Фотограмметрия

КІРІСПЕ

ФОТОГРАММЕТРИЯ ПӘНІ МЕН МІНДЕТТЕРІ

Фотограмметрия  — түрлі объектердің фотографиялық бейнесін өлшеу арқылы пішінін, өлшемдері мен кеңістіктегі орнын анықтау әдістерін зерттейтін ғылым..

«Фотограмметрия» терминінің тегі photos — жарық, gramma — жазу және metreo — өлшеу деген грек сөздерінен шығады, тікелей аударғанда жарықты жазуларды өлшеу дегенді білдіреді.

Фотограметрияда зерттеу  пәні фотосуреттердің геометриялық және физикалық қасиеттері, суретке  түсірілген объекттердің сандық және сапалық сипаттамаларын анықтау үшін қолдану әдістері, сондай-ақ қолданылатын фотограметриялық және өлшеу аспаптары болып табылады.

Егер суретке түсірілген объекттің сипаттамаларын алу үшін бір қасиеттері қолданса, онда өлшеудің осындай әдісі фотограмметриялық деп аталады. Ал егер өлшеулер кеңістіктің екі түрлі нүктеден алынған бір объекттің бір-бірін жабатын суреттер жұбының қасиеттеріне негізделсе, онда өлшеудің осындай әдісін стереофотограмметриялық деп атайды.

Зерттелетін объекттің  фото суреттері қалай алынғанына байланысты жерден түсірілген, аэро- және ғарыштық фотограмметрия деп ажыратады.

Жергілікті фотограмметрия жер бетінен алынған фотосуреттерді өлшеу әдістерін дайындаумен шұғылданады.

Аэрофотограмметрия аэрофотосуреттерді өндеу әдістерін зерттейді, яғни атмосфераның жергілікті қабатынан ұшқыш аппараттарынан (ұшақтардан, тік ұшақтардан және т.б.) алынған жер бетінің суреттерін.

Ғарыштық фотограмметрия — фотограмметрияның бұл бөлімі жасанды серіктер мен ғарыштық ұшақты аппараттарынан алынған ғарыш суреттері бойынша Жерді және басқа да планеталарды зертеумен айналасады. Жерден түсірілген, аэро- және ғарыштық фотосуреттердің геометриялық және физикалық қасиеттерінде көп жалпылықтар бар, бірақ оларда бейнеленген объектердің сандық және сапалық сипаттамаларын алу үшін оларды өндеу әдістерінде елеулі айырмашылықтар бар.

Фотосуреттер бойынша  шешілетін мәселелер сипатына және түсірілетін және фотосуреттердің  көмегімен зерттелетін объеттердің  ерекшеліктеріне байланысты фотограмметрия фототопографияға және қолданбалы фотограм-метрияға бөлінеді.

Фототопография  — фототүсіріс материалдарын қолданып, топографиялық карталар мен пландарды құруды қарастыратын ғылыми және практикалық пән болап табылады.

Қолданбалы фотограмметрия, немесе топографиялық емес фотограмметрия — бұл бөлім ғылым мен техниканың түрлі салаларында әртүрлі текті өлшеу мәселелерін шешумен айналасады. Қолданбалы фотограметрияның Қолданбалы фотограмметрияның бір бөлігі өндірістік және тұрмыстық құрылысында, архитектурада, гидротехникада және т.б. инженерлік ғимараттарды зерттеумен байланысты пайда болатын практикалық мәселелерді шешу үшін фотосуреттерді өлшеу мәселелерімен шұғылданатын инженерлік фотограмметрия болып табылады.

Фотограмметирияда жер бетінің, сонымен қатар басқа планеталар беттерінің картография мәселесін шешетін фототопография бөлімі кеңінен тараған. Фототүсіріс материалдарын қолданып, топографиялық карталар мен пландарды құру үшін орындалатын үрдістер кешені фототопографиялық түсіріс деп аталады.

Жергілікті жерді жерден фототүсірісті қолдану негізінде жүзеге асырылатын жерден түсірілетін фототопографиялық түсірісті және ұшақтан, тік ұшақтан немесе басқа ұшақты аппараттан жергілікті жердің аэрофототүсіріс нәтижелерін – топографиялық аэрофотосуреттерді бастапқы материалдар ретінде пайдаланатын аэрофототопографиялық түсірісті ажыратады.

Жерден фотограмметриялық түсіріс топографиялық мәселерелрдің әртүрлі түрлерін шешу үшін, таулы және тау бөктерінің аудандардың салыстырмалы кішігірім учаскелерінің топографиялық карталары мен пландарын құру үшін кеңінен қолданылады. Тау-кен ісінде жерден түсірілетін фотограмметрия ерекше орын алады.

Аэрофототопографиялық түсіріс 1:100 000-тен 1:5 000 және одан ірі дейін масшатбты топографиялық карталар мен пландарды құру үшін, сондай-ақ қолданбалы фотогармметрияда өлшеу жұмыстары үшін түсірістің негізгі түрі болып табылады. Аэрофотосуреттер бойынша карталар мен пландарды құру үшін аэрофототопографиялық түсірістің екі түрін қоладнады: аралас және стереотопографиялық.

