какое изображение называют аэрофотоснимкам местности

Какое изображение называют аэрофотоснимкам местности

Познакомимся с аэрофотоснимками. Сейчас основное и ведущее место в создании карт заняла аэрофотосъемка. Она позволяет исключительно быстро получать изображение земной поверхности больших пространств.

На рисунке 54, а показан аэроснимок крупного масштаба. Без особых затруднений вы опознаете на нем каждое строение в населенном пункте, небольшое озеро, леса, дороги и другие местные предметы. И если все это показать в условных топографических знаках, то у нас получится план местности (рис. 54, б).

Вы можете определить и масштаб аэроснимка. Для этого нужно измерить на нем изображение любого объекта, размер которого вам известен. Длина дома, например, равна примерно 9 м, а на снимке изображение его составляет 3 мм. Поделив одно на другое, получим именованный масштаб, равный 30 м в 1 см (9:0,3).

Глядя на наш снимок, у вас, возможно, возник вопрос: а с какой высоты выполнено фотографирование? Оказывается, на такой, казалось бы, простой вопрос нельзя дать однозначного ответа. Дело в том, что масштаб зависит не только от высоты съемки, но и от фокусного расстояния аэрофотоаппарата и равен отношению первого на второе. Масштаб нашего снимка может получиться при условии съемки фотоаппаратом с фокусным расстоянием 10 см с высоты 300 м (300:10 = 30 м в 1 см) и фотоаппаратом с фокусным расстоянием 100 см с высоты 3000 м (3000:100 = 30 м в 1 см). Итак, аэроснимки одного и того же масштаба можно получать с разных высот. Вот к такому неожиданному результату привели наши расчеты!

От аэроснимка к карте. Было бы неверным полагать, что по аэроснимкам легко и просто создается топографическая карта. План местности, составленный нами по снимку (рис. 54, б),- это еще далеко не карта. Мы не видим на нем рельефа, отсутствуют подписи собственных названий объектов местности, не даны буквенно-цифровые характеристики местных предметов. А самое главное, он не привязан к каркасу опорных пунктов, и такой план можно назвать лишь картосхемой.

Местные предметы, изображенные на аэроснимке, могут занять на карте точное положение лишь в том случае, если они будут посажены на сеть опорных пунктов. По тем местам, где пролетел самолет, будь то непроходимая тайга или недоступные вершины хребтов, пройдут геодезисты. Они покроют местность геодезическими пунктами и сделают точнейшие измерения расстояний, углов, чтобы определить положение наиболее характерных точек местности, изображенных на снимках.

Определенные геодезистами опорные пункты топографы наносят по координатам на планшет и на основе их составляют фотопланы. Для этого аэроснимки приводят к одному масштабу и приклеивают их на планшет так, чтобы изображения опорных пунктов попали точно на соответствующие точки, нанесенные по координатам. С фотопланом топограф выходит в поле, дешифрирует на нем местные предметы, определяет их характеристики и рисует рельеф.

Работа на фотоплане ведется, как при мензульной съемке, только все значительно упрощается. Уже не надо снимать местные предметы; их нужно только отдешифрировать и вычертить условными знаками. При съемке рельефа необязательно посылать реечника на характерные точки местности. Достаточно навести кипрегель на контурную точку, а расстояние до нее можно снять с фотоплана.

Стереоскопические фотографии особенно ценились учеными-географами. Каждая серия снимков, привезенных путешественниками издалека, рассматривалась как необыкновенная новинка. Будто кусок трехмерного пространства привозили с собой географы из экспедиций. И этот кусок далекой страны оживал в стереоскопе.

Стереоскопическую пару перекрывающихся снимков можно рассматривать и без стереоскопа. Для тренировки получения стереоскопического эффекта приводится стереопара с тремя самолетами, пролетающими в трех различных вертикальных плоскостях (рис. 55). Расположите рисунок перпендикулярно к оси зрения на близком расстоянии от глаз и смотрите левым глазом на левый снимок, правым глазом на правый. Изображение будет у вас нерезким. Пристально смотря на рисунок, постепенно приподнимайте голову до расстояния наилучшего зрения. При этом вы заметите, как одно изображение будет наплывать на другое и наконец они сольются. Получится объемное, т. е. стереоскопическое, изображение, по которому можно легко определить, из какого самолета прыгнул каждый парашютист. Не обращайте внимания на то, что, кроме четкой объемной картины, слабо проглядываются еще изображения по краям.

