Vorrichtung zur Ausarbeitung eines Luftphotos Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Ausarbeitung eines Luftphotos unter Anwen dung eines in einer horizontalen Zone gelegenen Stangensystems, das eine Anzahl den projektierenden Strahl repräsentierende Richtstangen umfasst, welche Richtstangen mit ihrem einen Ende um einen Punkt drehbar angeordnet und mit dem andern Ende längs einer Schiene verschiebbar gelagert sind, welches System weiter zwei Lineale aufweist, deren Schnitt punkt einen Punkt im Photo repräsentiert und die an den Schnittpunkten der Schienen und Richtstan- gen aufruhen.
Hierbei repräsentieren die Schienen die Abgren zung der Projektion des Photos in der Zone des Stangensystems, während, wenn jede Richtstange um einen separaten Drehpunkt drehbar ist, jeder dieser Drehpunkte das um die zur betreffenden Richtstange gehörige Schiene in der Zone des Stan gensystems niedergeklappte Projektionszentrum wäh rend der Aufnahme repräsentiert.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist nun da durch gekennzeichnet, dass die Richtstangen alle um dieselbe Spindel, die den Hauptpunkt des Photos repräsentiert, drehbar sind, und dass jede Schiene in der horizontalen Zone so weit von dieser Spindel entfernt angeordnet ist, dass sie die Schnittlinie der Photofläche während der Aufnahme und einer Hilfs fläche repräsentiert, welche Hilfsfläche parallel zur Verbindungslinie von Projektionszentrum und Nadir punkt in einer der Kamerakonstanten gleichen Di stanz vom Projektionszentrum gelegen ist.
Dadurch repräsentieren die in der horizontalen Zone gelegenen Richtstangen die in die Photofläche hochgeklappten Projektionen des projektierenden Strahls auf den Hilfsflächen. Zur Behandlung einer Aufnahme, wobei eine zu sich selbst parallele Translation des Lineals notwen dig ist, wird eine einzige Schiene und eine einzige Richtstange für dieses Lineal genügen, wie u. a. bei einer Nadiraufnahme.
An den Schienen würden mit Hilfe einer Grad einteilung die Koordinaten ablesbar sein, wäre es nicht, dass dies konstruktive Schwierigkeiten mit sich bringen kann, und dass wegen der Neigung des Photos Korrektionen durch Umrechnung vorgenom men werden müssten.
Eine günstige Ausführungsform einer erfindungs- gemässen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass zum Ablesen einer Koordinate eines beachte ten Modellpunktes eine Koordinatenschiene und eine ebenfalls um die den Hauptpunkt des Photos reprä sentierende Spindel drehbare Zeigerstange für diese Koordinaten vorgesehen sind,
welche letztere Stange mit einer Richtstange einen einstellbaren Winkel ein- schliesst. Im Falle einer Nadiraufnahme, also wenn die Neigung gleich 0 ist, fällt die Zeigerstange mit der Richtstange zusammen.
Es sei bemerkt, dass unmittelbare Ablesung von Koordinaten bei photogrammetrischen Instrumenten an sich allgemein bekannt ist.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von schematisch auf der Zeichnung dargestellten Aus führungsbeispielen und zugehörigen geometrischen Konstruktionen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 perspektivisch den geometrischen Zusam menhang zwischen einem Geländepunkt und seiner Abbildung auf der mit einer senkrechten Kamera achse aufgenommenen Aufnahme, Fig. 2 perspektivisch den zu einer Aufnahme des Aufnahmepaares gehörenden Mechanismusteil einer Vorrichtung für das Auswerten von mit einer senk rechten oder nahezu senkrechten Kameraachse auf genommener Photo,
wobei die Kupplung mit dem andern gleichartigen Mechanismusteil und mit der Messmarke weggelassen ist, Fig. 3 eine zu Fig. 1 analoge geometrische Kon struktion, jedoch für eine geneigte Kameraachse, Fig. 4 analog zu Fig. 2 einen zur genauen Aus wertung von mit einer beliebig geneigten Kamera achse aufgenommener Luftphoto geeigneten Mecha- nismusteil, Fig. 5 perspektivisch eine mögliche Ausführung der Kupplung zwischen den zwei Mechanismusteilen,
wobei deutlichkeitshalber einige nicht zur Sache ge hörende Teile der Vorrichtung weggelassen sind, Fig. 6 perspektivisch eine mögliche Ausführung einer Kupplung der Mechanismusteile nach Fig. 2 oder 4 mit ihren respektiven Messmarken und mit dem optischen System.
