Ряпухін, В.М.

Цифровий репозиторій ХНАМГ (KNAME Digital Repository)

Комунальне господарство міст, 2017, випуск 137          ISSN 2522-1809 (Print); ISSN 2522-1817 (Online) 46                                                           © Ряпухін В.М.  УДК 528.7: 625.72  В.М. Ряпухін  Харківський національний автомобільно-дорожній університет, Україна  ЗАСТОСУВАННЯ МЕТОДІВ НАЗЕМНОЇ ФОТОГРАМЕТРІЇ ПРИ  ГІДРОМЕТРИЧНИХ ВИШУКУВАННЯХ  В статті обґрунтована необхідність проведення натурних фотограмметричних робіт з урахуванням можливостей навчального закладу. Запропонована методика використання методів і можливостей назем-ної фотограмметрії для цілей гідрометричних вишукувань і досліджень. При розробці методики розглянуті загальні теоретичні положення стереофотограмметрії, враховано і використано особливості наземної фотограмметрії. Методика може бути використана при організації польових лабораторних робіт з фото-грамметрії.  Ключові слова: фотограмметрія, наземна фотограмметрія, водний потік, гідрометрія, швидкість течії, лабораторна робота.  Постановка проблеми При вишукуванні автомобільних доріг і заліз-ниць велике значення приділяється визначенню ви-хідних даних для проектування мостових переходів. На одному з перших місць, за важливістю, знахо-диться інформація за зміною рівня води, ухили рі-чок, розподіл швидкостей і напряму водного потоку, які отримують за результатами гідрометричних ви-шукувань. Виміри поверхневих швидкостей і напрямів те-чії необхідно виконувати в період паводку, який є найбільш складним і небезпечним режимом ріки. Як правило, поверхневі швидкості і напрями течії в цей період вимірюють за допомогою поплавців, спосте-реженнями за траєкторіями крижин, плавучих пред-метів і інше. Аналіз останніх досліджень і публікацій Враховуючи складні і небезпечні умови для безпосереднього вимірювання швидкостей і напря-мів течії на річках, особливе значення при гідромет-ричних роботах набуває застосування методів фото-грамметрії, перш за все на підґрунті матеріалів ае-рофотозйомки [1, 2, 3]. При вивченні дисципліни «Фотограмметрія» для напрацювання певних навиків і вмінь необхідно в процесі практичних і лабораторних робіт ознайо-митись і вивчити повний цикл аерознімальних робіт. Практично організувати аерофотозйомку в умовах навчальних закладів не представляється мо-жливим. Фактично залишається тільки можливість обробки навчальних стереопар аерофотозйомки. При цьому ряд питань залишається замаскованим і тому не зрозумілим [3, 4, 5].  При дешифровці аерофотознімків поверхнева швидкість течії визначається за формулою (1) [1, 4]: '( / ),nповкx x HV м сt f                (1) де 'x x  – переміщення поплавків у масштабі аерофотозйомки, с; nH  – висота польоту, м; t  – інтервал аерофотозйомки, с; кf  – фокусна відстань АФА, мм. При стереофотограмметричному методі повер-хнева швидкість визначається за різницею поздовж-ніх паралаксів p  (2) [3, 4, 5]: ( / ),nповкpHV м сt f                (2) де p  – різниця поздовжніх паралаксів, мм. Визначення поверхневої швидкості таким ме-тодом можливо при певних умовах: у зоні перекрит-тя аерофотознімків повинні знаходитись зображен-ня, або обидва береги річки, або якісь опорні точки: острови, буйки, бакени, що не завжди буває. Не завжди можливо підібрати стереопари знімків, які б відповідали цим вимогам. Мета статті Для надбання практичних навиків і умінь з фо-тограмметрії за повним циклом фотограмметричних робіт від фотозйомки до отримання конкретних ре-зультатів пропонується методика визначення повер-хневої швидкості течії методами наземної фотогра-мметрії.    Розвиток інформативних технологій в міському господарстві 47 Методика лабораторної роботи Великий вплив на точність фотограмметричних визначень надає вибір оптимальних параметрів на-земної фотозйомки: відстань точок фотографування від об’єкта, базис фотографування, фокусна відстань фотокамери. 1. На наземному фотознімку вимірюють коор-динати x і z, а відстань від фотокамери до об’єкту визначається впродовж осі у (рис.1). ВФл Фпyxхл хпzпzлОл Оп Рис. 1 – Схема координат на стереопарі 1 – Знімок лівий; 2 – Знімок правий; Фл, Фп – ліва і права фотокамери; В – базис.  Параметри наземної стерео фотозйомки визна-чають за загальними формулами зв’язку точок об’єкту і їх зображення на стереопарі нормального випадку: ;;,B YX x xP fBY fPB YZ z zP f                            (3) де , ,X Y Z  – координати точок об’єкту, м; ,x z  – координати зображення на стереопа-рі, мм; P  – поздовжній паралакс; f  – фокусна відстань, мм; В – базис, м. 2. Для проведення лабораторної роботи виби-рається водний потік (річка, струмок, канал) завши-ршки від 5 до 20 м. На відстані 2-3 м від об’єкту розмічають місце базису В. На протилежному березі навпроти базису вста-новлюють орієнтири (стовпчики, віхи) або за орієн-тир приймають при наявності дерева. Розміри бази-су В  залежать від відстані до об’єкту Y  і фоку-сної відстані камери f : minmax ,xYB lf                         (4) де xl  – розмір сторони кадру вздовж базису фотографування, м. При застосуванні цифрових фотокамер у яких фокусна відстань в середньому 60 мм, для умов ла-бораторної роботи.  