Стереомодель местности
3.1 Геометрическая и стереоскопическая модели местности
Метрическая информация, извлекаемая из одиночных снимков, может быть только двумерной, например размеры объектов, площадь и т. п. Человек, наблюдая окружающее пространство одним глазом, воспринимает его также двумерно, не ощущая глубины. О последовательности расположения объектов наблюдатель судит по изменению их размеров, четкости восприятия или перекрываемости дальних объектов ближними. То же пространство, наблюдаемое двумя глазами, воспринимается объемным (трехмерным). Видимые раздельно левым и правым глазом «картинки» геометрически не одинаковы. Эта «неодинаковость» и несет информацию о третьей координате — удалении элементов пространства при горизонтальном наблюдении или их высоте при наблюдении вертикальном. По двум снимкам, полученным с концов некоторого базиса, независимо от направления съемки можно получить трехмерную информацию об изобразившихся на обоих снимках объектах. В извлечении этой информации, особенно при обработке пар снимков простейшими средствами, большое значение имеет зрительный аппарат исполнителя. При анализе и измерении снимков человек может рассматривать их непосредственно невооруженными глазами или с помощью оптических устройств. Выделяют три вида зрения — монокулярное, бинокулярное и стереоскопическое. Монокулярным называют зрение одним глазом, бинокулярным — двумя глазами. Зрение стереоскопическое — частный случай бинокулярного зрения. Наблюдатель при этом, воспринимает пространственно расположение разноудаленных объектов.
На одиночных фотоснимках, фотосхемах и фотопланах рельеф представлен изменением тона фотоизображения земной поверхности, возникающим из-за разного отражения света от по-разному наклоненных к лучам Солнца участков поверхности Земли. По двум фотоснимкам одной и той же местности, полученным с концов некоторого базиса, можно наблюдать объемную стереоскопическую модель местности (рис.23). Она представляет собой пространственное изображение земной поверхности, наблюдаемое при пересечении одноименных пар проектирующих лучей. Для ее построения необходимо соответствующее ориентирование фотоснимков. При пересечении пар соответственных проектирующих лучей, проходящих через центры проекции аэроснимков S1, и S2 и через изображения одноименных точек местности, расположенных на тех же двух смежных фотоснимках, строят геометрическую модель местности. Два снимка, полученные с разных точек и имеющие перекрывающиеся части фотоизображений, называются стереопарой. Возможность создания пространственного изображения по двум таким перекрывающимся снимкам называется стереоскопическим эффектом. Для получения прямого стереоэффекта аэрофотоснимки устанавливают так, чтобы левая часть стереопары приходилась против левого глаза, а правая — против правого глаза, и одноименные точки располагались по линиям, параллельным глазному базису. Для наблюдения невооруженными глазами стереомодели (рис. 10, а) необходимо на расстоянии от глаз 25—30 см смотреть одновременно левым глазом на левую часть стереопары, а правым глазом на ее правую часть.
Рис.23 Принцип построения стереоскопической модели местности
При таком наблюдении резкий контур, который вначале может двоиться, затем части двоящегося изображения сближаются и возникает объемное изображение этого контура и всей стереомодели.
Первые наблюдения рекомендуется выполнять на тренировочной стереопаре. Если наблюдатель таким путем не может раздельно рассматривать каждым глазом свое изображение, то можно для этого установить между глазами стереопары картонную перегородку.
При установке левой части стереопары против левого глаза, а правой — против правого глаза возникает прямой стереоэффект (рис. 24 а). Если поменять фотоснимки местами (правый снимок установить на место левого, а левый — на место правого), то можно наблюдать обратный стереоэффект (рис. 24 б).
При прямом стереоэффекте пространственное изображение соответствует виду местности, а при обратном все выпуклые формы становятся подобными им вогнутыми формами. По мере одновременного разворота фотоснимков и возникновения угла между их начальными направлениями — линией между главными точками фотоснимков и глазным базисом — величина пластичности (степень объемности, выпуклости) стереомодели уменьшается. Если такой угол равен 90', пластичность стереомодели исчезает. Обычно все виды изыскательских работ выполняют при прямом максимальном стереоэффекте. Наблюдение стереомодели ведут с помощью стереоскопов (рис. 25) или бинокуляров стереофотограмметрических приборов.