Um den Zusammenhang zwischen den verschie denen Elementen der Vorrichtung einerseits und den diese symbolisierenden Linien bzw. Punkten der geo metrischen Konstruktionen in der Aufnahmefläche anderseits deutlich hervortreten zu lassen, sind in den Figuren und in der Beschreibung für dieselben Elemente dieselben Buchstaben verwendet, wobei die in den geometrischen Konstruktionen vorkom menden Bezugszeichen deutlichkeitshalber unter strichen sind.
In Fig. 1 stellt das Bezugszeichen 1 eine waag rechte Fläche durch einen Geländepunkt P mit den Koordinaten Xp, Yp und Hp in bezug auf das Pro jektionszentrum O (optischer Mittelpunkt des Auf nahmeobjektivs) dar, X die Koordinatenachse par allel oder nahezu parallel zu der Flugrichtung, Y die waagrechte Koordinatenachse senkrecht auf die X- Achse und Z die senkrechte Koordinatenachse im Nadirpunkt. Die Koordinatenachsen <I>X</I> und<I>Y</I> liegen in einer Fläche,
aus der die Höhe der zu kartieren den Punkte gemessen wird. Hat der Punkt P eine Höhekoordinate Zp und liegt das Objektivzentrum O auf einer Höhe ZO, so ist Hp selbstverständlich Z,)ZP.
Die Fläche 4 ist die Aufnahmefläche, die waag recht angenommen ist, p ist der zu dem Gelände punkt P korrespondierende Punkt auf der Aufnahme und der Abstand des Zentrums O vom Hauptpunkt <I>h</I> entspricht dem Brennpunktabstand f (Kamera konstante) der Kamera.
Die Lage von p auf der Aufnahme kann auf gefasst werden als der Schnittpunkt der beiden Li nien S9 und S5, die die Schnittlinien der Aufnahme fläche 4 und der beiden Flächen 3 und 2 durch OP parallel zu der Y- bzw. X-Achse darstellen. Die Stelle von P ist auch bestimmt durch die Winkel a und ss, welche die Flächen 3 und 2 mit der Z-Achse ein schliessen. Die Lage der Linien S9 und S5 in der Aufnahmefläche ist also abhängig von den Winkeln a und ss.
Die Flächen 2 und 3 der Fig. 1 werden von Hilfsflächen, die parallel zu der Z-Achse und senk recht zu der X- bzw. Y-Achse stehen, geschnitten. Diese Hilfsflächen schneiden die Fläche 4 des Photos entlang der parallelen Linien n1, n2 und n3, n4. Der Hauptteil zweier dieser Flächen ist in der Fig. 1 vertikal schraffiert, während die Winkel /3 und cc darin angegeben sind. Naturgemäss kommt auch auf jeder der beiden andern Hilfsflächen ein solcher Winkel vor.
Alle vier Hilfsflächen liegen in einem Abstand vom Projektionszentrum O, der der Kamerakonstanten f gleich ist. Durch diese Lage ist es möglich, dass die vier Dreiecke in den Hilfs flächen, von denen zwei angedeutet sind, in die Fläche 4 des Photos hochgeklappt werden, und diese hochgeklappten Dreiecke, deren zwei schraffiert an gegeben sind, sich im Hauptpunkt h treffen, so dass die Schnittlinien der Hilfsflächen mit den Flächen 2 und 3 von den Linien S2 und S1 bzw. S8 und S6 re präsentiert werden.
Die unter dem Winkel<I>a</I> bezüglich einer durch<I>h</I> senkrecht zur Flugrichtung gelegenen Linie v lau fende Linie S6 ergibt mit der in einer Distanz Hp von h gelegenen Linie B1 (parallel zu der in der Flugrichtung gelegenen Linie u) einen Schnittpunkt <I>B,</I> der die Koordinate Xp bestimmt. In ähnlicher Weise bestimmt die Linie S1 den Punkt A auf der Linie<I>A 1</I> mit der Koordinate Yp.
Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung, in der der vor gehende geometrische Zusammenhang angewandt ist. Die Vorrichtung nach Fig. 2 ist mit einer festen Spindel h versehen, um die zwei Paare von Armen S1, <I>S2</I> und S6, S8 als Richtstangen drehen können. Hierbei sind die Arme, die zusammen ein Paar bil den, derart miteinander verbunden, dass bei der Be wegung des einen Armes über einen gewissen Winkel der andere Arm sich über denselben Winkel, jedoch in entgegengesetzter Richtung bewegt.
