ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ФОТОГРАММЕТРИИ.

Начало научных основ теории определения формы, размеров и положения объектов поих перспективным изображениям было положено еще в эпоху Возрождения. Работами Альберти (1511 г.), Дюрера (1525 г.), Дезарга (1636 г.) были заложены предпосылки для развития теории перспективы, позволившие швейцарскому математику И. Ламберту опубликовать в 1759 г. обобщающий труд «Свободная перспектива». Практическое применение перспективных рисунков, полученных камерой-обскурой, в топографии связано с именами М.А. Капеллера (1725 г.), М.В. Ломоносова (1764 г.), Ш.-Ф. Ботан-Бопре (1791 г.).

Важнейшим событием в истории фотограмметрии явилось изобретение фотографии (Ж.Н. Ньепс, Ж.М. Даггер и У. Тальбот, 1839 г.) и стереофотографии (Дюбоск, 1844 г. и И.Ф. Александровский, 1852 г.). Первые теоретические и практические разработки по использованию фотографического изображения для составления топографических карт принадлежат французскому офицеру Э. Лосседа (1849-1868 гг.). Дальнейшие совершенствования фотограмметрии в конце XIX в. связано сименами А. Майденбауера, В. Иордана, С. Финстервальдера (Германия), П. Паганини (Италия), Е. Девиля (Канада), Н.Ф. Виллера, Р.Ю. Тиле, П.И. Щурова (Россия).

Большой вклад в разработку теории и практику фотограмметрических работ, создание приборов внесли русские инженеры. Первые опытные работы по фототопографической съемке выполнены в России в 1891 г. Н.Ф. Виллером при изыскании Закавказской железной дороги. В 1897 г. Р.Ю. Тиле и II.И. Щуров применили фототеодолитную съемку на изысканиях Забайкальской и Маньчжурской железных дорог. К этому времени относится публикация первых научных трудов по фотограмметрии С. Коппе (1889 г.), Е. Девиля (1895 г.), Г.Н. Шибуева и Н.Н. Веселовского (1899 г.).

Большое влияние на дальнейшее развитие фотограмметрии оказали трехтомный труд Р.Ю. Тиле "Фотография в современном развитии" (1908-1909 гг.) и первый учебник "Измерительная фотография и ее применение в воздухоплавании" (1907 г.), написанный В.Ф. Найденовым для слушателей Военно-инженерной академии. В учебнике были обобщены вопросы теоретической фотограмметрии и дано математическое обоснование способов графического трансформирования аэроснимков.

Одновременно с наземным фотографированием развивается фотографирование с воздушных носителей (шаров, аэростатов и т.д.). Первые фотографии с аэростатов были получены в 1858 г французом Ф. Надаром. В России началу аэрофотосъемочных работ положили поручик А.М. Кованько, выполнивший в 1886 г с воздушного шара аэрофотосъемку устья реки Невы с высот 800,1200 и 1350м, и полковник Н.А. Козлов, впервые в 1887 г выполнивший аэрофотосъемку на пленку.

Развитие авиации, точного приборостроения и оптики привело к дальнейшему совершенствованию методов фотограмметрии. Решающими в истории ее развития после изобретения фотографии явились открытие Штольцем в 1892 г. принципа измерительной марки, изобретение Е. Девиллом в 1895 г. стереоскопического прибора для составления карт по фотоснимкам и изобретение К. Пульфрихом в 1901 г. стереокомпаратора.

Стереоскопический принцип измерения стереопары устранил трудности связанные с отождествлением одинаковых точек на разных снимках и открыл новые возможности по совершенствованию их камеральной обработки.

В 1914 г. фирма К. Цейсса выпустила первый универсальный прибор, изобретенный в 1908 г. Э. Орелем (Австрия).

В России до 1917 г. фотограмметрия применялась в основном для военных целей. Создание отечественной фотограмметрической аппаратуры и приборов тормозилось из-за слабого развития оптико-механического производства.

Исключительно большое значение для развития геодезической науки и технического прогресса в России имел подписанный В.И. Лениным в 1919 г. декрет "Об учреждении высшего геодезического управления" (ВГУ), позже реорганизованного в Главное управление геодезии и картографии (ГУГК). ВГУ было образовано для изучения территории страны в топографическом отношении в целях поднятия и развития производительных сил, производства в общегосударственном масштабе геодезических работ и топографических съемок, создания и издания картографических материалов. Аэрофототопографическая съемка была признана наиболее эффективным методом решения этой грандиозной задачи.

Первый этап (I9I8-I929 гг.) характеризуется организацией фототопографической службы, подготовкой кадров и разработкой новой технологии создания карт. В 1919 г. в системе Военно-топографической службы (ВТС) был создан первый аэрофототопографический отряд. В том же году открылась Высшая аэрофототопографическая школа Красного военно-воздушного флота. В 1921 г. в Московском (бывшем Межевом) геодезическом институте открывается аэрофотогеодезическое отделение, преобразованное в последующем в факультет, чем и было положено начало подготовки инженерных и научных кадров в области фотограмметрии.

В 1925 г. общества «Добролет» и «Укрвоздухпуть» создали производственные подразделения для аэрофотосъемки. С этогомомента началось бурное развитие фототопографической службы.

В ВТС страны под руководством Н.М. Алексапольского был разработан комбинированный метод аэрофототопографической съемки, который с учетом свойств одиночного снимка позволил путем трансформирования получить контурную часть плана – фотоплан. Рельеф изображался в виде горизонталей на фотоплане непосредственно в поле с помощью мензульной съемки.

За рубежом для дальнейшего совершенствования летносъемочных процессов и процессов создания по аэроснимкам планов и карт с 1918 г. до 1923 г. были построены специализированные самолеты, созданы аэрофотоаппараты полного автоматического действия, сконструированы и построены фототрансформаторы автоматического или полуавтоматического действия.

В 1922 г. фирмой К. Цейсса была создана первая модель стереопланиграфа, при помощи которого по снимкам, используя принцип стереоскопического зрения, стало возможным составление плана с горизонталями. Приборы такого типа названы универсальными стереофотограмметрическими приборами, а способ создания планов при помощи этих приборов – универсальным способом стереофотограмметрической съемки.

Основные принципы взаимного ориентирования пары аэроснимков были введены в фотограмметрию С. Финстервальдером еще в 1899 г.

О. Грубер (Германия) предложил решить эту задачу с помощьюоптико-механических устройств. Её аналитическое решение, предложенное в 1928 г. А.С. Скиридовым, получило развитие в трудах Н.Г. Келля, Г.П. Жукова, В. Романовского, М.Д. Коншина, Н.А. Урмаева, А.Н. Лобанова и др. и привело к разработке способов взаимного ориентирования снимков путем измерения поперечных параллаксов на приборах типа стереокомпаратор.

В 1928 г. в Москве создан Государственный институт геодезии. аэрофотосъемки и картографии (ныне Центральный научно-исследовательский институт геодезии, аэросъемки и картографииим. Ф.Н. Красовского). Его ученые внесли существенный вклад в развитие топографо-геодезического и картографического производств.

Во втором периоде (1930 – 1945 гг.) проводятся работы по совершенствованию комбинированного способа съемки и разработки дифференцированного способа создания карт по снимкам. Универсальный способ из-за высокой стоимости стереопланиграфа и низкой производительности в то время для СССР был неприемлем.

В 1931 г. в Ленинграде под руководством академика А.Е. Ферсмана организуется научно-исследовательский институт аэросъемки, ученые которого успешно разрабатывали основные вопросы аэрофотографии, фотограмметрии и дешифрирования аэроснимков. В 1934 г. он переведен в Москву и вошел в состав ЦНИИГАиК.

Первыми весомыми результатами второго периодабыло создание М.М. Русиновым широкоугольного и сверхширокоугольного объективов, С.П. Шокиным и Г.Г. Гордоном – топографических аэрофотоаппаратов. В 1933 г. выпущен стереоавтограф Ф.В. Дробышева. В I934-I938 гг. им созданы стереометры, что послужило основой для широкого внедрения в производство и дальнейшего усовершенствования метода дифференцированных процессов. В теоретических исследованиях по совершенствованию отдельных процессов фототопографической съемки активно участвовали Н.М. Алексапольский, Ф.В. Дробышев, В.Ф. Дейнеко, Г.П. Жуков, М.Д. Коншин, Г.В. Романовский.

Для картографирования страны с 1937 г. начинают широко применяться методы аэрофототопографической съемки, а к 1939 г. в системе ГУГК они стали основными способами топографических съемок. Широкое применение получила съемка дифференцированным способом.

Успехи отечественной фотограмметрии позволили приступить к съемкам обширной территории страны в масштабах 1: 100000, 1: 50000 и 1: 25000. К началу Великой Отечественной войны сплошное картографирование территории страны вмелкихи средних масштабах в основном было выполнено.

В годы войны продолжались теоретические исследования в области фотограмметрии. Н.А. Урмаев завершил и опубликовал работу по теории фотограмметрии в векторном исчислении, а М.Д. Коншин разработал основные теоретические положения по обработкеснимков с преобразованием связок проектирующих лучей.

Во время второй мировой войны фактически все имеющиеся средства фотограмметрического картографирования были подчинены решению сложной задачи создания огромного количества карт и фотодокументов для удовлетворения нужд войны.

После Великой Отечественной войны перед геодезией была поставлена задача завершения картографирования страны в масштабе 1: 100 000 и перехода к сплошному картографированию в масштабе 1: 25 000, а для отдельных районов - к съемкам в более крупных масштабах. В связи с этим потребовалось дальнейшее усовершенствование приборов и методов съемки. В 1950 г. на базе отечественной оптики был создан сверхширокоугольный многокамерный аэропроектор - мультиплекс (М.М. Русинов, Н.В. Викторов).

Наметившаяся тенденция применения приборов универсального типа тормозилась тем, что внедрение короткофокусных объективов нарушило допустимые соотношения между фокусными расстояниями съемочных камер и проектирующих камер универсальных приборов. Чтобы устранить эту проблему, была предложена методика обработки снимков с преобразованными связками проектирующих лучей. (М.Д. Коншин, Г.В. Романовский, Ф.В. Дробышев, А.Н. Лобанов, Г.П. Жуков, В.Я. Финковский и др.) На ее основе созданы отечественные универсальные приборы: стереопроектор Г.В. Романовского и стереограф Ф.В. Дробышева. Конструкция этих приборов упростилась благодаря тому, что аэрофотоснимки в них располагались в одной горизонтальной плоскости. В отличие от зарубежных универсальных приборов они позволили обрабатыватьаэрофотоснимки с любым полем изображения, могли быть установлены без специального фундамента, требовали меньшей рабочей площади и стоили намного дешевле зарубежных аналогов. Одновременно с созданием универсальных приборов в практику аэрофотосъемки были внедрены более надежные способы регистрации отдельных элементов внешнего ориентирования снимков (статоскопы, радиовысотомеры, гиростабилизирующие установки, радиогеодезические системы) и разработаны способы их использования в процессе построения и уравнивания сетей пространственной фототриангуляции (Г.В. Романовский, И.Д. Каргополов, В.И. Павлов и др.). Серьезное внимание уделялось развитию аналитических методов на основе применения высокоточных стереокомпараторов и ЭВМ (А.Н. Лобанов, М.Д. Коншин, И.Т. Антипов, Ф.Ф. Лысенко, В.Б. Дубиновский, Р.П. Овсянников, В.А. Полякова, И.И. Финаревский, С.Г. Могильный и др.). Разрабатывается технология крупномасштабных съемок (Н.А. Соколова, К.Н. Герценова и др.). Совершенствуется аэросъемочная оптика (Д.С. Волосов, М.М. Русинов), создаются новые приборы для дифференциального трансформирования (Е.И. Колонтаров, Г.П. Жуков, Ф.В. Дробышев и др.). Появляются автоматизированные стереокомпараторы (М.Д. Коншин, В.Д. Дервиз, В.И. Кораблев и др.), многоцелевой аналитический автоматизированный прибор стереоанаграф (Г.А. Зотов, В.Е. Копылов, А. В. Сорока и др.) и системы для автоматизации процессов фотограмметрической обработки снимков (А.Н. Лобанов, И.Г. Журкин, А.А. Чигирев и др.).

Большой вклад в развитие теории и практики фотограмметрии внесли труды В.Я. Бобира, Г.Б. Гонина, И.Ф. Куштина, Б.К. Малявского, Р.П. Овсянникова, В. И. Пaвлoва, H.C. Pамм, Б.H. Poдиoнoва, M.C. Уpмаeвa, Ю.C. Тюфлина.

Активно велись исследования и по разработке методов прикладной фотограмметрии: в горном деле для решения маркшейдерских задач (Л.Н. Келль, С.В. Чистяков, А.П. Трунин, И.И. Финаревский, Г.В. Забродин, С.Г. Могильный, Л.В. Фомичев, А.В. Стрельников и др.); в геологии и геофизике для определения координат точек и определения топографических поправок в измеренныезначения силы тяжести (В.М. Воевода, В.И. Павлов, А.Г. Прихода, Ю.А. Жилин, А.А. Чигирев и др.); в архитектуре при инвентаризации и восстановлении памятников истории и культуры; в промышленном и гражданском строительстве (М.И. Буров, А.С. Валуев, Д.П. Кораблев, Г.А. Лысков, В.М. Сердюков и др.); при изысканиях и проектировании трасс линейныхсооружений (С.А. Бутлер, Б.К. Малявский, Э.Н. Норман, В.И. Павлов и др.); при определении глубин, изучении волнения, течений (В.Г. Зданович, И.А. Черкасов, Ю.Д. Шариков, Н.С. Рамм, Д.А. Янутш и др.); в сельском хозяйстве (В.Ф. Дейнеко, В.Д. Ильинский, И.В. Байков).

В последней четверти 20 века произошел качественный рывок в развитии злектронно-вычислительной техники. В 1970 году создана технологи получения цифровых снимков, появились довольно дешевые быстродействующие ПЭВМ с большим объемом памяти, обеспеченные качественным периферийным оборудованием (графопостроители, сканеры, принтеры и т.д.). Интенсивно разрабатывалось программное обеспечение, среди которого следует отметить и специализированные фотограмметрические пакеты. Все это привело к тому, что традиционные технологии составления карт по снимкам стали вытесняться, а на их смену приходят цифровые методы. Положительные результаты достигнуты и в нашей стране. Среди разработок следует отметить отечественные программные продукты PHOTOMOD, Талку и ЦФС.

Появились спутниковые методы позиционирования, что обеспечило аэронавигацию и получение координат точек фотографирования с высокой точностью. Это существенно сокращает объем полевых работ по геопривязке аэрофотоснимков.

Но успешное совершенствование фотограмметрических технологий возможно лишь на базе совместного использования материалов фотосъемки, спутниковой геодезии иавтоматизированныхсистем обработки информации.