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Einrichtung für photogrammetrisehe Geländemessungen, insbesonders für stereophotogrammetrisehe
Aufnahmen.
In letzterer Zeit entstand speziell für kriegstechnische Zwecke das Bedürfnis, photo- graphische Terrainmessungen auf grössere Distanzen durchführen zu können. Um dies zu ermöglichen, war man gezwungen, optische Systeme grosser Brennweite anzuwenden, was jedoch bei gegebenem Plattenformat ausserordentlich kleine Bildwinkel mit sich brachte.
Letzterer Umstand machte das stereophotogrammetrische Arbeiten mit langen Brennweiten im Hochgebirge direkt unmöglich, obgleich man von hochgelegenen Punkten infolge der günstigen Draufsicht auf das Terrain sehr gute Erfolge hätte erzielen können. Der einzige Weg, um diesem Übelstande abzuhelfen, war das Neigen der optischen Achse bzw. der Bildebene des Aufnahmeapparates. Letzteres war aber bei den bisherigen Konstruktionen der stereophotogrammetdschen Aufnahmeapparate nicht möglich, was darin seinen Grund hatte, dass durch das blosse Neigen der Kamera für die Auswertung so komplizierte geometrische Verhältnisse geschaffen worden wären, dass die Praxis an ein Arbeiten nach diesem Verfahren nicht denken konnte.
Der früher genannte Umstand des kleinen Bildwinkels brachte es weiters mit sich, dass man zur Aufnahme grösserer Geländeflächen einer ganzen Reihe von Aufnahmen bedurfte. Im Interesse der einfachen Bildauswertung stand es, dass die optischen Achsen der zusammengehö : enden Aufnahmen in den beiden Stationen zueinander parallel seien, was man für jede der vielen Aufnahmen durch mühsame Teilkreisablesungen hätte erzielen müssen.
Die genannten Schwierigkeiten werden durch den Apparat nach vorliegender Erfindung überwunden.
In der Zeichnung stellen Fig. i die Art der Basismessung vor, Fig. 2 und 3 ein Schema der wichtigsten Apparatteile, Fig. 4 eine schematische Ansicht des Aufnahmeapparates. Fig. 5 Einzelheiten des Aufnahmeapparates, und zwar die Winkelrepetiervorrichtung, Fig. 6 das Fernrohr und dessen Anordnung auf dem Schlitten.
Der Aufnahmeapparat ist in seinen wesentlichen Teilen ähnlich einem normalen Theodolit durchgebildet. Er besitzt einen Horizontalkreis 1 (Limbus mit Schätzmikroskopablesung), hochempfindliche Kreuzlibellen und eine Horizontalfeinbewegungsschraube 2. Weiters ist eine Winkelrepetiervorrichtung vorgesehen, die es gestattet, den eingestellten, jedesmal genau gleichen Winkel aus jeder Anfangslage beliebig oft zu repetieren, was für die rasche Durchführung von Bilderfolgen von grossem Werte ist. Hierzu ist am Apparatunterteil, mit dem Teilkreis starr verbunden, eine Trommel 3 vorgesehen, auf der ein Ring 4 fliegend aufgesetzt ist. Der Ring trägt in einem durch Schraubenbewegung einstellbaren Bogenabstand zwei linsenförmige Anschlagstücke 5 und 6 aus gehärtetem Stahl.
Zwischen diese beiden Anschlagstücke ragt ein am Kameraträger 8 befestigter Fortsatz 7, ebenfalls aus gehärtetem Stahl, der den früher genannten Stahllinsen mit planen Flächen gegenübersteht.
Der Ring 4 besitzt diametral gegenüber der Mitte zwischen den beiden Anschlagstücke
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gestattet. Die diametrale Anordnung der Klemmvorrichtung bezweckt, bei einem etwaigen Verspannen des Ringes 4 durch die Klemme 9 den Bogenabstand zwischen den Anschlägen J und 6 unverändert zu lassen. Die Arbeitsweise der Vorrichtung erhellt wie folgt :
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Hat man mithilfe der Feinbewegung die für eine Bilderfolge gewünschte Anfangslage eingestellt, so bringt man, den Ring 4 im Sinne der aufzunehmenden Bilderfolge drehend, eines der Anschlagpaare zum Kontakt und klemmt hierauf den Ring durch Anziehen der Klemme 9 gegenüber der Trommel 3 fest.
