Глава 2. Комбинированная съемка на фотопланах

Глава 2

Комбинированная съемка на фотопланах

2.1. Общая часть

Содержание этого варианта аэрофототопографической съемки состоит в том, что контурная часть топографического плана создается на основе фотоплана, а съемка рельефа выполняется наземными способами.

Общая технологическая схема комбинированного способа аэрофототопографической съемки на фотопланах (рис. 15) содержит ряд технологических процессов. Пять из них аналогичны технологическим процессам других способов съемки, и описание их дано в соответствующих разделах Руководства. В настоящей главе даются рекомендации по выполнению процессов, характерных только для данного вида съемки: съемки контуров на фотопланах и полевой съемки рельефа на фотопланах. Оба процесса могут выполняться как одновременно, так и в разное время.

Съемка контуров и рельефа производится на репродукции с мозаичного фотоплана или непосредственно на фотоплане, полученном методами оптического монтажа или ортофототрансформирования.

Фотоплан или репродукция с него изготавливаются на матовой или полуматовой фотобумаге, наклеенной на алюминий, и должны иметь хорошее фотографическое качество, т.е. нормальную резкость и плотность, ровный тон и наиболее полную проработку деталей. Насыщенность тона фотоизображения должна быть такой, чтобы вычерченные карандашом линии были легко различимы на всех частях фотоплана. С этой же целью рекомендуется тонирование фотоплана в синий или коричневый цвет.

При съемке территорий с малоэтажной застройкой в случае наличия материалов картографического значения целесообразно изготавливать репродукцию с фотоплана на матированном пластике.

Перед началом работ по съемке проверяется точность составления фотопланов путем накладки на них пунктов геодезического обоснования и сличения промеров, взятых с фотоплана, и промеров из зарисовок привязок пунктов.

2.2. Съемка контуров на фотопланах

Технологический процесс крупномасштабной съемки контуров на фотопланах подразделяют на две части: камеральные и полевые работы (рис. 16).

Камеральные работы при съемке контуров на фотопланах заключаются в выделении и распознавании по фотоизображению объектов, подлежащих отображению на топографическом плане заданного масштаба, установлении их качественных и количественных характеристик. Для этих же целей максимально используются и материалы картографического значения.

Полевые работы состоят из проверки и доработки результатов дешифрирования в отношении объектов, неуверенно распознающихся на фотоплане из-за малых размеров, слабого контраста, закрытия тенью и т.д., инструментальной досъемки местных предметов и контуров, не изобразившихся при аэрофотосъемке, и сбора ряда топографических сведений о местности, которые вообще не могут быть получены по аэроснимкам (географические названия, огнестойкость зданий и т.п.).

Соотношение затрат времени и средств между обеими частями зависит от многих факторов, главными из которых являются:

- сложность условий района работ;

- топографическая изученность местности;

- давность аэрофотоматериалов.

Вид, местонахождение и порядок использования материалов картографического значения определяются в техническом проекте и конкретизируются в редакционных указаниях по объекту.

Вышеприведенную технологическую схему необходимо применять на наиболее сложных объектах, какими являются застроенные территории городов и промплощадок. На простых объектах и в случае выполнения комплекса полевых и камеральных работ по съемке контуров на фотопланах одним исполнителем некоторые процессы могут исключаться, например, сбор сведений о местности, контроль камеральных работ и т.п.

Объекты, сведения о которых получены в ходе камеральных работ и вызывают сомнения, вычерчиваются в карандаше до уточнения в поле. Окончательные результаты камеральных и полевых работ должны быть вычерчены тушью на тофоплане с погрешностями не более 0,2 мм в соответствии с условными знаками и надписями.

Контроль съемки контуров на фотопланах должен осуществляться выборочно.

2.2.1. Дешифрирование фотопланов

Субпроцесс дешифрирования фотопланов содержит три составные части: геометрическое, смысловое и измерительное дешифрирование (см. рис. 16). Две первые части тесно взаимосвязаны.

Геометрическое дешифрирование заключается в выделении по разностям фототона местоположения и границ объектов, т.е. определения их контуров. При смысловом дешифрировании производится распознавание содержания выделенных контуров и определение качественных и количественных характеристик объектов. При измерительном дешифрировании определяются метрические характеристики объектов: расстояния между деревьями и ширина крон, высота леса и кустарника, ширина дорог и мостов и т.п.

