FI81908C - Stereofotogrammetriskt maetningsfoerfarande, saerskilt foer stora maetningsobjekt pao havet. - Google Patents

Description

1 81908

Stereofotogrammetrinen mittausmenetelmä erityisesti merellä olevia suuria mittauskohteita varten Tämä keksintö kohdistuu stereo fotogrammiseen mittausmenetelmään erityisesti merellä olevia suuria mittauskohteita varten, jolloin mittauskohde valokuvataan kahden toisistaan tarkasti tunnetun etäisyyden päähän asetetun kameran välityksellä, mittauskohdetta esittävä stereoskooppinen optinen malli valmistetaan stereopiirtimen avulla yhden tai useamman mittauskohtees-ta otetun valokuvaparin perusteella ja lineaariset mittaustulokset mittauskohteen vastaavista ulottuvuuksista muutetaan tähän optiseen malliin kuvasuhdemittakaavan mukaisesti.

Tekniikan nykytasolla tunnetaan jo lukuisia mittausme-···. netelmiä sen klassisen lisäksi, jossa käytetään metallihihnoja *' dynämometrien kanssa, kuten sellaisia, joita käytetään topo- grafiassa ja geodesiassa hyödyntäen sellaisia tiettyjä laittei-; ta, kuten teodoliittejä, takometrejä, elektroonisia etäisyys- mittareita, ja koinssidenssi- tai stereoskooppisia etäisyysmit-tareita. Kuitenkin siinä tapauksessa, kun kohteen dimensiot ja monimutkaisuus aiheuttavat sen, että täytyy kerätä suuri määrä statistista tietoa, ja kun tarvitaan tilastollista käsittelyä, tulevat edellämainitut menetelmät mitä ilmeisemmin epäkäytännöllisiksi ja varmasti epätaloudellisiksi.

Tässä tapauksessa käytetään avarusskuvasta, mikä on :·. laajasti hyväksytty menetelmä tehokkuutensa ansiosta, ja se *- - tunnetaan erittäin hyvin maalla olevien liikkumattomien koh teiden, kuten rakennusten, raunioiden, rakenteiden, jne.,pin-ta-alan- ja korkeuden mittausmenetelmänä, sekä maan itsensä 2 81908 mittausmenetelmänä pinta-alan ja korkeuden topografisiin, kartanpiirustukse11 isiin ja muihin sovellutuksiin.

Avaruuskuvaus perustuu olennaisesti tekniikalle, jossa kohteesta otetaan mittoja käyttämättä itse kohdetta vaan sen kolmiulotteista valokuvaa tai stereoskooppista optista mallia, jonka stereopiirrin muodostaa muodoltaan ja ulottuvaisuuksiltaan, ja jossa käytetään kohteen yhtä tai useampaa valokuvapa-ria, jotka on otettu kahdesta eri kuvauskohteesta.

Olennaisesti tämä tunnettu edellämainittu avaruuskuva-mittausmenetelmä koostuu siitä, että otetaan kahdesta eri pisteestä yksi tai useampia mitattavan kohteen valokuvaparia, jotka ta kohteesta itsestään saadaan stereoskooppisia kuvia; määrätään edeltäkäsin vähintään viiden karakteristisen pisteen ava-ruuskoordinaatit kohteessa itsessään ja sen läheisyydessä, jolloin nämä pisteet ovat tarpeen stereoskooppisen mallin tarkkaa muodostamista varten, jolla ei ole suuntaeroja, mallin suoristamista ja asettamista varten avaruudessa, joilloin sitä käännetään sopivasti, kunnes se on täysin horisontaalisesti, ja lopulta stereoskooppisen mallin itsensä planimetrisen skaalan määräämistä varten, ja tämä viiden pisteen avaruuskoordinaat-tien x, y ja z määrääminen tehdään tavanomaisilla topografisilla menetelmillä; muodostetaan laboratoriossa mitattavan kohteen kolmidimensioinen kuva tai optinen malli käyttämällä f stereopiirturia aloittaen mainituista kuvista ja mallin oi kean suuntaamisen jälkeen tehdään mittaukset mainitusta mallista varsinaisen kohteen sijasta, jonka mittakaava sallii minkä tahansa optisen mallin lineaarisen mittauksen muuttamisen vastaavaksi etäisyydeksi varsinaisessa kohteessa, joka jo tunnetaan; ja lopulta talletetaan otetut mittaukset nauhalle ja käsitellään ne elektronisesti, jotta saadaan piirturin piirtämät graafiset tulokset tai numeeriset tulokset tieto-jenkäsiteltynä taulukkomuotona.