Das Paar Arme S1, S2 trägt ein Lineal S5, mit dem es mittels geeigneter, den Führungsschienen n1 bzw. n2 entlang gleitender Kupplungsorgane ver bunden ist. Diese Kupplungsorgane sind derart kon struiert, dass sie eine Verdrehung des Armes und eine axiale Verschiebung eines Lineals gestatten, dass jedoch der Schnittpunkt von dem Arm und dem Lineal sich auf einer Bahn parallel zu der dazu gehörenden Führungsschiene bewegt.
Das Paar Arme S6, S8 ist auf entsprechende Weise mittels den Führungsschienen n3, n4 entlang verschiebbarer Kupplungsorgane mit dem Lineal S9 verbunden. Der Punkt, in dem die Lineale S5, S9 einander kreuzen, korrespondiert mit dem Punkt p, der von der Messmarke bei diesem Stand der Lineale S5 und S9 auf der Aufnahme gezeigt wird und der die photographische Abbildung des Geländepunktes P darstellt. Die Arme S1, S6 sind derart ausgeführt. dass sie die Koordinatenschiene A 1 bzw. B1 als Zeigerstangen kreuzen.
Es ist unmöglich, die Koordinatenschienen A 1 und <I>B 1</I> in der Distanz Hp, der Flughöhe, von<I>h</I> anzu- ordnen. Die Distanz wird deswegen so gewählt, dass sie innerhalb der Abmessungen der Vorrichtung bleibt und einen Bruchteil der Flughöhe ausmacht.
Aus der Lage dieser Kreuzungspunkte A und B auf den Koordinatenschienen ist jetzt mittels einer linearen Transformation die Y- und X-Koordi- nate des Geländepunktes P zu bestimmen, während mittels einer linearen Transformation aus dem Ab stand zwischen der Koordinatenschiene Al oder B1 und der festen Spindel h die Z-Koordinate des Ge ländepunktes P bestimmt werden kann.
Die vorgehend beschriebene Vorrichtung ist nur für Nadiraufnahmen geeignet. Zur Auswertung von Aufnahmen mit geneigter Kameraachse sind die Nei gungswinkel in und senkrecht zu der Flugrichtung (p und co (bzw. T.,' und (o) zu berücksichtigen.
Die geometrische Konstruktion für eine geneigte Kameraachse ist ersichtlich aus Fig. 3, während Fig. 4 einen Mechanismusteil der Vorrichtung zur genauen Auswertung von mit einer beliebig stark geneigten Kameraachse aufgenommenen Luftphotos darstellt. Der Zusammenhang zwischen den in den Fig. 3 und 4 verwendeten Winkeln c)' und p' und den Winkeln c) und (p ist gegeben durch:
EMI0003.0031
Die Flächen 2 und 3 schneiden die Fläche 4 in den Linien S5 und S9, die aber jetzt nicht mehr senkrecht zueinander stehen.
Die parallel zur Z-Achse und senkrecht zur X- bzw. Y-Achse in der Fläche 1 in einem Abstand vom Projektionszentrum O gelegenen Hilfsflächen liefern wieder die Schnittlinien n1 und n3 sowie auch die nicht eingezeichneten Linien<I>n2</I> und<I>n4.</I> Auch diese Linien stehen nicht mehr senkrecht zueinander.
Dennoch treffen sich die umgeklappten schraf fierten Dreiecke in der Fläche 4, die mit den schraf fierten Dreiecken in den Hilfsflächen kongruent sind, wieder im Hauptpunkt h, und es bilden die Linien S10 und S12 die Repräsentanten der Projektionen der Linie p0 auf den Hilfsflächen. Wird wiederum ein senkrechtes Achsensystem u-v durch h ange nommen, wobei die u-Achse in der Flugrichtung ge legen ist und somit parallel zu n3 läuft, aber einen Winkel b mit hC bildet,
wobei tg b = sin o)tg cp, dann wird n1 mit der v-Achse einen Winkel 8 bilden.
Der Abstand der Linie n1 von h wird durch die nachfolgende Formel bestimmt:
EMI0003.0056
Für die in der Fig. 3 nicht eingezeichnete Linie n2 wird der Abstand
EMI0003.0058
In gleicher Weise wird für die Linie n3 und die nicht eingezeichnete Linie n4 der Abstand
EMI0003.0059
weil die v-Achse mit der Linie D0 den Winkel c) einschliesst.
Die Linie S12 (bezw. eine zu ihr gehörige, nicht eingezeichnete Linie S8) bildet mit der v-Achse einen Winkel u-(p. Um nun auf der Linie B l. die X-Koor- dinate von P ablesen zu können, soll eine Linie S7, die mit S12 einen Winkel p einschliesst, mit dieser Linie S1 gekuppelt werden, so dass S7 mit der v-Achse einen Winkel a bildet.
