Основные элементы центральной проекции

При картографировании земной поверхности используют различные законы построения изображения этой поверхности в масштабе – картографические проекции. Задачи организации территорий, кадастра недвижимости, инженерных изысканий удобнее решать по планам, созданным по законам ортогонального проектирования: точки элементов ситуации при этом проецируют на горизонтальную плоскость отвесными линиями с одновременным масштабированием результатов.

На снимках, полученных с помощью кадровых съемочных систем, изображение строится по законам центрального проектирования. Проектирующие лучи здесь представляют собой пучок линий, проходящих через единую точку – центр проекции.

Проекция - это изображение объекта или мест­ности на плоскости (или другой поверхности), полученное по определенным законам.

Центральная проекция - это изо­бражение, построенное на плоскости лучами, идущими от то­чек предмета и сходящимися в одной точке пространства (или исходящими из одной точки).

Рис. 1. Центральная проекция, получение перспектив в негативе и пози­тиве

Центр проекции - точка, в которой лучи сходятся.

Картина – плоскость, где строится изображение.

Перспектива – само изображение.

Фокусное расстояние про­екции - расстояние от центра проекции до картины.

Гео­метрический позитив - если картина находится между центром проекции и предметом (прямое изображение).

Геометрический негатив - если картина находится за центром про­екции (предмет и картина по разные стороны от центра проек­ции, обратное изображение).

Если фокусные расстояния в этих случаях одина­ковые и картины взаимно параллельны, то изображения кон­груэнтны.

Человек видит мир в геометрическом позитиве, его глаз — центр проекции, в фотоаппаратах изображение по­строено в геометрическом негативе.

При любом фотографировании, в том числе и при аэрофото­съемке, лучи света, проходящие через узловую точку объек­тива, практически не преломляются, а соединяют точку пред­мета и точку его изображения прямой линией. Следовательно, объектив строит изображение по законам центральной проек­ции.

S – центр проекции

Т – плоскость предмета

Р – плоскость картины (плоскость аэрофотоснимка)

S₀О – главный луч, перпендикуляр из центра проекции к картине)

S_nN –отвесная линия из центра проекции (надирный луч)

V – плоскость главного вертикала

VV₁ – линия главной вертикали

O – главная точка снимка

n – точка надира фотоснимка

N – точка надира на местности

с – точка нулевых искажений

tt₁ –основание картины (ось перспективы)

Е – плоскость действительного горизонта

h_ih_i - линия истинного горизонта

i – главная точка схода

Q –плоскость картинного горизонта

ЛНС – линия направления съемки

Н_kН_k – линия картинного горизонта

Фотосхемы и их назначение. Способы изготовления фотосхем

Фотосхема является самой недорогой и быстро создавае­мой фотограмметрической продукцией. Фотосхемой называется единое фотоизображение местности, смонтированное и склеен­ное из рабочих площадей нетрансформированных аэрофотосним­ков (т. е. со всеми искажениями). По фотосхемам нельзя вы­полнять точных измерений. Их применяют для общего обзора и изучения местности в различных отраслях хозяйства, для предварительного проектирования и выбора вариантов распо­ложения объектов. В геодезии фотосхему используют для поле­вого дешифрирования контуров во время полевой подготовки аэрофотоснимков, при этом для удобства ею заменяют комп­лект аэрофотоснимков, что также сокращает работу по сводкам отдешифрированных контуров между снимками.

Фотосхемы бывают одномаршрутные и многомаршрутные, контактные и приведенные. Многомаршрутные схемы создаются для большой территории. Контактные фотосхемы выполняют из контактных отпечатков аэрофотоснимков, т. е. в масштабе аэро­фотосъемки. Приведенные фотосхемы монтируют из увеличен­ных аэрофотоснимков, предварительно приведенных приблизи­тельно к масштабу создаваемой карты и крупнее. На этих фо­тоснимках удобнее и точнее делать полевое дешифрирование и привязку.

Фотосхемы любого вида монтируют по контурам. Работа со­стоит из: совмещения фотоснимков; выполнения порезов; при­клеивания; корректуры.

Для составления одномаршрутных фотосхем совмещают по­парно по продольному перекрытию соседние фотоснимки. Пред­варительное совмещение делают методом «мигания». Берут сло­женные по перекрытию два соседних снимка и половинку снимка, расположенного сверху, быстро поднимают и опускают. Если снимки хорошо совмещены контурами в перекрытой части, то при «мигании» не будет наблюдаться передвижение этих контуров. В противном случае подправляют совмещение и снова проверяют «миганием». Правильность окончательного совмеще­ния контуров проверяют иглой (наколкой). Для этого выбирают приблизительно посредине перекрытия четкие контурные точки и прокалывают. Приподняв верхний фотоснимок, определяют величину погрешности, которую необходимо свести к самым ма­лым величинам насколько позволяют искажения. Затем острым ножом (ланцетом, скальпелем) разрезают сразу оба фотоснимка посредине перекрытия плавной волнистой линией, обходя улицы, дома, дороги и делая порез перпендикулярно к линейным конту­рам. Можно делать порез в виде ломаной линии. Все порезы должны быть ровными и гладкими, для этого ножи должны быть острыми и тонкими. После этого все используемые части мажут клеем, укладывают на картон и приклеивают встык по линии пореза, хорошо заглаживают, чтобы порезы не были видны.

При создании многомаршрутных фотосхем необходимо тща­тельно совмещать по продольным и поперечным перекрытиям все аэрофотоснимки территории. Лучше начинать от середины среднего маршрута. Совмещение проверяют иглой и стараются распределить погрешности равномерно по всей площади. После этого осторожно делают все порезы посредине всех перекрытий. Во время разрезания снимки необходимо крепко прижимать ру­кой, чтобы они не сдвинулись. Начинать каждый порез нужно не с края фотоснимков, а немного отступив. Оставленные уча­стки разрезают потом в обратном направлении. Полезные пло­щади фотоснимков мажут клеем и приклеивают к картону впри­тык по линиям пореза.