: : Jopa tällä menetelmällä on se haittapuoli, että sitä ei voida käyttää tietyissä mittaussovellutuksissa, joissa operoijan turvallisuudesta johtuvien käytännön syiden takia johtuen epävieraanvaraisesta ja/tai vaarallisesta ympäristöstä, 3 81908 käytettävissä olevan lyhyen ajan takia, joka johtuu rakennustyömaan vaatimuksista, tai muiden tämäntyy1isten syiden takia on täysin mahdotonta ennaltakäsin tehdä kyseisten viiden pisteen avaruuskoordinaattien määritystä.

Näin on tavallisesti, kun asennetaan korokkeita avomerellä tapahtuvaa hiilivety tuotantoa varten, jolloin on kiinteän teollisuuslaitoksen, jolla on putkimainen kannatinsystee-mi, asennusta varten sen jälkeen, kun tukiputket on työnnetty merenpohjaan, tarpeen määrittää näiden tukiputkien päiden keskipisteiden tarkkojen paikkojen etäisyys, jotta ylletuleva koroke voidaan suunnitella oikein, koska kyseisen korokkeen jalkojen täytyy liittyä täsmällisesti yhteen itse putkien kanssa .

Tässä tapauksessa ratkaistava ongelma on määrittää 1-2 cm määrätyllä tarkkuudella kolmen tai useamman tukiput-ken, joiden halkaisija on 2-3 m, jotka ulottuvat 8-12 m merenpinnan yläpuolelle, joiden etäisyys on 20-30 m, ja jotka ovat 20-50 km etäisyydellä rannikolta, keskipisteiden välinen etäisyys, mitä keskipisteitä ei edes ole merkitty.

Lisäksi täytyy tutkia, onko ympärysmitoilla ja paksuuksilla epäsäännöllisyyksiä, esiintyykö laivojen törmäyksistä aiheutuvia lovia,ja mikä on pystysuuntainen tarkkuus, jolla putket' on työnnetty pohjaan. Täytyy siis tehdä erittäin suuri määrä mittauksia, jotka vain avaruuskuvauksel1inen . ; menetelmä tekee mahdollisiksi. Koska kuitenkin täytyy ottaa huomioon se olennainen vaatimus, että operoijan turvallisuus täytyy turvata, on mahdotonta tehokkaasti tehdä vaaditut mittaukset suoraan vaaditulla tarkkuudella, eikä tätä tunnettua menetelmää näin ollen voida käyttää.

Tämän keksinnön tarkoituksena on päästä eroon edellä-mainitusta puutteesta kehittämällä uusi mittausmenetelmä, joka käyttämällä kuitenkin avaruuskuvausta ei vaadi suoran mit-;;; tauksen suorittamista mitattavasta kohteesta, ja siten sal- lii helpon ja tarkan mittauksen jopa sellaisista kohteista, ··· jotka sijaitsevat epämukavilla ja varsin hankalapääsyisi 1 lä paikoilla, ja joka erityisesti soveltuu korokkeiden avomerel-lä tapahtuvaan asennukseen tukiputkille.

4 81908 Tämä on olennaisesti saavutettu siten, että valokuvat mitattavasta kohteesta otetaan noin 30 m etäisyydeltä kahdella metrisellä valokuvauskameralla, jotka on synkronisoitu toistensa suhteen ja sijoitettu toisistaan erilleen tunnetun 6 m etäisyyden verran, mikä etäisyys on sopiva, jotta saadaan vaadittu syvyysmittauksen tarkkuus stereopiirturi11 e siten, että suurin sallittu virhe on + 1 cm. Tällä tavalla saadaan sellainen oikea stereoskooppinen malli, jolla tarkkuusmittauksia voidaan tehdä ei ainoastaan paikallaanpysyvistä kohteista, kuten avomerellä olevat korokkeiden tukiputket, vaan myös liikkuvista kohteista, kuten nesteiden pinnoista, lautoista, riippuvista kaapeleista jne. Siten yksinkertaisesti lisäämällä valokuvan kenttään vertailuelementti, kuten venymätön teräs-ketju, joka ei voi sotkeentua, ja jonka pituus etukäteen tarkasti mitattu, on mahdollista ei ainoastaan määrätä oikein stereoskooppisen mallin asema, vaan myös saada siitä mikä tahansa mitattavan todellisen kohteen lineaarinen mitta, koska planimetrinen mittakaava voidaan helposti määrätä.

