Г л а в а 1

АЭРОФОТОСЪЕМКА ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ

ИСТРОИТЕЛЬСТВЕ СООРУЖЕНИЙ

§1. АЭРОСЪЕМКА, ЕЕ ВИДЫ И МЕТОДЫ РАБОТ

А э р о с ъ е м к о й называют процесс получения изображений местности с летательных аппаратов. Если ее ведут фотоаппаратами, то называют а э р о ф о т о с ъ е м к о й , если с помощью специальных телевизионных или электронных сканирующих

устройств, то — э л е к т р о н н о й	а э р о с ъ е м к о й ,	если	с по-
мощью тепловизоров в инфракрасной части спектра,— то			теп-
л о в о й или и н ф р а к р а с н о й	съемкой, а если	радиолока-

торами, при которых получают изображение в отраженных от

поверхностных слоев	электромагнитных радиоволнах — ра-
д и о л о к а ц и о н н о й	съемкой .

Регистрацию изображений местности можно вести в разных зонах спектра электромагнитных волн: видимой с длинами волн 0,38—0,78 мкм, ультрафиолетовой ближней (0,28—0,32 мкм), инфракрасной (0,18—10 мкм), или микрорадиоволновой (0,01 — 100 см).

Съемку выполняют либо в одной зоне электромагнитного излучения, либо одновременно в нескольких.

Аэрофотосъемку производят в солнечную безоблачную погоду или при сплошной облачности, а инфракрасную и радиолокационную съемку — в любое время суток как днем, так и ночью. Кроме этого радиолокационная съемка не зависит от метеорологических условий местности и может производиться сквозь облачный покров и туман.

В настоящее время наибольшее применение при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации различных инженерных сооружений получила топографическая аэрофото-

Рис. 1. Схема маршрутной аэрофотосъемки трассы:

/ — продольный маршрут; 2 — маршруты на сложных участках: 3 — варианты трассы: 4 —каркасный маршрут

Рис. 2. Взаимные продольное и попереч-			Рис. 3. Устройство аэрофото-
ное перекрытия		аэрофотоснимков	аппарата:
			I — кассета;	2 — корпус:	3 — объектив
съемка. Она может быть п л а н о в о й			при отвесном		положении
оптической	оси аэрофотоаппарата		и п е р с п е к т и в н о й при
наклонном	ее	положении.		аэрофотосъемку,
Различают		к а д р о в у ю топографическую

аэрофотоснимки которой представлены в виде отдельных кадров определенного формата и щелевую, фотоизображение которой образуется в виде непрерывной полосы определенного размера. Кадровая топографическая аэрофотосъемка производится специальными топографическими аэрофотоаппаратами типа АФА-ТЭС, а щелевая аэрофотосъемка — щелевыми аэрофотоаппаратами особого устройства.

Плановую аэрофотосъемку при аэроизысканиях линейных инженерных сооружений ведут прямолинейными маршрутами. Несколько таких маршрутов, соединенных в продольном направлении трассы, образуют ломаные полосы (рис. 1 , я). Кроме того, в некоторых местах в поперечном направлении прокладывают параллельные друг другу маршруты (рис. 1,6).

Смежные аэрофотоснимки маршрута имеют взаимное про-

д о л ь н о е перекрытие а	(рис. 2), а смежные параллельные
маршруты — п о п е р е ч н о е	перекрытие Ъ. Взаимное продоль-

ное перекрытие рх, изображающееся одноименными общими участками местности аэроснимков принимают равным 60%, а

поперечное перекрытие		ру	равным 20—40%. Они устанавли-
ваются	процентным	отношением длины перекрывающейся
части	аэрофотоснимка	1Х	или 1у к длине его стороны /.
§ 2. АЭРОФОТОСЪЕМОЧНОЕ			ОБОРУДОВАНИЕ

Объектив фотокамеры (рис. 3) служит для построения в плоскости прикладной рамки резкого геометрически правиль-

ного изображения местности. Затвор фотоаппарата регулирует продолжительность пропускания света в фотокамеру. Прикладная рамка имеет четыре неподвижных выступа — координатные метки,— определяющие систему прямоугольных координат фотоснимка. Размер прикладной рамки соответствует формату аэроснимков. Наиболее распространены АФА с форматом

кадра 18x18,	23 х 23,	30 х 30 см.	расстояниями
АФА-ТЭ имеет аэрофотокамеры с фокусными
равными 55,	70, 100,	140, 200, 350 и 500 мм.	Их кассеты

