DE1237340B - Photogrammetrisches Kartierungsgeraet - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND Int.CL: GOlc

DEUTSCHES φΜπίκ^ί PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

DeuischeKl.: 42 c-10/02

Nummer: 1237 340

Aktenzeichen: N15526IX b/42 c

1 237 340 Anmeldetag: 26.August 1958

Auslegetag: 23. März 1967

Die Erfindung betrifft ein photogrammetrisches Photogrammetrisches Kartierungsgerät
Kartierungsgerät mit einem Grundgestell, einem mit

zwei translatorischen Freiheitsgraden auf diesem

beweglich angebrachten Hauptschlitten, dessen beide
Bewegungsrichtungen eine Bezugsebene definieren, 5
zwei zur Aufnahme je einer von zwei überlappenden National Research Council, Ottawa, Ontario
Aufnahmen bestimmten Bildschlitten, von denen jeder (Kanada)
unabhängig von dem anderen in einer zu der Bezugsebene parallelen Ebene mit zwei translatorischen Vertreter:

Freiheitsgraden verschoben und um eine senkrecht io Dr. W. MüHer-Bore und DipL-Ing. H. Gralfs,
zu dieser Ebene liegende Achse gedreht werden kann, Patentanwälte, Braunschweig, Am Bürgerpark 8
einer Hauptschlittenbestatigungsemrichtung zur Verschiebung des Hauptschlittens in den beiden Be- -

wegungsrichtungen, einem Betrachtungsgerät zur ge- Als Erfinder benannt:

meinsamen Betrachtung beider Aufnahmen, welches 15 Unno Vilho Heiava, Ottawa, Ontario (Kanada)

zwei jeweils einer der beiden Aufnahmen zugeordnete

Meßmarken aufweist, und einem Rechengerät, welches Beanspruchte Prioritätin Abhängigkeit von der Lage des Hauptschlittens ,_r . ., Oo a . ^on ^nm Π .Δ der Eingestellten Höhenparallaxe Korrekturen V. St. v. Amerika vom 28. August 1957 (680 699)

der Ablesungen des Kartierungsgerätes bewirkt. 20

Es ist bekannt, daß die schnellste Vermessung großer 2
Gebiete mit Hilfe des Luftbildwesens möglich ist.

Durch Aneinanderfügen einer großen Anzahl von Lichtes zu Ungenauigkeiten, und die Bauart der Linse aufeinanderfolgenden Luftbüdaufnahmen des be- der Kamera selbst bewirkt Verzerrungen oder Vertreffenden Gebietes kann eine ungefähre Luftbüdkarte 25 zeichnungen der Lage des Bildpunktes. Weitere zu (Mosaik) erhalten werden. Wenn der Maßstab, die berücksichtigende Punkte sind die gekrümmte Erd-C •ientierung der Karte und die wahre Lage eines oberfläche und das Schrumpfen des Films.
Fjnktes auf der Karte bekannt sind, kann die wahre Zwei der wesentlichsten Ungenauigkeiten bei den L-ige jedes anderen Punktes hergeleitet werden. Luftbüdern einer ungefähren Luftbüdkarte sind die-

Ss sind zahlreiche Verfahren der instrumenteilen 30 jenigen, die durch das Kippen und die relative Ver-

/· Tswertung von Luftbüdern bekannt. Mit diesen drehung der Aufnahmen entstehen. Die Ungenauig-

V rfahren sind jedoch eine Anzahl von Schwierigkeiten keiten infolge der besonderen Linsenausbüdung, die

ν ,bunden. bei der Luftbüdkamera verwendet wird, können

Das erste Problem liegt darin, daß Luftbüdauf- dadurch überwunden werden, daß eine Abbüdung

j- imen sehr selten mit einer Orthogonalprojektion der 35 des Luftbüdes mit einem Projektionsgerät hergestellt

L !oberfläche identisch sind und daß die Aufnahme wird, das die gleichen Linseneigenschaften besitzt

fast immer so hergestellt wird, daß ihre Ebene relativ wie die Kamera. Wenn das Projektionsgerät dann so

zu der durch den senkrecht unter der Kamera liegenden angeordnet wird, daß seine Achse nicht rechtwinklig

Punkt verlaufenden Horizontalebene geneigt oder zur Papierebene, auf der ein Abzug oder eine Kopie

gekippt ist. 40 des Luftbüdes hergesteüt werden soU, sondern unter

Obwohl das Flugzeug während einer Folge von einem Winkel dazu steht, der dem Winkel gleich ist, Luftbüdaufnahmen einen festen Kurs einzuhalten der zwischen der Achse der Luftbildkamera und der versucht, bewirken Windböen und andere Schwan- horizontalen Ebene liegt, die durch den Schnittpunkt kungen, daß sich der Kurs von Aufnahme zu Auf- der Kameraachse mit der Erdoberfläche verläuft, dann nähme ändert; das führt aber dazu, daß einander 45 sind die Ungenauigkeiten infolge Kippens ausüberlappende Aufnahmen relativ zueinander verdreht geschaltet. Das gleiche Ergebnis kann durch Versind. Wendung eines komplizierteren Instrumentes er-

Jede Änderung der Höhe des Flugzeuges von Auf- reicht werden, dem Entzerrungsgerät, das für diesen

nähme zu Aufnahme ergibt eine Maßstabänderung Zweck gebaut wird.

von einem Luftbüd zum nächsten. 50 Unterschiede im Maßstab von einer Aufnahme zur

Änderungen der Luftdichte führen wegen der nächsten können dadurch ausgeschaltet werden, daß

Brechung des von der Kamera aufgenommenen die Vergrößerung des zu kopierenden Negativs ver-

Anmelder:

ändert wird. Nach. Ausschaltung der Neigungs- und Maßstabsfehler können dann zwei benachbarte Luftbilder durch Verdrehen des einen relativ zum anderen in der gleichen Richtung ausgerichtet werden. Eine Gruppe von benachbarten Abzügen kann dann zusammengefügt werden und stellt dann eine genauere Luftbildkarte dar, vorausgesetzt, daß das aufgenommene Gebiet verhältnismäßig eben ist.

Wenn jedoch auf dem Erdboden von Punkt zu Punkt größere Höhenunterschiede vorliegen, treten auf der Karte Verzerrungen auf, da eine Luftbildaufnahme eine Zentralprojektion und nicht eine Orthogonalprojektion des darunterliegenden Erdbodens darstellt. Der genau unter der Kamera liegende Punkt (der Nadirpunkt) wird auf der Aufnahme genau abgebildet, jeder andere Punkt jedoch ist in einer gewählten Bezugsebene vom Nadirpunkt in radialer Richtung um einen Betrag versetzt, der von seinem Abstand vom Nadirpunkt und von seiner Höhe relativ zur Bezugsebene abhängig ist. Um eine wahre orthogonal projizierte Karte zu erhalten, müssen diese Versetzungen bekannt sein; ein geeignetes und zweckmäßiges Verfahren zur Bestimmung dieser Versetzungen besteht darin, daß zwei einander überlappende Aufnahmen stereoskopisch betrachtet werden. Das ist deshalb zweckmäßig, weil nicht nur die Abweichungen bestimmt werden können, sondern gleichzeitig die Höhe jedes Bildpunktes im dreidimensionalen stereoskopischen Bild relativ zur gewählten Bezugsebene gemessen werden kann.

Es sind verschiedene Verfahren zur Durchführung dieser Messung in Gebrauch. Bei einem Gerät wird ein System von Stangen verwendet, die dreidimensional so angeordnet sind, daß sie ein Modell der vom Boden zur Kamera verlaufenden Strahlen darstellen. Ein weiteres Verfahren (britische Patentschrift 764 449) verwendet zwei Mechanismen, mit denen die Differenz zwischen der Lage eines Punktes auf der Aufnahme und der wahren Lage in Orthogonalprojektion berechnet wird. Das wird dadurch erreicht, daß eine Gleichung gelöst wird, in der die Koordinaten des Bildpunktes einer Aufnahme und die Parallaxe (oder die KoordinationsdifFerenz, bezogen auf den gleichen Ursprung) zwischen diesem Punkt und dem entsprechenden Punkt auf einer zweiten überlappende Aufnahme auftreten. Bei dem zuerst erwähnten Gerät muß es beim Projizieren des Negativs nicht nur möglich sein, das Negativ um zwei Achsen zu kippen und um eine Achse zu drehen, sondern es muß auch möglich sein, das Negativ nach dem Kippen relativ zu den Meß- und Betrachtungseinrichtungen zu bewegen, ohne die Ebene, in die das Negativ gekippt wurde, zu ändern oder aber die Meß- und Betrachtungseinrichtungen relativ zu den Aufnahmen zu bewegen. Das erste Gerät muß also dementsprechend sehr groß sein und sehr genau hergestellt werden, wenn die Genauigkeit des Projektionsgerätes die Genauigkeit der Aufnahmen ausschöpfen soll. Das an zweiter Stelle erwähnte Gerät gibt, obwohl es nicht so unhandlich ist wie das erste, nur eine angenäherte Lösung der photogrammatischen Probleme. Obwohl es theoretisch möglich wäre, sehr teure Zusatzgeräte zu entwerfen, die die atmosphärische Brechung, die Erdkrümmung, das Schrumpfen des Films oder weitere systematische Fehler korrigieren, würden die Ungenauigkeiten, die wegen der zusätzlich erforderlichen mechanischen Verbindungen in der Praxis auftreten, den zu korrigierenden Fehlern gleichkommen.

Weiter ist bereits ein Stereokomperator bekannt, bei dem die Bildkoordinaten mit großer Präzision gemessen werden können. Die Koordinaten sowie die Koordinatenparallaxen werden bei diesem bekannten Gerät nicht wie üblich abgelesen, sondern mit jeweils einstellbaren Punktnummern bei Drücken eines Knopfes auf einem Papierstreifen registriert. Sie können auch gleichzeitig auf Lochstreifen für die Weiterverwendung zur analytischen Berechnung in programmgesteuerten Rechenautomaten übertragen werden.