Keksintö tunnetaan niistä ominaisuuksista, jotka on määritelty patenttivaatimuksissa, joiden päävaatimuksen mukaan keksintö tunnetaan siitä, että - mittauskohteeseen ripustetaan ennen sen kuvaamista suora ja venymätön teräsketju varustettuna molemmissa päissään kahdella ennakolta tarkasti mitatun etäisyyden päässä olevilla merkeillä, niin että nämä merkit sekä niiden välissä olevat ketjunivelet ovat 30 - 40 m etäisyydeltä otetuissa fotogrammeissa täysin ja luotettavasti näkyvissä, - mittauskohde valokuvataan noin 30 m päästä toistensa suhteen tahdistettujen kameroiden välityksellä, jotka on asetettu noin 6 m keskinäisen etäisyyden päähän, - kahteen tavanomaiseen stereoskooppisen optisen 1 mallin fotogrammetristä suuntausta varten tarvittavaan pe- rimetriseen kohtaan mitataan kahdeksan sarjaa pisteissä, ” joista sarjoista puolet tulee mittauskohdetta ympäröivien aaltojen tai pohjan epätasaisuuksien muodostamien harjanteiden (positiivinen maksimiarvo) tasolle ja toinen puoli laaksojen

II

5 81 908 (negatiivinen maksimi) tasolle.

- Stereoskooppinen optinen malli suunnataan näille vaakasuorille tasoille vastaavan kiertoliikkeen avulla.

- tällä tavoin suunnattuun optiseen malliin määritetään valokuvauksellisessa mittakaavassa molempien merkkien välisen ketjukaaren pituus, jolloin tämä pituus muodostetaan ketjuniveliä vastaavien pienten kaarisegmenttien avulla, - mittakaava määritetään tällä tavoin saadun ketjukaaren pituuden ja merkkien välisen ennalta mitatun etäisyyden välisenä suhteena, ja - kukin optiseen malliin tässä mittakaavassa kohdistuva lineaarinen mittaus muutetaan mittauskohteen vastaavaksi ulottuvuudeksi.

Tämän keksinnön edullisen toteutuksen mukaisesti on mainitut kaksi synkronisoitua metristä kameraa asetettu toisistaan erilleen täysin tarkasti tunnetulle etäisyydelle palkin avulla, joka on valmistettu suuren vahvuuden omaavasta metallista, kuten duralumin, erikoisteräs jne., ja jonka päihin mainitut valokuvauskamerat on kiinnitetty suunnatusti, jolloin kyseinen palkki työntyy esiin ulkonevana kannatus-;* palkkina helikopterin kahdesta ovesta, kuten patenttivaati muksessa 2 on tarkemmin esitetty.

" Tämän keksinnön toisen edullisen toteutuksen mukaises- ti mainittu suuren vahvuuden omaavasta metallista valmistettu palkki, joka kannattaa kyseisiä kahta valokuvasukameraa, on : asennettu suuren nosturin (maksimikorkeus 30 m) kannattamaan nostokoriin, kuten patenttivaatimuksessa 3 on tarkemmin esite 11 y...

Keksintö kuvataan yksityiskohtaisesti seuraavassa viitaten liitteenä oleviin piirroksiin, joissa esitetään edul-;; linen toteutus, «joka ei millään muotoa ole rajoittava esimerk ki siinä suhteessa, että teknisiä ja rakenteellisia muutoksia voidaan tehdä siihen ilman, keksinnön idean laajuudesta poi- 6 81908 ke taan .

