Ugrás a tartalomhoz

Fotogrammetria 11., Térfotogrammetriai műszerek

Dr. Engler Péter (2010)

Nyugat-magyarországi Egyetem

11.3 Analóg térkiértékelő műszerek

11.3 Analóg térkiértékelő műszerek

Az analóg térfotogrammetriai műszereket – mint a bevezetőben már említettük – a mai gyakorlatban már nem használjuk, nagyon röviden mégis bemutatjuk.

Hangsúlyozni szeretnénk, hogy a ma már nem gyártott analóg műszerekkel nem a hagyomány okán foglalkozunk, hanem azért, mert a számítógéppel támogatott analóg rendszerek ma is igen széles körben (jelenleg a világ térképeinek közel 40 %-a ilyen műszerekkel készül) használatosak sok más országban a fotogrammetriai kiértékelések végzésénél.

Az analóg műszerek feladata a terep vagy objektum homológ térmodelljének előállítása, majd e térmodellen végzett mérések rajzi vagy számszerű rögzítése. Ezt a feladatot a műszerek a vetítési folyamat megfordításával oldják meg, azaz a képpontok és a felvétel belső adatai alapján előállítják a felvételi sugárnyaláb tárgyfelőli részét, s a két sugárnyaláb homológ sugarainak metszésbe hozásával állítják elő a térmodellt, a terep kicsinyített mását.

A folyamatnak megfelelően a képpár két képét megfelelő képtartókba kell helyezni, és biztosítani kell, hogy a képek egymáshoz viszonyítva olyan helyzetbe kerüljenek, mint a felvétel pillanatában voltak. Ennek érdekében a vetítőkameráknak két egymásra merőleges irányban dönthetőnek és a képsíkra merőleges irányban forgathatónak kell lenniük. Az előállított térmodell méretarányát a két vetítési középpont távolsága határozza meg, következésképpen biztosítani kell a bázis hosszának változtathatóságát.

Azért, hogy a modellen méréseket tudjunk végezni szükséges egy térben mozgó mérőjel, amelyet a modell meghatározni kívánt pontjára rá lehet állítani. E célból a mérőjelet és a modellt egy szemlélőrendszeren keresztül láthatóvá kell tenni, továbbá a mérőjel és a modell egymáshoz viszonyított helyzetét változtatni kell tudni. Ez három egymásra merőleges irányban történik. Végezetül a mérőjel térbeli mozgását, helyzetét grafikus, vagy számszerű formában rögzíteni, regisztrálni kell. A felsorolt igényeket kielégítő analóg műszer főbb szerkezeti elemei (11-2. ábra):

  1. Centrális rendszer (vetítő rendszer, bázis és tájékozási rendszer)

  2. Ortogonális rendszer (koordináta-rendszer)

  3. Szemlélőrendszer

  4. Mérő- és adatrögzítő rendszer

  5. Bázistest (csak univerzális műszereknél)

11-2. ábra A WILD A9 sztereoautográf

11.3.1 A főbb szerkezeti elemek jellemzői, feladatai

A következőkben összefoglaljuk a műszerek szerkezeti elemeinek feladatait, legfontosabb megoldási módjait. Mint látni fogjuk, az analitikus műszereknél az első négy fő szerkezeti elemmel találkozunk, de természetesen más technikai megoldással.

1. Centrális rendszer

a, A vetítő rendszer feladata a homológ sugarak előállítása, amihez a műszernek rendelkeznie kell két képtartóval. A képtartó mérete a műszer egyik jellemzője. A képtartóban központosan kell behelyezni a képeket, és be kell tudnunk állítani a redukált kameraállandót. Gyakorlatilag tehát itt végezzük el a belső tájékozást. Leginkább a mechanikai vetítőrendszerek terjedtek el, ahol a vetítősugarakat egy, a térben megfelelően (kardáncsuklókkal és gömbcsuklókkal) beállítható irányrudak állítják elő.

b, A bázis- és tájékozási rendszer feladata a térbeli báziskomponensek, a relatív és abszolút tájékozási elemek beállításának biztosítása.

A kiértékeléshez a modell méretarányát úgy kell megválasztani, hogy az ehhez szükséges bx modellbázis beállítását a műszer beállítási, illetve mérési tartományán belül elvégezhessük. A bázisrendszer lehet közvetlen (direkt) bázisállítású, vagy közvetett (indirekt) bázisállítású. A bázisrendszerben lehet beállítani továbbá a hozzátájékozáshoz szükséges by és bz báziskomponenseket.

A tájékozási rendszer lehetővé teszi a modell előállításához szükséges tájékozási elemek (κ’, ϕ’, ω’, κ”, ϕ”, ω”) beállítását, meghatározását.

2. Ortogonális rendszer

Az ortogonális rendszer a műszer térbeli koordináta-rendszerét jelöli ki, a mérőjel (valós, vagy virtuális mérőjel) térbeli vezérlésére (vezetésére) mérésére szolgál. A mérőjel vezetése történhet kézi vezetéssel (csak direkt bázisállítású, "asztali" műszereknél), vagy sínvezetéssel. Vízszintes értelemben (x és y) kézi kerekekkel, magassági értelemben (z) lábtárcsával. Sínvezetésnél a mérőjel térbeli helyzetét mérőorsók segítségével mérhetjük, vagy analóg/digitális átalakítók segítségével számítógépes adathordozón rögzíthetjük.

