Аэрофотосъемку производят с использованием специального аэро-фотосъемочного и навигационного оборудования, устанавливаемого на самолете, вертолете или искусственном спутнике Земли. Современные аэрофотосъемочные системы — сложные устройства, состоящие из аэрофотоаппарата (АФА), аэрофотоустановки, обычно гиростабилизирую-щей для автоматического приведения оптической оси АФА в положение, близкое к отвесному, и управляющего (командного) прибора (рис. 19.4).
Собственно сам аэрофотоаппарат АФА (рис. 19.5) объединяет три основные части: объективную— 7, камерную— 2 и кассетную— 3.
В зависимости от высоты аэрофотосъемки используют АФА с объективами, имеющими различное фокусное расстояние /ь и в связи с этим различают АФА:
короткофокусные с ^ = 50 мм; 70 мм;
среднефокусные с у* = 100 мм; 140 мм;
длиннофокусные с % = 200 мм; 350 мм; 500 мм;
сверхдлиннофокусные с /к > 500 мм.
При крупномасштабных аэросъемках обычно используют короткофокусные АФА, при аэрофотосъемках — среднефокусные и длиннофокусные и при космических съемках — сверхдлиннофокусные.
Рис. 19.4. Общий вид аэрофотоаппарата (АФА):
/ — аэрофотоаппарат; 2 — аэрофотоустанов-ка; 3 — управляющий (командный) прибор
Рис. 19.5. Основные части аэрофотоаппарата АФА:
1 — объективная; 2 — камерная; 3 — кассетная
Экспонирующее устройство АФА обеспечивает автоматическую установку выдержки и диафрагмы в зависимости от чувствительности фотопленки и освещенности местности.
Объектив АФА формирует резкое и геометрически правильное изображение снимаемой местности в фокальной плоскости, в которой размещается прикладная рамка с координатными метками. Размеры прикладной рамки в современных АФА, определяющие формат кадра, обычно бывают 18x18, 23x23 и 30x30 см.
Наиболее часто используют АФА с форматом кадра 18x18 см. Кассеты, являющиеся съемной частью АФА, вмещают 60 м такой фотопленки и позволяют получать по 300 снимков. Двигательный механизм обеспечивает автоматическое перемещение фотопленки в ходе съемки в заданном режиме.
Аэрофотоустановка предназначена для крепления АФА к корпусу летательного аппарата, ориентирования положения оптической оси аэрофотокамеры и для ее амортизации. Обычно применяют гиростабилизиру-ющие установки, автоматически обеспечивающие приведение оптической оси АФА в отвесное положение с ошибкой, не превышающей ±10'.
Управляющий (командный) прибор предназначен для дистанционного управления и контроля за работой основных узлов и механизмов АФА и, в частности, для открытия затвора через заданные интервалы времени для получения серии аэрофотоснимков с требуемым продольным взаимным перекрытием.
В состав навигационного аэрооборудования включают два типа приборов: радиовысотомеры или лазерные высотомеры и статоскопы, которые позволяют определять высоту полета летательного аппарата в момент производства аэрофотосъемки. При стереофотограмметрической обработке стереопар высота полета является одной из основных характеристик, используемых для вычисления координат точек местности и определения масштабов аэрофотоснимков.
Радиовысотомеры работают по принципу определения расстояний по скорости распространения радиоволн прямого и отраженного сигналов. Передающая часть радиовысотомера периодически, через очень короткие промежутки времени излучает импульсы электромагнитных волн, которые, отражаясь от поверхности Земли, улавливаются приемной частью высотомера. Показания радиовысотомера фиксируются на фотопленке.
Средняя ошибка определения высоты полета радиовысотомером составляет порядка ±1,5—2,0 м. Лазерные высотомеры обеспечивают точность измерения высот в пределах ±0,5—1,0 м.
Статоскопы барометрического принципа действия предназначены для определения колебаний в высоте полета летательного аппарата (воздушные ямы, восходящие потоки).
Точность определения колебаний высоты с помощью статоскопа составляет ±1,0—1,5 м.
