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Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung der Abweichung der angenäherten Parallelstellung und zur Auffindung der Nadirpunkte von Luftbildern.
Zur Zeit gehört es zu den wichtigsten Aufgaben der Luftbildmessung, festpunktelose Räume zu überbrücken, d. h. Gebiete, in denen keine geodätisch festgelegten Punkte vorhanden sind, mittels Luftbildern zu vermessen. Diese Aufgabe ist bekanntlich dann gelöst, wenn es gelingt, die Lage und
Anordnung der Luftbilder zueinander und zum Lote, d. s. die Elemente der sogenannten "äusseren
Orientierung", anzugeben. Zwecks Lösung dieser Aufgabe sind zwei Wege, u. zw. solche, die im wesentlichen geometrisch bzw. physikalisch sind, besehritten worden.
Zu dem ersten Wege gehört ein Verfahren, das seinem Grundgedanken nach darin besteht, die durch aufeinanderfolgende Luftbilder gegebenen Strahlenbündel in eine solche Lage zu bringen, dass einander zugeordnete Strahlen sich schneiden. Dies geschieht mit Hilfe der heute weitgehend vervollkommneten Auswertegeräte. Dieser Vorgang erfordert aber nicht nur eine geraume Zeit, wobei die Auswertegeräte ihrer eigentlichen Aufgabe entzogen werden, sondern es ergeben sich auch in den meisten Fällen gegenüber der stereoskopischen Messgenauigkeit nicht genügende Kriterien zur gegenseitigen Orientierung der Luftbilder, was zur Folge hat, dass die Überbrückung festpunkteloser Räume sich zur Zeit noch in sehr bescheidenen Grenzen halten muss, wenn die erreichte Genauigkeit von der Grössenordnung der stereoskopischen Messgenauigkeit sein soll.
Ein anderer, im wesentlichen ebenfalls geometrischer Weg besteht in der Aufnahme des natürlichen Horizonte. Die damit erreichte Bestimmung der Lotrichtung ist im allgemeinen zu ungenau und überdies versagt dieser Vorgang bei gebirgigem Horizont und bei ungünstigen atmosphärischen Verhältnissen.
Der zweite Weg umfasst alle Einrichtungen, mit denen versucht wurde, die Elemente der,, äusseren Orientierung" lediglich durch physikalische Vorgänge im Flugzeuge zu finden. Dazu gehören : die Bestimmung des Nadirpunktes mit Hilfe von pendelnden Zeigern, Libellen, Hg-Horizonten bzw. Kreiseln, nach deren Anzeigevorrichtung bzw. Achsenlage die Einstellung der Kammerhauptachse erfolgt oder deren Abweichungen photographisch registriert werden. Ferner sind Vorrichtungen bekannt, welche die Auslösung des Verschlusses nur dann erlauben, wenn die gewünschte Einstellung erreicht ist. Die drei erstgenannten Einrichtungen sind wegen der im Flugzeuge herrschenden Beschleunigungen und Schwingungen gegenüber der stereoskopischen Messgenauigkeit weitaus zu ungenau.
Aus demselben Grunde zeigten Versuche mit Pendelkreisel ein unbefriedigendes Resultat und statische Kreisel ergeben wegen der unbekannten Reibungen ebenfalls eine unkontrollierbare Bewegung ihrer Achse gegenüber der Lotrichtung.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung, durch die es gelingt, die Bewegung der Kreiselachse gegenüber der Lotrichtung festzustellen und zu registrieren. Bevor auf das Verfahren näher eingegangen wird, sei eine beispielsweise Einrichtung zum Zwecke der Durchführung des Verfahrens beschrieben :
Die Figur zeigt eine Aufnahmekammer 1 und einen damit fest verbundenen Aufsatz di.
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1. der Mittelpunkt beider eardanischer Systeme, 2. der Mittelpunkt einer Blende, die einer Lichtquelle Q vorgesetzt ist, 3. die optische Achse einer Sammellinse mit dem Brennpunkte in der Blende,
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4. die optische Achse einer Sammellinse L2 mit dem Brennpunkte in einer den Aufsatz ¯1\ abschliessenden Mattscheibe M,
5. der Schnittpunkt m eines Strichkreuzes.
Die Kreiselachse a ist durchbohrt.
