрами проектування проектуючих камер може бути довільною. Практично ця віддаль встановлюється завжди більшою ніж базис фотографування в масштабі моделі. Таким чином, модель утворюється в результаті перетину променів лівої зв`язки з відповідними променями правої зв`язки, яку конструктивно перенесено паралельно в бік (рис. 6.1).

SL S SR

Тобто засічка утворюється за принципом: трикутник плюс паралелограм. При цьому, віддаль між вимірювальними марками складатиме: обертання навколо відповідних центрів проекцій лівого та правого знімків. Короткі плечі, цих важелів, з`єднані з системою спостереження, а довгі – проходять крізь кордони базисного пристрою, що розташований на місточку.

Усі пересування місточків враховуються за відліками лічильників та фіксуються на планшеті, це дозволяє вимірювати координати точок моделі та будувати топографічні карти і плани.

132

У механічних універсальних приладах, з метою вимірювання моделі використовують спосіб уявної марки, а для рішення фотограмметричної засічки – за принципом трикутник плюс паралелограм.

Третю групу стереоприладів складають оптико-механічні універсальні прилади. Для цієї групи характерне те, що вони

відновлюють зв`язки проектуючих:

АА1 = К – В/t,

де 1:t – масштаб моделі; В – базис фотографування;

К – віддаль між центрами проекцій проектуючих камер (стала конструктивної будови приладу).

Виконання оптичних та геометричних умов здійснює допоміжна проектуюча система, яку розташовано між екранами та проектуючими камерами.

Універсальні прилади першого роду, що ґрунтуються на механічному способі відтворення фотограмметричної засічки, так само можна поділити на дві підгрупи.

До першої підгрупи належать стереоавтограф, топокарт тощо. Засічка в цих приладах здійснюється площинними механізмами. До другої підгрупи належать стереоавіограф, автограф, стереокартограф тощо. Особливістю цих приладів є те, що фотограмметрична засічка виконується за допомогою просторових важелів. Ці важелі променів визначаються оптичним методом, а модель місцевості будується за допомогою просторових або площинних механізмів.

6.1.2. Універсальні прилади другого роду

Окремою групою можна вважати два прилади – стереопроектор Романовського та стереограф Дробишева. Ці два прилади, по-перше, відновлюють не подібну, а перетворену модель, по-друге, знімки в цих приладах не нахиляються, вони весь час знаходяться в горизонтальному положенні.

Розглянемо математичну модель універсального методу з перетвореними зв`язками. Застосуємо з цією метою спрощений спосіб розв`язання задачі, тобто будемо вважати, що кути нахилу аерознімків незначні. У такому разі, значення просторових координат точок об’єкта буде відповідати формулам:

133

Яке значення ми отримаємо під час обробки стереопари, коли зміниться фокусна віддаль? Нехай, фокусна віддаль приладу дорівнює:

Простіше було б поміняти одне значення фокусної віддалі на друге – це не вірно. Слід врахувати кутові спотворення, які при цьому виникають. Нагадаємо залежність кутів нахилу в трансформаторах другого роду:

Враховуючи малість кутів, розносимо значення цих кутів по складових, і запишемо:

Тепер можна записати поправки за кут нахилу для знімків перетвореної моделі:

Знайдемо різниці між поправками, які визначено за формулами

(6.3) та (6.6):

134

6.1.3. Обробка знімків на універсальних приладах

Безпосередньо, робота зі складання топографічних планів на універсальних приладах починається із встановлення початкових даних на шкалах приладів з урахуванням їх місць нулів (МО). Для універсальних приладів першого роду встановлюють тільки фокусну віддаль аерофотоапарата. Підготовчі розрахунки для приладів другого роду, дещо складніші. Розглянемо їх на прикладі виконання робіт на стереопроекторі.

Перш за все визначаємо співвідношення знаменників масштабів знімка і карти:

де m – знаменник масштабу знімка, М – знаменник масштабу карти.

