20.06.2015

В связи с широким применением аэрофотосъемки во многих отраслях лесного дела имеют значение различные виды фотографирования земной поверхности с самолета.
Виды аэрофотосъемки отличаются рядом признаков.
Фотографирование земной поверхности с самолета может происходить при различных положениях главной оптической оси аэрофотоаппарата. В зависимости от этого признака существуют следующие виды аэрофотосъемки: горизонтальная, плановая и наклонная (перспективная) - рис. 15.
Под горизонтальной подразумевается такая аэрофотосъемка, при которой главная оптическая ось аэрофотоаппарата занимает отвесное положение (α=0), плоскость негатива строго горизонтальна.
Если в момент фотографирования главная оптическая ось аэрофотоаппарата отклоняется от отвесной линии в среднем на 1-1,5°, но не более 3°, то такая аэрофотосъемка называется плановой.

Фотографирование же при наклонном положении главной оптической оси аэрофотоаппарата (α>3°) называется наклонной, или перспективной, аэрофотосъемкой. В том случае, когда на аэроснимке изображается естественный горизонт, аэрофотосъемка будет перспективной с горизонтом.
Кроме того, может быть планово-перспективная аэрофотосъемка, при которой по одному и тому же маршруту с помощью специальных аэрофотоаппаратов одновременно производятся плановые и перспективные аэроснимки.
В зависимости от характера покрытия местности аэроснимками аэрофотосъемка разделяется на одинарную, маршрутную и многомаршрутную, или аэрофотосъемку площади.
Oдинapнaя аэpoфoтocъeмкa представляет собой фотографирование отдельных объектов местности (например, гари, ветровала, склада древесины, участка леса, сплава и др.) одиночными аэроснимками. Такая аэрофотосъемка применяется при решении отдельных лесохозяйственных вопросов, при аэротаксации лесов и авиационной охране лесов от пожаров.
Маршрутной аэрофотосъемкой называется воздушное фотографирование полосы местности по определенному маршруту. В зависимости от объекта, подлежащего аэрофотосъемке, маршруты полетов могут быть прямолинейными (ряд кварталов леса), ломаными, или криволинейными (вдоль русла реки). При такой аэрофотосъемке между аэроснимками в маршруте осуществляется перекрытие, достигающее 56-60%. Оно называется продольным перекрытием.
Маршрутная аэрофотосъемка, состоящая из одного, двух или трех маршрутов, применяется для лесотранспортных, водномелиоративных и других работ, проводимых в пределах узкой полосы местности.
Многомаршрутная, или аэрофотосъемка площади, применяется в тех случаях, когда необходимо заснять лесной массив, занимающий значительную площадь. Производится она путем проложения ряда прямолинейных и параллельных между собой маршрутов аэроснимков, взаимноперекрывающихся. При данном виде аэрофотосъемки, помимо продольных перекрытий между аэроснимками в маршрутах, должно быть соблюдено и заданное перекрытие между аэроснимками соседних маршрутов полета, называемое поперечным перекрытием, Обычно оно составляет 30-40% (рис. 16).