Аралас аэрофототопографиялық түсіріс — бұл картаның немесе планның пішінді бөлігін топографиялық аэрофотосуреттер бойынша құрады, ал жер бедерінің көрінісін жерде орындалатын түсірістер нәтижесінде алатын аэрофототопографиялық түсірістің түрі.

Стереотопографиялық түсіріс кезінде картаның немесе планның пішінді және биіктікті бөлігін топографиялық аэрофотосуреттерді камералдық өндеу нәтижесінде алады, аэрофотосуреттерді камералдық өндеудің екі түрін қолданады: әмбебап әдісі және дифференциалданған үрдістер әдісі.

Әмбебап әдісі картаның немесе планның пішінді және биіктікті бөлігі бір уақытта бір әмбебап аспапта құрылатынымен ерекшеленеді.

Дифференциалданған үрдістер әдісі кезінде картаны немесе планды құру түрлі өндеуші аспаптарда орындалатын бір қатар жеке үрдістерге бөлінеді. Қазіргі кезде стереотопографиялық түсірістің кеңінен тараған әдісі ең дәл әмбебап әдісі болып табылады.

Тау-кен ісінде фотограмметрияны қолдану маркшейдерлік ісі мен жер қойнауының геометриясының тығыз байланысымен шартталады. Соңғы он жылдықта пайдалы кенбайлықты ашық әдісімен өндіру көлемдерінің күрт өсуінің салдарынан тау-кен қазбаларды маркшейдерлік қамсыздануы бойынша жұмыстардың масшабтары көп есе өсті.

Фотограмметриялық әдістер маркшейдерлік ісінде тау-кен жұмыстарын дұрыс жүргізуді, тау-кен қазбалары мен тау-кен – тасымалдаушы жабдықтардың жағдайын тексеру мәселелерін шешу кезінде кеңінен тараған. Фотосуреттер бойынша аршу және пайдалы кендердің тау-кен жыныстарын алу көлемдері анықталады, бұрғылап аттырма жұмыстарының құжаттары жүргізіледі, тау-кен жұмыстарының сәйкестіндірілген және толтырмалау жоспарлары құрылады, аршу жыныстарының үйінділерінің, дайын өнім қоймаларының, қалдық қоймаларының түсірістері жүргізіледі.

ФОТОГРАММЕТРИЯНЫҢ ДАМУ ТАРИХЫ

Объекттердің перспиктивті көріністері бойынша пішінін, өлшемдерін және орнын анықтау теориясының ғылыми негізідерінің басы Қайта өрлеу дәірінде салынған. Альберти (1511 ж.), Дюрердің (1525 ж.), Дезарганың (1636 ж.) жұмыстарымен перспиктива теориясының дамуына алғышарттарды салды, бұл швейцар математигі И. Ламбертке 1795 ж. «Бос перспектива» атты жалпыланған еңбегін шығаруға мүмкіндік берді. Топографиялық мақсаттарда перспективалы суреттерді тәжірбие жүзінде қолдану А. Каппелердің (1725 ж.) және Ш. Ф. Ботан Бопренің (1791 ж.) аттарымен байланысты. 1764 ж. даңышпан орыс ғалымы М. В. Ломоносовтың өзімен жасалған жергілікті жерді географиялық зерттеу мақсаттарында экспедициялық жағдайларда камераны қолдануды ұсынатын нұсқау жарияланған.

1839 ж. француз ғалымы Ж. Дагерр камерада алынатын оптикалық көріністі қағаз бетінде графикалық емес, а фотографиялық әдіспен, бетіне жарыққа сезімтал иодты күміс жалатылған күміс пластинкасын қолданып, бекітуді ұсынды. Дагерротипия аталған суретке түсірудің бұндай әдісі позитивті көрініс алуға мүмкіндік берді. 1851 ж. тура көрініс түсіріс алдында хлорлы тұздың ертіндісімен шайылып, келесіде азот қышқылды күміс ерітіндісі жалатылған фотопластиннкаларда құрудан тұратын әдіс ойланып табылды. Экспонирлау жарық сезгіш қабаты ылғалды болғанда орындалған, сондықтан әдіс ылғалды-коллоидты деп аталады. Дагерротипия және ылғалды-коллоидты әдістерінде фотографиялық үрдістердің күрделлігінің салдарынан келесіде дамымаған және 1882 жылға қарай құрғақ броможелатинді қабатты бар пластинакларға суретке түсіру әдісімен толық ығыстырылды. Бұндай фотопластинкалар қысқа ұсталымды түсірісті жүргізуге мүмкіндік берді, және де суреттердің фотозертханалық өндеу едәуір оңай жүзеге асады.