Дешифрирование выполняется при стереоскопическом рассматривании фотоплана и аэроснимков. При небольших масштабных коэффициентах используются контактные отпечатки и зеркально-линзовые стереоскопы (ЛЗ, ЗЛС-1). При масштабных коэффициентах 1,5-3 используются увеличенные до масштаба фотоплана аэроснимки и те же стереоскопы либо контактные отпечатки и стереоскопы, позволяющие наблюдать разномасштабные изображения, например, стереоскоп Баштана, ЗЛС-2 или интерпретоскоп. При масштабных коэффициентах свыше 3 дешифрирование контуров фотопланов рекомендуется выполнять на интерпретоскопе с использованием диапозитивов, изготовленных на стеклянных пластинках.

Для измерительного дешифрирования следует использовать измерительные лупы, стереоскопы с параллаксометрами и интерпретоскоп.

В процессе геометрического дешифрирования границы контуров и оси объектов закрепляются на фотоплане мягким, тонко отточенном карандашом с погрешностью не более графической точности плана.

Местоположение прямолинейных четких контуров - зданий, кварталов, изгородей и т.п. - закрепляется на фотоплане наколами по углам поворотов прямых линий, после чего наколы соединяются по линейке карандашом.

Наиболее трудной задачей при геометрическом дешифрировании является правильное определение положения на фотоплане оснований высоких объектов (здания, сооружения и т.п.), поскольку, как правило, на аэроснимках изображается только верхняя часть (крыши) этих объектов.

Если на фотоплане видна хотя бы часть основания высокого объекта, имеющего в плане правильную прямоугольную форму или окружность, то задачу можно решать следующими способами.

Первый способ определения основания высоких зданий применяется, если на фотоплане изобразились три угла основания (рис. 17). Четвертый угол находится в пересечении прямых, проведенных через соответствующие углы основания параллельно изобразившимся сторонам.

При наличии теней величиной 2 мм и более следует применять второй способ определения планового положения основания зданий, суть которого поясняется рис. 18. Недостающие точки основания здания b ₀ и с ₀ находятся в пересечении перпендикуляров, восставленных в точках а ₀ и d ₀, с линиями направления теней Т _b и Т _с, проведенных параллельно линии Т _а через точки b и с. Этот способ применим, если величина карниза здания не превышает 0,5 мм в масштабе фотоплана.

Суть третьего способа (рис. 19) заключается в нахождении точки пересечения направления, проведенного из центральной точки снимка на изображение верха данного контура, с направлением тени от этого контура. Если здание имеет карнизы величиной более 0,3 мм в масштабе фотоплана, то необходимо (рис. 20) центральное направление проводить не через угол крыши (точка b), а через верх угла здания (точка b'). Эта точка находится путем откладывания ширины карниза (k) от соответствующих краев изображения крыши.

Если на фотоплане изобразилась только одна сторона здания (рис. 21), то применяют четвертый способ. При этом сначала вычерчивают видимую на фотоплане сторону здания, затем из одного конца вычерченной стороны восставляют перпендикуляр и откладывают на нем ширину здания l или длину, в зависимости от того, какая сторона изобразилась на аэроснимке, измеряя ее фотограмметрически или, в крайнем случае, непосредственно в натуре. После этого через другой конец вычерченной стороны проводят линию, параллельную восставленному перпендикуляру, и также откладывают на ней ширину здания. Полученные таким образом наклоны и будут являться искомыми углами здания, соединяя которые, находят контур основания его.

Для фотограмметрического определения ширины здания необходимо измерить ширину крыши l' и величину карниза k. С учетом поправок за разномасштабность крыши и основания ширина здания l определяется по формуле

, (9)

где Н - средняя высота фотографирования;

h - высота здания.

В случае, когда основание здания или сооружения имеет форму многоугольника, то положение невидимых на фотоплане углов основания определяется путем введения соответствующих поправок в изображения углов крыши таких объектов или, в крайнем случае, путем полевых измерений и линейных засечек от ближайших надежно определенных контурных точек.

В изображение верха объекта вводятся следующие графические поправки:

- за перспективное смещение верха объекта;

- за разномасштабность изображения основания и верха объекта;

- за величину карнизов крыш.

Поправки за перспективное смещение верха объектов на фотоплане r _h, вычисляются по формуле

, (10)

где r - удаление изображения точки верха объекта от центра снимка, измеренное на фотоплане.

Знак "минус" в формуле (10) показывает, что для нахождения точки основания необходимо от изображения точки верха объекта отложить величину поправки в направлении к центру снимка.

Для вычисления поправки за перспективное смещение с точностью 0,1 мм по формуле (10) необходимо знать высоту здания h (рис. 22) с относительной погрешностью не ниже, чем указано в табл. 6.

Таблица 6

r, мм	100	200	300
	1:1000	1:2000	1:3000

Требуемая точность может быть обеспечена при стереоскопическом измерении высоты зданий с использованием стереоскопа и параллаксометра до r = 100 мм и на интерпретоскопе до r = 300 мм.

