Стереокомпаратор — высокоточный фотограмметрический прибор, предназначенный для измерения прямоугольных координат , а также продольных и поперечных параллаксов точек, изображенных на стереопаре снимков .

История создания

В 1899 году немецкий оптик Карл Пульфрих применил для стереоскопических измерений способ мнимой марки. При нанесении марок на два снимка и последующим их рассматривании в стереорежиме, наблюдатель будет видеть не две отдельных марки, а одну мнимую, которая будет ему казаться "выше" или "ниже" стереомодели. Для совмещения марки со стереомоделью необходимо переместить один снимок относительно другого — изменить продольный параллакс. Это позволяет получать прямоугольные координаты точек на фотоснимках с учетом рельефа и определять высоты объектов — по разности продольных параллаксов .

На основе данного принципа в 1901 году Пульфрих сконструировал свой первый прибор, который изготавливался заводом Carl Zeiss . В 1901—1906 годах им были предложены несколько различных конструкций прибора для снимков форматов от 13х18 см до 24х30 см. В 1906 году была разработана модель D, конструкция которой стала прообразом для аналогичных приборов по всему миру .

Первый советский стереокомпаратор начали выпускать на заводе "Геодезия" в 1930-е годы, конструктивно он представлял собой копию Модели D Пульфриха . В дальнейшем подобная модель в СССР выпускалась под наименованием СК-2/СК-3 . Значительные дополнения в конструкцию прибора внес Г.В. Романовский.

В 1953 году Carl Zeiss Jena выпустила одну из самых популярных моделей на территории стран СЭВ — Steko 1818, который использовался вплоть до полного вытеснения подобных приборов цифровыми методами. В 1960-е годы создан Stekometer , в который были добавлены инструменты для автоматической фиксации координат точек.

В 1957 году канадский фотограмметрист Ю.В. Хелава выдвинул концепцию аналитической фотограмметрии. Измерения выполнялись по снимкам с помощью стереокомпаратора, затем обрабатывались на ЭВМ, что позволяло вычислить плановые и высотные координаты точек на местности. План местности вычерчивался с помощью координатографа по рассчитанным значениям. В 1960 году на основе этой концепции был сконструирован прибор АP-1 .

В 1960-1980 годах подобные приборы выпускались в различных странах: Traster 77 (Matra Optics, Франция) , C-100 Planicomp (Carl Zeiss Oberkochen, ФРГ) , Стереопроектор аналитический СПА (СССР), СКА-18 (СССР), СКВ-1 ( ЦНИИГАиК , СССР), Стереоанаграф ("Аналитика", СССР/Украина), Nistri TA3 (Италия) , PSK 1 (Carl Zeiss Oberkochen, ФРГ), STK 1 (Wild, Швейцария).

Для увеличения производительности работ разрабатывались и автоматические регистрирующие устройства к обычным стереокомпараторам. В СССР применялись такие системы, как АРУ (ГипродорНИИ), "Онега-2" (ЦНИИГАиК) .

Начиная с 1990-х годов прибор был вытеснен цифровыми фотограмметрическими станциями.

Конструкция

Прибор представляет собой две кассеты-снимкодержателя, которые могут двигаться в продольном и поперечном направлении по кареткам. Каретки смонтированы на массивную станину. Величина смещения каретки измеряется при помощи отсчетных устройств с точностью до микрометра . Исходя из отсчетов получают значения прямоугольных координат точек на снимках, а также величины продольных и поперечных параллаксов — разности координат одной и той же точки на разных снимках .

Для рассматривая снимков и выбора необходимых на них точек используется бинокулярный микроскоп. Его использование позволяет достигать стереоэффекта и ускоряет определение продольных параллаксов и их разностей. Измерения выполняются при помощи "мнимой марки", которая представляется наблюдателю пространственной.

Для обеспечения устойчивости приборов и снижения влияния колебаний, их дополнительно утяжеляли. Так, масса Steko 1818 составляла 132 кг .

Применение

В 1901 году Пульфрихом было предложено использование прибора для измерения снимков звездного неба. По паре снимков определять изменения в положении объектов на звездном небе было намного эффективнее . По стереопаре снимков он предпринял попытки измерения высот кратеров на Луне. Максимилиан Вольф первым стал использовать прибор для обнаружения переменных и движущихся небесных объектов . Активно прибор использовался и российскими астрономами - так, уже в 1903 году С.К. Костинский опубликовал ряд работ, где описывал применение прибора для исследования движения звезд в рассеянных звездных скоплениях. Дальнейшим развитием данной идеи стало создание блинк-компаратора , где изображения в стереопаре показывались оператору попеременно и позволяли сравнивать разновременные снимки звездного неба на предмет появления новых объектов или их движения.

В архитектурной фотограмметрии прибор применялся для определения координат характерных точек фасадов здания с целью последующего создания обмерных чертежей, а так же мониторинга деформационных процессов . Методика наземной фотограмметрической съемки, работы со стереокомпаратором и обработки результатов измерений на ЭВМ в СССР регулировалась "Руководством по применению фотограмметрических методов для составления обмерных чертежей инженерных сооружений" (1984) .

В маркшейдерском деле прибор применялся для измерения координат точек, относящихся к бровкам уступов карьера , что позволяло вычерчивать планы карьеров, вести мониторинг деформаций их бортов, вести работы по подсчету объемов горных работ .

Примечания

1. ↑ Дейнеко В.Ф. Аэрофотогеодезия. — М. : Издательство геодезической литературы, 1955. — С. 365.
2. Павлов В.И. Фотограмметрия. Теория одиночного снимка и стереоскопической пары снимков. — СПб. : Санкт-Петербургский горный институт им. Г.В. Плеханова, 2006. — С. 113—114. — ISBN 5-94211-175-8 .
3. ↑ (неопр.) . bvkras.narod.ru . Дата обращения: 10 сентября 2023. 29 января 2020 года.
4. ↑ Лобанов А.Н. Аэрофототопография. — М. : Недра, 1978. — С. 108-117.
5. Краснопевцев Б.В. Фотограмметрия. — М. : УПП "Репрография" МИИГАиК, 2008. — С. 10.
6. C. Vigneron. // Photogrammetric Engineering and Remote Sensing. — 1977-11. — Т. 43 , вып. 11 . — ISSN . 19 августа 2022 года.
7. D. Hobbie. // Photogrammetric Engineering and Remote Sensing. — 1977-11-01. — Т. 43 . — С. 1377–1390 . — ISSN . 15 сентября 2023 года.
8. I. A. Harley. (англ.) // The Photogrammetric Record. — 2006-08-26. — Vol. 4 , iss. 21 . — P. 194–209 . — doi : . 10 февраля 2023 года.
9. ↑ Попов В.Н. , Ворковастов К.С. , Столчнев В.Г. Маркшейдерские работы на карьерах и приисках: Справочник. — М. : Недра, 1989. — С. 193-194.
10. Скиридов А.С. Стереофотограмметрия. — М. : Издательство геодезической и картографической литературы, 1959. — С. 79.
11. А.В. Максименко. (неопр.) . Астрономия . Дата обращения: 15 сентября 2023. 26 сентября 2021 года.
12. (неопр.) . files.stroyinf.ru . Дата обращения: 15 сентября 2023. 15 февраля 2018 года.