Якщо n≤1.5, обробку знімків можна виконувати без координатографа і тоді відпадає потреба розраховувати перехідні шестерні. Якщо ж n>1.5, тоді визначають спочатку наближене значення горизонтального масштабу за формулою:

r'= mM'G .

За визначеним коефіцієнтом ma, за допомогою спеціальних таблиць підбирають шестерні координатографа, і відповідно приймають остаточне значення горизонтального масштабу моделі:

де D = 480 мм – стала величина стереопроектора.

У такому разі, знаменник наближеного вертикального масштабу

F'

58 “редуціра” – зменшувати, скорочувати.

136

На підставі вирахуваного знаменника та за спеціальними таблицями знаходять відповідну шкалу і шестерні для лічильника висот. Згідно з вибраними шестернями приймають остаточне значення для знаменника вертикального масштабу та визначають остаточне значення фокусної віддалі приладу:

Базисну складову отримують на підставі виразу:

де b – довжина базису фотографування в масштабі знімка; bx – базисна складова приладу.

Визначенні шестерні і шкали встановлюють на приладі. На відповідних шкалах встановлюють значення фокусної віддалі та базисну складову з урахуванням їх місць нулів.

Іноді розраховують значення відліків корекційних механізмів, які відповідають значенням кутових елементів зовнішнього орієнтування. Ці значення можна вирахувати для стереопроектора за формулами:

Kα = Ff tgα ≈ Ff α,

(6.18)

Kω = Ff tgω ≈ fFω,

для стереографа, ці формули мають вигляд:

Але, слід зауважити, що після встановлення цих значень знімки не будуть достатньо точно зорієнтовані. Це пояснюють тим, що корекційні механізми, по-перше, не можуть відтворити теоретично побудовану модель, по-друге, корекційні механізми мають свої методичні помилки. Таким чином, у будь-якому випадку необхідно виконувати орієнтування знімків, як взаємне, так і зовнішнє.

137

Взаємне орієнтування виконують за схемами, які показано на рисунках 5.12 та 5.13. Після завершення першого наближення за спеціальними таблицями знаходять елементи децентрації знімків. Це робиться для того, щоб сумістити точку надиру знімків з точкою касети, яка відповідає прямовисному положенню візирного важеля й одночасно зцентрувати корекційні механізми з точкою нульових спотворень. Причому, децентрація виконується тільки для знімків. Для корекційних механізмів вона вводиться автоматично.

Значення децентрації можна визначити за формулами для стереопроектора:

де hx, hy – зміщення шпинделя колекційного механізму, що обумовлено нахилом колекційної площини.

Після введення децентрації, виконують друге наближення. Якщо й після другого наближення, на контрольній точці (6) залишається вертикальний паралакс, який перевищує чверть діаметра марки, тоді знову виконують взаємне орієнтування по всіх точках і вводять децентрацію, що відповідає новим значенням кутів. Коли умову взаємного орієнтування буде виконано, тобто коли залишковий паралакс на контрольній точці не буде перевищувати ¼ діаметра марки, тоді корекційним механізмом КαR розподіляють залишковий вертикальний паралакс між п’ятою та шостою точками.

Геодезичне орієнтування виконують за чотирма точками

(рис. 6.2).

2

Рис. 6.2.

138

Першу частину геодезичного або зовнішнього орієнтування – масштабування виконують за точками віддаль між якими є найбільшою (точки 1 та 2).

Ці точки наносять на основу і підписують їх висотні відмітки. Рухами Х та Y базисної каретки і рухом Z каретки висот стереоскопічно суміщають марку з однією з опорних точок (точка 1 на рисунку), пересуваючи основу суміщають вістря олівця з положенням відповідної точки на основі. Після того, діючи штурвалами стереоскопічно візують на другу точку. Повертаючи основу навколо першої точки досягають такого положення, щоб олівець співпав з лінією, яка проходить через першу та другу точки.

