| Масштаб знімання | Гранична похибка вимірювання кутів гть =20" | Граничні (очікувані) нєв'язки ходів, м | ||
| Відносні похибки вимірювання ліній 1:33000 | ||||
| L, м | п | S, м | ||
| 1:5000 | 18000-12000 (9000-6000) | 12/30 | 1500/400 (750/200) | 2,0(1,0) |
| 1:2000 | 7500-5000 (4000-2500) | 10/30 | 750/170 (400/80) | 0,8 (0,4) |
| 1:1000 | 4000-2500 (2000-1300) | 10/30 | 400/80 (200/40) | 0,4(0,2) |
| 1:500 | 2000-1300 (1000-700) | 10/30 | 200/40 (100/20) | 0,2(0,1) |
У таблиці наведені допустимі довжини ходів за оптимальної і значної кількості сторін. Якщо и > t, то під час збільшення n Ldon зменшиться, якщо и < t, Ldon збільшиться. У круглі дужки взято значення параметрів ходів, за яких очікувані нєв'язки вдвічі менші за допустимі.
IV.2.9. Технічне нівелювання для створення робочої основи топографічного знімання
Технічне нівелювання виконується як робоча висотна основа топографічного знімання з перерізом рельєфу 0,25; 0,5 і 1,0 м.
Допускається технічне нівелювання й для перерізів, більших за 1 м. У ходи технічного нівелювання включають пункти теодолітних ходів, аналітичних мереж, а також окремі місцеві предмети, такі, наприклад, як виходи підземних комунікацій.
Для такого нівелювання застосовують нівеліри із ціною поділки рівня не більше за 45" на 2 мм та збільшенням труби не менше ніж 20* типу Н-10 КЛ, а також рейки нівелірні, двосторонні, шашкові типу РН-10 із ціною найменшої поділки 10 мм. Нівелювання виконується ізсередини в одному напрямку; віддалі від нівеліра до рейок вимірюють віддалемірними нитками труби.
Розділ IV
Нормальна довжина плечей технічного, геометричного нівелювання - 120 м.
Під час спокійних зображень допускаються плечі завдовжки до 200 м. Нерівність плечей на станції -10м. Накопичена нерівність - 50 м. Плечі під час вибору місця встановлення нівеліра та рейок спочатку вимірюють кроками. Рейки встановлюють на башмаки або кілки. Відліки беруться за допомогою тільки середньої нитки сітки ниток.
Послідовність відліків рейок: задня чорна, передня чорна, передня червона, задня червона. Розходження перевищень на станції не повинно перевищувати 5 мм.
Розрахуємо допустиму довжину ходу технічного нівелювання. Допустима нев'язка ходу визначається за формулою
(IV.2.27)
Інструкція [5] допускає похибку у висоті точок робочої основи 1/10 від перерізу рельєфу. Якщо нев'язка ходу 1/5 від перерізу рельєфу, то після ув'язування ходу максимальна похибка у висоті буде всередині ходу й виявиться такою, що дорівнює =1/2 від нев'язки, тобто 1/10 від перерізу. Тому приймемо mh =1/5 від перерізу h. Для перерізу 1 м = 100 см,
mho = 1 /5 -100 см = 20 см = 200 мм. Розв'яжемо рівняння (IV.2.27) відносно L. Отримаємо:
Для h = 0,5 м L = 4 км; для h = 0,25 м L = 1 км.
Наші розрахунки довжин ходів збігаються з екстремальними допусками інструкції.
IV.2.10. Тригонометричне нівелювання для створення висотної знімальної основи
З методами тригонометричного нівелювання студенти знайомі з курсу "Топографія". Саме метод тригонометричного нівелювання застосовують для визначення перевищень та висот під час тахеометричного знімання. Тут ми розглядаємо тригонометричне нівелювання як метод побудови висотних робочих мереж для будь-якого способу топознімання. Кути налллу місцеві v вимірюють оптичними або електронними тахеометрами. Рекомендується виконувати вимірювання кутів нахилу трьома прийомами за двох положень вертикального круга. Коливання значень місця нуля (М0) та кутів нахилу V не повинно перевищувати 15".
Великомасштабне топографічне знімання
Інструкція рекомендує використовувати прилади з точністю відліків вертикального круга 1-2".
Повна формула тригонометричного нівелювання має вигляд:
(IV.2.28)
де S - горизонтальне прокладення довжини лінії; v - кут нахилу; і - висота тахеометра; / - довжина рейки (труба наводиться на верх рейки); / - поправка за сумісний вплив кривини Землі та рефракції.
Допустима нев'язка тригонометричного нівелювання визначається за формулою
(IV.2.29)
У (IV.2.29) fn- нев'язка, cm; [S] - довжина ходу, м; п— кількість ліній
ходу.
Розрахуємо допустиму довжину тригонометричного ходу на підставі (IV.2.29).
Тригонометричне нівелювання допускається інструкцією для перерізу
|
| h = 2 м і більше. Якщо h = 2 м, тоді /І = mh =—h: /L = 40 cm. ' "don "don 5 "don |
Розв'яжемо (IV.2.29) відносно [S]:
(IV.2.30)
Як бачимо з (IV.2.30), допустима довжина ходу буде зростати у разі збільшення кількості сторін ходу. Це закономірно, оскільки нівелювання з короткими сторонами виконується точніше. Інструкція, без обґрунтування, приймає допустиму кількість сторін 5, проте допускає збільшення кількості сторін в 1,5 раза у гірських районах. Без втрати точності нівелювання кількість сторін ходу можна збільшити.
Отже, допустима довжина ходу «3 км. Для перерізу рельєфу більше ніж 2 м допустимі довжини ходів, зрозуміло, будуть зростати.
Може виконуватися спеціальне тригонометричне нівелювання, коли перевищення визначаються зі значно більшою точністю, ніж передбачено (IV.2.29).
Тригонометричне нівелювання широко застосовується під час визначення висот перехідних точок, а також окремих точок, планове положення яких визначається прямими й оберненими та комбінованими засічками.
Розділ IV
Детально питання визначення координат окремих точок засічками описано у розділі, де розглядається прив'язування пунктів полігонометрії до пунктів тріангуляції або до пунктів полігонометрії старших класів. Там також подано й розрахунки точності визначення планових координат прямими, оберненими та комбінованими одноразовими та багаторазовими засічками.
Коротко зупинимося на вживаних методах визначення висот цих точок.
|
Зазвичай висоти визначаються методом "на себе", тобто знаходять висоту тієї точки, де встановлено тахеометр, за відомими висотами мінімум трьох найближчих точок, що розташовані навколо шуканої точки. Горизонтальні віддалі 5\, S2, iS"3 від шуканої точки А до відомих точок 1, 2, 3 визначають з аналітичного розв'язання трикутників або вимірюють світаовіддалемірами (рис. IV.2.7).
