ШВЕЙЦАРСКАТА ФОТОГРАМЕТРИЧНА АПАРАТУРА

Ст. н. с. д-р инж. Иван Кацарски

Увод

Тази статия цели да запознае геодезическата колегия с развитието и производството на фотограметрична апаратура в Швейцария. Това е продиктувано от обстоятелството, че българската фотограметрия още от своето начало през 30-те години на миналото столетие е тясно свързана с тази апаратура.

След някои данни за Швейцария са изложени по-важните фактори за развитието на швейцарската фотограметрична апаратура и са разгледани четирите основни периода на нейното развитие (аналогов, аналитичен, интерактивен, дигитален), както и камерите за заснемане от земята и въздуха. Статията завършва с кратка информация за използваната швейцарска фотограметрична апаратура у нас.

Страната

Конфедерация Швейцария не е участвала в международни конфликти от 1815 г. насам. Легендата разказва, че през 1291 г. представители на трите кантона Ури, Швиц и Нидвалден са подписали Федерална Харта, обединяваща ги в борба срещу династията Хабсбурги. На 15 ноември 1315 г. швейцарската армия победила хабсбургската и осигурила полуавтономия на страната. Днес Швейцария е федеративна парламентарна република от 26 кантона, като всеки отделен има свое правителство, парламент и конституция. Законодателната власт се състои от Федерално събрание с две камари – Национален съвет от 200 депутати и Съвет на кантоните. Всяка година Съветът избира президента на Конфедерацията, а годишно се провеждат по няколко референдума.

Федералното правителства контролира армията, железниците, пощите и международните връзки. В страната се намират централите на повече от 150 световни организации. Въпреки че през войните Швейцария е неутрална, всички мъже задължително минават военна служба.

Географски страната е разположена на три района: планините Юра на север, Швейцарското плато в центъра и Алпите на юг. Всеизвестен факт е, че страната е сред най-богатите в Европа, въпреки липсата на природни богатства и обработваеми площи. Това се дължи на добре развитата банкова система, туризма и промишлеността. В Швейцария действат около 4 хил. финансови институти, а банките държат 35-40% от собствеността и имуществото на части и юридически лица.

Начало, фактори, развитие

Историята на фотограметрията в Швейцария е тясно свързана с Швейцарското дружество по фотограметрия и дистанционни изследвания – SSPIARS (основано 1928 г.), както и с двете фирми Kern Aаrau (основана 1819 г.) и Wild Heerbrugg (основана 1921 г.). Както е известно тези две фирми носят имената на основателите им – Christian Kern и Heinrich Wild. През 1990 г. фирмите се обединяват в концерна Leica Geosystems.

Върху производството на фотограметрична апаратура в Швейцария влияят следните по-съществени фактори:

– Развитието на фотографията във Франция и Германия през ХІХ столетие.

– Теоретичните основи на фотограметрията, разработени в Германия през ХІХ и ХХ столетие.

– Потребността от топографски карти през периода между Първата и Втората световна война.

– Високата организация на производството в германската фирма Zeiss Jena (основана 1846 г.) и фирмата Kern.

– Комерсиалната дейност и вложените финансови средства от редица предприятия.

Развитието на швейцарската картировъчна фотограметрична апаратура обхваща четири основни периода: аналогов период; аналитичен период; период на интерактивните графични системи; дигитален период. Освен тях в статията са третирани също така двата основни вида фотограметрични камери: земни фотограметрични камери и аерофотокамери и дигитални аероснимачни системи.

Аналогов период

Този период е характерен с необичайно дългата си продължителност, обхващащ годините от 1922 до 1990 г. Една част от създадената аналогова апаратура е била модернизирана посредством дигитален извод на информацията, който заменя графичния извод, както и свързването й с персонални компютри.