Will man nun um den an der Repetiervorrichtung eingestellten Winkel verschwenken, so dreht man den Kameraträger 8 so lange, bis die Drehung durch das zweite Anschlagpaar blockiert wird. Wünscht man nun nochmals um. denselben Winkel zu repetieren, so löst man die Klemme 9, dreht den Ring -1 im Sinne dar aufzunehmenden Bilderfolge, bis wiederum ein Anschlagpaar in Kontakt kommt, klemmt mittels Schraube 9 fest und dreht nun wiederum den Kameraträger bis zur Blockierung.
Der beschriebene Vorgang lässt sich nach rechts und links beliebig oft wiederholen. Die Vorrichtung ist für Stereoaufnahmen mit parallelen optischen Achsen in den beiden Stationen und für rasches präzises Arbeiten aus exponierten Schützengräben von grossem Werte.
Die Kolimationsachse 10 der Kamera, die mit einer Kontrollibelle für deren horizontale Lage versehen ist, ist im Kameraträger 8 in gehärteten Stahlkonussen gelagert. Der eine dieser Stahlkonusse ist zwecks Behebung des Kolimationsfehlers exzentrisch der Höhe nach verstellbar, der zweite kann durch Schraubenbewegung von seiner flanschartigen Aufsitzfläche gelüftet werden, um das Ausheben der Kamera aus dem Kameraträger, was beim Transport des Apparates stets gemacht werden muss, zu eimöglichen, Als dritten Unterstützungspunkt besitzt die Kamera einen Schraubenantrieb (Hülse 13 und Spindel 12), der durch eine leicht lösbare Verschraubung mit konischem Sitz mit der Kamera (im Sinne der Kolimationsachse drehbar) verbunden ist.
Der Spindeltrieb wird durch das Handrädchen 14 betätigt und ist in dem kugelförmigen Lager 15 im Kameraträger gelagert. Der Trieb dient zur Einstellung des gewünschten Vertikalwinkels, dessen Grösse mittels der Geländewinkel- messvorrichtung-16 (Firma Zeiss) gemessen werden kann,
Die Kamera ist mit einem Objektiv 17 von langer Brennweite versehen, dessen Strahlen durch ein Prisma 18 um genau 900 reflektiert werden.
Um die zu Anfang genannte Voraussetzung, die beiden Bildebenen in eine gemeinsame, geneigte Ebene zu bringen, in einfacher Weise erfüllen zu können, besitzt der Apparat eine Drehvorrichtung für Prisma und Objektiv, so zwar, dass die beiden genannten Teile, die ein fixes Ganzes bilden, gegenüber der Kamera um die gebrochene Achse Oy (Fig. 2) verdreht werden können. Die Drehvorrichtung 21 (Fig. 4) besitzt drei Anschläge mit Justiervorrichtung, von denen der mittlere ausklinkbar angeordnet ist. um den Oberteil in drei Lagen festklemmen zu können.
Normallage, optische Achse senkrecht auf Kolimationsachse (Fig. 4) ; für Visur zur zweiten Station links, optische Achse um 900 gegenüber der früheren Lage nach links verdreht, also optische Achse parallel zur Kolimationsachse ; für Visur zur zweiten Station rechts, optische Achse gegenüber Normallage um 900 rechts verdreht, optische Achse parallel zur Kolimationsachse.
Da nun die gebrochene Achse Oy, gleich der transformierten y-Achse ist, so beschreibt das Fadenkreuz des Fernrohrokulares 23, das sich längs der Führung 27, welche parallel zur Kolimationsachse 10 angebracht ist, bewegt, die durch y-y, gedachte, senkrecht zur Zeichenebene liegende Ebene yi-yl, also die Ebene, in der die zweite Station liegen muss, um den früher genannten Voraussetzungen zu entsprechen. Bringt man durch Dreien mittels der Feinbewegung 2 das Fadenkreuz mit der mittleren Signalscheibe der zweiten Station zur Einspielung, so ist die Bedingung, die Bildebenen beider Stationen in einer Ebene zu haben, erfüllt. Durch Justierung des Normalanschlages der Drehvorrichtung ist die'Kolimationsebene im Bild justierbar.