Bei dem bekannten Gerät sind jedoch zur Bestimmung der Geländekoordinaten mindestens zwei getrennte Arbeitsgänge erforderlich, nämlich einmal die genaue Vermessung der Bildkoordinaten und Speicherung derselben, z. B. auf einem Lochstreifen, und zum anderen die Eingabe der Lochstreifen in einen programmgesteuerten Rechenautomaten zwecks Berechnung der Geländekoordinaten. Die Arbeitsweise des bekannten Gerätes ist also verhältnismäßig umständlich.

Bei einem weiteren photogrammetrischen Kartierungsgerät werden mit annähernd senkrechter Achse aufgenommene Luftbilder durch horizontale Parallaxenvermessung ausgewertet. Zur Berechnung bzw. Berücksichtigung der durch die Kippung der Aufnahmen hervorgerufenen Fehler ist bei diesem bekannten Kartierungsgerät eine mechanische Rechenanordnung vorgesehen. Das Rechengerät löst eine Gleichung, welche die Fehler theoretisch wiedergibt. Das Ergebnis ist eine Korrektur der Höhe, die auf Grund der Kippung ansonsten falsch gemessen werden würde.

Das bekannte Kartierungsgerät hat zunächst den Nachteil, daß es nur für die Verwendung bei geringfügig gekippten Luftaufnahmen eine befriedigende Korrektur liefert. Im übrigen ist es nicht in der Lage, außer der Kippungskorrektur irgendwelche weiteren Korrekturen auszuführen.

Im übrigen ist bei dem bekannten Kartierungsgerät nur eine Korrektur einer Meßmarke in einer Richtung vorgesehen. Eine derart beschränkte Korrektur reicht jedoch nicht aus, um alle zu berücksichtigenden Fehler zu kompensieren.

Bei einem photogrammetrischen Kartierungsgerät der eingangs genannten Gattung, bei dem ein Rechengerät verwendet wird, welches einerseits alle erforderlichen Korrekturen ausnahmslos berechnen kann und an einer von dem eigentlichen Betrachtungsgerät entfernten Stelle aufstellbar ist, soll die berechnete Korrektur sofort nach Einstellung eines entsprechenden Bildpunktes auf das Betrachtungsgerät gegeben und dort durch entsprechende Verschiebung der Bildschlitten berücksichtigt werden können.

Hierzu sieht die Erfindung vor, daß das elektronische Rechengerät seine Eingangssignale von zwei auf die Lage des Hauptschlittens ansprechenden elektrischen Gebern und einen gemäß der Parallaxe zwischen den Meßmarken und den entsprechenden Bildpunkten auf zwei überlappenden Aufnahmen zu betätigenden Geber empfängt und daß die Lage jedes der beiden Bildschlitten durch zwei Stellmotoren bestimmt wird, deren Einstellung individuell durch von den Eingangssignalen abhängige Ausgangssignale des Rechengerätes erfolgt.

Das elektronische Rechengerät kann einen Geber für die Brennweite der Luftbildkamera, einen Geber für die Bildkippung, einen Geber zur Einstellung des

Abstandes des Nadirpunktes jeder Aufnahme von einem gemeinsamen Ursprung, einen Geber für die Maßstabsabweichungen jeder Aufnahme von einem Bezugsmaßstab, eine Schaltstufe zur Korrektur der durch die atmosphärische Lichtbrechung hervorgerufenen Fehler, eine Schaltstufe zur Korrektur der durch die Linsenverzerrung hervorgerufenen Fehler, eine Schaltstufe zur Berücksichtigung des Filmschrumpfens und eine Schaltstufe zur Berücksichtigung der Erdkrümmung umfassen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen beschrieben.

F i g. 1 zeigt eine schematische Gesamtansicht einer Ausführungsform der Erfindung in perspektivischer Darstellung, wobei die stereoskopische Betrachtungseinrichtung, der Kartierungstisch und der Rechner zu erkennen sind;

F i g. 2 zeigt in vergrößertem Maßstab in perspektivischer Darstellung die stereoskopische Betrachtungseinrichtung nach F i g. 1;

F i g. 3 ist ein Schnitt durch den unteren beweglichen Tisch der Fig. 2 nach der LinieIII-III der Fig. 2;

F i g. 4 ist ein Schnitt durch den BildschHtten-Tisch der F i g. 2 nach der Linie IV-IV der F i g. 2;

F i g. 5 ist ein Schnitt durch die Einrichtung nach F i g. 2 längs der Linie V-V der F i g. 4;

F i g. 6 zeigt ein Blockdiagramm des Rechners nach Fig.l;

F i g. 7 ist ein dreidimensionales Diagramm von zwei Aufnahmen, die so angeordnet sind, daß sie ein dreidimensionales Bild erzeugen;

F i g. 8 ist ein räumliches Diagramm einer gekippten, projizierten Aufnahme;

F i g. 9 ist ein vertikaler Schnitt und zeigt eine gekippte oder geneigte und eine nicht gekippte Aufnahme, die das gleiche Projektionszentrum besitzen;

F i g. 10 ist ein räumliches Diagramm der Einzelheiten einer gekippten und einer nicht gekippten Aufnahme, die das gleiche Projektionszentrum besitzen;

F i g. 11 zeigt einen vertikalen Schnitt in der Ebene, in der die x-Achse liegt, durch eine gekippte und eine nicht gekippte Aufnahme, die das gleiche Projektionszentrum besitzen;

F i g. 12 ist ein schematisches Diagramm des Teüs A₁ des Rechners;

F i g. 13 ist ein schematisches Diagramm des Teils B₁ des Rechners;

F i g. 14 zeigt den typischen Anbhck von zwei einander überlappenden Aufnahmen, wenn sie durch das binokulare Betrachtungsgerät betrachtet werden;

F i g. 15 ist eine Draufsicht auf zwei einander überlappende Aufnahmen in auseinandergezogener Darstellung;

F i g. 16 ist die Draufsicht auf ein gekipptes, räumlich projiziertes Modell;

F i g. 17 zeigt einen Schnitt durch zwei benachbarte, projizierte Aufnahmen;

F i g. 18 zeigt ein Diagramm der von dem Boden zum photographischen Negativ verlaufenden Strahlen;

Fig. 19 zeigt ein schematisches Diagramm eines zusätzlichen Rechners zur Berechnung von Korrekturen infolge atmosphärischer Lichtbrechung.

In F i g. 1 ist eine Gesamtansicht des vollständigen Kartierungsgerätes dargestellt. Eine auf einem geeigneten Tisch 2 aufgebaute stereoskopische Be-

trachtungseinrichtung 1 wirkt mit einem Rechner 3 und einem Kartierungstisch 6 zusammen. Einstellungen, die während des Betriebs des Gerätes an der Betrachtungseinrichtung 1 vorgenommen werden, werden durch übliche Mechanismen 4, die hier als Transmissionswellen dargestellt sind, auf ein Schreibgerät 5 des Kartierungstisches 6 übertragen.

Diese Einstellungen werden zusammen mit Einstellungen an einer Regelung 7 außerdem elektrisch ίο dem Rechner 3 zugeführt, und korrigierende Kompensationssignale werden dann elektrisch vom Rechner 3 an die Einrichtung 1 zurückübertragen.

In F i g. 2 ist die Betrachtungseinrichtung 1 der F i g. 1 mehr im einzelnen dargestellt. Der Tragteil 10 ist an einem Tisch 2 befestigt. Auf diesem ist ein Schlitten 11 so angebracht, daß er sich in zwei rechtwinklig zueinander liegenden horizontalen Richtungen bewegen kann. Auf dem Schlitten 11 sind wiederum zwei weitere Schlitten 12 und 13 angebracht, die sich relativ zum Schlittenll und parallel zu den Bewegungsrichtungen dieses Schlittens ebenfalls in zwei rechtwinklig zueinander liegenden Richtungen bewegen können. Über die Schlitten 12 und 13 ragen zwei Bildschlitten 14 und 15 hinaus, die je um eine durch die Mittelpunkte 33 bzw. 34 verlaufende vertikale Achse gedreht werden können. Auf den Bildschlitten 14 und 15 sind Aufnahmen 16 und 17 in ihrer richtigen Lage befestigt. Auf diese Weise können ein Punkt 18 der Aufnahme 16 und ein entsprechender Punkt 19 der Aufnahme 17 in eine Lage gebracht werden, in der sie durch ein übliches binokulares Betrachtungsgerät 20 betrachtet werden können, das an der Grundplatte 10 durch Träger 20 a starr befestigt ist. Handräder 21 und 22, die auf Wellen 21a und 22a sitzen, ermöglichen eine genaue Bewegung des SchHttens 11 in seitlicher (X) und Querrichtung (F). Der Schlitten 13 kann in der X-Richtung durch einen Motor 23 und in der F-Richtung durch einen Motor 24 bewegt werden. In gleicher Weise kann der Schlitten 12 in der X-Richtung durch ♦o einen Motor 25 und in der F-Richtung durch einen Motor 26 bewegt werden. Die relative Bewegung des Schlittens 12 zum Schlitten 11 in X- und F-Richtung wird durch Skalenscheiben 27 und 28 angezeigt und die Bewegung des Schlittens 13 relativ zum SchHtten 11 4-5 durch eine Skalenscheibe 29 für die X-Richtung und eine Skalenscheibe 30 für die F-Richtung. Weiterhin sind zwei Handräder 31 und 32 vorgesehen, mit denen die BildschHtten 14 und 15 um ihre vertikalen Achsen gedreht werden können.
F i g. 3 zeigt eine Draufsicht auf den Antriebsmechanismus für den Schlitten 11. Dieser Mechanismus besteht zunächst aus einem Rahmen 42, der mit Hilfe von Stangen 44 gelagert ist, die in Lagern 45 gleiten, welche an der Platte 10 befestigt sind, so daß der Schlitten in X-Richtung gleiten kann. Der Rahmen 42 wird durch ein Handrad 21 und eine Welle 21a über ein Kegelgetriebe 40 angetrieben, das eine Welle 41 dreht und das Gewindeende dieser WeUe in eine Buchse 46 hineinschraubt, die am Rahmen 42 befestigt ist. Auf Stangen 48, die starr am Rahmen 42 befestigt sind, ist in Lagern 47 ein zweiter Rahmen 43 gelagert. Dieser zweite Rahmen 43 kann sich in F-Richtung relativ zum Rahmen 42 bewegen, Die Bewegung wird dadurch bewirkt, daß eine WeUe 49 über das Handrad 22 und die Welle 22 a gedreht wird. Die Welle 49 wird in eine Buchse 50 hineingeschraubt, die am Rahmen 43 befestigt ist. Auf dem Rahmen 43 ist der SchHtten 11 angebracht. Durch Verlängerung der

Welle 49 über die Buchse 40 hinaus kann diese Welle mit einem Potentiometer 51 gekuppelt werden. Die Welle 49 führt durch das Potentiometer 51 hindurch weiter zu einem Kardangelenk 52 und zu einer Welle 4 a der Wellenverbindung 4 und von dort zum Kartierungstisch 6. Das Kegelgetriebe 40 ist mit einem zweiten Potentiometer 53 und durch ein zweites Kardangelenk 54 mit einer Welle 4 b verbunden und führt von dort zum Kartierungstisch 6.

