ЛЕКЦІЯ 10

МЕТОДИ СКЛАДАННЯ І ОНОВЛЕННЯ ПЛАНІВ І КАРТ У ЗЕМЛЕВПОРЯДКУВАННІ

1. Поняття і види фототопографічних знімань.
2. Аерофототопографічні знімання.
3. Наземне фототопографічне (фототеодолітне) знімання.
4. Космічне знімання.

Фототопографічними називаються знімання в яких топографічні плани і корти складаються по фотоматеріалах. Залежно від того, які матеріали використовуються для визначення топографічних характеристик об’єктів місцевості (координати, висоти, орієнтирні кути, інші характеристики), розрізняють:

- наземне фото топографічне (фототеодолітне) знімання;

- аерофототопографічне знімання;

- космічне знімання.

Найширше використовується аерофототопографічні методи. Використання аерофотознімків дає переваги в часі складення топокарти, дозволяє охопити значну площу, скорочує до мінімуму польові геодезичні роботи. В той же час, аерофототопографічне знімання має ряд недоліків:

- сезонність робіт;

- відносна дороговизна процесів;

- проблеми, пов’язані з рухом літального апарату у момент знімання (смази, димки, гало,);

- спотворення за рельєф, що не дають ефективно застосовувати цей вид знімань у горах, у містах;

- необхідність польового дешифрування в лісовій місцевості, тощо.

Аерофототопографічне знімання виконується двома методами: комбінованим і стереотопографічним.

Комбінований метод зйомки полягає у виготовленні фотопланів методами контурної зйомки та нанесенні на них горизонталей у польових умовах топографічними способами.

Зйомку рельєфу при цьому методі виконують за допомогою мензули і кіпрегеля на фотопланах, аерофотознімках і фотосхемах. Інколи використовують під час зйомки тахеометр або нівелір.

Суть комбінованого методу зйомки полягає в максимальному використанні фотографічного зображення контурів і рельєфу місцевості для нанесення на матеріали аерофотозйомки.

Перевага комбінованого методу перед мензульною зйомкою полягає у тому, що оскільки контурна основа (фотоплан) вже є, замість зйомки контурів виконують їх дешифрування. Крім того, більшість форм рельєфу безпосередньо відображається на фотоплані, що полегшує проведення горизонталей і зменшує кількість пікетних точок в порівнянні з мензульною, і тому продуктивність цього виду зйомки в порівнянні з мензульною в 1,5-2 рази вища.

Комбіновану зйомку застосовують, звичайно, для виготовлення топографічних карт площинно-рівнинного району з малим перерізом (1 м і менше) рельєфу, коли стереотопографічні методи не можуть забезпечити необхідну точність зйомки рельєфу, а також в закритій місцевості для гідромеліоративних цілей, забудови та планування населених пунктів тощо.

Стереотопографічний метод аерофототопографічного знімання передбачає використання для створення карт пари аерофотознімків – стереопари. Є два методи – диференційний і універсальний. При диференційному методі СТЗ висотна (рельєф) і планова (координати) частина карти складаються окремо, різними виконавцями на різних приладах. На кінцевому етапі ці частини поєднуються в топографічний план (карту).

Особливістю цього методу є те, що висотні характеристики точок місцевості визначаються по різницях прокольних паралаксів за допомогою СТД – топографічного стереометра Дробишева. Планову частину створюють у вигляді фото планів які дешифрують камерально, і, частково, в польових умовах. Обсяг польових робіт в цьому методі значно менший, ніж в комбінованому.