Die Linie S10 bildet mit der u-Achse einen Winkel ,ss - co' - b (eine zu S10 gehörige, nicht eingezeichnete Linie S2 bildet mit der u-Achse einen Winkel ss - co' -I- ö). Zum Ablesen der Y-Koordinaten auf einer Linie A 1 muss daher eine Linie S3 mit S10 einen Winkel co' + 8 bilden,
so dass S3 mit der u-Achse den Winkel ss bildet.
Fig. 4 stellt ein Ausführungsbeispiel dar von einem Mechanismusteil der Vorrichtung, die in grossen Zügen mit der Vorrichtung nach Fig. 2 über einstimmt, die jedoch geeignet ist, mit einer in be liebiger Richtung und mit beliebig stark geneigter Kameraachse aufgenommenen Aufnahme genau aus zuwerten.
Um den Einfluss der Neigung zu eliminieren, sind hierbei folgende Massnahmen getroffen worden: Die Schienen n1 und<I>n2,</I> n3 und<I>n4</I> sind derart in der waagrechten Zone verschiebbar, dass die Schienen n1 und n2 bzw.
n3 und n4 gegenseitig par allel bleiben, während das Paar Schienen n3 und n4 parallel zu der u-Achse ist und das Paar Schienen n1 und<I>n2</I> unter einem Winkel b mit der v-Achse eingestellt werden kann. Der Arm S1 aus Fig. 2 ist ersetzt durch die Stangen S10, S3, die gleichfalls um die Spindel h drehen können und von denen die erste, zusammen mit der Richtstange S2,
das Lineal S5 trägt, während die Zeigerstange S3 die Koordi- natenschiene Al. in dem Punkt A kreuzt, aus dessen Lage nach einer linearen Transformation die Y- Koordinate von dem zu p gehörenden Geländepunkt P gefunden werden kann. Diese Stangen S10 und S3 sind versehen mit Mitteln, um sie unter einem beliebig einstellbaren Winkel miteinander zu verbin den.
Es ist auf diese Weise also möglich, sie derart in bezug aufeinander einzustellen, dass zwischen ihren Projektionen in einer Fläche senkrecht zu der Spin del<I>h</I> ein Korrektionswinkel co' -f- <I>8</I> eingeschlossen wird. Der Arm S10 ist wieder auf die schon beschrie bene Weise mit dem Arm S2 gekuppelt, so dass bei der Bewegung des einen der andere sich in entgegen- gesetzter Richtung über denselben Winkel dreht.
Die Kupplung ist hier jedoch derart ausgeführt, dass die Stange S10 mit der u-Achse einen Winkel (l <I>-</I> c,)'- <I>d</I> einschliesst und die Stange<I>S2</I> mit der u-Achse einen Winkel ,ss - 7,' <I>+ 8</I> einschliesst (auch gemessen in einer Fläche senkrecht zu der Spindel h). Auf entsprechende Weise ist der Arm S6 aus Fig. 2 ersetzt durch die Stangen S12, S7, zwischen denen ein Korrektionswinkel 99 eingestellt werden kann.
Der Arm S12 trägt das Lineal S9 und ist weiter mit der zweiten, das Lineal S9 tragenden Richtstange S8 gekuppelt, derart, dass sich die Stan gen über gleiche Winkel in entgegengesetzter Rich tung bewegen können. Die Zeigerstange S7 kreuzt die Koordinatenschiene B1 in einem Punkt B, aus dessen Lage nach linearer Transformation die X- Koordinate des Geländepunktes P gefunden werden kann.
Die Art und Weise, in der die Zeigerstangen S3 und S7 längs der Koordinatenschienen A l bzw. B I verschoben werden können, und auch die Kupplung des linken mit dem rechten Mechanismusteil ist in Fig. 5 schematisch dargestellt. Selbstverständlich sind auch andere Ausführungen möglich. Deutlich keitshalber sind die Bezugszeichen, die sich auf Ele mente des linken Mechanismusteils beziehen, mit einem Index L versehen, während die sich auf den rechten Mechanismusteil beziehenden Bezugszeichen einen Index R haben.
Die X-Bewegung wird mittels eines Handrades 5 zustande gebracht, das die mittels Kegelzahnräder miteinander verbundenen Achsen 6 und 7 antreibt. Die Achse 7 ist mit Schraubengewinde versehen, das bei Drehung die die Stangen S7R und S7L tragenden Kupplungsorgane IIR bzw. IIL längs der Schienen B1 verschiebt. Diese Kupplungsorgane sind geteilt ausgeführt, so dass die Büchse, die um die Schiene BI greift, gegenüber der Büchse, in der die Stange S7 geführt wird, verdrehen kann.