Рис. IV.2.7. До визначення висот окремих точок
Кути нахилу v вимірюють трьома прийомами (кожний прийом при двох положеннях вертикального круга). Розраховують середнє значення кутів нахилу із трьох вимірів. Нехай ці кути будуть vcepi, vcep2,vcepi. Далі за (IV.2.28)
знаходять середні перевищення hcepx, hcep2,h. Визначають три значення висоти шуканої 
точки А:
Знаки перевищень h беруть оберненими до виміряних, оскільки
визначається висота НЛ точки А, а не висоти Я,. За кінцеву висоту точки А береться її середнє вагове значення
(IV.2.31) де 
с - довільний коефіцієнт пропорційності.
Великомасштабне топографічне знімання
IV.2.11. Вимірювання зенітних віддалей. Вертикальна рефракція
В аналітичних мережах, а також під час тахеометричного знімання для визначення перевищень вимірюють кути нахилу v. У тріангуляції, коли виконується тригонометричне нівелювання для визначення висот пунктів тріангуляції, вимірюють не кути нахилу v, а зенітні кути Z. Хоча Z - це кути, їх часто називають ще й зенітними віддалями. Залежність між кутами нахилу v та зенітними кутами Z показана на рис. IV.2.8.
Рис. IV.2.8. Залежність між кутами нахилу V та зенітними кутами Z
Нехай маємо нахилену пряму АВ, початкова точка якої А збігається з початком системи прямокутних координат ZAY. Площина ZAY -вертикальна. Як видно з рис. IV.2.8:
Z = 90°-v, (IV.2.32)
або
v = 90°-Z. (IV.2.33)
Як відомо, для вимірювання кутів нахилу V вводиться поняття "місце нуля" (МО). Під час вимірювання зенітних кутів (віддалей) вводиться поняття "місце зеніту" (MZ). Це відлік вертикального круга тахеометра, коли зорова труба спрямована в зеніт, а бульбашка циліндричного рівня, що скріплений із вертикальним кругом, розміщена у нуль-пункті. Формула (IV.2.28) набуває вигляду:
**S ctg Ze+i-l + f, (IV.2.34)
де і - висота тахеометра; / - довжина рейки (труба наведена на верх рейки). Як і в (IV.2.28), / - поправка за кривину Землі k3 та рефракцію г.
f = k3-r. OV.2.35)
Розділ IV
|
(IV.2.36)
(IV.2.37)
У (IV.2.36) R3~ радіус Землі, що дорівнює 6371 км. У (IV.2.37) Rc- радіус
кривої поширення світла. Виникає запитання: як визначити Rc? На жаль, у
неоднорідній за густиною атмосфері світло від точки В (де встановлена візирна ціль) до точки А (де встановлено тахеометр) поширюється не прямолінійно, як показано на рис. IV.2.8, а по деякій складній кривій, як це показано на рис. IV.2.9. У результаті достатньо спрямувати трубу по дотичній АС до кривої АВ, щоб спостерігач бачив у трубі точку В.
Рис. IV.2.9. Спотворення вертикальною рефракцією виміряних vB та ZB
Спостерігач вважає, що труба спрямована по хорді АВ = S. Насправді труба спрямована по дотичній АС. Тому вимірюються не теоретичні кути V, та Zt, а спотворені рефракцією кути VB та ZB. Кут 8 називається частковим кутом вертикальної рефракції. Це кут між дотичною АС та хордою АВ. Куту 8 відповідає лінійна рефракція г. Саме на величину г спотворюється правильне перевищення h між точками А та В.
Урахування рефракції 8 або г виявилось надзвичайно окладним, оскільки крива поширення світла може бути повернута опуклістю вверх або вниз. Окрім того, у різних частинах кривина кривої різна.
Для визначення 8 або г необхідно знати густину повітря у багатьох точках на шляху світла. А оскільки світло поширюється часто доволі високо над
Великомасштабне топографічне знімання
земною поверхнею, то це майже неможливо. Це питання досліджується майже 400 років.
Спочатку дослідники покладали великі надії на визначення єдиного коефіцієнта рефракції. Під коефіцієнтом рефракції k розуміють відношення
(IV.2.38)
Справді, вплив кривини Землі к3 на перевищення визначається достатньо точно (за (IV.2.36)).
Для відомого к знайдемо Rc.
|
Щ
к Отже
|
або
г = к ■ к3. (IV.2.39)
Як бачимо з (IV.2.39), і г визначалось би просто, якби к було сталою величиною.
У наш час абсолютно точно доведено, що про єдиний коефіцієнт рефракції упродовж доби не може йтися. Тільки під час нормальної стратифікації температури коефіцієнт к можна вважати сталим і таким, що дорівнює кн = 0,14 [27].
Нормальна стратифікація настає уранці, приблизно через годину після сходу Сонця й у разі ясної погоди продовжується близько півгодини. Ввечері нормальна стратифікація настає десь за 1,5 години до заходу Сонця й також триває півгодини. Отже, нормальна стратифікація під час антициклонної, ясної погоди продовжується усього близько 1 години на добу. Під час похмурої погоди ці періоди можуть розширитися й сумарно становитимуть не більше за 3-3,5 години. Нормальна стратифікація повітря характеризується нормальними вертикальними градієнтами температури. Під час підйому на 100 м температура падає майже на 1 °С. Спостерігач ці періоди може визначати за майже спокійними зображеннями візирної цілі.
У ці періоди діє нормальна рефракція, яка визначається за формулою
|
5 =0,198-^ • (IV.2.40)
Т2
Розділ IV
Тиск Р та температуру Т достатньо знати наближено. Можна прийняти Р = 986 мбар (740 мм рт. ст.); Т - 288 °К (t = 15 °С). Тоді
5В= 0,23-10-2 S (м). (IV.2.41)
При цьому (див. (IV.2.35)).
|
| Оскільки — = — ~, то: S р" |
|
| rH=~r-. (IV.2.43) |
(IV.2.42) Перетворимо (IV.2.42).
Р Враховуючи (IV.2.41), запишемо:
|
| Р Тому (IV.2.42) можна надати вигляду: |
(IV.2.44)
|
/(н) =Т^--0,23-10-2^. (IV.2.45)
2 R3 p
Підставивши у (IV.2.45) числове значення радіуса Землі R3 та кількість секунд у радіані, отримаємо:
(IV.2.46)
Або маємо:
(IV.2.47)
Одержимо (для контролю) (IV.2.41) іншим способом: із залежності між кутом рефракції 6 та коефіцієнтом рефракції к [27].
(IV.2.48)
Враховуючи, що кн ~ 0,14, знайдемо кутову нормальну рефракції 8* з (IV.2.48):
(IV.2.49)
Підставляючи числове значення р' та R3, маємо:
(IV.2.50)
Формули (IV.2.50) та (IV.2.41) фактично не відрізняються. Отже, питання урахування нормальної рефракції можна вважати вирішеним.
Великомасштабне топографічне знімання
Точність визначення /^ за (IV.2.47) достатня. Навіть для S = 10 км похибка в / не перевищує 1-2 мм.
