2423

снимков и независимое перемещение одного из снимков (одной из марок) вдоль тех же координатных осей. Величины перемещений снимков (марок) должны учитываться измерительными устройствами.

Способ мнимой марки является основным в фотограмметрии и применяется в большинстве фотограмметрических приборов. Используемые в них измерительные марки имеют различную форму (рис. 6.9); в некоторых приборах наблюдатель может изменить раз-

меры марок (от 0,02 до 0,10 мм), цвет (бе-
лый, красный, зеленый) и их яркость от-
дельно для левой и правой ветвей наблюда-		Рис. 6.9. Формы
тельной системы. Размеры левой и правой	измерительных марок

марок не должны различаться более чем на 10 %.

			6.6. Стереокомпараторы
	Стереокомпаратор является наиболее высокоточным стереофо-
	тограмметрическим прибором, предназначенным для определения
	положения соответственных точек на смежных снимках, которое ха-
	рактеризуется координатами ее изображения, т. е. величинами x1, y1,
	x2 и y2, (рис. 6.10), или величинами x1, y1, p и q, причем
				p = x1 x2,	q = y1 y2.	(6.4)
	Величина p называется продольным параллаксом точки, а
	величина q – поперечным па-				y	y
	раллаксом.				a1	a2
	Для	измерения этих коор-
						b2
	динат и параллаксов и предна-				b1
	значен стереокомпаратор.				x	x
	Существуют несколько раз-
	личных	конструкций		стерео-
	компараторов, но их принци-
	пиальная	схема, представленная			Рис. 6.10. Координаты
	на рис. 6.11,		не меняется более		соответственных точек
	100 лет.				на паре снимков
	На массивной станине 1 размещена общая каретка 2, пере-
	мещающаяся вдоль оси X прибора и несущая левый снимкодержатель
	P1. В правой части общей каретки 2 расположена параллактическая
	каретка 4, которая вместе с установленным на ней правым снимкодер-
	жателем P2 перемещается относительно каретки 1 вдоль оси X.

160

Вдоль оси Y прибора по мостику 3 перемещается подвижная часть наблюдательной системы 5, правая ветвь которой имеет дополнительное (по отношению к левой ветви) перемещение вдоль оси Y прибора. Величины перемещений подвижных частей прибора измеряются по шкалам абсцисс, ординат, продольных и поперечных параллаксов.

1	2	3	4	5
P1			P2
			6
	Рис. 6.11. Принципиальная
	схема стереокомпаратора

Оба снимкодержателя могут разворачиваться в своих плоскостях на углы . Наблюдение снимков выполняется через бинокулярный микроскоп 6. Измерение стереомодели выполняется марками, вмонтированными в левую и правую ветви наблюдательной системы.

Рассмотренная принципиальная схема стереокомпаратора обеспечивает возможность ориентирования снимков, получения стереомодели, наведения измерительной марки на произвольные ее точки и измерения координат и параллаксов точек.

Современные стереокомпараторы характеризуются высокой точностью измерений, переменным увеличением наблюдательной системы от 6-ти до 20 -ти , а также наличием устройств регистрации результатов измерений на машинных носителях.

161

Стереокомпаратор Стеко 1818 производства фирмы «Карл

Цейсс Йена» (рис. 6.12) по-

лучил в нашей стране наи-

большее

распространение.

7

9

Прибор

предназначен

для

измерения координат и па-

раллаксов точек по снимкам

формата 18 18 см. Коэффи-

циент увеличения наблюда-

тельной системы 8 . Визиро-

6

вание осуществляется с по-

5

мощью

марок,

располо-

4

3

женных

в фокальной

плос-

1

2

кости

окуляров.

Марки

Рис. 6.12.