Die Y-Bewegung wird mittels des Handrades 19 zustande gebracht, das die mittels Kegelzahnräder aneinandergekuppelten Achsen 20, 21 und 22 drehen kann. Die Achsen 20 und 22 sind gleichfalls als Schraubenspindeln ausgeführt, so dass beim Drehen hiervon die Kupplungsorgane IHR und IIIL längs der Koordinatenschienen A 1R bzw. AlL ver schoben werden und hierbei die Stangen S3R bzw. S3L mitnehmen.
Diese Kupplungsorgane sind derart ausgeführt, dass die Büchse, die um die Schiene A l greift, gegenüber der Büchse, in der sich die Stange S3 verschieben kann, verdrehen kann. Die Möglich keit, den Teilen der Kupplungsorgane II und III eine relative Verschiebung zu geben, gestattet, dass den Koordinatenunterschieden zwischen den zu dem Aufnahmepaar gehörenden Projektionszentren Rech nung getragen wird.
In den Figuren sind einfachheitshalber die Mittel zum Ausführen von Verschiebungen weggelassen. Die Z-Bewegung wird mittels einer Fussscheibe 8 erhalten, die mittels Kegelzahnräder aneinander- gekuppelte Achsen 9, 10, 11, 12 und 14 drehen kann. An diese Achsen sind gleichfalls mittels Kegel zahnräder die mit Schraubengewinde versehenen Stangen 17, 18, 13, 29, 15 und 16 angeschlossen. Eine Drehung der Fussscheibe 8 gibt also eine Ver schiebung der Koordinatenschienen AIL und AIR und auch der Koordinatenschiene B l.
Ein Ausführungsbeispiel des Zusammenhanges der zwei Mechanismusteile mit dem optischen System ist schematisch in Fig. 6 dargestellt. Das Kupplungs stück IVL (bzw. IVR), das die Stangen S5L mit S9L (bzw. S5R mit S9R) verbindet und dessen Lage also mit dem Geländepunkt P korrespondiert, ist mittels einer Stange 30L (bzw. 30R) mit der Messmarke mL (bzw. mR) verbunden, die hierdurch über die linke (bzw.
die rechte) Aufnahme, die auf einem um eine senk rechte Achse drehbaren waagrechten Tisch 32L (bzw. 32R) befestigt ist, bewegt wird. Die Bewegung der Stange 30L (bzw. 30R) soll immer parallel zu ihr selbst sein, wozu eine Geradführung 31L (bzw. 31R) dient. Mit der Messmarke mL (bzw. mR) ist ein Teil 33L (bzw. 33R) des optischen Systems ver bunden, das gegenüber dem Teil 34L (bzw. 34R) verschiebbar ist. Bei einer Bewegung der Kupp lungsorgane IV nach links oder nach rechts bleibt also der Teil 34 des optischen Systems mit den Oku laren 35L (bzw. 35R) an seiner Stelle.
Bei einer Be wegung der Kupplungsorgane IV nach vorn oder nach hinten wird der Teil 34 des optischen Systems mit den Okularen gleichfalls nach vorn oder nach hinten mitgenommen.
Selbstverständlich sind andere Konstruktionen des optischen Systems möglich (und bekannt), wobei die Okulare eine feste Stellung haben können. Als eine kinematische Umkehrung kann die Stange 30 mit dem die Aufnahme tragenden Tisch verbunden werden, der also in dieser Ausführung bewegbar ist, während die Messmarke und die Beobachtungsoptik stabil bleiben.
Device for developing an aerial photo The invention relates to a device for developing an aerial photo using a rod system located in a horizontal zone which comprises a number of straightening rods representing the projecting beam, which straightening rods are rotatably arranged at one end about a point and with the other end are mounted displaceably along a rail, which system further has two rulers, the intersection of which represents a point in the photo and which rest at the intersection of the rails and straightening rods.
Here, the rails represent the delimitation of the projection of the photo in the zone of the rod system, while, if each straightening rod is rotatable about a separate pivot point, each of these pivot points is the projection center folded down around the rail belonging to the respective straightening rod in the zone of the rod system the recording represents.
The device according to the invention is now characterized in that the straightening rods are all rotatable around the same spindle, which represents the main point of the photo, and that each rail in the horizontal zone is arranged so far away from this spindle that it crosses the line of intersection of the photo surface during the recording and an auxiliary surface represents which auxiliary surface is located parallel to the line connecting the projection center and nadir point in one of the camera constants the same distance from the projection center.
