Геодезія 2

Формули (ІУ.2.50) та (ІУ.2.41) фактично не відрізняються. Таким чином, питання врахування нормальної рефракції можна вважати розв'язаним.

Точність визначення /( м ) за формулою (ІУ.2.47) достатня. Навіть для

8 - 10 км похибка в / н е перевищує 1-2 мм.

Вдень, між ранковими й вечірніми періодами нормальної стратифікації повітря, установлюється термічна турбулентність атмосфери, значні коливання зображень візирної цілі та аномальна рефракція, які

"о

Уформулах (ІУ.2.51) та (ІУ.2.52) найскладніше знайти аномальний еквівалентний середній градієнт температури утхк с,р. Для цього, як видно з

(ІУ.2.52), потрібно знати уШі в багатьох нескінченно малих відрізках сії, в точках віддалених від візирної цілі на /( (тобто, в точках інтегрування). Про

419

цей бар'єр вище була мова. Бар'єр вдалося подолати. Відомості зі всієї траси 5 про градієнт утекар несуть видимі коливання зображень візирної цілі

Формула (ІУ.2.54) отримана на основі формули (ІУ.2.43) в якій замінені нормальна рефракція 8" на аномальну 8"т та прийнято до уваги

число значення р'.

Поправка гт вдень, під час термічної турбулентності (коли вимірюється кут V) завжди із плюсом. Зауважимо, що знаки поправок за рефракцію вказані для випадку, коли вимірюються кути нахилу V. Для випадку вимірювання зенітних кутів поправки будуть із протилежними знаками. Дійсно, як видно з рис. ІУ.2.9, коли Ув>Ут - поправка в кут нахилу буде з мінусом. Але 2В<2Т, тому поправка за зенітний кут буде з плюсом (кривина кривої повернута випуклістю вверх). Під час аномальної рефракції (нестійка стратифікація, день), кривина повернута випуклістю вниз. Тоді, навпаки, ув<ут, а 2В >2Т . Змінюються й знаки поправок.

Аномальна рефракція під час нестійкої стратифікації й довжині лінії

рефракцію складатиме тільки гш = - 0,011 м = - 11 мм. Вкажемо, що існує простіший метод врахування аномальної рефракції під час коливання

зображень візирної цілі. Можна відмовитися від вимірювання розмаху коливань. Достатньо наводити зорову трубу не на середнє р о з т а ш у в а н н я

візирної цілі, що коливається, а на її максимально верхнє положення за 1-2 сек і брати відліки (якщо труба має обернене зображення - на м а к с и м а л ь н о нижнє розташування цієї ж цілі протягом 1-2 сек). У цьому випадку зенітні

420

кути будуть вільні від аномальної рефракції. Достатньо ввести поправку /( м)

за формулою (ІУ.2.47).

Залишається зауважити, що протягом нічного періоду доби, а також в години після сходу Сонця й години до його заходу, як правило, діє інверсія температури, росте температура з висотою. У ці періоди, під час відсутності вітру, коливання зображень також відсутні. Під час вітру (динамічна турбулентність) діють коливання зображень, але вони зовсім інші, ніж під час термічної турбулентності: коливання "ліниві", поривчасті, з малими частотами. Досвідчений спостерігач легко відрізнить ці коливання від термічних.

Під час інверсії існує значна додатня аномальна рефракція, яка складається (додається) з нормальною рефракцією (кривина світлової кривої повернута випуклістю вверх). Для інверсійного періоду поки що не створені кардинальні методи врахування рефракції. Для визначення рефракції в нічні години необхідно виконувати, наприклад, градієнтні вимірювання температури. Тому ми не рекомендуємо виконувати тригонометричне нівелювання під час температурних інверсій. Для цього достатньо використовувати денний період доби.

Зауважимо, що з появою приладів зарядного зв'язку (ПЗЗ), які вбудовані в деякі електронні теодоліти, тахеометри, нівеліри, створені методи автоматизованого врахування вертикальної рефракції [16]. Детальніше про це описано в розділі V.

421

І\ЛЗ. Комбіноване топографічне знімання

IV. 3.1. Виконання аерофотознімання

Аерофотознімання вважається одним із головних методів складання та оновлення великомасштабних планів та карт. Хоча в наш час спостерігається ріст зацікавленості до космічних знімків високої роздільної здатності, проте, ще недавно, не було сумніву відносно того, що в найближчі роки аерофотознімання залишиться головним методом великомасштабного картографування. Сьогодні можна стверджувати, що більш перспективним є цифрове аерофотознімання. Стосовно космічного фотознімання, згідно оцінок американських спеціалістів, станом на 2002 рік, частка космічних даних складала 6%, аерофотознімання - 94%.

Найперша, серійна аерофотознімальна камера С2 вироблялась з 1925 року швейцарською фірмою Місі (тепер це фірма Ьеіса).