Първият швейцарски аналогов апарат Autograph А1 е произведен от фирмата Wild и е пуснат в експлоатация през 1922 г., но са произведени само три прототипа. Предназначен е за работа с земни стереоснимки. Последният швейцарски аналогов апарат PUG5 e произведен от същата фирма и е пуснат в експлоатация през 1984 г. Предназначен за маркиране и пренасяне на точки върху аероснимки.

Таблица 1 съдържа данни за швейцарската аналогова фотограметрична апаратура, пускана в експлоатация с начало 1922 г.

Аналитичен период

В края на 50-те години на миналото столетие финландецът Uino Vilho Helava развива в САЩ аналитичен картировъчен апарат (аналитичен плотер), в който е приложен принципа на колинеарност. Както е известно, този принцип подчинява на математическа зависимост проекционният център на аерокамерата, образната точка върху аероснимката и съответната й теренна точка да лежат на една права, т. е. да са колинеарни. В резултата на изобретението на Хелава през 1961 г. е конструиран първият аналитичен плотер АР1. Кулминация в аналитичната фотограметрична технология е системата SD2000, създадена от Leica Geosystems въз основа на колективния опит на фирмите Wild и Kern. По-късно тази аналитична система е усъвършенства в модел SD3000.

Първият швейцарски аналитичен плотер Stereomat B8 e произведен от фирмата Wild и през 1964 г., но е пуснат в експлоатация само един прототип. Предназначен е за работа със стереоснимки и притежава автоматична корелация, разработена съвместно с американската фирма Raytheon. Последният швейцарски аналитичен плотер SD3000 е произведен е пуснат в експлоатация през 1992 г. Предназначен е за всякакъв вид измервания на фотограметрични снимки и е свързан с персонален компютър.

Таблица 2 съдържа данни за швейцарската аналитична фотограметрична апаратура, пускана в експлоатация с начало 1964 г.

Период на интерактивните графични системи

Потребността от интерактивни графични системи възниква в началото на 80-те години на миналото столетие, когато започва използването им в допълнение на аналитичните фотограметрични плотери и електронните тахиметри за геодезическо заснемане. В резултат на натрупания опит в Хеербруг и Торонто е създадена работната ГИС-станция System 9, основана на архитектурата на компютрите на американската фирма SUN Microsystems. През 1989 г. тази разработка е продадена на кампанията Prime Wild GIS, а по-късно на Prime Computer. Успоредно в Аарау и Хеербруг е създадена интерактивната графическа система InfoСam за кадастрални приложения.

Първата швейцарска интерактивна графична система GeoMap е пусната в експлоатация през 1981 г. и е предназначена за автоматизирана обработка на геодезически измервания. Последната швейцарска интерактивна графична система InfoСam е пусната в експлоатация през 1985 г. и е предназначена за кадастрални приложения.

Таблица 3 съдържа данни за швейцарските интерактивни графични системи, пускани в експлоатация с начало 1981 г.

Дигитален период

Първата швейцарска дигитална работна станция DSP1 е разработена от фирмата Кern и е пусната в експлоатация през 1988 г., но е произведен само един прототип. Началото на интензивно развитие на дигиталната фотограметрия е свързано с подписаното през 1992 г. споразумение между концерна Leica Geosystems и американската фирма Helava Associates за продажба на продукцията. В резултат Leica Geosystems става изключителен дистрибутор на дигиталнта фотограметрична станция DVP, която е произведена от Helava Associates и е пусната в експлоатация през 1992 г. За периода от 1992 до 2003 г. са продаден повече от 1000 такива работни станции.

Продължителното усъвършенстване на софтуера SOCET SET довело до създаването на ефективен и производителен модулен програмен комплекс за решаване на широк кръг фотограметрични задачи посредством дигитални фотограметрични работни станции. Сега правото на собственост върху SOCET SET принадлежи на фирмата BAE Systems. Една от последните разработки на Leica Geosystems, която е въведена в експлоатация през 2004 г., е фотограметричният филмов скенер DSW700.