Das untere Ende 22 des Kamerarohres trägt in einem schubladeartigen Metallrahmen einen Schlitzverschluss für die Belichtung der photographischen Platte. Hinter dem Verschluss ist der starre Markenrahmen angebracht, an den mittels einer eigenen Vorrichtung die Platten während der Aufnahme angepresst werden, um eine stets konstante Fokusdistanz zu erhalten. Die Kassette mit der photographischen Platte sitzt während der Aufnahme in einem Metallrahmen, dessen vier Ecken mit kolbenartigen Führungsbolzen versehen sind.
Die vier Führungsbolzen mit den Kolben gleiten in am Kamerahinterteil befestigten Zylindern, in denen sich Federn befinden, die den Kassettenrahmen in der Richtung gegen die Bildmarken vorzudrücken suchen, was jedoch die beiden Exzenter des Plattenanlegebügels so lange verhindern, bis durch Umlegen des genannten Bügels die beiden Exzenter die erwähnten Druckfedern freigeben und die photographische Platte an die Bildmarken anpressen.
Die Lichtabdichtung zwischen dem Kassettenanlegerahmen und der Kamera ist dur (h Rille und Nut bewerkstelligt (ohne Balg).
An Stelle der Kassette kann man eine mit jalousieartigen Spiegeln versehene Mattscheibe zur Betrachtung des Bildes in der Kamera einführen. Bei freiem Kassettenrahmen kann man das kippbar in den Zapfen 25 und zwecks Einstellung in die optische Achse justierbar angeordnete Fernrohr mit Fadenkreuz 23 aufstellen und es sowohl zu früher genannten Zwecken, als auch für subjektive Beobachtungen und Messungen verwenden.
Die
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vertikalstellung des Fernrohres wird durch eine justierbare Schnappvorrichtung 26 gewährleistet, Das Fernrohr ist zu dem anfangs der Beschreibung genannten Zwecke auf den Schienen 27 mittels Schlittens 24 parallel zur Kolimationsachse verschiebbar angeordnet, besitzt jedoch eine mit Keilsitz versehene Klemmvorrichtung, die den Schlitten in seiner Mittellage genau festzuklemmen gestattet.
An Stelle dieser Fernrohranordnung.'bei der das Kameraobjektiv gleichzeitig als Fernrohrobjektiv verwendet wird, könnte auch ein separates Fernrohr, das in der transformierten y-Ebene drehbar angeordnet ist, vorgesehen sein.
Der Apparat bezweckt, um mit kurzen Worten auf das Ziel hinzuweisen, bei stereophotogrammetrischen Aufnahmen mit Objektiven langer. Brennweite und dem daraus resultierenden Übelstande des kleinen Bildwinkels entgegen dem bisherigen Grundsatze der vertikalen Bildebenen, letztere beliebig zu neigen, was an eine besondere Stellung der . \ufnahmeapparate zueinander geknüpft ist, und'die Schwierigkeiten der Auswertung der mit geneigten Bildebenen aufgenommenen Bilder zu umgehen. Dies ist dadurch erzielt, dass dem Verfahren ein gegenüber dem normalen Koordinatensystem (lotrecht, horizontal) transformiertes zugrundegelegt wird.
Das transformierte Koordinatensystem besitzt denselben
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Koordinatensystem gerade so wie bei dem bisherigen Verfahren mit senkrechten Bildebenen durchgeführt und die hieraus gewonnenen Resultate in das normale Koordinatensystem zurückgeführt.
Aus dem Umstande der Transformation des Koordinatensystem resultiert jedoch eine andere Lage der zweiten Station (Aufnahmestandpunkt), als dies bei dem gewöhnlichen Verfahren mit lotrechter Bildebene erforderlich wäre. Die Bildebene der zweiten Station muss in derselben Fläche des transformierten Koordinatensystems liegen, wie selbige durch die Bildebene der Station i bereits gegeben wurde. Hierbei kann die zweite Station höher oder tiefer liegen, die optischen Achsen in den beiden Stationen müssen jedoch in zueinander parallelen Ebenen sich befinden. Sind die Bedingungen erfüllt, so kann bei Auswertung der Aufnahmen im Stereokomparator der Höhenunterschied zwischen den beiden Aufnahme- standpunkten durch die Höhenausgleifhungsschraube ausgeschaltet werden.