Удень, між ранковими й вечірніми періодами нормальної стратифікації повітря, установлюється термічна турбулентність атмосфери, значні коливання зображень візирної цілі та аномальна рефракція, які визначаються за формулами
6ан =8,132^- S уан.ек,сер, (IV.2.51)
1аН,к,еР=^ІУаНіІ dl. (IV.2.52)
S о У (IV.2.51) та (IV.2.52) найскладніше знайти аномальний еквівалентний середній градієнт температури уанексер. Для цього, як видно з (IV.2.52),
потрібно знати уан. в багатьох нескінченно малих відрізках dl, у точках,
віддалених від візирної цілі на /; (тобто у точках інтегрування). Про цей бар'єр вище говорилося. Бар'єр вдалося подолати. Відомості зі всієї траси S про градієнт уан ек дають видимі коливання зображень візирної цілі, або, як нині
кажуть, діє термічна турбулентність атмосфери.
Доведена теорема [15]: максимальна амплітуда коливань зображень візирної цілі за час 1—2 секунди дорівнює середній аномальній рефракції за той самий проміжок часу.
Отже, якщо виміряти розмах максимальних коливань зображень (частота цих коливань 1-0,5 Гц), наводячи трубу на максимально верхнє та нижнє розташування візирної цілі, що коливається, і супроводжувати наведення труби двома відліками шкали мікрометра, то різниця цих відліків дає розмах (подвійну амплітуду) коливань о*. Тоді
(IV.2.53)
Якщо кутова рефракція Ь"ансер відома, поправку у перевищення за аномальну рефракцію знаходять за формулою
OV.2.54)
Формула (IV.2.54) отримана на підставі (IV.2.43), в якій замінено нормальна рефракція 5* на аномальну Ь"ан та враховано значення р'.
Поправка ган вдень, під час термічної турбулентності (коли вимірюється кут v) завжди із плюсом. Зауважимо, що знаки поправок за рефракцію вказані
Розділ IV
для випадку, коли вимірюються кути нахилу v. Для вимірювання зенітних кутів поправки будуть із протилежними знаками. Справді, як видно з рис. IV.2.9, коли vB>vT - поправка в кут нахилу буде з мінусом. Але ZB<ZT, тому
поправка за зенітний кут буде з плюсом (кривина кривої повернута випуклістю вверх). Під час аномальної рефракції (нестійка стратифікація, день) кривина повернута випуклістю вниз. Тоді, навпаки, vB<vT, a ZB>ZT. Змінюються й
знаки поправок.
Аномальна рефракція під час нестійкої стратифікації й за довжини лінії візування S = 1000 м може досягти величини (якщо уанек сер = 1 град/м) 5ан =
97". ган становитиме 0,47 м. Навіть для уаи ексер = 0,5 град/м ган = 0,24 м. Для
перерізу рельєфу 0,25 м, 0,5 м з такими поправками не можна не рахуватися. Зауважимо, що коли S = 1000 м, поправка за нормальну рефракцію становитиме тільки ган = - 0,011 м ~ - 11 мм. Вкажемо, що існує простіший метод урахування аномальної рефракції під час коливання зображень візирної цілі. Можна відмовитися від вимірювання розмаху коливань. Достатньо наводити зорову трубу не на середнє розташування візирної цілі, що коливається, а на її максимально верхнє положення за 1-2 с і брати відліки (якщо труба має обернене зображення - на максимально нижнє розташування цієї самої цілі протягом 1-2 с). У такому разі зенітні кути будуть вільні від аномальної рефракції. Достатньо ввести поправку f,M^ за (IV.2.47).
Залишається зауважити, що упродовж нічного періоду доби, а також в години після сходу Сонця й години до його заходу, як правило, діє інверсія температури, росте температура з висотою. У ці періоди, під час відсутності вітру, коливання зображень також відсутні. Під час вітру (динамічна турбулентність) діють коливання зображень, але вони зовсім інші, ніж під час термічної турбулентності: коливання "ліниві", поривчасті, з малими частотами. Досвідчений спостерігач легко відрізнить ці коливання від термічних.
Під час інверсії існує значна додатна аномальна рефракція, яка складається (додається) з нормальною рефракцією (кривина світлової кривої повернута випуклістю вверх). Для інверсійного періоду поки що не створені кардинальні методи урахування рефракції. Для визначення рефракції у нічні години необхідні, наприклад, градієнтні вимірювання температури. Тому ми не рекомендуємо виконувати тригонометричне нівелювання під ча ісмператур-них інверсій. Для цього достатньо використовувати денний період доби.
Зауважимо, що з появою приладів зарядного зв'язку (ПЗЗ), які вбудовані в деякі електронні теодоліти, тахеометри, нівеліри, створені методи автоматизованого урахування вертикальної рефракції [16]. Детальніше це описано в розділі V.
Великомасштабне топографічне знімання
IV.3. Комбіноване топографічне знімання
IV.3.1. Виконання аерофотознімання
Аерофотознімання вважається одним із головних методів складання та оновлення великомасштабних планів та карт. Хоча в наш час підвищується зацікавленість космічними знімками високої роздільної здатності, проте ще недавно не було сумніву щодо того, що в найближчі роки аерофотознімання залишиться головним методом великомасштабного картографування. Сьогодні можна стверджувати, що перспективнішим є цифрове аерофотознімання. Стосовно космічного фотознімання, згідно з оцінками американських спеціалістів, станом на 2002 рік частка космічних даних становила 6 %, аерофотознімання - 94 %.
Найпершу серійну аерофотознімальну камеру С2 випускала з 1925 року швейцарська фірма Wild (тепер це фірма Leica).
Аерофотознімання (АФЗ) - це фотографування земної поверхні з літального апарата (літака, гелікоптера, повітряної кулі тощо). Якщо АФЗ виконують для отримання топографічних матеріалів, тоді його називають топографічним аерофотозніманням. В інших випадках його називають спеціальним АФЗ.
Лінію, що є траєкторією польоту літака під час фотографування, називають маршрутом. Якщо ця лінія пряма, то маємо прямолінійний маршрут; існують також криволінійні та ламані маршрути. Якщо фотографування виконувалося у межах одного маршруту, тоді це одномаршрутне АФЗ. Якщо фотографують певну територію з кількох паралельних маршрутів, то маємо багатомаршрутне АФЗ. Залежно від кута нахилу аерофотокамери а під час знімання розрізняють такі аерознімання:
• горизонтальні (кут нахилу а = 0);
• планові (кут нахилу а не перевищує ± 3°);
• перспективні (кут нахилу | а | > 3°).
Масштаб знімання залежить від висоти літального апарата над земною поверхнею Н та фокусної віддалі аерофотокамери fK (рис. IV.3.1).
Розділ IV
Залежно від масштабу аерознімків розрізняють:
• дрібномасштабне АФЗ, масштаб знімків 1:50000 і дрібніший;
• середньомасштабне АФЗ, масштаб знімків - у межах від 1:50000 до 1:10000;
• великомасштабне АФЗ, масштаб більший від 1:10000.
