Фотограмметрическая съемка кривых
 

Фотограмметрическая съемка кривых

Аэрофотограмметрическую съемку кривых выполняют камерально на плановых крупномасштабных аэроснимках, используя универсальные стерео-фотограмметрические приборы или специальную приставку к стереокомпаратору (ПСКА).

При помощи универсальных стереоприборов измеряют координаты х, у точек пути, отстоящих друг от друга на величину шага съемки, а затем вычисляют дирекционные углы хорд и производят расчет кривой способом эвольвентных разностей (способ Ленгипротранса).

При помощи простейших приборов (параллактических пластин, измерительных луп) на аэрофотоснимках можно выполнить съемку кривой, измеряя стрелы изгиба через 10 или 20 м (в масштабе снимка).

Координатный способ и способ стрел могут применяться лишь для определения основных элементов кривой (без рихтовок). При этом угол поворота кривой, как показывает практика, определяется (по аэроснимкам масштаба около 1 : 3 000) со средней квадратической ошибкой ± 10'. а радиус — с погрешностью до 5%. Более точные результаты получают при съемке кривой прибором ПСКА; в этом случае возможен детальный расчет кривой и вычисление рихтовок.

Прибор Г1СКА состоит из угломерной приставки к высокоточному стереометру и универсальной марки (УНМ). Схема его действия основана на измерении дирекционных направлений хорд с инструментальной точностью ± 1'-

Хорду строят, совмещая изображения рельсовой колеи. Ее длина определяется величиной продольного смещения изображения пути /, устанавливаемого на специальной шкале. Универсальная марка служит для членения пикета на равные части.

При помощи прибора можно снять кривую на аэрофотоснимке масштаба 1: 3 000— 1 : 5 000 в зависимости от необходимой точности детальным, сокращенным или упрощенным способом.

Детальный способ позволяет вычислять рихтовки кривой с точностью 1,5—2 см, а элементы кривой — со средней погрешностью 0,5—1%. Сокращенный способ обеспечивает определение рихтовок со средней погрешностью 2,5—3 см, а элементов кривой — с точностью 2—3%. Упрощенный способ позволяет вычислять элементы коротких одно-радиусных кривых с точностью 3—5%.

Трудоемкость и стоимость сокращенного и упрощенного способов съемки значительно меньше детального. Их применение целесообразно во всех случаях, когда обеспечиваемая ими точность достаточна для данной стадии проектирования.

Для фотограмметрической съемки кривой прибором ПСКА необходимо выполнить следующие геодезические работы: разбивку пикетажа, плановую подготовку аэроснимков, закрепление оси пути.

Разбивка пикетажа производится обычным способом.

Ось пути выносят на бровку земляного полотна и закрепляют, с производством маркировки, против пикетных точек на постоянном (для данной кривой) расстоянии от внешней рельсовой нити.

Плановая подготовка аэроснимков заключается в определении пикетажного положения опознанных на аэроснимках элементов путевой ситуации, которые называют опорными пикетажными точками (ОПТ).

В качестве ОПТ можно использовать пикетные столбики, светофоры, путевые сигналы и оповестительные щиты, опоры контактной сети. Для детальной съемки кривой не рекомендуется использовать в качестве ОПТ искусственные сооружения (трубы, лотки, особенно при высоких насыпях).

На аэроснимке опорные пикетажные точки не накалывают, а обводят тушью кружком радиусом 5 мм. Рядом с кружком выписывают пикетажное значение опознанной точки. На обороте снимка необходимо зарисовать абрис, поясняющий положение ОПТ относительно окружающей ситуации и точность опознавания.

Предельные расстояния между ОПТ вдоль оси пути должны соответствовать табл. 12.


В том случае, когда опознаваемых на снимках элементов путевой ситуации недостаточно, чтобы расстояние между ОПТ соответствовало условиям табл. 12, необходимо выполнять маркировку пикетных точек перед аэрофотосъемкой.

