轉點儀

轉點儀（point transfer devices）全稱立體轉點儀，是一種在立體觀察情況下，以各種方式將外業控制點轉刺在內業測圖像片上或將內業所選加密控制點及其他各類控制點和公用點標刺在立體像對同名像點上的儀器。主要由放大率較高的觀察系統和刺點針（或雷射刺點器）組成。當測標立體照準某模型點時，刺點針（或雷射刺點器）即在像片上刺孔。它對提高解析法空中三角測量的精度有重要作用。

基本介紹

• 中文名：轉點儀
• 外文名：point transfer devices
• 繁體：轉點儀
• 全稱：立體轉點儀
• 作用：高精度轉刺同名像點
• 學科：測繪科學

簡介

轉點儀全稱立體轉點儀，能夠在立體觀察下高精度地轉刺同名像點的儀器。光學系統採用較高放大率的雙筒顯微目鏡，並裝有旋轉棱以獲得正、反立體效應和橫、縱視差的轉換，從而能夠提高和檢查刺點的質量。刺點時，有的採用特種鋼製成的細針(加熱後)在底片藥面上燙刺出小孔，有的則套用雷射在像片藥膜面上做出高質量的人工像點。立體轉繪儀與坐標量測儀配合使用，可以提高量測像點坐標和空中三角測量的精度。

利用轉點儀轉刺點

鑒於標誌點和自然點的缺點，為了提高內業轉剌點的精度，在20世紀五十到六十年代便產生了專門用來轉刺點的儀器，該類儀器能精確地在每片上刺出所有的連線點，只要用單像坐標量測儀便可快速而準確地量測出所有的像點坐標。

利用轉點儀轉點在許多國家已經成為一種常規作業方法。可以利用的轉點儀有：

• 機械針刺孔：威特廠的PUG-4，克恩廠的CPM-1。
  
• 電熱針燒孔：聯邦德國蔡司廠的PM1。
  
• 雷射打孔；民主德國蔡司廠的Transmark和我國生產的JC-1型雷射刺點儀。
  

據報導，其中PM1和CMP-1的轉點精度較高。而且CPM1為轉點儀和單像坐標量測儀的組合，在轉刺點同時，量測並記錄左片的像點坐標。

下面介紹用轉點儀轉刺點的方法。

常規方法

當坐標量測採用立體量測方法時，每片僅刺出中間一排點，相鄰航線的公共點則進行轉刺。當採用單像坐標量測儀量測時，則必須在每片上轉刺出所有的點來。

這種方法的缺點是立體照準同名點進行轉刺時，其中一片上已有刺孔，因而有損於立體觀測效應，而且還可能用轉刺後的點去再次轉刺，這將會降低精度。只是這種方法作業上比較方便。

Van den Hout建議的方法

該方法參見圖1，是將中間一片放在轉點儀上，使欲轉刺的點A保持固定，將該點依次轉刺到其它各片(圖中1，2，3，4，5)，最後再刺出本點(圖中6點)。

圖1

這種方法的優點是所有轉刺過程中均有完好的立體觀察效應，因而能保證點的精度。缺點是每片要多次放取。在PM1上由於放取片和對點方便，所以，推薦採用這種方法。

Klaver為CPM1設計的轉刺點方法

由於在CPM1上轉點與量測左片坐標可以同時進行，所以克恩廠的Klaver工程師專門為之提出了分兩步的轉點法(見圖2)。

圖2

第一步先轉刺出航線之間的公共連線點，即將每條航線的下排點轉刺到下一航線去。第一片刺三個點，其餘各片僅一個角隅點。此時不進行讀數記錄。第二步則在同一航線內轉刺點並量測所有點的左片像點坐標。

利用Appenweier試驗場資料，斯圖加特大學將利用轉點儀PM-1轉點進行區域網平差的精度與人工標誌點比較，得到表1的結果。坐標量測在PK-1單像坐標量測儀上進行，平差用PAT-B光束法區域網程式。

從該表結果看出：

表1

(i)利用全部標誌點時，像片坐標量測的單位權中誤差σ₀可達到3.2~4.0μm(不帶自檢校)和2.5~3.0μm(帶自檢校平差)。利用PM-1轉刺點和PK-1量測像點坐標亦可達到7.2~7.5μm(不帶自檢校)和6.0~6.1μm(帶自檢校平差)，這樣的精度是令人滿意的了。

(ii)與外業點比較求得的絕對精度，當利用標誌點和轉點儀轉點時，分別可達到5μm和7μm的平面精度，0.07‰H和0.11‰H的高程精度。當攝影比例尺大於1：10000時，實地精度達到幾個公分，能夠滿足低級控制網和數字地籍測量的要求，但尚不能達到高精度變形分析的要求。

威特PUG4立體轉點儀

PUG4立體轉點儀供高精度地在兩張象片上轉刺其同名象點之用。由於該儀器配有變倍(ZOOM)系統等裝置， 當上下航線象片影象變形較大，或不同比例尺象片轉刺時，使用PUG4同樣能夠獲得較清晰的立體，並能準確地進行轉刺，這對提高大比例尺電算加密精度是非常有利的。