Для различных точек объектов равной высоты перспективные смещения принимаются одинаковыми, если удаление их от центра снимка различается на величину r, меньшую, чем вычисленная по формуле

. (11)

Величина зон равных перспективных смещений (в мм) для зданий различной этажности приведена в табл. 7.

Таблица 7

Этажность зданий	Высота фотографирования, км
	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0
5	6,7	13,3	20,0	26,6	33,3	40,0	46,7	53,3
9	3,7	7,4	11,1	14,8	18,5	22,2	25,9	29,6

Если на фотоплане изобразился хотя бы один угол основания здания, то величину перспективного смещения рекомендуется снимать с помощью измерителя непосредственно с фотоплана и использовать ее для введения поправок в изображение верха зданий равной с ним высоты. Когда разность отстояний от центра снимка r для точек получения и введения поправки за перспективное смещение превышает величину, указанную в табл. 7, следует учитывать разницу поправок, вычисляемую по формуле

. (12)

Разномасштабность изображения основания и крыши здания не учитывается, если параметры здания: высота h и ширина (или длина) l', измеренные на фотоплане, и высота фотографирования находятся в соотношении

. (13)

Поправка за разномасштабность может быть вычислена по формуле

. (14)

Иначе ширину (длину) основания здания можно вычислить по формуле

, (15)

если на фотоплане предварительно измерить величины d, d' и l' (рис. 23).

Размеры карнизов крыш бывают весьма различны: от 30 см до 1,5-2,0 м. Поправку за карнизы необходимо вводить, если размеры их превышают величины, приведенные в табл. 8.

Таблица 8

Масштаб фотоплана	1:5000	1:2000	1:1000	1:500
Величина карнизов крыш, м	1,0	0,4	0,2	0,1

Точность определения карнизов не должна превышать половины этих величин.

Если фотоизображение четкое, то величину карниза можно измерить по фотоплану или по тени (от угла крыши до угла постройки). При типовой застройке достаточно выполнить такие определения для двух-трех зданий.

В случае, когда по фотоизображению таких определений сделать нельзя, то выполняется непосредственный обмер в натуре сооружения по методу горизонтальной съемки.

Полнота смыслового дешифрирования зависит от уровня знания закономерностей отображения топографических объектов на аэрофотоснимках, полученных при конкретных условиях аэрофотографирования, и определяется рядом факторов, которые необходимо учитывать при выполнении данного вида работ. Прежде всего, это квалификация исполнителя, зависящая от профессиональной подготовки и опыта. Для повышения профессиональной подготовки рекомендуется чаще чередовать камеральное дешифрирование и полевую корректуру одним исполнителем.

Необходимо создание эталонов (ключей) дешифрирования. И, наконец, использование материалов картографического значения не только повышает полноту камерального дешифрирования, но и позволяет наносить объекты, не изобразившиеся на фотоплане, сокращая тем самым объем полевой досъемки.

Отдельные характеристики объектов, которые нельзя получить по аэроснимкам непосредственно, могут быть определены на основе корреляционных зависимостей, существующих между изображениями и характеристиками объектов, отдешифрированных или полученных по картографическим источникам.

С этой целью необходимо использовать опыт отраслевого дешифрирования. Так, при дешифрировании лесов следует пользоваться таблицами зависимостей средней высоты деревьев от максимальной, измеряемой по аэроснимкам, а также толщины деревьев от густоты и высоты.

2.2.2. Использование материалов картографического значения

По точности материалы картографического значения подразделяются на измерительные, т.е. такие, которые могут быть использованы для измерений с целью переноса отдельных объектов на фотоплан, и справочные.

По справочным материалам картографического значения следует определять в камеральных условиях возможно больше топографических характеристик местности. Сюда относятся географические названия; наименования улиц; номера домов; характеристики зданий по огнестойкости, этажности и назначению; принадлежность выходов подземных коммуникаций к различным инженерным сетям и т.п.

Измерительные материалы картографического значения необходимо использовать для производства досъемки в камеральных условиях. Обычно это планы масштаба, равного масштабу фотоплана или крупнее, если они удовлетворяют требованиям в отношении их точности.

При небольшом объеме досъемки неизобразившиеся контуры наносятся на фотоплан с помощью линейных засечек. Засечки выполняются с помощью циркуля с учетом масштабного коэффициента. Число засечек не менее трех. Если стороны треугольника погрешности превышают 0,3 мм, то измерения следует выполнить от других, более надежных контуров. Для нанесения неизобразившихся контуров на фотоплан рекомендуется применять также способ перпендикуляров.