От местности к стереоскопической модели, от стереомодели к карте. Вы спросите: какое отношение стереоскопический эффект имеет к созданию карт? А дело тут вот в чем. Фотографирование местности с самолета ведут через определенные интервалы. При каждой последующей экспозиции фотографируется часть местности, которая была уже сфотографирована на предыдущем снимке. В результате каждая пара смежных снимков на участке перекрытия будет стереоскопической. Рассматривая такую пару в стереоскоп, мы увидим объемную модель местности, по которой можно воспроизвести не только местные предметы, но и рельеф, т. е. произвести стереотопографическую съемку.

Проблема составления карты по аэроснимкам была решена вначале при помощи очень примитивных, а затем все более совершенных приборов, позволяющих быстро и точно обрабатывать пары стереоскопических снимков. На рисунке 56 вы видите один из таких приборов. Это стереограф, созданный лауреатом Ленинской премии Ф. Дробышевым. В камеры прибора вставляют перекрывающиеся аэроснимки, и перед объективом рождается стереоскопическая модель местности.

За стереографом сидит топограф, припав глазами к окулярам. Медленно вращаются штурвалы, и рядом на чистом листе ватмана ложатся бледные карандашные изгибы, соединяющие точки с одинаковой высотой над уровнем моря,- горизонтали. А если заглянуть в окуляры, то увидишь ослепительно яркое пространственное изображение местности, сильно уменьшенное в размерах. Словно летишь высоко-высоко, и где-то внизу медленно проплывают горы, долины, реки.

Перенесение контуров с модели на планшет также выполняют с помощью марки. Ее ведут так, чтобы она все время касалась контура и одновременно не отходила от поверхности модели. Для этого высоту марки нужно поднимать или опускать в зависимости от рельефа местности, по которой проходит контур.

В настоящее время на смену оптико-механическим восстанавливающим приборам приходит компьютерная техника. Современное оборудование позволяет автоматизировать обработку аэрофотоснимков. Основой его служит двойное сканирующее устройство. Сканирующий луч, пробегая по стереоскопической модели местности, созданной по аэрофотоснимкам, отмечает не только положение различных контуров, но и высоты рельефа. Результаты обрабатываются компьютером и записываются на магнитную пленку. Впоследствии с этой ленты воспроизводится картографическое изображение местности и печатается на бумаге будущий оригинал карты.

Топограф связан с оборудованием при помощи дисплея, на экране которого воспроизводится изображение обрабатываемых аэроснимков. Задача топографа- следить за работой приборов и своевременно вводить в компьютер необходимые данные.

Каким бы прибором ни создавалась стереоскопическая модель местности, она должна быть обязательно привязана к каркасу опорных пунктов. Каждый из этих пунктов, заранее нанесенных на планшет по координатам, находит свое изображение на модели и сливается с ним. Только в таком случае получится полное подобие местности с ее изображением на планшете.

Источник

Аэрофотосъемка, аэроснимки местности, виды воздушного фотографирования и аэроснимков местности.

Воздушное фотографирование (аэрофотосъемка), это фотографирование местности и отдельных объектов с летательных аппаратов (самолетов,вертолетов, беспилотных средств, искусственных спутников Земли) с помощью аэрофотоаппарата. В результате воздушного фотографирования получаются аэрофотоснимки, сокращенно аэроснимки.

Аэрофотосъемка, аэроснимки местности, виды воздушного фотографирования и аэроснимков местности.