вмещают 60 м аэропленки и рассчитаны на 300 фотоснимков форматом 18x18 см. Командный прибор КПТ-3 обеспечивает автоматическое управление циклом работы аэрофотоаппарата при заданных интервалах между смежными экспозициями от 1 до 100 с. Аэрофотоаппарат снабжен гиростабилизирующей установкой Н-55, обеспечивающей получение аэрофотоснимков с углами наклона, не превышающими 30—40' (80% аэрофотоснимков имеют наклоны меньшие 20'). При аэрофотографировании использованные кассеты могут заменяться. В плоскости прикладной рамки современных топографических аэрофотоаппаратов типа АФА-ТЭС устанавливают плоскопараллельную стеклянную пластину с сеткой крестов. Они нанесены с

интервалом 1—2 см	при точности размещения штрихов	0,5—
1 мкм. С помощью	этой сетки учитывают деформацию	фото-

материалов и невыравнивание пленки в плоскость. В таких фотоаппаратах осуществляется автоматическое управление работой кассеты и затвора. Они снабжаются новыми скоростными затворами с выдержками до 1:1000 с и устройствами автоматического регулирования интервалов экспозиций для получения заданного продольного перекрытия фотоснимков. Аэрофотоаппараты характеризуются продолжительностью цикла работы, необходимого для получения одного фотоснимка. У современных АФА он составляет 1,5—2 с.

Объективы аэрофотоаппаратов являются сложными многолинзовыми системами, конструкция которых позволяет устранять аберрацию и дисторсию (нарушение подобия изображения в плоскости аэрофотоснимка). У топографических аэрофотоаппаратов влияние этих факторов не выходит за пределы 0,005—0,02 мм.

Качество фотоснимка Зависит от разрешающей способности объектива, т. е. способности давать раздельное изображение двух близко расположенных линий или точек, равной толщины и с равными промежутками между ними. Число линий, приходящихся на 1 мм, показывает величину разрешающей способности. Для фотокамер типа АФА-ТЭ в центре фотоснимка она близка к 35—40 лин/мм, а на краю — к 15—20 лин/мм.

Аэрофотоаппараты снабжают гиростабилизирующей устано кой для автоматического приведения главной оптической оси отвесное положение. Кроме того, они имеют смециальш устройства для автоматической установки выдержки в завис,

мости от освещенности местности. Одновременно с аэрофотосъемочными работами определяют высоты фотографирования радиовысотомерами (РВТД-А) и колебания высоты полета статоскопами. Показания этих приборов фиксируют в момент фотографирования каждого аэрофотоснимка.

§ 3. ЛЕТНОСЬЕМОЧНЫЕ РАБОТЫ

Аэрофотосъемочные работы выполняются авиационными отрядами Министерства гражданской авиации СССР по специальным договорам. Для производства топографической аэрофотосъемки и изготовления ее материалов, или для фотограмметрической обработки аэрофотоснимков получают разрешение территориальных инспекций Государственного геодезического надзора ГУГК

СССР. При этом согласовывают систему координат для выполнения топографических съемок и их планово-высотного обоснования.

Аэрофотосъемочный процесс состоит из подготовительных, летносъемочных, фотолабораторных и контрольных работ. В подготовительный период намечают положение аэрофотосъемочных маршрутов, объемы и сроки работ, рассчитывают основные параметры аэрофотосъемки, составляют полетную карту, проверяют исправность аэрофотосъемочного и навигационного оборудования, знакомятся с мест-

ностью.

Ь е d с а

. 4. Схема определения масштаба офотосъемки

Летносъемочные работы в залесенной местности рекомендуется выполнять весной или осенью, когда на деревьях нет листвы.

Фотолабораторные работы включают проявление экспонированного аэрофильма, изготовление фотоснимков и диапозитивов.

Контрольно-сдаточный процесс состоит в фотограмметрической обработке снимков для определения качества выполненных летносъемочных и фотолабораторных работ.

Курс самолета при аэросъемке определяют по полетной карте или фотосхеме, составленной из фотоснимков съемок прошлых лет. Положение маршрутов на карте и основные параметры съемки устанавливают в зависимости от среднего масштаба фотографирования 1 /т0 , который в свою очередь

Таблица 1

Параметры аэрофотосъемки при изысканиях инженерных сооружений

Параметр	Местность	Проект сооружения		Рабочая документация
		Разме-	Топогра-	Детальные	Оценка
		щение элементов	фическая	проектные	строитель-
		сооружения	съемка	раболъ!	ных работ
Масштаб фо-	Равнинная	1:10000—1:25000	1:7000	1:5000	1:1000
тографирова-	Пересеченная	1:7000 — 1:12000	1:5000	1:3000	1:2000
ния	Горная	1:5000—1:7000	1:3000	1:2000	1:3 000
Фокусное рас-	Равнинная	50—100	70—200	50—100	70—100
стояние аэро-	Пересеченная	100—200	70—200	50—200
фотоаппарата,	Горная	200—350	200—350 100—500 200—500
мм

определяется фокусным расстоянием аэрофотокамеры /к и высотой полета самолета Н0 (рис.4), т.е. 1 :m0=fK:H0.