Стереокомпаратор Стеко 1818

имеют форму баллончиков с точкой в нижней части; для наведения на точки используют точку или

нижний конец баллончика. Наблюдение стереомодели и ее измерение выполняется с помощью бинокулярного микроскопа 7. Наведение на точки снимков выполняют вращением штурвалов абсцисс X (2), ординат Y (3), продольного параллакса p (6) и кольца поперечного параллакса q (5). Значения координат x и y отсчитывают по круговым шкалам абсцисс (1) и ординат (4) с точностью 0,02 мм, а p и q – по круговым шкалам продольных (8) и поперечных (9) параллаксов с точностью 5 мкм.

Автоматизированные стереокомпараторы СКА-30 и СКА-1818 обеспечивают выполнение измерений по снимкам формата 18 18 или 30 30 соответственно с ошибкой 2–5 мкм с регистрацией полученных результатов на машинный носитель. Увеличение наблюдательной системы переменное, от 6-ти до 20 -ти. Особенностью этих приборов является возможность наблюдения дополнительного снимка или кадра неразрезанного аэрофильма (например, смежного маршрута) в паре с одним из основных, что важно для повышения надежности отождествления наблюдаемых точек.

Стереокомпаратор Stecometer фирмы «Карл Цейсс Йена» предназначен для измерения координат и параллаксов точек снимков формата 23 23 см с точностью 2 мкм. Для регистрации результатов измерений на машинном носителе к прибору подключается коордиметр – универсальная электронная система, предназначенная для ре-

162

гистрации данных, полученных на любом стереофотограмметричес-
ком приборе, выпускаемом фирмой.
В настоящее		время, в связи с массовым применением методов
цифровой фотограмметрии, стереокомпараторы потеряли актуаль-
ность, однако они имеют достаточно широкое распространение и ос-
таются высокоточными приборами.
		6.7. Точность измерений
При монокулярном наведении измерительной марки m на
точку снимка a (рис. 6.13, а) при помощи системы с увеличением v
наблюдатель заметит их несовмещение ma, если его угловая величина
больше или равна остроте монокулярного зрения первого рода m/v.
						Полагая отрезок Oa соответ-
	O	O1			O2	ствующим расстоянию				наи-
						лучшего		зрения D, найдем
	m	b				ошибку		наведения
								x	D m
									v
		x					Для	(6.5)		оп-
		m	h					определения
m						тимального			увеличения
	a		a
						изображения			теоретически
	а)	б)				возможную			разрешающую
Рис. 6.13. Точность монокулярных (а) и						способность объектива				(1.7)
стереоскопических (б) измерений						представим в угловой мере,
						для	чего	линейный размер
разрешения 1/Rоб разделим на фокусное расстояние и умножим на
					206265f 140
			fRоб		fd1480		d
и приравняем полученное значение величине m / v.
			m 140
						d .
Отсюда оптимальное увеличения изображения

	d	m ,	(6.6)
	140

где d – диаметр действующего отверстия объектива. При d = 30 мм и m = 45 получим, что v = 10 .

163

Принято считать, что при юстировке прибора увеличение должно быть порядка 20 , при измерении координат точек снимков – 10 , а при съемке рельефа и контуров, когда важно иметь большое поле зрение наблюдательной системы, увеличение должно быть 4–8 .

При стереоскопических измерениях, совмещая измерительную марку m с точкой стереомодели a (рис. 6.13, б), наблюдатель допускает ошибку x в плане и ошибку h по высоте, величины которых зависят от остроты бинокулярного зрения первого рода b.

Оценку ошибки по высоте найдем по формуле (6.2), заменив D на h, учтя увеличение v наблюдательной системы:

	h D	2		b
						.	(6.7)
			bг v
	Ошибка измерений в плане, как следует из рис. 6.13, a, равна
	p D
				b	.		(6.8)
				v
	При D = 250 мм, bг= 65 мм,			v = 10 и			b= 20 получим
p =	2,4 мкм и h= 9 мкм. Ошибка монокулярного измерения x, по-

лученная по формуле (7.5) при m= 45 и v = 10 , составляет 5 мкм.

Контрольные вопросы

1.Перечислите качественные и количественные характеристики глаза.

2.В какой области спектра электромагнитного излучения максимум цветовой чувствительности глаза?

3.Чем характеризуется острота монокулярного зрения первого и второго рода?

