• "На заре аэрофотограмметрии"

    Изобретение фотографии в 1839 г. дало толчок исследованиям возможности использования снимков в различных областях науки и техники. Первые опыты по применению фотографических изображений для составления архитектурных чертежей, а позднее для наземной топографической съемки связаны с именем французского инженера полковника Эме Лосседа. Ему же принадлежит изобретение в 1859 г. специального фотосъемочного аппарата - прообраза современных фототеодолитов [4 ]. Результаты исследований Э. Лосседа оказались настолько значительными, что фотограмметрический метод получил мировое распространение.

    На первом съезде русских деятелей по фотографическому делу 2 апреля 1896 г. был зачитан доклад "О фотограмметрии". Его автор К.И. Борисевич отметил, что эта наука, получившая в Западной Европе достаточное развитие и уже имеющая инструментальную базу, может быть успешно применена для отечественных нужд. Съезд согласился с выводами докладчика и постановил "настоящий доклад препроводить учреждениям, от которых зависит дать фотограмметрии большое применение в России" [6]. Высокую оценку фотограмметрическому методу дал академик Петербургской академии наук князь Б.Б. Голицын. Он рекомендовал этот метод к широкому применению при составлении топографических карт [4].

    С появлением воздушных шаров и аэропланов начали разрабатываться методы аэрофотосъемки. Фотоаппарат, специально приспособленный для воздушной съемки, разработал и создал поручик С.А.Ульянин, который много занимался фотографированием с воздушных змеев [7]. Он известен также как изобретатель складного разборного змея, специальной парусной каретки, походных фотолабораторий, как автор ряда способов обработки аэрофотоснимков и создатель пяти типов аэрофотоаппаратов.

    Попытки создать топографические аппараты для одновременного фотографирования на нескольких пластинах предпринимались в разных странах. Задачу панорамной съемки успешно решил русский инженер Р.Ю. Тиле, создав в 1898 г. панорамограф. Прибор состоял из шести камер с фокусным расстоянием 95 мм, расположенных по кругу, и одной, помещенной вертикально в центре шестигранника. Боковыми камерами, установленными под углом 30? , получали перспективные снимки, центральной - плановый. Боковые и центральный снимки имели области перекрытия и прямоугольную систему координат. Формат снимков составлял 14 x 14 см. После обработки изображений на перспектрометре Тиле получали ортогональный план местности. Усовершенствовав первый аппарат автор в 1904 г. получил Привилегию на свое изобретение [5].

    В 1905 г. Военно-инженерное ведомство приобрело пять панорамографов, один из которых был отправлен в Варшавское крепостное воздухоплавательное отделение, которым командовал капитан С.А. Ульянин. Панорамные снимки, полученные подполковником В.Ф. Найденовым и С.А. Ульяниным, оказались наиболее удачными, а заметки последнего по аэрофотограмметрии помогли Р.Ю. Тиле при написании фундаментального труда по фототопографии [5].

    В 1908 г.С.А. Ульянин получил Привилегию на "фотографический аппарат для автоматической записи фотограмметрических данных" [2]. Снимки, полученные этим аппаратом, могли использоваться для определения расстояний и направлений на цели, нанесения целей на карту, построения планов по фотоизображениям [3]. С.А. Ульянин создал графические таблицы и описал методы пользования ими. Необходимые данные можно было получать без каких-либо вычислений. Разосланные в воздухоплавательные части, таблицы Ульянина облегчали и ускоряли действия воздушных наблюдателей и корректировщиков артиллерийского огня и заслужили высокую оценку. Они легли в основу методов развертывания перспективных снимков в план и переноса объектов со снимка на карту [1].

    Наиболее важными из таблиц Ульянина являются перспективная таблица расстояний и таблица угломера. По первой определяли дальность до цели, по второй - направление на цель или угол поворота от ориентира.