Расчет основных параметров аэрофотосъемки производится, исходя из следующих зависимостей (табл. 1):

средняя высота фотографирования

=

(1)

продольное перекрытие фотоснимков (в %)

^ = 5 o ( l + A ) + i O ;	(2)
поперечное перекрытие фотоснимков (в	%)
ру = 5 0 ( l + A ) _ 2 0 ,	(3)

где h — величина изменения превышений на аэрофотосъемочном маршруте;

базис фотографирования

В_ъх(т-Рх).

юо '

ширина аэрофотосъемочного маршрута в натуре LM топографической карте /к масштаба 1: тк

LM = lym0; lK = lym0/mK;

w

ина

(5)

расстояние между смежными аэрофотосъемочными маршрутами

Т_ Л ( 1 0 ° - / > у ) М о .

L y

100

'

w

число маршрутов на участке

Nu = Dy/Ly+1;

11

число	снимков	в	маршруте
			Nc=pJB+3;
число	снимков	на	аэрофотосъемочном	участке
			Ny4 = NcNM.	(7)

При значительных колебаниях высот в зоне трассирования (на перевальных участках горных дорог) аэросъемка должна производиться с нескольких абсолютных высот или вдоль линий, имеющих участки, параллельные уклону трассы. В таких случаях в задании на аэросъемку указывают не только ее масштаб, но и пределы колебаний заданного масштаба аэросъемки в зоне проектных работ и мест наклонной аэрофотосъемки.

Фокусное расстояние аэрофотоаппарата, масштаб, формат и взаимное перекрытие аэроснимков для каждой стадии проектирования инженерных сооружений устанавливают, исходя из необходимой точности фотограмметрических измерений, условий местности, полноты и достоверности определения по фотоснимкам результатов аэрофотографирования.

Современные фотограмметрические измерительные приборы позволяют измерять координаты изобразившихся объектов местности с точностью порядка 0,1—0,01 мм, а продольные параллаксы с точностью 0,1—0,001 мм.

Масштаб плановой топографической аэрофотосъемки 1 :т определяется по величине объекта местности, распознаваемого

на	фотоснимке,
и	\:m=\:2ARy/AD	(8)
	по высоте фотографирования
	1 :т=/к :Я( =/к :(Я0 -А,.),	(9)
где А — размер распознаваемого объекта местности; R — разре-
шающая способность аэрофотоснимка; A D — тоновой		контраст

изображения (абсолютная величина разности оптических плотностей объекта и фона).

Так, при Л = 10 см, AZ) = 0,3,	Rcp = 30 лин/мм, масштаб
аэрофотосъемки \:т= 1:3300. При	фокусном расстоянии аэро-

фотоаппарата /к =100 мм и высоте полета # о = 300 м, он будет близок к 1:3000.

Точность определения превышений по аэрофотоснимкам на фотограмметрических приборах 8//, также связана с высотой полета Н0

^^_6Д/7,//0

''b0 + APi

или

Я о =

8Ар,

'

( Ш )

Например, при 5А, = 0,02 м, 6о = 70 мм и 5А/?, = 0,01 мм высота фотографирования будет около 140 м. При фокусном расстоянии

12

/к = 70 мм, масштаб аэрофотосъемки составит 1: т 0 = 1:2000, а при точности измерений bApt = 0,002 мм 5Л, = 0,005 м. Однако при тех же исходных данных и высоте полета порядка 175 м, масштаб

0= 1:2 500.

Всложных условиях масштаб аэрофотосъемки устанавливают, основываясь на признаках дешифрирования, учитывающих размер опознаваемого объекта местности А, разрешающей способности, тоновом контрасте изображения.