19 ғасырдың ортасынан архетиктуралық сызбалар үшін фотографиялық суреттерді қолдану бойынша және кейінірек француз инженері Э. Лосседтің атымен байланысты жерден фототопографиялық түсіріс үшін бірінші тәжірбиелері басталды. Э. Лосеед 1959 ж. қазіргі кездегі фототеодолиттердің негізін қалаушы болып табылатын, фототүсірістік аппаратын құрды. Сол уақытта Надар фотографы бірінші болып, жер өлшеу мақсаттары үшін байланған аэростаттан жергілікті жерді әуеден суретке түсірді

19 ғасырдың аяғында Ресейде фотограмметрия  саласында А. М. Кованько, Р. Ю. Тиле, Н. О. Виллер, Б. Б. Голицын, Ф. Н. Чернышев және т.б. сияқты энтузиасттар қарқынды жұмыс істеді. Осы кезеңде темір жолдарын зерттеу және топографиялық пландарды құру үшін бірінші жерден фотограмметриялық түсірістер орындалған, сондай-ақ аэростаттардан әуеден түсірістер жүргізілген, өзіндік суретке түсіретін аппараттар құрылған.

Фотограмметрияның даму тарихында ірі оқиға 1901 ж. К. Пульфрихпен стереокомпараторды – фотосуреттерді өлшеу үшін аспапты ойлап шығарған болды. Пульфрих фотограмметриялық өлшеулер үшін стереоскопиялық көрініс ережесін қолдануды ұсынды. Стереоскопиялық әдісі бір-бірін жабатын суреттерде бірдей нүктелерді теңдестіру қиындығын жойды және өлшеулер дәлдігін күрт арттырды. Кейінірек стереокомпоратор негізінде жергілікті фотограмметрияның бірінші әмбебап стереофотограмметриялық аспабы — стереоавтограф құрылды, ол жерден түсірілген фотосуреттер бойынша пландарды құру кезінде есептеу жұмыстарын күрт кемітуге мүмкінді берді және суретке түсірілген жергіоікті жердің стереоскопиялық үлгісін өлшеу арқылы планда жер бедерін автоматты түрде үздіксіз салудың жаңа мүмкіндігін туғызды.

Бірінші бесжылдық кезеңінде елдің  индустриализация жоспарларын қамсыздануы  бойынша көлемді картографиялық жұмыстар қажет болды. Мысалы Кузбасты игеру мәселесі геодезиялық қызыметтен осы ірі аумақтың шұғыл түрде түсірісті талап етті. Фотограмметристтер алдына біздің еліміздің кең байтақ территориясының қысқа мерзім ішінде картаға түсірудің жаңа әдістерін ойлап табу мақсаты қойылды.

Сол кезден бастап аэрофотограмметриялық  түсірістің ерекше әдісін (келесіде дифференциалды үрдістер әдісі деп аталды) құру бойынша ғылыми зерттеу және тәжірбиелік-өндірістік жұмыстар кеңінен жүргізіле басталды. Қысқа мерзім ішінде үлкен территорияларды картаға түсіру – орасан зор мәселесін шешу үшін маңызды роль атқарған осы әдістің теориялық талдамын Ф. В. Дробышев, М. Д. Коншин, Г. В. Романовский орындады. Ф. В. Дробышевтың топографиялық стереометрді ойлап шығаруы аэрофотогеодезиялық өндірісіне дифференциалданған үрдістер әдісін кеңінен енгізуді қамтамасыз етті.

Сонымен қатар геодезиялық негізді камералды фотограмметриялық жиелендірудің түрлі әдістері шығарылуда: кеңістікті фототриангуляция (А. С. Скиридов), графикалық жоспарлық фототриангуляиия (Н. М. Алексапольский, Ф. В. Дробышев, Г. П. Жуков, В. Ф. Дейнеко және т. б.), түзу сызық әдісі (Г. В. Романовский), кеңістікті фототриангуляцияның дифференциалданған әдісі (Г.П.Жуков), бұзылмаған үлгі әдісі (М. Д. Коншин, Г. В. Романовский).

Фото суреттерді бағдарлаудың сараптамасы  бойынша өзгеше теориялық жұмыстар орындалған (Н. Г. Келль, А. С. Скиридов).

Маркшейдерлік жұмыстар тәжірбиесіне аэрофотограмметриялық түсірісті енгізу бойынша қарқынды зерттеулер мен тәжірбиелік-өндірістік зерттемелер жүргізіледі, бұл түрлі маркшейдерлік мәселелерді шешу үшін аэрофототүсіріс материалдарын өндеумен шұғылданатын, аумақтық арнайы фотограмметриялық зертханаларды құруға мәжбүр етті. Кеніштің оңтайлы түрінің сандық үлгісін құру мақсатында суреттерді аналитикалық өндеу жүйелерін зерттеу бойынша ғылыми зерттеулер кеңінен ашылуда. Бұл жақын уақытта тау-кен қазбаларын маркшейдерлік қамсыздануының автоматтандырылған жүйелерін құруға көшуге мүмкіндік береді.