Універсальний метод СТЗ передбачає одночасне створення висотної і планової частини карти одним виконавцем на одному (універсальному стереофотограмметричному) приладі. Польові роботи мінімізовані і складаються із підготовки планово-висотного обґрунтування аерофотоматеріалів і дознімань тих ділянок, які з об’єктивних причин не можна зніти в камеральних умовах. Технологічна схема універсального методу СТЗ

Позитивними якостями універсального методу є велика швидкість, яка теоретично не залежить від характеристики місцевості чини рельєфу, параметрів фотографування, висоти фотографування і кута нахилу аерофотознімка). Тому точність цього методу залежить від класу стереоприладу, якості аерофотознімків негативів) і кваліфікації спеціаліста. Недоліком цього методу є висока ціна приладів і вимоги до кваліфікації працівників.

Теорія універсального методу визначає умови та способи отримання геометричної моделі по аерофотознімках та інших знімках, властивості моделі і способи вимірювання по ній. Суть полягає у тому, що в стереоприладах виконується заміна процесу фотографування процесом проектування, тобто складається аналогія фотографування за розташуванням аерофотознімків. Тому цей метод і прилади мають назву аналогових.

Наземна фототопографічна (фототеодолітна) зйомка є одним із видів фототопографічних зйомок. Після проведення наземної фототопографічної зйомки складають графічні плани (карти) або визначають координати окремих точок місцевості по фотознімками, що отримані з поверхні землі.

У наземній фототопографічній зйомці фотографування об'єктів виконують спеціальними фотокамерами, що називаються фототеодолітами. Перевагою НФТЗ є застосування майже ідеального випадку зйомки. Фотознімки завжди займають вертикальне положення, фотографування виконується на скляних пластинах низької світлочутливості. Такі знімки не деформуються і мають велику роздільну здатність. Час експонування практично необмежений. На кожному фотознімку застосовується прямокутна система координат з початком в головній точці. Осі координат - це прямі, що дають протилежні координатні мітки. При цьому горизонтальна - вісь абсцис X, а вертикальна вісь - вісь аплікат Z. Так як об’єктив будує повернуте зображення - геометричний негатив, то вісь абсцис направлена вліво, а вісь аплікат - донизу. Розмір фотознімка частіше всього 13x18 см, причому довша сторона горизонтальна. Фотографування виконують з двох сторін кінців базису, що пряні на місцевості.

Для топографічних цілей застосовують два види фотографування: нормальний – оптичні осі об’єктива перпендикулярні базису знімання, і рівновідхилений – оптичні осі відхилені на певний кут вліво або вправо.

Фототеодолітна зйомка для топографічних цілей застосовується складанні крупномасштабних планів у високогірних районах. У цих же районах при складанні карт середніх і дрібних масштабів фототеодолітну зйомку використовують для планово-висотної прив’язки аерофотознімків.

В інших районах цю роботу застосовують рідко, так як на знімках утворюються непроглядні місця ("мертва" зона), що закриті складками рельєфу і предметами місцевості.

Методи фототеодолітної зйомки поширено застосовують і для нетопографічних цілей - в медицині, будівництві, геології, військовій і кримінальній справах, наукових вишукуваннях, архітектурі тощо.

Існують різні види приладів для фототеодолітної зйомки, що виготовляються різноманітними фірмами і умовно їх можна поділити на три групи:

1. Теодоліт, що скріплений з камерою і використовується сумісно.

2. Прилади, в яких фотокамера є зоровою трубою теодоліта, при цьому окуляр з сіткою прикріплюється на об'єктив теодоліта.

3. Фототеодолітні комплекти, в яких на одній підставці із штативом можливо встановити теодоліт або фотокамеру та заміняти один одним.

Елементи орієнтування фототопографічної зйомки формуються таким же чином, як і при аерофотозйомці:

елементи внутрішнього орієнтування - фокусна віддаль фотоапарату f і координати головної точки знімка х_o,z_o;

Елементи зовнішнього орієнтування - це шість величин – три лінійних елементи: координати точки фотографування X_S, Y_S, Z_S, ( відмітка з урахуванням висоти приладу Z_S= Н+і); і три кутових елементи (а, ω,κ).
Фототеодоліт – прилад для НФТЗ. Складається із фотокамери і оптичної головки (насадки), яка фіксує фокусну відстань камери, порядковий номер станції і відхилення оптичної осі від перпендикуляра до базису. У цей фототеодолітний комплект входять фотокамера, набір одинарних касет під фотопластина форматом 13х18 см, укладених в ящик, три розсувних дерев'яних штатива, три трегерні підставки з марками і нитяними висками, юстувальний пристрій, укладений в ящик, теодоліт Тheo-020, базисна рейка Bala довжиною 2 м, бінокль з далекомірною сіткою, рекогностувальна призма і топографічна парасолька.

