Основные сведения по аэрофотосъемке

Виды съемок

Дистанционное зондирование

Материалы дистанционного зондирования, получаемые в широком диапазоне электромагнитного излучения, позволяют выявлять всевозможные факторы, влияющие на условия существования живых организмов, в том числе человека, фиксировать многие виды антропогенных нарушений ландшафта. Одним словом, успешно осуществлять комплексное исследование природных ресурсов и экологический мониторинг территорий. В подавляющем большинстве используют материалы аэрокосмических съемок, ориентированных на решение задач глобального, регионального и в меньшей степени локального уровней.

Что касается нижних уровней организации биосистем ( организменный, органно-тканевой уровень и клеточный уровень), то для этих уровней можно использовать материалы наземных съёмок разных масштабов, а также макро- и микросъемок.

Классификация съемок, обеспечивающих пространственными данными исследование биообъектов, соответствующих разным иерархическим уровням, представлена на рисунке.

Материалы съемок обеспечивают, с одной стороны, точное пространственное позиционирование изучаемых объектов, а с другой − высокое пространственное разрешение цифровых снимков для каждого иерархического уровня делает реальным получение информации о конкретном биообъекте с высокой степенью детальности вплоть до строения его отдельного органа, например, крылышка насекомого или рисунка прожилок листа.

В целом такой подход позволит обеспечить пространственно сопряженными данными все иерархические уровни природной среды, тем самым способствуя системному ее изучению.Проиллюстрировать возможности получения пространственно-сопряженных данных по материалам разных видов стереосъемок можно на примере растительности: по аэрофотоснимкам получают количественные характеристики о растительных ассоциациях, по наземным изучают отдельные деревья, по макроснимкам − листья, по микроснимкам − семена и пыльцу.

В систематизации суждений о природной среде существенны и значимы сведения о каждом иерархическом уровне, но в то же время важна их интеграция для глубокого понимания анализируемого явления в целом. Информация, получаемая по материалам стереосъемок, в силу ее несомненной объективности призвана способствовать этому.

Лекция 4. МАТЕРИАЛЫ АЭРОФОТОСЪЕМКИ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ПРИРОДНЫХ ЯВЛЕНИЙ

Аэрофотосъемкой называется совокупность процессов, позволяющих получить с самолета, вертолета или других воздушных летательных аппаратов фотографическое изображение земной поверхности. Аэрофотосъемку производят специальными съемочными камерами аэрофотоаппаратами (АФА), которые размещают на летательном аппарате. Аэрофотосъемка выполняется прямолинейными и параллельными маршрутами вдоль объекта. При полете по заданному маршруту фотографирование производится через определенные промежутки времени так, чтобы часть местности, сфотографированная на одном аэрофотоснимке, изображалась и на соседнем. В этом случае, соседние аэрофотоснимки будут иметь продольное перекрытие (P_x), которое должно быть в среднем 60%. Соответственно, аэрофотоснимки соседних маршрутов также перекрываются друг с другом. Перекрытие между маршрутами называется поперечным перекрытием (P_y) и составляет от 20 до 40 % в зависимости от принятой технологии работ.

Сущность аэрофотосъемки показана на рисунке.

S₁,S₂- точки фотографирования; P_x- продольное перекрытие;

B=S₁S₂-базис фотографирования; P_y-поперечное перекрытие;

Н_ср - высота фотографирования над средней плоскостью.

В комплект аэрофотосъемочной системы, включают съемочную камеру (аэрофотоаппарат), аэрофотоустановку для крепления АФА в самолете, оптический визир для прокладки маршрутов и командный прибор автоматического управления съемочным процессом. Аэрофотоаппарат отличается от обычных фотокамер тем, что он рассчитан для съемок с больших расстояний в условиях вибраций, перегрузок. Объектив АФА обеспечивает высокое измерительное и изобразительное качество фотоснимков.

Основные узлы АФА показаны на рис. 3:

1 -корпус камеры, 2-объектив с затвором,

3-кассета с фотопленкой, 4-прикладная рамка

Прикладная рамка находится в задней фокальной плоскости объектива (в плоскости наилучшего изображения). С этой рамкой совмещается светочувствительный слой фотопленки, находящейся в кассете.

? В плоскости прикладной рамки имеются четыре координатные метки (рис. 3b), которые впечатываются на каждый кадр и определяют систему координат снимка. У ряда АФА в плоскости прикладной рамки устанавливается стекло, на котором нанесена сетка крестов (рис. 3c). Расстояние от узловой точки объектива до плоскости прикладной рамки называется фокусным расстоянием аэрофотоаппарата f. Положение точки S относительно плоскости прикладной рамки определяют элементы внутреннего ориентирования. К ним относятся координаты x _o,, y _o главной точки и фокусное расстояние f. Элементы внутреннего ориентирования фиксируются в паспорте АФА. Характеристики некоторых аэрофотоаппаратов приведены в таблице 1.

На каждом аэрофотоснимке изображаются координатные метки, задающие систему координат снимка.

В настоящее время для выполнения аэросъемки используют цифровые аэрофотоаппараты. Выпускаются различные типы цифровых топографических аэрофотоаппаратов. Они отличаются по способам формирования кадра, фотографическим и фотограмметрическим характеристикам, весогабаритным характеристикам и конечно цене.

Цифровые аэрофотоаппараты характеризуются некоторым набором общих свойств, а именно:
1. Использование CCD (ПЗС в русской транскрипции) приемников излучения, матричного или линейного типа.
2. Синтезированный кадр (для широкоформатных аэрофотоаппаратов). Т.е. результирующий кадр системы формируется из набора субкадров, соответствующих отдельным CCD матрицам (линейкам) приемников.
3. GPS/INS поддержка. Т.е. пространственные линейные и угловые координаты системы координат аэрофотоаппарата (элементы внешнего ориентирования) определяются с использованием средств инерциальной навигации и систем спутникового геопозиционирования GPS и (или) ГЛОНАСС.
4. Широкий динамический диапазон 12–14 бит.
5. Наличие компенсации сдвига изображения в течение времени экспозиции («смаз»).

6. Использование гиростабилизации для подержания планового положения аппарата в процессе съемки.

Управляются с использованием обычных персональных компьютеров, которые часто используются и как средства накопления аэрофотоснимков.

В момент съемки плоскость аэрофотоаппарата может занимать горизонтальное или наклонное положения, эти виды аэрофотосъемки называются плановыми и перспективными.

В связи с развитием технологий спутникового позиционирования в последнее время при производстве аэрофотосъемки (с целью облегчения обработки результатов) большой популярностью пользуются системы GPS и ГЛОНАСС.

Системы спутниковой навигации используются как для определения пространственных координат точки фотографирования каждого аэрофотоснимка, так и для контроля пилотажно-навигационных пара метров и управления аэрофотосъемочным процессом в целом.