Die Schnitte der F i g. 4 und 5 zeigen den Antriebsmechanismus für den Schütten 13. Die Bewegungen in X- und F-Richtung relativ zum Schlitten 11 werden in genau der gleichen Weise ausgeführt wie beim Schlitten 11. Der einzige Unterschied besteht in der Art des Antriebs der X- und F-Wellen. Die Welle 60 wird durch einen Motor 23 gedreht, der den Rahmen 61, welcher auf Stangen 62 gelagert ist, die in am Schlitten 11 befestigten Lagern 63 laufen, in ^-Richtung bewegt. Die Welle 64 wird von einem Motor 24 gedreht, der auf dem Rahmen 61 angebracht ist. Dadurch wird die Bewegung auf eine Buchse 71 übertragen, die an einem Rahmen 65 angebracht ist und diesen Rahmen relativ zum Rahmen 61 in F-Richtung bewegt, wobei Stangen 66 in Lagern 67 gleiten. Der Rahmen 65 ist starr mit dem Schütten 13 verbunden und trägt diesen. Die Größe der Drehung der WeUe 64 und 60 wird von Skalenscheiben 30 bzw. 29 angezeigt. Weiterhin ist ein Zahnrad 68 vorgesehen, das so angebracht ist, daß es sich um eine durch den Punkt 34 verlaufende Achse drehen kann, die am Rahmen 65 befestigt ist. Das Zahnrad 68 wird von einer Schnecke 69 angetrieben, die mit dem Handrad 32 durch eine Welle 70 verbunden ist. Der Büdschütten 15 ist direkt auf dem Zahnrad 68 befestigt.

Der Rechner 3, der in F i g. 6 schematisch dargesteüt ist, besteht aus zwei gleichen Einheiten, wobei je eine Einheit für eine Aufnahme vorgesehen ist. Zur besseren DarsteUung in der Zeichnung ist jede Einheit in zwei TeUe unterteüt worden, die Einheit für die erste Aufnahme ist aufeinanderfolgend in den F i g. 12 und 13 dargesteüt, wobei in Fig. 12 der mit A₁ bezeichnete TeU und in F i g. 13 der mit B₁ bezeichnete TeU dargesteüt sind. Jeder Einheit^ werden von den Potentiometern 53 und 51 Signale in Form von Gleichspannungen zugeführt, die der EinsteUung des Schlittens 11 in X- und F-Richtung entsprechen. Weitere Eingänge sind durch die Knöpfe 76 und 7 vorgesehen, die der Brennweite der LuftbUdkamera und der Höhe des im Betrachtungsgerät 20 betrachteten Punktes entsprechen. Es sind außerdem noch weitere Eingänge zu den Einheiten A und B vorgesehen, die jedoch weiter unten erläutert werden. Die Skalenscheibe für den Zeiger 7 ist so angebracht, daß sie relativ zu der Schalttafel 74, auf der sie befestigt ist, gedreht werden kann; sie kann nach Wunsch durch eine Mutter 75 festgestellt werden.

Der Ausgang aus dem Geräte regelt über den Motor 23 die Stellung der Welle 60 (Schlitten 13) für die Bewegung in X-Richtung und über den Motor 24 die SteUung der WeUe 64 für Bewegungen in F-Richtung. Es sind Vorkehrungen getroffen, in der für Servomechanismen übüchen Weise von jedem Motor eine Spannung zurückzuleiten, die der SteUung der WeUe, die vom Motor angetrieben wird, entspricht. Die Regelung durch das Gerät B₂ über die Motoren 25 und 26 wird in der gleichen Weise bewirkt.

Es soü nun der FaU betrachtet werden, bei dem von zwei einander überlappenden Aufnahmen eines Ge-

ländeteUs ein dreidimensionales Bild projiziert wird, wenn die Kameraachse bei der Aufnahme vertikal steht.

In Fig. 7 sind D und E die Projektionszentren für die Aufnahmen 16 und 17. Um zu erreichen, daß horizontale Linien des projizierten Bildes mit ursprünglich horizontalen Linien auf dem Boden übereinstimmen, muß die Verbindungslinie zwischen D und E, die als Grundlinie bezeichnet wird, um den gleichen Winkel geneigt werden wie die Linie, die die beiden ίο Punkte verbindet, von denen aus die Aufnahmen gemacht wurden. (Dieses ist ein Teil der absoluten Orientierung des dreidimensionalen Bildes.) Im allgemeinen kann die Linie E-D in drei rechtwinklig zueinander hegende Komponenten aufgeteilt werden, nämüch Bx in I^r-Richtung, By in F-Richtung und Bz in senkrechter Richtung. Diese Anteile werden als Komponenten der Grundlinie bezeichnet. Durch Vergrößerung des Abstandes ED kann das dreidimensionale BUd vergrößert bzw. im Maßstab verkleinert werden. Dadurch wird selbstverständlich gleichzeitig das BUd nach unten bewegt.

Die Höhe Δ Z eines typischen Punktes K auf der AbbUdung kann relativ zu dem orthogonal projizierten Punkt M in einer geeigneten horizontalen Bezugsebene / bestimmt werden. L und N sind die Nadirpunkte für E bzw. D in dieser Ebene; die Abstände EL und DN werden als Projektionsabstände der beiden Aufnahmen bezeichnet.

Wenn die Originalaufnahme G nicht mit vertikaler Kameraachse aufgenommen wird, sondern so, daß die Achse mit der Vertikalen einen Winkelv einschließt, können übüche Verfahren angewendet werden; die Achse des Projektionsgerätes kann unter dem gleichen Winkel eingesteüt werden wie die Kamera, wie es in F i g. 8 dargestellt ist. Der Strahl DP bildet mit der Ebene von G einen rechten Winkel, so daß die Achse des Projektionsgerätes DP die Ebene J in P statt in N trifft, jedoch bleiben die bei F i g. 7 angestellten Überlegungen weiterhin erhalten.

Eine zweckmäßige Art der Betrachtung der Aufnahme, bei der ein räumlicher Eindruck entsteht, ist die, bei der mit einem binokularen Gerät, wie es bei 20 in F i g. 2 dargestellt ist, auf optischem Wege ein Bild der einen Aufnahme dem einen Auge und ein BUd der anderen Aufnahme dem anderen Auge dargeboten wird. Wenn in dem Weg des Lichtes jeder optischen Einheit eine Markierung eingeschaltet wird, vereinigen die Augen des Betrachters die beiden Markierungen zu einer, die im Raum eine bestimmte Lage einnimmt und deren offensichtlicher Abstand vom Betrachter dadurch geändert werden kann, daß der Winkel geändert wird, den der Lichtstrahl jeder Lage einnimmt und deren offensichtlicher Abstand vom Betrachter dadurch geändert werden kann, daß der Winkel geändert wird, den der Lichtstrahl jeder Markierung in dem Betrachtungsgerät mit den Augen des Betrachters büdet. Diese Markierung wird als »wandernde Marke« bezeichnet. Wenn nun zwei entsprechende Punkte des gleichen Bildpunktes auf jeder Aufnahme, die einen einzigen Punkt auf dem Boden darstellen, mit der Markierung in ihrer entsprechenden optischen Einheit in Ubereinstimmung gebracht werden, dann wird der einzige kombinierte Punkt im gleichen Abstand vom Betrachter gesehen wie die wandernde Marke. Es ist klar, daß die wandernde Marke die Ebene J der F i g. 7 festlegt und daß Änderungen der Projektionsabstände EL und DN es ermögüchen, daß der Punkt K in diese Ebene verlegt

25

wird, so daß aus der Größe der Änderung der Projektionsabstände eine Messung seiner Höhenlage möglich ist. Es ist selbstverständlich, daß das Zusammenfallen des gleichen Bildpunktes auf den beiden Aufnahmen dadurch erreicht werden kann, daß beide Aufnahmen über einer einzigen Meßmarke einander überlagert werden, anstatt die stereoskopische Darstellung zu verwenden. Im allgemeinen fällt ein zweiter Bildpunkt, der ins Blickfeld gebracht wird, wenn die beiden Aufnahmen relativ zueinander festgehalten werden, ίο wegen Höhenunterschiede, Abweichungen, die durch die Zentralprojektion verursacht werden, Fehler in der absoluten Ausrichtung, gekippte Aufnahmen usw. nicht mit der wanderenden Marke zusammen. Jedoch kann der Größenbetrag, um den die beiden Dar-Stellungen des zweiten Bildpunktes vom Punkt des Zusammenfallens verschoben sind, mathematisch bestimmt werden. Dann kann mit Hilfe eines geeigneten Rechners sowie unabhängiger Servomechanismen zum Verschieben jeder Aufnahme die Parallaxe beim zweiten Bildpunkt beseitigt werden, d. h. der Bildpunkt mit der wandernden Marke in Übereinstimmung gebracht werden, so daß die Höhe und die wahren Koordinaten des zweiten Bildpunktes relativ zum ersten Bildpunkt gegeben sind. Um dieses zu erreichen, muß der Rechner selbstverständlich mit Angaben über die Eigenschaften der Aufnahmen versehen werden, wie z. B. die Größe der Neigung, Linsenverzerrungen der Kamera, Schrumpfen des Filmes, atmosphärische Brechung der durch die Kameralinse tretenden Lichtstrahlen, Erdkrümmung usw., bevor die beschriebenen Messungen durchgeführt werden können.