Фотокамера виготовлена з сплаву легкого металу, що має малий коефіцієнт лінійного розширення. У її передній частині розміщений об'єктив «Ортопротар-18» з фокусною відстанню 19 см і відносним отвором 1: 25, вмонтований в жвавий супорт 20. Його можна переміщувати у вертикальній площині паралельно прикладній рамці камери за допомогою важелів 19, в межах +30 -45 мм відносно середнього положення.

Прикладна рамка є продовженням корпусу камери. На верхньому і нижньому її торцях розташовані дві відшліфовані смуги, в площині яких розміщені по дві взаємно перпендикулярні координатні мітки 3. За своєю формою вони являють собою прямокутну пластинки з вирізаними зубчиками, а над ними висвердлені крізні отвори діаметром 0,2 мм. Кожна з міток укріплена на невеликих супортах, що мають стопорні гвинти для установки плоскої системи координат знімка і поєднання її початку з головною точкою знімка. З лівого боку прикладної рамки знаходяться маркіруючи пристрої. У нижній частині встановлений трафарет 32 (див. мал.) з цифрами фокусної відстані, а збоку трафарети покажчика напряму зйомки 35 і номера станції фотографування 33. На торцевій поверхні трафарету напряму зйомки вирізані букви AL, А, AR і BL, В, BR, відповідні положенню оптичної осі камери на лівому і правому кінцях базису.

А і В встановлюються, коли проводиться зйомка з нормальними осями; AL і BL коли оптичні осі повернені на стандартні кути ліворуч від нормалі до базису, а AR і BR відповідно праворуч. Установка проводиться кремальєрою 6, винесеної на зовнішню сторону корпусу.

Фокусна відстань камери фототеодоліта.

Порядковий номер станції.

Индикатор нахилу камери у вертикальній площині.

Координатні мітки.

Індикатор кінця базису (А-лівий, В-правий, і відхилення оптичної осі від базису L – вліво, R – вправо).

Космічна зйомка забезпечує найбільш швидке отримання об'єктивної інформації про поверхню всієї Землі або її великих регіонів, також про явища, що відбуваються на ній і в атмосфері.

Космічна зйомка земної поверхні виконується з космічних літальних апаратів (КЛА), які поділяються на пілотовані космічні кораблі, орбітальні станції і на пілотовані штучні супутники Землі (ШСЗ).

Космічна фотограмметрія - це новий науковий напрямок, що виник у результаті розвитку космічних вишукувань.

Основним завданням космічної фотограмметрії є вивчення природних ресурсів Землі, дослідження динаміки природних ресурсів, охорона навколишнього середовища, вишукування, вивчення і засвоєння найближчих планет - Місяця, Марсу, Венери і в кінцевому сумку всього космічного простору.

Космічне фотографування виконується за допомогою кадрових топографічних або дешифрувальних фотоапаратів, а також панорамних фотоапаратів, які мають складну геометрію отриманих знімків.

Топографічні фотокамери виконують побудову зображення з високою точністю і мають невелику фокусну віддаль f від 50 до мм. Дешифрувальні довгофокусні фотоапарати - f від 300 до 3000мм - забезпечують отримане зображення великої роздільності, що дозволяє здійснювати дешифрування. Панорамні фотоапарати мають кут поля зору більше 180° і будують зображення з дуже великою роздільною здатністю. Але масштаб панорамного знімка дуже швидко змінюється від центру, що дозволяє використовувати для дешифрування лише центральну його частину. Формат кадру, що найчастіше використовується, становить 30´30 см.