Hat die Kreiselachse a eine beliebige Richtung, so ist es mit Hilfe der C'ardanringe Pi, und R4 immer möglich, die Achse mit der Kreiselaehse (6 zur Koinzidenz zu bringen. Das wird mit Hilfe der Lupe L an dem Zusammenfallen des von der Linse L2 auf der Mattscheibe mgesammelten Lichtbiindels mit dem Mittelpunkte m des Strichkreuzes erkannt.
In dieser Stellung soll die Aufnahme erfolgen. Um den persönlichen Fehler der genannten Einstellung auszuschalten, wird ein Teil des durch die Achse a gehenden Lichtbündels durch ein Prisma i auf eine Photozelle Z abgelenkt. Mittels dieser Photozelle Z wird die Auslösung des Verschlusses der Aufnahmekammer A. bewirkt.
Auf dem Cardanringe R1 befindet suit-li eine Dosenlibelle D, deren Tangentialebene in der Marke normal zur Kreiselachse a liegt. Die Stellung der Libellenblase kann auf dem Bilde der Aufnahme-
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werden. Oder die Stellung der Libellenblase wird mit Hilfe einer andern Kamera auch in den Zwischenzeiten aufgenommen. Ausserdem wird eine Uhr mitphotographiert.
Der Grundgedanke des Verfahrens ist folgender : Die Normale auf die Tangentialebene in der Marke der Dosenlibelle soll Achse der Dosenlibelle heissen. Diese Achse ist nach der beschriebenen Einrichtung mit der Kreiselachse fest verbunden und zu dieser parallel. Die Kammerhauptaehse wird bei jeder Geländeaufnahme parallel zur Kreiselachse und daher auch parallel zur Achse der Dosenlibelle gerichtet. Da die Dosenlibelle mit den Lagern der Kreiselachse fest verbunden ist, macht sie die Schwingungen des Flugzeuges nicht mit. Die Stellung der Libellenblase in bezug auf ein mit der Dosenlibelle festes Koordinatensystem wird daher nur von der Richtung der Kreiselachse sowie von den Richtungen und Grössen der Erdbeschleunigung und der jeweiligen Beschleunigung des Flugzeuges abhängig sein.
Um die Vorgänge leichter zu durchsehauen, seien zunächst zwei Annahmen gemacht : a) Die Richtung der Kreiselaehse bleibe während unserer Betrachtung unverändert.
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Zu b). Die Stellung der Libellenblase ist sodann nur von den Richtungen der Kreiselaehse und der Erdbeschleunigung abhängig. Denkt man sieh um den Stützpunkt des Kreisels eine Kugel gelegt, deren Radius gleich ist dem Krümmungsradius der Dosenlibelle und bezeichnet man die Schnittpunkte der Kreiselachse mit der Kugel als Kreiselspitzen, so wird, falls die untere Kreiselspitze eine beliebige Bahn beschreibt, die Libellenblase eine kongruente Bahn beschreiben. Die Stellungen der Libellenblase würden also den Weg der Kreiselspitzen ergeben.
Diese beiden Annahmen sind jedoch nicht zutreffend. Im allgemeinen werden vielmehr zufällige Beschleunigungen des Flugzeuges und eine kontinuierliche, ansonsten aber unbekannte Richtungs- änderung der Kreiselaehse vorliegen. Die Stellungen der Libellenblase werden sich sodann nicht um einen Punkt, sondern um eine Kurve, welche mit der Bahn der unteren Kreiselspitze kongruent ist,
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Stellungen der Libellenblase zusammenfassen und etwa deren Schwerpunkte ermitteln und die Schwerpunkte durch eine kontinuierliche Kurve verbinden. Da jeder Stellung der Libellenblase ein Zeitpunkt zugeordnet ist, kann auch jedem Kurvenpunkt ein Zeitpunkt zugeordnet werden.
Die Bewegung der Kreiselachse gegenüber der tatsächlichen Lotrichtung kann daher zu einem bestimmten Zeitpunkt und für ein bestimmtes Zeitintervall unmittelbar aus der gewonnenen Kurve entnommen werden. Da die Kammerhauptachse bei der Aufnahme immer parallel zur Kreiselachse gerichtet wird, kann die Abweichung der angenähert parallelgestellten Aufnahmerichtung, die bei grosser Präzessionsdauer des Kreisels praktisch Null wird, ermittelt werden.
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