Um das oben beschriebene System zu verwirklichen, muß zunächst die Differenz der Koordinaten eines Punktes einer nicht gekippten Aufnahme und einer Aufnahme des gleichen Geländes, die um einen gewissen Winkel gekippt ist, berechnet werden. In F i g. 9 sind die horizontal liegende Aufnahme 91 und die gekippte oder geneigte Aufnahme 92 in einem Schnitt dargestellt, der durch die Ebene verläuft, in der der größte Neigungswinkel ν auftritt. Diese Aufnahmen sind mit ihren Ebenen unter einem Abstand /, der Brennweite des Kameraobjektivs, vom Ursprung oder Mittelpunkt 0 angeordnet.

Die Hauptachse der Kamera trifft bei der Aufnahme 91 die Aufnahme im Punkt N' oder die Ebene J im Nadirpunkt. Die Hauptachse der Kamera für die Aufnahme 92 trifft die Aufnahme 91 im Punkt PP. Der Schnittpunkt der Aufnahmen 91 und 92 liegt bei / γ ₌

und wird als Isozentrum bezeichnet.

Aus Fig. 10, die einen Teil der Fig. 9 räumlich darstellt, ist nach Ο. V. G r u b e r (Ferienkurs in χ =

Photogrammetrie, 1930) zu entnehmen, daß die Differenz A X und Δ Y zwischen den gekippten und den nicht gekippten Koordinaten

AX=X₁-A und AY= Y₁-A (1)

beträgt. Dabei ist in Formel (1)

tang ν = A =

Y₁ - sinv

(J + Y₁- ήην)

Die Koordinaten X₁ und Y₁ sind die Koordinaten des nicht gekippten Systems; das Koordinatensystem ist so gewählt, daß die Z₁-Achse in Richtung der größten Neigung ν verläuft und die X₁-Achse mit der Linie gleichen Maßstabs durch das Isozentrum zusammenfällt. Der Ursprung liegt im Isozentrum.

Es sei nun ein weiteres Koordinatensystem x, y eingeführt, das sich von dem bisherigen Koordinatensystem dadurch unterscheidet, daß es um einen Winkel δ um den Ursprung gedreht ist.

Die Winkel δ und ν können als Funktionen der Winkelt und ω ausgedrückt werden, die auf das Koordinatensystem x, y bezogen sind, wie es in Fig. 10 dargestellt ist.
Dann ist

]//²· tang² Φ + /² - tang² ω 7

= |/tang²0 + tang² ω, (2)

30

35

smr

tang <3 -= damit sin (3 = COS δ =

_ ]/tang²(Z> + tang² ω ]/l + tang² Φ + tang² ω tang Φ

tang co

tangΦ

]/tang²0 + tang²«)
tang co

45 j/tang^ + tang² co
Y₁ = y ■ cos δ — χ ■ sin δ, X₁ = χ - cos δ + y · sin δ .
Damit ergeben sich

y · tang« — x · ta.ng0 ]/tang² Φ + tang² ft)

χ · tang ω + y ■ tang Φ ^tang² Φ + tang² ω

(4) (5) (6)

(7)

Nunmehr läßt sich der Wert von A berechnen:

Y₁ ■ sinv

F₁-I/tang⁵^+ tang² ω

/ + Y₁ ■ sinv

]/l + tang^ + tang²ft> · \f + IV]/tang²0+ tang²«)

Y₁ · Ί/tang² Φ + tang² ω \
]/l + tang²Φ + tang²«)) /

tang ω — χ- tang Φ

/· ]/l + tang²Φ + tang² co + Y₁ - "[/tang² Φ + tang² co /·]/!+ tang^ + tang²« + y - tang ω — x · tangΦ

A = G - G² + G³

(8)

709 520/90

Dabei ist
G =

Da jedoch
T₁

y · tang ω — χ · tang<5
+ tang²0 + tang²»

Ay

Ax

AY₁ AX₁

kann man schreiben

Ay = A-y und Ax = A -X.

A,

(9)

Dabei sind Ax und ^dj die Unterschiede zwischen den gekippten und nicht gekipptenKoordinaten, bezogen auf das Isozentrum als Ursprung im ^-Koordinatensystem.

Nund sind in der Praxis tang²?? und tang² ω sehi klein. Deshalb ist

1 + tang² Φ + tang² ω

ίο ziemlich genau 1. Bei den meisten praktischen Anwendungen kann diese Annäherung zugelassen werden, so daß in diesen Fällen gilt

/·]/! + tang² Φ + tang³ ω m + tang² Φ + tang² co

(10)

In Fig. 11 ist N' der Nadirpunkt auf der nicht gekippten Aufnahme 91, und PPx und Ix sind die ao Projektionen von PP und / der F i g. 9 auf die x-Achse. Wenn X und Y die Koordinaten eines Punktes K bezogen auf den Nadirpunkt, als Ursprung sind, der in der Abbildung, die in ihrem Maßstab so eingestellt ist, daß die nicht gekippte Aufnahme 91 als Bezugs- as ebene J verwendet werden kann, in einer Höhe Δ Z liegt, erscheint der Punkt K auf der Aufnahme 91 bei M, und es ist klar, daß die Koordinate χ des Punktes M gegeben ist durch

X +

AZ

30

f-ΔΖ

•X-f-XaagO + F₃(X),

wobei, wie bereits bemerkt, X die orthogonale Koordinate von K relativ zum Nadirpunkt ist.

Auf Grund ähnlicher Überlegungen läßt sich ableiten

^y + -t^tt* ^Y~ f- ^tanv + ^F*w>

f — AZ 2

40

wobei F_s(X) und F_i(Y) irgendwelche bekannten, allgemeinen Funktionen in der X- bzw. Y-Richtung darstellen, in denen beispielsweise die atmosphärische Lichtbrechung usw. enthalten ist.

Unter Benutzung der Gleichung (9) läßt sich aus Fig. 11 die Tatsache ableiten, daß die Differenz zwischen der Koordinate der gekippten Aufnahme und der orthogonal projizierten Koordinate der nicht gekippten Aufnahme, bezogen auf das Isozentrum, gleich ist

A-x

f-AZ

woraus sogleich folgt, daß A X (nämlich die Differenz zwischen der gekippten Koordinate, bezogen auf den Hauptpunkt der gekippten Aufnahme, und der nicht gekippten, orthogonal projizierten Koordinate, bezogen auf den Nadirpunkt) gegeben ist durch

AX=A -X ■ X + 2 · /· tang— + F₁ (Z₂).

f — AZ 2

(12)

Eine ähnliche Überlegung ergibt

A 7

AY= A-y- -,-—— · Y + 2 - /· tang — + F₂ (Y). f— AZ 2

(13)

65 Diese Gleichungen können dann auf jede Aufnahme eines Paares sich überlappender Aufnahmen angewendet werden und ergeben

AX', AY', AX" und AY"

als Koordinatendifferenzen der ersten bzw. zweiter der einander überlappenden Aufnahmen.

Die Gleichungen (12) und (13) beziehen sich auf die Änderungen A X und A Y in einem Koordinatensystem, das den Nadirpunkt der gerade betrachteter Aufnahme als Urspiung besitzt. Wenn zwei Aufnahmen miteinander in Bezug gesetzt werden sollen, wie es bei der Stereoskopie der Fall ist, muß natürlicl; ein einziger Ursprung gewählt werden. Als geeignete! Punkt für diesen Ursprung empfiehlt sich, da dabei die Symmetrie der Betrachtungseinrichtung gewahrt bleibt der Mittelpunkt der Linie, die die beiden Meßmarker in der Bezugsebene verbindet. Das würde erforderlicl machen, daß Xund 7 in den Gleichungen (12) und (13] für die ersteAufnahme durch\X + ^j^j und (Y—ßY'

( Bx \

und für die zweite Aufnahme durch f X j unc

(Y — ßY") ersetzt werden müssen, wobei Bx di< Komponente der Grundlinie der Fig. 7 und de: Ausdruck ßY' — ßY" die Strecke By der Fig. 7 ist In die Gleichungen (12) und (13) muß noch eh weiterer Zusatz aufgenommen werden, um auch di< Fälle zu erfassen, bei denen der Maßstab einer ode beider Aufnahmen von dem gewünschten Auftrags maßstab abweicht, wie es bei Fig. 11 angenommei wurde.

Fig. 17 zeigt zwei Aufnahmen 111 und 112, derei Projektionszentren mit E bzw. D bezeichnet sind Es sei angenommen, daß die Aufnahmen nich geneigt oder gekippt sind, da hierdurch das Beispie vereinfacht wird. Es sei weiter angenommen, daß de Maßstab, in dem die Auftragung gewünscht ist, ii der Bezugsebene 113 vorliegt, so daß die senkrechte! Abstände von den Projektionszentren zur Ebene 11: für die beiden Aufnahmen EL bzw. DN sind. Da de Abstand von jedem Projektionszentrum zur enl sprechenden Aufnahme / ist, sind die Verschiebungei ßZ' und ßZ" von den Ebenen der Aufnahmen von de Bezugsebene je ein Maß für die Maßstabsänderun von Aufnahme zum Auftragungsmaßstab.