Mainituissa piirroksissa, joissa keksinnön menetelmä on visualisoitu erityisesti kohdistettuna merellä sijaitsevan korokkeen asentamisen kenttään periaatteessa määräämään tarkka etäisyys, joka on tukiputkien päiden keskipisteiden välillä: kuva 1 esittää vaihetta, jolloin tunnetun pituinen ketju on kiinnitetty kahden tukiputken välille; kuva 2 esittää vaihetta, jolloin valokuva otetaan helikopterista, edullisessa toteutuksessa; kuva 3 esittää vaihetta, jossa valokuva otetaan suuren nosturin avulla, keksinnön toisessa toteutuksessa; kuva 4 esittää stereoskooppista optista mallia, joka on saatu s tereopiirturi1la, ja josta mittaukset tehdään.

Kuvissa viitenumerot 1, 2 ja 3 vastaavassa järjestyksessä ilmaisevat kolmea tukiputkea, joiden halkaisija on 2-3 m, ja jotka on työnnetty merenpohjaan 4 etäisyydellä 20-50 km rantaviivasta 5, ja jotka nousevat 8-12 m merenpinnan yläpuolelle kannattaakseen niiden päällä olevaa koroketta, jonka jalkojen täytyy täsmällisesti osua mainittujen putkien päihin.

Jotta keksinnön menetelmää voitaisiin käyttää vaadittuun etäisyyden määrittämiseen näiden kolmen putkenpään keskipisteiden välillä, mitä keskipisteitä ei ole merkitty, on putkien 1 ja 2 välille kiinnitetty aluksen 6 avulla venymätön teräsketju 7, joka ei voi sotkeentua, ja johon on kiinteästi liitetty kaksi vertailumerkkiä tai signaalia 8 ja 9 vastaavassa järjestyksessä, ja näiden merkkien välinen etäisyys on etukäteen tarkasti mitattu laboratoriossa.

Nämä kaksi vertailumerkkiä 8 ja 9 ovat sen kokoisia, että ne, kuten myös ketjun lenkit, voidaan luotettavasti nähdä valokuvasta, joka on otettu etäisyydeltä 30-40 m, ja ketju 7 on jännitetty niin, ettei se koskaan kosketa meren pintaa 4.

• Putkien ja ketjun muodostama järjestelmä valokuvataan sitten kahdella metrisellä kameralla 10 ja 11, vastaavassa järjestyksessä, jotka on toistensa suhteen synkronisoitu, ja kiin-• - nitetty suunnatusti suuren vahvuuden omaavan metallipalkin 12 päihin, jonka palkin pituus on noin 6 m, ja joka työntyy ulos li 7 81 908 ulkonevana kannatinpa1 kkina helikopterin 13 kahdesta ovesta, ja kyseinen helikopteri on noin 30 m:n korkeudella.

Erään keksinnön muunnoksen mukaisesti kameroita 10 ja 11 päissään kannattava palkki 12 on asennettu nostokoriin 14, jota kannattaa (katso kuva 3) noin 30 m:n korkeudella suuri nosturi 15.

Tällä tavalla saadut valokuvaparit asetetaan sitten stereopiirturiin, joka muodostaa stereoskooppisen optisen mallin (katso kuva 4) valokuvatusta kohteesta.

Tässä mallissa, paikoissa, jotka vastaavat fotogrammetrisen orientaation tavanomaisia piirillä olevia sijainteja 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, ja 23, ja käyttämällä stereopiir-turin liikkuvaa osoitinta, määrätään sopivan pistemäärän 16* .......23* syvyydet (z-akseli) vastaavassa järjestyksessä siten, että puolet niistä on meren 4 aallokon aallonharjoilla (positiivinen maksimi) ja toinen puoli aallonpohjissa (negatiivinen maksimi). Näiden mittausten keskiarvo antaa siis veden pinnan keskiarvotason, ja siten keskiarvotason, jonka täytyy olla horisontaalinen.

Sopivasti kääntämällä optista mallia sillä tavalla, että tuodaan mainittujen kahdeksan kohdan taso mainitulle keskiarvo-tasolle, saadaan optinen malli oikein suunnattua.

Tällätavoin suunnatussa optisessa mallissa on mahdollista, käyttäen jälleen stereopiirturin liikkuvaa osoitinta, mitata tarkasti pituus valokuvan mittakaavassa siitä ketjukäyrästä, joka on ketjun 7 näkyvien vertailumerkkien tai -signaalien 8 ja 9 välillä.

Mainittu mittaus tehdään ottamalla niiden pienten kul-maosuuksien pituuksien summa, jotka vastaavat yhtä mainitun ketjun lenkkiä (myös näkyvä).