Пикеты маркируют специальными знаками (рис. 21, а), которые укрепляют по оси пути, или окрашиванием шпалы, ближайшей к маркируемой точке (рис. 21, б). Маркировочный знак окрашивают водостойкой краской в желтый или белый цвет, а железобетонные шпалы — в черный.


Маркировку следует производить не ранее чем за 10—15 дней до аэрофотосъемки. Замаркированные пикеты заносят в ведомость, составленную по форме табл. 13.


Вторую графу заполняют после аэрофотосъемки; на аэроснимках надписывают номера замаркированных пикетов.

После выполнения полевых работ должны быть представлены следующие материалы, необходимые для съемки кривой на приборе: а) аэронегативы;

б) комплект аэроснимков с обозначенными опорными пикетажными точками;

в) ведомость маркировки пикетов; г) ведомость кривых, подлежащих фотограмметрической съемке, составленная для каждого перегона но форме табл. 14.


В пятой и шестой графах следует указывать пикетажное значение фактического начала и конца съемки, отстоящих приблизительно на 100 м от начала и конца круговой кривой.

В восьмой графе даются пояснения о расположении кривых на снимках. Например, кривая № 1 расположена на снимке № 2618, № 2 — на снимках № 2630, 2631, 2632 и т. д.

Кривые, занятые подвижным составом, нечетко изобразившиеся или расположенные за изображением контрольных нитей на аэроснимке, в ведомость включать не следует; их необходимо снять наземными методами.

Методика камеральных работ при фотограмметрической съемке кривых прибором ПСКА приведена в приложении 3.

Для съемок небольших участков пути, например горловин станций и др., инж. Г. Ш. Еникеев предложил способ крупномасштабной плановой съемки железнодорожного пути (наземной маршрутной фотограмметрической съемки) в масштабах 1 : 70 — 1 : 200 при помощи аэрофотоаппарата, помещаемого на консоли, которая прикрепляется к торцу вагона или дрезины. Измеряя стрелы изгиба при помощи измерительной лупы, можно произвести съемку кривой по этим снимкам.

Admin добавил 09.02.2012 в 12:25
Вы можете дополнить или изменить данную статью, нажав кнопку Редактор

Можно дополнить, раз речь о фотосъёмке?
 

Здравствуйте, уважаемые коллеги!

Очень было интересно почитать, но хотелось бы дополнить и добавить, т.к. положения взяты из тех учебно-методических пособий, когда ещё не было таких достижений, как спутниковые снимки высокого разрешения и широкофункциональное цифровое фотографирование.

В основе всего лежит математика, а именно геометрия и тригонометрия.
Как известно, окружность имеет следующее уравнение
(приношу извинения, т.к. здесь не поддерживается формат верхнего индекса и др., потому пишу так, как забивать формулу для последующего расчёта в Экселе):
(x-a)^2+(y-b)^2=R^2 (Л-1),
где a и b - координаты центра окружности. Если они составляют (0, R),
то формула (Л-1) примет вид:
x^2+(y-R)^2=R^2 (Л-2).
Преобразуя формулу (Л-2), получаем
x^2+y^2-2Ry+R^2=R^2,
что в итоге приведёт к удобной формуле
x^2+y^2=2Ry (Л-3),
в которой x - не что иное как полухорда, а y - та самая стрела прогиба, которую по-математически надо назвать либо серединным перпендикуляром, либо высотой сегмента, образованного дугой радиусом R и хордой длиной 2x. Угол A, если надо, можно определить через соотношение x и y:
A=4arctg(y/x) (Л-4).
Далее мы уже этими формулами можем пользоваться для дальнейшей практики как в камеральных, так и полевых условиях.

При малом значении угла А (в зависимости от условий и необходимой точности) и соответственно y/x слагаемым y^2 можно пренебречь, и тогда получается уже формула, которая нам всем известна по методическим указаниям для путейцев, только если мы берём не полухорду, а целую, т.е. 2x, заменяя другой переменной (Х - хорда), то множитель соотв. изменится.
Х^2=8Ry.
По этой формуле определяют радиус или выверяют геометрические дефекты кривой с помощью шнуров длиной 20 м или 10 для особо малых радиусов.