Так как изыскательские работы при проектировании и строительстве сооружений выгодно производить в камеральных условиях при надлежащей комплексной механизации, для получения исходной информации о местности, кроме аэрогеодезических определений, должны быть установлены и подробные характеристики тех топографических, геологических и гидрогеологических объектов и явлений, которые существенно влияют на оптимальное положение и условия размещения проектируемых

истроящихся инженерных сооружений. Такие данные получают

сдостаточной полнотой и достоверностью. Они в свою очередь тесно связаны с масштабами и деталями изображения объектов на аэрофотоснимках. Измерительные возможности аэрогеодезических работ достаточно высоки, но исходная информация о местности, полученная с помощью специального дешифрирования фотоснимков, оказывается явно неполной и недостаточно подробной. Ее полноту и достоверность обеспечивают крупномасштабные аэрофотоснимки (1:2000), на которых выделяются все интересующие проектировщиков объекты и их характеристики.

Втаких случаях рекомендуется аэрофотосъемку вести одновременно в двух масштабах двумя аэрофотоаппаратами с разными фокусными расстояниями.

Таким образом, при проектировании инженерных сооружений главными условиями выбора параметров аэрофотосъемки являются полнота и достоверность фотоизображений, а также точность аэрогеодезических измерений.

Летносъемочные работы ведут по подготовленной для аэрофотосъемки карте с помощью навигационных приборов. Самолет (вертолет) выводят на первый маршрут. На командном приборе устанавливают интервал фотографирования и величину выдержки затвора, аэрофотоаппарат приводят в рабочее положение, разворачивая его на угол сноса и располагают ось фотоаппарата отвесно. Полет на каждом маршруте происходит по входному, створному и выходному ориентирам. При приближении к аэрофотосъемочному участку, включают радиовысотомер, статоскоп и гиростабилизирующую фотоустановку.

Границы фотосъемочных работ устанавливают с учетом границ водосборных бассейнов проектируемой трассы. Основные параметры, объем и сроки аэрофотосъемочных работ устанавливает заказчик (проектная или строительная организа-

13

ция). Параметры аэрофотосъемки задают, исходя из масштаба фотографирования 1 :т, фокусного расстояния аэрофотоаппарата /к и положения маршрутов с учетом заданного взаимного продольного рх и поперечного р перекрытий аэрофотоснимков. Подбор аэрофогосъемочного оборудования и расчет параметров производит летносъемочный отряд совместно с заказчиком в зависимости от положения средней плоскости фотографирования каждого маршрута относительно намеченной на карте трассы или ее вариантов с учетом размещения основных насыпей и выемок земляного полотна и площадей прилегающих к трассе водосборных бассейнов.

Аэрофотосъемку для изысканий и проектирования дорог, мостовых переходов, тоннелей и аэродромов при вариантном проектировании выполняют в масштабах 1:5000—1:15 ООО с самолетов, имеющих скорости полета около 350 км/ч (Ан-26, Ан-30 и др.). Для составления рабочей документации автомобильных дорог, крупных и средних мостовых переходов, подходов к тоннелям и крупным перевальным выемкам, взлетно-посадочных полос, летных полей, рулежных дорожек, зон застройки аэродрома и аэропорта плановую топографическую аэрофотосъемку ведут в масштабах 1:2000— 1:5000 с самолетов (Ан-2, Ан-2М) или вертолетов (Ми-4, Ми-6, Ка-26) со скоростями полета 70—150 км/ч.

В сильно залесенной и заболоченной местности целесообразно выполнять аэрофотографирование в крупных масштабах, а иногда одновременно снимать в более крупном масштабе вторым аэрофотоаппаратом или использовать цветную спектрозональную аэрофотопленку.

На сложных мостовых переходах рекомендуется производить аэрофотосъемку ледохода, а для стереофотограмметрического или фотометрического определения живых сечений и характеристики распределения русловых наносов в подводной части ложа реки—специальную аэрофотосъемку русла реки при экспозиции, в несколько раз превышающей принятую для поверхности земли. Ее ведут на ортохроматическую аэропленку в период времени, когда вода прозрачна и наклон солнечных лучей к горизонту находится в пределах 25—57°. Для определения динамики оползней, осыпей, селей, конусов выноса, карста аэросъемку повторяют несколько раз через определенные интервалы. При выявлении лавиноопасных и снегозаносимых участков местности иногда производят специальную аэрофотосъемку сразу после схода снежного покрова.

В целях создания планово-высотного обоснования в отдельных случаях прокладывают дополнительные поперечные каркасные маршруты в масштабе в 2—3 раза крупнее основных с 80—90% продольным перекрытием аэроснимков и аэрорадионивелированием. Этим создают высотное обоснование для поперечного горизонтирования моделей, образующихся из аэроснимков основных аэросъемочных маршрутов. Получаемые

14