При больших объемах досъемки следует использовать оптический проектор или специальный проектор для микрофильмов. В последнем случае фотоплан должен быть изготовлен на матированном пластике. Фотоплан на прозрачной основе удобно применять и при выполнении пополнения с калек, планшетов на жесткой основе, электрографий, с планов, масштаб которых равен масштабу фотоплана.

Отдешифрированные фотопланы контролируются квалифицированным специалистом. Все выявленные поправимые пропуски и ошибки устраняются; устранение должно быть проверено. Замечания и неясности, которые в процессе дешифрирования и контроля не могут быть устранены, фиксируются в акте приемки или корректурном листе фотоплана.

В случае простых объектов на корректурном листе указывается местоположение неясных мест (в каком квадрате), которые в последующем должны быть выяснены путем полевой корректуры.

В результате камеральных работ сдаются следующие материалы:

- дешифрированный фотоплан;

- корректурные листы;

- акты приемки.

Оформленные фотопланы направляются в поле, где комплексно, одновременно выполняются:

- полевая корректура отдешифрированных контуров;

- инструментальная досъемка неизобразившихся контуров;

- полевое обследование местности.

2.2.3. Полевые работы по съемке контуров на фотоплане

Перед производством полевых работ составляется проект их в виде схем, на которых выделяются участки со сплошной, маршрутной и выборочной корректурой. Проект составляется на основании корректурных листов, полученных в результате контроля камеральных работ по съемке контуров на фотоплане.

Полевая корректура производится путем обхода местности и заключается в сличении местности с отдешифрированным фотопланом. Густота проложения маршрутов зависит от сложности района работы. Неверно отдешифрированные или исчезнувшие контуры зачеркиваются синим мягким карандашом, пропущенные контуры доснимаются. Характеристику контуров на фотоплане можно подписывать карандашом прописью, например: "кусты", "фруктовый сад" и т.д.

Во избежание пропуска отдельных объектов рекомендуется сначала обойти определенный участок территории по естественным границам, легко опознаваемым на снимке, а затем эти замкнутые участки пересечь маршрутами. Например, на застроенной территории маршруты обхода следует намечать по фасадной линии квартала. Если улица неширокая, одновременно проверяют дешифрирование фасадов зданий противоположной стороны и ситуации проездов. После этого квартал пересекается поперечными маршрутами. Количество таких маршрутов будет зависеть от сложности ситуации и плотности внутриквартальной застройки.

Работу по корректуре дешифрирования следует вести отдельными участками, путем постепенного отрабатывания сплошного массива. Не рекомендуется переходить на обработку следующего участка, если предыдущий участок не полностью откорректирован. Это ведет, как правило, к излишней трате времени и сил на передвижение, а также к возможным пропускам.

В тех случаях, когда при полевой корректуре на местности обнаруживаются объекты, изображение которых на фотоплане по тем или иным причинам отсутствует, необходимо нанести их на фотоплан путем инструментальной досъемки.

Наиболее часто досъемка недостающих контуров выполняется от исходных контуров фотоплана способом горизонтальной съемки.

В качестве съемочных точек следует выбирать четкие точки местности, надежно опознаваемые на фотоплане. Схема измерений должна иметь избыточные промеры для осуществления графического контроля. Сторона треугольника погрешности, образующегося при этом, считается допустимой, если она не превышает 0,4 мм.

Расстояния на местности рекомендуется измерять средствами, приведенными в табл. 9, в порядке возрастания их производительности. Там же указаны предельно допустимые длины линий в метрах.

Таблица 9

Средства измерения		Масштаб плана
		1:5000	1:2000	1:1000	1 :500
1.	Лента или компарированная металлическая рулетка	-	-	300	150
2.	Тесемочная рулетка	-	400	200	100
3.	2-, 3-метровая рейка	75	30	15	8
4.	Телетоп
	при коэффициенте 100	-	-	-
	250	-			-
	500		-	-	-
5.	Дальномер-высотомер лесной (ДВЛ)			-	-
6.	Шаги	30	-	-	-

В условиях интенсивного транспортного и пешеходного движения в городах измерение расстояний выполняется ручными внутрибазисными дальномерами Телетоп или ДВЛ.

В тех случаях, когда применение вышеуказанных способов для досъемки неизобразившихся контуров местности затруднительно, следует применять методику и допуски мензульной или тахеометрической съемок с точек съемочного обоснования или с четких контурных точек фотоплана.

Полевое обследование имеет целью получение характеристик объектов местности, которые отображаются на топографическом плане соответствующего масштаба, но не могут быть получены по фотоплану или по материалам картографического значения. Сюда относится подразделение знаний по огнеупорности, на жилые и нежилые, назначение зданий и т.п.

