Аэрофотосъёмка —
фотографирование территории с высоты от сотен метров до десятков километров при
помощи аэрофотоаппарата, установленного на атмосферном летательном аппарате (самолёте, вертолёте, дирижабле и пр. или
их беспилотном аналоге).
(Виды
съёмок, производящиеся с помощью космических аппаратов (КА), выделяют в отдельный раздел «Космическая съёмка».)
Авиационная фотосъёмка германских позиций с французского
самолёта, 1916
Полученные
при аэрофотосъемке снимки особенно применимы в картографии (см. фотограмметрия), при определении границ землевладений (см.Земельный кадастр), видовой разведке, археологии, изучении окружающей среды, производстве кинофильмов и рекламных роликов
и др.
1858. Первая фотография с воздуха.Надар
 |
| Авиационная фотосъёмка германских позиций с французского самолёта, 1916 |
История
Первая аэрофотосъёмка состоялась в 1858 г. над Парижем. Произвёл её французский фотограф и
воздухоплаватель Гаспар-Феликс Турнашон, более известный под
псевдонимом Надар.
В 1887 году французский фотограф Артур Батут разработал и выполнил фотосъёмку с
помощью воздушного змея
Среди различных способов ведения аэрофотосъёмки
есть и довольно экзотические. Так в начале XX века немецкий аптекарь Юлиус Нойброннер запатентовал свой «Способ и средства для фотографирования пейзажей
сверху» с помощью почтовых голубей. Этот
способ пользовался успехом и завоевал награды на международных выставках в Дрездене, Франкфурте и Париже в
1909—1911 годах Голубиная
фотосъёмка использовалась в время Первой мировой войны для ведения воздушной
разведки и послужила прообразом
современных «живых камер» устанавливаемых на диких и домашних животных.
В 1898 г. Тиле Р. Ю. —
пионер аэрофототопографии и инженерной фотограмметрии в России, изобрёл
панорамограф, использовавшийся с воздушного шара. Был удостоен золотой
константиновской медали Русского географического общества.
Первое использование кинокамеры,
вмонтированной в летательный аппарат тяжелее воздуха, произошло 24 апреля 1909 г. над Римом, во время съёмок короткометражного (3
мин. 28 сек.) немого киноролика «Уилбур
Райт и его самолёт» (Wilbur Wright und seine Flugmaschine).
Первая полуавтоматическая камера,
специально предназначенная для аэрофотосъёмки, была разработана русским военным
инженером, полковником В. Ф. Потте в 1911 г.Этот аэрофотоаппарат использовался
во времяПервой мировой
войны.
В Первую мировую войну аэрофотосъёмка для военных целей
практиковалась многими лётчиками; в числе этих пилотов был легендарный
американецФред Зинн.
Одним из первых известных сражений, во время которых проводилась
аэрофотосъёмка, была битва при
Нев-Шапель (1915 г.).
Применение аэрофотосъёмки для картографирования впервые произошло тоже на фронтах
Первой мировой войны. В январе 1918 г. по приказу генералаАлленби пять австралийских лётчиков эскадрильи № 1 Королевских
военно-воздушных сил Австралии сфотографировали
местность площадью 1 620 км2 вПалестине с целью корректировки и улучшения карт
турецкого фронта. Лейтенанты Леонард Тэплин, Аллан Браун,
Х. Л. Фрэзер, Эдвард
Патрик Кенни и
Л. В. Роджерс сняли территорию, которая простиралась от линии
турецкого фронта на 51 км вглубь тыловых районов. Начиная с 5 января, они
летали на истребителях сопровождения «Ройал Эйркрафт
Фэктори B.E.2» и «Мартинсайд»
(Martinsyde) с целью отражения атак боевой авиации противника. Пилотам
приходилось не только отбивать удары вражеской авиации, но ещё и преодолевать
порывы ветра 29 м/с, огонь противовоздушной аритиллерии противника, а также
справляться с плохо работающим оборудованием. Поставленная задача была
выполнена предположительно 19 января 1918 г.
Одним из наиболее успешных
инициаторов коммерческого использования аэрофотосъёмки был Шерман
Фэйрчайлд, который основал собственную компанию «Фэйрчайлд
Эйркрафт» по
проектированию и производству самолётов, предназначенных для полётов в условиях
высокогорной местности.
В 1935 году на борту самолёта аэротопографической
службы компании «Фэйрчайлд Эйркрафт» был установлен блок с двумя камерами,
работающими синхронно. Каждая камера, снабжённая пятью шестидюймовыми, а также
десятидюймовыми линзами, делала снимки с высоты 23 000 футов (7 010,4 м). Один снимок охватывал территорию в 580
км2. Один из первых государственных заказов компании предусматривал
аэротопографическую съёмку штата Нью-Мексико для изучения почвенной эрозии.Через
год Фэйрчайлд применил более совершенную камеру для аэрофотосъёмки высокогорных
местностей — она имела девять линз в одном блоке и могла снимать с высоты
30 000 футов (9 144 м), причём, каждый снимок отображал территорию 1 600
км2.
Способы аэрофотосъёмки
При съёмке заданной местности плоскость аэрофотоаппарата может
занимать горизонтальное или наклонное положение. При этом аэрофотосъёмка называется
плановой или перспективной соответственно. Также возможно фотографирование на
цилиндрическую поверхность или вращающимся объективом. Такая съемка носит
название панорамной.
В основном, аэрофотосъемка
выполняется фотоаппаратом с одним объективом, но если требуется увеличить
площадь снимка, используются многообъективные аэрофотоаппараты.
Могут выполняться одиночные
аэроснимки, кроме того, может производиться фотографирование по определённому
направлению или по площади. При этом аэросъёмка носит название маршрутной или
площадной, соответственно.