    Перспективная таблица расстояний представляла собой чертеж размером 300 _ 400 мм, выполненный в масштабе 1 : 20 000 на клетчатой бумаге. Верхняя и правая кромки оцифрованы через 100 м, верхняя ("Дистанция в метрах") от 0 до 1500, правая от 1500 до 30 000 м. Из левого угла чертежа (точки условного и истинного горизонта) к меткам верхней и правой кромок шли наклонные линии, в пересечении с вертикалями дающие искомые расстояния. Отсчет проводился от линии истинного горизонта, которая у правой кромки чертежа была приподнята на 4 мм относительно линии условного горизонта, что позволяло компенсировать искажения, связанные с высотой подъема летательного аппарата (ЛА). Таблица расстояний была построена для фотоаппаратов с фокусным расстоянием 300 мм.

    Дополнительный чертеж, расположенный внизу основного и примыкающий к нему по линии условного горизонта, давал возможность использовать таблицу для аэрофотоснимков, полученных камерами с фокусным расстояниями от 200 до 300 мм (оцифровка левой кромки дополнительного чертежа). Нижняя кромка задавала высоту летательного аппарата от 0 до 1000 м. От меток нижней кромки до условного горизонта шли наклонные линии. Точка пересечения горизонтальной линии, соответствующей заданному фокусному расстоянию, с наклонной, соответствующей высоте подъема ЛА, с помощью циркуля смещались по вертикали до линии истинного горизонта и служила началом отсчета расстояний на основном чертеже.

    Снимки с фокусным расстоянием, превышающим 300 мм, измерялись с помощью пропорционального циркуля. На дополнительном чертеже выбиралось F2 таким образом, чтобы F1 = k F2 , где F1 - фокусное расстояние снимка; F2 - значение, выбранное на левой кромке дополнительного чертежа; k - коэффициент пропорциональности. При установленном на циркуле k измерение на снимке делалось большим раствором, а соответствующий ему меньший раствор использовался для определения расстояний по чертежу при условии, что за фокусное расстояние снимка принималось значение F2.

    Для определения расстояний по аэрофотоснимку необходимо было из трех данных - положения горизонта на снимке, высоты подъема ЛА, расстояния до одной или двух точек - знать любые два.

    В случае, когда были известны положение горизонта и высота, следовало при помощи циркуля определить расстояние между выбранной точкой и изображением горизонта. Затем ножку циркуля устанавливали на линию истинного горизонта в точку, соответствующую высоте подъема, и, отложив раствор по вертикали, на ближайшей наклонной считывали искомое расстояние между точкой проекции фотоаппарата и выбранной.

    При известных положении горизонта и расстоянии необходимо было, определив на снимке циркулем расстояние от точки до горизонта, установить одну ножку циркуля на линию истинного горизонта и, перемещая циркуль вдоль нее, вторую совместить с наклонной, соответствующей расстоянию. Вертикаль, опущенная из точки, найденной на линии истинного горизонта, пересечется с линией, соответствующей фокусному расстоянию, в точке наклонной, задающей высоту.

    Если известными величинами были высота и расстояния до двух точек, поступали следующим образом. На перспективной таблице циркулем фиксировали отрезок от точки истинного горизонта, соответствующей высоте подъема, до точки наклонной, соответствующей известному расстоянию. Полученным раствором на снимке описывали дугу с центром в одной из заданных точек. То же повторяли для второй точки. Полученные дуги соединяли касательной, которая и задавала линию горизонта.

    Определив высоту во втором варианте и положение горизонта в третьем, можно было по схеме. изложенной в первом варианте, получить расстояние между точкой проекции фотоаппарата и выбранной.

    Использование при съемке фотоаппарата с автоматической записью фотограмметрических данных значительно упрощало применение таблицы, так как в снимок впечатывались высота фотографирования и специальные данные для определения положения горизонта - взаимно перпендикулярные краевые метки и изображение пузырька уровня. Получив в пересечении линий, соединяющих краевые метки, положение оптического центра О, вправо или влево от вертикали откладывали угол бокового наклона аппарата. На полученной линии АВ в точке О строили отрезок, соответствующий углу наклона оптической оси. Перпендикуляр CD, проведенный в этой точке к АВ. задавал положение линии горизонта на снимке. При наличии снимка, полученного добавочной камерой, ориентированной по нормали, можно было, перенеся изображение пузырька уровня с основного снимка на дополнительный, определить точку проекции объектива фотоаппарата на местности.

