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Verfahren zur Herstellung von Parallelprojektionen, insbesondere Landkarten aus photographischen Aufnahmen.
Vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Parallelprojektionen, insbesondere Landkarten aus photographischen Aufnahmen, welches im Gegensatz zu den bisher bekannten lediglich Zeichnungen liefernden photogrammetrischen Methoden, das herzustellende Bild dadurch hervorbringt, dass es die in den Lichtbildern festgehaltenen Lichteindrücke durch Projektion auf eine lichtempfindliche Platte einzig und allein durch rein photographische Massnahmen abzeichnet, so dass dieses im Beschauer nicht den Eindruck einer Zeichnung, sondern nach Verteilung von Licht und Schatten und Durchzeichnung der Einzelheiten den eines Lichtbildes macht. Der sich daraus in erster Linie ergebende
Vorzug ist der, dass das entworfene Bild unabhängig ist von der Geschicklichkeit, Genauigkeit und Vollständigkeit des Zeichners und seiner Arbeit.
Die nach dem bekannten photographischen Verfahren hergestellten photographischen Grundrisse müssen gründlich retuschiert werden ; die Klaffungen, Überschiebungen und Abscherungen müssen ausgemerzt und der gegenseitige Anschluss der Zonen wieder hergestellt werden. Die so entstandenen Grundrisse sind daher schon bevor sie noch irgendwelche kartographischen Zeichen aufgenommen haben, so stark mit Zeichnung durchsetzt, dass sie nicht mehr wie Photographien wirken können und auch den Hauptvorzug der Photographie, Treue in allen Einzelheiten, zum Teil eingebüsst haben.
Zur Vermeidung dieses Nachteiles dient nach dem Verfahren vorliegender Erfindung die Verwendung von möglichst vielen (aber mindestens zwei) Bildern bei der Projektion eines Punktes und das Bewegen, bzw. Schwingenlassen der Platte während des Belichtens. Das Prinzip sei an dem folgenden einfachsten Fall erläutert. Man denke sich in einem Zimmer auf dem Fussboden ein Relief R (einen Erdhaufen oder ähnliches) aufgestellt und dieses aus einer Anzahl an den Wänden und der Decke befestigten photographischen Apparaten A aufgenommen. Die entstehenden Negative mögen NI, N2.. N", heissen. Nun entferne man R und projiziere die Negative NI, N2.... N", mit denselben Apparaten aus
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von R gelegen war.
Die Mannigfaltigkeit aller dieser Punkte p möge das optische Relief heissen und mit R bezeichnet sein.
Bringt man nun in den Raum von R eine wagrechte lichtempfindliche Platte P, welche En einer Höhensehichtenlinie H schneidet, so wird sie aus den Apparaten A1, A2....Aht überall mit Ausnahme der Punkte von H und deren nächste Umgebung Lichteindrücke empfangen, welche mit der Beschaffenheit von R nicht viel zu tun haben. Die Punkte z von T ? aber und ihre nächste Umgebung werden einen
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hältnis stehenden Lichteindruck, wir wollen kurz sagen, #einen richtigen Lichteindruck#, empfangen, Wir werden also auf P eine lichtundurchlässige Platte Q legen, welche in der Mitte ein Loch L von hinreichender Kleinheit hat und im übrigen mindestens doppelt so gross ist als P.
Nun werden wir Q auf P so verschieben, dass L längs B dahingleitet. So werden nur die Punkte von H Lichteindrücke empfangen, u. zw. richtige. Dann verschieben wir P in senkrechter Richtung parallel zu sich selbst in eine andere Höhe und wiederholen denselben Vorgang in dieser und dann in anderen Höhen so lange, bis die längs der Höhen- schichtenlimen erhaltenen belichteten Streifen die ganze Platte P erfüllen. Den ganzen Vorgang nennen wir #Auskopieren" von R.
Auf diese Weise erhalten wir einen Grundriss von R oder, was dasselbe ist, von R. Er wird je nach der Grösse des Loches L und des gewählten Höhenschichtenabstandes mehr oder weniger scharf sein, d. h. mehr oder weniger Einzelheiten zeigen.
Nun wollen wir aber in erster Linie Landkarten herstellen und dazu Aufnahmen aus geeigneten Standpunkten, wie Ballon- und Fliegeraufnahmen, verwenden.
Es sei also ein Stück Gelände R von den Standpunkten al, a2... a", aufgenommen. Dann projizieren wir wie oben die erhaltenen Negative JV ..... ?, in einen Raum zusammen, aber jetzt nicht
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zu a1, a2....ans ähnliche Lage haben. Die Richtungen der Projektionsachsen, d. h. die Stellungen der Negative N1, N2....Nm seien dabei parallel zu ihrer Stellung im Raum bei der Aufnahme. Ist dann p ein Punkt des Geländes R, so werden sich die aus seinen Bildern pi, pa---- ?. : kommenden Projektionsstrahlen in einem Punkt p schneiden. Alle diese Punkte p werden eine zuP ähnliche Figur erfüllen, welche
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den Wechsel von helleren und dunkleren Teilen der Landschaft und grössere Einzelheiten in bildartigcr Wirkung zeigen.