При съёмке заданной местности плоскость аэрофотоаппарата может
занимать горизонтальное или наклонное положение. При этом аэрофотосъёмка
называется плановой или перспективной соответственно. Также возможно
фотографирование на цилиндрическую поверхность или вращающимся объективом.
Такая съемка носит название панорамной.
В основном, аэрофотосъемка
выполняется фотоаппаратом с одним объективом, но если требуется увеличить
площадь снимка, используются многообъективные аэрофотоаппараты.
Могут выполняться одиночные
аэроснимки, кроме того, может производиться фотографирование по определённому
направлению или по площади. При этом аэросъёмка носит название маршрутной или
площадной, соответственно.
Ведение аэрофотосъёмки
Для корректного прокладывания маршрута при аэрофотосъемке часть
участка местности, сфотографированного на одном снимке, обязательно должна быть
отображена и на другом. Эту особенность аэрофотоснимков называют продольным
перекрытием. Продольное перекрытие — это отношение площади, сфотографированной
на двух соседних снимках, к площади, изображённой на каждом отдельном снимке,
выраженное в процентах. Обычно значение продольного перекрытия на
аэрофотоснимках составляет 60 %, хотя в особенных случаях данные значения
могут быть изменены в соответствии с требованиями к этим снимкам.
Если требуется провести
аэрофотосъёмку обширного по ширине участка, то фотографирование заданной
площади производят серией параллельных маршрутов, имеющих поперечное
перекрытие. При такой фотосъёмке стандартное значение перекрытия обычно
составляет 30 %.
Для проведения аэрофотосъёмки
задаются высота полёта относительно фотографируемой местности, фокусное
расстояние камеры аэрофотоаппарата, сезон, время и порядок прокладывания
маршрутов.
Из-за подвижности основания при
аэрофотосъемке в каждый момент фотографирования центр проектирования объектива
и плоскость аэроснимка занимают произвольное положение. Величины, определяющие
пространственное положение снимка относительно принятой системы координат,
называются элементами внешнего ориентирования снимка. Это три линейные
координаты центра проектирования xs, ys, zs и три угла, определяющие поворот
снимка вокруг трёх осей координат.
В связи с развитием технологий
спутникового позиционирования в последнее время при производстве аэрофотосъёмки
(с целью облегчения обработки результатов) большой популярностью пользуются
системы GPS и ГЛОНАСС.
Определение координат сфотографированных точек
Для определения пространственных координат сфотографированных
точек по аэрофотоснимкам сначала находят элементы внешнего ориентирования
снимков. Этими точками могут стать некоторые достоверно определённые координаты
геодезических или иных объектов, которые отчетливо видны на снимках. Для
установления в полёте элементов внешнего ориентирования аэрофотосъёмки
применяют следующие устройства:
·
статоскоп — фиксирует изменение высоты полёта по
изменению давления воздуха;
·
радиовысотомер — определяет высоту фотографирования
относительно местности (см. аэрорадионивелирование);
·
радиогеодезические станции — дают возможность определять
расстояния от самолёта до станций, расположенных на земной поверхности в
точках, имеющих точные геодезические координаты.
В сумме все данные позволяют
вычислить координаты центра проектирования. Показания гировертикали дают
возможность найти углы наклона снимка. Эти же углы можно определить обработкой
снимков, на которых запечатлены звёздное небо, положение Солнца или линия
горизонта.
Фотопленки и объективы, применяемые в аэрофотосъемке
Для увеличения качества и точности полученных аэроснимков в
настоящее время применяются аэрофотообъективы с высокой разрешающей
способностью и малой дисторсией. Также
широкое применение нашла аэроплёнка с очень малой деформацией. Падение
освещённости по полю зрения должно быть наименьшим, а затвор должен обеспечить
очень короткие (до 1/1000 с) выдержки, чтобы уменьшить нерезкость. Сама же
аэроплёнка в момент фотографирования должна быть строго выровнена в плоскости.
На сегодняшний день
аэрофотографирование производят на следующие типы плёнок:
·
черно-белую панхроматическую;
·
черно-белую инфрахроматическую;
·
цветную;
·
спектрозональную (особый тип пленок на которой изображение
получается с преобразованной передачей цветов, дающей возможность резче
подчеркнуть различия объектов).
К концу XX века использование
нецифрового оборудования в профессиональной аэрофотосъемке прекратилось.
Обработка полученных изображений
В настоящее время обработку
полученных изображений ведут с помощью специальных компьютерных
комплексов — Цифровых
фотограмметрических станций (ЦФС) —
например, IntergraphImageStation или PHOTOMOD.
При этом дополнительно выполняются коррекции перспективы, дисторсии и иных оптических искажений, цветовая и тоновая коррекция полученных
снимков, сшивка смонтированного фотоплана в единое изображение, каталогизация
изображений, совмещение их с уже существующими картографическими материалами,
включение в Географические
информационные системы (ГИС)
и пр.
Техника и аппаратура для аэрофотосъёмки
·
Ан-30 — самолёт воздушного наблюдения и
аэрофотосъёмки.
·
Сверхлёгкая
авиация — парапланы, парамоторы, автожиры,
мотодельтапланы.
·
Уран —
светосильные высококачественные объективы для аэрофотокамер.
·
Ортогон —
специальные прецезионные ортоскопические объективы для аэрофотокамер.
 |
Беспилотный летательный аппарат для аэрофотосъёмки фирмы Gatewing (Бельгия). Стартует с катапульты,
воздушный винт приводит во вращение электродвигатель, совершает облёт заданной
территории по заранее введённой программе, ориентируется по системе GPS. Под фюзеляжем —
объектив цифрового фотоаппарата.
|