На основі вимірюють віддаль між точкою 1 та точкою 2 (l1-2). Неспівпадання олівця з другою точкою позначаємо через (∆l1-2). Використовуючи виміряні величини можна визначити похибку базиса

Отже, щоб розв`язати це рівняння, необхідно мати як мінімум три опорні точки. Але, можна піти більш простим шляхом. А саме – використати метод послідовних наближень. Враховуючи, що помилки базисних складових достатньо малі і, що базисна складова bх суттєво перевищує інші, запишемо:

Визначена таким чином помилка базисної складової не відповідає дійсній і, безумовно, призведе до порушення моделі. Тобто, призведе до виникнення вертикального паралаксу. Цей паралакс буде обумовлений, у першу чергу, похибками базисних складових bх та bz.

139

Але, відомо, що вплив цих помилок може бути одночасно спростований на стандартних точках 2 і 3. У такому разі, після введення поправки в базисну складову bх, необхідно повернутися до стандартної точки 2 і, при наявності вертикального паралаксу, знищити його базисною складовою by. Вертикальний паралакс на третій точці, знищують за допомогою базисної складової bz.

Виконавши два або більше наближення, як правило, досягають того, що олівець, під час візування на опорні точки моделі, співпадає з положенням цих точок на основі не більше ніж 0.4 мм у масштабі плану. Правильність масштабування слід проконтролювати за іншими парами точок.

Наступний етап зовнішнього орієнтування – горизонтування моделі. Цей етап виконують за допомогою висотних відміток трьох точок.

Спочатку виконують нахил моделі в поперечному напрямі. При чому, бажано, щоб дві точки було розташовано на лінії, яка приблизно паралельна до осі ординат (рис. 6.2) ці точки – 1 та 3.

Вибравши одну з цих точок, стереоекономічно візують на неї і встановлюють на лічильнику висот відповідне значення геодезичної аплікати цієї точки. Потім стереоскопічно візують на третю точку і визначають різницю між дійсним значенням висоти цієї точки та відліком з лічильника висот. Рухом ніжного штурвала Z встановлюють на лічильнику середнє значення висотної відмітки, що отримана як середнє між фотограмметричною та геодезичною висотами. Марка на цей час займає положення вище або нижче точки 3. Сумісними рухами корекційних механізмів КωL та КωR сполучають візирну марку з точкою моделі. У стереографі, біля шкал гвинтів КωL і КωR, а також біля КαL і КαR є спеціальні важелі, обертання яких вмикає механізм сумісного нахилу корекційних механізмів. У стереопроекторі таку систему не передбачено.

З метою виконання орієнтування моделі в повздовжньому напрямі, вимірюють фотограмметричні значення висот у точках 2 та 4 і знаходять різницю між геодезичними і фотограмметричними відмітками:

На лічильнику висот встановлюють відлік, який дорівнює:

У результаті чого візирна марка відійде від точки моделі. Діючи корекційним механізмом КαL стереоекономічно сполучають марку з точкою. Під час цього може виникнути вертикальний паралакс, який забирають рухом bz. Після чого повертаються на точку 3 (рис. 6.2) та забирають залишковий вертикальний паралакс рухом КαR.

Після виконання декількох наближень, залишкові похибки не повинні перевищувати Н:3000, причому, виміряні висоти точок 1 та 3 повинні дорівнювати відповідним геодезичним висотам, а на точках 2 та 4 похибки повинні бути однакові за абсолютною величиною та протилежні за знаком.

На стереографі, після закінчення поперечного нахилу моделі, відразу стереоскопічно візують на точку 2 і повністю усувають неспівпадання моделі та марки сумісним нахилом корекційної площини. Вертикальний паралакс, що виникає при цьому, ліквідують

рухом bz.

Завершуючи геодезичне орієнтування моделі, особливо при значних (понад 10) нахилах слід знову виконати взаємне орієнтування з урахуванням нових значень децентрації.

