|
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ И НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПО ИНЖЕНЕРНЫМ ИЗЫСКАНИЯМ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ ПНИИИС Госстроя СССР РУКОВОДСТВО Москва 1984 Приведены методы геодезических, фотосъемочных и фотограмметрических работ для составления обмерных чертежей инженерных сооружений. Для инженерно-технических работников проектных и изыскательских организаций. Рекомендовано к изданию секцией инженерной геодезии научно-технического совета ПНИИИС Госстроя СССР ПРЕДИСЛОВИЕ Руководство по применению фотограмметрических методов для составления обмерных чертежей инженерных сооружений разработано с целью установления единой технологии создания архитектурных планов инженерных сооружений и содержит рекомендации по составу и способу выполнения комплекса полевых и камеральных работ по наземной стереофотограмметрической (фототеодолитной) съемке. В основу Руководства положены возможности и преимущества наземной стереофотографической съемки, используемой в качестве основного способа при решении различных измерительных задач, встречающихся при проектировании, реконструкции и исследований инженерных сооружений. Руководство составлено по технологическому признаку выполнения работ, в нем отражены следующие основные вопросы: полевые геодезические и фотосъемочные работы; особенности камеральной обработки снимков сооружений на различных универсальных стереофотограмметрических приборах; аналитическая обработка снимков. В Руководстве нашел отражение отечественный и зарубежный опыт инженерной фотограмметрии, а также действующие нормативные и другие методические документы, регламентирующие порядок работ по наземной стереофотограмметрической съемке при инженерных изысканиях для строительства. Руководство подготовлено Киевским государственным университетом (проф. В.М. Сердюков, канд. техн. наук Г.А. Патыченко, инженеры В.А. Катушков, И.К. Шумилова, Б.П. Довгий, Г.М. Хихлуха) и Производственным и научно-исследовательским институтом по инженерным изысканиям в строительстве (ПНИИИС) Госстроя СССР (канд. техн. наук В.К. Львов, инженеры А.А. Тинт, Н.П. Калинин, Т.С. Белоцерковская). 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Общие требования к
выполнению архитектурно-строительных обмеров
1.1. Одной из основных задач фотограмметрии в архитектуре является выполнение архитектурно-строительных обмеров с целью реконструкции и реставрации зданий, а также в научно-исследовательских целях. В зависимости от назначения архитектурно-строительные обмеры подразделяются на схематические, архитектурные и архитектурно-археологические. 1.2. Схематические обмеры выполняются для общего обзорного представления сооружений и архитектурных ансамблей. Архитектурные обмеры выполняются для разработки проектов реставрационных работ и реконструкции. Архитектурно-археологические обмеры выполняются для разработки проектов реставрации с одновременным натурным исследованием сооружения и фиксацией состояния памятника. 1.3. Масштабы обмерных чертежей, планов и отдельных фрагментов, требования к полноте и точности их составления определяются в техническом задании в зависимости от назначения архитектурно-строительных обмеров. 1.4. Исходя из технических возможностей современной технологии фотограмметрических методов съемки устанавливается следующая классификация точностей выполнения обмерных работ. При создании фотопланов фасадов зданий, составляемых для обзорных целей, допускаются перспективные смещения второстепенных деталей (карнизов, балконов), превышающие допуски, приведенные в табл. 1. Таблица 1
Прецизионные измерения I класса точности выполняются только аналитическим методом с указанием на чертежах размеров всех необходимых деталей. Для разработки технических проектов реставрации крупных архитектурных ансамблей обмерные чертежи составляются в масштабах 1:100 и 1:200. Для выполнения обмерных работ на стации рабочих чертежей планы сооружений составляются в масштабах 1:20, 1:50. Обмерные чертежи отдельных фрагментов составляются в масштабе 1:10 или 1:5. Технологические
варианты выполнения обмеров фотограмметрическим методом
1.5. Методом фотограмметрии архитектурные обмеры можно выполнять путем измерения: одиночных снимков; пары
снимков. 1.6. Методом измерения одиночных снимков
можно выполнять обмеры сооружений, состоящих главным образом из плоских элементов с крупными формами. В зависимости от заданной точности работ, их
назначения и имеющихся фотограмметрических приборов архитектурные обмеры по одиночным снимкам можно
выполнять различными камеральными методами обработки снимков: фототрансформированием; оптико-графические; аналитическим; графическим. 1.7. Методом фототрансформирования могут составляться фотопланы фасадов зданий, интерьера, памятников в заданном масштабе. При необходимости составления чертежных планов контуры фотоплана вычерчиваются тушью, а фотоизображение отбеливается. Фототрансформирование выполняется на фототрансформаторах ФТБ, ФТМ, «Ректимат» и др. Оптико-графический метод заключается в том, что контуры трансформированного изображения обводятся карандашом и сразу получается чертежный план в заданном масштабе. Обычно при оптико-графическом трансформировании используются одиночные проекторы, имеющие формат прикладной рамки 8×6 см. Поэтому при больших, форматах снимков с них следует изготовлять уменьшенные диапозитивы. Оптико-графическое трансформирование можно выполнять и с использованием фототрансформаторов. Метод оптико-графического трансформирования технологически более прост, чем метод трансформирования, но имеет меньшую производительность и создает затруднения при контроле чертежей. Аналитический метод заключается в вычислении координат точек с использованием формулы связи координат одиночного снимка и объекта. Снимки измеряются на стереокомпараторах, вычисления целесообразно выполнять на ЭВМ. Аналитическим методом по измерениям одиночных снимков можно определить главным образом размеры между точками, лежащими в одной плоскости, что ограничивает возможности метода. Графический метод заключается в составлении чертежного плана с использованием приемов начертательной геометрии и свойств изображения в центральной проекции. Графический метод имеет меньшую точность, чем остальные, и малопроизводителен. 1.8. Методом измерения пары снимков можно определять размеры между любыми точками сооружения, расположенными в различных плоскостях. Этот метод имеет наибольшие возможности для выполнения архитектурных обмеров. Необходимым условием этого метода является наличие снимков, полученных с разных точек. Снимки могут быть получены одним фотоаппаратом или разными фотоаппаратами. Снимки могут составлять стереопару (т.е. по снимкам можно наблюдать стереоэффект), и можно использовать пару снимков, по которым нельзя получить стереоэффект (обычно архивные снимки). Пара снимков может обрабатываться методами: универсальным; аналитическим. 1.9. При обработке снимков универсальным методом необходимо иметь снимки, составляющие стереопару и подученные одним фототеодолитом. Снимки стереопары обрабатываются (измеряются) на универсальных приборах: стереопроекторе, стереографе, стереоавтографе и др. При использовании приборов, у которых фокусное расстояние проектирующих камер устанавливается независимо один от другого (стереограф, стереоавтограф и др.), можно использовать стереопару снимков, полученных разными фотокамерами. В результате обработки снимков на универсальных приборах получается чертежный план фасада сооружения в заданном масштабе. На универсальных приборах можно определять и координаты точек, расстояния между точками, высоту конструктивных элементов сооружения. Такой метод определения размеров получил название аналого-аналитического. Универсальный метод имеет наибольшие возможности для архитектурных обмеров. При аналитическом методе снимки измеряются на стереокомпараторах или монокомпараторах. Снимки могут составлять стереопару, и могут использоваться снимки, по которым нельзя получить стереоэффект, но такие снимки должны иметь перекрытие, т.е. на них должны быть изображены общие детали сооружения. Аналитический метод основан на использовании математических зависимостей между координатами пары снимков и объекта. В результате аполитической обработки получается цифровая модель сооружения (координаты X, Y, Z отдельных точек), пользуясь которой можно определить размеры между любыми точками, составить графический план. Наиболее удобно составлять чертежные планы с использованием автоматических координатографов и графопостроителей. Архитектурные обмеры могут выполняться и комбинированными методами, когда используются различные методы, например метод фототрансформирования и аналитический и т.д. Кроме этого, в ряде случаев возникает необходимость досъемки невидимых деталей («мертвых мест») путем натурных измерений или использования малоформатных камер. Приборы для полевых и
камеральных работ
Приборы для полевых работ
1.10. Полевые работы при наземной стереофотограмметрической съемке местности выполняются с помощью фототеодолита или специальных фотокамер. 1.11. В настоящее время имеется много типов фототеодолиты, которые можно классифицировать по формату кадра (6×9, 10×15, 13×18, 18×24 см), по углу поля зрения, фокусному расстоянию и другим характеристикам. Комплект фототеодолита состоит из фотокамеры, теодолита, дальномерного устройства, штативов, кассет и других принадлежностей. Наиболее широко у нас применяются фототеодолиты формата 13×18 см с фокусным расстоянием около 200 мм, как, например, фототеодолиты «Геодезия» (СССР), фирмы «Цейсс» (ГДР) С-3в, С-5в, ТАН, «Фотео-19/1318» и др. Фототеодолит «Фотео-19/1318» с фокусным расстоянием f = 19 см, со снимком размером 13×18 см в настоящее время широко применяется в нашей стране для наземной стереофотограмметрической съемки местности и для специальных инженерных целей. 1.12. Особую группу составляют стереофотограмметрические камеры, позволяющие выполнять одновременное фотографирование объекта. Такие камеры обычно используются для специальных инженерных съемок с близких расстояний. Обычно у фототеодолитов, предназначенных для топографических съемок, прикладную рамку устанавливают в фокальной плоскости объектива, что соответствует резкости изображения при наведении на бесконечность. При съемке с близких расстояний для фокусировки необходимо было бы перемещать объектив. Для придания жесткости фотокамере, упрощения ее конструкции и сохранения элементов внутреннего ориентирования объектив не имеет перемещений для фокусировки, поэтому при съемке таким теодолитом с близких расстояний возникает нерезкость изображения. В этих случаях следует или применять специальные фотокамеры с выдвигающимися объективами, или реконструировать существующие, вводя в них удлиняющие тубусы. Приборы для камеральных работ
1.13. Камеральная обработка материалов фототеодолитной съемки может производиться аналитическим, графическим и графомеханическим методами. При аналитическом и графическом методах сначала измеряют координаты точек снимков на стереокомпараторе для определения координат точек x, z и продольного параллакса p. Наиболее распространены в Советском Союзе отечественный стереокомпаратор СК-2 и стереокомпаратор 1818 фирмы «Цейсс» (ГДР). Часто вместо стереокомпараторов используются прецизионные стереометры СМ-3 и СМ2-4 конструкции проф. Ф.В. Дробышева. В настоящее время получают распространение стереокомпараторы с автоматической регистрацией результатов измерений на перфокартах, перфоленте или с помощью электрической пишущей машины. К ним относится стекометр фирмы «Цейсс» (ГДР), высокоточный стереокомпаратор СКВ-1, разработанный в ЦНИИГАиК, и др. 1.14. Графомеханический метод заключается в обработке снимков на специальных стереофотограмметрических приборах - стереоавтографах или на универсальных приборах типа стереопланиграфа. Этот метод применяется для составления карт, а также чертежей инженерных сооружений и имеет наиболее высокую производительность. В Советском Союзе имеются стереоавтографы фирмы «Орель-Цейсс», малый автограф фирмы «Цейсс», стереоавтограф проф. Ф.В. Дробышева. Наибольшее распространение получил, стереоавтограф 1318 фирмы «Цейсс» (ГДР). Стереоавтограф и стереопланиграф позволяют по фототеодолитным снимкам рисовать ситуацию, горизонтали, определять отметки точек и их плановое расположение. Кроме того, благодаря переключению координатных осей стереоавтографа можно строить продольные и поперечные профили, проекцию на фронтальную и боковую плоскости, в чем возникает необходимость при инженерной фотограмметрии. При помощи стереоавтографа, стереопланиграфа и других универсальных приборов можно составлять по фототеодолитным снимкам чертежи инженерных сооружений, архитектурных памятников и т.д. 2. ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
ФОТОТЕОДОЛИТНОЙ СЪЕМКИ СООРУЖЕНИЙ
Основные понятия и
определения
2.1. При инженерных съемках и исследованиях зданий и сооружений применяют фототеодолитную съемку. Фотографирование выполняется при помощи специальных фотокамер, снабженных ориентирным устройством и уровнями, что позволяет устанавливать фотокамеру в необходимое положение. Фотокамера фототеодолита состоит из объектива, корпуса и прикладной рамки, к которой прижимается фотопластинка в момент съемки. На прикладной рамке фотокамеры имеются две пары координатных меток xx и zz, которые при фотографировании изображаются на снимках. Координатные метки установлены таким образом, что соединяющие их прямые взаимно перпендикулярны. В некоторых случаях для съемок сооружений применяют любительские фотоаппараты и киноаппараты. 2.2. В инженерной фотограмметрии применяется фотограмметрический метод, когда для измерительных целей используют одиночные снимки, и стереофотограмметрический, когда задача решается по результатам измерений стереопары. Фотограмметрический метод съемки применяют для определения положения точек сооружения в плоскости, параллельно которой устанавливается плоскость снимка. Съемку выполняют с одной фотостанции. Если объект фотографируется несколько раз (например, для определения деформаций), то такую съемку называют съемкой с нулевым базисом. Стереофотограмметрический метод используют в тех случаях, когда необходимо определить пространственное положение точек сооружения по осям XYZ. В этом случае съемку производят с двух точек, расстояние между которыми называется базисом фотографирования. Обычно фотографирование производится с горизонтального базиса. При исследовании сооружений иногда возникает необходимость фотографирования с вертикального базиса, когда одна фотостанция находится над другой. Системы координат