4.Во сколько раз выше острота бинокулярного зрения по отношению к монокулярному?

5.При каких условиях бинокулярное зрение переходит в стереоскопическое?

6.Какие пять условий необходимо выполнить для восприятия глубины объекта при рассматривании изображений, полученных по законам центральной проекции?

7.Как необходимо ориентировать перекрывающиеся снимки для получения прямого, обратного и нулевого стереоэффектов?

8.Перечислите способы стереоскопических наблюдений.

9.В чём сущность монокулярного способа измерения снимков?

164

10.Охарактеризуйте два способа стереоскопических измерений (способ действительной марки и способ мнимой марки).

11.Перечислите основные элементы принципиальной схемы стереокомпаратора.

12.Как оценивается точность при монокулярных измерениях?

13.Как оценивается точность при стереоскопических измерениях (в плане и по высоте)?

14.Какие измерения наиболее предпочтительнее по точности – монокулярные или стереоскопические?

165

Глава 7. ТРАДИЦИОННОЕ ТРАНСФОРМИРОВАНИЕ СНИМКОВ

7.1. Понятие о трансформировании

Трансформированием называется преобразование центральной проекции, которую представляет собой аэронегатив (аэроснимок), полученный при наклонном положении главного оптического луча, в ортогональную проекцию заданного масштаба или в изображение, соответствующее проекции составляемой карте (плану), с учётом рельефа с точностью соответсвующей масштабу выпуска.

Трансформирование выполняют путем «обратного проектирования» изображения, т. е. преобразования изображения путем переноса его с картинной плоскости на предметную, соответствующую ортогональной проекции. Для такого преобразования необходимы данные, позволяющие прямо или косвенно найти элементы внешнего ориентирования снимка. В связи с этим методы трансформирования делятся на две основные, принципиально и технически различные группы – трансформирование по опорным точкам и трансформирование по элементам ориентирования.

В процессе трансформирования полностью исключаются все виды перспективных искажений аэроснимка, вызванные влиянием угла наклона, а так же разномасштабность смежных снимков, являющаяся следствием колебания высоты фотографирования. Названные искажения подчиняются определенным законам, потому их учет не вызывает затруднений.

Что же касается искажений, вызванных влиянием рельефа местности, то определяющие их превышения точек местности связаны с одной стороны, с формами рельефа, а с другой – с выбором плоскости, на которую производится трансформирование. Учет таких искажений является одной из наиболее трудных задач фотограмметрии, строгое решение которой связано с разложением изображения на отдельные точки (зоны) и раздельным их трансформированием. Устранение этих искажений возможно лишь применением соответствующих методов или технологических приемов, обеспечивающих учет рельефа с той или иной степенью точности.

Для трансформирования аэроснимков применяют несколько способов, различающихся используемыми техническими средствами: аналитический, фотомеханический, оптико-графический, дифференциальный и др.

166

Аналитический способ трансформирования основан на использовании зависимостей между координатами соответственных точек аэроснимка и местности.

Фотомеханический способ трансформирования основан на использовании специальных приборов – фототрансформаторов. Соответствующими рабочими движениями основные части фототрансформатора приводят в положение, при котором построенное на экране изображение соответствует горизонтальному аэроснимку, и фиксируют это изображение на фотобумаге. Трансформированный фотоснимок получается в результате химической обработки экспонированной фотобумаги. До недавнего времени этот способ трансформирования был основным.

Оптико-графический способ трансформирования предпо-

лагает применение специальных малоформатных приборов – проекторов. Полученное с их помощью трансформированное изображение проектируют на лист бумаги, обводят карандашом, и оформляют принятыми условными знаками. В настоящее время способ находит ограниченное применение при обновлении топографических или иных карт неспециализированными предприятиями.

Дифференциальный способ трансформирования (ор-

тотрансформирование) основан на преобразовании отдельных фрагментов исходного изображения с учетом элементов ориентирования аэроснимка и высоты центра этого фрагмента над средней плоскостью. Способ реализуется на приборах универсального типа либо на ЭВМ. Результатом обработки является ортофотоснимок или ортофотоплан.

