Лекция 13. Теория технокарта

С 1971 г. Народное предприятие «Карл Цейсе Йена» (ГДР) на­чало выпускать новый высокоточный универсальный прибор — технокарт, предназначенный для обработки стереоскопических пар наземной съемки, полученных при горизонтальном располо­жении оптических осей съемочной камеры и осей хх снимков.

В нем пространственная фотограм­метрическая засечка реализуется с помощью плоских линеек, ко­торые расчленяют пространственные проектирующие лучи по двум плоскостям проекции XY и YZ. В технокарте мостик отстояний (МО) и высот (MB) находятся со стороны наблюдательной системы, а снимки размещены сзади. Таким образом, для наблюдения точек зад­него плана стереомодели приходится приводом У не удалять МО от наблюдателя, а, наоборот, приближать. В технокарте увеличился формат снимков до 2323 см и диапазон установокфокусных расстояний от 50 до 215 мм. Суппорты базисных ком­понентов позволяют устанавливать их значения в пределах: от 0 до 215 мм; =от 0 до 20 мм. Диапазон модельных ко­ординат (КО и KB) равен ±240 мм, а МО — от 35 до 350 мм.

Счетчик высот прибора позво­ляет строить модель в девяти различных масштабах: 1 : 800; 1 : 1000; 1 : 1250; 1 : 1600; 1 : 2000; 1 : 2500; 1 : 3000; 1 : 4000; 1 : 5000. Редуктор координатографа прибора обеспечивает пере­дачу масштаба модели к масштабу плана в пределах 0,16-6,25.

Общий вид технокарта с координатографом показан на рис. 32.

Рисунок 32 – Технокарт

Он состоит из следующих, связанных между собой, узлов: станины, проектирующей системы, наблюдательной си­стемы, системы механических передач, системы счетных меха­низмов, координатографа.

1. Станина прибора 2 с помощью трех подъемных вин­тов установлена на основание в виде стола 1, который, в свою очередь, имеет четыре подъемных винта. На ее переднюю па­нель вынесены штурвалы X и Y. Рядом с ними находятся заимные винты и счетчики координат. Под станиной имеется ножной штурвал Z, связанный с помощью телескопического кардана и системы зубчатых передач с кареткою высот (КВ) про­ектирующей системы и счетчиком высот, установленным в средней части панели станины.

На верхней поверхности станины размещены ручки 4 со шка­лами суппортов фокусных расстояний проектирующей системы, и направляющие х' и г', по которым перемещаются каретка снимков 5.

Над каретками снимков находится консоль 6, где смонтиро­ваны оптические элементы наблюдательной системы прибора. На ней размещены окуляры, ручки для регулирования резкости изо­бражения снимков, ручки, регулирующие яркость освещения снимков и марок, исправительные винты измерительных марок. а также переключатели ограничителей при использовании сним­ков форматом 2323 см или 1818 см.

Для доступа к кареткам КО и KB, базисным суппортам ,,,конвергентному устройству g и разъемным гайкам приво­дов X и Z передние крышки станины сделаны съемными.

На правой боковой стенке станины выведены цапфы кардан­ных валов приводов X, У, Z, к которым подключаются кардан­ные валы 8, идущие к механизму передач координатографа 9. На левой боковой стенке станины находится щиток 3, где разме­щены штепсельная розетка для подключения прибора к сети пе­ременного тока с частотой 50 Гц и напряжением 110, 127 и 220 В, выключатель и предохранители. Для соблюдения техники без­опасности прибор заземляется.

2. Проектирующая система прибора показана на рисунке 33.

Механизмы определения планового и высотного положения точки в ней разделены и расположены горизонтально один под другим.

Рисунок 33 – Проектирующая система технокарта

На станине укреплены две вертикальные оси вращения I и II, вокруг которых вращаются соответственно линейки L_x1, L_z1 и L_x2, L_z2. Длинные плечи линеек L_x1, и L_x2 шарнирно связаны роликами N₁ и N₂ с каретками КО, которые с помощью винта и привода X (на рисунке не показаны) могут переме­щаться по направляющей X, жестко связанной с салазкой С. В свою очередь, С с помощью ходового винта и привода У (на рисунке не показан) перемещается по направляющей оси У. Обе каретки КО связаны между собой винтом , посредством кото­рого меняется расстояние между роликами N₁ и N₂ и тем самым устанавливается необходимый базис проектирования в мас­штабе выбранной модели в проекции на ось X. Геометрически его величина равна разности отрезков I II —N₁_N₂. Ролик N₂ на правой каретке укреплен на крестообразном базисном суппорте _t что позволяет устанавливать эту базисную составляющую в проекции на ось У и тем самым осуществлять обработку сте­реопар отклоненных случаев съемки.