Виды воздушного фотографирования определяются в зависимости от типа аэрофотоаппарата и положения его оптической оси во время фотографирования, от времени года и суток, способов выполнения и применяемых фотоматериалов. Основными видами фотографирования являются:

— Плановое и перспективное. По положению оптической оси аэрофотоаппарата в момент фотографирования.
— Кадровое, щелевое, панорамное. По типу аэрофотоаппарата.
— Одиночное, маршрутное, площадное. По способам выполнения.
— Дневное, ночное. По времени суток.
— Черно-белое, цветное, спектрозональное.
— Летнее, зимнее, переходного периода. По времени года.

Виды аэроснимков определяются преимущественно по видам фотографирования. Например, в результате перспективного фотографирования получаются перспективные аэроснимки, в результате панорамного фотографирования — панорамные и т. п.

Плановое фотографирование.

Выполняется при таком положении аэрофотоаппарата, при котором его оптическая ось в момент экспонирования совпадает с отвесной линией или отклоняется от нее на угол, не превышающий установленного значения (3 градуса при аэрофотосъемке вкартографических целях и 25 градусов — в целях разведки). На плановых аэроснимках перспективность на глаз не воспринимается.

Масштаб планового аэроснимка равнинной и холмистой местности практически постоянный, а все измерения на нем могут производиться так же, как и на карте. Наиболее распространены плановые аэроснимки. Они позволяют определять форму, действительные размеры и местоположение объектов и широко используются для измерительных и картографических целей.

Перспективное фотографирование.

Производится при заданном наклонном положении оптической оси аэрофотоаппарата. Обычно для перспективного фотографирования фотоаппараты устанавливаются под углом 45, 60 или 75 градусов. Масштаб перспективного аэроснимка переменный: на переднем плане — крупный, постепенно уменьшается к заднему плану. Перспективные аэроснимки дают более наглядное представление о местности и объектах противника и применяются главным образом для изученияводных преград, гидротехнических сооружений, горных перевалов, маршрутов подхода к объектам противника, а также для разведки целей, сильно прикрытых средствами ПВО.

Перспективное фотографирование позволяет обнаруживать объекты, для маскировки которых использовались горизонтальные покрытия и кроны отдельно стоящих деревьев. Однако на перспективных аэроснимках хорошо читается только передний план, а задний план просматривается плохо.

Щелевое фотографирование.

В отличие от обычного (кадрового) производится специальным (щелевым) аэрофотоаппаратом, в котором экспонирование фотопленки ведется через узкую, постоянно открытую щель на пленку, перематывающуюся со скоростью полета самолета в масштабе фотографирования. Щелевой аэроснимок представляет собой сплошное (без разрывов) фотографическое изображение полосы местности в виде рулона на всю длину экспонируемой пленки.

Щелевое фотографирование выполняется, как правило, при таком положении щели, которое дает отклонение оптической оси от вертикали на 45 градусов в плоскости полета (вперед или назад). В результате получаются аксонометрические аэроснимки, на которых объекты просматриваются сверху и с одной из боковых сторон.

Измерительные свойства аксонометрических аэроснимков отличаются от плановых кадровых аэроснимков небольшим расхождением в продольном и поперечном масштабах (до 10—15%). Щелевое фотографирование может применяться при слабой освещенности местности (например, в сумерках).

Панорамное фотографирование.

Выполняется специальным (панорамным) аэрофотоаппаратом, у которого во время экспонирования пленки поворачивается объектив в плоскости, перпендикулярной к направлению полета. Панорамное фотографирование обеспечивает большой по ширине захват фотографируемой местности (отгоризонта до горизонта). На панорамных аэроснимках в центральной части получается плановое изображение местности, а по сторонам — перспективное.

Одиночное фотографирование.

Применяется для разведки отдельных целей (как правило, ночью). Во всех других случаях применяется маршрутное (преимущественно) и площадное фотографирование с перекрытиями между снимками в маршруте (продольное) 20% и более и между маршрутами (поперечное) 30—40%. Двух-, трех- и четырехмаршрутное фотографирование может производиться и с одного маршрута полета, но специальным аэрофотоаппаратом, установленным в качающейся установке. При перспективном фотографировании продольное перекрытие считается по главной горизонтали. Оно должно быть примерно 50%.