В России ведущее место в картографировании страны, в том числе лесных массивов, заняла плановая аэрофотосъемка. Планово-перспективная аэрофотосъемка получила крайне ограниченное распространение, а перспективная аэрофотосъемка применяется для научных целей и для получения фотографии - панорамы местности.
По методу последующей фотограмметрической обработки аэроснимков и изготовления конечной продукции различаются три вида аэрофотосъемки: контурная, комбинированная и стереофотограмметрическая, или стереотопографическая.
Контурная аэрофотосъемка - это съемка, в результате которой получается контурный план местности.
Комбинированная аэрофотосъемка заключается в том, что контурный план местности создается путем использования материалов аэрофотосъемки, а рельеф изображается на нем горизонталями в результате полевых наземных топографогеодезических работ, преимущественно с применением мензульной съемки с использованием аэроснимков.
Стереофотограмметрическая, или стереотопографическая, съемка дает возможность получить топографический план местности на основании камеральной обработки аэроснимков при небольшом объеме геодезических работ.
Лётно-съемочный процесс для всех этих видов аэрофотосъемки в основном один и тот же, но стереофотограмметрическая съемка предъявляет специальные требования к оптике, юстировке аппарата и фиксированию элементов внешнего ориентирования.
Плановую аэрофотосъемку разделяют на крупномасштабную - при масштабе фотографирования крупнее 1:10000, среднемасштабную - при масштабе фотографирования от 1:10000 до 1:30000, мелкомасштабную-при масштабе фотографирования мельче 1:30000 (1:50000, 1:75000 и предельно до 1:100000).
Применение того или иного вида аэрофотосъемки в лесном деле зависит от назначения самой съемки и предъявляемых к ней требований. Аэроснимки, полученные в результате плановой, перспективной или других видов аэрофотосъемки в крупном или мелких масштабах, резко различаются по фотограмметрической обработке и использованию их для различных целей лесного хозяйства и лесной промышленности.
Фотограмметрическая обработка плановых аэроснимков наиболее проста в условиях равнинной местности. Здесь она заключается прежде всего в устранении искажений от несоблюдения вертикального положения главной оптической оси аэрофотоаппарата и от колебаний высоты полета.
Возможность использования плановых аэроснимков для таксации леса без предварительной и сложной фотограмметрической обработки (развертывания, трансформирования) является большим достоинством и позволяет сразу же после аэрофотосъемки применить их для полевых работ. В тех же случаях, когда для решения различных лесохозяйственных и лесоинженерных задач требуется составление более точных планов, создаются фотопланы с соблюдением потребной степени точности.
Основным недостатком плановой аэрофотосъемки считается меньшая производительность ее по сравнению с перспективной и планово-перспективной съемками. Но при современном со стоянии техники этот недостаток устраняется в связи с наличием широкоугольных объективов, применением увеличения фотоизображений и большого формата аэроснимков.
Аэроснимки наклонной аэрофотосъемки с перспективным изображением снятой местности имеют переменный масштаб, уменьшающийся от переднего плана к дальнему. При этом значительное уменьшение масштаба на дальнем плане вызывает резкое падение распознаваемости снимаемых объектов и таксационных показателей насаждений. Если на переднем плане деревья с кронами видны полностью, то по мере удаления от переднего плана к дальнему кроны деревьев все более налегают друг на друга и закрывают собой мелкие прогалины, речки, дороги, просеки и другие земные объекты.
При наклонной аэрофотосъемке в горной местности на аэроснимках получаются значительные искажения ситуации, появляются «мертвые» пространства, вследствие чего на них не фиксируется ряд важных деталей местности.
К числу основных недостатков наклонной аэрофотосъемки относится большая сложность их фотограмметрической обработки.
Заслуживает внимания так называемая щелевая аэрофотосъемка, разработанная в 1936 г. В.С. Семеновым. Схема двухщелевого аэрофотоаппарата системы Семенова приведена на рис. 17.

Сущность щелевой аэрофотосъемки заключается в непрерывном фотографировании полосы местности на движущуюся пленку сквозь узкую щель в фокальной плоскости камеры, расположенную перпендикулярно направлению полета. Щелевой аппарат затвора не имеет, объектив ею все время открыт. При щелевой аэрофотосъемке происходит непрерывное экспонирование пленки, поэтому контактный отпечаток имеет на рулонной бумаге вид сплошной ленты. Движение пленки синхронизировано с движением изображения, что и обусловливает резкость снимка.
Чаще всего щелевые аппараты делаются двухобъективными. Один из них, широкоугольный, дает мелкомасштабное изображение, другой - Крупномасштабное. С помощью этих аппаратов можно производить фотографирование с низкой высоты полета в облачные дни и в условиях сумерек, получать плановые аэроснимки одновременно в различных масштабах, выполнять стереоскопическую съемку одним объективом через обе щели и вести перспективную съемку под любым заданным углом. в частности, щелевая аэрофотосъемка под углом 45° применялась при изучении лесосырьевых баз в зимних условиях. Такая съемка названа аксонометрической. Это правильно только по отношению к середине ленты, так как изображения предметов в краевых частях получались под иными поперечными углами, непрерывно увеличивающимися от центра к краям аэроснимка. По этой причине измерительные свойства таких аэроснимков значительно хуже плановых. Кроме того, встречается полосатость (ребристость) изображения, возникающая за счет неполной синхронизации движения пленки с движением изображения.
Щелевая аэрофотосъемка имеет практическое значение для лесоустройства, различных лесоинженерных и лесохозяйственных целей.
За последние годы развитие получает двухмасштабная аэрофотосъемка. Такая аэрофотосъемка выполняется одновременно двумя аэрофотоаппаратами, в двух различных масштабах (мелком и крупном) при соотнощении 1:2. При лесоустройстве аэроснимки более мелкого масштаба используются для составления планово-картографических материалов, а аэроснимки более крупных масштабов служат для контурного дешифрирования, полевых работ, ориентирования на местности, таксационного и измерительного дешифрирования.
Применяемые для этой цели спаренные аэрофотоаппараты имеют различные фокусные расстояния и при наличии разных форматов аэроснимков (например, 18х18 см и 30x30 см) позволяют почти полностью покрыть снимаемую площадь аэроснимками двух масштабов. Для крупномасштабной аэрофотосъемки возможно уменьшение величины поперечного перекрытия (16-20%). так как такие аэроснимки фотограмметрической обработке не подвергаются.

