Аэрофотосъёмка

Себу, Филиппины

Аэрофотосъёмка — представляет собой процесс получения изображений земной поверхности с высоты, используя специализированную фотокамеру (аэрофотоаппарат, АФА), установленную на подвижных платформах, таких как самолёты, вертолёты или дирижабли. Эта методика находит широкое применение в картографировании, исследовании местности для анализа природных ресурсов, экологическом мониторинге, а также в археологических исследованиях и других областях. Для аэрофотосъёмки чаще всего применяют однообъективные аэрофотоаппараты, которые позволяют выполнять поэтапную фотозапись и отличаются от стандартных фотоаппаратов высокой степенью автоматизации съёмочного процесса. Они также используют дистанционное управление и контроль, а также обеспечивают более крупный формат изображения.

История

Аэрофотоснимок Северной Лагуны, сделанный Д. Рейми Логаном

Первые фотографии с воздуха, сделанные с помощью воздушного шара, появились во Франции в 1855 году. С их помощью создан детальный план Парижа. Впервые для геологических целей фотографирование земной поверхности применил французский геолог Эме Цивиаль в период с 1858 по 1882 год. Он осуществлял фотосъёмку Альп с высоты, чтобы выделить геологические формы на снимках.

С развитием авиации аэрофотосъёмка начала активно использоваться. Важным этапом стало проведение аэрофотосъёмки Больших Медвежьих озёр в Северной Америке в 1933 году, что привело к открытию крупных дайков рудоносных пегматитов.

В России аэрофотосъёмка в геологических исследованиях началась в начале 1930-х годов благодаря академику Александру Ферсману, который более тщательно изучал нефтеносные регионы Ферганы и Азербайджана. В дальнейшем методы аэрофотосъёмки продолжали развиваться, охватывая новые регионы. В Северной Америке с их помощью обнаружены месторождения железа, меди и ртути. Аэрофотосъёмка сыграла значительную роль в изучении обширных территорий Крайнего Севера, а также пустынь Африки и Азии. В 1950-х годах в США проводились аэросъёмки для поиска нефтяных структур, даже в мелководных зонах. В 1954 году издано постановление Министерства геологии СССР о необходимости использования аэрометодов в геологических работах.

Фоторазведка

Фоторазведка — комплекс мероприятий, направленных на получение, сбор и анализ разведывательной информации о размещении огневых средств, авиации, военных сил и логистических объектов противника, а также о географических особенностях местности и её инженерной инфраструктуре. Этот процесс включает в себя фотографирование в видимых и ближних инфракрасных спектрах оптического излучения, последующее расшифровывание полученных изображений и создание фотодокументации. Данные операции могут проводиться с наземных платформ, летательных аппаратов и морских судов, с целью достижения высокой точности и документального подтверждения информации о выбранных целях разведки, а также для контроля над результатами применения средств поражения.

Преимущества фоторазведки:

1. Документальная достоверность полученных разведывательных данных. По снимкам можно изучить местность и обнаружить оборонительные сооружения противника, его наблюдательные пункты, препятствия, огневые точки и другие цели.
2. Возможность определения координат целей и других точек. Для этого, например, при аэрофотосъёмке, нужно наличие карты.
3. Получение панорамических снимков для ориентирования и целеуказания.

К недостаткам фоторазведки относят:

• зависимость от метеорологических условий и времени суток;
• длительность обработки результатов съёмки.

Способы аэрофотосъёмки

В зависимости от высоты, на которой производится аэрофотосъёмка, ориентации оптической оси, конструктивных характеристик используемого оборудования, типов носителей информации и диапазонов электромагнитных волн, а также от организации процессов, существуют различные виды аэрофотосъёмки. Различают три основных вида аэрофотосъёмки:

• плановая (строго вертикальное расположение объектива фотоаппарата). При плановой аэрофотосъёмке (наиболее распространена) оптическая ось фотообъектива перпендикулярна земной поверхности (при этом АФА занимает горизонтальное положение). Для сохранения положения АФА неизменным в течение всего времени съёмки его стабилизируют при помощи гироскопических устройств;
• перспективная (наклонное расположение фотокамеры). В случае перспективной съёмки камера располагается под заданным углом к земле, создавая эффект наблюдения с высоты птичьего полёта. Как и в панораме, перспективная фотография местности также выполняется с помощью стационарных летающих устройств, однако их горизонтальное перемещение возможно лишь при ведении видеосъёмки;
• панорамная (круговая съёмка, обеспечиваемая вращением объектива по цилиндрической поверхности). Панорама, представляющая собой изображение ландшафта, является аэрофотографией, измененной в отношении плоскости, чтобы отобразить обширные пространства местности. Это изображение адаптируется в формат, удобный для восприятия глазом человека. Для создания такого панорамного рисунка с высоты используется камера, которая, находясь на определённой высоте, вращается вокруг своей оси, что позволяет запечатлеть большую площадь.