Короткие плечи линеек L_x1 и L_x2 связаны шарнирами п₁ и п₂, которые находятся на суппорте фокусных расстояний fх₁ п fx₂ кареток снимков kx₁ и kx₂. При повороте линеек L_x1 и L_x2 каретки перемещают снимки по направляющей х'. Если короткое плечо линейки L_x1 всегда лежит на прямой линии с длинным, то короткое плечо линейки L_x2 с длинным может находиться под углом g, который устанавливается в пределах от +6 до —2^g, что позволяет вести обработку конвергентного слу­чая съемки в указанных пределах. На тех же осях I и II под ли­нейками L_x1 и L_x2 вращаются линейки L_z1 и L_z2 Их длинные плечи шарнирами N₃ и N₄ связаны с каретками KB, соединенными между собой винтом b_z, для установки между ними значения превышения концов базиса фотографирования в масштабе модели. Каретки KB с помощью ходового винта, связанного с ножным штурвалом (на рис. 33 не показан), пере­мещаются совместно по направляющей Z, расположенной ниже направляющей X. Ролик N₄ на правой каретке KB установлен на крестообразном суппорте b_yz, который совместно с b_z поз­воляет автоматически исключать величину поперечного парал­лакса при наблюдении стереомодели. Короткие плечи линеек L_z1 и L_z2 повернуты на 90° и шарнирами n₃ и n₄, установленными на суппортах фокусных расстояний f_z1 и f_z2 связаны с ка­ретками kz₁ и kz₂, которые перемещаются вместе со снимками по взаимно параллельным направляющим z¢₁, z₁ и z¢_1. z₂, уста­новленным перпендикулярно к направляющей х'.

3. Наблюдательная система прибора. Оптиче­ские элементы наблюдательной системы размещены в коробке 6 консольного типа (рис. 32), расположенной выше кареток снимков 5. Она позволяет вести конгруэнтные наблюдения сним­ков с разрешением не менее 50 л/мм при увеличении 6^х. Для стереоскопических измерений в системе использован принцип двух марок, которые с помощью фильтров окрашены в зеленый цвет. Каждая марка имеет собственный источник света.

На верхнюю крышку консоли 6 выведена ручка для фокуси­ровки наблюдаемых снимков 7. Рядом с ней, по бокам консоли, выведены котировочные винты марок, необходимые при опре­делении мест нулей шкал прибора b_x, X, b_z, Z. Кроме них на ле­вой боковой стенке консоли находятся ручка переключения ос­вещения снимков, наблюдаемых в проходящем или отраженном свете; реостат освещения левого снимка; реостат яркости левой марки. На правой стенке размещены реостат освещения правого снимка, реостат яркости правой марки, ручка переключения диапазона измерения снимков по оси z при форматах 1818 см и 2424 см.

Окуляры наблюдательной системы позволяют менять рас­стояния между центрами зрачков в пределах 54-75 мм и уста­навливать на резкость измерительные марки в пределах 5 ди­оптрий.

4. Система механических передач прибора, со­стоящая из ведущих винтов, карданов и шестерен, служит для перемещения мостика отстояний, кареток отстояний и высот при вращении штурвалов X, У и ножной педали Z, счетчиков X,Y,Z, а также карданных втулок, предназначенных для присоеди­нения карданных валов координатографа. Последние выведены на общую плиту, закрепленную внутри правого переднего угла станины. Плита имеет по две карданные втулки для каждой ко­ординаты и по накатанной рукоятке, что позволяет производить присоединение карданных валов координатографа в любом со­четании, обеспечивая, таким образом, проектирование на горизонтальную, вертикальную или боковую координатные плоско­сти. Накатанные рукоятки предназначены для перемещения ре­версивных шестерен в нейтральные положения пли в положение связи с карданными валами.

5. С и с т е м а счетных механизмов состоит из счет­чиков пространственных координат, установочной шкалы У, про­ектирующей системы базисных компонентов, конвергентного устройства и счетчиков фокусных расстояний.