ТЕМЫ: 12.1 Аэрофотосъемка. 12.2 Космосъемка. 12.3 Навигационные системы.

Я ЛЕКЦИЯ

Под съемками местности в аэрокосмических методах исследо­вания принято понимать процесс дистанционной регистрации излу­чения с записью принимаемых сигналов в форме изображений (снимков), графиков и регистрограмм, а также в числовой форме. Основной, наиболее распространенной и удобной для практиче­ского использования формой записи результатов съемок является фотоизображение, в которое могут преобразовываться регистри­руемые сигналы практически во всех диапазонах электромагнит­ного спектра.

Аэрокосмические методы исследований бази­руются в основном на использовании фотографирующих съемочных, систем, к которым принято относить системы, дающие на выходе изображения местности, хотя на их входе может фиксироваться не только видимое излучение, но и излучение других диапазонов спектра - ультрафиолетовое, инфракрасное, микроволновое.

Фотографирующая система может быть фотографической, ра­ботающей по принципу прямого оптического проектирования види­мых лучей на светочувствительные фотослои, и нефотографической (оптико-электронной), в которой визуализация регистрируемого излучения осуществляется косвенно, путем электронно-оптических преобразований электрических сигналов.

Съемки земной поверхности, выполняемые с воздушных и кос­мических носителей аппаратуры, в свою очередь можно подразде­лить на фотографические и нефотографические. По принципу и ме­тоду регистрации излучения в группе нефотографических съемок различают телевизионную оптическую (кадровую) и оптико-меха­ническую (сканерную), фототелевизионную и радиолокационную съемки. Перспективными, но пока находящимися в стадии разра­ботки, также являются в этой группе лазерная, голографпческая и акустическая съемки.

Нередко в литературе можно встретить также классификацию нефотографических съемок, связанную с названиями отдельных диапазонов спектра. В ней выделяют обычно ультрафиолетовую, инфракрасную, радиотепловую и радиолокацион­ную съемки.

Следует отметить, что методы съемок могут быть пассивные и активные, а также многозональные и многоспектральные. В пас­сивных методах используются съемочные системы, которые сами не генерируют излучения, а регистрируют естественное излучение земной поверхности (солнечное видимое, инфракрасное, микро­волновое). В активных методах, например радиолокации, исполь­зуется съемочная аппаратура, генерирующая направленное излу­чение, воспринимающая отраженный от поверхности сигнал и преобразующая его в изображение.

Многозональный метод съемки, который может применяться в фотографическом и нефотографическом варианте, состоит в одно­временной регистрации излучения данного диапазона спектра (преимущественно -видимого, включая ближнюю ИК-зону) в не­скольких, обычно не более 6, узких его участках. Многоспектральный метод съемки, который применяется в нефотографическом варианте, заключается в одновременной индикации излучения многих диапазонов спектра также в узких их участках. В настоящее время многоспектральная съемка может вестись, охватывая одновременно ультрафиолето­вую, видимую, вею инфракрасную и даже частично микроволно­вую области спектра. С этой целью используется нефотографиче­ская аппаратура, содержащая до 13 и более съемочных каналов.

Элементы внешнего ориентирования воздушных и космических снимков определяются либо непосредственно при съемке с по­мощью специальных устройств и приборов (радиогеодезические станции, радиовысотомеры, статоскопы), либо косвенно, путем отыскания необходимых параметров на основе аналитического ре­шения так называемой обратной фотограмметрической задачи по данным геодезической или географической привязки снимков к местности. При космической фотосъемке задача определения эле­ментов внешнего ориентирования может быть решена также по данным измерения фотоснимков звездного неба. Эти снимки полу­чают с помощью специальной звездной камеры, определенным образом ориентированной относительно камеры, фотографирующей земную поверхность. Обе камеры работают синхронно, что обеспе­чивает одновременное получение снимков земной поверхности и звездного неба.

