Техника - молодёжи 1970-08, страница 17

А. ШИБАНОВ, канд. физико-математических наук

U то предпочтительнее — статуя или живописное

■ полотно? Этот вопрос был предметом -. жаркой дискуссии, разгоревшейся в эпоху Возрождения. Встав на защиту своего друга, выдающегося флорентийского живописца Лодовико Чиголи, Галилей выступил против утверждений, будто статуи создают более убедительную иллюзию действительности, чем плоские картины. Он отдавал предпочтение двухмерному изображению, считая, что искусство лучше выполнит свое назначение, если подражание действительности будет более отдаленным.

Топографы ревностно придерживаются иного мнения: трехмерность — неотъемлемый и обязательный атрибут их продукции. Но начинать им приходилось с обыкновенного рисунка или плана местности. Лишь в середине XIX века французский инженер Э. Лосседа применил фотограмметрическую съемку, не подозревая, что предложенные им плоские, невыразительные снимки через полстолетия создадут волшебный мир объемных изображений любой местности.

Уже тогда узкие рамки кадра сковывали возможности топографов. К тому же при сильно изрезанном рельефе местности появлялись «не простреливаемые» объективом «мертвые» зоны. Пытаясь раздвинуть горизонт, поднимали фотокамеры над землей любыми подручными средствами. Всего лишь несколько лет спустя после работ Лосседа его соотечественник Тур-нашон-Надар делает снимки Парижа с привязного аэростата. А в 1900 году в России Тиле запускает фотокамеры на воздушном змее. Но только в век авиации прочно утвердился метод съемки «с орлиного полета». Традиционная фигура топографа с планшетом безвозвратно ушла в прошлое.

За последние 40 лет обширные картографические работы в СССР на 90% были выполнены аэрофотограмметрическим методом. Курсируя над исследуемым районом на высотах от 400 до 6 тыс. м, самолет, как электронный луч на экране телевизора, производит строчную развертку местности на пленку. По фотопланам создаются карты с масштабами лт 1 : 1000 до 1:100 000. Применение авиации кардинально сократило объем полевых работ, а производительность труда картографов резко возросла.

Топографы сумели из обычных снимков воссоздать объемные картины. Им даже не понадобилось третье всевидящее око, которое, по преданию, было у индийского бога Шивы. Достаточно двух человеческих глаз, надо лишь умело воспользоваться их возможностями.

Вот мы сфотографировали предмет с двух позиций. При одновременном рассматривании снимков раздельно левым и правым глазом возникает стереоскопический эффект. Изображение предстает объемным: выпуклости кажутся выпуклостями, а вогнутости — вогнутостями. Еще в 1893 году Штольце предложил использовать это явление в фотограмметрии. В 1901 году его идею осуществил Пульфрих, научный сотрудник фирмы «Цейса» в Иене. С тех пор всюду, где требуется воспроизвести не просто план, а рельеф местности, применяется стереофотограмметрия.

Два аэрофотоснимка одного и того же участка местности, полученные с различных точек, составляют стереоскопическую пару. В оптическом приборе оба изображения проецируются на один экран, причем в

точности восстанавливается, только в обратном порядке, геометрический ход лучей при съемке. Под объективом рождается пространственная модель местности, над которой пролетал самолет. Добавив к одному двухмерному снимку два измерения другого, получили в сумме три измерения. Но топографов вполне устраивает это вопиющее отступление от правил арифметики. Ведь они могут скрупулезно обмерить свой оптический мираж, как обычное физическое тело.

Вместе с изображением местности под объективом прибора появляется пространственная «марка» — крохотная черная точка. Ее видимое положение можно изменять, вращая три маховика. Точка либо повисает над воспроизводимой местностью, либо погружается в толщу иллюзорных земных слоев. Задача оператора — посадить «марку» точно на поверхность. Тогда три числа, отсчитываемые на измерительных шкалах, укажут координаты промеряемой точки рельефа. Ведя черную точку без отрыва от поверхности, топограф прослеживает места, лежащие на одной высоте. Одновременно координатограф, связанный с механизмом перемещения «марки», автоматически вычерчивает на бумаге уровни равной высоты.

От обширного участка местности — к фотоизображению, от фотоснимка — к миниатюрной пространственной модели, от оптического миража — к готовой топографической карте — такова последовательность составления первоисточника всех других видов карт.

Для наземной съемки всегда можно выбрать на местности ориентиры, размеры которых легко определить с высокой точностью. Но, поднимаясь в воздух, стереофотограмметрия, подобно легендарному Антею, теряет силу. Приходится отыскивать на участке опорные точки, координаты и высоты которых известны заранее. Так, *при фотографировании небольших незнакомых предметов помещают рядом изображение спичечного коробка, чтобы можно было оценить их величину.

Проблема опорных точек не единственная из тех, какие приходится решать при съемке с воздуха. Как правило, положение фотокамеры бывает не строго горизонтальным, а несколько наклонным, и стереомо-дель искажается. Нужны дополнительные поправки, чтобы на плане был истинный рельеф местности. Все это усложняет и без того громоздкие и дорогие цей-совские приборы, состоящие на вооружении топографов. Приходится подгонять до двадцати различных параметров, прежде чем получишь правильную сте-реомодель. Для упрощения дела решили расчленить операции, ранее выполнявшиеся одновременно. Появились дифференциальные аппараты с более узкими возможностями, но выигрывавшие в простоте обращения. У них не было главного преимущества универсальных цейсовских установок, которые сразу выдавали конечный продукт — топографическую карту.

У цейсовских приборов был и другой существенный недостаток. Изображения в них проецируются объективами с фокусным расстоянием 200 мм. Но отечествен-

РАБОТЫ ЛАУРЕАТОВ ЛЕНИНСКИХ ПРЕМИЙ