Рис. IV.3.1. До визначення масштабу знімання
Аерофотознімання виконують із використанням фотоплівок: чорно-білої, спектрозональної або кольорової. Нині для топографічних цілей найчастіше застосовують кольорову плівку, тому що такі знімки значно інформативніше
Для виконання АФЗ потрібна аерофотокамера та інша спеціальна апаратура, яка забезпечує всі вимоги до АФЗ.
Аерофотокамера, розріз якої показано на рис. IV.3.2 - це складний автоматичний прилад з дистанційним керуванням. Камера має металевий корпус 1, у який вмонтовано оптичну систему 2, касету 3 для фотоплівки. Момент фотографування (відкривання затвора) визначається поданим імпульсом від керуючого блока, так званого командного приладу. У цей час відбувається автоматичне вирівнювання аерофотоплівки у площину з використанням механічної плити або пневматичним способом (вакуум або надування повітря). Затвор (відкривач) пропускає світловий потік від земної поверхні до плівки, тобто відбувається експонування фотоматеріалу. Автоматично відбувається перемотування фотоплівки. Час відкриття затвора (витримка) дуже короткий - 1/70, 1/100, 1/500 або 1/1000 секунди залежно від
|
| Великомасштабне топографічне знімання |
| чутливості фотоматеріалів. Важливими параметрами фотокамер є кут поля зору |
| та фокусна відстань fK. |
Камери поділяють на:
• вузькокутні, довгофокусні (10-20°, / = 610-950 мм);
• нормальнокутні, середньофокусні (50-70°, f = 210-300 мм);
• надширококутні, короткофокусні (110-130°, / = 88 мм і менше). Чому аерофотокамера та інша спеціальна апаратура працюють
автоматично? Політ літака відбувається дуже швидко і людина не завжди встигає вносити відповідні корективи як у траєкторію польоту, так і в роботу камер. Сучасний стан розвитку електроніки, радіотехніки дає змогу повністю автоматизувати АФЗ. Фірма Leica, яка створила першу аерокамеру, розробила аерофотознімальну систему ASCOT (Aerial Survey Control Tool - дослівно "засіб для контролю за аерофотозніманням"). Ця система складається з декількох складових:
• аерокамера RC-30;
• змінні об'єктиви з / = 153 мм та / = 303 мм;
• гіростабілізувальна платформа PAV-30;
• система керування й контролю знімання (власне ASCOT з антеною GPS на літаку);
• наземна опорна станція GPS;
• програмне забезпечення постопрацювання.
Камера RC-30, одна з найкращих у світі, має прямий інтерфейс із бортовою навігаційною системою. Діапазон поздовжнього перекриття регулю-
Розділ IV
ється від 1 % до 99 % із кроком 1 %. Під час знімання в негатив можна вдрукувати до 200 символів (наприклад, масштаб, координати центра проекції кадру, дату, час, поточний номер експозиції, тип плівки тощо). Змінні об'єктиви для камери RC-30 виготовляються зі швейцарською точністю, яка притаманна всій оптиці фірми Leica. Достатньо сказати, що якщо в 1961 р. дисторсія об'єктива з / = 15 см становила 12 мкм, то сьогодні 2 мкм. У цих об'єктивах
досягнута роздільна здатність 110-115 ліній на мм. Крім того, об'єктиви комплектуються світлофільтрами для підвищення контрасту зображення та для виконання спеціальних видів знімання.
Одним із найважливіших елементів є гіростабілізувальна платформа PAV-30, призначена для компенсації кутових коливань носія фотокамери. Сама платформа - складна прецизійна система з гіроскопами, із серводвигунами, давачами рівня, компенсаторами руху й електронікою. Завдяки платформі кути знесення не перевищують 0,3°, а максимальне відхилення осі фотографування від надира менше за 0,2° (маса платформи 34 кг).
На рис. IV.3.3 показано зовнішній вигляд маршруту з використанням гіроплатформи та без неї.
Система ASCOT - засіб для контролю за аерофотозніманням, що дає змогу виконувати АФЗ відповідно до проекту, витримувати навігаційні параметри АФЗ, а також фіксувати координати центра аерофотознімка у момент відкриття затвора. Технічні засоби системи показано на рис. IV.3.4, а на рис. IV.3.5 - дія системи разом з GPS.
Саме методом GPS визначаються просторові координати центра проекції у момент фотографування.
Великомасштабне топографічне знімання
До топографічного фотознімання ставлять певні вимоги стосовно параметрів польоту, які виконує ASCOT, а саме:
• прямолінійність маршруту;
• горизонтальність траєкторії;
• витримування поздовжнього перекриття: між знімками одного маршруту (найчастіше 60 %);
• витримування поперечного перекриття між сусідніми маршрутами (здебільшого 20^Ю %).
Аерофотокамера, а, отже, і знімок повинні бути правильно зорієнтовані щодо траєкторії польоту, тобто кут скосу К (рис. F/.3.6) не повинен перевищувати 3°, інакше під час накладання знімків виникне так звана "ялинка", що зробить подальше фотограмметричне опрацювання ускладненим і неефективним. Значну частину цих вимог задовольняє гіроплатформа. Для великомасштабного картографування рекомендується у гірській місцевості або на території, забудованій високими будівлями, використовувати камери з fK = 200, 350 або 500 мм. Під час картографування рівнинних територій застосовують короткофокусні камери з fK = 70, 100, 140, 150 мм.
|
|
| Розділ IV |
| Рис. IV.3.5. Дія системи ASCOT разом з GPS |
Рис, IV.3.6. Поздовжнє, поперечне перекриття знімків та геометрія "ялинки": 1,2- знімки одного маршруту; 3, 103 - знімки двох сусідніх маршрутів;
к - кут "ялинки"
Задаючись масштабом знімання (зазвичай масштаб знімання в 6-10 разів мілкіший, ніж масштаб плану чи карти, складання яких проектується), розраховують за (IV.3.1) висоту фотографування Н над середньою висотою
Великомасштабне топографічне знімання
ділянки знімання. Середню висоту на території, що піддягає аерофотозніманню, прийнято позначати Аабс. Знаючи Н та Аабс, знайдемо висоту польоту над рівнем моря Набс:
Набс=Н + Аабс. (IV.3.2)
Оскільки наперед задаються поздовжнім та поперечним перекриттям знімків, то можна розрахувати базис фотографування (віддаль між суміжними точками відкриття затвора)
(IV.3.3)
|
та віддаль між суміжними аерофотознімальними маршрутами
| В= ----------- £-./-------------- (IV.3.4) У inn У ч ' |
100-Р„
Too"
де Іх, Іу - розмір кадру, тобто знімка; зазвичай Іх =Іу. Розміри найчастіше
бувають 18x18 см, 30x30 см.
Кількість знімків у маршруті п визначається його довжиною dx та базисом Вх:
(IV.3.5)
а кількість маршрутів - розміром ділянки в поперечному до маршрутів напрямку d та віддаллю між маршрутами В:
(IV.3.6)
Загальна кількість знімків:
(IV.3.7)
Звідси можна знайти потребу в аероплівці для АФЗ цієї території.