Щоб полегшити орієнтування моделі бажано виконувати роботи

втакій послідовності:

•наближене взаємне орієнтування (без контролю по шостій стандартній точці);

•наближене зовнішнє орієнтування моделі (масштабування та горизонтування);

•визначення та введення лінійних децентрацій;

•взаємне орієнтування знімків (з контролем по шостій стандартній точці);

•геодезичне орієнтування моделі.

Рисування рельєфу починають із проведення лінії водорозділів, тальвегів та гідрографії і підписують уріз води. Після чого на планшет наносять характерні точки рельєфу, висоти яких повинні бути підписані на карті, причому, частина їх повинна розташовуватись на лініях водорозділу і тальвегів59. Кількість цих точок складає від 5 до 15 на один дециметр у масштабі карти. Відмітки точок знімають з лічильника висот під час стереоскопічного суміщення марки і точки моделі.

З метою проведення горизонталей на лічильнику висот встановлюють відлік, що дорівнює висоті найменшої горизонталі.

59 “тальвег” – лінія, що з’єднує найнижчі точки на місцевості (нім.).

141

Рухами Х та Y проводять марку таким чином, щоб вона весь час торкалась поверхні моделі. При чому, олівець рисує на планшеті горизонталі.

Необхідно слідкувати, щоб горизонталі відповідали елементам гідрографії, лініям водотоків та тальвегів.

Закінчуючи відображення рельєфу, починають рисувати контури. Для цього стереоскопічно переміщують марку по контуру об`єкта, весь час утримуючи її на поверхні моделі.

Під час нанесення контурів користуються віддешифрованими аерознімками. Закінчивши рисування контурів виконують коректуру й укладку горизонталей. Замкнені горизонталі обов`язково підписують і показують бер штрихами напрям ухилу. На крутих схилах, де віддаль між горизонталями складає менше 1 мм, доцільно проводити горизонталі через одну або дві, обов’язково підписуючи кожну п’яту потовщену. У місцях, де рельєф незначний і горизонталі проходять далеко одна від одної (5–10 см у масштабі плану) бажано проводити додаткові горизонталі, які визначають половину висоти заданого перерізу рельєфу. Ці горизонталі викреслюють штриховими лініями.

Проведені горизонталі так само, як і елементи ситуації повинні бути зведені між суміжними стереопарами. Якщо розходження між виходами однойменних горизонталей на межі робочої площі не перевищує ¼ від заданого перерізу, тоді отриману похибку виправляють зміщенням кожної горизонталі приблизно на половину розходження. Але, при цьому, виправлення не повинні спотворювати загальну характеристику рельєфу. Так само виправляють і ситуацію. Допустимими похибками точок і ліній ситуації вважають 0,4 мм у масштабі карти для жорстких контурів та 0,8 мм для другорядних. Якщо контури і горизонталі мають розходження, які перевищують допустимі, у такому разі перевіряють рисовану на попередній стереопару.

Точність нанесення горизонталей перевіряють за надлишковими точками польових висотних ходів та шляхом повторного рисування рельєфу. Особливо доцільно повторювати рисування рельєфу в тих випадках коли після орієнтування залишався значний вертикальний паралакс (близько ¼ діаметра візирної марки).

6.2. Аналітичні стереофотограмметричні прилади

При всіх своїх позитивних якостях, універсальні стереофотограмметричні прилади, що були описані вище, морально застаріли. На

142

зміну їм прийшли аналітичні стереоприлади, такі як стереомат, плоттер та стереоанограф. Ці прилади створено з метою розширення можливостей щодо інформативності знімків, та підвищення точності фотограмметричних побудов. Фотограмметрична засічка, у цих приладах виконується за допомогою цифрових обчислювальних машин. Така постановка задачі визначати залежності між координатами точок об`єкта та їх зображенням на знімках з використанням строгих математичних залежностей.