През 1988 г. фирмата Kern произвежда един прототип от първата швейцарска дигитална фотограметрична работна станция.

Таблица 4 съдържа данни за швейцарските дигитални фотограметрични станции и скенери на филми, пускани в експлоатация с начало 1988 г.

Земни фотограметрични камери

Първите камери за земна фотограметрия (фототеодолити) създават възможност за прилагане на стереофотограметрията в планинска местност до тогава докато за носител на камерите става самолетът. През 1926 г. фирмата Wild пуска в експлоатация своя първи фототеодолит Р3, който се произвежда в продължение на 20 години. Същата фирма през1968 г. пуска в експлоатация стереометричните камери с постоянна база С40 и С120. През 1974 г. фирмата Wild пуска в експлоатация универсалната камера за земна фотограметрия Р31.

Таблица 5 съдържа данни за швейцарските земни фотограметрични камери, произведени от фирмата Wild и пускани в експлоатация с начало 1926 г.

Аерофотокамери и дигитални аероснимачни системи

Развитието на аерофотокамерите от фирмата Wild, а в последствие от концерна Leica Geosystems, има забележителна история. Първата аерофотокамера С1, която е произведена от фирмата Wild, е пусната в експлоатация през 1926 г. Значителен напредък в конструирането на аерофотокамери има след Втората световна война, когато стъклените плаки с формат 18х18 cm са заменени с филм върху ацетатна основа, а по-късно с филм формат 23х23 cm върху полиестерна основа.

Разработването на свръхширокоъгълните обективи и въвеждането на компенсатори за изместване на изображението (FMC), както и създаването на жиростабилизиращи подставки (станоци) за аерофотокамерите завършват 80-годишният период на произвеждане на аналогови (филмови) аерокамери. Последният модел такава аерофотокамера е RC30, която е произведена от Leica Geosystems и е пусната в експлоатация през 1992 г.

Първите признаци за настъпване на дигиталната ера във фотограметрията се появяват с произведената от Leica Geosystems първата дигитална аерокамера ADS40, представляваща сканираща система, която е пусната в експлоатация през 2001 г. Неин усъвършенстван вариант, е пусната в експлоатация през 2007 г. По време на ХХІ конгрес на Международното дружество по фотограметрия и дистанционни изследвания (ISPRS), състоял се през 2008 г. в Пекин, концернът Leica Geosystems представя новата дигитална аерокамера ADS80.

Таблица 6 съдържа данни за швейцарските аерофотокамери и дигитални аероснимачни системи, пускани в експлоатация с начало 1925 г.

Швейцарската фотограметрична апаратура в България

Развитието на нашата фотограметрия е тясно свързано с Държавния географски институт (сега Военногеографска служба), който води началото си от 1891 г., когато е образувано Топографическо отделение към Генералния щаб на тогавашното Министерство на войната. Това отделение е преименувано няколко пъти.

Държавният географски институт в началото на въвеждане на фотограметрията в България доставя следната фотограметрична апаратура от фирмата Wild:

1929 г. – два стереоскопа и една ръчна аерофотокамера с фокусно разстояние 165 mm, работеща със стъклени плаки. По-късно са доставяни и други аерофотокамери формат 18х18 cm, които постепенно са бракувани.

1930 г. – три фототеодолита с по две фотокамери (фокусни разстояния 165 mm и 240 mm), формат 10х15 сm.

1931 г. – Стереокартировъчният апарат Autograph A2 за картиране на земни стереоснимки. По-късно този апарат и един фототеодолит са дадени на катедра „Фотограметрия и картография” на сегашния Университет по архитектура, строителство и геодезия.

1939 г. – Autograph A5, който е универсален стереокартировъчен (аналогов) апарат.

1959 г. – Autograph A7, който е един от най-прецизните универсални картировъчни апарати, свързан с регистриращо устройство ЕК.