Обчислюють також інтервал фотографування т - час прольоту літака від моменту виконання попереднього знімка до моменту виконання наступного знімка:
(IV.3.8)
V - швидкість літака.
Знімання можна виконувати тільки в ясну безхмарну погоду, або коли хмари вище від висоти Н - висоти літака над середньою висотою цієї території.
І
Розділ IV
Якщо під час АФЗ не використовуються GPS-приймачі, тоді пілотування літака та подальше опрацювання матеріалів знімання для складання планів та карт ускладнюються.
Під час знімання забудованих територій (для дво- і більше поверхових будинків), для яких основою топографічного плану буде фотоплан, фотографування місцевості необхідно виконувати двічі:
• довгофокусними АФА для виготовлення фотопланів;
• короткофокусними або нормальними камерами для рисування рельєфу.
Знімання довгофокусними камерами виконується у мілкішому масштабі, ніж короткофокусними.
Аерофотознімання рівнинних, незабудованих територій із переважно одноповерховою забудовою можна виконувати в одному масштабі -короткофокусними АФА для виготовлення фотопланів та рисування рельєфу. Детально вибір масштабів АФЗ описано в інструкції з топознімання [5].
Напрямки маршрутів під час фотографування повинні бути за напрямком "захід-схід", хоча допускається й інше орієнтування маршрутів. Знімання міст та заселених районів потрібно виконувати ранньою весною, після того, як зійде сніг та до того, як розпуститься листя. Такі території рекомендується фотографувати на кольорову плівку, а території з різноманітною рослинністю та надмірною вологістю - на спектрозональну аероплівку.
IV.3.2. Складання накидного монтажу. Оцінка якості аерофотознімання
Експоновану фотоплівку проявляють, закріпляють і розрізають негативну плівку на окремі знімки. Нумерація знімків виконується під час аерофотознімання. Далі виконується контактне друкування, тобто виготовляються позитивні аерознімки без зміни масштабу (фотопапір та негативні знімки контактують). Позитивні знімки називають контактними відбитками. Потім на великих столах (стелажах) контактні відбитки укладають помаршрутно так, щоб точно перекривались ідентичні контури місцевості, що зобразилися на знімках. Оскільки поздовжнє перекриття більше за 60 % від Іх - розміру знімка
вздовж маршруту, то частина однієї й тієї самої території зображена на трьох суміжних знімках. Укладені знімки прикріпляють найчастіше спеціальними важелями або канцелярськими кнопками. Уклавши перший маршрут, починають складання наступного маршруту, щоб ідентичні контури місцевості, що зобразилися на знімках, перекривалися. Нагадаємо, що поперечне пере-
Великомасштабне топографічне знімання
криття знімків наближено становить ЗО %. Так на стелажах укладають усі знімки на територію, що була покрита аерофотозніманням. Складені та скріплені у такий спосіб знімки називаються накидним монтажем. Накидний монтаж фотографують й отримують репродукцію накидного монтажу в декілька разів мілкішому масштабі. Репродукцію монтажу, закріплену на фанері або товстому папері (картоні), часто використовують для знаходження потрібних під час роботи номерів знімків (номери знімків видно на репродукції її накидного монтажу).
Головна мета складання накидного монтажу - оцінка якості виконаного аерофотознімання. Для цього на кожному знімку знаходять центральні точки знімків. Потім визначають прямолінійність маршруту. Для цього центральні точки першого й останнього знімків з'єднують прямою лінією. За умови абсолютної прямолінійності маршруту - центральні точки всіх інших знімків повинні розміщуватися на цій прямій. За допомогою міліметрової лінійки вимірюють віддалі між цією лінією й центральними точками на знімках. За цими віддалями роблять висновок про непрямолінійність маршруту. Далі визначають витриманість поздовжнього перекриття: порівнюють фактичні значення перекриття АІХ. з розміром Іх:
(IV.3.9) Аналогічно визначають витриманість поперечного перекриття:
(IV.3.10)
Відхилення Рх., Р від заданого перекриття, наприклад, відповідно від
60 % та 30 %, також вказує на якість знімання. Якщо є поздовжні перекриття 50 % або менше, такі місця називають "фотограмметричними дірками". Подальше опрацювання таких знімків викликає багато ускладнень. Крім уже згаданих параметрів, оцінюють фотографічну якість знімків. Перевіряють правильність вибраної витримки, відсутність на знімках "плям" від тіні хмар, які інколи виникають, якщо знімання виконувалося під час похмурої погоди та хмари виявляються нижче від висоти літака, з якого виконується знімання. Якість оцінюється за чотирибальною системою: "відмінно", "добре", "посередньо", "брак". Зрозуміло, що у разі "браку" необхідно виконувати повторне знімання.
IV. 3.3. Технологічна схема комбінованого методу знімання
Нині комбінований метод зазвичай застосовується тільки у рівнинних, закритих районах під час знімання у масштабах 1:5000 і 1:2000 із перерізом
Розділ IV
рельєфу 1 м та 0,5 м, та у масштабах 1:1000-1:500 на об'єктах із суцільною багатоповерховою забудовою, для малих перерізів рельєфу. Взагалі комбінований метод усе частіше витісняється стереометодом.
Рис. IV. 3.7. Технологічна схема комбінованого методу знімання
Застосовані скорочені позначення: О. П. - опознак плановий; О. П. В. -опознак планово-висотний.
Комбінований метод відповідно до чинної інструкції [5] можна використовувати у двох варіантах: І варіант та II варіант. Головна відмінність варіантів: у варіанті І - складають фотоплан, у варіанті II - графічний план. Далі буде розглянуто суть складання фотопланів та графічних планів. Наведемо рекомендації щодо застосування варіантів:
1) під час знімання у масштабі 1:5000 застосовують перший варіант для будь-якого характеру забудови;
2) під час знімання у масштабі 1:2000 перший варіант використовують тільки для розрідженої та малоповерхової забудови;
3) на територіях із густою, багатоповерховою забудовою у масштабі 1:2000 знімання виконується із застосуванням II варіанта;
4) під час знімання у масштабах 1:1000 і 1:500 II варіант застосовується на територіях як з малоповерховою, так і з багатоповерховою забудовами;
Великомасштабне топографічне знімання
5) комбінований метод (II варіант) застосовується також під час знімання в масштабах 1:5000, 1:2000 на територіях, покритих суцільною високою рослинністю (ліси, парки, чагарники, очерет).
Рисування рельєфу відповідно до інструкції може виконуватися мензульним або тахеометричним зніманням. Знімання рельєфу тахеометричним зніманням може виконуватися не на фотопланах, а на окремих знімках.
IV.3.4. Прив'язування знімків
Окремі аерофотознімки не є ділянками планів, тому що мають спотворення: на одному й тому самому знімку масштаб у різних його частинах різний, неоднаковий.
Як відомо, цього на планах не повинно бути.
Назвемо причини спотворення знімків:
1. Невертикальність оптичної осі фотокамери у момент експозиції (у момент відкриття затвора). Це видно з рис. IV.3.8, на якому точка п - точка надиру.