3. Szemlélőrendszer

A térmodell szemlélését (a modellen a mérőjellel térbeli pontra állást, térbeli vonalak letapogatását), az egyéni szem- és látáshibák kiküszöbölését teszi lehetővé. A szemlélőrendszer lehet előzetes képelválasztású, vagy utólagos képelválasztású. A kiértékelő műszerekben leggyakoribb az előzetes képelválasztású, optikai binokuláris szemlélőrendszer. A szemlélőrendszer tulajdonképpen egy lencsékből, prizmákból és tükrökből álló optikai rendszer.

A mechanikai felépítésű műszereknél a szemlélés iránya a képsíkra merőleges, ezért ezeket a műszereket frontális szemlélésű műszereknek nevezzük.

4. Mérő és adatrögzítő rendszer (kiegészítő műszerelemek)

A többféle műszerelemből álló rendszer lehetővé teszi a mérési eredmények grafikus vagy numerikus formában történő regisztrálását, valamint a kiegészítő, külső műszerelemekkel való kapcsolatot.

a, A mérőrendszer a mérőjel térbeli helyzetének mérésére szolgál. A mérőrendszer állhat mérőorsókból és magassági léptékből, vagy A/D (analóg-digitális) jelátalakítókból. Az A/D átalakítók a mérőjel megtett útját elektromos impulzusokká alakítják át, így lehetővé válik azok digitális rögzítése, vagy továbbítása.

b, Az adatátvivő berendezések a műszer kezelőszervei és mérőorsói, valamint a műszer és az adatrögzítő (térképező) berendezések kapcsolatát biztosító szerkezeti elemek. Ide soroljuk a műszer és a rajzasztal (vagy koordinatográf-asztal) szinkron kapcsolatát biztosító mérőorsós - közlőtengelyes adatátvivő berendezést, a pantográfokat (rudas- vagy szalag pantográf), az elektromos tengelyeket (szervomotoros, szinkron kapcsolat).

c, A grafikus adatrögzítő berendezés leggyakrabban a kiértékelő műszerhez fogaskerék-áttétellel csatlakoztatható külső rajzasztalok vagy koordinatográfok, illetve néhány műszernél a belső rajzoló berendezések jelentik. Segítségükkel a mérőjel térbeli mozgását pontonkénti vagy vonalas kiértékeléssel jeleníthetjük meg a térképen. Vonalas kiértékelésnél egy rajzoló csúcs folyamatosan rajzolja a mérőjel térbeli vonalvezetésének vízszintes vetületét.

d, Számszerű vagy digitális adatrögzítésre szolgálnak a regisztráló berendezések. A számítógépes adatfeldolgozáshoz használhatók az elektronikus regisztráló berendezések. Két fajtája ismeretes, a szöghelyzet kódoló és a lineáris A/D átalakító. Az első esetben a mérőorsók elfordulásait, a második esetben a mérőjel hosszirányú elmozdulását alakítja át rögzíthető elektromos impulzusokká. A regisztráló berendezések működési módjai:

  • passzív üzemmód (pontonkénti mérés és regisztrálás),

  • aktív üzemmód (út- illetve időintervallumok szerinti automatikus digitalizálás és pontszámozás).

A regisztráló berendezések lehetővé tették a pontonkénti síkrajzi kiértékelés digitalizálását, a síkrajz vonalas kiértékelésének digitalizálását, a domborzat pontonkénti digitalizálását, a szintvonalak kiértékelésének digitalizálását, a terepfelület szabályos vagy szabálytalan hálózat szerint történő digitalizálását, az egyenes- vagy görbe vonalú profilok digitalizálását.

e, A műszerfejlesztések révén az analóg térfotogrammetria műszerekhez számítógépet kapcsoltak, így lehetővé tették a digitális térképek előállítását. A műszer és a számítógép összekapcsolásának feltétele az A/D átalakító megléte, és/vagy egy interface is.

5. Bázistest

Az univerzális térfotogrammetriai műszereken a bázistest lehetővé teszi az összefüggő modellsor létrehozását azzal, hogy a hozzátájékozást mindkét képnél elvégezhetjük. Ezek a műszerek rendelkeznek by1, by2, bz1 és bz2 állítási lehetőséggel.

11.3.2 Számítógéppel támogatott sztereofotogrammetriai kiértékelő rendszer

Az analóg térfotogrammetriai műszereket a gyártással egy időben, vagy átépítés, továbbfejlesztés révén számítógéppel kapcsolták össze. Ezeket számítógéppel támogatott sztereofotogrammetriai kiértékelő rendszernek nevezzük.

Felépítése (hardver elemek):

- analóg térfotogrammetriai műszer,

- számítógép (+hardver elemek, + grafikus monitor),

- digitális plotter.

A működéséhez szükséges programokat két csoportba soroljuk:

a, Rendszerprogramok:

- adatbevitel,

- inicializálás (eszközkonfiguráció definiálása),

- tájékozások, alaplap előkészítése.

b, Felhasználói (v. kiegészítő, v. opcionális) programok:

- légiháromszögelés kiegyenlítéssel,

- szintvonalszerkesztés,

- speciális alkalmazási területek,

- földi fotogrammetria, dokumentáció készítése,

- térképező szoftverek.

Végrehajtható fotogrammetriai feladatok:

- numerikus és/vagy grafikus kiértékelés,

- DTM előállítása,

- adatnyerés és térképezés nem földmérési, topográfiai feladatok esetén,

- térképek, helyszínrajzok helyesbítése, korszerűsítése, stb.

Magyarországon számítógéppel támogatott sztereofotogrammetriai kiértékelő rendszerekké pl. a Sztereometrográf, a Wild A7, Wild A8 és a Topocart (11-3. ábra) analóg térfotogrammetriai műszereket alakították át. Térképezésre főként a MicroStation és az ITR programokat használták.

11-3. ábra Számítógéppel támogatott térfotogrammetriai műszer (Topocart)