2.3. При фототеодолитной съемке различают три основные системы координат: плоскую прямоугольную систему координат снимка xz. За начало координат здесь принимается точка О - точка пересечения осей xx и zz снимка; пространственную прямоугольную фотограмметрическую систему координат XYZ. За начало координат принимается передняя узловая точка объектива S при установке фототеодолита на левом конце базиса фотографирования. Ось Z обычно занимает вертикальное положение, а оси X и Y могут занимать различное положение в зависимости от условий съемки и удобства выполнения математической обработки результатов измерений (рис. 1). При фотограмметрических измерениях применяется правая система пространственных координат; пространственную прямоугольную геодезическую систему координат Xr, Yr, Zr, которая может быть государственной или условной и в общем случае не совпадать с фотограмметрической. Рис. 1. Система пространственных фотограмметрических координат Геодезические координаты точек объекта получают путем перевычисления фотограмметрических пространственных координат в соответствии с правилами переноса и поворота координатных осей. При определении взаимного положения точек сооружений определяют только фотограмметрические координаты, не переходя от них к геодезическим. Элементы
ориентирования
2.4. Для определения координат точек объекта по снимкам необходимо знать элементы ориентирования, которые определяют положение снимков в пространстве в момент съемки. Их разделяют на две группы - внутреннего и внешнего ориентирования. 2.5. Элементы внутреннего ориентирования определяют положение центра проекции относительно снимка. К ним относятся фокусное расстояние f фотокамеры и координаты x0 и z0 главной точки O' снимка (рис. 2). Фокусным расстоянием фотокамеры называется расстояние между узловой точкой объектива Sz' плоскостью снимка (плоскостью прикладной рамки фотокамеры). Главным лучом называется проектирующий луч S'O, перпендикулярный плоскости снимка. Рис. 2. Элементы внутреннего ориентирования снимков Обычно при изготовлении фотокамеры стремятся установить объектив так, чтобы оптическая ось объектива была перпендикулярна плоскости снимка (плоскости прикладной рамки), т.е. чтобы оптическая ось фотокамеры совпадала с главным лучом фотокамеры. Поэтому часто главный луч фотокамеры называют оптической осью фотокамеры. Главной точкой снимка называется точка пересечения главного луча с плоскостью снимка. Координатные метки xx, zz прикладной рамки при изготовлении фотокамеры стремятся установить так, чтобы главная точка O' снимка совпадала с началом координат на снимке (с точкой пересечения линий, соединяющих координатные метки xx, zz). Однако вследствие недостаточно точной установки координатных меток главная точка снимка O' не совпадает с началом координат снимка - точкой O - на величину x0, z0. В процессе юстировки фотокамеры стремятся уменьшить величины x0, z0 по минимума, поэтому координатные метки обычно изготовляют перемещающимися. При аналитической обработке результатов измерений несовпадение главной точки снимка с началом координат можно учесть введением соответствующих поправок, поэтому положение координатных меток можно не исправлять, а иногда можно и не определять положение главной точки (т.е. не определять значение величин x0, z0). 2.6. Элементы внешнего ориентирования определяют положение фотокамеры относительно принятой пространственной системы координат. Положение снимка в пространстве определяется шестью параметрами, из которых три линейные и три угловые величины. Линейными элементами внешнего ориентирования являются координаты центра проекции XS, YS, ZS. Координаты центра проекции определяют в геодезической, условной или пространственной фотограмметрической системе координат. Угловые элементы внешнего ориентирования могут в зависимости от принятой системы ориентирования иметь разный вид. В качестве угловых элементов внешнего ориентирования могут быть взяты (см. рис. 1): α - угол вращения снимка в горизонтальной плоскости вокруг оси Z; ω - угол наклона снимка (угол вращения снимка вокруг оси X), χ - угол крена снимка (угол вращения снимка в своей плоскости вокруг оптической оси фотокамеры). Угловыми элементами внешнего ориентирования могут быть также дирекционный угол направления оптической оси фотокамеры AO, угол наклона оптической оси ω и угол поворота (крена) снимка в своей плоскости χ. Разница между углами α и A0 заключается в том, что угол α отсчитывается от положительного направления оси Y пространственной фотограмметрической системы координат, а A0 - от положительного направления оси Xi геодезической системы координат. 2.7. Если имеется пара снимков и фотографирование выполняется одной и той же камерой, то считается, что элементы внутреннего ориентирования одинаковы. Следовательно, положение пары снимков в пространстве определяется 15 элементами, из которых 3 элемента внутреннего ориентирования и 12 - внешнего. Однако вследствие неприжима фотопластинки к плоскости прикладной рамки фотокамеры изменяются элементы внутреннего ориентирования, и поэтому в общем случае можно считать, что положение пары снимков определяется 18 элементами ориентирования. Обычно для стереопары фототеодолита снимков выбирают систему элементов внешнего ориентирования, исключающую координаты правого конца базиса (центра проекции фотокамеры при установке на правом конце базиса). В этом случае элементами внешнего ориентирования будут: XSA, YSA, ZSA - координаты левого центра проекции; A - дирекционный угол базиса; ψ - горизонтальный угол между базисом и оптической осью левой фотокамеры; ωA - угол наклона оптической оси фотокамеры на левом конце базиса; χ - угол поворота (крена) левого снимка; B - горизонтальное положение базиса; Bz - превышение правого конца базиса относительно левого; γ - угол конвергенции (горизонтальный угол между оптическими осями фотокамеры при установке на левом и правом концах базиса); ωП - угол наклона оптической оси фотокамеры на правом конце базиса; χП - угол поворота правого снимка. Выбор такой системы обусловлен тем, что эти величины обычно определяются при фототеодолитной съемке. Основные случаи съемки
2.8. При съемке оптическая ось фотокамеры может занимать различное положение относительно горизонта и линии базиса. В зависимости от принятых угловых элементов внешнего ориентирования различают пять основных случаев съемок: нормальный, равноотклоненный, конвергентный, равнонаклоненный и общий. При нормальном случае съемки (рис. 3,а) оптические оси левой и правой фотокамер устанавливаются горизонтально и перпендикулярно базису B, плоскость снимка занимает отвесное положение. Нормальный случай съемки применяется чаще, так как он обеспечивает наиболее точные результаты и упрощает математическую обработку. При равномерно отклоненном случае съемки оптические оси левой и правой фотокамер отклоняются вправо или влево на один и тот же угол α для расширения горизонтального угла охвата снимаемого объекта (рис. 3,б, в). В результате этого с одного базиса можно получить три стереоскопические пары снимков: стереопару для нормального случая съемки, стереопары со скосом влево и вправо. Рис. 3. Основные случаи съемки При конвергентном случае съемки оптические оси левого и правого снимков пересекаются под углом γ (рис. 3,г). При равномерно наклоненном случае съемки оптические оси левой и правой фотокамер наклонены на один и тот же угол ω; этот случай применяется при съемке высоких сооружений. При общем случае съемки положение оптических осей фотокамеры может быть произвольным. Наибольшее применение в практике имеют нормальный и равномерно отклоненный случаи съемки. Остальные случаи используют редко - главным образом при определении координат отдельных точек аналитическим методом, когда основные способы съемок по тем или иным обстоятельствам не обеспечивают решение задачи. Основные формулы фототеодолитной съемки 2.9. К основным формулам фототеодолитной съемки относятся формулы связи координат точек снимка и местности при нормальном и равномерно отклоненном случаях съемки. 2.10. При нормальном случае съемки пространственные координаты точек объекта при стереофотограмметрических измерениях по стереопаре снимков определяют по формулам: (2) где В - базис фотографирования; f - фокусное расстояние фотокамеры; p = xл - xп - продольный параллакс определяемой
точки; x, z - координаты определяемой точки на левом снимке. 2.11. Для равномерно отклоненного случая съемки, когда за ось Y принято направление оптической оси камеры, связь координат точек снимка и объекта выражается формулами: (4) (5) (6) где α - угол отклонения оптической оси от перпендикуляра к базису (см. рис. 3,б). 2.12. При нормальном случае съемки с равномерно наклоненными осями пространственные, координаты вычисляют по формулам: (7) (8) (9) 2.13. Вид формул для определения пространственных фото грамметрических координат может изменяться в зависимости от принятой пространственной фотограмметрической системы координат X, Y, Z. В пространственной системе координат за начало координат обычно принимается центр проекции левого снимка. Направление осей X и Y принимается горизонтальным. За положительное направление оси Y принимаются: направление, параллельное оси X геодезической системы (рис. 4,а); направление, перпендикулярное базису (рис. 4,б); направление оптической оси (горизонтальное положение) левого снимка (рис. 4,в). Кроме этих направлений могут быть выбраны и другие, однако все формулы для определения пространственных координат при других выбранных положительных направлениях оси Y фотограмметрической системы могут быть получены путем замены в соответствующих формулах первых трех систем X на Y или X на Z и наоборот. Таким образом, практически применяют только формулы для первых трех выбранных направлений для положительной оси Y фотограмметрической системы координат. Рис. 4. Пространственные фотограмметрические системы координат 2.14. Переход от пространственной фотограмметрической системы координат к геодезической выполняется по формулам: XГ = XSЛ + YcosA - XsinA; (10) YГ = YSЛ + YsinA + XcosA; (11) ZГ = ZSЛ + Z + (k
+ r), (12) где XSЛ, YSЛ, ZSЛ - геодезические координаты левого центра проекции; A - дирекционный угол оси Y фотограмметрической системы координат; k + r - поправка на кривизну Земли и рефракцию. При инженерных съемках сооружений поправку k + r не учитывают, так как она мала или как постоянная величина при примерно одинаковых отстояниях Y войдет составной частью в поправку за нарушение элементов ориентирования. 2.15. Все формулы для определения пространственных фотограмметрических координат можно обобщить и привести к виду, аналогичному для нормального случая съемки: (14) В формулах (13) - (15) трансформированные значения xt, zt, pt определяются по формулам: (16) (17) pt = xЛt - xПt; (18) (19) где ai, bi, ci - направляющие косинусы между координатными осями снимка x, y(f), z и координатными осями трансформированного снимка; ψ = 90° - (αЛ - φЛ) - угол поворота оси X пространственной фотограмметрической системы координат относительно базиса. Направляющие косинусы определяются по формулам: a1 =
cosα·cosχ - sinω·sinα·sinχ; a2 =
sinα·cosω; a3 = -cosα·sinχ
- sinα·sinω·sinχ; b1 = -sinα·cosχ
- cosα·sinω·sinχ; b2 = cosα·cosω; b3 = sinα·sinχ
- cosα·sinω·cosχ; с1 = cosω·sinχ; с2 = sinω; с3 = cosω·cosχ; где α, ω, χ - углы внешнего ориентирования относительно принятой системы пространственных фотограмметрических координат. Точность
фототеодолитной съемки
2.16. Точность определения пространственных координат точек объекта зависит в основном от погрешностей измерений снимков, геометрических искажений изображения, погрешностей определения элементов внутреннего и внешнего ориентирования снимков, способа обработки результатов измерений, применяемого случая съемки (нормальный, равномерно отклоненный и т.п.), величины базиса и расположения точек относительно фотостанций. 2.17. При стереофотограмметрической съемке для нормального случая средние квадратические погрешности определения пространственных координат на основании формул (1) - (3) будут определяться по формулам: (20) (21) (22) где mB - средняя квадратическая погрешность измерения базиса фотографирования; mf - средняя квадратическая погрешность определения фокусного расстояния фототеодолита; mp, mx, mz - средние квадратические погрешности измерения продольного параллакса к координат точек снимка. При приближенных расчетах можно принять: (23) (24) (25) 2.18. При равномерно отклоненном случае съемки средние квадратические погрешности определения пространственных координат определяются по формулам: (26) (27) (28) или при приближенных расчетах: (29) (30) (31) Таким образом, при равномерно отклоненном случае съемки погрешности в определении X, Y, Z, зависящие от mp, увеличиваются в 1/cosα раз. Следовательно, нормальный случай при всех прочих равных условиях имеет большую точность, чем равномерно отклоненный. 3. СОСТАВЛЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОЕКТАВыбор метода камеральной обработки снимков3.1. Выбор метода съемки определяется техническим заданием, содержащим требования к точности измерений, масштабом составляемого плана и наличием фотограмметрических приборов. При съемке сооружения, состоящего из крупных плоских элементов, целесообразно использовать метод фототрансформирования как наиболее простой и производительный. При необходимости получения графического плана фасада здания или отдельных его элементов фотоплан дешифрируется с вычерчиванием всех элементов тушью, после чего фотоизображение отбеливается. При съемке сложных сооружений применяется универсальный метод с составлением графического плана на приборах. При необходимости получения фотоплана применяется метод дифференциального трансформирования с использованием ортофототрансформаторов. Для получения значительного количества координат точек с повышенной точностью используется аналого-аналитический метод. При большом объеме вычисления обработка результатов измерений выполняется по соответствующей программе на ЭВМ. 3.2. Точность фотограмметрических работ зависит от применяемых параметров съемки (отстояние Y, базис съемки В, вид съемки, фокусное расстояние фотокамеры f, формат кадра), точности измерения снимков, введения поправок за нарушение элементов внешнего и внутреннего ориентирования и т.