Термин «дифференциальное трансформирование» (иногда –

«щелевое трансформирование») в фотограмметрической литературе применяется в случаях, когда ортофотоснимок создается с помощью прибора универсального типа, путем сканирования одного из снимков стереопары вдоль оси Y с постоянным изменением высоты проектирования согласно профилю местности и проектирования изображения на фотографический слой через щель ромбической или трапециевидной формы.

Термин «ортогональное трансформирование» применяется в случаях, когда выполняется цифровая обработка изображений, а ортофотоснимок создается путем преобразования группы пикселов с использованием формул связи координат точек наклонного и гори-

167

Рис. 7.1. Принципиальная

схема

зонтального снимков (3.11) и полученной тем или иным способом цифровой модели рельефа местности.

7.2. Понятие о традиционном фотомеханическом Трансформировании

Фотомеханическим трансформированием (фототрансформированием) называется такое преобразование фотографического изображения, в результате которого получается новое фотографическое изображение в заданном масштабе и требуемой точности.

Фотомеханическое трансформирование выполняют при помощи специальных оптико-механических приборов – фототрансформаторов.

В кассету фототрансформатора, находящегося в темном помещении, закладывают аэронегатив P (рис. 7.1), освещают его сверху и

проектируют изображение через объектив S на экран E.
Механическими перемещениями и
наклонами добиваются такого взаимного
положения аэронегатива, объектива и эк-		b P
рана фототрансформатора, при котором	a
проекции наколотых на аэронегативе то-	d	c
чек a, b, c и d точно совмещаются с нане-
сенными по координатам точками a0, b0,		S
c0 и d0 основы, уложенной на экран E.
При этом масштаб спроектированного на
экран изображения будет равен масшта-	c0	d0
бу основы, а само изображение окажется
свободным от перспективных искажений	b0
и будет соответствовать плану местно-		a0
	E

сти.

После совмещения точек объектив закрывают красным светофильтром, заменяют основу фотобумагой и, открыв

объектив, печатают трансформированное изображение. После фотографической обработки полученный снимок используют для монтажа фотоплана.

Фототрансформирование можно выполнить двумя путями:

восстановить связку проектирующих лучей, подобную существовавшей в момент фотографирования;

168

построить связку проектирующих лучей в соответствии с условиями теоремы Шаля, т. е. изменив взаимное положение плоскости аэроснимка P и экрана (предметной плоскости E).

Первый путь реализуется в фототрансформаторах первого рода, работающих по принципу подобия связок проектирующих лучей, а второй – в фототрансформаторах второго рода, где используется принцип преобразованных связок проектирующих лучей.

Для правильного фототрансформирования снимков необходимо, чтобы был выполнен ряд условий, обеспечивающих резкость и геометрическую корректность формируемого на экране изображения. Оптические условия фототрансформирования обеспечивают получение на экране фототрансформатора резкого изображения. Геометрические условия фототрансформирования обеспечивают получение на экране фототрансформатора геометрически правильного изображения в заданном масштабе 1:M.

7.3. Фототрансформаторы

При выполнении фотограмметрических работ используется ряд современных приборов отечественного и зарубежного производства, часть которых рассмотрена ниже.

																		1
				1
					2
																			2
7
											7
													6				3
3
		6
									5
					3

а)

5

4

б)

Рис. 7.2. Автоматизированные фототрансформаторы ФТА (а) и «Пеленг» (б):1 – осветитель;

2 – кассета; 3 – пульт управления;

4 – счетчики коррекционных механизмов; 5 – экран; 6 – подвижная щель; 7 – объектив

Фототрансформаторы автоматизированные ФТА (рис. 7.2, а) и «Пеленг» рис. 7.2, б)) реализуют первую систему элементов трансформирования и предназначены для трансформирования плановых и перспективных снимков с преобразованными связками проектирующих лучей по опорным точкам или установочным данным.

В качестве дополнительной информации о

169