Что такое фототеодолитный метод

Фототеодолит — инструмент, в котором сочетаются функции фотоаппарата н теодолита. Он позволяет получать снимки, пригодные для точного определения по ним пространственного положения точек на местности.

В основе фототеодолитного метода определения пространственного положения точек лежит принцип прямой стереофото-грамметрической засечки. Один и тот же объект фотографируют с помощью фототеодолита с двух точек базиса. Тогда, зная элементы внутреннего и внешнего ориентирования и измерив координаты и параллаксы точек на снимках, можно найти пространственные координаты этих точек.

Существует особый прибор (стереоавтограф), позволяющий графико-механическим путем решать уравнения математической зависимости между пространственными координатами точек местности и координатами их перспективных изображений. На этом приборе план местности автоматически вычерчивается в определенном масштабе, для чего необходимо иметь на каждом снимке изображение не менее трех-четырех контрольных геодезических пунктов.

Исходя из назначения работы, точности и масштаба съемки, выбирают длину базиса фотографирования и надлежащее расстояние от соответствующих объектов. При заданном расстоянии увеличивать длину базиса сверх известного предела нельзя, так как будет нарушено стереоскопическое восприятие изображения и затруднено отождествление точек на приборах. Кроме того, при увеличении базиса сокращается площадь перекрытия снимков, на которой только и возможна вся последующая обработка материалов.

Наиболее благоприятные результаты получаются, когда отношение длины базиса к расстоянию до объекта следующее: отвесные скалы от 1:5 до 1 : 10; горный рельеф от 1 : 10 до 1 :20; холмистый и плоско равнинный рельеф (при расположении базиса возможно выше над объектом) от 1 : 15 до 1:30.

В отличие от плановых аэроснимков с самолета рельеф на снимках, полученных при помощи фототеодолита, представлен в более привычном для наблюдателя виде и в более крупном масштабе, что является несомненным достоинством метода наземной стереофотограмметрии. Этот метод особенно пригоден для детального изучения и картографирования рельефа, обладающего большими размахами высот н крутыми склонами, т. с. таких объектов, которые труднодоступны или вовсе недоступны для непосредственных наземных исследований (высокогорья, ледники, большие обрывы, осыпи).

При стереоскопическом просмотре снимков можно дать подробную характеристику форм, элементов рельефа, привести для них детальные морфометрические показатели. Так, по снимкам нетрудно установить террасированность речных долин, определить высоту террас, установить по известным морфологическим признакам положение современной или древней снеговой линии в горах и определить ее высоту, установить и охарактеризовать формы ледниковой аккумуляции с определением для них любых количественных показателей.

Одновременно с изучением рельефа по снимкам все выделенные геоморфологические объекты наносят на топографическую основу, осуществляя, таким образом, в камеральных условиях построение весьма точной геоморфологической карты исследуемой территории (Заитов и др., 1957). Чтобы материалы стереофотограмметрической съемки полнее удовлетворяли требованиям геоморфологов, рельеф на снимках должен быть геоморфологически зафиксирован наиболее удачно во всех своих характерных особенностях, выявление которых диктуется научными и практическими задачами проводимых исследований.

Этого можно достигнуть только при условии, если стереофотограмметристы будут работать в тесном содружестве с геоморфологами, пользоваться их консультацией при рекогносцировке базисов, выборе объектов фотографирования.

Перед тем как проводить фототеодолитную съемку геоморфологического назначения, полезно провести серию рекогносцировочных маршрутов, чтобы познакомиться с районом и рациональнее организовать все последующие полевые работы как стереофотограмметрические, так и собственно геоморфологические.

Рабочие маршруты геоморфолог осуществляет так, чтобы собираемые при этом материалы дополняли материалы фототеодолитной съемки. Как и при использовании материалов аэрофотосъемки, полевые рабочие маршруты могут быть уплотнены на ключевых участках, между которыми прокладываются только отдельные маршрутные пересечения для связи между ними и сбора необходимых материалов.

Путем повторной стереофотограмметрической съемки можно с большой точностью изучать динамику рельефа (рост оврагов, движения оползней, дюн, развитие береговой линии). Повторную съемку производят обычно с возможно более полным соблюдением условий первой съемки, т. е. с тех же самых точек и при той же ориентировке оптических осей фототеодолита.

О происшедших изменениях судят путем сравнивания пространственных координат одних и тех же объектов, например, бровки осыпного или оползневого склона, вершины растущего оврага, отдельных глыб движущейся осыпи или каменного потока. Очень наглядное представление о динамике рельефа создается при сравнении точных планом изучаемых объектов, вычерченных на стереоавтографе с изображением форм рельефа горизонталями.

Если план, полученный по данным повторной съемки, вычертить на восковке и затем наложить его на план первой съемки, совместив оба плана по неподвижным точкам, то, сравнивая их, легко установить характер и величину происшедших в рельефе изменений. Можно также оба плана вычертить на одном листе, но разным цветом, аккуратно совместив их с помощью стереавтографа по неподвижным (опорным) точкам.

Интервал между повторными съемками (многолетний, годичный, сезонный), а также их масштаб устанавливают в зависимости от темпа развития данного объекта и детальности изучения его динамики, определяемой, в свою очередь, назначением работ. Высокая точность, с которой фиксируются любые объекты на стсреофотоснимках, позволяет изучать их динамику с такой детальностью и полнотой охвата всех происходящих на местности изменений, которые невозможно или очень трудно уловить другими методами.

При изучении динамики явлений большое значение приобретает правильный выбор не только размеров и местоположения базиса, по также его ориентировки относительно направления преобладающего перемещения данного объекта. Так, при определении поверхностных скоростей движения ледника съемочный базис располагают параллельно их оси, а повторную съемку делают лишь с одной точки.

Тогда при просмотре в стереокомпаратор двух снимков, полученных в разное время с одной и той же точки (так называемая съемка с пулевого базиса), неподвижные объекты полностью совпадут и будут видны как плоские изображения, а движущиеся (камни, пересечения и углы трещин, кучи земли или щебня, ледяные гребешки)—видны пространственно. Горизонтальные сдвиги точек на снимке можно измерить и по ним определить истинную величину смещения каждой точки.