Получение снимков местности.

При аэрофототопографической съемке снимки местности получают путем ее фотографирования. Называют этот этап летносъемочным процессом или аэрофотосъемкой (АФС), осуществляют - с самолёта или другого летательного аппарата. Цель – получение не только фотоснимков, удовлетворяющих заранее поставленным требованиям, но и показаний спецприборов, характеризующих их положение в момент экспонирования. В наземной фототопографической съемке фотографируют фототеодолитом, который устанавливается на штативе.

АФС можно классифицировать по количеству и расположению аэрофотоснимков (одинарная, маршрутная и площадная), положению оптической оси аэрофотоаппарата (плановая и перспективная) и масштабу фотографирования (крупномасштабная - 1: 10 000 и крупнее, среднемасштабная и мелкомасштабная - 1: 35 000 и мельче).

Одинарная АФС – фотографирование отдельных сравнительно небольших участков земной поверхности, когда аэрофотоснимки не перекрываются.

Маршрутная АФС – такое фотографирование полосы местности, при котором смежные аэрофотоснимки взаимно связаны заданным продольным перекрытием Р (рис. 17). Причем величина его достигает 60 и более процентов, поэтому возникают и зоны тройного перекрытия, что очень важно при фотограмметрической обработке снимков. Маршрутная АФС может быть прямолинейной, ломаной и криволинейной. Площадная (многомаршрутная) АФС – фотографирование участка земной поверхности, который не захватить одним маршрутом. В этом случае прокладываются несколько параллельных между собой аэрофотосъёмочных маршрутов (рис. 18). При этом смежные маршруты перекрываются. Называют общую часть изображений на снимках поперечным перекрытием Q.

Плановой называют аэрофотосъемку, при которой стараются получать горизонтальные снимки, но получают наклонные с отклонением оптической оси АФА от вертикали не более 3°. Перспективной считают АФС при наклоне оптической оси на заданный и сравнительно больший угол.

Основным видом аэрофотосъёмки является плановая АФС. Она производится в различных масштабах, которые зависят от высоты фотографирования Н и фокусного расстояния f АФА, в частности:

(12)

При получении снимков с поверхности земли в топографических целях местность фотографируют с разных точек пространства, но так, чтобы смежные снимки перекрывали друг друга. Оптические оси фототеодолита устанавливают при этом, как правило, горизонтально.

ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА АЭРО и наземной ФОТОСЪЕМКИ.

Летательные аппараты

Аэрофотосъёмка производится с самолёта АН-30, ИЛ-14ФК, АН-2, Л-410 или вертолёта, например, К-26.

Практический потолок полёта самолёта АН-30 - 8000 м. Его редняя крейсерская скорость равна 440 км/час. Кабины самолёта герметизированы. Он используется для аэрофотосъёмки в средних и мелких масштабах.

Самолёт ИЛ-14ФК предназначен для аэрофотосъёмки в средних масштабах. Его практический потолок полёта - 5600 м. Средняя крейсерская скорость - 300 км/час.

Практический потолок полёта самолёта АН-2 - около 5000 м. Средняя крейсерская скорость - 180 км/час. Он используется для аэрофотосъёмки в крупных масштабах.

Вертолёт К-26 применяется для аэрофотосъёмки небольших участков местности в крупных масштабах. Максимальная высота полёта - 3100 м. Крейсерская скорость - 140 км/час.

Фотографирование небольших участков местности иногда выполняют с минисамолётов, подвесных аэростатов, радиоуправляемых авиамоделей и др летательных аппаратов. При съёмке из космоса носителем фотографирующей системы является космический аппарат.

Аэрофотоаппараты

Аэрофотоаппарат (АФА) служит для получения аэрофотоснимков земной поверхности. Он представляет собой сложную фотографическую систему, отфокусированную на бесконечность и работающую автоматически в сложных условиях вибраций, толчков и перегрузок.

АФА, применяемые при аэрофотосъёмке, классифицируются по целевому назначению, принципу действия, размерам аэроснимка, величине фокусного расстояния и типу используемых фотоматериалов.

По целевому назначению они подразделяются на топографические и нетопографические.

Топографическими называются АФА, которые обеспечивают получение аэроснимков с высокими измерительными и изобразительными свойствами. Они имеют строгие оптические характеристики объектива, жёсткую конструкцию, гарантирующую неизменность его констант, и надёжную систему выравнивания аэрофотоплёнки в плоскость в момент фотографирования. Важно, что на снимках, полученных топографическими АФА можно ввести прямоугольную систему координат.

Нетопографические АФА отличаются тем, что их конструкция не гарантирует выполнения выше указанных свойств. При картографировании они практически не применяются и используются только для дешифрирования объектов местности.