Аналітичні стереофотограмметричні прилади складаються з координатографа, електронної обчислювальної машини (ЕОМ) та стереокомпаратора (рис. 6.3).

X

координатограф

Y

ЕОМ стереокомпаратор

X Y Z

Рис. 6.3.

Стереокомпаратор, який застосовується в стереоанографі, дещо відрізняється від звичайних стереокомпараторів. Конструктивна особливість його полягає в тому, що оператор спостерігає та виміряє стереомодель за допомогою трьох штурвалів (Х, Y, Z). У цьому випадку апліката відповідає значенню горизонтального паралакса. Прилад передбачає безпосереднє вимірювання координат лівого знімка та паралакса. Координати правого знімка і координати моделі вираховуються аналітичним способом.

Стереокомпаратор відтворює координати точок моделі у вигляді імпульсів, що поступають на ЕОМ. Використовуючи отримані імпульси, відомі елементи зовнішнього орієнтування та іншу інформацію, ЕОМ за допомогою спеціальних пакетів програм вираховує виправлені координати точок об`єкта. Результати обчислень перетворюються знову в імпульси, які зміщують відповідним чином каретки стереокомпаратора та пересувають креслярський пристрій координатографа. У результаті цього, вимірювальна марка співпадатиме з точкою моделі, а креслярський пристрій координатографа співпадає з положенням цієї точки на карті або плані.

143

Стереоанаграф використовують із метою обробки аерокосмічних та фототеодолітних знімків з метою отримання картографічних оригіналів і цифрових карт місцевості, та інших об`єктів, а також з метою збору та обробки інформації по згущенню опорної мережі методом побудови маршрутної або блочної фототриангуляції.

Прилад передбачає дві технологічні схеми рисування, а саме – за аналоговою та за цифровою.

Послідовність дій під час аналогової технології.

1.Підготовка вихідних даних для блоку.

2.Підготовка файлів опорних точок для стереопари.

3.Закладання знімків у прилад.

4.Внутрішнє орієнтування знімків.

5.Взаємне орієнтування знімків.

6.Зовнішнє орієнтування знімків.

7.Набір вихідних даних для координатографа та автоматичне орієнтування планшета.

8.Нанесення опорних точок стереопари на планшет і рисування

рамки.

9.Стереоскопічне рисування стереопари.

Стереорисування блоку за цифровою технологією дещо відрізняється від розглянутої вище.

1.Підготовка вихідних даних для блоку.

2.Підготовка файлів опорних точок для стереопари.

3.Закладка знімків у прилад.

4.Внутрішнє орієнтування знімків.

5.Взаємне орієнтування знімків.

6.Зовнішнє орієнтування знімків.

7.Набір вихідних даних для координатографа та автоматичне орієнтування планшета.

8.Стереоскопічний збір цифрової інформації з стереопари.

9.Редагування зібраної цифрової інформації на блок та розбиття його на номенклатурні60 аркуші.

10.Нанесення опорних точок на планшет і рисування рамки.

11.Нанесення на планшет цифрової інформації за прийнятими графічними умовними знаками.

Безпосередньо рисування рельєфу та ситуації на аналітичних фотограмметричних приладах мало чим відрізняється від рисування на

60 “номенклатура” – перелік (лат.).

144

універсальних приладах. Головна розбіжність у тому, що всі точки необхідно реєструвати61 в ЕОМ. У той час коли оператором визначаються та реєструються точки, вони відображаються на екрані монітора. Отримане зображення можна збільшити, або зменшити.

Для багатьох об`єктів необхідно виконувати реєстрацію точок достатньо щільно. До таких об`єктів належать річки, дороги, контури лісів, полів тощо. У цьому випадку стереоанаграф має можливість виконувати реєстрацію в автоматичному режимі, яка здійснюється під час переміщення марки по контуру. Програма буде автоматично реєструвати точки з кроком в один міліметр у масштабі моделі. Тому, необхідно уважно підходити до вибору масштабу. Інакше, якщо масштаб заданий невірно, тоді крок реєстрації буде пропорційно знижений або завищений. У першому випадку буде загублено деяку інформацію, а в другому – буде набрано зайву.