Рис. IV.3.8. Спотворення нахиленого знімка
На горизонтальному знімку маємо відрізки па та пЬ. На нахиленому знімку відповідно маємо відрізки па та пЬ'. Тоді пЬ' < nb, а па' > па. Отже, на нахиленому знімку маємо різні масштаби у різних його частинах.
2. Різні висоти літака в моменти експозиції. Ця причина приводить до різних масштабів на знімках, що межують. Висота в маршруті коливається у межах 20-30 м і більше.
Розділ IV
3. Рельєф місцевості. На рис. IV.3.9 показано, як рельєф спотворює масштаб знімка.
А та В - точки на місцевості; Н - Н - середня площина; А', В'- проекції точок місцевості на середню площину.
Рис. IV.3.9. Спотворення знімка рельєфом місцевості
Точки А та В зобразяться на знімку в точках a, b. Правильне їхнє розміщення у разі відсутності рельєфу було б у точках a,b'. Отже, похибки через рельєф a a \ Ь Ь'. Як видно з рисунка, якщо точка розташована вище від середньої площини, то її зображення віддаляється від центральної точки n; a якщо нижче від середньої площини - наближається до центральної точки п. Щоб уникнути спотворень на аерознімках, виконують прив 'язування знімків. Під прив'язуванням знімків розуміють визначення координат X, Y, Н деяких точок знімка, розпізнаних на місцевості та на знімку. Такими точками слугують чітко виражені на знімку контурні точки, такі, як перехрестя доріг, кути, близькі до прямих на межах угідь, основи стовпів тощо. Ці точки достатньо точно розпізнаються як на знімку, так і на місцевості. На малоконтурних територіях виконують штучне маркування точок та знаходять координати саме цих, маркованих точок. Такі точки скорочено називають "опознаками" - розпізнавальними знаками. Визначають координати точок, тобто виконують прив'язування знімків як польовими, так і камеральними методами.
Густина опознаків залежить від масштабу плану, що складається, перерізу рельєфу, масштабу аерознімків, способів прив'язування опознаків. Розрізняють
Великомасштабне топографічне знімання
суцільне та розріджене прив'язування. Щоб уникнути спотворення знімків, на знімку повинно бути не менше від чотирьох точок із відомими координатами (три - необхідні і хоча б одна - контрольна). Складаються проекти прив'язування знімків. На ділянках знімання, завдовжки 160-200 см у масштабі плану, що створюється, опознаки розташовуються так, як показано на рис. IV.3.10.
|
Рис. IV.3.10. Схема положення планових опознаків (О. П.) на маршрутах знімання
На ділянках меншої довжини кожна секція забезпечується на кінцях парами точок по різні боки від осі маршруту. Опознаки можуть розташовуватись по кутах трапеції плану, що створюється. Початок і кінець кожного маршруту мають бути забезпечені двома плановими опознаками, один із них повинен бути розміщений за межею ділянки знімання. Межі знімання, що збігаються із напрямком маршрутів, забезпечують додатково плановими точками через 40-50 см, якщо кількість маршрутів більша від трьох. Для знімання у масштабі 1:5000 із перерізом рельєфу 2 м і більше та для масштабів аерознімання 1:7000 опознаки розташовуються через 4-5 базисів фотографування. У разі необхідності виконується маркування, про що вже говорилось.
Проекти прив'язування знімків складають на картах, що є на цю територію. Запроектовані точки - опознаки наколюються голкою вимірника і позначаються кружками на контактних відбитках, які будуть використовуватися для розпізнавання місцевості. Обов'язково розпізнаються пункти геодезичної основи, зображені на знімках. На місцевості опознаки закріплюються постійними знаками. Найпоширенішими є дерев'яні стовпи завдовжки 115 см діаметром не менше ніж 15 см із перекладиною в нижній частині. В яму завглибшки 100 см закладається бетонний моноліт, що є чотиригранною зрізаною призмою заввишки 20 см, нижньою основою 20x20 см, верхньою 15x15 см. На верхній грані моноліту цементується центр (зазвичай головка цвяха). Стовп ставиться на моноліт, засипається землею й виконується зовнішнє оформлення у вигляді кола радіусом 1 м, насипається земля навколо верхнього
Розділ IV
зрізу стовпа. Стовп виступає над поверхнею землі на 10-15 см. Як вихідні пункти для прив'язування знімків використовуються пункти тріангуляції, полігонометрії 1, 2, 3, 4 класів, нівелірні марки та репери І, II, III, IV класів.
Прив'язування виконується побудовами таких геодезичних мереж: тріангуляції 1, 2 розрядів; висотно-теодолітні ходи; полігонометрія 4 кл. 1, 2 розрядів, трилатерації 4 кл. 1,2 розрядів; прямі, зворотні, комбіновані засічки -дуже ефективні під час прив'язування знімків аналітичної мережі. Для висотного прив'язування використовують технічне та тригонометричне нівелювання.
IV. 3.5. Польові роботи під час аеротопографічного знімання
Перерахуємо стадії польових робіт під час аерофототопографічних методів знімання: комбінованих та стереозніманнях.
1. Маркування розпізнавальних знаків (опознаків).
2. Виконання аерофотознімання (АФЗ) розглянуто у п. IV.3.1.
3. Планове підготування аерознімків (планове прив'язування).
4. Висотне прив'язування аерознімків (висотне прив'язування).
Висотне та планове прив'язування доцільно об'єднувати, тобто виконувати одночасно. Нагадаємо: якщо координати центра знімка визначаються методом GPS, то польове прив'язування знімків не потрібне, оскільки відомі координати усіх центрів знімків; виконується тільки камеральне згущення точок.
5. Дешифрування контурів під час стереознімання.
6. Знімання рельєфу та дешифрування контурів під час комбінованого знімання.
7. Польове викреслювання оригіналів планів (можливе викреслювання в офісних, камеральних умовах).
Частина перелічених процесів польових робіт уже називалась у технологічній схемі комбінованого методу знімання.
IV. 3.6. Маркування розпізнавальних знаків
Потреба в маркуванні розпізнавальних знаків виникає не тільки під час знімання малоконтурних територій, але й у забудованих територіях під час великомасштабного знімання, для яких підвищується точність ідентифікації точок на знімку та на місцевості. Чинна інструкція вимагає виконувати ідентифікацію з точністю 0,1 мм. Обов'язково маркуються точки геодезичної основи, якщо вони не зобразяться на знімках, люки підземних комунікацій, вхідні та вихідні орієнтири на осях маршрутів.
Великомасштабне топографічне знімання
Якщо є стінні знаки, то біля них маркуються тимчасові знаки або близькі місцеві предмети. Для маркування використовують дешеві матеріали: пісок, крейду, вапно, марлеві тканини. Обов'язкова умова маркування - контраст між фоном і маркувальним знаком. Інколи створюють штучний фон. На забудованих територіях маркувальні знаки повинні мати форму хреста, що складається з чотирьох променів із вільним простором у центрі (квадрата чи кола). Розміри маркованих знаків нижче подаються у масштабі фотографування: довжина і ширина променя - 0,16 і 0,05 мм відповідно, сторона квадрата або діаметр кола - 0,1 мм.