Космічне фотографування може бути однозональним і, якщо зйомка виконується зразу декількома фотоапаратами, багатозональним. Як і при аерофотозйомці космічну зйомку поділяють на планову (а <3°) і перспективну (а>3°).

Суттєвою відмінністю космічного фотографування є:

· глобальність - обумовлена високою швидкістю польоту і висотою фотографування (глобальність в поєднанні з дрібномасштабністю забезпечує цінну можливість оглядності великих площ);

· оперативність. - виражається для деяких видів космічної зйомки в можливості отримання знімків практично одночасно із зйомкою;

· періодичність - полягає в достатній повторності в інтервалі від декількох днів до декількох тижнів.

З цього видно, що космічна зйомка не заміняє аерофотозйомку і не конкурує з нею. Вони навпаки доповнюють одна одну. Більш того, розвиток космічної зйомки розширює галузь застосування аерофотозйомки. Це в порівнянні отриманих матеріалів дозволяє більш повно виявити відмінні особливості зображення на космічних знімках і тим самим вірніше дешифрувати їх.

риторія, на яку для аерофотозніманяя необхідно 5 років, а зйомки земними методами - 80 років.

Існує три методи одержання зображення поверхні Землі при космічній зйомці: фотографічна, телевізійна і радіолокаційна. Крім того застосовують і фототелевізійну зйомку.

Фотографічна зйомка виконується за допомогою фотоапарата і забезпечує найбільш високу роздільну здатність отриманих зображень, що реєструються на світлочутливому матеріалі. В той же час ця зйомка не є опера­тивною, оскільки виготовлення фотознімків можливе лише після повернення на Землю експонованої фотоплівки.

Телевізійна зйом­ка поділяється на кадрову і сканерну.

Кадрова телеві­зійна зйомка, при якій сформоване за допомогою об'єктиву на електронно-променевій трубці зображення місцевості сканується і по радіоканалу передається на Землю, де і будується на ці кінескопу. Внаслідок фотографування цього зображення отримують телевізійний знімок. Він є центральною проекцією, але недостатня стабільність формування зображення знижує точність побудови.

Сканерна телевізійна зйомка здійснюються за допомогою спеціального пристрою - сканера. Цей пристрій виконує в певній послідовності огляд (сканування) безпосередньо самої місцевості. Результати сканування передаються на Землю, де на телеграфному апараті або іншим чином відтворюється зображення місцевості у вигляді сканерного знімка, що має інші геометричні властивості, ніж у звичайної геометричної проекції.

Фототелевізійна зйомка відрізняється від телевізійної кадрової лише тим, що зображення місцевості отримується в результаті фотографування цієї місцевості за допомогою фотоапарата і експонована плівка проявляється на борту ШСЗ. Роздільна здатність фототелевізійних знімків через специфіку їх передачі значно нижча, ніж при фотографічній зйомці.

Радіолокаційна зйомка проводиться шляхом огляду місцевості за допомогою направлених пучків радіохвиль. Відбита від земної поверхні частина них радіохвиль несе інформацію про місцевість, що сприймається приймачем і передається на екран електронно-променевої трубки, де будується зображення місцевості. Воно фіксується на фотоплівці або в цифровому вигляді.

Слід відмітити, що інші методи зйомки виконуються в оптичному діапазоні і не дозволяють отримувати зображення місцевості, якщо вона закрита хмарами. Це обмежує можливості їх використання особливо для регіонів з постійною затьмареністю хмарами, в той час, як радіолокаційна зйомка може виконуватись в будь-яку погоду і не тільки вдень, але й вночі.

Для отримання знімків приблизно з однаковим масштабом і смугою захвату орбіти з для всієї території даної Землею зйомки орбіта КЛА повинна бути круговою з центром, що достатньо близький до центру Землі.