По-късно за сегашната Военногеографска служба е доставена също от фирмата Wild широкоъгълната аналогова аерофотокамера RC10, след което от концерна Leica Geosystems за нашата страна е доставена по-новата аерофотокамера RC30.

За катедра „Фотограметрия и картография” на сегашния Университет по архитектура, строителство и геодезия, който води началото си от основаното през 1942 г. Висше техническо училище, е доставена следната швейцарска фотограметрична апаратура:

1950 г. – Стереокартировъчният апарат Autograph A6 на фирмата Wild за картиране на въздушни стереоснимки.

1966 г. – Дигиталната фотограметрична работна станция DVP на Leica-Helava.

За Геоплапроект, който е създаден през1952 г. след сливането на Организацията за геодезически измервания (основана 1948 г.) и организацията Земеустрой (основана 1950 г.), е доставен апаратът PUG4 на Wild за маркиране и пренасяне на точки върху аерофотоснимките.

През периода 1978-1985 г. за отдел Фотограметрия (създаден 1973 г.) към Националния институт за паметниците на културата (сега Националния институт за недвижимото културно наследство) са доставени от фирмата Wild стререометрична камера С120, фототеодолит Р32 и фототрансформатор Е4.

През 2004 г. ЕУРОСЕНС – България получава първите дигитални фотограметрични работни станции SOCET SET на Leica-Helava. През следващите години техният брой нараства значително.

Литература

1.                     Кацарски, И. Основи на фотограметрията (Записки). София, ГИС СОФИЯ ЕООД, 2005.

2.                     Кацарски, И. Приложни и теоретични въпроси на фотограметрията (Сборник). София, ГИС СОФИЯ ЕООД, 2005, Тема 26 – Хронология на фотограметрията.

3.                     Albota, M. G. Short chronological history of photogrammetry. XIII ISP Congress, Helsinki, 1976.

4.         Blahut, T. J., K. B, R. Burkhart. Historical development of photogrammetric methods and instruments. Falls Church, Virginia, American Society for Photogrammetry and Remote Sensing, 1989.

5.         Fulsher, P. (Ed.). Photogrammetrie in der Schweiz – Geschichte – Entwicklung. Swiss Society for Photogrammetry, Image Analysis and Remote Sensing, Bonn, Dümmlers Verlag, 1996.

6.         Hughes, D. et al. The development of photogrammetry in Switzerland. ISPRS Highlights, Vol. 8, 4, 2003.

7.         Kraus, K. Photogrammetry, Vol. 1, 4th edition. Bonn, Dümmlers Verlag, 1992.

8.         Kraus, K. Photogrammetry, Vol. 2, 4th edition. Bonn, Dümmlers Verlag, 1997.

9.         Manual of Photogrammetry, 5th edition. Bethesda, Maryland, American Society for Photogrammetry and Remote Sensing, 2004.

10.       Moffitt, F., E. Mikhail. Photogrammetry. 3rd edition. New York, Karper & Row Publishers, 1980.

11.       Non-Topographic Photogrammetry, 2nd edition. Falls Church, Virginia, American Society for Photogrammetry and Remote Sensing, 1989.

12.       Rüger / Pietschner / Regensburger. Photogrammetrie, 5.Auflage. Berlin, Verlag für Bauwesen, 1987.

13.       Wolf, P. R. Elements of Photogrammetry. New York, McGrow-Hill Book Company, 1974.

14.       Zhizhou, W. Principles of Photogrammetry. Beijin, Publishing House of Surveying and Mapping, 1990.

Таблица 1

Швейцарска аналогова фотограметрична апаратура

Таблица 2

Швейцарска аналитична фотограметрична апаратура

Таблица 3

Швейцарски интерактивни графични системи

Таблица 4

Швейцарски дигитални фотограметрични станции и скенери на филми

Таблица 5

Швейцарски земни фотограметрични камери (фототеодолити)

Таблица 6

Швейцарски аерофотокамери и дигитални аероснимачни системи