Аерофотознімання (АФЗ) - це фотографування земної поверхні з літального апарату (літака, гелікоптера, повітряної кулі, тощо). Якщо АФЗ

• горизонтальні (кут нахилу а = 0);

•планові (кут нахилу а не перевищує ± 3°);

•перспективні (кут нахилу | а | > 3°).

Масштаб знімання залежить від висоти літального апарату над зем-

ною поверхнею Н та фокусної віддалі аерофотокамери / к (рис. ІУ.3.1).

422

/к

У залежності від масштабу аерознімків розрізняють:

•дрібномасштабне АФЗ, масштаб знімків 1:50000 і дрібніший;

•середньомасштабне АФЗ, масштаб знімків знаходиться в межах від 1:50000 до 1:10000;

•великомасштабне АФЗ, масштаб більший від 1:10000. Аерофотознімання виконують із використанням фотоплівок: чорно-

білої, спектрозональної або кольорової. У наш час для топографічних цілей найчастіше застосовують кольорову плівку, тому-що такі знімки значно інформативніші.

Для виконання АФЗ потрібна аерофотокамера та інша спеціальна апаратура, яка забезпечує всі вимоги до АФЗ.

Аерофотокамера, розріз якої показано на рис. ІУ.3.2 - це складний автоматичний прилад з дистанційним керуванням. Камера має металевий корпус 1, у який вмонтовано оптичну систему 2, касету 3 для фотоплівки. Момент фотографування (відкривання затвору)

визначається поданим імпульсом від керуючого блоку, так званого командного приладу. У цей час відбувається автоматичне вирівнювання аерофотоплівки в площину з використанням механічної плити або пневматичним способом (вакуум або надув повітря). Затвор (відкривач) пропускає світловий потік від земної поверхні до

плівки, тобто, відбувається експонування фотоматеріалу. Автоматично відбувається перемотування фотоплівки. Час відкриття затвору (витримка) дуже короткий 1/70, 1/100, 1/500 або 1/1000 секунди в залежності від чутливості фотоматеріалів. Важливими параметрами фотокамер є кут поля зору та фокусна віддаль / к .

423

Чому аерофотокамера та інша спеціальна апаратура працює автоматично? Політ літака відбувається дуже швидко і людина не завжди встигає вносити відповідні корективи як у траєкторію польоту, так і в роботу камер. Сучасний стан розвитку електроніки, радіотехніки дозволяє повністю автоматизувати процес АФЗ. Фірма Ьеіса, яка створила першу аерокамеру, створила аерофотознімальну систему А8СОТ (Аегіаі 8игуеу Сопігої Тооі - дослівно "засіб для контролю за аерофотозніманням"). Ця система складається з декількох складових частин:

•аерокамера ЯС-30;

•змінні об'єктиви з / = 153 мм та/= 303 мм;

•гіростабілізуюча платформа РАУ-30;

•система керування й контролю знімання (власне АЗСОТ з антеною СР8 на літаку);

•наземна опорна станція ОР5;

•програмне забезпечення пост-опрацювання.

Камера ЯС-30, одна з найкращих у світі, має прямий інтерфейс із бортовою навігаційною системою. Діапазон поздовжнього перекриття регулюється від 1% до 99% із кроком 1%. У процесі знімання в негатив можна вдрукувати до 200 символів (наприклад, масштаб, координати центра проекції кадру, дату, час, поточний номер експозиції, тип плівки, тощо). Змінні об'єктиви для камери КС-30 виготовляються зі швейцарською точністю, яка притаманна всій оптиці фірми Ьеіса. Достатньо сказати, що якщо в 1961 р. дисторсія об'єктива з / = 15 см складала 12 мкм, то сьогодні 2 мкм. У цих об'єктивах досягнута роздільна здатність 110-115 ліній на мм. Крім того, об'єктиви комплектуються світлофільтрами для підвищення контрасту зображення та для виконання спеціальних видів знімання.

Одним із найважливіших елементів є гіростабілізуюча платформа РАУ-30, призначена для компенсації кутових коливань носія фотокамери. Сама платформа - складна прецизійна система з гіроскопами, із серводвигунами, датчиками рівня, компенсаторами руху й електронікою. Завдяки платформі кути зносу не перевищують 0,3°, а максимальне відхилення осі фотографування від надира менше 0,2° (маса платформи 34 кг).

На рис. ІУ.З.З показано зовнішній вигляд маршруту з використанням гіроплатформи та без неї.

Система А8СОТ - засіб для контролю за аерофотозніманням, що дозволяє виконувати АФЗ відповідно з проектом, витримувати навігаційні параметри АФЗ а також фіксувати координати центра аерофотознімка в момент відкриття затвора. Технічні засоби системи показані на рис. 1У.3.4. На рис. ІУ.3.5 показана дія системи разом з ОР8.

Саме методом ОР8 визначаються просторові координати центру проекції в момент фотографування.

424

I

Рис. ІУ.З.З. Зовнішній вигляд маршруту знімання з використанням гіроплатформи.

