§ 53. Назначение и особенности конструкции универсальных приборов

Первые стереофотограмметрические приборы универсального типа были созданы во втором десятилетии XX в. В последующие годы вплоть до настоящего времени ученые-фотограмметристы разрабатывали и совершенствовали их конструкции, а также тео­рию и методику обработки фотоснимков на этих приборах. В от­личие от зарубежных ученых, которые сосредоточили внимание на разработке приборов с сохранением подобия связок проекти­рующих лучей, советские ученые создали теорию обработки сним­ков с преобразованием связок проектирующих лучей и на ее ос­нове разработали ряд оригинальных конструкций универсальных приборов. В результате в нашей стране, начиная с середины пя­тидесятых годов, универсальный метод стал основным при созда­нии топографических карт по фотоснимкам.

Универсальные стереофотограмметрические приборы позво­ляют создавать топографические карты по наземным, аэро- и кос­мическим фотоснимкам, а также сгущать опорную геодезическую сеть. Окончательная продукция может быть получена на приборе в виде графических планов, вычерченных на ватмане или выгра­вированных на пластике, ортофотоснимков и цифровых моделей местности.

Современные универсальные приборы по принципу, заложен­ному в основу конструкции, разделяются на две группы: аналити­ческие и аналоговые.

Конструкция аналитических приборов представляет сочетание измерительного прибора, созданного на базе высокоточного стереокомпаратора, и электронной вычислительной машины, которая, решая уравнения связи координат точек фотоснимков и местно­сти, управляет каретками измерительного прибора и координато­графа. Подробнее эти приборы рассматриваются в § 61.

Аналоговые универсальные приборы создавались и совершен­ствовались на основе достижений оптико-механической промыш­ленности. Конструкции этих приборов в основном похожие, у них можно выделить следующие системы.

Измерительная система состоит из направляющих, образующих пространственную прямоугольную систему коорди­нат прибора, и кареток, перемещающихся по этим направляющим с помощью измерительных винтов. В задачу измерительной си­стемы входит определение пространственных координат X, Y, Z точек модели. Расположение координатных осей на всех прибо­рах одинаковое и соответствует правой системе: ось X направлена слева направо, ось У — от оператора, ось Z — снизу вверх.

В задачу проектирующей системы входит построение в заданном масштабе фотограмметрической модели сфотографи­рованного на паре снимков объекта путем восстановления пары связок или двух одноименных проектирующих лучей и осущест­вление по ним пространственной засечки точек модели.

С помощью трансформирующей системы вводят поправки за углы наклона снимков. Наблюдательная система предназначена для стереоскопического рассматривания пары снимков и наведе­ния измерительных марок на точки. В задачу осветительной си­стемы входит освещение снимков и измерительных марок. Си­стема сигнализации предупреждает оператора путем подачи звукового сигнала, что одна из кареток подошла к краю направ­ляющей.

В зависимости от теории, положенной в основу конструкции прибора, трансформирующая и проектирующая системы могут быть соединены в одну, как, например, у стереометрографа и сте-реопланиграфа Народного предприятия «Карл Цейс Иена» (ГДР) и стереографа (СССР). У некоторых приборов проектирующая система имеет конструкцию плоскостного типа — пространствен­ная засечка заменена двумя плоскими: в плане и по высоте раз­дельно. Примером таких приборов являются топокарт, технокарт, стереоавтограф Народного предприятия «Карл Цейс Иена» (ГДР).

По принципу построения пространственной засечки аналого­вые приборы можно разделить на следующие группы: оптические, оптико-механические и механические.

Оптические приборы имеют две (или более) проектирующие камеры, на которых по снимкам восстанавливаются оптические связки проектирующих лучей и засечка точек модели осуществля­ется либо непосредственным пересечением одноименных оптиче­ских лучей (мультиплекс), либо проектированием каждой из двух одноименных точек на отдельный экран (двойной проектор топо-флекс Народного предприятия «Карл Цейс Йена», ГДР).

Оптико-механические приборы имеют две проектирующие ка­меры, на которых по снимкам восстанавливаются оптические связки проектирующих лучей, но отслеживание одноименных оп­тических лучей и построение засечки осуществляются с помощью механических устройств, в которые входят два экрана или зер­кала, на каждый из которых проектируется изображение только одного из двух снимков, а также стержни или линейки. Приме­ром таких приборов являются стереопланиграф (ГДР) и неко­торые конструкции зарубежных двойных проекторов.

Механические приборы имеют две проектирующие камеры, но оптические связки проектирующих лучей на них не восстанавли­ваются, а с помощью двух стержней или линеек отслеживаются положения двух одноименных проектирующих лучей и тем самым осуществляется засечка точки модели, на изображения которой на снимках наведены измерительные марки. Примерами таких при­боров являются: отечественные стереопроектор и стереограф, а также стереометрограф и топокарт (ГДР).

Наблюдательная система универсальных приборов имеет раз­ную степень сложности в зависимости от ряда причин. Одной из них является способ рассматривания стереоскопической модели, который применен на приборе. На двух- или многопроекторных приборах при проектировании обоих снимков на общий экран применяют один из следующих способов: анаглифический, поля-роидный или миганий. В этом случае наблюдение ведут через спе­циальные очки. Однако эти способы имеют ограниченное приме­нение, а основным является оптический способ, при котором с по­мощью оптических систем разной сложности изображение точек каждого снимка к глазам наблюдателя передается раздельно. Наиболее простой наблюдательной системой является зеркально-линзовый стереоскоп, используемый в двойных проекторах для рассматривания стереоскопической модели по изображениям снимков, спроектированным на два экрана. Сложность наблюда­тельной системы зависит не только от расстояния, пройденного оптическим лучом от снимка до глаза наблюдателя, но и от нали­чия в системе подвижных элементов. Наиболее сложными наблю­дательными системами являются системы у стереопланиграфа и стереометрографа (ГДР).

Точность измерения современных универсальных стереофотограмметрических приборов можно охарактеризовать следующим образом. Аналитические приборы позволяют измерять плановые координаты с точностью 2—5 мкм в масштабе снимка, а высот­ные координаты — с точностью 1/30 000—1/10 000 от высоты про­ектирования. Аналоговые приборы имеют точность измерения со­ответственно 5—20 мкм и 1/10 000—1/5000 от высоты проектиро­вания.