Aufgabe des Kartographen wird es dann sein. aus diesem Bild durch Einfügen der Beschreibung, durch Einzeichnen von im Bild nicht sichtbaren, aber doch wichtigen Einzelheiten. wie Steigen, Markierungen, Gasthäusern, Eisenbahnhaltestellen u. dgl., eine Landkarte im üblichen Sinn zu machen. Über die Gewinnung der Höhenschiehtenlinien, die bei der beschriebenen Herstellung stellen-
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Handelt es sich nicht wie hier um die Herstellung einer Normalprojektion, sondern eines Parallelrisses, dann wird die Platte P nicht normal zu sich, sondern in der Richtung dieser Projektion bewegt, welche von der normalen beliebig abweichen kann.
Zunächst sind bei den vorangegangenen Überlegungen die Objektive als reine Punkte vorausgesetzt, worden d. h. dass die Projektionen von i, A.... , m auf eine beliebige Lage von P immer scharf
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Objektive bis zu einem gewissen Grad erreicht werden. Man muss dann nur länger belichten oder P mehr lichtempfindlich wählen. Die Brennweite dieser Objektive wird natürlich so gewählt sein müssen, dass sie von N1, N2.... N", Bilder geben, die ungefähr in der Mitte von fliegen. Sie werden also andere sein, als die bei der Aufnahme verwendeten Objektive. Anstatt die Objektive beim Auskopieren von R so stark
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der ersten Kopie gross wählen und diese dann auf einen für Landkarten handliehen Massstab verkleinern.
Nötigenfalls wird man Objektive variabler Brennweite verwenden, die dann etwa ausserdem noch auswechselbar sind. Auch durch die Verwendung von länger-oder kürzerwelligem Licht bei der Projektion von N1, N2.... N", kann die Brennweite der Objektive innerhalb gewisser für diese Zwecke nicht zu unterschätzender Grenzen variiert werden.
Die Führung des Loches kann nach einer der bisher bekannten Methoden geschehen, mit denen in der Photogrammetrie der Zeichenstift geführt wird, also stereoskopisch nach Art des Stereoautographen oder nach Stoisavjevic und Reiffenstein (Ostcrr. Pat.-Nr, 82618 und 79900) mit Hilfe der Anaglyphenbrille oder nach U. Nistri (Österr. Pat.-Nr. 95025, Inag) durch Bewegung über jene Punkte von P, in welchen die aus N1, N2.... N", kommenden Lichteindrücke einander nicht stören, sondern zu scharfer Zeichnung verstärken.
Zugleich ergibt sich hier wie bei allen diesen Methoden auch der Schichtenplan, wenn man den Weg, den der Mittelpunkt von L beschreibt, durch einen damit parallel geführten Stift aufzeichnen lässt oder dafür sorgt, dass sich dieser Mittelpunkt beim Kopieren selbst aufzeichnet.
Die Fortbewegung von Q auf P wird man durch einen mit gleichförmiger Geschwindigkeit laufenden Trieb bewirken. Dem Arbeiter obliegt es dann nur, L längs H dahinzulenken.
In flacherem Gelände wird man L grosser nehmen können als in steilerem, nämlich von so grossem Durchmesser, als der wagrechte Abstand zweier aufeinanderfolgender Höhenschichtenlinien auf P für die betreffende Geländestelle beträgt.
Für die Auszeichnung der Karte ist es übrigens durchaus nicht notwendig, ja im allgemeinen nicht einmal zweckmässig, sie nach Höhenschichten zu bewerkstelligen. Man wird die Karte meist vorteilhafter nach Parallelstreifen erzeugen. Dazu wird man durch einen gleichförmig laufenden Trieb das Loch L parallel zu einer festen Richtung über P laufen lassen und durch gleichzeitiges Heben oder Senken von P (und damit von Q und L) bewirken, dass die Mitte von L auf dem optischen Relief R dahingleitet.
Diese Art ist für die Schärfe des erhaltenen Grundrisses viel günstiger als die obige. Denn bei der Erzeugung nach Schichten wird ein Punkt p des Geländes nur dann als ein einziger Punkt abgezeichnet sein, wenn durch p gerade eine der Schichtenlinien R läuft. Die zwischen den Schichten liegenden Punkte werden als Gruppen von in allerdings sehr nahe beisammenliegenden Punkten abgezeichnet und es muss
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unten nach oben passieren, in dem gerade der Punkt p von L freigegeben ist. Dabei wird jeder der Strahlen8 nicht einen Punkt, sondern eine kurze durch p laufende Strecke auf P zeichnen. Alle < S'i zusammen zeichnen also auf P anstatt eines einzigen Punkt p' ein aus solchen durch ? gehenden Strecken bestehendes Sternchen.