Задачи

В связи с переходом на технологию и методы системного автоматизированного проектирования объектов (CAПP) и резким в связи с этим увеличением объёмов изыскательской информации, необходимой для проектирования в рамках САПР, аэрофотосъёмка выступает как один из основных видов изыскательских работ, позволяющий при резком увеличении производительности полевых работ перенести основной объём работы по получению изыскательской информации о местности в камеральные условия. Для этих целей привлечены средства автоматизации и компьютерной техники.

Ведение аэрофотосъёмки

В состав исходных данных для проведения полевых инженерно-геодезических работ с использованием БПЛА входят следующие документы:

• техническое задание;
• выписки координат пунктов государственной геодезической сети;
• материалы рекогносцировочного обследования участка работ;
• полётное задание для БПЛА;
• разрешение на проведение полётов.

Для проведения полевых инженерно-геодезических работ с использованием БПЛА следует руководствоваться следующим порядком:

• Получение технического задания заказчика.
• Получение выписок координат пунктов государственной геодезической сети.
• Рекогносцировочное обследование участка работ.
• Выполнение знаков опознавания на местности, координирование их центров. Проведение геодезической съёмки участка улично-дорожной сети (при необходимости).
• Составление полётного задания с учётом условий:

1. местоположения и размеров участка автомобильной дороги или транспортного узла;
2. безопасной эксплуатации БПЛА на всех участках траектории полёта;
3. определения эффективных ракурсов фото- и видеосъёмки.

• Получение разрешения на производство полётов и видеосъёмки.
• Выполнение аэрофотосъёмки.
• Обработка полученных в результате аэрофотосъёмки фотоснимков:

1. привязка фотоснимков по видимым опознавательным знакам к заданной системе координат;
2. трансформация фотоснимка по линейным и угловым параметрам в ходе привязки с присоединением к фотоснимку геоинформации;
3. создание ортофотоплана путём совмещения отдельных снимков на основе присоединенной геоинформации.

• Создание векторного чертежа участка улично-дорожной сети в соответствии со стандартами оформления проектной документации.

• Разработка проектных решений на основе векторного чертежа.

Дешифрирование аэрофотоснимков

Дешифрирование аэроснимков – один из дистанционных методов изучения окружающей среды. Под последними, применительно к нашей планете, подразумевается съёмка (исследование) поверхности Земли, верхнего слоя земной коры и атмосферы с любого летательного аппарата визуально и путём регистрации приёмником параметров электромагнитного и гравитационного полей и излучений. Летательными аппаратами могут быть самолёты, вертолёты, ракеты, управляемые аэростаты, искусственные спутники Земли, пилотируемые космические корабли, автоматические космические станции.

Дистанционные методы состоят из трёх этапов:

1. получение исходных материалов съёмки;
2. обработка материалов съёмки;
3. создание карт и некартографируемых материалов по обработанным материалам съёмки. Обработка материалов съёмки включает геодезическую (географическую) привязку их, ликвидацию или учёт геометрических искажений снимков, преобразование и дешифрирование их.

Техника и аппаратура для аэрофотосъёмки

Аэрофотосъёмка местности производится с применением специализированного аэрофотосъёмочного и навигационного оборудования, которое устанавливается на самолёте, вертолёте или беспилотном летательном аппарате. Современные аэрофотосъёмочные системы представляют собой сложные устройства, состоящие из аэрофотоаппарата, аэрофотоустановки, гиростабилизирующей для автоматического приведения оптической оси аэрофотоаппарата в положение, близкого к отвесному, и управляющего командного прибора.

Для аэрофотосъёмки в картографических целях используется следующая аппаратура:

• топографические аэрофотоаппараты;
• разведывательные аэрофотоаппараты;
• дополнительные (специальные) приборы и устройства;
• аэрофотосъемочная система (АС);
• аэрофотокамера;
• гиростабилизированная платформа (гироплатформа);
• инерциальное измерительное устройство;
• лидар;
• топографическая аэрофотокамера и другое.