Аэрокосмические съемки принято делить на ряд классов и ви­дов в зависимости от назначения, используемых носителей, съе­мочной аппаратуры, технологии выполнения съемки, формы пред­ставления результатов.

Существуют несколько разновидностей съемок с самолета: аэро­фотографическая, тепловая инфракрасная, радиолокационная и др. Кроме того, традиционные аэрометоды включают ряд так на­зываемых геофизических съемок - аэромагнитную, аэрорадио­метрическую, аэроспектрометрическую, в результате выполнения которых получают не снимки, а цифровую информацию об ис­следуемых объектах.

Из всех съемок наиболее распространенной является аэрофо­тографическая съемка. В зависимости от направления оптической оси аэрофотоаппарата различают плановую и перспективную аэро­фотосъемку.

При плановой {вертикальной) аэрофотосъемке оптическую ось аэрофотоаппарата приводят в отвесное положение, при котором снимок горизонтален. Однако в процессе полета по прямолиней­ному маршруту аэросъемочный самолет периодически испытыва­ет отклонения, которые характеризуют углами тангажа, крена и сноса (рыскания). Из-за колебаний самолета аэрофотоаппарат также наклоняется и разворачивается. Принято к плановым относить снимки, имеющие угол наклона не более 3°.

При перспективной аэрофотосъемке оптическую ось аэрофото­аппарата устанавливают под определенным углом к вертикали. По сравнению с плановым перспективный снимок захватывает боль­шую площадь, а изображение получается в более привычном для человека ракурсе.

По характеру покрытия местности снимками аэрофотосъемку делят на одномаршрутную и многомаршрутную.

Одномаршрутная аэрофотосъемка применяется при исследо­ваниях речных долин, прибрежной полосы, при дорожных изыс­каниях и т. д. Выборочную маршрутную аэрофотосъемку характер­ных объектов географ может выполнять самостоятельно, сочетая ее с аэровизуальными наблюдениями. Для этих целей удобно ис­пользовать ручной аэрофотоаппарат или цифровую фотокамеру.

Наибольшее производственное применение, прежде всего для топографических съемок, получила многомаршрутная (площадная) аэрофотосъемка, при которой снимаемый участок сплошь покры­вается серией параллельных прямолинейных аэросъемочных мар­шрутов, прокладываемых обычно с запада на восток. В маршруте

на каждом следующем снимке получается часть местности, изоб­раженной на предыдущем снимке. Аэрофотоснимки, получаемые с продольным перекрытием, образуют стереоскопические пары. Про­дольное перекрытие, выражаемое в процентах, устанавливается в зависимости от назначения аэрофотосъемки различным - от 10 до 80 % при среднем значении 60 %. Аэрофотосъемочные маршру­ты прокладывают так, чтобы снимки соседних маршрутов имели поперечное перекрытие. Обычно поперечное перекрытие составля­ет 30 %. Перекрытие снимков позволяет объединить разрозненные аэроснимки в единый массив, целостно отображающий заснятую территорию.

Время для съемки выбирают так, чтобы снимки содержали максимум информации о местности. Учитывают наличие снеж­ного покрова, смену фенофаз развития растительности, состоя­ние сельскохозяйственных угодий, режим водных объектов, влаж­ность грунтов и т. д. Обычно аэрофотосъемку выполняют в лет­ние безоблачные дни, в околополуденное время, но в некоторых случаях, например для изучения почв, лесов, предпочтение отда­ют поздневесенним или раннеосенним съемкам. Съемка плоско­равнинной местности при низком положении Солнца в утрен­ние или вечерние часы позволяет получить наиболее выразитель­ные аэроснимки, на которых микрорельеф подчеркивается про­зрачными тенями. Однако освещенность земной поверхности дол­жна быть достаточной для аэрофотографических съемок с ко­роткими экспонирующими выдержками. Поэтому съемку при вы­соте Солнца менее 20° обычно не производят. По завершении летно-съемочных работ оценивается качество полученных мате­риалов: определяется фотографическое качество аэронегативов (величина коэффициента контрастности, максимальная плот­ность, плотность вуали), проверяется прямолинейность съемоч­ных маршрутов, контролируется продольное и поперечное пере­крытие и др.