Вернёмся к тому, с чего начинали. Вот мы берём топографическую карту или, что лучше, спутниковый снимок хорошего разрешения. Определяем величины x (X) и y, а на их основании R и, если надо, А. В спутнике яндекс-карт (ЯК) сначала подбираем хорду, затем отсчитываем (ещё) половину, от которой проводим стрелу прогиба=перепендикуляр=высоту сегмента. Лишние точки удаляем, запомнив лишь значение полу-/хорды, и по оставшимся двум определяем - через величину стрелы y - радиус R.

По фотографии, также используя эту формулу и её практическую разновидность, основанную на ничтожно малом различии хорды и дуги при малом значении угла А, мы можем определить радиус, зная ещё параметры РШР. Нужно выбрать удобные ракурс и фокусное расстояние, а также убедиться в наличии пикетных меток на шпалах и их видимости на фото. Если их нет, а радиус нужен как можно более точный, к внутренним краям внешнего рельса надо приставить вертикальные белые колышки/вешки. Хорду мы уже не замеряем, а вместо неё используем дугу длиной 100 м (можно и другую, но тогда надо замерить и поставить колышки/вешки). Кроме того, за счёт пренебрежения слагаемым y^2 использование длины дуги L вместо хорды Х компенсирует то слагаемое даже при довольно больших углах. Так, для кривой с истинным радиусом 600 м при дуге 100 м и угле соотв. 9,55 гр. хорда равна всего 99,88 м, и различия получаются мизерные: квадрат дуги L, делённый на 8y, даст величину радиуса 600,35 м, тогда как если взять хорду 99,88 м, то 599,0 м. При дуге 200 м (и угле 19,1 гр.) значения будут соотв. 601,4 (+0,23%) и 595,8 м, 300 м - 603,1 (+0,5%) и 590,7 м, 500 м (47,75 гр.) - 608,8 (+1,5%) и 574,3 м. Можете делать выводы! Ну а на снимке мы строим хорду по внутренним краям внешнего рельса и определяем по месту максимального расхождения с дугой стрелу прогиба. Наиболее удобны для определения радиусы 600 и 800, а также 700 м и др., "проходящие" через характерные точки РШР. Хорда при радиусе 600 м проходит почти ровно по внутреннему краю РШР http://pskovrail.ru/2011a/447-4a.JPG, при 800 м - через середину внутреннего рельса http://pskovrail.ru/2012b/164-2b-R_800m.JPG, при 700 м - в 32,5 см от внутреннего края РШР, т.е. по середине 5-сантиметрового участка между подъёмом шпалы и рельсовой ложбиной http://pskovrail.ru/2012a/125-2b-krivaya700m.jpg.

Для больших радиусов порядка 2400 и более подобные процедуры делаем с внутренним рельсом или же берём 2 пикета, если это возможно с учётом ясности изображения и видимости точек.

На месте можно определить радиус и без шнура по тому же математическому принципу, только нужны те же 3 человека, что и в случае со шнуром: 2 ставят колышки или вешки по краям, например по указанным пикетным точкам (если их нет, то придётся промерить рулеткой дугу, т.к. хорду сложнее), потом один человек отходит так, чтоб встать в створ 2 вешек, а третий на середине (определив её шагами по шпалам или на основании замеров дуги рулеткой) ставит по согласованию с первым 3-й колышек (вешку), после чего замеряет стрелу прогиба. Для точности визирования хорош продвинутый компас с 2 верньерами. Проблемы могут быть только из-за неустойчивости вешек в щебёнке, так что хотя бы одну второй человек должен поддерживать. Можно и даже нужно две, но тогда уже надо 4-го человека, который визировать будет (соотв. два держать крайние и 3-й в середине).