Чтобы облегчить и уточнить совмещение аэрофотоснимков при монтаже любых фотосхем, можно использовать начальные направления. Их проводят карандашом на соседних фотосним­ках. Сначала совмещают аэрофотоснимки вдоль этих началь­ных направлений и проверяют иглой по четким контурам. Потом совмещение проверяют по всему перекрытию.

Корректуру (проверку и оценку точности) выполняют по порезам, используя оставшиеся обрезки. К каждой линии по­реза прикладывают один обрезок и точно совмещают со сним­ком на фотосхеме, от которого данный обрезок отрезан. Затем прокалывают 3—4 четкие контурные точки, убирают обрезок и измеряют погрешности. Корректуру многомаршрутных фотосхем делают по продольным и поперечным перекрытиям. Если тре­буется, то составляют корректурный лист.

Стереоскопическая съемка. Стереоскопический эффект

1. Получение стереоэффекта по фотоснимкам.

2. Виды стереоэффекта.

3. Форма и размеры стереомодели, наблюдаемой по фотоснимкам.

1. Изображение предмета на сетчатке глаза, так же как на фо­тоснимке, получается в центральной проекции, а потому, рас­сматривая фотоснимок, можно получить на сетчатке точно та­кое же изображение, какое получается при рассматривании са­мого предмета.

Для этого нужно совместить центр хрусталика с центром проектирования снимка.) На рис. 1, а видно, что зрительные лучи идут от изображений точек а, d, т на снимке так же, как от тех же точек А, D, М предмета. Т. е. при рассматривании снимка или предмета на сетчатке получается одно и то же изо­бражение а', d', т'. При рассматривании двух фотоснимков двумя глазами на сетчатках обоих глаз получаются такие же изображения, как при рассматривании самого предмета (рис. 1, б), следовательно, изображение предмета воспринима­ется рельефным, как в натуре.

Зритель­ное ощущение рельефности предмета при рассматривании двух фотоснимков называется стереоскопическим эффектом или сте­реоэффектом. Рельефное изображение предмета, возникающее при наблюдении двух фотоснимков, называется стереоскопиче­ской моделью или стереомоделью. Стереомодель возникает в пе­ресечениях продолжений одноименных зрительных лучей и яв­ляется мнимой

Для получения стереоэффекта по фотоснимкам необходимо выполнить следующие условия:

1) иметь два фотоснимка пред­мета, сделанные из двух разных точек или с двух концов ба­зиса, т. е. стереопару;

2) наблюдать фотоснимки необходимо

двумя глазами, но раздельно, так чтобы каждый глаз видел один из двух снимков;

3) не допускать разномасштабности фо­тоснимков более 11% (при большей разномасштабности стероэффект достигается с трудом, а при разномасштабности более 15% отсутствует);

4) фотоснимки должны быть минимальной разнотонности, так как она затрудняет получение стереоэф­фекта;

5) обеспечить одинаковое освещение снимков, причем •источник света следует располагать с той стороны, с какой было солнце при съемке, так как это облегчает получение сте­реоэффекта.

2. По снимкам можно наблюдать разные виды стереоэффекта: прямой, обратный и нулевой.

Для получения прямого стерео­эффекта нужно расположить снимки так, чтобы зоны перекры­тия их были на внутренних краях снимков и начальные направ­ления лежали на прямой, приблизительно параллельной глаз­ному базису. При прямом стереоэффекте рельеф стереомодели соответствует рельефу в натуре.

Для получения обратного стереоэффекта снимки располагают так, чтобы пере­крытия были на внешних их краях, а начальные направления — на прямой, параллельной глазному базису. При обратном стереоэффекте рельеф стереомодели воспринимается обратным рельефу в натуре, т. е. горы выглядят низинами, а низины — горами.

Для получения нулевого стереоэффекта нужно расположить снимки так, чтобы начальные направления были перпендикулярны к глазному базису, а линии, соединяю­щие одноименные точки на двух снимках, примерно парал­лельны ему. При нулевом стереоэффекте изображе­ния двух снимков воспринимаются как одно, но стереомодель получается плоской. Это объясняется тем, что при таком поло­жении снимков одноименные зрительные лучи располагаются примерно параллельно друг другу, так что параллактические углы получаются очень маленькими, а следовательно, и разно­сти этих углов, и физиологические параллаксы тоже малы.

3. По фотоснимкам можно получить стереомодель точно таких размеров и формы, как объект съемки. Для этого нужно, на­блюдай два снимка, сделанные с базиса, равного глазному, сохранить их взаимное положение, имевшее место при съемке, а центры хрусталиков глаз совместить с центрами проектирова­нии снимков.

Если снимки сделаны с базиса, большего, чем глазной, то стереомодель, наблюдаемая по снимкам, получа­ется уменьшенной во столько раз, во сколько глазной базис меньше базиса фотографирования.

Если при наблю­дении снимков установить расстояние от глаз до f_г больше, чем было f аэрофотоаппарата, то стереомодель полу­чается вытянутой в вертикальном направлении, т. е. рельеф на стереомодели выглядит преувеличенным по сравнению с нату­рой — утрированным.

При уменьшенном расстоянии от глаз до снимков f_г по сравнению с f АФА стереомодель полу­чается сжатой в вертикальном направлении, рельеф выглядит преуменьшенным.

Так как углы наклона плановых аэрофотоснимков не превышают 3°, поэтому по стереомодели можно получить достаточно правильное пред­ставление о рельефе местности.