    Таблица угломера представляла собой чертеж на листе любого прозрачного материала: примерно в 30 мм от верхней кромки листа прочерчивалась линия горизонта, перпендикулярно ей с шагом, равным 0,001 дальности, наносились вертикали. Центральная вертикаль обозначалась цифрой 0, остальные в обе стороны - 1,2,3 и т.д. до 10. Угол между точками определялся наложением чертежа на снимок, при этом горизонтальная линия совмещалась с горизонтом, а средняя вертикаль - с центром снимка.

    С.А. Ульянин разработал и другие таблицы. Так, для нанесения на план целей, найденных на снимке, служила веерообразная сетка, а для измерения аэрофотоснимков - перспективная пленка. Зная высоту фотографирования и фокусное расстояние, можно было легко изготовить перспективную пленку для данного снимка. На прозрачном листе у верхней кромки вычерчивали линию горизонта, по вертикальной оси наносили деления, соответствовавшие меткам перспективной таблицы расстояний с шагом 100 м. Через шкалу делений проводили линии, параллельные горизонту и оцифровывали их через 500 м. Использование перспективной пленки давало большое преимущество при большом объеме измерений на снимке. Подготовить пленку можно было и заранее при неизвестной высоте фотографирования. В этом случае по методу С.А. Ульянина искомая величина определялась какгде - шаг перспективной пленки; - высоты реального снимка и перспективной пленки соответственно.

    26 марта 1908 г.С.А. Ульянин выступил в Николаевской инженерной академии с докладом "О пользовании фотографией с воздушных шаров и змеев для определения расстояний до различных предметов". Доклад имел огромный резонанс в научном обществе, специалисты особо отмечали простоту использования таблиц С.А. Ульянина и точность получаемых результатов.

    Разработанные докладчиком аэрофотоаппараты, таблицы, методы разветывания перспективных снимков в план и переноса объектов со снимка на карту были приняты на вооружение Русской армией, получили широкое применение в войне 1914-1918 гг., а затем еще долгое время использовались в стране.

    С.А. Ульянин заслуженно считается пионером аэрофотографии и аэрофотограмметрии.

    СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

    1. Карпович Н.К. Аэрофотограмметрия. - М.: Воениздат, 1956. - 179 с.
    2. Привилегия № 16266. Фотографический аппарат для автоматической записи фотограмметрических данных /С.А. Ульянин (Россия) - ?35392; Заявл. 31.03.08; Опубл. 30.11.09. - 3 с.
    3. РГВИА.Ф. 802. Оп. 3. Д.1232. Л. 39-42.
    4. Тиле Р.Ю. Фототопография в современном развитии. - Т.I. Новейшая фототопография и судебная фотограмметрия. - Спб.: Изд-во К.Л. Риккера, 1907. - 230 с.
    5. Там же. - Т. III. Воздушная фототопографическая съемка. - Спб., 1909. - 262 с.
    6. Труды первого съезда русских деятелей по фотографическому делу, 27 марта - 5 апр. 1896 г. - М., 1897. - 190 с.
    7. Ульянин Ю.А. Зарождение аэрофотосъемки // Геодезия и картография. - 1995. - №1.
    Ответить Подписаться
Газета зарегистрирована в Московском региональном управлении Роскомпечати. Свидетельство № А-349. Распространяется по району Замоскворечье (жилые дома, предприятия, организации) с 1993 г. Периодичность - 1 раз в месяц. Тираж 16200 экз.
© 1999-2014 "Вестник Замоскворечья". 115093, г. Москва, ул. Б. Серпуховская, д. 40, стр. 2. Тел. (495) 943-03-81, (910) 424-56-71.