Ugrás a tartalomhoz

Fotogrammetria 5., Az információszerzés eszközei

Dr. Engler Péter (2010)

Nyugat-magyarországi Egyetem

5.2 Földi mérőkamerák

5.2 Földi mérőkamerák

A földi mérőkamerák az expozíció pillanatában a föld felületén mozdulatlanul állnak. Amennyiben a felvétel földi objektumról készül, akkor földi fotogrammetriai mérőkameráról beszélünk. Más esetben a fényképezés célja lehet pl. a föld körül keringő mesterséges égitest. Az erre a célra készített kamerákat ballisztikus mérőkameráknak nevezzük [2.].

5.2.1 A földi kamerák csoportosításai

A földi fotogrammetria mérőkameráit több szempont szerint csoportosíthatjuk:

  1. Az egy állásponton elhelyezett kamerák száma szerint

    • az egyes kamera olyan felvevő kamera, amelyet a geodéziai műszerekhez hasonlóan háromlábú műszerállványra helyezzük fel és az expozícióval egy kép készül,

    • ikerkamera , vagy sztereokamera, amelyet ugyancsak műszerállványra tesszük fel, de a fényképezéskor egy időpillanatban térfotogrammetriai kiértékelésre alkalmas képpárt készítünk.

  1. A belső tájékozáshoz szükséges illesztő elemek szerint beszélünk [3.]

    • keretjellel ellátott kamerák , amelyek kifejezetten fotogrammetriai célokra készültek és 4, 5 vagy 8 keretjellel rendelkeznek;

    • rácskamerák (réseau-kamerák), amelyekbe a képsík elé egy üveglemezt építettek be, és az üveglemezre gravírozott keresztekből álló (2-10 mm távolságú) szabályos rácshálózat (réseau) fényképeződik rá minden egyes felvételre. A rácsvonalak metszéspontjai helyettesítik a keretjeleket. A réseau lemez lehetővé teszi pl. a filmtorzulások figyelembe vételét a kiértékelésnél.

    • kerettel ellátott kamerák , amelyek nem keretjelekkel, hanem élesen leképződő kerettel rendelkeznek. A vonalmetszések számításával meghatározott kép sarokpontok helyettesítik a keretjeleket.

A teljesség érdekében megemlítjük, hogy léteznek un. hamis keretű kamerák, amelyek azonban a belső tájékozási adatokat nem biztosítják.

  1. A kamera szerkezeti felépítése szerint

    • merevtengelyű kamerák , amelyekkel csak olyan felvételek készíthetők, ahol a kameratengely vízszintes, ebből adódóan a képsík függőleges helyzetű;

    • dönthető tengelyű kamerák , amelyeknél a kameratengelyt egy vízszintes tengely körül többnyire megadott szögértékekkel megdönthetjük. A képsík az ilyen kamerával történő fényképezés esetén akár vízszintes is lehet.

5.2.2 A földi kamerák jellemzői

A mérőkameráknak több olyan jellemző tulajdonsága van, ami miatt addig, amíg a megfelelő fotográfiai háttér (film, vegyszer, labor) rendelkezésre áll jól használhatók [4.]:

- jó minőségű optikával rendelkeznek,

- nagyméretű képeket lehet velük készíteni (13x18, 10x12 cm),

- ismertek a belső tájékozási elemek,

- a képek felbontása, rajzolata nagyon jó, tónus gazdag,

- szükség esetén jól rögzíthetők és beállíthatók a műszerállványon,

- a felvételekre azonosító adatokat, információkat lehet ráfényképezni.

Az előzőekből is következik, hogy a kamerákkal szemben két alapvető, fontos követelmény t támasztunk:

  • a belső adatokat tartósan őrizze meg,

  • a külső adatokat könnyen, gyorsan és kellő pontossággal határozhassuk meg.