:·. Tässä vaiheessa ottamalla suora suhde määrätyn arvon - · ja ennaltamitatun arvon välillä ketjunosalla 8-9 saadaan muunnosmittakaava, jonka avulla mikä tahansa todellinen etäi-...· syys voidaan laskea tekemällä vastaava lineaarinen mittaus ·. mallille.

Claims (3)

8 81908

1. Stereofotogrammetrinen mittausmenetelmä erityisesti merellä olevia suuria mittauskohteita varten, jol-5 loin mittauskohde (1-3) valokuvataan kahden toisistaan tarkasti tunnetun etäisyyden päähän asetetun kameran (10 ja 11) välityksellä, mittauskohdetta esittävä stereoskooppinen optinen malli (kuvio 4) valmistetaan stereopiirti-men avulla yhden tai useamman mittauskohteesta otetun 10 valokuvaparin perusteella ja lineaariset mittaustulokset mittauskohteen vastaavista ulottuvuuksista muutetaan tähän optiseen malliin kuvasuhdemittakaavan mukaisesti, tunnettu siitä, että - mittauskohtäeseen (1-3) ripustetaan ennen sen 15 kuvaamista suora ja venymätön teräsketju (7) varustettuna molemmissa päissään kahdella ennakolta tarkasti mitatun etäisyyden päässä olevilla merkeillä (8 ja 9), niin että nämä merkit (8 ja 9) sekä niiden välissä olevat ketjuni-velet ovat 30 - 40 m etäisyydeltä otetuissa fotogrammeis-20 sa täysin ja luotettavasti näkyvissä, ! - mittauskohde (1-3) valokuvataan noin 30 m päästä ’· toistensa suhteen tahdistettujen kameroiden (8 ja 9) vä lityksellä, jotka on asetettu noin 6 m keskinäisen etäisyyden päähän, 25. kahteen tavanomaiseen stereoskooppisen optisen mallin fotogrammetristä suuntausta varten tarvittavaan pe-rimetriseen kohtaan (16-23) mitataan kahdeksan sarjaa pisteissä (16' - 23')# joista sarjoista puolet tulee mittaus-kohdetta (1-3) ympäröivien aaltojen (4) tai pohjan epäta-30 saisuuksien muodostamien harjanteiden (positiivinen maksimiarvo) tasolle ja toinen puoli laaksojen (negatiivinen maksimi) tasolle. ·. - stereoskooppinen optinen malli suunnataan näille vaakasuorille tasoille vastaavan kiertoliikkeen avulla, 35 II 9 81 908 - tällä tavoin suunnattuun optiseen malliin määritetään valokuvauksellisessa mittakaavassa molempien merkkien (8 ja 9) välisen ketjukaaren pituus, jolloin tämä pituus muodostetaan ketjuniveliä vastaavien pienten kaariseg- 5 menttien avulla, - mittakaava määritetään tällä tavoin saadun ketju-kaaren pituuden ja merkkien välisen ennalta mitatun etäisyyden välisenä suhteena, ja - kukin optiseen malliin tässä mittakaavassa koh-10 distuva lineaarinen mittaus muutetaan mittauskohteen (1-3) vastaavaksi ulottuvuudeksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mittausmenetelmä, tunnettu siitä, että molemmat toiminnaltaan tahdistetut valokuvauskamerat (10 ja 11) on asetettu suunnatta-15 valla tavalla tarkasti tunnetun etäisyyden päähän toisis taan erittäin lujasta materiaalista tehdyn kannattimen (12) päihin, ja että mittauskohteen (1-3) valokuvausta .. varten annetaan kannattimen (12) päiden pistää vapaasti ;; esiin noin 30 m mittauskohteen (1-3) yläpuolella olevan 20 helikopterin molemmista ovista.

: 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mittausmenetelmä, **: tunnettu siitä, että molemmat toiminnaltaan tahdis- tetut valokuvauskamerat (10 ja 11) on asetettu suunnatta-: : valla tavalla tarkasti tunnetun etäisyyden päähän toisis- 25 taan erittäin lujasta materiaalista tehdyn kannattimen (12) päihin, ja että mittauskohteen (1-3) valokuvausta varten kannatinta (12) pidetään korkean nosturin avulla noin 30 m mittauskohteen (1-3) yläpuolella. 10 81 908