п. Поэтому при полевых работах следует принимать оптимальные параметры съемки, обеспечивающие максимальную точность, а при камеральных работах применять методику, обеспечивающую введение поправок за нарушение элементов ориентирования с погрешностью, не превышающей точности измерения снимков. В ряде случаев для получения заданной точности работ приходится выполнять многократную съемку (5 - 10 снимков и более) сооружений и измерять снимки двумя приемами. Большое значение для повышения точности фотограмметрических работ имеет точность определения координат центров проекций фотокамер и контрольных точек, а также их количество и расположение на сооружении. При съемке сооружений отстояние Y определяется заданной точностью определения координат, габаритами сооружения, возможностью расположения базиса фотографирования. При этом необходимо учитывать диапазоны соответствующих движении стереофотограмметрических приборов при камеральной обработке снимков аналого-аналитическим методом. 3.3. Максимальное значение базиса Bмакс при съемке местности исходя из возможностей получения стереоэффекта для точек ближнего плана не должно превышать (32) и соответственно продольный параллакс pмакс не должен превышать (33) Однако при съемках сооружений, когда объект съемки близок к плоскости, стереоэффект возникает и при большем значении базиса, или, что то же самое, при большем значении параллакса. С увеличением базиса при неизменном отстоянии увеличивается точность определения отстояния, но уменьшается величина перекрытий стереопар и тем самым увеличивается протяженность снимаемой части объекта, а следовательно, увеличивается и продвиг работ. Поэтому при стереофотограмметрической съемке зданий возникает необходимость отыскания оптимальной величины базиса съемки и отстояния, обеспечивающих заданную точность определения координат при наибольшем продвиге работ. Наиболее точные результаты при наибольшем продвиге работ будут получены при оптимальном значении коэффициента съемки Kопт: где l - полезный размер кадра по оси; xмакс - максимально возможное значение абсциссы на снимке. Для фототеодолитов с прикладной рамкой размером 13×18 см и фокусным расстоянием 200 мм Kопт ≈ 2,5; при f = 100 мм Kопт = 1,3. При выбранном оптимальном значении продольного параллакса pопт предельное значение отстояния Yмакс, обеспечивающее получение заданной точности при максимальном продвиге работ, будет равно: и значение базиса съемки найдется на основании (1) и (35): (36) Поскольку pопт = X, (37) Таким образом, оптимальная длина базиса будет равна заданной протяженности сооружения по оси X (рис. 5). Для фототеодолита «Фотео 19/1318» с f = 195 мм, xмакс = 80 мм значения Bопт и Yмакс будут равны: (39) 3.4. В отдельных случаях может встретиться необходимость применить съемку с увеличением против оптимального значения базисов B > Bопт, в этом случае p > Xмакс. Большие значения коэффициента съемки возникают при применении короткофокусных фототеодолитов. Так, при использовании универсальной измерительной камеры «UMK 10/1318» коэффициент съемки при оптимальных условиях достигает величины (40) и максимальное значение отстояния равно: Yмакс = Kопт·Bопт = 1,3Bопт. (41) Рис. 5. Расположение фотостанций при выполнении оптимальных условий съемки Опыт работ показывает, что съемка объектов строительства при выполнении оптимальных условий обладает рядом преимуществ, особенно при съемке крупных сооружений, когда значительно уменьшается объем полевых и камеральных работ. Съемку при не оптимальных условиях (K > Kопт) можно выполнять при съемке небольших сооружений, при определении координат точек в плоскости x, z при съемке в условиях, когда ограничена возможность выбора нужных отстояний и базисов. Применение длиннофокусных фототеодолитов оправдано только при повышенном требовании к точности определения координат X, Z в случае, если отстояния уменьшить нельзя. При съемке крупных и высоких сооружений целесообразно применять фотокамеры большого формата, чтобы при одинаковых фокусных расстояниях с фотокамерой меньшего формата увеличить захват сооружения по высоте и ширине (при увеличении точности определения координат Y) примерно пропорционально увеличению формата кадра. При одинаковом продвиге работ, т.е. при одинаковом захвате сооружения по высоте и ширине, точность определения координат X, Z повышается пропорционально квадрату увеличения формата кадра, а точность определения отстояния - пропорционально квадрату увеличения формата кадра по оси X. 3.5. При съемке высоких сооружений следует рассчитывать минимальное значение отстояния, при котором будет обеспечен захват здания по высоте где Zмакс - высота сооружения относительно фотокамеры; zмакс - максимальное значение аппликаты на снимке. Для увеличения аппликаты z съемка высоких сооружений выполняется при верхнем положении объектива у фототеодолитов с перемещающимся объективом и фототеодолитов с несколькими объективами. Если в натуре отстояние Y окажется меньше рассчитанного по формуле (42) значения Yмин, то съемку следует выполнять с более высоких точек или при наклонном положении оптической оси. Если окажется, что рассчитанное по формуле (35) значение будет меньше Yмин, определенного по формуле (42), то следует увеличить точность определения продольного параллакса mp, и координат mx, mz точек на снимке. Увеличение точности достигается увеличением количества приемов измерений снимков на стереокомпараторе и увеличением числа снимков. Число приемов измерений одного снимка обычно устанавливается 2 - 3, а количество снимков может быть доведено до 6 - 12. В любом случае для получения контроля количество снимков не должно быть меньше 2 - 3 с каждой фотостанции. 3.6. Если в задачу работ входит определение только координат X, Z, то максимально допустимое отстояние Yмакс устанавливается исходя из заданной точности их определения: (43) Значения mp, mx, mz, входящие в формулы (34) - (42), в зависимости от типа фотокамеры, измерительного прибора, качества фотопластинки могут колебаться от 0,005 до 0,02 мм. Для средних условий при измерениях по маркированным точкам их расчетные значения можно принимать равными mp = mx = mz = 0,02 мм при измерениях на универсальных приборах и равными mp = mx = mz = 0,015 мм при измерениях на стереокомпараторе. Предельные значения отстояний с учетом погрешности измерения снимков и оптимальных параметров съемки приведены в табл. 2. Составление технического проекта работ3.7. Технический проект является основным документом, регламентирующим технические требования, технологическую последовательность и методику выполнения работ с учетом конкретных условий, существующих в районе расположения памятника архитектуры. В техническом проекте отображаются все виды полевых и камеральных работ, подлежащих выполнению в соответствии с выбранным методом производства архитектурно-строительных обмеров. Таблица 2
Составление технического проекта производится на основании технического задания, выдаваемого заказчиком, результатов сбора и изучения материалов и сведений о памятнике архитектуры и районе его расположения и решения о выборе метода выполнения архитектурно-строительных обмеров. 3.8. Техническое задание должно содержать сведения о местоположении памятника архитектуры, целевом назначении архитектурно-строительных обмеров, и стации проектирования. В задании с указанием примерных размеров перечисляются фасады, интерьеры и фрагменты памятника архитектуры, планы которых должны быть составлены в результате обмерных работ, указываются масштабы составляемых планов, местоположение горизонтальных и вертикальных разрезов, очередность и сроки сдачи материалов, особые требования к работам и содержанию материалов. Техническое задание дополняется графическими приложениями, дающими наглядное представление о снимаемых фасадах, местах расположения разрезов и фрагментов. 3.9. Технический проект по своему содержанию должен состоять из текстовой части и приложений. В текстовой части приводятся общие сведения о предстоящих работах (цель выполнения работ, масштабы создаваемых планов, объемы и стоимость работ), описание местоположения памятника архитектуры, определяются виды и методы геодезических работ по созданию опорной геодезической сети, технология выполнения полевых геодезических и фотосъемочных работ, камеральных работ по обработке материалов геодезических измерений и составлению планов фасадов и интерьеров, их разрезов и фрагментов. Устанавливается порядок контроля и приемки выполненных работ. Приводятся расчеты необходимого количества специалистов, оборудования, инструментов и материалов. В специальном разделе должны быть рассмотрены меры по обеспечению техники безопасности при производстве работ. Приводится перечень выпускаемых материалов. В виде приложений в состав технического проекта включаются схемы расположения памятника архитектуры, разрезов и фрагментов на его фасадах, схема проектируемых опорных геодезических сетей, схема расположения основных фотостанций с указанием расчетных величин базисов фотографирования и отстояний, чертежи центров геодезической сети и маркировочных знаков и копия технического задания. При выполнении архитектурно-строительных обмеров отдельных фасадов или их фрагментов вместо технического проекта составляются краткие технические указания по производству полевых и камеральных работ. Технический проект утверждается руководством организации, выполняющей архитектурно-строительные обмеры, после чего он согласовывается с заказчиком. Подготовка инструментов и приборов3.10. Для выполнения полевых геодезических работ подготавливаются следующие инструменты: оптические теодолиты Т5, Т5К, «Тео-020», «ТЕО-030»; нивелиры Н3 (НВ-1), НС3, СН4, НТ, -025, -050 и комплекты реек к ним; рулетки компарированные 5-, 10-, 20-, 50-метровые; оптические центриры; визирные марки; полевые журналы, вычислительная и чертежная бумага. Для выполнения фотосъемочных работ применяются: фототеодолитный комплект (фототеодолиты «Фотео 19/1318», С-3в, С-5в, «Геодезия», кассеты, штативы, подставки, рейка для измерения расстояний, юстировочное устройство, отвесы или оптические центры, визирные марки); универсальная измерительная камеры SMK-10/1318; стереофотограмметрическая камера SMK-5.5/0808; фотоэкспонометр; стереоскоп; фототеодолитные пластинки (контрастные или особоконтрастные, чувствительность 1 - 8 ед. ГОСТ 10691.1-73. 3.11. Для полевой фотолаборатории необходимо следующее оборудование: кюветы или специальные бачки для фотохимической обработки фотопластинок; стеклянная посуда для составления и хранения фотохимических растворов; весы аптекарские с разновесами; фонарь с красным светофильтром; термометры технические; химические реактивы для составления проявителя и закрепителя; фотографическая бумага размером 13×8 см для изготовления контактных отпечатков. 3.12. Для камеральной обработки снимков применяются следующие приборы: фототрансформаторы ФТБ, ФТМ, SEG-V, «Ректимат»; стереокомпараторы СКА-18, СКА-30, «Стекометр»; универсальные стереофотограмметрические приборы: стереопроектор СПР; стереограф СД; стереопланиграф; стереометрограф; стереотригомат; топокарт; стереоавтограф; приборы дифференциального трансформирования - ортофотопроектор ОФПД Дробышева. Перед началом полевых работ все приборы должны пройти тщательный осмотр и необходимый ремонт, после чего производятся их юстировка и компарирование. Упаковка инструментов, материалов и оборудования должна обеспечить их полную сохранность при транспортировке до района работ. 4. ПОЛЕВЫЕ ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ И ФОТОСЪЕМОЧНЫЕ РАБОТЫРекогносцировка объектов съемки4.1. Основная цель рекогносцировки - выявить необходимые изменения и внести дополнения в предварительный проект. В процессе выполнения рекогносцировки участка уточняют места расположения базисов фотографирования и контрольных точек, а также составляют схему геодезических определений базисных и контрольных точек. 4.2. При выборе базиса необходимо, чтобы с концов базиса были видны все необходимые точки сооружения. Выбранные места должны быть удобны для установки фототеодолита и дальномерной рейки на штативе. 4.3. Количество и расположение контрольных точек на сооружении зависит от точности обмерных работ, положения фотокамеры относительно основной плоскости сооружения и метода камеральных фотограмметрических работ. Опыт работ показал, что наиболее целесообразно контрольные точки располагать на вертикальных и горизонтальных линиях относительно одна другой (рис. 6). Рис. 6. Расположение контрольных точек при архитектурно-строительных измерениях До съемки все контрольные точки маркируют. Необходимость маркировки контрольных точек, определяемых фотограмметрическим путем, устанавливают в процессе рекогносцировки: если объект фотографирования подставляет собой однообразный участок без характерных контуров (стена здания, балка или другой объект), то выбираемая на нем точка обязательно должна быть маркирована; если снимается объект с большим количеством характерных точек (окна, перекрытия, углы панелей), то контрольными точками могут служить эти детали. Минимальные размеры марок зависят от расстояния до базиса фотографирования и должны выбираться с таким расчетом, чтобы изображение марки на снимке имело размеры не менее 0,1×0,004 мм. Минимальные размеры марок подсчитывают по формуле (44) где r - вертикальный или горизонтальный размер марки в натуре, м; l - соответствующий размер изображения марки на снимке, мм; Y - отстояние от базисной точки до марки вдоль оптической оси камеры, м. 4.4. После окончания рекогносцировки закрепляют базисные точки и составляют схему, на которую наносят расположение базисов фотографирования с указанием длины каждого базиса, его порядкового номера и видов съемки, положение контрольных точек, определяемых как геодезическим, так и фотограмметрическим методом. Выполнение полевых геодезических работ по обоснованию фототеодолитной съемки4.5. Геодезические работы, выполняемые при фототеодолитной съемке, обычно состоят из: геодезического определения координат X, Y и отметок левых центров проекций фотокамер; определения дирекционных углов базисов фототеодолитных станций (АВ или ВА); определения дирекционных углов с левых точек базисов фототеодолитных станций на контрольные точки; геодезического измерения контрольных горизонтальных и вертикальных направлений; измерения длин базисов. 4.6. Требования к точности выполнения геодезических работ, зависящие от методики последующей камеральной обработки материалов, указаны в табл. 3. 4.7. Привязка фототеодолитных станций, не совмещенных с пунктами геодезических сетей, выполняется прямыми, обратными и комбинированными засечками, дальномерно-теодолитными ходами. Геодезическое определение точек базисов производится по программе в соответствии с техническим проектом; независимо от масштаба съемки наблюдения горизонтальных углов производятся двумя приемами, а вертикальных - одним приемом по средней нити. Дирекционные углы направления базиса определяют не менее чем по двум удаленным пунктам. Геодезическое измерение контрольных горизонтальных и вертикальных направлений обязательно должно производиться с обеих точек базиса фотографирования. Таблица 3
