Стереографомметрические приборы

     Используя такую конструктивную схему К. Пульфрих разработал ещё две модели стереокомпаратора: модель А под формат фотопластинок 24х30 см и модель В под формат фотопластинок 16х18 см. Кроме того, для одновременного измерения двух пар фотоснимков береговой полосы, полученных с борта судна, он создал модель С, у которой наблюдательная система перемещалась вверх-вниз для наблюдения каждой стереопары.

     В 1906 г. К. Пульфрих разработал четвёртую модель D , имевшую конструкцию, по которой в дальнейшем создавались стереокомпараторы во всех странах. Каретка X  со снимкодержателями была установлена горизонтально, а наблюдательная система стала перемещаться по оси Y  в горизонтальной плоскости. В результате отпала необходимость в противовесе. Правый снимкодержатель был установлен на двух крестообразных суппортах для измерения продольного и поперечного параллаксов. Левый снимкодержатель можно было перемещать вдоль оси X, но это было установочное движение, а не измерительное.

     Современные стереофотограмметрические приборы  основаны на действии оптических, оптико – механических и аналитических приборов. Оптический прибор имеет две (или более) проектирующие камеры, с помощью которых по фотоснимкам воспроизводят связки проектирующих лучей и их взаимное ориентирование в пространстве, соответственно положению, существовавшему в моменты фотографирования; в результате пересечения проектирующих лучей от одноимённых точек фотоснимков строится геометрическая модель объекта. Масштаб модели определяется отношением базиса проектирования (расстояния между узловыми точками объективов двух проектирующих камер) к базису фотографирования. Пример стереофотограмметрических приборов  данной группы - стереопланиграф. В универсальном стереофотограмметрическом приборе механического типа связки лучей и модель воспроизводят с помощью прецизионных рычагов или линеек, перемещающихся в плоскости или пространстве. На принципе механического проектирования созданы такие стереофотограмметрические приборы, как стереограф, стереопроектор, стереоавтограф и др. В оптико-механическом стереофотограмметрические приборы связки проектирующих лучей восстанавливаются оптически, а модель строится при помощи механических устройств.

     Восстанавливаемые в аналоговых стереофотограмметрических  приборах  связки проектирующих  лучей могут быть подобны связкам, существовавшим в момент фотографирования, или преобразованными; соответственно модель получается подобной местности  или преобразованной. Преобразования связок возникают в тех случаях, когда в стереофотограмметрических  приборах  расстояние от снимка до центра проекции не равно фокусному расстоянию фотоаппарата, которым получены обрабатываемые снимки. Таким  образом , на стереофотограмметрических приборах с преобразованными связками можно обрабатывать снимки, полученные фотоаппаратом с любым фокусным расстоянием.

     Аналитические универсальные стереофотограмметрические  приборы состоят из стереокомпаратора, ЭВМ и координатографа, они обладают большими возможностями, чем аналоговые универсальные стереофотограмметрические  приборы.  Переход от координат  точек фотоизображения к координатам  точек объекта осуществляется с  помощью ЭВМ. Для расширения сферы  применения стереофотограмметрические  приборы их дополняют особыми  приставками, позволяющими изготавливать  не только графические планы, но и  ортофотопланы на любые районы. Ведутся также исследования по полной автоматизации процесса стереоизмерений.

     Отдельные современные универсальные стереоприборы оборудованы ортофотоприставками, позволяющими получить ортофотоплан или ортофотокарту, а также автоматическими регистрирующими устройствами.

     Аппаратно-программный  комплекс «Дельта» (1998) реализует все  функции стереофотограмметрической  обработки изображений и обеспечивает получение и стереоскопическое  представление информации в виде: цифровой полутоновой стереоскопической  геометрической модели в базисной и  топоцентрической системах координат, трехмерного структурного  описания точек рельефа местности и  обьектов, двумерного линейного описания рельефа посредством горизонталей или профилей, матричного описания высот точек местности.