В связи с появлением систем спутниковой навигации в настоящее время приемники «СР8» могут заменить весь комплекс навигационного оборудования аэрофотосъемок, поскольку позволяют определять в режиме реального времени (практически мгновенно) трехмерные координаты центра проекций (оптического центра объектива АФА), скорость летательного аппарата и вектор скорости.
ПЛАНОВО-ВЫСОТНОЕ ОБОСНОВАНИЕ АЭРОФОТОСЪЕМОК
Аэрофотосъемка, так же как и другие виды топографических съемок, требует создания планово-высотного обоснования, поэтому процессу летно-съемочных работ всегда предшествует комплекс наземных геодезических измерений по созданию геодезической основы аэросъемки.
Плановое положение контурных точек аэрофотоснимков устанавливают в камеральных условиях путем построения фототриангуляции. При этом в ходе полевых наземных геодезических работ устанавливают координаты соответствующего числа точек местности, необходимого для создания фототриангуляции.
Контурные точки аэрофотоснимков, координаты которых определены в результате наземных геодезических работ привязкой к пунктам государственной геодезической сети, называют опознакамги
Различают опознаки плановые и высотные.
Плановые опознаки устанавливают в местах четких контуров местности, легко опознаваемых на снимках, на спокойных участках рельефа и закрепляют деревянными знаками или бетонными монолитами. Число опознаков и среднее расстояние между ними зависит прежде всего от масштаба аэросъемки и рельефа местности.
Привязку плановых опознаков производят прямыми и обратными засечками, а также прокладкой теодолитных ходов. Возможные способы привязки плановых опознаков регламентированы в действующих руководствах по тахеометрическим съемкам.
Местоположение опознаков тщательно определяют и накалывают на аэрофотоснимках. Накол обводят красной тушью кружком радиусом 5 мм. На обратной стороне аэрофотоснимка составляют схему (абрис) расположения опознака по отношению к ближайшим четким контурам местности. Абрис сопровождают соответствующими поясняющими надписями. Для обеспечения необходимой точности последующего фото-
грамметрического сгущения ошибка в определении положения опознаков на аэрофотоснимках не должна превышать 0,1 мм.
При производстве камеральных стереофотограмметрических работ осуществляют рисовку горизонталей и подготовку ЦММ. Для обеспечения этого вида камеральных топографо-геодезических работ в поле выполняют комплекс наземных топографических измерений по созданию высотного обоснования аэросъемок. Для этой цели получают высоты ряда хорошо опознаваемых на аэрофотоснимках контурных точек, называемых высотными опознаками. Следует отметить, что при создании системы плановых опознаков на местности, как правило, определяют не только их координаты в плане, но и их высоты. Таким образом, плановые опознаки одновременно являются и высотными.
Привязку высотных опознаков производят к пунктам государственной нивелирной сети (или к трассе линейного сооружения) методами геометрического или тригонометрического нивелирования.
Высотные опознаки также закрепляют на местности стандартными деревянными столбамц, или бетонными монолитами. Часто высотные опознаки устанавливают на урезах воды рек и озер, что в ходе камеральной обработки дает возможность дополнительного сгущения высотной сети обоснования. Количество и точность высотных опознаков зависит от масштаба аэросъемки, рельефа местности, принятого метода обработки стереопар, а также от качества летно-съемочных работ. Ошибка в определении высот опознаков допускается не более 1/5 высоты сечения горизонталей для равнинного рельефа и не более 1/3 высоты сечения — для горного.
Обнаруженные на аэрофотоснимках высотные опознаки накалывают и закрепляют черной тушью кружком радиусом 5 мм. На обратной стороне снимка изображают абрис расположения опознака с поясняющими надписями.
В последние годы при создании планово-высотных обоснований аэросъемок стали широко применять методы наземной стереофотограм-метрии (фототеодолитные съемки).
Опознанные на аэрофотоснимках пункты государственной геодезической сети закрепляют тушью в виде красного треугольника со стороной 10 мм.
При использовании приемников спутниковой навигации «ОР8» геодезического класса точности при создании геодезического обоснования отпадает необходимость привязки опознаков к пунктам государственной геодезической сети, поскольку плановые и высотные координаты опознаков легко определяются через орбитальный комплекс навигационных искусственных спутников Земли, являющихся по сути подвижными аналогами пунктов государственной геодезической сети.