Измерение длины базиса фотографирования должно производиться с относительной ошибкой не ниже 1:1000. Измерения коротких (до 5 м) базисов можно выполнять компарированной рулеткой. В некоторых случаях базис может не измеряться, но при этом должны быть обязательно определены геодезические координаты левой станции базиса и стереопара должна быть обеспечена четырьмя контрольными точками. 4.8. Расположение контрольных точек на сооружении по вертикальным и горизонтальным линиям относительно одна другой значительно сокращают объем геодезических работ (см. рис. 6). Схемы рис. 6,а, б используются при составлении фронтального плана методом трансформирования и универсальным методом. Преимущество этих схем заключается в простоте геодезического определения: точки располагаются на одном уровне, а расстояния между ними измеряются рулеткой. Если точки располагаются не на одной горизонтальной линии, то разность их отметок определяется нивелированием или промером рулеткой. Схема рис. 6,а используется при съемке сооружений в случае горизонтального положения оси фотокамеры в измерениях V класса точности. Схема рис. 6,б используется при больших углах непараллельности между плоскостью снимка и фасадом сооружения при горизонтальной оптической оси фотокамеры и измерениях III и IV классов точности. Высота здания при таком расположении опорных точек не должна быть больше, чем расстояние между крайними контрольными точками. Схема рис. 6,в используется при любом методе камеральной обработки снимков и наклонных случаев съемки с обеспечением I и II классов точности измерений. Схему рис. 6,г следует использовать при аналитической обработке снимков для I класса точности измерений. 4.9. Контрольные точки можно определить различными способами, обеспечивающими приведенную в табл. 3 точность. Обычно координаты определяют прямой засечкой с линии базиса, координаты нижних точек - нивелированием, а верхних точек - промером рулеткой от нижних точек. Координаты Y можно определить промерами рулеткой от линии базиса. При геодезическом определении контрольных точек необходимо составлять абрис. Контрольные точки следует маркировать: это способствует повышению точности не только фотограмметрических, но и геодезических работ при определении их координат. Целесообразно также с этой целью маркировать и определяемые точки. Маркировочные знаки можно изготовлять на бумаге и приклеивать на сооружение. Форма маркировочного знака может быть различна. Наиболее просто изготовить крестообразный маркировочный знак, который обеспечивает высокую точность измерений и на снимке. Ширина луча маркировочного знака на снимке должна быть 0,03 - 0,05 мм, длина 0,1 - 0,2 мм. Размеры маркировочного знака можно рассчитать по известным параметрам съемки: (45) где X - ширина луча крестообразной марки; x - соответствующий размер измерительной марки стереоприбора. 4.10. Для повышения точности работ кроме уменьшения отстояния, увеличения базиса съемки при оптимальных параметрах служит наиболее полный учет поправок за изменение элементов внутреннего и внешнего ориентирования. В пределах стереопары должно быть намечено не менее четырех контрольных точек, располагающихся по углам стереопары (точки 1 - 4 на рис. 6). Если поправки за нарушение элементов ориентирования определяются по формулам: (46) то для четырех контрольных точек необходимо измерять и координаты x, z независимо от того, подлежат ли они определению при исполнительной съемке. Для дополнительных контрольных точек можно определять кроме отстояний y только координаты x если же определению подлежат только координаты z, то для дополнительных контрольных точек можно определять только координаты z. Если поправки за нарушение элементов ориентирования определяют с использованием уравнения поправок: (47) (48) то кроме координат X для всех контрольных точек (которых должно быть не менее 5) дополнительно следует определять только координаты Z, если необходимо определить абсциссы точек сооружения, и только координаты Z, если они подлежат определению при исполнительной съемке. 4.11. Для фотостанций определяют координаты центра проекции ХS, YS, ZS в той же системе, что и контрольные точки. Координаты ХS определяют только в том случае, если необходимо знать координаты 2 точек сооружения. Координаты X - определяют простым промером по линии базиса, координаты ZS - путем нивелирования по миллиметровой линейке, которую приставляют нулем к координатной метке на прикладной рамке фототеодолита. Координаты Y определяют по формуле YS = YB - e, (49) где e - внецентренность передней узловой точки объектива (расстояние от вертикальной оси вращения фототеодолита до передней узловой точки объектива). Для фототеодолитов «Фотео 19/1318» e = 100 мм. 4.12. Базис фотографирования при съемке устанавливается параллельно основной продольной оси сооружения. Если съемка всего сооружения не может быть выполнена с одного базиса, то разбивается створная линия, на которой через расчетное значение длины базиса (формула 38) закрепляются точки стояния фототеодолитов. При оптимальных значениях базиса и отстояния правая фотостанция первого базиса будет левой фотостанцией второго базиса и т.д. (см. рис. 5). Такое расположение базисов и фотостанций обеспечивает наибольшую точность при наименьшем количестве фотостанций и снимков. Точность разбивки створа и параллельность линии базиса продольной оси сооружения должна быть выдержана с погрешностью, не превышающей (1/3)mY, если засечка контрольных точек на сооружении выполняется с нескольких базисных точек (более двух). Если засечка всех контрольных точек выполнена в единой системе координат, то разбивка створа и параллельность его оси сооружения может быть выдержана с погрешностью, превышающей допуск к определению координат X, Y, Z, поскольку остаточные погрешности, вызванные ошибками установки фотостанций, будут учтены поправками, определяемыми по контрольным точкам. Точность разбивки створа в этом случае может быть подсчитана по формуле (50) где ∆Y - глубина сооружения; x - максимальное значение координат x или p на снимке; δx - допустимое искажение координат, обусловленное погрешностью разбивки створа. Фотосъемочные работы и их особенности в зависимости от методов камеральной фотограмметрической обработки и применяемых фотограмметрических приборовФотосъемочные работы для составления фотопланов
4.13. Если необходимо составить фотоплан плоского сооружения методом фототрансформирования, то створную линию следует разбивать исходя из допустимых углов непараллельности между плоскостью снимка и фасадом здания: где δzдоп - допустимое искажение на трансформированном снимке; K - коэффициент трансформирования; F - фокусное расстояние объектива фототрансформатора. Эту формулу можно использовать при трансформировании фототеодолитных снимков сооружений по двум точкам с использованием геометрической формы сооружения. Допустимые значения непараллельности αдоп для различных фотокамер и коэффициентов трансформирования, подсчитанные по формуле (51), приведены в табл. 4. Таблица 4
4.14. Установку параллельности плоскости прикладной рамки фотокамеры плоскости сооружения наиболее просто выполнить на матовом стекле путем оценки нарушения параллельности между горизонтальными линиями сооружения. Оценку удобно выполнить, используя сетку линий, прочерченных заранее на матовом стекле фотокамеры. Точность установки параллельности таким способом можно определить по формуле (52) где m∆z - ошибка определения равенства аппликат по изображению на матовом стекле; z - аппликата линии, по которой выполняется оценка параллельности; x - длина линии на матовом стекле. 4.15. При трансформировании по двум точкам на ФТМ без введения децентрации для определения допустимых углов непараллельности прикладной рамки фотокамеры и плоскости сооружения используется формула Допустимые значения αдоп, подсчитанные в соответствии с формулой (53), приведены в табл. 5. Таблица 5
4.16. При составлении фронтальных планов методом фототрансформации необходимо учитывать предельные углы непараллельности, обусловленные возможностью трансформирования таких снимков на ФТБ и ФТМ. При коэффициентах трансформирования K > 1 предельные углы непараллельности не должны превышать значений, приведенных в табл. 6. Предельное отстояние съемки от фотокамеры до плоскости сооружения следует устанавливать исходя из возможного коэффициента увеличения на фототрансформаторе и заданного масштаба составляемого плана: Yпред = fMK. (54) Таблица 6
Фотосъемочные работы при обработке снимков на
универсальных приборах
4.17. Обработку снимков сложных архитектурных сооружений, имеющих значительное количество деталей, целесообразно выполнять на универсальных стереофотограмметрических приборах. Для этих целей применяются стереопланиграф, стереометрограф, стереопроектор, стереограф и др. Из них наиболее пригодным следует считать стереопланиграф, который позволяет обрабатывать снимки с наибольшими значениями углов α и ω и коэффициентом увеличения. Стереопроектор СПР и стереометрограф позволяют обрабатывать фототеодолитные снимки при f = 200 мм с углами наклона до 4°,5, а стереограф - до 3°, при f = 100 мм соответственно 5°,1 и 6°. Установку углов в пределах допуска можно осуществить путем разбивки базиса параллельно плоскости сооружения с точностью 2 - 3° и применения нормального случая съемки. 4.18. Если по условиям съемки не представляется возможным установить базис параллельно плоскости сооружения, то допустимая непараллельность не должна превышать значения, устанавливаемого по формуле (55) где b - среднее значение базиса в масштабе снимка; bz - максимальное значение базисного движения стереоприборов; M - знаменатель масштаба модели; m - знаменатель среднего масштаба снимка; K = m/M - коэффициент увеличения модели. Допустимые значения углов между базисом и плоскостью сооружения для фототеодолитной съемки с форматом фотопластинок 13×18 см приведены в табл. 7. Таблица 7
4.19. При съемке с базиса, непараллельного плоскости сооружения (угол непараллельности превышает данные табл. 7), фотокамеру следует установить так, чтобы угол между плоскостью снимка и плоскостью сооружения не превышал предельных углов наклона проектирующих камер универсального стереофотограмметрического прибора (табл. 8). При больших значениях непараллельности между базисом и плоскостью сооружения целесообразно выполнять съемку со скосом, причем угол скоса следует устанавливать равным углу непараллельности, взятому с обратным знаком. В результате этого плоскость прикладной рамки станет параллельной основной плоскости сооружения. 4.20. Количество и расположение опорных точек при обработке снимков на универсальных приборах устанавливается в зависимости от типа, содержания и заданной точности работ. При составлении фронтальных планов в масштабах 1:100, 1:200 на сооружении достаточно иметь две контрольные точки, расстояние между которыми измеряется в натуре. Базис съемки измеряется приближенно, поскольку масштабирование модели выполняется по опорным точкам. Таблица 8
При съемке сооружений в масштабах 1:50 - 1:10 и при съемке с наклонными оптическими осями необходимо на сооружении иметь четыре опорные точки. При съемке сложных сооружений может возникнуть необходимость в дополнительных точках. Во всех случаях целесообразно опорные точки располагать по геометрической схеме, т.е. строго по горизонтали или вертикали относительно одна другой. Это в значительной мере ускоряет и уточняет ориентирование снимков на универсальных приборах. Фотосъемочные работы при аналитической обработке
снимков
4.21. Аналитический метод как наиболее точный целесообразно применять для определения размеров основных деталей сооружения, когда для обмеров остальных, второстепенных, деталей используется фотоплан или чертежный план. При съемке сооружения целесообразно применять нормальный случай съемки при оптимальных параметрах. Отстояние устанавливается исходя из заданной точности съемки и захвата сооружения по высоте по формулам: (56) (57) (58) где B - базис съемки; mY - заданная средняя квадратическая погрешность определения отстояния; mp - средняя квадратическая погрешность определения продольного параллакса; pопт - оптимальное значение продольного параллакса, равное максимальному значению абсциссы на снимке (при формате снимка 13×18 см x = 75 - 80 мм); Z - максимальная высота сооружения над центром проекции; z - максимальное значение аппликаты на снимке (при формате снимка 13×18 см z = 60 - 100 мм). 4.22. Если в задачу работ входит определение только координат X и Z, то расчет отстояния выполняется по формуле (59) Значения mX, mZ, mp в зависимости от типа и качества приборов, условий съемки, точности, работы исполнителей могут колебаться в широких пределах. В среднем в качестве расчетных значений для фототеодолитов типа «Фотео 19/1318» и стереокомпаратора 1818 или стекометра можно принимать для маркированных точек mxz = 0,01 мм для контурных точек сооружения mx = mz = 0,02 мм, mp = 0,01 мм. При необходимости повышения точности определения координат увеличивают количество снимков на каждой станции, если нельзя по тем или иным причинам уменьшить отстояние. Порядок выполнения фотосъемочных работ