Рис. IV. 3.11. Маркувальний знак у вигляді хреста
Якщо хрест темного кольору, ширина променя збільшується в 1,5 раза. Знаки осей маршрутів - стрілки або прямокутники завдовжки 0,6 мм, ширина -0,1-0,15 мм. Якщо аерофотознімання виконується, наприклад, у масштабі 1:10000 (оскільки в 1 см - 100 м, в 1 мм - 10 м), то в 0,6 мм - 6 м. Тому довжина опознака-стрілки на місцевості 6 м, ширина 1 м - 1,5 м, товщина сторони квадрата - 50 см.
Маркування виконують перед зніманням, за можливістю з мінімальним розривом у часі. На кожний маркований знак заводять спеціальну картку, де вказана номенклатура трапеції, на якій марковано розпізнавальний знак. Марковані точки на знімках не наколюються, оскільки точка на знімку не розпізнана (фактично контуру немає). Проте на лицьовій стороні аерознімка креслять коло червоним кольором діаметром 10 мм з центром у маркованій точці. На звороті знімка олівцем обводять місце цієї точки кружком діаметром З мм, а праворуч роблять короткий запис, наприклад: марковано пункт тріангуляції, № пункту, форма знака "хрест". Виконав (прізвище). Підпис. Дата.
IV.3.7. Планове підготування аерознімків
Загальні питання планового підготування аерознімків, тобто визначення координат розпізнавальних знаків, розглянуті в п. IV.3.4 - прив'язування знімків. Тут опишемо безпосереднє підготування великомасштабних аерознімків.
Розділ IV
На знімках контурні точки, вибрані як розпізнавальні знаки, обводяться на лицьовій стороні знімка кружком, червоним кольором, діаметром 10 мм; точка чіткого контуру наколюється голкою вимірювача; на звороті олівцем обводять місце цієї точки кружком діаметром 3 мм та роблять короткий запис, як і під час маркування, наприклад: розпізнано знак полігонометрії (№ пункту). Розпізнавання виконав. Прізвище виконавця. Підпис. Дата. Далі на звороті подається зарис розпізнаного пункту (зарис під час маркування не роблять). Зарис повинен полегшити знаходження цієї точки іншим виконавцем, який, можливо, буде виконувати контрольне визначення координат цього самого опознака.
Розпізнавальні знаки (опознаки) закріплюються на місцевості центрами
тривалого збереження: дерев'яними стовпами (описаними у п. IV.3.4),
бетонними паралелепіпедами, а в місцях з твердим покриттям - металевими
трубами, штирями, залізничними костилями. Такі типи центрів показано на
рис. IV.3.12.
Рис. IV.3.12. Типи центрів знімальної основи тривалого збереження
IV. 3.8. Висотне підготування аерознімків
Висотне підготування аерознімків полягає у визначенні висот планових опорних точок (опознак планово-висотний О. П. В) або висот чітких контурів -висотні розпізнавальні знаки (опознак висотний О. В.), тобто точок, що зобразилися на знімках, але не були використані як планові опознаки О. П. Неважко зрозуміти, що доцільно виконувати сумісне визначення (X, Y, Н). Як уже зазначалось, може виконуватись повне (суцільне) або розріджене висотне підготування залежно від масштабу знімання, перерізу, рельєфу,
Великомасштабне топографічне знімання
характеру ділянки знімання. Під час суцільного підготування знаки розташовуються у кутах кожної стереопари, у зонах поперечного та потрійного поздовжнього перекриття знімків, як показано на рис. IV.3.12.
Суцільне прив'язування знімків виконують для перерізу рельєфу 0,5 м і 1,0 м. Для перерізу рельєфу 2 м прокладається висотний хід по зовнішньому краю маршруту із забезпеченням кожної стереопари двома висотними знаками. Для перерізу 5 м висотні опознаки вибираються через 2-3 базиси фотографування. Взагалі стереопарою називають два суміжні фотознімки, що мають частини зображення однієї й тієї самої території.
Як відзначалось, зазвичай виконують поздовжнє перекриття аерознімків 60 %. Проте під час створення планів найбільших масштабів 1:1000, 1:500 аерофотознімання виконується з 80 % поздовжнім перекриттям. Отже, кожний знімок має 60 % потрійного перекриття, як це видно з рис. IV.3.13.
Рис. IV. 3.13. Розміщення висотних опознаків на стереопарі під час поздовжнього перекриття 80 % (потрійне перекриття 60 %)
По суті, на рис. IV.3.13 є дві стереопари:
• стереопара першого та другого знімків;
• стереопара другого та третього знімків.
Отже, чотири висотні точки, показані на рисунку кружками, є точками висотного прив'язування двох стереопар. Під час розрідженого висотного прив'язування знаки розташовуються попарно по обидва боки від осі маршруту, у зонах поперечного перекриття знімків, подібно до розміщення планових
Розділ IV
опознаків за стандартною схемою. Крім того, на кожні дві секції в зоні поперечного перекриття маршрутів на віддалі ?>-4 базисів дається один знак.
Висотні опознаки не вибираються на крутих схилах. Якщо висотний опознак - контур або маркована точка, тоді цю точку позначають наколом, а на звороті знімка точку наколу обводять кружком, підписують її номер, висоту. Положення висотних точок на місцевості можна визначати промірами довжин від трьох контурних точок. Такі висотні точки обводяться на звороті пунктирним кружком, і складається схема промірів від контурних точок, вказуються довжини промірів.
Висотні точки закріплюють як тимчасові — це, зазвичай, дерев'яні кілки, діаметром 5-8 см, забиті в ґрунт на 0,4-0,6 м нарівні із поверхнею землі, а поряд забивають сторожки. Виконується контроль розпізнавання точок: для розрідженого прив'язування усіх точок; для повного - 25 % точок.
Висоти розпізнавальних знаків визначають для перерізів рельєфу h = 0,25 м; 0,5 м; 1,0 м - технічним нівелюванням і для перерізів h = 2 м і більше -тригонометричним нівелюванням.
Нагадаємо принципову відмінність між методами стереознімання та комбінованого знімання. Під час виконання стереознімання рельєф рисують в офісних умовах, наприклад, на універсальних приладах. Під час комбінованого методу знімання рельєф рисується в полі наземними геодезичними методами. За комбінованим методом висотне прив'язування може виконуватись під час знімання рельєфу в полі. За стереометодом без попереднього висотного підготування аерознімків про камеральне рисування рельєфу не може навіть йтися. Винятком є випадок, коли виконується супроводження аерофотознімання GPS-технологіями.
Доцільно також нагадати, що великомасштабне картографування суцільно забудованих територій стереометодом вимагає здійснювати фотографування місцевості двічі: довгофокусними АФК - для складання фотоплану; короткофокусними АФК - для рисування рельєфу.
Зрозуміло, що комбінованим методом друге знімання не потрібно виконувати, оскільки рельєф знімають наземними методами.