Вmax ставить приблизно 0,5 від ширини водного потоку (від 2,5 до 10 м).  Приймаємо В = 2 м. У якості основи базису можна взяти відрізок дошки, брусок та ін. 3. На основі базису, на відстані 2 м закріплю-ють дві цифрові фотокамери, які обладнані пристро-єм для одночасного спрацювання затворів і фіксації інтервалу часу між двома послідовними фотозйом-ками (інтервал часу послідовного спрацювання за-творів фотокамер – інтервал фотозйомки). Інтервал часу можна визначити за внутрішнім таймером цифрових фотокамер, якщо таймер фіксує десяті долі секунди. Фотокамери на основі і базисі (дошка, брусок, рейка) закріплюють таким чином, щоб оптична вісь фотокамери (головний оптичний промінь) був пер-пендикулярний базису. Обладнана фотокамерами основа базису вста-новлюється на розмічене місце на березі. 4. Порядок роботи. 4.1 У смузі зйомки і вище за течією, розробля-ють 2-3 поплавки по ширині водного потоку. 4.2 При вході поплавків у зону зйомки роблять через заданий інтервал часу низьку фотозйомків, поки поплавки не вийдуть з зони зйомки. 4.3 По окремим стереопарам визначають поло-ження поплавків відносно елементів зовнішнього орієнтування. Потім за різницею координат Х і У отриманих на послідовних стереопарах визначають траєкторію і швидкість потоку [1, 4, 5]. Швидкість водного потоку визначають анало-гічно (1) і (2): 2 2потx yLVt t,               (5) де L  - переміщення поплавка за час t , м; x  і y  - переміщення (зміна) координат поплавка за час t , м. З урахуванням (3): 2 12 12 1x xx Bp p1 1y Bpp p,                       (6) де 1x  і 1p  - абсциса і поздовжній паралакс зо-браження поплавка на вихідний (попередній) стере-опарі, мм; 2x  і 2p  - абсциса і поздовжній паралакс зображення поплавка на стереопарі, отриманої через інтервал часу t , мм. B  – базис фотографування, 2 м; Комунальне господарство міст, 2017, випуск 137          ISSN 2522-1809 (Print); ISSN 2522-1817 (Online) 48                   f  – фокусна відстань, м. 4.4 Результати визначення швидкості і напря-мів водного потоку на відрізку зйомки наносять на план водотоку, на підставі якого можна  робити ви-сновки про режим водного потоку. Висновки Запропонована методика наземної фотограмме-трії дозволяє в умовах навчального закладу прово-дити повномасштабну натурну фотограмметричну зйомку і забезпечує практичне засвоєння всіх необ-хідних етапів якісної фотограмметрії. Література 1. Шумнов, И. Г. Речная аерогидрометрия. [Текст]  / И. Г. Шумнов – Л.: Гидрометеоиздат, 1982. – 208 с. 2. Пособие по изысканиям и проектированию железнодо-рожных и автодорожніх мостових переходов через во-дотоки [Текст]: ПМП-91/ПКТИГС. –М., 1992. – 413 с. 3. Назаров, А. С. Фотограмметрия: учебное пособие [Текст]/А.С. Назаров. – Минск: ТетраСистем, 2006. – 368 с. 4. Карманов, А. Г. Фотограмметрия [Текст] / А. Г. Кар-манов. – Санкт-Петербург, 2012. – 171 с. 5. Буров, М.И. Практикум по фотограмметрии. [Текст]/ М.И. Буров, Б.В. Краснопевцев, А.П. Михайлов. – М.: Над-ра, 1987. – 124 с. Referenses 1. Shumnov, I. (1982). River aerohydrometry. Gidrometeoizdat, 208. 2. Manual for the exploration and design of railway and road bridge crossings through waterways (1992): PMP-91 / PKTIGS. -M., 413. 3. Nazarov, A. (2006). Photogrammetry: textbook. Tetra Sistem, 368. 4. Karmanov, A. (2012). Photogrammetry, 171 p. 5. Burov, M., Krasnopevtsev, A., Mikhailov, A  (1987), Workshop on photogrammetry. Mikhailov. Nadra, 124.   Рецензент: д-р техн. наук, проф., зав. кафедри мос-тів, конструкцій та будівельної механіки В.П. Кожушко, Харківський національний автомо-більно-дорожній університет, Україна  Автор: РЯПУХІН Віталій Миколайович кандидат технічних наук, професор кафедри вишу-кувань та проектування доріг і аеродромів  Харківський національний автомобільно-дорожній університет  E-mail -  rp@khadi.kharkov.ua ID ORCID: http://orcid.org/0000-0002-8767-4926   APPLICATION OF METHODS OF GROUND PHOTOGRAPHY AT HYDROMETRIC EXTRACTIONS V. Riapukhin Kharkiv National Automobile and Highway University, Ukraine  The article substantiates the necessity of conducting full-scale photogrammetric works taking into account the possibilities of an educational institution. When studying the discipline "Photogrammetry" for the development of certain skills and abilities, it is necessary in the process of practical and laboratory work to get acquainted and study the full cycle aerosynamic works.  The method of using methods and capabilities of ground-based photogrammetry for the purposes of hydrometric surveys and re-search is proposed. In developing the methodology, general theoretical positions of stereophotogrammetry are considered, the features of terrestrial photogrammetry are taken into account and used. The technique can be used to organize field laboratory work on photogrammetry. Keywords: photogrammetry, ground photogrammetry, water flow, hydrometry, flow velocity, laboratory work. 

ЗАСТОСУВАННЯ МЕТОДІВ НАЗЕМНОЇ ФОТОГРАМЕТРІЇ ПРИ ГІДРОМЕТРИЧНИХ ВИШУКУВАННЯХ

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Цифровий репозиторій ХНАМГ (KNAME Digital Repository)