A felvétel külső adatait a felvételkészítés előtt vagy után valóban egyszerűen megadhatjuk. A vetítési középpont koordinátáit geodéziai méréssel meghatározhatjuk, a szögelemeket a kamerák beállítása után a műszerről leolvashatjuk. A külső tájékozási elemek meghatározása érdekében a kameráknak általában rendelkezniük kell [3.]

  • olyan eszközökkel, melyek segítségével geodéziai mérőműszerek csatlakoztathatók hozzá. Azokat a kamerákat, amelyek rendelkeznek közvetlen szögmérésre alkalmas műszerelemmel is, fototeodolitoknak nevezzük. A korszerű kamerák (pl. WILD P31) nem fototeodolitok, mert esetükben a kényszerközpontosító segítségével a kamera helyére tesszük a geodéziai műszert és nincs azzal egybeépítve.

  • libellákkal beállítható műszerállvánnyal, amelyek lehetnek egyszerű geodéziai műszerállványok, vagy főként az ikerkamerákhoz készített speciális állványok;

  • vízszintes értelmű forgatási lehetőséggel, amikor az elfordulási szög egy vízszintes körosztáson leolvasható, vagy állandó szögértékek beállíthatók;

  • a vízszintes síkon kívül eső pontok megirányzásához egy magassági értelemben is állítható távcsővel;

  • vízszintes tengely körüli döntési lehetőséggel (csak dönthető tengelyű kamerák esetében) folyamatosan magassági körleolvasással, vagy rögzített értékekkel;

  • elforgatási lehetőséggel, azaz álló vagy fekvő képformátumot használhassunk;

  • keresővel matt üveglemezzel, vagy a kamera külső részén elhelyezett a szélső sugarak kijelölésére szolgáló jelekkel, hogy a képterületet ellenőrizhessük a fényképezés előtt.

Az analitikus fotogrammetriai kiértékelésekhez nincs szükség a külső adatok pontos megadására, illetve beállítására, mert azok illesztőpontok alapján számítással közvetett módon meghatározhatók. A külső adatok ismerete azonban továbbra is fontos lehet, mert a számításokhoz a felvételezéskor mért és beállított adatokat a számításoknál jó kezdőértékként fel tudjuk használni.

5.2.3 Egyes kamerák

Egy kép készítésére alkalmas földi mérőkamerát alkalmazunk olyan esetekben, amikor a kívánt pontosság elérése érdekében a felvételi távolságot és a bázisviszonyt a vizsgált tárgy helyzetét és méretét figyelembe véve határozzuk meg. A szakzsargonban földi mérőkamera alatt mindig az egy kép készítésére alkalmas mérőkamerát értjük. A földi mérőkamerákkal készíthető képek téglalap alakúak. Képméretük változó: 18x24, 13x18, 10x15, 9x12, 6,5x9 cm. A képek alaphelyzetben fekvő formátumúak. Ha a kamera rendelkezik elforgatási lehetőséggel, a képterület jobb kihasználása érdekében álló formátumú képet is készíthetünk.

A kamerák döntő többsége dönthető tengelyű kamera, ami szintén a képterület jobb kihasználását teszi lehetővé. A kamerák nyílásszöge lehet normál, nagy és igen nagy nyílásszög. A Magyarországon is használt kamerák közül a Zeiss Photeo19/1318-as fototeodolit az a kamera, amelyik nem rendelkezik zárszerkezettel, az exponáláskor egy védősapkát kell levenni az objektív elől. Emiatt ennél a kameránál csak igen alacsony érzékenységű (kb. 6 DIN) filmet használtak, mert az expozíciós időt nem lehetett pontosan betartani. A többi kamera rendelkezik zárszerkezettel. Az expozíciós idő B-től (végtelen) 1/60, 1/300, 1/400 vagy 1/500 másodperc között állítható.