До топографічного фотознімання ставлять певні вимоги стосовно параметрів польоту, які виконує А8СОТ, а саме:

•прямолінійність маршруту;

•горизонтальність

траєкторії;

•витримування поздовжнього перекриття:

виникне так звана "ялинка", що зробить подальше фотограмметричне опрацювання ускладненим і неефективним. Значну частину цих вимог задовольняє гіроплатформа. Для великомасштабного картографування рекомендується в гірській місцевості або на території, забудованій високими будівлями, використовувати камери з — 200, 350 або 500 мм. Під час картографування рівнинних територій використовують короткофокусні камери з / к = 70, 100, 140, 150 мм.

425

++

траєкторія

"польоту"

Рис. ІУ.3.6. Поздовжнє, поперечне перекриття знімків та геометрія "ялинки" ( 1 , 2 - знімки одного маршруту, 3,103 - знімки двох сусідніх маршрутів, к - кут "ялинки").

426

Тут Іх, Іу - розмір кадру, тобто знімка; зазвичай /, = Іу. Розміри, найчастіше бувають 18x18 см, 30x30 см.

Кількість знімків у маршруті п визначається його довжиною <іх та базисом Вх:

Вх а кількість маршрутів - розміром ділянки в поперечному до маршрутів

напрямку сІу та віддаллю між маршрутами Ву:

Звідси можна знайти потребу в аероплівці для АФЗ даної території. Обчислюють також інтервал фотографування г - час прольоту літака

від моменту виконання попереднього знімка до моменту виконання наступного знімка:

Якщо під час АФЗ не використовуються ОРЗ-приймачі, тоді пілотування літака та подальше опрацювання матеріалів знімання для складання планів та карт ускладнюється.

Під час знімання забудованих територій (для двох і більше поверхових будинків), для яких основою топографічного плану буде фотоплан, фотографування місцевості необхідно виконувати двічі:

•довгофокусними АФА для виготовлення фотопланів;

•короткофокусними або нормальними камерами для рисування рельєфу;

Знімання довгофокусними камерами виконується в мілкішому масштабі, ніж короткофокусними.

Аерофотознімання рівнинних, незабудованих територій із переважно одноповерховою забудовою можна виконувати в одному масштабі - короткофокусними АФА для виготовлення фотопланів та рисування рельєфу. Детально про вибір масштабів АФЗ описано в інструкції по топозніманню [5].

Напрямки маршрутів під час фотографування повинні бути за напрямком "захід-схід", хоча допускається й інше орієнтування маршрутів. Знімання міст та заселених районів потрібно виконувати ранньою весною, після сходу снігу та до того, як розпуститься листя. Такі території реко-

427

мендується фотографувати на кольорову плівку, а території з різноманітною рослинністю та надмірною вологістю рекомендується фотографувати на спектрозональну аероплівку.

ІУ.3.2. Складання накидного монтажу. Оцінка якості аерофотознімання

Експоновану фотоплівку проявляють, закріпляють і роблять розрізи негативної плівки на окремі знімки. Нумерація знімків виконується в процесі аерофотознімання. Далі виконується контактне друкування, тобто, виготовляються позитивні аерознімки без зміни масштабу (фотопапір та негативні знімки контактують). Позитивні знімки називають контактними відбитками. Потім на великих столах (стелажах) контактні відбитки укладають помаршрутно так, щоб точно перекривались ідентичні контури місцевості, що зобразилися на знімках. Оскільки, поздовжнє перекриття більше 60% від 4 - розміру знімка вздовж маршруту, то частина однієї й тієї ж території зображена на трьох суміжних знімках. Укладені знімки прикріпляють найчастіше спеціальними важелями або канцелярськими кнопками. Уклавши перший маршрут, приступають до укладання наступного маршруту, щоб ідентичні контури місцевості, що зобразилися на знімках перекривалися. Нагадаємо, що поперечне перекриття знімків наближено 30%. Так на стелажах укладають усі знімки на територію, що була покрита аерофотозніманням. Складені та скріплені таким чином знімки називаються накидним монтажем. Накидний монтаж фотографують і отримують репродукцію накидного монтажу у декілька разів мілкішому масштабі. Репродукцію монтажу, закріплену на фанері або товстому папері (картоні), часто використовують для знаходження потрібних під час роботи номерів знімків (номери знімків видно на репродукції її накидного монтажу).

Головна мета складання накидного монтажу - оцінка якості виконаного аерофотознімання. Для цього на кожному знімку знаходять центральні точки знімків. Потім визначають прямолінійність маршруту. Для цього центральні точки першого й останнього знімків з'єднують прямою лінією. За умови абсолютної прямолінійності маршруту - центральні точки всіх інших знімків повинні знаходитися на цій прямій. За допомогою міліметрової лінійки вимірюють віддалі між цією лінією й центральними точками на знімках. За цими віддалями судять про непрямолінійність маршруту. Далі визначають витриманість поздовжнього перекриття: порівнюють фактичні значення перекриття Д/^ з розміром Іх:

Аналогічно визначають витриманість поперечного перекриття: