книги из ГПНТБ / Рабинович Ф.Д. Фотограмметрическая съемка железнодорожных путей

Ф. Д. РАБИНОВИЧ

ФОТОГРАММЕТРИЧЕСКА Я СЪЕМКА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ПУТЕЙ

ИЗДАТЕЛЬСТВО « Н Е Д Р А» М о с к в а 1974

Рабинович Ф. Д. Фотограмметрическая съемка железнодорожных путей. М., «Недра», 1974. С. 168.

Вкниге описаны способы фотограмметрической съемки плана железно­ дорожной линии, элементов путевого развития и поперечных профилен земляного полотна.

Впервой главе приведены требования к крупномасштабной маршрут­ ной аэрофотосъемке пути, описаны методика изготовления фотосхем полосы местности, прилегающей к железной дороге, методы н приемы камеральной разбивки пикетажа на этих фотосхемах. Вторая глава посвящена теории прибора для съемки железнодорожных кривых по аэроснимкам (ПСКА), описанию его конструкции, методики исследований и юстнровок прибора,

способов угловых и линейных измерений, выполняемых при помощи ПСКА. В третьей главе дано описание способов съемки кривых при помощи ПСКА — упрощенного, методами угловых и линейно-угловых измерений. Четвертая глава содержит описание технологии съемки кривой способом

угловых измерений.

Пятая глава посвящена исследованию точности съемки кривой спо­ собом угловых измерений. Глава содержит анализ источников ошибок, определения длины эвольвенты кривой фотограмметрическим методом; приведены формулы для расчета ожидаемых ошибок определения элементов кривой н рнхтовок по результатам фотограмметрической съемки. В заклю­ чительной части главы приведены сведения об экспериментальной оценке точности съемки кривых по способу угловых измерений.

Шестая глава посвящена способам определения элементов путевого развития: координат центров стрелочных переводов и междупутных рас­ стояний. Приведен анализ источников ошибок определения координат цен­ тров стрелочных переводов прибором ПСКА. В заключительной, седьмой, главе описаны способы съемки поперечных профилей земляного полотна железнодорожного пути при помощи стереометрографа с подключенными к нему коордпмстрами типов «Д» или «Е».

Приведены сведения о результатах экспериментального исследования точности фотограмметрической съемки поперечных профилей земляного полотна.

В приложениях помещены таблицы, необходимые для выполнения вычнелепий.

Книга предназначена для специалистов, работающих в области инже­ нерной фотограмметрии, работников проектно-нзыскательскнх организаций, студентов и преподавателей транспортных вузов.

Таблиц В8, иллюстраций 52, библиография — 10 названий.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Работа, предлагаемая вниманию читателей, посвящена фото­ грамметрической съемке железнодорожных путей по крупно­ масштабным аэроснимкам для составления проектов сооружения (рядом с существующим) нового пути, линий воздушных и подзем­ ных коммуникаций, электрификации железных дорог, а также переустройства раздельных пунктов.

Вкниге использованы результаты экспериментальных работ, выполненных под руководством и при участии автора в отделе аэрофотосъемки Мосгипротранса, получившие в дальнейшем при­ менение при изысканиях для проектирования большого числа объектов.

Впроведении опытных камеральных работ принимали участие

расчет оптической системы и конструктивное оформление прибора ПСКА, И. П. Маруничу и А. О. Зарецкому (Гипропромтрансстрой), сделавшим ряд ценных замечаний по методике измерений, и проф. Г. П. Левчуку, оказавшему большую помощь в работе над книгой.

1*

ВВЕДЕНИЕ

За последние годы стереотопографическая съемка железных дорог — станций и перегонов — нашла широкое применение. Назначением этих съемок является составление проектов пере­ устройства станций, сооружения вторых и третьих путей, линий электроснабжеиия и связи, электрификации железных дорог.

Потребность в такого рода съемках все время возрастает. Причины замены традиционных наземных методов съемки стереотопографическими очевидны: этим достигается значительное сни­ жение трудовых затрат, планы отличаются большей объектив­ ностью и полнотой,а условия труда исполнителей значительно улучшаются.

Первые опыты стереотопографической съемки железнодорож­ ных станций были поставлены в начале 50-х годов в Ленгипро-

циализированной организации Аэротранспроект была разработана методика составления планов станций в масштабах 1 : 1000 и 1 : 2000 на универсальных приборах — мультиплексе и стереопланиграфе.

Несколькими годами позже аналогичные работы были поста­ влены в Желдорпроекте (сейчас — Гипропромтрансстрой). Здесь разработка методики осуществлялась под руководством Б. Н. Але­

Воснову методики Желдорпроекта был положен дифференци­ рованный способ: ситуационный план станции составляли на фотопланах, а рисовку горизонталей — на топографическом сте­ реометре.

Вдальнейшем методика съемки совершенствовалась в обеих организациях, а также в Центральном научно-исследовательском институте транспортного строительства (ЦНИИСе); современная технология этих работ изложена в специальном наставлении [6].

Уже в первые годы применения аэрофотосъемки существу­ ющих железных дорог было отмечено, что наибольшую трудность представляет определение по аэроснимкам с необходимой точ-

&

ностыо элементов кривых, координат центров стрелочных пере­ водов и расстояний между осями соседних путей (междупутных расстояний).

Требования к точности съемки путей обусловлены не масшта­ бом плана, а строительными и конструктивными допусками на пх сооружение или переустройство либо требованиями к текущему содержанию пути.

Съемка путей при большом количестве проходящих поездов достаточно затруднена и не всегда безопасна. Поэтому вскоре после начала стереотопографических съемок железных дорог начались поиски приемов и методов фотограмметрических обмеров пути (съемки кривых, измерения междупутных расстояний) и опре­ деления координат центров стрелочных переводов, обеспечива­

к стереокомпаратору.

Приставка, получившая название ПСКА *, основана па прин­ ципе совмещения изображения рельсов и позволяет определять как элементы кривых, так и проектные движки переустраиваемых участков пути. К настоящему времени этим способом снято больше 4000 км кривых; по материалам фотограмметрической съемки составлен и осуществлен ряд проектов переустройства пути.

По мере изучения свойств прибора и способов его применения автором были разработаны методы фотограмметрического измере­ ния междупутных расстояний и определений координат центров стрелочных переводов.

Особенностью этих методов является использование рельсовой колеи в качестве геодезического базиса для определения масштаба аэроснимка в плоскости пути. Этот принцип положен и в основу некоторых способов фотограмметрической съемки кривых.

Стереофотограмметрическая съемка поперечных профилей зе­ мляного полотна железнодорожного пути — очень трудоемкая работа, и замена геодезических измерений фотограмметрическими (в открытых степных, пустынных и полупустынных районах) чрезвычайно эффективна. Точность стереофотограмметрической съемки поперечников при масштабе аэрофотосъемки перегонов

Прибор для съемки кривых на аэроснимках.

5

Глава 1

АЭРОФОТОСЪЕМКА. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ФОТОСХЕМ

ИФОТОПЛАНОВ ПЕРЕГОНОВ

§1. Воздушное фотографирование железнодорожного пути

Воздушное фотографирование железнодорожного пути произ­ водят с легких одномоторных самолетов (например, АН-2); при­ менение для этой цели вертолетов по разным причинам не получило распростр анеиия.

Съемку производят плановую, т. е. так, чтобы угол наклона оптической оси аэрофотоаппарата в момент экспозиции не пре­ вышал 3°. Масштаб фотографирования выбирают таким, чтобы

тической ошибке определения отметок точек местности стереофотограмметрическим методом;' цг — коэффициент, характеризу­ ющий изменение величины с при различных значениях fk.

Значение с зависит от инструментальной точности стереофотограмметрического прибора, измерительных качеств аэроснимка (от величин искажений изображения, вносимых дисторсией объек­

Средние опытные величины с для различных типов стереофотограмметрических приборов приведены в табл. 1 .

7

Наиболее крупный масштаб фотографирования определяется предельным размером продольного параллакса. Если Ah — наи­ большая разность отметок в пределах стереопары, а Д / ? т а х — пре­ дельная величина продольного параллакса, то

где Ъ — длина базиса фотографирования в масштабе аэроснимка. Приняв Дртах = 10 мм, Ъ = 70 мм, получим величины, при­

веденные в табл. 3.

Другой причиной, влияющей на выбор масштаба фотографиро­ вания, является качество изображения шпал. При стереоскопи­ ческих измерениях необходимо, чтобы на снимках можно было четко различить изображение каждой шпалы. Так как среднее расчетное число шпал на 1 км пути равно 1500 шт., то имеем отно­

где а — разрешающая способность снимка. Для современных аэрофотографических систем о ^ 30 лип/мм; в этом случае в соот­ ветствии с формулой (5.1) М = 10 000.

Полученный результат является несколько неожиданным, так как выше допущен упрощенный подход к выбору порога разреше­ ния изображения шпал на аэрофотоснимке, который определяется

8

еще и степенью контрастности этого изображения относительно окружающего фона, т. е. частотно-контрастной характеристикой фотографической системы.

В том случае, когда шпала возвышается над уровнем балла­ стной призмы, а свет падает так, как показано на рис. 1, резуль­ тат, полученный по формуле (5.1), близок к действительности. В других, например, когда шпалы заглублены вровень с балла­ стной призмой и по тону мало отличаются от нее (особенно на загрязненных путях — пефтевозных, рудовозных и пр.), картина существенно меняется.

П П П П П П П Т Г ^

Зоны затенения

Рис. 1

Поэтому формулу (5.1) целесообразно представить в виде

где к — коэффициент, характеризующий контрастность изобра­ жения шпалы.

Экспериментальные значения величин к приведены в табл. 4. Время воздушного фотографирования желательно выбирать так, чтобы изображение рельсов и шпал было как можно более

Т а б л и ц а 4

9