Зарождение и развитие фотограмметрии

Еще в середине 16в. была изобретена камера-обскура, с помощью которой создавали перспективные рисунки местности (Порте). В 1600 г. была получена стереоскопическая пара из рисунков (Д.Чименти). В 1725г. М. Каппелер дополнил камеру-обскуру простейшим объективом и с ее помощью получил перспективные рисунки и составил карту горы Пилат в Швейцарских Альпах. В том же веке немецкий математик Ламберт разработал теоретические основы перспективных построений и сформулировал задачу, называемую сейчас обратной фотограмметрической задачей.

В 1824г. Нипс изобрел фотографию. Открытие фотографии явилось толчком, новым качественным шагом для зарождающейся науки фотограмметрии.Начало практического развития этой науки связано с именем полковника французской армии А. Лосседа, называемого отцом фотограмметрии. Он в1850-1851гг. попытался использовать наземные фотоснимки в целях составления карт. Затем он применил в фотографии усовершенствованный объектив и на международной выставке в Париже в 1867г. продемонстрировал карту одного района Парижа, созданную им по фотоснимкам наземной съемки. С этого времени стали производить топографические съемки по наземным фотоснимкам и в др. странах. Термин «фотограмметрия» (измерения фотоснимков) ввел в 1873г. Мейденбауер (1834-1921). В Италии военно-географический институт использовал фотограмметрию для составления государственных топографических карт (1878). В 1890г. этот способ опробовал для составления карт Австрийский военно-географический институт. С этого времени фотограмметрия стала широко использоваться в Италии, Германии, Англии, Австрии, США, Канаде. Использование фотограмметрии в топографических съемках способствовало создание соответствующих приборов. Были созданы фототеодолиты и не только с горизонтальным лучом, но также и с наклонным. Первые прообразы фототеодолитов почти одновременно были созданы во Франции, Германии, Италии, но промышленный выпуск был налажен только фирмами «К. Цейсс» в Йене и «Гейде» в Дрездене.

Для сравнения методов были проведены одновременно мензульная и фототеодолитная съемки. В результате появился комбинированный методфототеодолитной и мензульной съемки, который в Италии был утвержден для всех крупномасштабных съемок.

В последние 15 лет 19в. фотограмметрия стала применяться для решения прикладных инженерно-геодезических задач, в частности архитектурной съемки исторических памятников.

Почти сразу после изобретения фотографии (1839) были попытки получения фотоснимков с воздуха – аэрофотоснимков. Но по настоящему первый аэрофотоснимок был сделан Надаром (1858г) для разведывательных и измерительных целей. Его принято считать пионером аэрофотосъемки. В 1860г. в США был сделан снимок с воздушного шара с высоты 336м.

Во многих странах в армиях стали создавать специальные воздухоплавательные отряды и фотографические отделы. В России такой отряд был учрежден в 1884г.

В России в 1886г. был создан первый аэрофотоаппарат (В.И.Срезневский). В том же году А.М. Кованько первым в России выполнил аэрофотосъемку устья р. Невы с воздушного шара.

Теория фотографирования с воздушного шара была разработана в 1892г. Шиффнером, а в 1893г. американец Адамс запатентовал метод аэрофотосъемки, с помощью которого по фотоснимкам кроме измерений в плане можно было определять высоты точек местности.

В США в 1900г. была сконструирована съемочная камера весом 635кг, размер фотопластин 1,37м х 2.40м

Первую аэрофотосъемку с самолета выполнил в 1909г. летчик В. Райт, а в России в 1910г. летчик Гельгор. В 1913г. россиянин В.М. Потте создал первый в мире пленочный полуавтоматический аэрофотоаппарат, применявшийся до 1930г.

В усовершенствовании фотограмметрических методов принимали участие многие видные ученые, был разработан принцип стереоскопических измерений (Стольцер) и гироскопический стабилизатор аэрофотоустановок. Мюнхенский профессор Финстервальд разработал способ взаимного ориентирования снимков.

Для рассматривания пары снимков был создан стереоскоп (автор Гельмгольц). Большой вклад в фотограмметрию внес К.Пульфрих (1858-1927), он сконструировал прибор, названный им стереоскопическим дальномером, который стала выпускать фирма К.Цейсс. Пульфрих в 1901г. создал измерительный прибор - стереокомпаратор- для наземных снимков, а затем и для воздушных снимков. Эти приборы расширили возможности фотограмметрии, повысили точность и оперативность работы. Пульфриха считают одним из основателей фотограмметрического приборостроения. В 1923г. он создал модель фототеодолита, которая оказалась оптимальной по точности, легкости, простоте. Этот прибор выпускался Народным предприятием «Карл Цейсс Йена» до конца 20в. в разных модификациях.

В 1908г. было создано автоматическое чертежное устройство - стереоавтограф – аналоговый прибор для наземной стереофотограмметрической съемки. Он представлял собой стереокомпаратор, имевший механизм автоматического преобразования координат снимков в пространственные координаты. Высоты точек определялись автоматически. Стереоавтографы также выпускались фирмой «К.Цейсс».

Другим из основоположников фотограмметрии и фотограмметрического приборостроения считается немецкий ученый Макс Гассер (1872-1954), участвовавший в разработке первых приборов двойного проектирования.

Он разработал оптико-механический способ взаимного ориентирования фотоснимков; ввел пространственную систему координат при обработке снимков; разработал анаглифический способ обработки снимков.

В 1920-1923гг. был создан прибор стереопланиграф модели с/1, а в 1937г. была выпущена уже его пятая модель - с/5.

С момента возникновения фотограмметрии встала проблема создания съемочных аппаратов. Были созданы различные фотокамеры и фототеодолиты с использованием фотопластинок на стекле размером 18х24см и 18х18см; камеры устанавливали на алидадный круг углоизмерительного устройства. Они были неприспособленными к полевым условиям из-за неустойчивости, непрочности, изменчивости фокусного расстояния, малой точности в ориентировке. Затем фотокамеры стали точно соединять с осями вращения теодолита. В самом начале 20в. (1901г.) появился фототеодолит фирмы Цейсс модели А с размером пластинок 9х12см с точно пригнанными частями, с постоянным фокусом , с высокой устойчивостью, прочностью и точностью ориентирования. Последующие модификации этой модели использовались до второй мировой войны.

В России фотограмметрическая съемка впервые была произведена в 1897г. (Тиле) при строительстве Транссибирской железной дороги у границы с Манчжурией и на Кавказе.

До конца 19в. все съемки осуществлялись только фотограмметрическим

Способом. Эффективность работ возросла с созданием стереокомпаратора (Пульфрих, 1901г.), положившего начало стереофотограмметрии.

В истории фотограмметрии выделяют 4 этапа развития:

1)1850-1900гг. – фотография с применением мензулы;

2) 1900-1960 – аналоговая фотограмметрия;

3)1960- 80-е годы - аналитическая фотограмметрия;

4)с конца 80-х годов - цифровая фотограмметрия. Каждый этап характеризуется одним основным изобретением или группой изобретений. Утверждается, что после возникновения идеи первый прибор выпускается через 15 лет, а через 20-25 лет в практику внедряется новая технология, используемая затем в течение 25 лет.