Aus Fig. 17 ist ersichtlich, daß in diesem Fall da A Z der bisherigen Gleichungen (12) und (13) ersetz werden muß durch A Z + β Z + β Z' und A Z + β Z'

Wenn man daher die Gleichungen (12) und (13) auf jede der entsprechenden Aufnahmen oder Bilder anwendet, erhält man

f-AZ-ßZ' \ 2 j 2 2

Ar =A' /^ΖΓ^βΖ ₀^, *y '(Y-ßY') + 2 · tang^i- + β 7' + F₂(Y), (15)

f-AZ — ßZ' 2

wobei F₁(X) und F_z(Y) irgendwelche bekannten zusätzlichen Korrekturen darstellen, die, wenn es gewünscht wird, verwendet werden können, und wobei die Indizes sich auf die erste Aufnahme beziehen. Weiterhin ist

/ = (Y-ß/)+ 'Vr-ßr)-f-»*gf + F_i(Y)· (17)

Zur Vereinfachung seien die Menden Abkürzungen 25 (Y — ßY') an der KlemmeT_sa erzeugt. An der getroffen KlemmeT₁₄ liegt ebenfalls ein Signal entsprechend

tang Φ = a (18) ^^em ^^ert ~ßY' ^an- Ein der positiven Brennweite

entsprechendes Signal + / wird einem Leistungstang W₁ = b (19) verstärker 114 zugeführt, wo die Phase umgekehrt

30 wird und ein —/ entsprechendes Signal an die Klemme

In gleicher Weise können für die zweite Aufnahme T₂ gelegt wird. In einem Leistungsverstärker 115 wird

entsprechende Ausdrücke für A X" und A Y" abgeleitet die Phase wiederum umgekehrt und das Signal an

werden die Klemme T₁ gelegt.

Es sei nun der Schaltplan eines Analogrechners 3 In einem Verstärker 95 werden den Werten/SZ', betrachtet, der in den Fig. 12 und 13 dargestellt ist 35 AZ und —/entsprechende Werte addiert und einem und zur Bestimmung der Werte A X' und A Y' aus Servomotor 96 zugeführt. Der Ausgangswert dieses den Kartenwerten oder orthogonal projizierten Koordi- Motors wird in einem Potentiometer 98 mit dem naten X und Y dient. Der Eingang des Teües A₁, der Ausgangswert eines Verstärkers 90 mit großer Verin Fig. 12 dargestellt ist, wird von den X- und Stärkung multipliziert. Der multiplizierte Ausgangs-Y-Potentiometern 53 und 51 und weiterhin vom 40 wert des Potentiometers 98 wird in einem Verstärker 90 Potentiometer 120 gespeist, das eine Spannung liefert, zu den Werten β Z' und AZ addiert, und die Summe die proportional der Brennweite / ist, welche selbst- der drei Werte ergibt, wenn sie mit dem Verstärkungsverständlich von der verwendeten Luftbildkamera grad multipliziert ist, einen Ausgangswert entsprechend abhängig ist. Als weiterer Eingangswert wird mit λ a > Hilfe des Knopfes 7 (F i g. 6) über das Potentiometer 45 _/ AZ + ßZ 116 der Wert A Z in das Gerät gegeben. Am Teil A₁ \ f _ AZ — βZ'

Bx

selbst sind Eingänge für , — β Y' und β Z' über „. ~ * <vr j ~_ λ *

^{6 0} 2 ^r ^ Em zweiter Servomotor 97, der vom Ausgangswert

die Potentiometer 85, 86 und 87 vorgesehen, die durch des Verstärkers 90 angetrieben wird und auf seiner die Knöpfe 78, 80 und 82 der F i g. 6 betätigt werden. 50 Welle mit Potentiometer 99 und 100 versehen ist, An den Klemmen T₁₃ und T₁₄ liegen für den Teil B₁ erzeugt daraus einen Ausgangswert entsprechend

Bx

Ausgangswerte entsprechend =- und — β Y' an.

² ' Bx\ / AZ + ßZ

In einem Summierungsverstärker 88 werden die —Χ X +

Bx ss V 2 / V f—AZ — ßZ'

und entsprechenden Signale addiert und an der

^z und

(ßx \
■^ + "T ^-J _(y_ßi") ( ΔΖ + ßZ

sowie durch Phasenumkehr im Verstärker 93 an der V f — AZ — ßZ'

Klemme T_{3 a} der Wert 60

Bx

an den Klemmen T_i bzw. T₆. Der den Verstärker 90 ί χ + V und das Potentiometer 98 aufweisende Kreis führt

\ 2 / eine Division durch; um die Wirkungsweise besser

zu verstehen, sei der einem Quotienten entsprechende erzeugt. In entsprechender Weise werden in einem 65 Ausgangswert des Verstärkers 90 als O bezeichnet. Summierungsverstärker 89 —ßY' und +Y addiert Der dem Verstärker 90 zugeführte Eingang ent- und an der Klemme T₅ als Ausgangswert —(7 — β Y') spricht +AZ, +ßZ' und dem g-fachen Produkt des sowie durch Phasenumkehr im Verstärker 94 als Ausgangswertes des Verstärkers 95. Damit folgt,

wenn — μ der Verstärkungsgrad des Verstärkers 90 mit großer Verstärkung ist

Q = -μ ■ [ΔΖ + β Z' + Q ■ (f - Δ Z - β Z')]

oder

<2·\1 + μ·(/-ΔΖ-βΖ')]=-μ(ΔΖ + βΖ')

-μ(ΔΖ + βΖ")

sprechend + b · y' ergibt. Den Potentiometern 123 und 126 wird von der Klemme T_z über die Widerstände 135 bzw. 136 ein Signal entsprechend — / zugeführt. Die Potentiometer 123 und 126 liefern infolgedessen

Ausgangswerte entsprechend

-/■■γ bzw.

-ί-

0. =

1 + μ·(/-ΔΖ-βΖ')

(20)

Wenn jedoch μ > 1 ist (bei einem typischen Verstärker 90 liegt μ in der Größenordnung von 108), wird Gleichung (20) zu

Q =

ΔΖ + ßZ'

15

f-ΔΖ-βΖ'

(21) die in einem Summierungsverstärker 137 zu —/ addiert werden und einen Ausgangswert entsprechend +C ergeben. Die drei Signale —a-x', +b-y' und +C werden in einem Summierungsverstärker 138 addiert und durch einen Servomotor 139 an ein Potentiometer 140 gegeben. Das Signal vom Kontaktarm des Potentiometers 140 wird zusammen mit Signalen entsprechend —a · x' und +b · y' einem Verstärker 141 mit großer Verstärkung zugeführt, dessen Ausgangswert

b-y' — a· x'

was dem zur Speisung des Servomotors 97 erforderlichen Ausgangswert entspricht.

Der zweite Teil, der Teil B₁ des Rechners 3 ist schematisch in Fig. 13 dargestellt und wird an den Anschlüssen T₁, T₂, T_s, T₁, T₅ und T_s sowie T₁₃ und T_li von den entsprechenden Klemmen des Teils A₁ gespeist. Zusätzlich können an den Potentiometern 121, 122 und 123, die durch einen Knopf 81 gekoppelt sind, auf O₁ bezogene Eingangswerte und an den Potentiometern 124, 125 und 126, die durch einen Knopf 83 gekoppelt sind, Eingangswerte zugeführt werden, die auf (O₁ bezogen sind. Obwohl die Servomotoren 23 und 24 als ein Teil des Abschnitts B₁ dargestellt sind, sind sie in Wirklichkeit auf dem Betrachtungsgerät 1 angebracht. Der an den Klemmen T₁ und T₂ anliegende Eingangswert + / und — / wird am Potentiometer 1 multipliziert und ergibt an der Klemme T₇ [vgl.

Gleichung (18)] den Wert

im Summierungsverstärker 127 zu

C + b-y' -a-x'

= A'

- f · y. Dieses Signal wird beträgt. Der Servomotor 142 treibt die Potentiometer 143 und 144 derart an, daß sich Ausgangswerte entsprechend —A' · x' bzw. A' · y ergeben. Die Signale entsprechend +x' und —x' für das Potentiometer 143 werden von den Klemmen T₁₀ und T_a abgenommen, diejenigen entsprechend —y' und +y' für das Potentiometer 144 an den Klemmen T₁₂ und T₁₁. Der aus dem Verstärker 141 und Potentiometer 140 bestehende Kreis führt eine ähnliche Division durch wie der aus dem Verstärker 90 und Potentiometer 98 bestehende Kreis im Teil A₁. Zur näheren Untersuchung dieses Kreises sei mit P der Ausgangswert und mit μ die Verstärkung des Verstärkers 141 bezeichnet.
Dann ist

P = —μψ.γ- — a- x' — P(a- x' - b-y' - C)]. [Das Minuszeichen beim Ausdruck
-P {a-x' -b-y' -C)

und

ZlZ + ßZ' ί—ΔΖ—βΖ'

addiert und ergibt an der Klemme T₀ einen Ausgangswert entsprechend —x'. Ein Signal entsprechend +x' wird durch einen Phasenumkehrer 128 an die Klemme T₁₀ gegeben. Die Eingangswerte +/ und —/ werden außerdem durch das Potentiometer 124 multipliziert

und ergeben an der Klemme T_s den Wert /*y [vgl. Gleichung (19)]. Ein Summierungsverstärker 129 ergibt durch Addition der Eingangswerte der Klemmen T₅ und T₆, d.h. der Werte -(Y-β Y') und

(Y-ßY')-

ΔΖ + ßZ \ (f-ΔΖ-βΖ'))

sowie 4= /· γ, einen Ausgangswert entsprechend +/ an der Klemme T₁₁. Der Phasenumkehrer 130 gibt an die KlemmeT₁₂ einen Ausgangswert entsprechend —y'. Die Signale entsprechend —x' und +x' werden an die Speisewiderstände 131 und 132 des Potentiometers 122 gegeben, das einen Ausgangswert entsprechend —a · x' liefert. Den Speisenwiderständen 133 und 134 des Potentiometers 125 werden Signale entsprechend +j' bzw. —y zugeführt, so daß die Multiplikation im Potentiometer 125 mit b einen Ausgangswert entist scheinbar inkorrekt, jedoch ergibt, da

(a-x' + b-y' -C)

stets negativ ist, weil a und b praktisch sehr klein sind im Vergleich zu C, und da der Kontaktarm des Potentiometers 140 auf der gleichen Seite der Erdung wie das Ende des Potentiometers 140 angeordnet ist, an das der Ausgangswert des Verstärkers 141 gegeben wird, die Multiplikation im Potentiometer 140 das Produkt aus dem Ausgangswert des Verstärkers 141 und

(a-x' — b-y' -C)
als einen positiven Wert
{d. h. —(a •X^r — b-y' — C)},

das bedeutet aber, daß das erhaltene Produkt
-P (a-x' -b-y' - C)