圖3

PUG4立體轉點儀主要由基座、象片盤、鑽孔刺頭裝置、觀測系統、照明系統等五大部件組成。儀器總貌見圖3。

基座

為輕金屬的盒形框架，內裝有兩個環形螢光燈管組成的下照明裝置，觀測系統物鏡部份也安裝在框架內。

象片盤

由安放在盒形框架上的兩塊玻璃板作為左右象片盤用。左右象片盤分別可藉助兩個星形手輪使象片盤在X、Y方向作同向等距移動，其移動範圍約為±10毫米。另外，藉助於旋鈕ΔX、ΔY，使右象片盤單獨沿X、Y作ΔX、ΔY移動，其移動範圍約為±10毫米。

鑽孔刺頭裝置

位於象片盤的上方。 兩個鑽孔刺頭裝置固定在盒形金屬框架後面的兩根支撐金屬臂上。鑽孔刺頭裝置由電動馬達、外套筒、傳動套筒、導向軸套、鑽頭桿、鑽頭、粗標誌器以及漫射盤等組成，見圖4。 當按一下鑽頭按鈕時，漫射盤就擺向旁邊，同時馬達就帶動傳動套筒和鑽頭桿旋轉。傳動套筒有外螺紋，因此當它向下旋轉時，它就帶著鑽頭桿一起向下轉動。粗標誌器隨鑽頭桿一起向下轉動，在鑽頭刺孔同時刻劃象片藥膜，為刺孔標出位置。一個微型開關限制向下轉動的行程和回返方向轉動，使鑽頭桿提升。第二個微型開關限制向上的行程。為了保證鑽頭在恆壓的情況下正常工作以及防止鑽頭損壞，鑽頭桿可在其套筒內單獨地移動。

圖4

鑽頭桿的垂直行程量是不變的，但是鑽頭桿向下到達的鑽孔平面高度是可用滾花旋鈕(圖4中1號)調整的，以便適應不同厚度的乾版。

為了使鑽頭尖刃耐磨，鑽頭是用一種很硬的金屬製成的，但尖刃較脆，操作時要仔細。

觀測系統

光學觀測系統中的物鏡(圖5)安裝在象片盤下面，與鑽頭同心。物鏡O₁接受來自象片的光束(O₁由調焦螺絲來移動的，可對不同厚度的攝影乾板進行調焦)。光線通過稜鏡P₁折射，並通過連續變倍透鏡(ZOOM)射到測標板M上，在M前面的光路中設有兩塊平板玻璃PP_X、PP_Y，轉動平板玻璃可使M處的實象相對於固定測標作X、Y方向的微量移動，這樣轉動歸心螺旋可使攝影乾版上的鑽孔影象和刺孔精確地與測標一致。

圖5

光線通過測標板M後，再通過稜鏡P₂折射到透鏡O₂，透鏡O₂射出平行光線到旋象稜鏡P₃。梯形稜鏡的作用是使影象進行光學旋轉。

由圖6可知，當旋象稜鏡P₃旋轉45度時，可使圖象的X、Y軸都發生90度的旋轉，即旋象稜鏡與旋象的旋轉角度具有雙倍的關係，而稜鏡與旋象的旋轉方向則相反。

圖6

調節目鏡使適應觀測者的視力與眼基線。裝在目鏡上的光楔是為了補償視軸不平行(斜視誤差)用的。

連續變倍透鏡ZOOM是用可變放大倍數旋鈕調節，它使放大倍數從6倍變到24倍。當放大倍數改變較大時，會使象片的調焦改變，所以要用調焦螺絲恢復調焦。連續變倍透鏡的運動會改變鑽孔影象與測標的歸心，所以每次改變放大倍數時，都應仔細地檢查測標歸心。

測標是圓形黑點。根據放大倍數，測標在象面上的有效直徑在0.05~0.012毫米之間變化。測標直徑小，有利於精確地立體安置。為了在概略定向時易於找到這種小測標。因此分別在測標的左上方和右上方設有V形指示標。由於這些V形指示標設計成不能立體地重合的，所以它們不會干擾測標的立體效應。

照明系統

照明系統由上下照明組成。

下照明由220V 22W的兩個環形螢光管組成，安裝在盒形框架內，供概略定向時照明每張攝影乾板用。為了使照明均勻分布，象片盤下部表面除與物鏡光軸同心的直徑為40毫米的透明圓面外，其餘都是由毛玻璃組成的。

上照明是由安裝在目鏡盒後面燈架上的兩個6V 15W聚光燈組成，供立體觀測時上方照明攝影乾板用。兩燈均配有聚光鏡及吸熱濾光片，燈座相對於聚光鏡移動可調節投射亮點，使其投射到要觀察的那部份象片上。兩個乳色漫射盤直接裝在象片觀察部份的上方，它們把光線漫射到觀察系統里。這兩個漫射盤用桿連線到鑽孔機械裝置上，壓鑽孔按鈕時，它們就自動水平地向左邊擺開，以便鑽頭下降。

儀器的技術數據

左，右象片盤的尺寸：340毫米×470毫米；

兩個象片盤在X和Y方向上的公共微動量：約±10毫米；

右象片盤的相對微動量ΔX和ΔY：約±10毫米；

鋼鑽頭刺點直徑：0.06毫米

雙筒望遠鏡觀察系統連續可變的放大倍數(每個光學系統可單獨改變)：6~24倍；

立體觀察和刺點，兩張象片比例尺的最大比例：1:4；

眼基線可調範圍：56～74毫米；

象面上的視場直徑：26～6.5毫米；

梯形稜鏡光學影象旋轉：360°；

測標直徑：0.05~0.012毫米；

儀器體積：約905毫米×785毫米X 435毫米；

重量：50公斤。