As a result, the straightening rods located in the horizontal zone represent the projections of the projecting beam on the auxiliary surfaces that are folded up into the photo surface. To treat a recording, where a translation of the ruler parallel to itself is neces sary, a single rail and a single straightening rod will suffice for this ruler, as u. a. at a nadir recording.
The coordinates would be readable on the rails with the help of a graduation, if it weren't for the fact that this could lead to constructional difficulties and that, due to the inclination of the photo, corrections would have to be made by conversion.
A favorable embodiment of a device according to the invention is characterized in that a coordinate rail and a pointer rod which can also be rotated around the spindle representing the main point of the photo are provided for these coordinates to read a coordinate of a model point observed,
which latter rod includes an adjustable angle with a straightening rod. In the case of a nadir recording, i.e. when the inclination is equal to 0, the pointer rod coincides with the alignment rod.
It should be noted that instantaneous reading of coordinates is well known per se in photogrammetric instruments.
The invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments shown schematically in the drawing and associated geometric constructions. 1 shows in perspective the geometric coherence between a terrain point and its image on the recording recorded with a vertical camera axis, FIG. 2 in perspective the mechanism part belonging to a recording of the recording pair of a device for evaluating with a perpendicular or almost vertical camera axis on the photo taken,
The coupling with the other similar mechanism part and with the measuring mark is omitted, Fig. 3 shows a geometric construction analogous to Fig. 1, but for an inclined camera axis, Fig. 4 analogous to Fig. 2 for a precise evaluation of with a Mechanism part suitable for an aerial photograph taken at any inclined camera axis, FIG. 5 shows, in perspective, a possible embodiment of the coupling between the two mechanism parts,
for the sake of clarity, some parts of the device that are not relevant to the matter are omitted, FIG. 6 shows, in perspective, a possible embodiment of a coupling of the mechanism parts according to FIG. 2 or 4 with their respective measuring marks and with the optical system.
In order to clearly show the relationship between the various elements of the device on the one hand and the lines or points of the geometric constructions symbolizing them in the receiving surface on the other hand, the same letters are used in the figures and in the description for the same elements, the in the geometric constructions vorkom coming reference numerals are underlined for the sake of clarity.
In Fig. 1, the reference numeral 1 represents a horizontal area through a terrain point P with the coordinates Xp, Yp and Hp with respect to the Pro jection center O (optical center of the acquisition lens), X is the coordinate axis parallel or almost parallel to the Direction of flight, Y the horizontal coordinate axis perpendicular to the X axis and Z the vertical coordinate axis at the nadir point. The coordinate axes <I> X </I> and <I> Y </I> lie in a surface
from which the height of the points to be mapped is measured. If the point P has a height coordinate Zp and the lens center O lies at a height ZO, then Hp is of course Z,) ZP.
The surface 4 is the recording surface, which is assumed to be horizontal, p is the point on the recording that corresponds to the terrain point P and the distance of the center O from the main point <I> h </I> corresponds to the focal distance f (camera constant) the camera.
The position of p on the recording can be understood as the intersection of the two lines S9 and S5, which represent the intersection lines of the recording surface 4 and the two surfaces 3 and 2 by OP parallel to the Y or X axis. The location of P is also determined by the angles a and ss, which include surfaces 3 and 2 with the Z axis. The position of the lines S9 and S5 in the recording area is therefore dependent on the angles a and ss.
The surfaces 2 and 3 of Fig. 1 are cut by auxiliary surfaces that are parallel to the Z-axis and perpendicular to the X- and Y-axes, respectively. These auxiliary surfaces intersect the surface 4 of the photo along the parallel lines n1, n2 and n3, n4. The main part of two of these areas is hatched vertically in FIG. 1, while the angles / 3 and cc are indicated therein. Naturally, such an angle also occurs on each of the other two auxiliary surfaces.
All four auxiliary surfaces are at a distance from the projection center O which is equal to the camera constant f. This position makes it possible for the four triangles in the auxiliary areas, two of which are indicated, to be folded up into area 4 of the photo, and these folded up triangles, two of which are hatched, meet at the main point h, so that the intersection lines of the auxiliary surfaces with the surfaces 2 and 3 are presented by the lines S2 and S1 or S8 and S6 re.