Ночное фотографирование.

Выполняется при искусственном освещении местности с помощью пиротехнических средств (фотобомб, фоторакет, фотопатронов) или электрических самолетных осветительных установок (СОУ). Ночные аэроснимки, полученные при освещении фотобомбами, отличаются от дневных тем, что яркость фотоизображения на ночных снимках может быть неравномерной, а тени от возвышающихся предметов будут направлены в разные стороны. При освещении с помощью СОУ тени от возвышающихся предметов на плановых аэроснимках отсутствуют.

Спектрозональное фотографирование.

Производится на фотопленку, состоящую из нескольких слоев, одновременно в нескольких различных зонах спектра, в которых отражательные свойства объектов и окружающего их фона имеют заметные различия, благодаря чему между ними усиливается видимый контраст. По спектрозональным аэроснимкам можно разведать некоторые объекты,замаскированные под цвет окружающего фона, выявить дополнительные характеристикипроходимости и т. п.

Фотографирование радиолокационного изображения местности.

Осуществляется с экрана радиолокационной аппаратуры, установленной на самолете. Радиолокационное изображение местности получается в любое время суток и в любую погоду. С помощью оптической системы радиолокационное изображение проектируется на фотопленку, перемещающуюся со скоростью, пропорциональной скорости полета самолета. В результате на фотопленке получается непрерывное радиолокационное изображение полосы местности по направлению полета.

По материалам книги Справочник по военной топографии.
А. М. Говорухин, А. М. Куприн, А. Н. Коваленко, М. В. Гамезо.

Источник

Какое изображение называют аэрофотоснимкам местности

Рис.1 Плановая аэросъёмка.

Рис.2 Переспективная аэросъёмка.

Достоинством перспективных аэрофотоснимков является то, что по ним легко опознать изображенные местные предметы, особенно расположенные на переднем плане, и получить общее представление о сфотографированной местности. Однако детально изучить местность по перспективным аэрофотоснимкам нельзя, так как часть сфотографированной местности на них не просматривается — она закрыта предметами, расположенными на переднем плане. Например, на рис.3 видна только часть реки, а дальше, за поворотом, она закрыта населенным пунктом. Не видны, будут также предметы, расположенные за возвышенностями, дороги в лесу и т. д. Кроме того, масштаб перспективного аэрофотоснимка в различных его частях разный: на переднем плане масштаб крупнее, чем на дальнем, поэтому производить измерения по такому аэрофотоснимку сложно.

Рис.3 Переспективный аэрофотоснимок.

Практически в войсках, особенно при решении задач командирами подразделений, чаще используются плановые аэрофотоснимки (рис.4), на которых все местные предметы изображаются так, как они видны сверху. При этом если на аэрофотоснимке сфотографирована относительно ровная местность, то размеры местных предметов, независимо от того, в какой части аэрофотоснимка они расположены, уменьшаются при изображении на аэрофотоснимке примерно в одинаковое число раз, т. е. масштаб такого снимка практически одинаков на всей его площади. На плановых аэрофотоснимках в отличие от перспективных можно рассмотреть весь участок сфотографированной местности. Они позволяют изучить местность с большой подробностью и производить необходимые измерения практически так же, как на карте. Однако опознавание местных предметов на плановом аэрофотоснимке затруднено тем, что изображение предметов получается в непривычном виде. Поэтому, чтобы изучать местность по плановым аэрофотоснимкам, надо знать отличительные признаки предметов, а также уметь определять масштаб аэрофотоснимка и производить по нему измерения.

Рис.4 Плановый аэрофотоснимок.

Масштаб планового аэрофотоснимка. Масштабом аэрофотоснимка, как и карты, называется отношение, показывающее, во сколько раз изображение линейных отрезков местности на аэроснимке меньше этих же отрезков на местности. Он может быть определен одним из следующих способов.

Непосредственным измерением длин отрезков на местности и аэроснимке. Для этого необходимо измерить на местности по прямой линии расстояние между двумя местными предметами, которые четко опознаются на аэроснимке (перекрестки дорог, мосты на дороге, перекрестки улиц в населенном пункте, просеки в лесу и т. п.).