Und das ist insoferne günstiger, als der Grundriss auch dann noch scharf sein wird, wenn das einzelne Sternchen dem Auge nicht geradezu als Punkt erscheint. Nach ganz rohen Versuchen in dieser Richtung gestattet die zweite Methode einen etwa zehnfachen Durchmesser von L gegenüber der ersten
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Der Schichtenplan kann dann etwa eigens wie bisher gefunden werden oder man sorgt dafür, dass in dem Augenblick, wo die Platte P eine Höhenschichte passiert, sich die Mitte von L oder ein damit parallel bewegter Punkt auf P abzeichnet.
Auch bei Erzeugung nach Schichten kann man die Karte aus den obigen Sternchen zusammensetzen, indem man P (und damit Q und L) während des ganzen Auskopierens in einer zu P normal gerichteten Schwingung genügend grosser Frequenz und geeigneter Amplitude erhält.
Es ist natürlich günstig, wenn die Bilder N1, N2.... ?, möglichst aus der Vogelschau aufgenommen sind. Auch dann, besonders im Gebirge wird es vorkommen, dass ein gewisser Geländepunkt p in einem Bild, etwa Ni, durch einen davorliegenden anderen Punkt q des Geländes versteckt wird. Beim Auskopieren von p muss Ai durch Löschen seiner Beleuchtung oder Verschliessen von a, ausgeschaltet werden.
Der Ausfall an Belichtung von P kann durch Verstärken der Beleuchtung von N2, N3.... N"" soweit sie p zeigen, ausgeglichen werden.
Die bisherigen photogrammetrischen Methoden gestatten, einzelne Punkte mit einer Genauigkeit auszumessen und in die Karte einzutragen, welche durch die hier entwickelte Methode wohl nicht übertroffen, vielleicht nicht einmal erreicht wird. Sie tragen aber alle zwischen diesen genug eingemessenen Punkten liegenden Einzelheiten mit verhältnismässig rohen Mitteln, wie linearer Interpolation, Augenmass, Zeichnung nach der Natur, in die Karte ein. Hier wird unsere Karte an Genauigkeit und Vollständigkeit überlegen sein. Denn sie wird, vorausgesetzt, dass sie in der beschriebenen Weise nach Sternchen erzeugt ist, alle Punkte des Geländes mit einer gleichmässigen Genauigkeit darstellen. Diese hängt nur ab von der Genauigkeit der Apparate und ihrer Aufstellung, nicht aber von der mehr oder weniger guten Führung von L.
Wird nämlich L schlecht geführt, so liegen nicht etwa die Kreuzungspunkte der die Karte erzeugenden Sternchen unrichtig, sondern es werden nur die das einzelne Sternchen ausmachenden Strecken den Kreuzungspunkt nicht mehr annähernd als Mittelpunkt, vielleicht gar nicht mehr enthalten. Die Folge wird sein, dass die Karte an der betreffenden Stelle unscharf oder überhaupt nicht durchgezeichnet ist. D. h., wo die Karte scharf ist, dort hat sie auch den durch die ganze Anordnung gegebenen Grad von
Genauigkeit.
Daneben ist ihr wichtigster Vorzug die bildartige Wirkung und damit die Verständlichkeit für jedermann. Ferner werden in unserer Karte gewisse Dinge, welche in den bisherigen Karten nur erscheinen wenn der Zeichner von ihnen gewusst hat, automatisch wiedergegeben sein. Z. B. hängt die Güte einer
Gebirgskarte in hohem Mass von der geologischen und geomorphologischen Ausbildung des Zeichners und dem Stand dieser Wissenschaften zur Zeit der Herstellung ab. Die nach unserem Verfahren erzeugten Karten sollen im Gegenteil diese Wissenschaften fördern, indem sie dem Forscher die Geländeform auf engem Raum in übersichtlicher, anschaulicher, vollständiger und unparteiischer Weise vor Augen führen.
Von dem Nutzen, den Forstwirte, Ingenieur, Wanderer, Bergsteiger, Skiläufer aus diesen Karten ziehen sollen, sei hier nicht näher gesprochen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung einer Parallelprojektion aus photographischen Aufnahmen, gekenn- zeichnet dadurch, dass die von dem darzustellenden Gegenstand in Lichtbildern festgehaltenen Lichteindrücke durch Projektion auf eine zur Parallelprojektionsebene parallele in der Parallelprojektionsrichtung bewegte, bzw. ausserdem schwingende lichtempfindliche Platte wiedergegeben werden, wobei dafür gesorgt wird. dass an einem bestimmten Punkt (al) der Platte nur von den photographischen Bildern jenes Punktes a des darzustellenden Gegenstandes Lichteindrücke hervorgerufen werden, dessen Parallelprojektion al sein soll.