The line S6 running at the angle <I> a </I> with respect to a line v located perpendicular to the flight direction through <I> h </I> results in the line B1 located at a distance Hp from h (parallel to the line in FIG the line u) an intersection <I> B, </I> which determines the coordinate Xp. Similarly, the line S1 defines the point A on the line <I> A 1 </I> with the coordinate Yp.
Fig. 2 shows a device in which the previous geometric relationship is applied. The device according to FIG. 2 is provided with a fixed spindle h around which two pairs of arms S1, S2 and S6, S8 can rotate as straightening rods. The arms, which together form a pair, are connected to one another in such a way that when one arm moves over a certain angle, the other arm moves over the same angle, but in the opposite direction.
The pair of arms S1, S2 carries a ruler S5, with which it is connected by means of suitable coupling elements sliding along the guide rails n1 and n2. These coupling elements are constructed in such a way that they allow a rotation of the arm and an axial displacement of a ruler, but that the intersection of the arm and the ruler moves on a path parallel to the associated guide rail.
The pair of arms S6, S8 is connected in a corresponding manner to the ruler S9 by means of the guide rails n3, n4 along sliding coupling members. The point at which the rulers S5, S9 cross each other corresponds to the point p, which is shown by the measuring mark on the recording at this position of the rulers S5 and S9 and which represents the photographic image of the point P in the terrain. The arms S1, S6 are designed in this way. that they cross the coordinate rails A 1 or B1 as pointer rods.
It is impossible to arrange the coordinate rails A 1 and <I> B 1 </I> at the distance Hp, the flight altitude, from <I> h </I>. The distance is therefore chosen so that it remains within the dimensions of the device and is a fraction of the flight altitude.
From the position of these intersection points A and B on the coordinate rails, the Y and X coordinates of the terrain point P can now be determined by means of a linear transformation, while the distance between the coordinate rail A1 or B1 and the fixed one can be determined using a linear transformation Spindle h the Z coordinate of the land point P can be determined.
The device described above is only suitable for nadir recordings. To evaluate recordings with an inclined camera axis, the angles of inclination in and perpendicular to the direction of flight (p and co (or T., 'and (o)) must be taken into account.
The geometric construction for an inclined camera axis can be seen from FIG. 3, while FIG. 4 shows a mechanism part of the device for the precise evaluation of aerial photos taken with an arbitrarily strongly inclined camera axis. The relationship between the angles c) 'and p' used in FIGS. 3 and 4 and the angles c) and (p is given by:
EMI0003.0031
The surfaces 2 and 3 intersect the surface 4 in the lines S5 and S9, which, however, are no longer perpendicular to one another.
The auxiliary surfaces located parallel to the Z axis and perpendicular to the X or Y axis in the surface 1 at a distance from the projection center O again provide the intersection lines n1 and n3 as well as the lines <I> n2 </I> and which are not shown <I> n4. </I> These lines are also no longer perpendicular to one another.
Nevertheless, the folded-over hatched triangles in surface 4, which are congruent with the hatched triangles in the auxiliary surfaces, meet again at the main point h, and lines S10 and S12 form the representatives of the projections of line p0 on the auxiliary surfaces. If, in turn, a vertical axis system u-v is assumed by h, where the u-axis is in the direction of flight and thus runs parallel to n3, but forms an angle b with hC,
where tg b = sin o) tg cp, then n1 will form an angle 8 with the v-axis.
The distance between the line n1 and h is determined by the following formula:
EMI0003.0056
For the line n2 not shown in FIG. 3, the distance becomes
EMI0003.0058
In the same way, the distance is for the line n3 and the line n4, not shown
EMI0003.0059
because the v-axis forms the angle c) with the line D0.
The line S12 (or a line S8 belonging to it, not shown) forms an angle u- (p. In order to be able to read off the X coordinates of P on the line B1 a line S7, which includes an angle p with S12, can be coupled with this line S1, so that S7 forms an angle a with the v-axis.
The line S10 forms an angle with the u-axis, ss-co'-b (a line S2 belonging to S10, not shown, forms an angle ss-co'-I-ö with the u-axis). To read off the Y coordinates on a line A 1, a line S3 and S10 must form an angle co '+ 8,
so that S3 forms the angle ss with the u-axis.
Fig. 4 shows an embodiment of a mechanism part of the device, which largely agrees with the device of FIG. 2, but which is suitable to evaluate exactly with a recording taken in any direction and with any sharply inclined camera axis.