На переднюю панель корпуса станины выведены счетчики пространственных координат. Вращение штурвалов X и У пере­дается на счетчики X и У через системы постоянных шестерен. За один оборот штурвалов происходит перемещение МО и КО на 3 мм. На такую же величину меняются отсчеты по счетчикам. Точность отсчетов по счетчикам соответствует 0,01 мм. Анало­гичный счетчик имеется и у координаты Z. Он связан с ножным штурвалом через две пары шестерен, карданный вал с системой сменных шестерен, в комплект которых входят 4 шестерни с раз­ными передаточными отношениями. Это позволяет снимать от­счеты по Z непосредственно в метрах. Подбор этих шестерен производится по табл. 7.

Установка их осуществляется с правой стороны нижней ча­сти наблюдательной системы, доступ к которым открывается при сдвиге предохранительного кожуха станины. С правой сто­роны счетчиков X, Y и Z находятся качающиеся стержни с на­катанными головками 10 (рис. 32). При среднем положении стержней счетчики координат отключаются. Вращением головок на них можно установить необходимые начальные отсчеты. При крайнем правом или левом положении стержней счетчики соединяются с передающими шестернями. При этом меня­ется лишь направление вра­щения цифр счетного устрой­ства. При установке счетчика У возрастание цифр должно соответствовать вращению штурвала по часовой стрелке, а счетчиков X и Z при переме­щении кареток снимков кх и kz - влево и к наблюдателю. Для установки действи­тельного удаления МО от осп вращения I — линейки L_x1 служит шкала с миллиметро­выми делениями и нониусом, расположенная параллельно ходовому винту Y. При этом от­счеты по счетчику Y должны соответствовать делениям этой шкалы в пределах 35-350 мм с точностью до 0,1 мм. На рис.34 показан внешний вид отсчетных приспособлений ,, _, и конвергентного устройства g, размещенных на правой КО.

Рисунок 34 – Конвергентное устройство и базисные суппорты технокарта

Все они имеют линейные шкалы и барабаны-микрометры, позволяющие установить значение базисных компонентов с точ­ностью 0,02 мм, а конвергенцию — с точностью до сантиграда.

Счетчики установки фокусных расстояний f_x1, f_x2, f_z1, f_z2 вынесены па верхнюю панель станины. Они имеют круговые шкалы с ценой деления 0,02 мм. Там же находятся шкалы уг­лов поворота снимков на углы χ в пределах ±30^д с ценой деле­ния верньера 5^с.

6.Координатограф Z-Е 9001200 служит для графической регистрации наблюдаемых точек и линий фотограмметрической модели в масштабе состав­ляемой карты. Передача вращения ходовых винтов технокарта и координатографа осуществляется с помощью карданных ва­лов 8 и его коробки передач 9 (рис. 32) в соответствии с ко­эффициентом R = ,где М_m - знаменатель масштаба мо­дели, а М_k - знаменатель масштаба плана. В коробку передач вставляются 4 шестерни, подобранные согласно табл. 8.

Координатограф снабжен двумя счетчиками координат, ана­логичных X и У прибора, которые могут быть использованы для подготовки основы при составлении топокарты. При обработке снимков на технокарте их следует отключить от координато­графа. Цена делений счетчиков 0,01 мм.

Для расширения сферы применения техпокарта Народное предприятие «Карл Цейсе Йена» (ГДР) начало поставлять в виде самостоятельного узла преобразователь углов наклона, позволяющий обрабатывать снимки, снятые с фиксированными углами наклона оптических осей, равных 15. 30, 45°, снятых ка­мерой UMK 10/1318.

Принцип действия его заключается в механическом преобра­зовании координат Y_w и Z_w с помощью набора шестеренок, рас­считанных в зависимости от синусов и косинусов этих углов и дифференциалов, моделирующих сумму и разность произведе­ний, по формулам

5 = Y_w cos w - Z_wsinw, Z = Y_w sinw + Z_w cosw, (57)

координаты X при этом не изменяются.

Осн.:1[50-52], 3[10-12]

Контрольные вопросы:

1. Перечислить системы технокарта.

2. Как реализуется пространственная фотограм­метрическая засечка?

3. Из чего состоит система счетных механизмов?

4. Из чего состоит система счетных механизмов?

5. Цена делений счетчиков координатографа?

Лекция 14. Методика обработки фототеодолитных снимков на технокарте.

Обработка снимков наземной съемки с целью составления то­пографического плана производится на соответствующих уни­версальных приборах практически одинаково.