Вида аэрофотосъемок. Понятие о съемочном процессе . Фотографирование местности с воздуха может вестись не только с самолетов, но и с других носителей съемочной аппарату­ры: вертолетов, воздушных шаров, аэростатов, дирижаблей, пла­неров и т. п. Основное требование к аэрофотосъемочному полету состоит в том, чтобы самолет летел строго по намеченному прямолинейному маршруту на одной заданной высоте и сохранял при этом макси­мально возможную устойчивость. В реальных условиях полета штурман-аэрофотосъемщик, учитывая угол сноса самолета под влиянием ветра, находит такой курс его следования, при котором обеспечивается полет с некоторой путевой скоростью в заданном направлении относительно земной поверхности.

За работой всего комплекса аэрофотосъемочной аппаратуры (аэрофотоаппарат, радиовысотомер, статоскоп, фоторегистрирующие приборы) следит непосредственно бортоператор. По данным о скорости и высоте полета он определяет и устанавливает на командном приборе такой интервал съемки, при котором выдержи­вается определенное перекрытие снимков в маршруте. В практике аэрофотосъемки принято по-разному называть и обозначать высоты фотографирования, измеряемые относительно различных уровней. Если высота фотографирования определяется от уровня моря, ее называют абсолютной. Высота фотографирования, измеряемая относи­тельно уровня аэродрома, называется относительной. Высоты фотографирования, кроме того, могут изме­ряться относительно среднего уровня территории съемки или отно­сительно конкретной точки на земной поверхности. В этом случае их называют соответственно средними и истинными высотами фотографирования. При расчете масштаба фотографирования, как правило, исходят из средней высоты фотографирования.

В зависимости от значений угловых элементов внешнего ориен­тирования камеры и характера покрытия местности снимками различают перспективную, плановую и стабилизированную аэро­фотосъемку, а также аэрофотосъемку одинарную, одномаршрутную и площадную (рис. 61).

Рис. 44 Схемы одинарной (а), одномаршрутной (б) и площадной (в)

аэрофотосъемки

Перспективную съемку выполняют при значительных углах на­клона оптической оси камеры от отвесной линии. При плановой аэрофотосъемке оптическую ось камеры стремятся уста­новить в отвесное положение, удерживая ее в фотоустановке в горизонтальном положении по уровню. При этом удается обеспе­чить вертикальность оптической оси камеры с погрешностью, не, превышающей обычно 3°. Стабилизированную аэрофотосъемку выполняют с помощью специальной гиростабилизирующей фотоустановки, которая обеспечивает получение снимков с углами наклона не более 40". В настоящее время в целях картографирова­ния выполняют, как правило, только плановую и стабилизирован­ную аэрофотосъемку.Под одинарной аэрофотосъемкой подразумевается,
фотографирование небольших участков местности, покрываемых
одиночными снимками. Одномаршрутная аэрофотосъемка приме­
няется обычно для фотографи­рования линейных объектов. Выполняя площадную аэрофотосъемку равнинных районов, обычно стремятся делать продольное и поперечное перекрытие соответственно в 60 и 30%. При таком продольном перекрытии у трех смежных аэроснимков маршрута будет образовываться зона тройного перекрытия, наличие которой необходимо для выполне­ния различных фотограмметрических измерений. Если на аэрофото­снимке площадной съемки провести средние линии перекрытий, то на нем будет очерчена некоторая центральная часть, называемая его рабочей или полезной площадью. В этой части снимка иска­жения за перспективу и рельеф всегда меньше, чем в периферий­ных его частях.

Для того чтобы обеспечить в процессе аэрофотосъемки задан­ную величину продольного перекрытия, командный прибор должен включать АФА через заданные интервалы времени.

Дешифрированием в аэрокосмическом методе называется про­цесс извлечения необходимой полезной информации об изучаемой территории из материалов аэрокосмической съемки. В результате дешифрирования специалист получает определенное количество исходных фактических сведений и данных, которые интерпретиру­ются в соответствии с конкретной тематикой исследования и ле­жат в основе создаваемой тематической карты.