Програмне забезпечення стереокомплексу в режимі цифрового картографування передбачає послідуюче редагування інформації.

З метою виконання цієї задачі програми забезпечують виконання функцій.

1.Побудова нової ділянки, тобто виділення фрагмента ділянки, який містить один планшет.

2.Перезапис біжучої ділянки, яка збирає інформацію на ділянку, що вже існує.

3.Обрізка інформації точно по межах планшета.

4.Графічне редагування цифрової інформації та нанесення текстових написів.

5.Автоматичне стикування горизонталей з різних стереопар.

6.Генералізація62 інформації під більш дрібний масштаб.

7.Видача інформації на графопобудовувач.

8.Видача інформації з автоматичним запуском систем Аuto Cad,

зметою модельної обробки її іншими пакетами програм.

9.Згладження об`єкта.

10.Урівнювання прямокутних об`єктів.

11.Отримання інформації про об`єкт.

12.Побудова профілю.

13.Інвентаризація земель.

14.Оцінка точності.

15.Допоміжні функції пакета.

61“региструм” – список (лат.);

62“генераліс” – головний (лат).

145

Розглянемо виконання деяких функцій більш детально. Стереоанограф дозволяє виконавцю збирати інформацію в одному масштабі, а видавати в іншому. Виходячи з цього, збір інформації по об`єкту необхідно виконувати в найбільшому масштабі, який запроектовано для даного об`єкта, а потім, за допомогою програм генералізації, отримати всі необхідні масштаби. Ідею розв’язання задачі генералізації можна пояснити на прикладі. Нехай, всю інформацію по об`єкту було зібрано в масштабі 1:500. У цьому випадку, точки набирались із кроком в один міліметр у масштабі плану, тобто 0,5 м в натурі. Якщо потрібно ще додатково скласти план у масштабі 1:5000, тоді крок набирання точок стане 0,1мм.

Прорідження інформації не тільки зменшить об`єм самої інформації, а й збільшить швидкість складання плану на графопобудовувачі, і зробить план легший для зорового сприйняття. Прорідження, тобто генералізація, виконується за принципом: вилучення тих точок, що лежать на одній прямій з похибкою більшою ніж 0,1 мм у масштабі плану.

Згладжування об`єктів у тому випадку коли наперед відомий закон розміщення точок. Так, наприклад, набрана пікетами залізниця, або автострада на поворотах мають певну кривизну і їх неможливо провести ламаною лінією, у цьому випадку виконують зглажування. Аналогічну задачу розв`язує і функція урівнювання прямокутних об`єктів, таких як будівлі та різноманітні інженерні споруди. В обох цих випадках фігура, що обмежена виміряними точками замінюється іншою, дуже близькою до неї. Ступінь цієї близькості може оцінити лише виконавець, тому, під час виконання цих функцій програма будує новий “згладжений” або ортогональний об`єкт і видає запит про підтвердження, в якому позначається середня квадратична похибка між точками старого і нового об`єктів. Після підтвердження новий об`єкт буде закладено в пам’ять.

Для отримання інформації про об`єкт необхідно виконати функцію “інформація”. При цьому, на екрані монітора з`явиться:

•ознака належності даного об`єкта до класу інформації;

•номер об`єкта (внутрішня нумерація, база даних);

•номер об`єкта в метрах квадратних;

•периметр (довжина) об`єкта в метрах;

•текстова інформація по об`єкту, яку занесено заздалегідь. Профіль будують (на робочому полі екрана монітора показують

кожну поворотну точку) за заданими відмітками точок та відповідною програмою. Побудова здійснюється на основі зібраної інформації,

146