In order to eliminate the influence of the inclination, the following measures have been taken: The rails n1 and <I> n2, </I> n3 and <I> n4 </I> can be moved in the horizontal zone in such a way that the rails n1 and n2 or
n3 and n4 remain mutually parallel, while the pair of rails n3 and n4 are parallel to the u-axis and the pair of rails n1 and <I> n2 </I> can be adjusted at an angle b with the v-axis. The arm S1 from Fig. 2 is replaced by the rods S10, S3, which can also rotate about the spindle h and of which the first, together with the straightening rod S2,
the ruler S5 carries, while the pointer rod S3 carries the coordinate rail Al. crosses at point A, from whose position the Y coordinate of the terrain point P belonging to p can be found after a linear transformation. These rods S10 and S3 are provided with means to connect them to each other at an arbitrarily adjustable angle.
It is thus possible in this way to adjust them with respect to one another in such a way that a correction angle co'-f- <I> 8 </I> between their projections in a surface perpendicular to the spin del <I> h </I> is included. The arm S10 is again coupled to the arm S2 in the manner already described, so that when one moves, the other rotates in the opposite direction over the same angle.
However, the coupling is designed here in such a way that the rod S10 forms an angle (l <I> - </I> c,) '- <I> d </I> with the u-axis and the rod <I> S2 </I> forms an angle with the u-axis, ss - 7, '<I> + 8 </I> (also measured in a surface perpendicular to the spindle h). In a corresponding manner, the arm S6 from FIG. 2 is replaced by the rods S12, S7, between which a correction angle 99 can be set.
The arm S12 carries the ruler S9 and is further coupled to the second straightening rod S8 carrying the ruler S9, in such a way that the Stan conditions can move over the same angle in the opposite direction. The pointer rod S7 crosses the coordinate rail B1 at a point B, from whose position the X coordinate of the terrain point P can be found after linear transformation.
The manner in which the pointer rods S3 and S7 can be displaced along the coordinate rails A l and B I, and also the coupling of the left with the right mechanism part is shown schematically in FIG. Of course, other designs are also possible. For the sake of clarity, the reference symbols relating to elements of the left mechanism part are provided with an index L, while the reference symbols relating to the right mechanism part have an index R.
The X movement is brought about by means of a handwheel 5 which drives the axes 6 and 7 which are connected to one another by means of bevel gears. The axis 7 is provided with a screw thread which, when rotated, moves the coupling members IIR and IIL, respectively, which carry the rods S7R and S7L, along the rails B1. These coupling elements are designed to be divided, so that the bushing that engages around the rail BI can rotate relative to the bushing in which the rod S7 is guided.
The Y movement is brought about by means of the handwheel 19, which can rotate the axes 20, 21 and 22, which are coupled to one another by means of bevel gears. The axes 20 and 22 are also designed as screw spindles, so that when they are rotated, the coupling elements IHR and IIIL are shifted along the coordinate rails A 1R or AlL and thereby take the rods S3R and S3L with them.
These coupling elements are designed in such a way that the bushing which engages around the rail A l can rotate relative to the bushing in which the rod S3 can move. The possibility of giving the parts of the coupling members II and III a relative displacement allows the coordinate differences between the projection centers belonging to the pair of receptacles to be taken into account.
For the sake of simplicity, the means for carrying out shifts are omitted in the figures. The Z movement is obtained by means of a foot disk 8, which can rotate axes 9, 10, 11, 12 and 14 coupled to one another by means of bevel gears. The screw-threaded rods 17, 18, 13, 29, 15 and 16 are also connected to these axes by means of bevel gears. A rotation of the foot disk 8 is a shift of the coordinate rails AIL and AIR and also the coordinate rail B l.
An exemplary embodiment of the relationship between the two mechanism parts and the optical system is shown schematically in FIG. The coupling piece IVL (or IVR), which connects the rods S5L with S9L (or S5R with S9R) and whose position corresponds to the terrain point P, is marked with the measurement mark mL (or . mR), which is connected via the left (or
the right) recording, which is mounted on a horizontal table 32L (or 32R) rotatable about a right axis, is moved. The movement of the rod 30L (or 30R) should always be parallel to itself, for which purpose a straight guide 31L (or 31R) is used. A part 33L (or 33R) of the optical system is connected to the measurement mark mL (or mR) and can be moved relative to part 34L (or 34R). When the coupling organs IV move to the left or to the right, the part 34 of the optical system with the oculars 35L (or 35R) remains in place.
When the coupling members IV move forward or backward, the part 34 of the optical system with the eyepieces is also taken forward or backward.
Of course, other constructions of the optical system are possible (and known), it being possible for the eyepieces to have a fixed position. As a kinematic reversal, the rod 30 can be connected to the table carrying the receptacle, which in this embodiment is therefore movable, while the measuring mark and the observation optics remain stable.