IV.3.9. Камеральне згущення планових та висотних г очок. Мета. Суть. Методи
Метою створення методів камерального згущення планової та висотної основ аерознімання є зменшення обсягів польових робіт, на виконання яких витрачається значна частина кошторису, що виділяється на створення планів та карт.
Великомасштабне топографічне знімання
Як уже зазначалося, на кожний знімок має бути не менше від трьох точок з відомими координатами, щоб виключити спотворення на знімках. Якщо всі точки визначати польовими методами, то зрозуміло, що це вимагає виконання великих обсягів польових робіт. Тому завдання створення методів камерального прив'язування знімків - одне із найактуальніших у геодезії. У результаті створено низку методів камерального згущення планових та висотних розпізнавальних знаків.
Планові методи
1. Графічна фототріангуляція.
2. Аналітична фототріангуляція.
3. Фотополігонометрія.
Фототріангуляція вимагає вимірювання за знімками горизонтальних кутів. До того ж під час побудови графічної фототріангуляції горизонтальні кути не вимірюють, а будують на прозорому папері (на кальці). Під час побудови аналітичної фототріангуляції горизонтальні кути вимірюють на спеціальних приладах - стереометрах. Точність камерального вимірювання кутів за знімками близько Г.
Взагалі метод фототріангуляції ґрунтується на тій властивості фотознімка як центральної проекції, що напрямки, проведені із центральної точки знімка на будь-які інші точки, не спотворюються. Завдяки саме такій властивості фотознімків, користуючись знімками, можна вимірювати кути. Якщо вершина кута вибрана на знімку не в центральній точці, а в будь-якій іншій точці знімка, то напрямки, проведені із цієї (іншої) точки, спотворюються, й кути Р; будуть не такими, як на місцевості. Не спотворюються тільки напрямки, проведені із центральних точок знімка, та з точок, що розташовані близько біля центрів.
Покажемо, як можна знайти планове положення деякої точки методом фототріангуляції без польових робіт. Нехай, наприклад, відоме положення двох центральних точок суміжних знімків, що перекриваються (рис. IV.3.14), і на обох цих знімках є зображення деякої контурної точки А, яка є вершиною кута межі поля.
Побудуємо на кальці або виміряємо стереометром кути fJj та Р2. Оскільки відомі координати центральних точок 1 та 2 Хх, Yx; Х2, Y2 і ці точки нанесені на план, то положення точки А на плані знайдемо методом звичайної кутової засічки. Маючи положення точки А на плані, можемо графічно визначити координати XА, YA точки А.
Аналогічно можна знайти положення усієї мережі точок, маючи на плані положення тільки двох точок, координати яких визначались методом польового прив'язування. Аналітична фототріангуляція точніша за графічну й, до того ж, вона може врівноважуватися з урахуванням як випадкових, так і систематичних похибок.
Розділ IV
|
Рис. IV. 3.15. Визначення положення точки А методом фототріангуляції
Далі розглянемо суть фотополігонометрії, що грунтується на визначеннях базисів фотографування Bt та кутів між напрямками, що виходять із центральних точок на сусідні центральні точки знімків. Висотомірами вимірюють висоти літака Ні.
Розглянемо рис. IV.3.16.
З подібності відповідних трикутників можемо записати:
| (IV.3.11) |
Звідси отримаємо Ві з контролем:
|
(IV.3.12)
/ /
Аналогічно можна визначити всі базиси фотографування, які, фактично, є
сторонами фотополігонометрії. Кути визначаються, як і у фототріангуляції.
Якщо відомі координати кінцевих точок маршруту, визначених наземними
геодезичними методами, тоді знайдемо координати центральних точок усіх
знімків маршруту.
Великомасштабне топографічне знімання
|
N,\/ \,N2
^^ШЖЖЖШ^ЙШ Поверхня Землі
Рис. IV.3.16. До пояснення суті фотополігонометрії:
fK - фокусна віддаль фотокамери; Н\, Н2 - висоти літака або іншого апарата;
в\< в2~ базиси на знімках; 5], S2- оптичні центри об'єктива; щ, п2- точки надиру
на знімках; Ві - шуканий базис фотографування
Висотні методи
Для згущення висот використовуються прилади, які дають змогу будувати стереомоделі місцевості, тобто бачити просторове зображення предметів. Проте для побудови стереомоделі на кожну стереопару знімків необхідно мати три точки з відомими координатами X, Y, Z. Дають змогу створювати стереомоделі такі прилади: стереопланіграфи, стереокомпаратори, мультиплекси. Згущення висотних точок відбувається на підставі вимірювання різниці висот та визначення висот не на місцевості, а на стереомоделі. Вивчення цих приладів виходить за межі курсу геодезії. Зауважимо, що за комбінованим методом знімання висотні камеральні згущення, як правило, не виконуються. Визначення висот під час стереознімання на основі аерофотознімків залишається значно грубшим, ніж безпосереднім вимірюванням на місцевості. Тому чинна інструкція пропонує рисування рельєфу з перерізом 0,25 м на планах масштабів 1:1000, 1:500 (населені пункти, промислові майданчики) виконувати наземними методами.
Окремо коротко зупинимося на камеральному постопрацюванні даних АФЗ, якщо знімання виконувалося із застосуванням системи ASCOT - засобом для контролю за аерозніманням. Припустимо, знімання виконане і ми маємо рулон або декілька рулонів з експонованою аероплівкою, GPS-дані із приймача, що розташований на літаку, дані з однієї або декількох наземних станцій, часові
Розділ IV
миті спрацювання затвора камери, кутові дані з гіроплатформи. Далі використовується програмне забезпечення ПЗ, створене провідною канадською фірмою GEOSURV. ПЗ є ланкою зв'язку між зібраними даними АФЗ та фототріангуляцією, яка створюється за умови, що координати усіх центрів знімків визначено GPS-методом. Програмне забезпечення дає змогу виконувати таке опрацювання:
• конвертування GPS-даних із форматів Rinex, Trimble, Leica Geosy-stems, Ashtech, Motorola, Novatel (це фірми, що виготовляють приймачі GPS) у внутрішній формат - формат ПЗ;
• обчислення векторів (віддалей від літака до базової станції, якщо одна базова станція, тоді віддаль може бути до 500 км; якщо декілька базових станцій - 20-60 км);
• відновлення траєкторії літака, вектор антена-фотокамера;
• конвертування координат з однієї системи в іншу, залежно від використаного еліпсоїда;
• зрівноваження фототріангуляційної мережі (блока) двома методами -OTF (on The Fly - "на льоту") і СВА (Combined Block Adjustment - комбіноване зрівноваження блока).
Результуюча точність визначення координат центра фотографування < 10 см. Приблизно така сама точність фототріангуляції.
IV. 3.10. Редукування фототріангуляційної мережі
Камеральні фотограмметричні методи побудови планових мереж, наприклад, метод фототріангуляції, дає змогу не тільки будувати мережі у наперед заданому масштабі. Цей метод має значно більші можливості будувати мережі в одному, але довільному масштабі. Довільний масштаб, як правило,