4.23. Одним из наиболее ответственных этапов съемочных работ является фотографирование, так как от качества негативов в значительной степени зависит точность измерительных работ. Для съемок при естественном освещении используются контрастные или особоконтрастные фотопластинки чувствительностью 1 - 8 ед. ГОСТ 10691.1-73, из которых следует выбирать те, которые обеспечивают выдержку порядка 3 - 10 с. При определении выдержки и проявлении снимков следует обращать внимание на проработку всех деталей, учитывая, что при съемке сооружений различные детали освещаются по-разному. 4.24. Работа на станции по фотосъемке выполняется в такой последовательности. На левом конце базиса устанавливают на штативе фототеодолит, на правом - визирную марку. Центрирование производят обычным для геодезических инструментов способом. Фотокамеру нивелируют по уровням, и ориентирующее устройство устанавливается на отсчет, соответствующий заданному горизонтальному углу, между линией базиса и оптической осью (при нормальном случае съемки - 90°). Предварительно этот отсчет устанавливается по нарушенному лимбу, затем установка уточняется через микроскоп по лимбу ориентирующего устройства. Вращая весь корпус фотокамеры, наводят биссектор зрительной трубы ориентирующего устройства на марку, установленную на другом конце базиса. При закрытом объективе отводят прижимное устройство от прикладной рамки камеры и вставляют кассету с фотопластинкой. Вынимают шторку, поворотом барабанчиков подают рамку с кассетой, в результате чего под действием пружины фотопластинка прижимается к прикладной рамке камеры. На соответствующих барабанчиках фотокамеры устанавливают вид съемки (нормальный, отклоненный влево или вправо), а на нумераторе - номер снимка. После этого уточняют нивелирование фотокамеры по уровням, ориентирование фотокамеры - по ориентирному устройству и выполняют экспонирование. Затем устанавливают кассетную рамку в положение «Отжим», закрывают шторку и вынимают кассету. На место фотокамеры устанавливают визирную марку, а фотокамеру переносят на правый конец базиса, с которого в такой же последовательности выполняют фотосъемку. В процессе фотосъемки ведется журнал, в который заносятся названия объектов, номер станции, номера снимков, направление оптической оси, отсчет угла скоса, номера кассет, экспозиция, положение объектива и время фотографирования. 5. КАМЕРАЛЬНЫЕ ФОТОГРАММЕТРИЧЕСКИЕ РАБОТЫСоставление фронтальных планов методом фототрансформирования5.1. Выполнение архитектурно-строительных обмеров путем составления фотопланов обладает рядом преимуществ: увеличивается производительность работ, повышается наглядность и информационная емкость по сравнению с чертежным планом, уменьшается количество снимков, используется более простое оборудование. Составление фронтальных планов указанным методом состоит из подготовительных работ, трансформирования и монтажа снимков, изготовления репродукций. Если необходимо изготовить чертежный план, то выполняются камеральное дешифрирование, отбеливание фотоизображения и размножение чертежей. Подготовительные работы
5.2. Подготовительные работы при обработке снимков сооружений способом фототрансформирования включают следующие процессы: поверки и юстировки фототрансформаторов; подготовку основы и снимков; выбор сорта и определение деформации фотобумаги. Поверки и юстировки фототрансформаторов
5.3. При трансформировании фототеодолитных снимков архитектурных сооружений необходимо выполнить дополнительные поверки фототрансформаторов: при горизонтальном экране установить параллельность экрана и кассеты фототрансформатора с погрешностью не более 0,5αдоп; при трансформировании снимков по двум-трем опорным точкам на ФТБ необходимо вынести на экран линию оси его вращения и проекцию главной вертикали. Положение этих линий на экране ФТБ наиболее просто находится с помощью контрольной решетки и контрольной сетки, вычерченной на бумаге. С этой целью на контрольной решетке отмечаются кружками центральная точка и углы квадрата. Решетка устанавливается в кассету и проектируется при наибольшем увеличении на горизонтальный экран. На экран кладется лист бумаги размером 60×80 с нанесенной на координатографе сеткой квадратов со стороной 10 - 20 см. Осевые линии контрольной сетки утолщаются. Одна из осевых линий контрольной сетки устанавливается примерно по оси вращения экрана, другая - по линии направления съемки. Движением χ кассета поворачивается таким образом, чтобы проектирующиеся на экран осевые линии контрольной решетки совпали с осевыми линиями контрольной сетки. Изменением масштаба изображения добиваются совпадения крайних вертикальных (перпендикулярных оси экрана) линий. Экран наклоняется на максимальный угол, в результате чего изображения контрольной решетки преобразуются в трапеции. Затем вращением χ кассеты и контрольной сетки на экране добиваются полного совпадения проектирующихся осевой горизонтальной линии с осевой линией контрольной сетки и крайней горизонтальной линии контрольной решетки с горизонтальной линией контрольной сетки, причем для совмещения линий следует несколько изменить наклон экрана. После этого введением поперечной децентрации добиваются совмещения проектирующейся вертикальной осевой линии (главной вертикали) контрольной решетки с вертикальной осевой линией (линией направления съемки) контрольной сетки на экране. После полного совпадения параллельных горизонтальных линий и вертикальных осевых линий введением продольной децентрации добиваются такого масштаба изображения, чтобы длина отрезка горизонтальной осевой линии, которая располагается вдоль оси экрана, стала равной длине этого же отрезка, которую он имел при горизонтальном экране. Затем карандашом прочерчивается линия направления съемки и отмечаются концы горизонтальной осевой линии. Экран устанавливается вновь в горизонтальное положение. При этом если юстировка выполнена, то совмещение проектирующих осевых линий контрольной решетки и контрольной сети не нарушится. В противном случае юстировка повторяется. Юстировка считается выполненной при определении положения линии направления съемки с точностью 0,2 - 0,3 мм, а положения оси вращения экрана - с точностью 0,5 - 1 мм. После окончания поверки осевые линии прочерчиваются на экране фототрансформатора черной тушью. Подготовка основы и снимков
5.4. Порядок подготовки основы зависит от способа монтажа трансформированных снимков (монтаж отдельных снимков или оптический монтаж), от способа трансформирования снимков (по опорным точкам либо по установочным данным) и от расположения опорных точек (точки находятся на одной горизонтальной линии, на одной плоскости, в разных плоскостях). В качестве основы используется белый ватман, наклеенный на жесткий пластик или алюминий. Если съемка архитектурного сооружения выполнялась с нескольких фотостанций и монтаж фотоплана производится по отдельным снимкам, то опорные точки наносятся непосредственно на планшет. Опорные точки наносятся с использованием координатографа, в противном случае на планшете вычерчивается сетка квадратов с помощью линейки Дробышева и опорные точки наносятся по координатам с помощью циркуля и масштабной линейки. В любом случае предельная ошибка нанесения точек не должна превышать 0,2 мм. 5.5. При оптическом монтаже снимков на жесткую основу наклеивается фотобумага. После сушки основы на нее накладывается черная бумага, края которой подгибаются и приклеиваются с обратной стороны планшета. Поверх черной бумаги приклеивается тонкая белая бумага, на которую наносятся опорные точки. 5.6. Если опорная точка расположена в другой вертикальной плоскости, для которой выполняется трансформирование, то в положение такой точки вносится поправка, рассчитываемая по формуле (60) где r - расстояние от точки надира до опорной точки на планшете; ∆Y - отступление опорной точки по глубине от общей плоскости, для которой выполняется трансформирование; Y - отстояние от фотостанции до плоскости сооружения (измеряется по перпендикуляру плоскости сооружения). Расстояние r должно быть измерено с точностью, определяемой по формуле (61) Так, при Y/∆Y = 10, m∆r = 0,2 мм получим mr = 2 мм. Для измерения расстояния r с такой точностью положение точки надира на планшете должно определяться (при указанном соотношении Y/∆Y) с погрешностью, не превышающей 2 мм. При меньшей глубине деталей сооружения требования к точности определения координат точки надира снижаются. При малых углах непараллельности между плоскостью прикладной рамки фотокамеры и основной плоскостью сооружения расстояния можно измерять от пересечения линий, соединяющих положение координатных меток при данном положении объектива. 5.7. Расстояние r можно измерять от главной точки при углах наклона, не превышающих величины, вычисляемой по формуле (62) При Y/∆Y = 10, f = 200 мм, m∆r = 0,2 мм получим При меньшей глубине сооружения значение угла непараллельности может быть большим. Если значение угла непараллельности превышает установленный допуск, то на снимке должно быть определено положение точки надира. Достаточно просто положение точки надира определяется на планшете по результатам выполнения полевых работ. 5.8. Подготовка снимков заключается в их подборе и наклоне на столе фототрансформатора при проектировании снимка. Наколка опорных точек выполняется иглой при рассматривании негатива под увеличением 4 - 8х. При этом на фотопластинке вращением иглы прокалывается эмульсия или иглой прочерчивается крестообразный знак со сторонами 0,5 - 0,1 мм, причем центр накола или креста должен совпадать с опорной точкой. Наиболее точно наколка точек на фотопластинке может быть осуществлена с помощью специальных маркирующих приборов (ДСИ ЦНИИГАиК, «Трансмарк» и др.). Выбор сорта и определение деформации фотобумаги
5.9. Подбор фотобумаги выполняется по контрастности в зависимости от качества полученного негативного фотоматериала. Подбор фотобумаги, выдержки и режима фотообработки обычно выполняют опытным путем, добиваясь получения качественного позитивного изображения объекта. В результате получают эталонный фотоотпечаток, с фототоном которого в последующем сравниваются все изготовляемые при трансформировании отпечатки. 5.10. Если при трансформировании используется фотобумага на деформирующейся подложке, то перед ее использованием необходимо определить коэффициент деформации бумаги. Для определения коэффициента деформации фотобумаги на нее контактным способом печатается контрольная решетка, причем на трансформированном отпечатке. Таких отпечатков изготовляются два-три. После фотообработки и сушки измеряются на отпечатках расстояния между удаленными штрихами решетки с точностью 0,1 - 0,2 мм. Расстояния измеряются вдоль и поперек направления волокон подложки в двух-трех местах. Коэффициент деформации вычисляется по формулам: (63) где lx0, lz0 - расстояния между штрихами на контрольной решетке; lx, lz - расстояния вдоль и поперек направления волокон бумаги. Методы фототрансформирования
5.11. Фототрансформирование снимков для создания фронтальных планов сооружений может выполняться различными методами, зависящими от способа выполнения полевых работ, от вида сооружения и т.д. Снимки для монтажа фотопланов могут быть получены путем трансформирования: на одну горизонтальную плоскость; на одну наклонную плоскость; на несколько горизонтальных или наклонных плоскостей (зон); дифференцированным трансформированием. Трансформирование фотоснимков может выполняться по опорным точкам и по установочным элементам. Трансформирование на горизонтальную плоскость применяется в тех случаях, когда углы непараллельности между плоскостью прикладной рамки фотокамеры и основной плоскостью сооружения не превышают значений, приведенных в табл. 4, и при коэффициенте трансформирования K ≤ 3. Трансформирование фотоснимков на наклонную плоскость можно применять, если сооружение на фотоснимке имеет несколько плоскостей, расположенных под углом. Трансформирование фотоснимков на несколько плоскостей (зон) выполняется для сложных сооружений, имеющих значительное количество деталей, отступающих от общей плоскости сооружения. Если же количество элементов сооружения вызывают необходимость трансформирования более чем на три плоскости или в случае насыщенности сооружения рельефными, скульптурными деталями, следует применять дифференциальное фототрансформирование. Трансформирование снимков по установочным данным может применяться как первая стадия трансформирования по опорным точкам при больших значениях углов непараллельности многостадийным методом. Трансформирование снимков сооружений по опорным точкам может выполняться по двум опорным точкам (или одному отрезку); трем лежащим на одной горизонтальной линии; четырем, расположенным по углам сооружения. Дифференциальное фототрансформирование
5.12. Наиболее совершенным способом получения одномасштабного фотографического изображения рельефной местности (или фотоснимка здания, имеющего значительное количество деталей, отступающих от основной плоскости) является способ дифференциального трансформирования, который заключается в последовательном сканировании модели по параллельным маршрутам с одновременным проектированием снимка через щель на светочувствительный материал. На трансформированном снимке (ортофотоснимке) изображение складывается из растровых полос, длина которых ограничивается размерами рабочей площади снимка, длиной щели. При перемещении щели по маршруту (полосе) производят профилирование: высоту проектирования изменяют в соответствии с профилем местности по маршруту, чем устраняют ошибки снимка, вызванные рельефом. В основу дифференциального трансформирования положен принцип сохранения для каждой точки местности длин проектирующих лучей (в масштабе обработки), существовавших в момент съемки. Так как проектировать снимки отдельными точками практически невозможно, то их проектируют элементарными площадками. Но в пределах таких площадок точки имеют разные высоты, что приводит к ошибкам ортофотоснимков. Наибольшие ошибки имеют точки, изобразившиеся на границах элементарных площадок. 5.13. При дифференциальном фототрансформировании горизонтальных снимков в случае профилирования в направлении оси Y максимальные ошибки ортофотоснимков, обусловленные рельефом в пределах элементарных участков, будут определяться зависимостями: (64) (65) где ∆Xvx, ∆Yvx - максимальные ошибки координат точек, изобразившихся на границах полос трансформированного изображения в масштабе исходного снимка; L - длина щели; x, y - координаты определяемой точки на исходном снимке; vx - угол наклона местности, измеряемый в плоскости, параллельной плоскости xz; f - фокусное расстояние АФА. 5.14. При обработке наклонных снимков совместное влияние рельефа и участков наклона на точность ортофотоснимка выражается зависимостями: (66) (67) где αx - угол наклона снимка в плоскости xz. 5.15. Фотокачество ортофотоснимков зависит от нескольких факторов, из которых особое значение имеют два: текущее изменение масштаба фотопроектирования и форма щели. Влияние первого фактора проявляется в увеличении смаза (нерезкости) изображения, второго - в полосатости изображения. Причиной смаза изображения является изменение масштабного коэффициента фотопроектирования в пределах элементарного участка. Масштабный коэффициент n меняется вследствие того, что в пределах элементарного участка наблюдается изменение высот точек по направлению движения щели. Коэффициент n подсчитывается по формуле (68) где n - масштабный коэффициент фотопроектирования; xФ - высота фотопроектирования; FФ - фокусное расстояние фотопроектирующей системы; ∆Fα - поправка в фокусное расстояние прибора за влияние углов наклона. При обработке горизонтальных снимков величина сдвига точки ортофотоснимка подсчитывается по формуле (69) где ∆SvY - сдвиг точки; l - ширина щели; vY - угол наклона местности, измеряемый в плоскости, параллельной плоскости YZ; r - расстояние от точки надира до определяемой точки. 5.16. Если обрабатываются плановые аэроснимки и углы наклона снимка учитываются масштабным коэффициентом, то величина сдвига, вызванного совместным влиянием рельефа и угла наклона снимка, подсчитывается по формуле (70) если углы наклона не учитываются масштабным коэффициентом, то по формуле (71) 5.17. Полосатость изображения на ортофотоснимке получается в виде четко выраженных стыков соседних полос вследствие ошибок прибора, дифракции от края щели и т.п. Для уменьшения полосатости целесообразнее использовать щель, имеющую форму параллелограмма с углом 45 - 55° При профилировании в направлении оси Y ошибки в абсциссах ∆X могут привести к исчезновению контуров на стыках полос ортофотоснимков. На величину этих ошибок оказывает влияние ряд факторов, в том числе длина щели. В табл. 9 приведены допустимые длины щели в зависимости от крутизны скатов и широкоугольности съемочных камер. При расчете допуск на исчезновение контуров принимался равным 0,7 мм. Таблица 9
Дифференциальное фототрансформирование на щелевом
фототрансформаторе ФТЩ
5.16. Прибор состоит из трех обычных проекторов и щелевого проектора. Для измерения модели служит измерительный столик, на котором находятся два экрана с измерительными марками, стереоскоп и счетчик высот. На два экрана столика проектируются снимки, которые рассматриваются через стереоскоп. При перемещении измерительной марки по высоте одновременно изменяется коэффициент увеличения на фотоувеличителе. Перемещение же измерительного столика в горизонтальной плоскости вызывает соответствующее перемещение каретки щелевого проектора, оптическая система которого проектирует изображение через узкую щелевую диафрагму на светочувствительный материал. Проектирование изображения фотоснимка выполняется по частям, ширина полосы сканирования равна выбранной длине щели. Перемещение столика по взаимно параллельным направлениям, отстоящим одно от другого на длину щели, осуществляется автоматически. Таким образом, путем последовательного сканирования модели по параллельным маршрутам с одновременным проектированием изображения снимка через щель получают точную ортогональную проекцию фотоснимка - ортофотоснимок. Так как коэффициент увеличения в пределах щели сохраняется постоянным, длина щели изменяется в зависимости от характера сооружения. Для более рельефных снимков длина щели должна быть уменьшена, что приведет к увеличению числа полос сканирования, а при плоском сооружении длина щели может быть увеличена. 5.19. Основными процессами создания ортофотоснимка на щелевом фототрансформаторе являются: подготовительные работы; построение модели; установка камеры щелевого проектора; щелевое проектирование. В подготовительные работы входят: изготовление диапозитивов, выбор направления движения щели, выбор длины щелевой диафрагмы, изготовление основ для трансформирования, установка фокусных расстояний камер и высот проектирования. Диапозитивы изготовляют на фотоуменьшителе. Направление движения щели вдоль оси X или Y прибора выбирают в зависимости от снимаемого сооружения и характера съемки. При съемке конусообразного сооружения или при наклонной оптической оси сканирование выполняется вдоль оси X. Если же выполнялась съемка с базиса, непараллельного плоскости сооружения, направление полосы сканирования выполняется по оси Y. Длина щели подсчитывается по формуле (72) где δrx - ошибка в положении точек на краю полосы; f - фокусное расстояние снимков; r - расстояние на снимке от точки надира до определяемой; α - угол наклона (непараллельности) сооружения. Построение модели выполняется по трем диапозитивам. Снимки ориентируют взаимно и внешне по опорным точкам. Высота проектирования определяется по формуле (73) где K - коэффициент преобразования связки: (74) f - фокусное расстояние снимка; n - коэффициент увеличения диапозитива; nf - фокусное расстояние диапозитива; H - отстояние от плоскости сооружения. Фокусное расстояние камеры тройного проектора: (75) где F - фокусное расстояние объектива
камеры. Фокусное расстояние камеры щелевого проектора: (76) Если эту величину установить нельзя, то трансформирование выполняется с преобразованной связкой. Установку камеры щелевого проектора выполняют в соответствии с элементами ориентирования второй камеры тройного проектора. 5.20. В настоящее время широкое распространение получило дифференциальное трансформирование с помощью стереоприборов, снабженных фотопреобразователями. Таковы фотостереограф Ф.В. Дробышева, ортофотопроектор ОФПД, стереотригомат, топокарт фирмы «Цейсс» (ГДР). В этих приборах осветитель и щель неподвижны, а для проектирования используется один из неподвижных снимков стереопары. Соответственно ориентировке изображения одновременно перемещаются в противоположных направлениях фотокассеты с фотоматериалами. Изменение масштаба проектирования достигается перемещением экрана и щели вверх, вниз или посредством призм, удлиняющих или укорачивающих расстояния в горизонтальном направлении. Ортофототрансформирование с
помощью ортофотопроектора ОФПД
5.21. Ортофотопроектор ОФПД конструкции Ф.В. Дробышева предназначен для создания карт на основе фотоплана при значительных колебаниях рельефа местности. ОФПД создан на базе стереографа СД-3, на столе которого установлена фотоприставка, позволяющая выполнять проектирование правого снимка стереопары на светочувствительный материал. Снимки, составляющие стереопару, взаимно ориентируются на устранение поперечных параллаксов, в результате чего устанавливаются элементы ориентирования. Затем включаются моторы, ручной высотный штурвал и конденсорный осветитель снимка и выполняется проектирование правого фотоснимка стереопары на светочувствительный материал. Через щель на фотоматериал попадает изображение только небольшого участка фотоснимка, с которым совпадает измерительная марка наблюдательной системы, взаимное ориентирование снимков при этом не нарушается, так как правый и левый снимки перемещаются одновременно при движении каретки X в направлении осей X и Y прибора. При пробном профилировании проверяются точность стыкования полос, резкость изображения, что фиксируется отсчетами по микрометру. Полученный с диапозитивного снимка ортонегатив после фотообработки переносят на фототрансформатор, где он приводится к заданному масштабу. 5.22. На ортофотоплане свободными от искажения будут только те точки, с которыми во время проектирования фотоснимка совпадала измерительная марка. Проектирование же ведется полосой, ширина которой определяется размером щели (длина щели 1, 2, 3 или 4 мм). Поэтому боковые точки полосы будут иметь на ортофотоплане остаточные искажения за рельеф. Кроме того, коррекционный механизм прибора вводит поправку за угол наклона в координаты наблюдаемой точки, следовательно, точки, с которыми не совпадала марка, будут иметь искажения и за угол наклона снимка. В результате этого на стыке полос некоторые точки могут изобразиться дважды, но некоторые не изобразятся вовсе. Величины остаточных искажений будут тем больше, чем значительнее отступление некоторых деталей сооружения от основной плоскости и угол наклона снимка и чем больше размер щели. При наличии плоского сооружения или наклона вдоль оси Y стыкование полос будет происходить с наибольшей точностью, что определяется положением узкой стороны щели параллельно оси X прибора. При угле наклона плоскости сооружения вдоль оси X прибора будут проявляться ошибки в стыковании полос в функции этого угла. Поэтому необходимо вводить поправки в масштаб проектирования снимков. Зная ширину щели m, угол наклона (непараллельности) α, высоту проектирования H и координату X модели, можно определить значение условного перекрытия ∆ и величину поправки h1 по формулам: ; (77) (78) Пример. m = 4 мм, α = 15°, H = 140 мм, ∆ = 0,2 мм, h1 = 11,5/2. Учитывая возможность допуска ошибок порядка 0,1 мм, введение масштабного фактора можно делить по значению h с точностью до 2 мм. Ведущая гайка в фотоприставке расположена на повторительном суппорте и может перемещаться карданным валиком, кремальерной шестерней с отсчетом значений h’ по круговой шкале, расположенной на ящике фотоприставки. Следует отметить, что при повышении плоскости здания масштаб изображения следует уменьшать, а при понижении - увеличивать. Дифференциальное
трансформирование снимков с помощью фототрансформатора «Ортофот»
5.23. Ортофот, входящий в комплекс приборов «Топокарт-Ортофот-Орограф», является дифференциальным фототрансформатором, предназначенным для создания ортопланов в заданном масштабе. Комплекс приборов «Топокарт-Ортофот-Орограф» при однократном ориентировании модели на топокарте позволяет вести измерения координат, точек модели, дифференциальное трансформирование снимков на ортофоте с одновременным штриховым изображением рельефа с помощью ортографа. Благодаря большому диапазону возможных коэффициентов увеличения исходных аэроснимков в процессе их дифференциального фототрансформирования (от 0,7 до 5) ортофотопланы и орографические изображения рельефа могут быть получены в заданных масштабах без дополнительного фотографического увеличения или уменьшения. Для получения ортофотоснимков используется фотопленка или фотобумага, но более подходящей является фотопленка ФТ-11П, так как она отличается достаточно высокой чувствительностью и малым коэффициентом деформации. Преимущество использования фотобумаги состоит в исключении процесса контактной печати, хотя в этом случае обязателен учет ее деформации. 5.24. После ориентирования снимков на «Топокарте» приступают к фототрансформированию. Предварительно подбирают длину щели L, пользуясь табл. 10. 5.25. Скорость сканирования выбирается в зависимости от крутизны ската местности, плотности негативов, а также чувствительности фотоматериала. Особенностью данного комплекса приборов является возможность независимого перемещения правой каретки со снимком и кассеты с экспонируемым фотоматериалом. Но при этом возникает необходимость в согласовании величин их взаимного перемещения. Механическая связь (рис. 7) каретки со снимком «Топокарта» и кассеты «Ортофота» должна удовлетворять условию Таблица 10
Рис. 7. Схема перемещения правого снимка топокарта и кассеты ортофота где l - величина перемещения каретки правого снимка или изображения точки этого снимка; l' - величина перемещения светочувствительного материала в кассете «Ортофота» или проекции изображения точки снимка на светочувствительный материал; mk - знаменатель масштаба карты; mc - знаменатель масштаба аэрофотоснимка. Несогласование величин l и l' приводит к разрыву контуров на ортофотоснимке. При этом на стыках полос при l > l'mk/mc часть контуров исчезает, а при l < l'mk/mc некоторые участки изображаются дважды. Механическое «согласование» проверяется путем сравнения расстояний, на которые переместились кассета «Ортофота» и игла координатографа по оси Y. Оптического «согласования» окончательно добиваются путем поворота элемента обслуживания Ck прибора «Ортофот» на величину, устанавливаемую опытным путем. Контролем соблюдения условия, определяемого формулой (79), является отсутствие разрывов и двоения контуров на ортофотоснимке, полученном в результате пробного сканирования. Фотограмметрические методы сгущения опорной
геодезической сети
5.26. Фотограмметрические методы сгущения опорной геодезической сети применяют при съемках больших сооружений, когда съемка выполняется с нескольких базисов и когда точность определения координат опорных точек фотограмметрическими методами сгущения не ниже требований к точности опорных точек, приведенных в табл. 1. Фотосъемку выполняют с 55 - 60 %-ным продольным перекрытием. 5.27. Геодезические опорные точки при коротких секциях располагают попарно на концах секций (табл. 11), при длинных секциях - попарно на концах и в середине секции (табл. 12).Общее число определяемых точек в пределах стереопары при аналитической фототриангуляции ограничивается возможностями используемой программы. Если требуемое число определяемых точек больше предусмотренного программой, то можно применять вставку точек, например, по программе для аналитической обработки отдельных стереопар (прил. 3), или многократный счет на ЭВМ с включением различных определяемых точек. Количество определяемых точек зависит от методики последующей обработки снимков. При составлении фронтальных планов методом фототрансформирования основные плоскости сооружения в пределах снимка должны иметь достаточное для их трансформирования количество опорных точек (см. разд. 4). При аналоговой обработке снимков в пределах стереопары необходимо определять не менее четырех планово-высотных опорных точек, расположенных по углам стереопары или углам сооружения. При аналитической обработке снимков количество определяемых точек зависит от сложности сооружения и устанавливается при составлении проекта фототриангуляции. Определяемые точки следует намечать на четких контурах, позволяющих их надежное отождествление. Точки намечают при стереоскопическом рассматривании снимков с увеличением, соответствующим соотношению масштабов снимок-план. Определяемые точки намечают на контактных отпечатках, а затем маркируют на негативах. 5.28. Снимки при аналитической фототриангуляции измеряют на стереокомпараторах или монокомпараторах, удовлетворяющих требованиям прил. 1. Порядок измерений снимков и записи результатов измерений определяется руководством к используемой программе. Снимки целесообразно измерять двум исполнителям. Для повышения точности и надежности фототриангулирования при использовании обычных фотопластинок, не отбракованных на неплоскостность, целесообразно выполнять двух- или трехкратную съемку, что позволяет исключить из окончательных результатов ошибки, вызванные неплоскостностью фотопластинок. Построение сети фототриангуляции аналитическим методом должно контролироваться путем анализа погрешностей измеренных координат. Величины стандартных погрешностей, вычисляемых ЭВМ, не должны превышать при измерениях координат 0,02 мм, а остаточные поперечные параллаксы после взаимного ориентирования 0,01 мм. Предельные значения погрешностей, которыми руководствуются при исключении грубых ошибок, не должны соответственно превышать 0,045 и 0,022 мм. Таблица 11