Zur Durchführung des Aufnahmeverfahrens stellt man den Apparat an dem für die eine Station bestimmten Punkte A auf und bringt die Alhidatenebene mithilfe der Kreuzlibellen in horizontale Lage. Hierauf stellt man in Station B die Basismesslatte in horizontaler Lage so auf, dass das Fadenkreuz des daran befestigten Visierfernrohres auf den Objektivmittelpunkt zielt. Nun erteilt man dem Aufnahmeapparat nach Beobachtung des aufzunehmenden Geländes mittels der jalousieartig angeordneten Spiegel auf der Mattscheibe den für die folgende Aufnahme erforderlichen Vertikalwinkel, dessen Grösse nach Einspielen der Libelle am Vertikalwinkelmikrometer 16 abgelesen wird.
Nun dreht man den Apparatoberteil mittels der Drehvorrichtung 21 im Sinne der Richtung der zweiten Station bis zum Anschlag, also um go0, und trachtet durch Verschiebung'des Fernrohres mittels des Schlittens 24' (Vertikalwinkel im Gelände) und Drehen an der Feinbewegung 2 die Basismesslattenmittelscheibe mit dem Fernrohrfadenkreuz 28 zur Deckung zu bringen. Ist dies geschehen, so wird nach starker Abblendung des Objektives die Basismesslatte mit ihren in genau bekanntem Abstande befindlichen Signalscheibe photographiert. Die Messung des Abstandes der Signalscheiben auf dem photographischen Negativ erfolgt im Stereokomparator mittels der Parallaxenschraube und wird hierauf aus den drei bekannten Grössen : Messlattenkonstante, Abbildungslänge und Brennweite die Länge der Horizontalprojektion der Basis gerechnet.
Ist die Basismessung durchgeführt, so dreht man den Apparatoberteil mittels der Drehvorrichtung 21 in seine Normalstellung bis zum Anschlag, so dass nun die optische Achse senkrecht auf der Kolimationsachse steht. Nun ist der Apparat für den Normalfall in. aufnahmerichtiger Lage. Weitere Bilderfolgen können mit jedesmal genau gleichem Verschwenkungswinkel ohne Teilkreisablesung mittels der Winkelrepetiervorrichtung durchgeführt werden. So zwar, dass man, wenn man den geschilderten Vorgang in der zweiten Station in analoger Weise wiederholt, für zusammengehörige Bilder parallele Hauptstrahlen erhält. Zusammengehörige (Stereo-) Aufnahmen müssen mit derselben Stellung des Vertikalwinkelmikrometers 16 durchgeführt werden.
Die erhaltenen Aufnahmen werden entweder im Stereokomparator ausgewertet und hierauf in normaler Weise die Koordinaten der zu suchenden Punkte gerechnet, die jedoch zufolge der Koordinatentransformation noch einer einfachen Rechnung zwecks Zurückführung der Koordinaten des transformierten Koordinatensystem in das normale Koordinatensystem unterzogen werden müssen.
In bequemer Weise kann die Auswertung derart erfolgen, dass im Stereokomparator nur die geneigte Trassendistanz ermittelt wird, während die Koordinatenermittlung und gleich-
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zeitige Auftragung des Punktes auf der Zeichenfläche auf rein mechanisch-automatischem Wege in einem zum Aufnahmeapparat eigens konstruierten Auswertungsapparat, dem., Vektor- Analysator", durchgeführt wird.
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achse schwenkbar und um eine Horizontalachse neigbar ist, wobei das Objektiv mit dem Prisma überdies um eine Achse drehbar ist, die der durch das Prisma gebrochenen, optischen Achse gleich ist, so dass die Aufnahmen von beiden Standorten aus mit gegenseitig gleicher aber beliebiger Neigung der Bildebenen innerhalb eines transformierten Koordinatensystems erfolgen können, welches durch die geneigte, optische Achse und die durch die Basis gehende, geneigte Bildebene bestimmt ist, und zwecks Einstellung des Apparates an den beiden Standorten in die durch die Basis gehende, geneigte Bildebene, die im Normalfalle senkrecht zur Basis laufende, optische Achse des Objektives beim Anvisieren der anderen Station um 900 um eine Achse gedreht werden kann, welche gegen die Vertikale um den Neigungswinkel der optischen Achse gegen die Horizontale geneigt ist.
2. Apparat für photogrammetrische, insbesondere stereogrammetrische Geländeaufnahmen, dadurch gekennzeichnet, dass derselbe mit einer Winkelrepetiervorrichtung (5, 6, 7) ausgerüstet ist, welche das rasche, absatzweise Einstellen der Kamera um gleiche Winkel nach links oder rechts aus jeder Ausgangslage ermöglicht.