Измерив расстояние между этими же предметами на аэроснимке и разделив его на измеренную длину линии на местности, получим масштаб аэрофотоснимка. Например, расстояние, измеренное на местности, равно 600 м, на аэроснимке этот отрезок равен 12 см. Разделив 12 см на 60000 см, получим масштаб аэрофотоснимка 1:5000, т. е. 1 см на аэроснимке соответствует 50 м на местности.

По карте масштаб аэрофотоснимка определяется в такой последовательности (рис.5):

Рис.5 Определение масштаба аэрофотоснимка по карте.

— находят на аэроснимке и на карте две общие точки: перекресток дорог и угол огорода 2 на северо-восточной окраине Демидове;

— измеряют расстояние между указанными точками на аэроснимке (6 см);

— измеряют расстояние между этими же точками на карте и, пользуясь масштабом карты, определяют, чему оно равно на местности (расстояние на карте масштаба 1:25 000 равно 5,6 см, следовательно, расстояние на местности будет равно 1300 м);

— делят расстояние на аэроснимке (6 см) на расстояние, полученное по карте (1300 м или 130000 см), и получают масштаб аэрофотоснимка 1:21 666.

По известному размеру предмета. Допустим, что на аэроснимке четко опознано изображение моста. Длина моста на снимке равна 2 мм, а указанная на карте—14 м. Следовательно, масштаб аэрофотоснимка будет равен 2:14000= 1:7 000.

Измерение расстоянийний по плановому аэроснимку практически не отличается от измерения расстояний по карте. Трудности заключаются лишь в том, что аэроснимок может иметь необычный по сравнению с картой масштаб (например, 1:7540, 1:20600 и т. п.), что вызывает необходимость каждый раз вычислять расстояния. Для удобства измерения расстояний строят линейный масштаб для данного аэрофотоснимка по тем же правилам, что и для линейного масштаба шагов.

Источник

Аэрофотосъёмка

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). [1]

(Виды съёмок, производящиеся с помощью космических аппаратов (КА), выделяют в отдельный раздел «Космическая съёмка».)

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.

Содержание

История

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. [7] Этот аэрофотоаппарат использовался во время Первой мировой войны.

В Первую мировую войну аэрофотосъёмка для военных целей практиковалась многими лётчиками; в числе этих пилотов был легендарный американец Фред Зинн. Одним из первых известных сражений, во время которых проводилась аэрофотосъёмка, была битва при Нев-Шапель (1915 г.).

В наши дни, в связи с повсеместным распространением недорогих цифровых фотоаппаратов, многие люди тайно делают снимки, находясь на борту коммерческих самолётов и — всё чаще — самолетов гражданской авиации общего назначения, совершающих частные прогулочные полёты.

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. [1]

В основном, аэрофотосъемка выполняется фотоаппаратом с одним объективом, но если требуется увеличить площадь снимка, используются многообъективные аэрофотоаппараты. [1]

Могут выполняться одиночные аэроснимки, кроме того, может производиться фотографирование по определённому направлению или по площади. При этом аэросъёмка носит название маршрутной или площадной, соответственно. [1]

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. [1]

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 %. [1]

Для проведения аэрофотосъёмки задаются высота полёта относительно фотографируемой местности, фокусное расстояние камеры аэрофотоаппарата, сезон, время и порядок прокладывания маршрутов. [1]

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 x_s, y_s, z_s и три угла, определяющие поворот снимка вокруг трёх осей координат. [1]

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:

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. [1]

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. [1]

На сегодняшний день аэрофотографирование производят на следующие типы плёнок:

Кроме этого в настоящее время приобретает популярность съемка на цифровые фотоаппараты, что позволяет достичь оперативности в работе.

Обработка полученных изображений

В настоящее время обработку полученных изображений ведут с помощью специальных компьютерных комплексов — Цифровых фотограмметрических станций (ЦФС) — например, Intergraph ImageStation 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.

Источник