5.29. Фототриангулирование аналоговым способом можно применять в случае, когда дальнейшая обработка снимков выполняется способом фототрансформирования и на универсальных стереофотограмметрических приборах. Таблица 12
Взаимное ориентирование снимков на универсальных приборах выполняется в линейно-угловой системе движениями xП, by, bz, αП, ωП. При аналоговой фототриангуляции должны соблюдаться следующие средние значения допусков: центрирование снимков и установка отсчетов на шкалах децентраций СД и СПР выполняется с точностью 0,1 мм; остаточные поперечные параллаксы после взаимного ориентирования не должны быть более 0,015 мм; расхождения между значениями плановых координат из двух отсчетов не должны превышать 0,07 мм в масштабе модели, а отстояний - 0,2 мм; остаточные расхождения высот и
плановых координат
на связующих точках при передаче масштаба не должны
соответственно превышать 0,2 и 0,1 мм в масштабе модели. Качество построения сети оценивают по значениям величин деформации кручения и прогиба. Средние значения этих деформаций сети не должны превышать удвоенных значений допусков к точности определения опорных точек для соответствующего класса точности выполняемых архитектурных обмеров (см. табл. 1). При внешнем ориентировании аналоговой сети фототриангуляции аналитическим способом поправки к координатам должны выполняться по уравнениям второй или третьей степени. При графическом или оптико-механическом редуцировании расхождение проекции опорных точек с их положением на основе не должно превышать 0,2 мм. Контроль редуцирования выполняют повторным редуцированием, при этом плановое смещение определяемых точек не должно превышать 0,4 мм. За окончательное положение берут среднее из двух полученных положений. По результатам триангулирования составляют каталоги координат, элементов ориентирования, базисов фотографирования. Точность фотограмметрических координат оценивают по их расхождениям с геодезическими координатами на контрольных точках. Трансформирование снимков на наклонную плоскость
5.30. При трансформировании снимков на наклонную плоскость необходимо учитывать угол, составленный наклонной плоскостью к горизонту. Так как фототрансформирование является перспективным преобразованием и в фототрансформаторе проектируют точки негатива на ортогональную проекцию соответствующих точек сооружения на горизонтальную плоскость плана, возникают различия в размерах и форме фигуры трансформирования на наклонной плоскости и на плане. Если это различие в масштабе плана практически допустимо, то им пренебрегают и трансформируют изображение наклонной плоскости (грани) как изображение горизонтальной плоскости. Угол наклона плоскости сооружения, который можно практически не учитывать при фототрансформировании, определяется по формуле где l - длина трансформируемой линии в масштабе плана, мм. На основании формулы (80) составлена табл. 13. Таблица 13
Из табл. 13 следует, что при фототрансформировании наклонных граней можно пренебрегать сравнительно большими углами наклона плоскости сооружения, особенно для граней небольшой протяженности. 5.31. Допустимые значения превышений опорных точек над плоскостью трансформирования определяются по формуле h = Lsini = lMsini, (81) где L - длина наклонной линии на сооружении. При трансформировании по граням (изображениям наклонных плоскостей) можно пренебрегать сравнительно большими превышениями. Если на снимке изображено здание, имеющее несколько наклонных плоскостей (граней), то в таком случае необходимо каждую грань обеспечить по краям ее четырьмя ориентирующими точками и трансформировать их отдельно, соблюдая геометрические условия трансформирования. Если искажения, вызванные наклоном плоскости трансформирования, значительны, то их можно устранить путем афинного трансформирования. Трансформирование по ступеням
5.32. Трансформирование снимков сооружений, имеющих значительное количество деталей, отступающих от основной плоскости, выполняется по ступеням (зонам). Фототрансформирование по ступеням производится по опорным точкам, которыми должна быть обеспечена каждая плоскость сооружения. Трансформирование начинают с той плоскости, которая имеет большую площадь и большое количество опорных точек. Трансформирование следующей плоскости (зоны) выполняется по опорным точкам этой плоскости, масштаб изображения контролируется по отрезкам, общим для двух плоскостей (длина ребра здания, расстояние между окнами первого и верхних этажей). При трансформировании снимка сооружения по ступеням получают столько отпечатков, сколько плоскостей было выделено на сооружении. Трансформирование снимков по ступеням можно выполнять и другим способом, при котором достаточно иметь опорные точки на сооружении только для одной, обычно средней плоскости, которую принимают за начальную. В этом случае для трансформирования последующих ступеней рассчитывают величину изменения проекции какого-либо отрезка негатива, например заключенного между координатными метками, и в соответствии с этим переходом к следующей зоне изменяют масштаб изображения на экране. 5.33. Изменение величины отрезка можно определить по формуле (82) где l - отрезок при трансформировании начальной зоны; ∆Y - глубина плоскости трансформирования относительно начальной; Y - отстояние. Этот способ трансформирования теоретически не является строгим, так как при изменении масштаба изображения под действием перспективного инверсора изменяется наклон плоскости негатива, вследствие чего возникает искажение изображения. Однако при небольшом числе зон эти искажения практически неощутимы, что и позволяет применять этот способ трансформирования на практике. 5.34. При значительном количестве зон трансформирование снимков целесообразно выполнять методом оптического монтажа. Изготовление фотоплана путем оптического монтажа зон производится при больших коэффициентах увеличения (R ≥ 3), наиболее применим для этих целей фототрансформатор SEG-V. Особенности трансформирования снимков по зонам при оптическом монтаже заключаются в следующем. При трансформировании снимков по зонам точность установки угла наклона плоскости негатива должна обеспечиваться в пределах величины δφp, вычисляемой по формуле: (83) где δR - допустимое искажение на экране. Изменение величины δφp угла наклона плоскости негатива при последовательном трансформировании снимка по зонам незначительно по сравнению с требуемой точностью установки величины φp, что позволяет составлять фотоплан без дополнительного контроля изменения величины φp в процессе оптического монтажа. Изменение масштаба изображения при переходе к следующей зоне трансформирования необходимо учитывать по шкале коэффициента увеличения в соответствии с формулой (84) где h - высота зоны трансформирования; MП - знаменатель масштаба плана. Величина децентрации негатива, установленная для исходной зоны, не должна изменяться в процессе оптического монтажа зон даже при большом количестве зон трансформирования. 5.35. При оптическом монтаже, расположив на экране трансформатора основу с нанесенными опорными точками, добиваются совмещения точек, проектирующихся с негатива с точками на «рубашке» основы. Затем в «рубашке» вырезают отверстие по границам начальной зоны и производят экспонирование, чтобы изображение отпечаталось на фотобумаге, после чего отверстие заклеивают. Для перехода к следующей зоне изменяют масштаб изображения и вырезают в «рубашке» отверстие для этой зоны. Таким образом проектируют на основу все зоны. После фотообработки получают фотоплан в виде единого фотоизображения. Если таким способом монтируется фотоплан без трансформирования по зонам, то в «рубашке» вырезают не зону, а рабочую площадь данного снимка. Трансформирование снимков по установочным элементам
5.36. Трансформирование снимков по установочным элементам выполняется на фототрансформаторах ФТБ, SEG-V, «Ректимат», которые имеют соответствующие шкалы для установки расчетных данных. Установочные данные вычисляют по элементам внешнего и внутреннего ориентирования, при этом учитывают систему элементов ориентирования, принятую в приборе, вместо углов наклона экрана и объектива и вместо децентрации снимка используются их составляющие по двум взаимно перпендикулярным осям. Элементы трансформирования, устанавливаемые оператором, представлены в табл. 14. Кроме этих величин определяют расстояния на основе между координатными метками (XX или ZZ) и негативы в кассетах фототрансформатора центрируют и ориентируют по соответствующим координатным меткам. 5.37. Вычисленные элементы трансформирования устанавливаются на соответствующих шкалах трансформаторов с учетом места нулей шкал. В результате такой установки и освещения негатива на экране получается трансформированное изображение, которое фиксируется фотографически. После выполнения указанной установки может потребоваться небольшое подориентирование фотоснимка, с тем чтобы наилучшим образом совместить изображение трансформационных точек с соответствующими им опорными точками на планшете. Трансформирование снимков по установочным данным требует тщательной юстировки прибора и определения значений мест нулей шкал. У фототрансформатора ФТБ наклон экрана устанавливается с точностью 10’, поэтому этот прибор можно использовать для трансформирования снимков по установочным данным при коэффициентах трансформирования 1,5 - 2. При больших коэффициентах трансформирования установочные данные могут использоваться для ускорения трансформирования снимка по опорным точкам. Таблица 14
Если используется для трансформирования по установочным элементам фототрансформатор «Ректимат», то трансформирование выполняется с коэффициентом не более 2 - 2,5. Учитывая сравнительную сложность способа трансформирования снимков по установочным элементам, его следует использовать как первую стадию трансформирования по опорным точкам при больших значениях углов непараллельности многостадийным методом и когда установочные данные определяются на ЭВМ как дополнительные данные при аналитической обработке снимков. Многостадийное трансформирование
5.38. Многостадийное трансформирование выполняется для перспективных снимков. Процесс многостадийного трансформирования можно рассматривать как трансформирование ряда одинаковых стадий, так как установки фототрансформатора, определенные один раз, остаются неизменными для каждого последующего этапа. Предельный угол наклона снимка Eдоп для трансформирования в одну стадию определяется по формуле (85) где φмакс - предельный угол наклона фототрансформатора; F - фокусное расстояние фототрансформатора. Количество стадий трансформирования подсчитывается по формуле (86) где E - фактический угол наклона снимка. Полученный коэффициент трансформирования равен: (87) где MПЛ - масштаб составляемого фронтального плана. Коэффициент трансформирования одной стадии трансформирования равен: (88) где n - количество стадий трансформирования. 5.39. Элементы трансформирования, устанавливаемые оператором при трансформировании в несколько стадий, и формулы, по которым вычисляются установочные элементы для трансформаторов ФТБ, SFG-V, «Ректимат», приведены в табл. 15. Кроме элементов трансформирования, устанавливаемых оператором, определяются элементы трансформирования, устанавливаемые автоматически, которые представлены в табл. 15. 5.40. Трансформирование снимков первой стадии производится аналогично п. 5.37. Полученное при трансформировании изображение экспонируется на фотопленку. После фотохимической обработки позитив укладывается в кассету фототрансформатора, и при тех же установках, что и для первой стадии, производится экспонирование на фотопленку. Обычно количество стадий редко превышает две. Если трансформирование заканчивается на изготовлении негативов, то с него контактным способом изготовляют отпечаток на фотобумаге. Если трансформируется снимок рельефного сооружения, то переход от начальной зоны трансформирования к последующей осуществляется изменением масштаба трансформирования аналогично пп. 5.32 - 5.35. Таблица 15
Монтаж фронтальных фотопланов
5.41. Монтаж фотоснимков зависит от способа трансформирования снимков (по опорным точкам, трансформированным на одну плоскость, по ступеням). Монтаж снимков при трансформировании на одну плоскость выполняется аналогично монтажу аэроснимков путем совмещения опорных точек на отпечатке с соответствующими точками на основе. Если трансформирование выполнялось по двум или трем опорным точкам, расположенным на одной линии, при монтаже проверяется равенство ребер сооружения, расположенных на краях фотоснимка. Если выполняется монтаж снимков, трансформированных по зонам, то порезка их производится по прямым линиям, соответствующим линиям контуров (углов здания, выступов), которые являются границами соответствующих плоскостей трансформирования. Монтаж начинают с той плоскости сооружения, которая обеспечена большим количеством опорных точек. Монтаж следующих отпечатков производится по опорным точкам данной плоскости и по общим отрезкам на сооружении, изображенном на двух отпечатках. Чтобы при монтаже таких снимков не произошло увеличение или уменьшение сооружения, необходимо на основе наносить по натурным измерениям опорные точки, соответствующие границам плоскостей и сооружений. Максимальное несовпадение контуров не должно превышать 0,5 мм. Получение графического плана на основе фронтального
фотоплана, оформление плана