A rekesznyílás értékét is kameratípusonként változó értékekkel állíthatjuk be, jellemzően az 5.6, 8, 11, 16, 22 értékek között. A földi mérőkamerák egy részénél a képtávolság állandó, ezekkel csak a rekesznyílás által meghatározott mélységélességi tartományban fényképezhetünk. Előnye viszont, hogy a ck kameraállandó értéke valóban állandó. Több gyártó is készített olyan kamerákat, amelyeknél a képtávolság változtatható, azaz állítható a tárgytávolság. Az ilyen kamerával készített felvételek esetében a kameraállandót korrigálni kell a változó tárgytávolság függvényében. A nagy pontosságú univerzális kamerák különböző gyújtótávolságú, cserélhető objektívekkel rendelkeznek [1.].

Az 5-1. ábra egy földi mérőkamera vázlatos rajzát mutatja.

5-1. ábra Földi felvevő kamera [3.]

A magyarországi gyakorlatban a Zeiss Photeo 19/1318 fototeodolitot, a Zeiss UMK 10/1318 (5-2. ábra) és a Wild P31 (5-2. ábra) univerzális mérőkamerákat alkalmazták földi fotogrammetriai feladatok megoldására.

5.2.4 Ikerkamerák

Az ikerkamera, vagy sztereo-mérőkamera egy általában konstans bázis két végpontján, a bázisra merőleges tengellyel rögzített két kamerából áll. A leggyakrabban alkalmazott bázishossz a 40 és a 120 cm. Például a 120 cm bázisú ikerkamera 5-25 m-es tárgytávolságnál használható. Az állandó bázisú ikerkamerák képmérete jellemzően 9x12, 6.5x9 cm, a kameraállandó értéke 56, 60, vagy 64 mm. A rekesznyílás 8 és 32 között, az expozíciós idő B-től 1/400, vagy 1/500 másodpercig állítható. A változtatható bázisú ikerkamerák egy bázissínre erősíthetők fel, amelyen a kamerák távolsága, bázisa tetszőlegesen állítható. A változtatható bázisú kamerák nagyobb képmérettel (13x18 cm) rendelkeznek és a kameraállandó is nagyobb (99, 100, 150 mm). Az ikerkameráknál az exponálás egy olyan speciális távkioldó zsinórral történik, amelyik mindkét kamerában ugyanazon pillanatban nyitja a zárszerkezetet. Az 5- 3. ábra egy ikerkamera vázlatos rajzát mutatja.

5-3. ábra Ikerkamera [3.]

Magyarországon a SMK 40-es és 120-as fix bázisú ikerkamerákat használták.

Az ikerkamerák legnagyobb előnye az, hogy változó jelenség vizsgálatára is alkalmas képpárokat készíthetünk, mert mind a két kép egy időpillanatban készül, tehát ugyanazt az állapotot rögzíti két különböző álláspontról.

5.2.5 A földi mérőkamerák vizsgálata

A földi mérőkamerák szerkezeti eleminek fotogrammetriai szempontból bizonyos követelményeket ki kell elégíteniük, melyek közül a legfontosabbak a következők [1.]:

  • a kameratengelynek és az irányzó távcső irányvonalának 0o állásnál egy függőleges síkba kell esnie;

  • a képkoordináta-rendszer ξ tengelyének, és a műszer állótengelyének párhuzamosnak kell lennie,

  • a képkoordináta-rendszer ξ tengelyének vízszintesnek kell lennie.

Ezeket a követelményeket - itt nem részletezett – egyszerű mérésekkel ellenőrizhetjük.

A belső adatok meghatározásához a képtérben 3 vagy 5 illesztőpontot helyezünk el, majd elkészítjük a felvételeket. Teodolittal mérve az illesztőpontokra menő irányok egymással bezárt szögét, megfelelő fotogrammetriai műszerrel (komparátorral) mérve a pontok képkoordinátáit, egyszerű képletek segítségével kiszámíthatjuk a három belső adatot, a ck-t, a ξ0-t és ζ0-t. Ha csak a kameraállandót akarjuk meghatározni, elegendő két illesztőpont is.

A földi fotogrammetriában használható amatőr kamerák vizsgálata, kalibrálása összetett feladat, melyhez célszerű egy nagy pontosságú pontmezőt kitűzni és meghatározni.