60 beträgt und nicht

+P (a-x' -b-y' - C),

wie ein flüchtiges Hinsehen vermuten ließe.]
Damit wird

P[l -μ(α ·χ' - b-y' - C)] = -μψ ■ / - a ■ χ')

und, wenn μ > 1, folgt

-φ-y-a- χ')

C + b-y — a-x'

= — A'. (22)

Die Signale

der Klemmen T_i und T₇ werden in Summierungsverstärker 145 zu den Werten

-A'-x' und

addiert, so daß als Ausgangswert ein Signal entsprechend —Δ X' entsteht, wie es durch Gleichung (12) gegeben ist. Δ X' wird dann mit Hilfe eines Getriebes 147 in eine Bewegung einer Welle 60 umgewandelt. Das mit der Welle 60 zusammenwirkende Potentiometer 148 liefert ein Rückkopplungssignal an den Verstärker 145, so daß die Welle nicht angetrieben wird, wenn sie eine Stellung eingenommen hat, die dem Wert Δ X' entspricht. Ein Summierungsverstärker 146 addiert die Werte

■{Y-β¥')■

AZ + β Z' f-ΔΖ-βΖ'

und +ßY'

und erzeugt einen Ausgangswert entsprechend Δ Y' der Welle 64. Mit Hilfe eines Potentiometers 149 wird an den Verstärker 146 ein Rückkopplungssignal entsprechend —Δ Y' zurückgegeben. Sämtliche Punkte *,« werden mit einem in geeigneter Weise stabilisierten und polarisierten Gleichstrompotential versorgt.

Die Teile A₂ und B₂ des Rechners 3 arbeiten analog den Teilen A₁ und B₁ und liefern analoge Ausgangswerte Δ X" und Δ Y". Die Eingangswerte für den Teil A₂ sind grundsätzlich dieselben wie für den

Bx

Teil A₁ und bestehen aus —^-, β Y" und ßZ" an den Knöpfen 103, 104 bzw. 105 sowie Φ₂ am Knopf 77 und ω₂ am Knopf 79. In den beiden Teilen A₁ und B₁ des Rechners sind an gewisse Potentiometer bestimmte Widerstände angelegt, um für die normalerweise von den Potentiometern gewünschten Bereiche einen Grundwert für Werte zu schaffen, die an die Speisewiderstände gegeben werden sollen.

Wenn das Gerät zum Auswerten eingestellt werden soll, ist es notwendig, daß der Rechner und der Beobachtungs- oder Betrachtungstisch so eingerichtet sind, daß eine Bewegung der X- und F-Regelungen 21 und 22 automatisch die korrekten Werte der Kompensationsverschiebungen Δ X', Δ Y', Δ Χ" und Δ Υ" einführt, die durch die Motoren 23, 24, 25 und 26 übertragen werden, so daß ein Herausnehmen der Parallaxe mittels des Knopfes 7 eine Anzeige für die Höhe des betrachteten Punktes ergibt, die von aus irgendwelchen Gründen herrührenden Ungenauigkeiten der Aufnahmen unbeeinflußt ist. Das Orientierungsverfahren ist den Methoden sehr ähnlich, die bei üblichen Geräten benutzt werden; zunächst werden die beiden Aufnahmen 17 und 16 auf ihren jeweiligen Bildschütten 15 und 14 derart ausgerichtet, daß der Hauptpunkt jeder Aufnahme (d. h. der Punkt, in dem die KameraS achse die Aufnahme trifft) in Punkt 34 bzw. 33 zu liegen kommt. Dieser Vorgang wird als »innere Orientierung« bezeichnet und braucht nicht näher erläutert zu werden. Die übrigen auszuführenden Schritte sind die Ausschaltung der Quer- und Längsneigung und der Verkantung einer Aufnahme relativ zur anderen (gegenseitige Orientierung); anschließend muß dann die absolute Orientierung vorgenommen werden. Man vergleiche die Richtung der Strecke E-D in Fig. 7. Die gegenseitige Orientierung einer Aufnähme zur anderen kann auf verschiedene Weise durchgeführt werden; der im folgenden beschriebene Vorgang zeigt, wie die Ebene der Aufnahme 17 der F i g. 15 wirksam in die Ebene der Aufnahme 16 gebracht wird. Zunächst wird ein Bildpunkt, der als leicht zu identifizierender Punkt bestimmt wird, in der Nähe des Hauptpunktes der Aufnahme 17 gewählt. Dieser Punkt ist hier mit 205 bezeichnet. Mit dem linken optischen System der Betrachtungseinrichtung 20 für die Aufnahme 16 sieht der Betrachter normalerweise nicht genau den gleichen Punkt, wie er auf der Aufnahme 17 erscheint. In F i g. 14 würde er beispielsweise die Meßmarke 210 im linken Okular mit dem Mittelpunkt 211 der Straßenkreuzung zusammenfallen sehen, während durch das rechte Okular die rechte Meßmarke 212 vom Mittelpunkt 211 versetzt erscheint. Die Größe der Verschiebung in X- und F-Richtung wird als X- bzw. F-Parallaxe bezeichnet. Zunächst wird daher die Parallaxe der Aufnahme 17 Bx

durch Änderung der - und β F'-Regelung (Knöpfe 78 ~

und 80) im Rechnerteil A₁ beseitigt, so daß beide Meßmarken 210 und 212 mit dem Mittelpunkt 211 der Straßenkreuzung zusammenfallen. Nunmehr wird in der Nähe des Hauptpunktes der Aufnahme 16 ein weiterer wohldefinierter Punkt gewählt. Dieser Punkt sei mit 202 bezeichnet. Im Betrachtungsgerät 20 wird im allgemeinen wiederum eine Parallaxe zu beobachten sein.

Die F-Parallaxe wird dadurch entfernt, daß die Aufnahme 17 mit Hilfe des Handrades 32 in eine horizontale Ebene gedreht wird. Die X-Parallaxe wird

Bx

wie oben mit Hilfe der Regelung für —^-, d.h. Knopf 78

Bx

beseitigt. DieAnderungvon —^- ist beim Einstellen der Einrichtung nicht unbedingt notwendig, jedoch kann wegen Höhenunterschieden zwischen dem ersten gewählten Punkt 205 und dem Punkt 202 eine beträchtliche X-Parallaxe auftreten, deren Beseitigung die Beobachtung erleichtern würde. Es muß zugegeben werden, daß durch die Verdrehung keine große zusätzliche Parallaxe am Punkt 205 erzeugt wird, da die Drehachse der Aufnahme 17 ziemlich genau durch den Punkt 205 verläuft. Wenn auf diese Weise die anfänglichen groben Parallaxen eliminiert sind, mißt der Betrachter mit dem gleichen Verfahren die Parallaxen an wenigstens drei anderen Stellen, vorzugsweise in der Nähe der Ecken des einander überlappenden Teils, wie sie in F i g. 15 bei 201,203 und 204 angedeutet sind. Damit ist in jedem der gewählten Punkte 201, 202, 203, 204 und 205 die Parallaxe gemessen, und gleichzeitig werden die Koordinaten dieser Punkte, bezogen auf den Hauptpunkt der Auf-

709 520/90

nähme 17, aufgezeichnet. Ein typisches Beispiel der erhaltenen Werte ist in Tafel 1 zusammengestellt.

Tafel 1

Punkt		y»	y-Parallaxe
mm	mm	mm
201	-101,646	+74,827	+3,633
202	- 92,234	- 0,744	+3,913
203	- 80,844	-87,162	+3,545
204	+ 0,905	-82,347	+2,820
205	+ 0,932	+ 0,922	+3,878

Es läßt sich nachweisen, daß die beobachtete F-Parallaxe durch folgende Gleichung angenähert werden kann.

Y XY Yⁱ

Py — bz -\ a -\ b + κ · χ + dy,

f f f

(23)

wobei bz und dy auf Bz und By bezogen sind, loa = tang Φ, b = tang ω und κ die relative Drehung bedeutet. Durch Substitution der fünf Punkte in diese Gleichung ergeben sich fünf simultane Gleichungen; die Koeffizienten der erforderlichen Konstanten sind in Tafel 2 zusammengefaßt.

Tafel 2

Punkt	bz
a	Koeffizienten für b	κ
dy	F-ParalIaxe
201	+0,4928	-50,09	+36,88	-101,65	+1	+3,633
202	-0,0049	+ 0,45	+ 0,00	- 92,23	+1	+3,913
203	+0,5740	+46,41	+50,04	- 80,84	+1	+3,545
204	-0,5423	- 0,49	+44,66	+ 0,91	+1	+2,820
205	+0,0061	+ 0,01	+ 0,01	+ 0,93	+1	+3,878

Zur Lösung der Gleichungen kann jedes Berechnungsverfahren verwendet werden, besonders erfolgreich dürfte ein »Relaxations«-Verfahren sein. Beim dargestellten Beispiel ergeben sich bz — +1,35; a = +0,015; b = -0,064; κ =0,0008 und dy = +3,86. Diese Werte werden an den entsprechenden Skalenscheiben des Rechnerteils B₁ eingestellt, wobei dy an der β F'-Regelung (Knopf 80), bz an der /?Z'-Regelung (Knopf 82) und κ am Handrad 32 eingestellt werden. Wenn in der F-Richtung noch irgendeine Parallaxe festgestellt wird, werden die Messungen wiederholt und die neuen, sehr kleinen Änderungen der Konstanten eingestellt.

Als Ergebnis dieser relativen Orientierung liegt nunmehr ein dreidimensionales Bild vor, das in die Ebene der Aufnahme 16 geschwenkt ist und den Maßstab dieser Aufnahme besitzt. Es ist nun erforderlich, die absolute Orientierung des Bildes durchzuführen, wobei Maßstabskorrekturen und Korrekturen der Neigung der Grundlinie {E-D in Fig. 7) vorgenommen werden und in zweiter Linie die Neigung der Kamera korrigiert wird.