     Цифровая  стереофотограмметрическая станция  ЦСС-2 (1996 г.) производит высокоточную стереофотограмметрическую  обработку цифровых аэро- и космических снимков с целью создания и обновления топографических карт и планов, получения топографической основы ГИС, решения других задач. Станция базируется на управляющем компьютере. Система   стереонаблюдения   представляет собой оптическую   стереонасадку для мониторов с диагональю 14-17 дюймов. Формат обрабатываемых снимков до 30 х 30 см, при размере элемента геометрического разрешения от 7 мкм и более, фотометрическое разрешение 256 градаций серого цвета.

Программное обеспечение  станции имеет широкие возможности:  
 —интерактивное внутреннее, взаимное и внешнее ориентирование снимков;  
 —изменение контраста и масштаба изображения;  
 —создание изображений;  
 —автоматическое стереонаведение;  
 —стереосовмещение векторной и растровой информации;  
 — графический редактор;  
 — классификатор топографических объектов. 

Назначение

     При фототриангуляции, топографических, контрольных, учетных и исполнительских съемках, при составлении топографических и специальных планов, при изыскании промышленных и гражданских сооружений, при планировке населенных мест, архитектурных обмерах, скульптурных съемках, при определении площадей, испытании и исследовании строительных материалов, обрабатываемых поверхностей и других работах составляют графические материалы по стереопарам на  универсальных стереоприборах.  Одновременно для контроля,  сопровождения графических материалов цифровой информацией,  получения линейных размеров объекта на универсальных  стереоприборах  могут быть получены координаты точек.

     По  назначению стереофотограмметрические  приборы делятся на универсальные и дифференцированного метода. Конструкция первых обеспечивает возможность выполнения на одном приборе всего комплекса технологических процессов, необходимого для получения геометрических характеристик изучаемого объекта. Каждый прибор дифференцирированного метода призван обслуживать какой-либо один технологический процесс. Наиболее распространённым прибором дифференцированного метода является стереокомпаратор.

     Универсальные стереофотограмметрические приборы  делятся на аналоговые и аналитические. Аналоговые приборы воссоздают и измеряют геометрическую модель объекта.  Универсальные  стереоприборы предназначены для обработки воздушных и наземных снимков отдельно, но большинство из них можно успешно использовать для обработки воздушных и наземных снимков.

Универсальные  стереоприборы  различаются по точности. Аналитические стереоприборы обеспечивают получение высшей точности (~0,005 мм), оптико-механические I–III класса  ( 0,01–0,05 мм).   По способу построения проецирующих лучей универсальные стереоприборы делятся на  оптические, механические, оптико-механические и аналитические.  При обработке снимков связки могут быть восстановлены или преобразованы.

     Наибольшее  распространение для обработки  воздушных снимков при составлении  топографических планов и карт получили следующие стереоприборы:   стереопроектор СПР-ЗМ, стереограф СД-3, стереопланиграф С-5, стереометрограф. Хорошо показал себя при обработке крупномасштабных аэрофотоснимков новый универсальный стереоприбор «Топокарт В» предприятия «К. Цейсе». Для обработки наземных снимков используются стереоавтограф 1318,  стереопланиграф.

     Наибольшее  распространение получил стереокомпаратор 18X18 предприятия  «К. Цейсе ». Он позволяет обрабатывать снимки формата 18,6X18,6 см с точностью измерения координат и параллаксов маркированных точек 0,003–0,005 мм.

     В нашей стране создано два типа высокоточных автоматизированных стереокомпараторов: СКА-18 и СКВ-1, обеспечивающих измерение  по снимкам формата 18X18 см с точностью 0,001 мм. Измеренные координаты регистрируются и кодируются на перфоленту. Оптическая система стереокомпаратора СКА-18 позволяет обрабатывать разномасштабные  пары.

     Широко  применяется автоматизированный стереокомпаратор «Стекометр» народного предприятия «К. Цейсе». Он позволяет обрабатывать снимки форматом 24X24 см с точностью измерения маркированных точек 0,002 мм. В комплект прибора входят регистрирующее устройство, малая вычислительная машина, считывающее устройство, перфоратор.