Аэрофотоаппараты бывают цифровые и нецифровые. У первых в качестве сенсора используются ПЗС линейки. Они начали появляться на рынке только с 2000 года, и пока широкого применения не имеют. Нецифровые АФА по принципу действия бывают кадровыми, щелевыми и панорамными. Все нецифровые топографические АФА – кадровые.

Выпускаемые отечественной промышленностью АФА по размеру кадра, могут быть разделены на две группы: стандартные 18´18 см. и широкоформатные 30´30 см. Все топографические АФА имеют аэрофотоснимки стандартного формата. Западноевропейский стандарт снимков - 23x23 см.

По величине фокусного расстояния АФА подразделяются на короткофокусные (f<150 мм), среднефокусные (f=150-300 мм) и длиннофокусные (f>300 мм), или соответственно - на узкоугольные, нормальные и широкоугольные.

Фотографирование может осуществляться на фотопленку или на стеклянную фотопластинку. Но второй вариант встречается крайне редко.

Несмотря на большое разнообразие, все топографические АФА имеют ряд общих частей и элементов. Схема его устройства показана на рис. 19. Он имеет фотокамеру 1 и кассету 2, как правило, съемную.

Фотоамера состоит из корпуса 5, объективного блока 6 и прикладной рамки 7, к которой в момент экспонирования должен прижиматься эмульсионный слой фотоматериала. В нижней части объективного блока вмонтирован объектив 8. Расстояние от задней узловой точки S₂ объектива до плоскости прикладной рамки 7 постоянно и равно фокусному расстоянию АФА. Между компонентами объектива установлены диафрагма 9 и центральный многодисковый затвор. Конструкции затворов рассчитаны на диапазон выдержек от 1/50 до 1/1000 сек. и меньше.

Для надежного выравнивания аэрофотопленки в плоскость прикладной рамки устанавливается выравнивающие плоскопараллельное стекло 10. На нем выгравированы координатные метки, контрольные линии или координатная сетка в виде крестов, с промежутками в 1 или 2 см. В нижней части фотокамеры под объективом устанавливается защитное стекло 11, а между защитным стеклом и объективом – светофильтры 12.

Кассета служит для размещения аэрофотопленки и предохранения ее от воздействия света. В ней есть механизмы для выравнивания пленки в плоскость и ее перемотки (направляющие валики, сматывающая 13 и наматывающая 14 катушки).

Выравнивание осуществляется пружинным столом кассеты 15 путем прижима пленки к плоскости выравнивающего стекла. Если его нет, то создается дополнительное давление в фотокамере или вакуум в кассете, и пленка прижимается к рабочей поверхности прижимного стола. В этом случае система координат снимка (плоскости изображения) и положение его главной точки определяются координатными метками прикладной рамки 7.

Для удобства перезарядки и эксплуатации у большинства АФА кассеты легко отделяются от корпуса. На катушке кассеты размещается до 120 м аэрофотопленки, что позволяет при формате кадра получить до 560 фотоснимков.

В нашей стране наиболее распространены аэрофотоаппараты: АФА-ТЭ, АФА-ТЭС, АФА 41, ТАФА.

АФА-ТЭ (топографический, электрический) имеют объективы с фокусными расстояниями 55-500 мм. Плёнка выравнивается в плоскость вакуумным способом. Диапазон выдержек до 1/300 – 1/400 с.

АФА-ТЭС и АФА-41 являются модернизацией АФА-ТЭ. АФА-ТЭС выпускаются с объективами, имеющими фокусные расстояния 50, 72 и 100 мм. Выравнивание фотоплёнки в плоскость осуществляется путём её прижима к стеклу, помещённому в фокальной плоскости объектива. Диапазон выдержек до 1/700 – 1/850 с. Цикл работы фотокамер от 1,2 до 2,4 с.

АФА-41 предназначен для аэрофотосъёмок с высот до 20 км. У АФА-42 размер кадра 30Х30 см.

В ГП «Аэрогеодезия» для получения высококачественного фотографического изображения местности применяют АФА-ТК-21/23 (размер кадра 23x23 см). Он может работать синхронно со спутниковым приемником. Комплект АФА состоит из 4 блоков: пульт управления, электронный блок, кассетный баул (2 шт.) и оптико-механический блок (камера). Фокусное расстояние камеры 210 мм. Возможно, они изготовляются и с фокусами 150 мм и 300 мм.

Разрешающая способность аэроснимков в среднем 40-50 мм^-1 в центре и 20-25 мм^-1 на краю. Дисторсия объективов различных фотокамер изменяется от 10 до 30 мкм.

За рубежом топографические аэрофотоаппараты выпускают фирмы Германии, Швейцарии, США и других стран. В нашей стране используются АФА MRB и LMK (Карл Цейсс), RMK (Оптон, ФРГ), RC-10 (Вильд, Швейцария). Формат их кадра 23´23 см.