Zur absoluten Orientierung sind wenigstens drei Bodenkontrollpunkte erforderlich. Diese drei Punkte dürfen nicht in einer geraden Linie liegen, und es müssen sämtliche drei räumlichen Koordinaten zweier Punkte und die Höhe des dritten Punktes bekannt sein.

Um das Bild auf den richtigen Maßstab zu bringen, wird der Abstand von zwei Bodenkontrollpunkten berechnet und auf den richtigen Maßstab reduziert. Dieser Wert sei mit D bezeichnet. Dann werden die Koordinaten der geichen Punkte mit Hilfe der Tafel 1 für das stereoskopische Betrachten gemessen und der Abstand zwischen den Punkten erneut berechnet. Das Ergebnis sei d. Üblicherweise ist d = D, jedoch ist

d bx by bz D Bx By Bz '

wobei bx, by und bz die Werte der Komponenten der Grundlinie sind, die d ergeben haben. Die Korrektur für Bx wird dadurch vorgenommen, daß bei jedem £x-Knopf des Rechners die Hälfte eingestellt wird. Korrekturen für By und Bz werden normalerweise bei der einen oder anderen Aufnahme nur mit Hilfe der β Y- und /SZ-Knöpfe vorgenommen. Die Nullablesung des Höhen-Zählknopfes 7 erfordert eine Neueinstellung. Die Korrektur der Neigung der Kamera um die X- und Γ-Achse wird anschließend dadurch bestimmt, daß zunächst die Höhen der drei Bodenkontrollpunkte mit Hilfe der Erfindung gemessen werden. Diese Höhen sind üblicherweise nicht identisch mit den Höhen, die durch Bodenmessungen erhalten werden, jedoch sind die Differenzen ein Maß für die Neigung des dreidimensionalen Bildes gegenüber der Horizontalen. F i g. 16 zeigt eine Draufsicht des Bildes mit den drei Punkten ε,-tj und λ, wobei der Höhenfehler des Punktes s durch Änderung der Nulleinstellung des Knopfes? zu Null gemacht wurde. Bei diesem Beispiel sei angenommen, daß bei η ein Fehler von +20 und bei λ ein Fehler von +70 zuriickbleibt. Durch den Punkte wird eine Parallele zur X-Achse gezogen, die ηλ in ξ scheidet; weiterhin wird eine Parallele zur F-Achse gezogen, die εγ in γ schneidet. Durch lineare Interpolation lassen sich als Höhenfehler in ξ und ψ die Werte +50 bzw. +40 bestimmen. Nun ist selbstverständlich, wenn εξ — d_x und ηψ = d₂ gesetzt wird, der Fehler von tang O₁ und tang(£₂ = — (+ -^-j und der Fehler von tang w₁ und tang Co₂ = ^— -^-)· DieseKorrekturen werden für 0j und Φ₂ ^a& den Knöpfen 81 und 77 und für ω₁ und W₂ an den Knöpfen 83 und 79 eingestellt (s. F i g. 6). Im allgemeinen muß nun der Knopf 7 wiederum entsprechend der Höhe korrigiert werden. Es ist klar, daß eine Änderung der Neigung der Kamera und damit des dreidimensionalen Bildes in dieser Weise kleine Änderungen der Komponenten der Grundlinie erforderlich machte. Beispielsweise

würde nun Bz zu groß sein; für das gegebene Beispiel würde die Korrektur

A ₁Bz + A ₂Bz

betragen, wobei

50 A₁ Bz _J , 40 A _zBz

-j~ — = ^l-— und -1 = —

Cl₁ Bx d₂ By

ist. Korrekturen der anderen Komponenten der Grundlinie sind im allgemeinen vernachlässigbar.

Fachleuten dürfte aus der oben gegebenen Beschreibung klar sein, daß sich die Einstellung des beschriebenen Instruments von der heute benutzter sehr genauer Kartierungsgeräte grundsätzlich nicht unterscheidet. Es können daher an Stelle des beschriebenen Orientierungsverfahrens auch andere, in der photogrammatischen Literatur beschriebene Verfahren verwendet werden.

Es ist selbstverständlich, daß, wenn eine sehr große Genauigkeit gewünscht wird, Korrekturen für Linsenverzerrungen, atmosphärische Lichtbrechung, Erdkrümmung, Schrumpfen des Films u. a. m. dadurch vorgenommen werden können, daß an geeigneten Stellen dem Rechner Kompensationssignale zugeführt werden.

Die atmosphärische Lichtbrechung erfordert eine Korrektur, die eine Funktion des Abstandes₁S¹ des betrachteten Punktes P vom Nadirpunkt ist (s. Fig. 18). Mit 230 sei der Boden bezeichnet (zur Vereinfachung sei er planeben angenommen) und mit 231 die hergestellte Aufnahme. (Genaugenommen müßten auch Korrekturen der Höhe des Punktes vorgenommen werden, jedoch sind diese von höherer Ordnung als die Korrekturen infolge .S" und sollen daher hier vernachlässigt werden.) Wenn ON die Linie vom Projektionszentrum O zum Nadirpunkt N, oc den vom Strahl PO und der Linie NO eingeschlossenen Winkel und h den Abstand NO bezeichnet, dann gilt S = h- tang cc, d. h.

öS — h ■ (1 + tang² oc) · öoc, (24)

wobei ö S die Fehlergröße des Abstandes des Punktes P infolge atmosphärischer Lichtbrechung und öoc die Fehlergröße des Winkels ist. Weiterhin ist

tang² cc = — = — ;
A² Z²

dabei ist s der Abstand des Bildpunktes ρ vom Nadirpunkt η der Aufnahme.
Weiterhin gilt

s-h f

S = und somit ds = —■ öS;

f h

ds ist die Abstandsfehlergröße des Punktes ρ infolge atmosphärischer Lichtbrechung.

Durch Einsetzen in Gleichung (24) ergibt sich

Ss= I J²-^^). Soc. (25)

Zur Berechnung von öoc gibt es eine große Anzahl von Formeln; dabei kann jede geeignete Formel zur

Bestimmung von Ös als Funktion von s^z verwendet werden. Es ist möglich, für die Gleichung (25) einen Analogrechner unter Verwendung bekannter Verfahren zu entwerfen; als zweite, praktischere Lösung sei angenommen, daß Werte von

= F(s*) (26)

ίο schrittweise mit geeigneten Intervallen von s² berechnet werden. Diese Werte können an einem Analog-Funktionsgenerator derart eingestellt werden, daß eine Eingangsspannungi² eine Ausgangsspannung

äs

entsprechend — erzeugt. Aus F i g. 12 ist nun zu

erkennen, daß Signale, die Koordinaten für jede Aufnahme darstellen, weiche den Nadirpunkt als Ursprung haben, an den Klemmen T₃, T₃ a, T₅ und T_{5 a} anliegen. Wenn X₇₁' und Y_n' diese Koordinaten für die erste Aufnahme darstellen, dann ist

{Xrff + (5V)² = *²- (27)

Dann sind selbstverständlich die bei A X' und A Y' anzuwendenden Korrekturen A X^_r und A X^, wobei

A ΧΙ =-Xl-~ ™d ^ YI_t = - Υ,ί ■ . (28)

Für A X"_r und A Y"_T können ähnliche Gleichungen erhalten werden. Diese Korrekturen wurden einzeln an die Rechner für die erste und zweite Aufnahme gegeben, und die Korrekturen A XJ_r und A Yä_r würden in Sumniierungsverstärkern 145 bzw. 146 zum Rechnerii₁ addiert.

F i g. 19 zeigt eine Anordnung, mit der diese Korrekturen erhalten werden können und bei der Eingangswerte entsprechend X₁₁' und Y%, bezogen auf den Nadirpunkt an den Klemmen T₃ bzw. T_{5 a}, abgenommen werden. Die Signale gehen durch Quadriergeneratoren 301 und 302, werden in 303 addiert, so daß sich j² ergibt, gehen durch einen Funktionengenerator 304, der einen Ausgangswert entsprechend -^- erzeugt. Dieser Ausgangswert wird an einen Servomotor 305 für die Potentiometer 306 und 307 gegeben. In den Potentiometern 306 und 307 wird eine Multiplikation mit dem Wert -X_n' von der Klemme T_{3 a} und dem Wert — Y_n' von der Klemme T₅ vorgenommen, so daß Ausgangswerte entsprechend A Xa_r bzw. A Ye? entstehen.

Der Einfluß der Erdkrümmung ist ebenfalls eine Funktion von s und kann dadurch berücksichtigt werden, daß eine ähnliche Einstellung verwendet wird

ÖS

oder daß die Werte — im Funktionsgenerator 304 so

verändert werden, daß sie diesen Effekt ebenfalls einschließen.

Die Linsenverzerrung einer Aufnahme ist eine Funktion des Abstandest' des betrachteten Punktes vom Hauptpunkt der Aufnahme. Es sei in die Erinnerung zurückgerufen, daß die Ausgangswerte A X', Δ Y', A X" und A Y" des Teils B des Rechners Korrektüren sind, die die auf den Hauptpunkt bezogenen Koordinaten der Aufnahme auf orthogonale Koordinaten reduzieren. Wenn man daher die Kompensationswerte A X', A Y', A X" und A Y" von den ortho-

gonalen Koordinaten X und F abzieht, kann man für jede Aufnahme die auf den Hauptpunkt bezogenen Koordinaten erhalten. Das kann durch einen einfachen Additionskreis vorgenommen werden. Wenn diese beiden Koordinaten mit X^_v und Y_p'_r bezeichnet werden, ist

or = x _Pp² + Y^· (29)

Die Linsenverzerrung liegt üblicherweise in Form einer Kalibrierungstafel vor, die die Abstandswerte der Verzerrung δ s' bei gewissen Intervallen von s' oder bei gewissen Winkeln <x' angibt, wobei *' der Winkel zwischen der Verbindungslinie des Projektionszentrums mit dem Hauptpunkt und der Verbindungslinie zwischen dem Projektionszentrum und dem betrachteten Punkt ist. In jedem Fall ist es zweckmäßig, die Tafel in eine Form zu bringen, in der die ds'

Werte -γ- als Funktion von s'² dargestellt sind. Mit Hilfe eines Funktionengenerators können für gegebene

ös'

Werte von s' ² Werte entsprechend -γ- erhalten werden; Korrekturen für Δ X', Δ Y', Δ Χ" und Δ Υ" können dadurch erhalten werden, daß eine Anordnung verwendet wird, die derjenigen zur Ableitung der Korrektüren für die atmosphärische Lichtbrechung entspricht.