Одновременно проверяется правильность данных, полученных при камеральном изучении материалов картографического значения.

Результаты досъемки и обследования наносятся на фотоплан в поле карандашом. Однако не позднее чем на следующий день отработанный участок фотоплана вычерчивается в туши.

Для обеспечения высокого качества полевой корректуры проверка и текущий контроль работ должны осуществляться систематически, в течение всего процесса на данном участке и у каждого исполнителя в отдельности. Проверка производится как в поле, так и камерально. Как полевой, так и камеральный контроль производится начальником партии лично или по его поручению инженером, имеющим достаточный опыт.

Обнаруженные в результате контроля недостатки отмечаются в контрольном листке или акте, устанавливается срок на исправление их. Если при контроле будут обнаружены значительные неправильности в корректуре, то эту часть корректируют заново. До исправления обнаруженных недостатков новую работу исполнителю, как правило, поручать не следует.

По окончании дешифрирования фотоплана сдаются следующие материалы:

- отдешифрированные, вычерченные в туши и оформленные фотопланы;

- сводки по рамкам;

- акты контроля;

- формуляры с заполнением соответствующих разделов.

2.3. Полевая съемка рельефа на фотопланах

Съемку контуров на крупномасштабных фотопланах застроенных территорий целесообразно производить отдельно от съемки рельефа. На незастроенных территориях с наличием большого количества контуров, рассредоточенных по площади съемки, отождествление местоположения которых будет одновременно сопровождаться набором высотных пикетов для нанесения рельефа, дешифрирование фотопланов рекомендуется выполнять одновременно со съемкой рельефа.

В последнем случае в целях быстрого изготовления копий со съемочных планшетов рекомендуется при съемке на фотоплане рисовку рельефа и ситуации выполнять не непосредственно на фотоизображении, а на матированном прозрачном недеформирующемся пластике, прочно закрепленном на фотоплане. При этом особое внимание следует обращать на качество черчения и применения деколей при оформлении планов.

Для изучения общего характера рельефа в поле необходимо использовать контактные отпечатки. На участки со сложным рельефом должны быть изготовлены увеличенные до масштаба фотоплана снимки. Точки съемочных ходов, пикеты и характерные точки следует намечать при стереоскопическом рассматривании снимков и фотоплана.

Съемку рельефа на фотоплане целесообразно выполнять при большом числе контуров местности, например, пойменные участки с большим количеством стариц, проток, меандр, даже в случае сплошного покрытия участка лесом или кустарником. При съемке лесных и парковых массивов при наличии полян и редин на опушках леса выбираются места для съемочных точек, с которых выполняют съемку непросматриваемых участков местности методами мензульной или тахеометрической съемки.

Съемка рельефа на фотопланах выполняется методами и средствами, аналогичными съемке рельефа на чистой основе (мензульная, тахеометрическая съемки, нивелирование площадей) при густоте планового съемочного обоснования, уменьшенной на 15-20%. При работе на застроенных территориях применяется методика вертикальной съемки застроенных территорий, при которой определяются отметки точек контуров плана или плановое положение высотных пикетов относительно контурных точек.

Основным отличием является то, что плановое положение точек съемочного обоснования при совмещении их с графическими или тоновыми контурами может быть получено непосредственно с плана. Поэтому отпадает необходимость в проложении теодолитных ходов при развитии съемочного обоснования.

При съемке рельефа на фотоплане развивается высотное съемочное обоснование путем проложения ходов геометрического или тригонометрического нивелирования. Точки съемочных ходов предпочтительнее намечать на четких, хорошо опознаваемых контурах или в местах, где эти точки могут быть легко нанесены на фотоплан методом "створов" или промерами от ближайших контурных точек. Если съемочная точка не опознается на фотоплане, то ее положение определяется одним из следующих способов:

- обратной засечкой по пунктам геодезической основы или опознанным четким контурам методом приближений;

- методом продолжения по направлению и расстоянию, определенным с предыдущей точки, с проверкой обратными засечками по пунктам геодезической основы или опознанным контурам.

Ориентирование фотоплана следует выполнять с контролем по нескольким контурным точкам, видимым на местности и изображенным на фотоплане.

При определении отметки пикета, совпадающего с хорошо видимой контурной точкой, расстояние до него следует определять по фотоплану, а угол наклона измеряется непосредственно.

По завершении съемки рельефа на фотоплане оформляется следующий материал:

- журналы сгущения планового и высотного съемочного обоснования;

- журналы съемки;

- кальки высот;

- акты приемки полевых работ.