5.42. Для получения графического плана на фотоплане вычерчиваются все детали сооружения, после чего фотоизображение отбеливается. При съемке плоских фасадов, где нет значительных отступлений деталей сооружения от основной плоскости, практически вычерчиваются все элементы здания. Вычерчивание рекомендуется начинать с простых, крупных деталей с последующим переходом к более сложным. При монтаже трансформированных снимков рельефных сооружений остаются детали, имеющие перспективные смещения за отступления от общей плоскости (балконы, карнизы и т.д.), которые не исключаются при трансформировании. Смещение таких деталей может быть исправлено при дешифрировании. Для исключения перспективных искажений вычерчивание таких деталей выполняется со смещением, компенсирующим перспективное искажение, которое определяется путем измерений на основе перспективного проектирования. Вычерчивание производят черной тушью, в которую добавляют двухромовокислый калий, для того чтобы при последующей обработке тушь не смывалась. Вычерченный фотоплан отбеливают в 10 %-ном растворе красной кровяной соли до полного исчезновения фотоизображения. Полученный после высушивания план подлежит корректировке: восстанавливаются размытые линии, устраняются пропущенные дефекты вычерчивания. Долее приступают к оформлению чертежа: вычерчивают рамки, установленный образец штампа и все необходимые дополнительные данные. Составление фронтальных планов на универсальных стереофотограмметрических приборахОбщие сведения
5.43. Целесообразность и возможность применения того или иного метода камеральной обработки наземных фотоснимков зависит от ряда обстоятельств, из которых основными являются требования к детальности графического изображения сооружения, параметрам выполненной наземной фототеодолитной съемки (размеры базисов фотографирования и угловых элементов ориентирования относительно фронтальной плоскости проекции), наличие тех или иных обрабатывающих стереофотограмметрических приборов. 5.44. Обработку снимков сложных архитектурных сооружений, имеющих значительное количество деталей, целесообразно вести на универсальных стереофотограмметрических приборах. Наиболее применимы для этой цели универсальные приборы, предназначенные для обработки аэрофотоснимков, такие как стереопроектор, стереограф, стереопланиграф, стереометрограф. Из них наиболее пригодным следует считать стереопланиграф, который позволяет обрабатывать снимки с наибольшими значениями углов α и ω и коэффициентом увеличения. Некоторым недостатком стереопланиграфа является то, что на нем можно обрабатывать снимки только с определенными значениями фокусных расстояний (210, 194, 152, 100 мм), причем для каждого нового значения фокусного расстояния необходимо иметь соответствующую этому значению проектирующую камеру. 5.45. Универсальные приборы типа СПР, СД или стереометрограф предназначены для обработки плановых аэрофотоснимков, полученных с относительно длинных базисов фотографирования. В связи с этим на таких приборах возможна установка базисных компонентов bXмин ≥ 20 мм, bYмакс = bZмакс ≤ 13 мм (для стереометрографа ±15 мм). Базисные компоненты для установки на СПР вычисляются по формулам: где В - базис фотографирования; 1:mr - горизонтальный масштаб создаваемой на приборе стереомодели; φ - угол отклонения оптических осей от нормали к базису фотографирования; ∆h - превышение правого центра проекции над левым. Согласно формуле (89), (90) При φ = 0°, bXмин ≥ 20 мм, f = 200 мм получим:
откуда следует, что наземная фотосъемка должна выполняться при условии, что съемочные базисы должны быть не менее 0,1 максимального отстояния. Заменив в формулах (89) ∆h на Bsinγ, получим для углов v и φ: (91) При bYмакс = bZмакс = 13 мм, B/Y = 1/10, f = 200 мм получим vмакс = φмакс ≤ 37°, а при B/Y = 1/6 - vмакс = φмакс ≤ 23°. Таким образом, углы наклонов базисов v и отклонения φ оптической оси от нормали к базису могут устанавливаться в довольно широких пределах. Чем длиннее съемочный базис, т.е. чем больше показатель B/Y, тем жестче допуски к расположению базиса относительно горизонта и фронтальной плоскости проекции. 5.46. Графомеханический метод создания фронтальных планов на стереоавтографе позволяет обрабатывать наземные фотоснимки, полученные при горизонтальных оптических осях фотокамер, причем оптические оси могут располагаться нормально к базису, быть равнонаклоненными, конвергентными (до γ < +5g) или дивергентными (γ < -2g). На стереоавтографе 1318EL имеется возможность проектировать сфотографированный участок местности не только на горизонтальную плоскость, как при создании топографических карт, но также и на отвесную плоскость, что отвечает задаче составления фронтального плана. Недостатком использования стереоавтографа 1318EL для создания фронтальных планов является то, что конструкция прибора позволяет создавать фронтальный план участка в проекции на фронтальную плоскость, строго перпендикулярную левой оптической оси. 5.47. Что касается стереометрографа, то он позволяет составлять фронтальный план по наземным фотоснимкам при отклонении оптической оси левого фотоснимка от нормали к фронтальной плоскости проекции в пределах 5° и обрабатывать фотоснимки, полученные при нормальном и равномерно отклоненном случаях съемки. Обработка снимков на универсальных стереофотограмметрических приборах включает следующие операции: подготовительные работы; построение модели; внешнее ориентирование модели; составление фронтального плана; выполнение аналого-аналитических измерений. Подготовительные работы
5.48. Подготовительные работы заключаются в получении исходных данных и материалов, составлении рабочего проекта обработки фотоснимков, подготовке приборов и выполнении необходимых расчетов. Для стереофотограмметрической обработки фотоснимков необходимо иметь следующие материалы: негативы фотосъемки; контактные отпечатки с наколами точек геодезического обоснования и контрольными точками; каталоги координат и высот геодезических и контрольных точек; схему фототеодолитной съемки с расположением фотостанций и их номера, длины базисов, геодезические и контрольные точки (их номера); координаты и высоты концов съемочных базисов; дирекционные углы базисов и съемочных осей, углы скоса оптических осей. 5.49. В итоге составляют каталоги координат (табл. 16) и высот фотостанций, геодезических и контрольных точек, а также стереограмму (табл. 17). Таблица 16
В графе «Примечание» каталога координат в необходимых случаях дается зарисовка контрольных точек или сведения о них. Обработка снимков на стереопроектореОриентирование снимков
5.50. Построение модели начинается с укладки негативов (диапозитивов) в кассеты снимкодержателей. Негативы должны быть установлены эмульсией вниз, диапозитивы - эмульсией вверх. Главные точки снимков должны совпадать с центрами вращения кассет с точностью, определяемой формулой (96) где δx - допустимое взаимное искажение координат точек снимка, вызванных погрешностью центрирования; ∆Y - глубина сооружения; Y - отстояние от средней плоскости. Допустимые значения погрешности центровки снимков приведены в табл. 18 при δx = 0,01 мм. Таблица 18
5.51. Центрирование снимков можно выполнять различными способами. При ∆Y < 1/10Y и при съемке с верхним положением объектива на негативе карандашом проводят линию через верхнюю и нижнюю координатные метки. Затем параллельно горизонтальным меткам через указатель положения объектива также проводится линия. Точка пересечения линий будет представлять начало координат снимка. В кассету прибора снимок закладывается так, чтобы начало координат снимка и центр вращения кассеты совпадали. При глубине сооружения ∆Y = (1/10 - 1/5)Y главная точка наносится на снимок с помощью стереокомпаратора. С этой целью снимок устанавливается на кассету стереокомпаратора эмульсией вверх. Снимок ориентируется по координатным меткам таким образом, чтобы линии, соединяющие метки, были параллельны соответствующим осям прибора. Для этого используют движения X и Z прибора и поворот кассеты на угол χ. После этого записывают отсчеты по шкале X при наведении визирной марки на верхнюю или нижнюю координатную метку, а затем совмещают измерительную камеру с изображением указателя горизонта (если объектив камеры в момент фотографирования не был смещен по высоте, визирную марку наводят на левую или правую координатную метку). Не меняя отсчеты по оси Z, устанавливают по шкале X ранее записанный отсчет X. Главная точка накалывается иглой под проекцией визирной марки. При накалывании главных точек снимка с точностью 0,05 мм и выше используются маркирующие приборы. Если маркирующий прибор отсутствует, при проектировании работ следует учесть, что продольные параллаксы будут определяться соответственно с большей погрешностью, а это увеличит ошибку определения координат Y. Если по расчетам окажется, что точность определения основных размеров аналого-аналитическим способом в этом случае будет недостаточна, основные размеры сооружения следует определять аналитическим способом. 5.52. При обработке снимков на стереопроекторе предварительно выполняется расчет установочных данных в такой последовательности: 1. Вычисляется средний масштаб снимка: (97) 2. Определяется коэффициент увеличения модели: (98) Если коэффициент увеличения находится в пределах 0,5 - 2, обработка снимков может быть выполнена без подключения координатографа. При работе с координатографом вычисляется диапазон передаточных чисел для шестерен координатографа. Конструкцией стереопроектора передача вращения на выходные валы прибора осуществляется с коэффициентом увеличения 1,25. Поэтому диапазон передаточных чисел вычисляется по формулам: (99) Окончательное значение передаточного числа устанавливается в соответствии с наличием шестерен координатографа, при этом следует выбирать из всех возможных вариантов такое значение, которое удовлетворяет следующим условиям: не должны выбираться диапазоны передаточных чисел, близкие к крайним значениям; горизонтальный масштаб модели должен быть кратным 10, что удобно для предварительного масштабирования модели; вычисляемое в последующем значение базиса проектирования не должно выходить за пределы 20 - 200 мм; модель по глубине должна находиться в пределах перемещения по высоте базисной каретки. 3. Вычисляется горизонтальный масштаб модели по формулам: при работе с координатографом MГ = 1,25iMП, (100) при работе без координатографа MГ = MП. 4. Вычисляется базис проектирования по формуле (101) где B - значение базиса фотографирования, измеренное в процессе выполнения полевых работ. 5. Базисная каретка устанавливается в среднее положение, что соответствует отсчету по шкале, равному 55 мм. 6. Фокусное расстояние F’ прибора устанавливается таким, чтобы измерительная марка касалась поверхности стереомодели (полученной при приближенном ориентировании) в точке, примерно соответствующей по глубине средней плоскости сооружения. Если в задание входит измерение сооружения по оси Y, то дополнительно вычисляются установочные данные для счетчика высот. 7. Определяется приближенный коэффициент преобразования модели: (102) 8. Вычисляется приближенное значение вертикального масштаба модели: (103) 9. Находятся табличные значения вертикального масштаба модели и шестерни для счетчика высот. 10. Вычисляется окончательное значение коэффициента преобразования: (104) 11. Вычисляется окончательное значение фокусного расстояния прибора: F = fK. (105) 5.53. В соответствии с выполненными вычислениями устанавливаются шестерни на координатографе и счетчике высот с учетом мест нулей, значения базисов проектирования и фокусного расстояния прибора. Ориентирование снимков сооружений на универсальных приборах целесообразно выполнять способом, когда взаимное ориентирование снимков и внешнее ориентирование модели выполняются совместно. Совместное выполнение взаимного и внешнего ориентирования снимков можно осуществить, используя особенности геометрических форм сооружения и расположение опорных точек строго по стандартной схеме. Таким образом, взаимное и внешнее ориентирование снимков будет выполняться по точкам 1 - 4 (рис. 8,а) путем уничтожения поперечных параллаксов одновременно с поворотом модели, критерием для которого будет установление заданной разности или равенства отметок (отстояний) для точек сооружения. Для возможности использования совместного выполнения взаимного и внешнего ориентирования снимков на рис. 8,б представлены схемы расположения ориентирных точек с показом влияния соответствующих элементов ориентирования (или движений проектирующих камер) на измерение поперечных параллаксов (рис. 8,б) и на изменение положения измерительной марки по глубине (рис. 8,в) на соответствующих точках стереопары. Рис. 8. Схема совместного влияния элементов взаимного и внешнего ориентирования 5.54. Снимки ориентируют монокулярно по нижней и верхней координатным меткам движением χЛ, χП. Затем ориентирование левого снимка уточняется по точкам 1 и 2 движением χЛ. Ориентирование правого снимка уточняется снижением bY по точке 2 и по точке 1 движением χП. Затем визируют монокулярно на точку 3 левого снимка и штурвалом X перемещают марку к точке 4. Если марка не совместилась по оси z с точкой 4, то совмещение устанавливается движением αЛ. В результате этого точки 3 и 4 будут расположены на одной оси x и левый снимок внешне ориентирован за продольный угол наклона. Аналогично устанавливается αП по точкам 3 и 4 при монокулярном рассматривании снимка. Возвращаются к точкам 1 и 2, уточняют ориентировку движениями χЛ, χП и bY. Несовпадение отметки на точке 1 уничтожается при стереоскопическом визировании движением bZП. Установка ωЛ, ωП выполняется по точкам 3 и 4. Если при визировании на точку 3 наблюдается только поперечный параллакс, то он устраняется движением ωЛ; при несовпадении отметки - движением ωП. Поперечный параллакс на точке 4 уничтожается движением ωП, при наличии несовмещения марки по глубине - движением ωЛ. 5.55. Затем вводятся децентрации, уточняются масштабирование и ориентирование. При окончательном ориентировании следует обратить внимание на то, чтобы модель не имела прогиба между точками 1 и 2 (устраняется движением αЛ или αП). Величина децентрации снимка рассчитывается по формулам: (106) где l - постоянная коррекционного механизма, определяемая из юстировок прибора; α', ω' - величины перемещения опорного пальца коррекционного механизма. Значения α', ω' определяются по формулам: (107) где (α'), (ω') - отсчеты по шкалам коррекционных механизмов; 30 - места нулей шкал коррекционных механизмов. Отсчеты по шкалам децентраций снимка вычисляются по формулам: (108) где MOdx, MOdz - места нулей шкал децентраций снимков. 5.56. Требования к точности введения децентрации из-за влияния угла наклона снимка при плоском сооружении определяются на основании формулы Подсчитанные по формуле (109) значения δ(∆x) при δx = 0,005 мм, x = 80 мм и f = 200 и 100 мм приведены соответственно в табл. 19 и 20. Таблица 19
|