Bei der Photogrammetrie müssen zwei verschiedene Arten des Filmschrumpfens betrachtet werden: erstens ein regelmäßiges Filmschrumpfen, das in bezug auf X_pp und Y_vv als linear zu betrachten ist, jedoch für die beiden Koordinatenrichtungen verschiedene Werte besitzt, sowie zweitens ein unregelmäßiges Filmschrumpfen, das nichtlinear ist und örtliche Verzerrungen innerhalb einer relativ begrenzten Fläche der Aufnahme verursacht. Unregelmäßiges Filmschrumpfen kann mit Hilfe der bekannten »Reseau-Technik« festgestellt werden. Mit der vorliegenden Erfindung können beide Arten der Filmschrumpfung kompensiert werden. Jedoch kann die Kompensation des unregelmäßigen Filmschrumpfens im äugenblicklichen Zeitpunkt der Entwicklung der Photogrammetrie als unzweckmäßig angesehen werden, da die Bedeutung nur sehr gering ist und die Bestimmung verhältnismäßig teuer ist.

Wenn ein linearer Schrumpfungsfehler vorhanden ist, der in X_pv- und F_3jy-Richtung gleich groß ist, kann dieser leicht dadurch korrigiert werden, daß die Brennweite für die betreffende Aufnahme verändert wird, d. h. durch Änderung des am Rechner eingestellten Wertes / für die betreffende Aufnahme. Die größenmäßige Einstellung von / ist in der Photogrammetric üblich. Wenn die Schrumpfung in X- und F-Richtung nicht gleich ist, würde es erforderlich sein, bei einer der Koordinaten eine lineare Korrektur anzubringen. Das kann durch einen Multiplikationskreis aus Servomotor und Potentiometer vorgenommen werden, der für die erste Aufnahme eine Korrektur Es ist selbstverständlich, daß diese Vorrichtung, obwohl die obige Beschreibung sich insbesondere auf die Herstellung von Karten der Erdoberfläche bezieht, auch zur Messung der Koordinaten irgendeines dreidimensionalen Systems verwendet werden kann, das in Form von zwei einander überlappenden Aufnahmen vorliegt. Beispielsweise kann die vertikale Wand eines Hauses oder die Oberfläche eines durch ein Mikroskop betrachteten Körpers bequem ausgewertet oder vermessen werden.

Die vorliegende Erfindung ist besonders zweckmäßig bei automatischen Systemen anzuwenden; in diesem Fall können die Augen des menschlichen Beobachters durch elektronische Taster ersetzt werden. Damit würde ein elektronischer Vergleich der beiden Beobachtungsfelder zur Bestimmung und Korrektur der Parallaxe möglich sein. Eine Anordnung der Betrachtungseinrichtung, bei der sich die binokularen Einheiten relativ zu den festgehaltenen Aufnahmen bewegen können, läßt sich konstruktiv einfach ausbilden. In gewissen Fällen kann es wünschenswert sein, statt eines Analogrechners einen Digitalrechner zu verwenden; dabei sind bei der Ausbildung der Betrachtungseinrichtung entsprechende Änderungen erforderlich.

Wenn nur die Koordinaten einer Fläche gemessen werden sollen, kann die Betrachtungseinrichtung direkt als Raumbildmesser verwendet werden, der nicht an einen Auswertungstisch angeschlossen ist. In diesem Falle ist die beschriebene Vorrichtung insofern besonders zweckmäßig, als die Parallaxen nur durch Verstellung des Knopfes 7 des Höhenpotentiometers beseitigt werden.

Die Gleichungen (14) und (15) können so abgeändert werden, daß sie für verschiedene Berechnungsverfahren und Rechengerätausbildungen geeignet sind, oder sie können zur Anpassung an eine nur beschränkte Genauigkeit vereinfacht werden. Zum Beispiel läßt sich für A [s. Gleichung (8)] eine Annäherung erster Ordnung vertreten, nämlich

y -tang ω x-tangCP
C C

V-C ₁-X -C₂

K-F₁

PP

wobei C₁ und C₂ Konstanten sind und C durch Gleichung(IO) gegeben ist. Weiter kann man annehmen, daß die Differenz zwischen Koordinaten in einem System, in dem der Nadirpunkt der Ursprung ist, und einem anderen System, in dem der Hauptpunkt der Ursprung ist, vernachlässigbar ist, soweit es die Berechnung der Kameraneigung betrifft. Das ist dann gerechtfertigt, wenn die Neigung nur klein ist und man schreiben kann

A m (Y-ßY)-C₁-IX-™]-Q>

60

ergibt, wobei Δ Y/_s die gewünschte Korrektur und K eine Konstante ist. Dieser Wert von Δ Y_f'_s würde dann im Verstärker 146 zu den anderen Korrekturen addiert. Für die zweite Aufnahme kann eine ähnliche Korrektur vorgenommen werden.

Es dürfte dem Fachmann klar sein, daß auch noch weitere Korrekturen angebracht werden können, wenn sie für notwendig erachtet werden.

so daß

und /•tang^ e* /»•A
2 2

Φ C₉
/•tang— sä ß-~
2 2

Claims (11)

25 26 Wenn ein relativ ebenes Gelände und nur kleine Aufnahmen relativ zueinander ergibt. Dadurch werden Δ Z-Werte angenommen werden, läßt sich weiterhin Δ X' und Δ Y' durch schreiben ZlZ + ßZ ,AZ ßZ 5 Δκ· (Y-ßy') bzw. -Ακ· (χ - ~λ /-(ΔΖ + ßZ) e f-ΔΖ /' verändert. Man kann außerdem eine kleine Korrektur Δκ Wenn diese Ausdrücke in die korrekten Gleichungen anbringen, die sich aus der restlichen Verdrehung der (14) und (15) eingesetzt werden, ergibt sich Bx Ar = ci-(Y-ßYy-Cf[x-^j-j'(r-ßY')- -(γ-βγ') (30) + ct-(Y-ßr) + C5 + Cs-{Y-ßY')-Ci-IX-~\ + C6, Bx (3D wobei C3, C4, Cb und C8 Konstante sind. Für die zweite Aufnahme können für Δ X" und Δ Y" ähnliche Formeln abgeleitet werden. Die Einfachheit der Näherungsformeln (30) und (31) ist offensichtlich, daraus ergibt sich eine Vereinfachung des elektronischen oder mechanischen Rechengeräts zur Lösung der Gleichungen. Patentansprüche: 35 40

1. Photogrammetrisches Kartierungsgerät mit einem Grundgestell, einem mit zwei translatorischen Freiheitsgraden auf diesem beweglich angebrachten Hauptschlitten, dessen beide Bewegungsrichtungen eine Bezugsebene definieren, zwei zur Aufnahme je einer von zwei überlappenden Aufnahmen bestimmten Bildschlitten, von denen jeder unabhängig von dem anderen in einer zu der Bezugsebene parallelen Ebene mit zwei translatorischen Freiheitsgraden verschoben und um eine senkrecht zu dieser Ebene liegende Achse gedreht werden kann, einer Hauptschlittenbetätigungseinrichtung zur Verschiebung des Hauptschlittens in den beiden Bewegungsrichtungen einem Betrachtungsgerät zur gemeinsamen Betrachtung beider Aufnahmen, welches zwei jeweils einer der beiden Aufnahmen zugeordneten Meßmarken aufweist, und einem Rechengerät, welches in Abhängigkeit von der Lage des Hauptschlittens und der eingestellten Höhenparallaxe Korrekturen der Ablesungen des Kartierungsgerätes bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Rechengerät (3) seine Eingangssignale von zwei auf die Lage (X, Y) des Hauptschlittens (11) ansprechenden elektrischen Gebern (51,53) und einem gemäß der Parallaxe zwischen den Meßmarken und den entsprechenden Bildpunkten auf zwei überlappende Aufnahmen zu betätigenden Geber (7,116) empfängt und daß die Lage jedes der beiden Bildschlitten (12 bzw. 13) durch zwei Stellmotoren (25, 26 bzw. 23, 24) bestimmt wird, deren Einstellung individuell durch von den Eingangssignalen abhängige Ausgangssignale des Rechengerätes (3) erfolgt.

55

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2. Kartierungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rechengerät (3) einen Geber (76,120) für die Brennweite (J) der Luftbildkamera umfaßt.

3. Kartierungsgerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rechengerät (3) Geber (81, 83) für die Bildneigungen (^₁ , Co₁ bzw. φ₂, ω₂) umfaßt.

4. Kartierungsgerät nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rechengerät (3) Geber (78, 80, 103, 104) zur Einstellung des Abstandes des Nadirpunktes jeder Aufnahme von einem gemeinsamen Ursprung umfaßt.

5. Kartierungsgerät nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rechengerät (3) Geber (82,105) für die Maßstababweichungen jeder Aufnahme von einem Bezugsmaßstab umfaßt.

6. Kartierungsgerät nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rechengerät (3) eine Schaltstufe zur Korrektur der durch die atmosphärische Lichtbrechung hervorgerufenen Fehler umfaßt (F i g. 19).

7. Kartierungsgerät nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rechengerät (3) eine Schaltstufe zur Korrektur der durch die Linsenverzermng hervorgerufenen Fehler umfaßt.

8. Kartierungsgerät nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Rechengerät (3) eine Schaltstufe zur Berücksichtigung des Filmschrumpfens umfaßt.

9. Kartierungsgerät nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Rechengerät (3) eine Schaltstufe zur Berücksichtigung der Erdkrümmung umfaßt.

10. Kartierungsgerät nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Lage (X, Y) des Hauptschlittens (11) ansprechenden elektrischen Geber mit den Einstellspindeln (41, 49) des Hauptschlittens (11) drehfest gekuppelte Potentiometer (53, 51) sind.

11. Kartierungsgerät nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Parallaxengeber ein Potentiometer (116) ist.

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