     Аналитическую обработку снимков можно выполнять  и  на универсальных стереоприборах, но с меньшей точностью.  Одновременно с выпуском автоматизированных стереокомпараторов для повышения точности и производительности измерений создаются автоматические регистрирующие устройства к обычным стереокомпараторам. Для повышения точности фотограмметрических измерений точки на снимках предварительно маркируют с помощью специальных маркировочных приборов.

     С помощью современных стереофотограмметрических  приборов  (SD-2000 "Leica") и программных стереофотограмметрических комплексов (PHOTOMOD, ЦФС) по материалам аэрофотосъёмки создают ортофотопланы, ортофотокарты, цифровые карты и планы. Результатом разглядывания стереопар снимков сквозь специальные   стереофотограмметрические приборы   являются блок-диаграммы — трёхмерные рисунки местности, сочетающие в себе наглядность и картинность художественных пейзажей с точностью карт, и др. Такие панорамы и пейзажи конструируют теперь на экранах компьютеров, они чрезвычайно удобны для планирования архитектуры ландшафта, размещения на нём зданий и сооружений.   Стереофотограмметрические приборы   "Топокарт" и "Стереометрограф" служат для получения цифрового планово-картографического материала непосредственно с аэрофотонегативов. Аналоговые  приборы   предназначены для первоначального измерения снимков и последующей обработки этих измерений при помощи компьютера. 

Стереографические камеры

     Особенности стереофотограмметрических съемок с малых расстояний, обусловили необходимость  разработки специальных стереофотограмметрических  камер.

     В нашей стране и за рубежом разработано  большое число моделей спаренных  камер для применения в строительстве, архитектуре, геодезии, машиностроении и других областях.

     В настоящее время серийное производство стереофотограмметрических камер  налажено предприятием «К. Цейсе». Выпускается два основных типа стереофотограмметрических камер: ШК 10/131 и smiv 5,5/0808.

     Стереофотограмметрическая камера IMK 10/1318 создана на базе фотограмметрической  камеры UMK 10/1318. На камере установлено  фокусирующее устройство, позволяющее  выполнять съемку с расстояния 1,4м. Возможен наклон камеры от +90° до –30°  с интервалом через 15°. Съемка выполняется  на фотопластинки или фотопленку шириной 19 см как отдельными кадрами, так и с автоматическим циклом. Точность синхронизации работы двух камер 0,005 с.  Стереокамера комплектуется подвесками двух типов: подвеска на стационарной подставке, обеспечивающая плавное изменение базиса 0,35–1,6 м, и подвеска на штативе, с помощью которой можно устанавливать базис равным 0,32; 0,58 и 0,84 м.

     Стереофотограмметрическая камера SMK 5,5/0808 выпускается в двух вариантах: с базисом 1,2 м и с  базисом 0,4 м. Фокусное расстояние камер 55 мм, формат снимка 8X8 см, поле зрения 79. Марки имеют искусственную подсветку; выдержка 1–1/500 с. Синхронное экспонирование обеспечивается электромеханическими затворами. С помощью камеры SMK 5,5/0808/120 выполняется съемка объектов при расстоянии 5–30 м; с помощью камеры SMK. 5,5/0808/40 – при расстоянии 1,5–10 м. 

Заключение

     В заключение  следует отметить, что  за сравнительно короткий исторический период (150 лет)  стереофотограмметрическое  и съемочное оборудование, а также  методы и технологии съемки и обработки  снимков  прошли путь от простых  фотокамер и оптико-графических  приборов до сложных автоматических съемочных и обрабатывающих компьютерных систем. Среди стереофотограмметрических  приборов  основные позиции занимают камеры с цифровой формой записи изображений, что облегчает их ввод в цифровые фотограмметрические системы, позволяющие  обрабатывать изображения, полученные не только в оптическом диапазоне, но и в различных диапазонах электромагнитных и звуковых волн.

     С учетом сказанного можно отметить, что  стереофотограмметрические  приборы , возникшие в то время, когда снимки получали простыми  стереофотокомпараторами  только в оптическом диапазоне,  претерпели  преобразования,  и на современном этапе своего развития являются высокоточным,   экономичным,  высокопроизводительным   и прогрессирующим оборудованием для многих отраслей, в том числе и для картографии.