Для этого необходимо иметь следующие материалы:

- негативы стереоскопических пар различных случаев съемки, подобранных по станциям фотографирования;

- контактные отпечатки с отдешифрированными контрольными точками и их абрисами или фотоабрисами, с указанием мест наведения сетки нитей теодолита на точки при решении прямых засечек;

- контактные отпечатки с результатами полевого дешифриро­вания элементов ситуации и рельефа;

- каталог координат станций фотографирования и контроль­ных точек;

- ведомости базисов фотографирования и их дирекционных углов;

- отчетную схему фототеодолитной съемки.

Процессу составления предшествуют подготовительные ра­боты, которые заключаются в рабочих поверках приборов и подготовке основы для состав­ления.

Топографические планы составляются на планшетах с жесткой основой или па пластинках в пределах трапеций принятой разграфки.

С помощью координатографа па планшете строится сетка геодезических координат. По координатам с помощью счетчи­ков координатографа в масштабе плана наносятся углы рамок трапеций, станции фотографирования, контрольные точки и на­правления осей У фотограмметрической системы координат по предварительно рассчитанным дирекционным углам для раз­личных случаев съемки по формулам

, , (58)

Эти направления строятся по координатам заранее рассчи­танных точек, которые выбираются с таким расчетом, чтобы они находились в пределах планшета на максимальном расстоянии от левой точки стояния камеры.

Координаты вычисляются по формулам

(59)

где — дирекционные углы соответствующих направле­ний оптических осей при различных случаях съемки.

Если точка стояния не находится в пределах планшета, на котором будет производиться составление топокарты по данной стереопаре, то вычисляются две точки направления оптической оси. Одна должна попадать на нижний, а другая — на верхний край планшета. Расстояния от точки S₁ выбираются кратными десяткам метров (50, 100, 200 и т. д.).

После нанесения всех точек на планшете подписываются их номера в соответствии с каталогом и их геодезические отметки.

Далее приступают к построениям связок проектирующих лу­чей. Для этой цели левый негатив эмульсией вниз укладывается па левый снимкодержатель, а правый аналогично на правый, чтобы в их торцы упирались с одной стороны пружинные толка­тели, а с другой центрировочные винты. Негативы слегка зажи­маются на спимкодержателях зажимными планками.

С помощью центрировочной лупы и винтов добиваются та­кого положения, при котором отверстия координатных меток будут пересекаться координатными штрихами снимкодержателей. После этого негативы закрепляются зажимными планками, а снимкодержатели по центрировочным шпилькам укладыва­ются на соответствующие каретки снимков прибора.

Далее, открепив зажимные винты всех четырех суппортов фокусных расстояний, с помощью установочных винтов устанав­ливают значение фокусного расстояния снимка. В результате будут построены связки проектирующих лучей, подобные мо­менту фотографирования.

При наличии неприжима фотопластинок к плоскости при­кладной рамки установка негативов производится согласно [12] в следующем порядке. Мостик отстояний с помощью штурвала Y перемещается в положение Y = 2f и закрепляется стопорным винтом. С помощью штурвала X левую измерительную марку со­вмещают с центральным крестом левого снимкодержателя, а правую марку конвергентным винтом γ совмещают с цен­тральным крестом правого снимкодержателя. После этого изме­ряют абсциссы координатных меток 1, 2, 3, 4 на левом и правом негативах и берут отсчеты V^xnAi, по которым вычисляют сме­щение меток по оси х по формулам:

, (60)

где

l°х₁, l°x₂ — расстояния между координатными метками 1, 2 по осп хх снимка и линией, соединяющей координатные метки 3, 4 для случая плотного прижима фотопластинки к прикладной рамке камеры. Исправленные за неприжим фокусные расстоя­ния для левого и правого фотоснимков находят по формуле

₍₆₁₎

где , а

После этого найденные значения фокусных расстояний уста­навливаются на соответствующих суппортах плановых и высот­ных линеек. Далее повторными измерениями абсцисс координат­ных моток находят . Если >0,02 мм, то вычисляют поправку которую вводят в установку отсчетаправого суппорта. Затемвычисляют децентрацию правого снимка .

Используя сдвиг правого негатива вдоль оси х₂, центрирую­щим винтом правого снимкодержателя совмещают координат­ную метку 3 или 4 с правой измерительной маркой. Левую марку штурвалом X вновь совмещают с координатными метками 3 или 4, а не совмещение правой марки с вертикальными метками на правом негативе устраняют с помощью конвергентного устрой­ства.

Контролем правильности устранения неприжима является отсутствие продольных параллаксов на всех четырех координат­ных метках. Допустимая величина продольного параллакса не должна превышать половины диаметра марки.