Из всех видов регистрации информации, характеризующей изу­чаемую местность, предпочтение отдается наглядным видео­изображениям - воздушным снимкам и их монтажам, космиче­ским снимкам и наземным фототеодолитным фотографиям. Эти материалы являются основными для дешифрирования и изучения территориальных особенностей, но и другие виды представления зарегистрированной информации, например запись на магнитной ленте, не остаются без внимания в аэрокосмическом методе исследований. В процессе дешифрирования видео­изображений решается ряд задач, а именно: а) распознавание и классификация объектов местности или их комплексов, изобразив­шихся на снимках; б) установление взаимосвязей между отдель­ными объектами и характерных особенностей их пространствен­ного размещения и в) распознавание и фиксация динамических процессов и природных явлений, возникающих и протекающих на данной территории.

Из большого количества информации, содержащейся на воз­душных и космических снимках, в процессе дешифрирования, как правило, выбирается не вся, а только некоторая часть.

Дешифрирование фотографий непосредственно на местности - (полевое дешифрирование) представляет собой комплекс работ, осуществляемых в натуре путем прокладывания наземных марш­рутов. Распознавание и классификация участков и объектов мест­ности, являющихся предметом исследования, производится путем сличения фотографических изображений. Благодаря такому способу достигается высокая степень достовер­ности дешифрирования и максимальная полнота.

Помимо расшифровки фотографических изображений и их классификации в комплекс наземных работ при полевом дешиф­рировании входят следующие операции: а) нанесение на дешиф­рируемые снимки объектов, которые по ряду причин не нашли своего изображения, но имеют существенное значение для данного исследования и создаваемой, тематической карты; б) уточнение границ различных участков, неясно выразившихся на снимках; в) вычерчивание на фотоснимках объектов и участков, исчезнув­ших на местности, и нанесение на них появившихся вновь; г) сбор дополнительных сведений и характеристик соответственно тема­тике исследований и д) установление и сбор географических наи­менований.

Таким образом, в комплекс «полевое дешифрирование» поми­мо собственно дешифрирования включаются съемочные операции, а также исследования и измерения, соответствующие теме состав­ляемой карты и задачам географического исследования. При по­левом дешифрировании снимки выполняют двойную функцию: во-первых, снабжают специалиста рядом необходимых фактиче­ских данных, содержащихся на них, и, во-вторых, являются осно­вой, на которую наносятся те объекты местности, которые состав­ляют предмет исследования и нагрузку составляемой карты.

Одно из преимуществ полевого дешифрирования состоит в том, что при его производстве местность изучается на момент дешиф­рирования, а не на момент фотографирования. В самом деле, летно-съемочные работы и полевое дешифрирование нередко бывают разделены некоторым промежутком времени, за который на местности могли произойти более или менее существенные изме­нения. Полевое дешифрирование позволяет уточнить устарев­шие аэрофотоснимки. Важным преимуществом полевого дешиф­рирования является то, что в процессе полевых работ на аэро­фотоснимок можно нанести объекты, которые на нем не изобра­зились или из-за недостаточного разрешения фотослоя, или из-за того, что они закрыты другими объектами (например, детали местности под пологом леса), или из-за малого интервала ярко­стей объектов и фона, на котором они размещены. Немаловажное преимущество полевого дешифрирования состоит в возможности в процессе полевых работ безошибочно установить географические наименования речек, ручьев, урочищ, населенных пунктов и т. д.

Наряду с этими достоинствами полевого дешифрирования от­метим ряд недостатков. Одним из них является большая затрата средств на организацию и выполнение полевых работ. Кроме того, само производство полевого дешифрирования сопряжено со зна­чительными затратами труда и сил дешифровщика..

Перед выходом на местность для производства полевого де­шифрирования необходимо провести некоторые предварительные, работы, которые заключаются в следующем: а) географическое изучение района исследований и составление ряда документов, способствующих полевому дешифрированию; б) предварительное камеральное дешифрирование тех изображений, которые не вызы­вают никаких сомнений в их значении, например дорог, пашен", ручьев, границ леса и пр.; в) отбор, оценка и подготовка для де­шифрирования материалов аэрофотосъемки.

В подготовительный период создается предварительная схема-проект наземных маршрутов. Эта схема составляется на восковке или пластике, которые накладываются на накидной монтаж, смон­тированный из контактных отпечатков, отобранных через номер. На схеме тушью или фломастером вычерчиваются проектируемые наземные маршруты, по ходу которых должно производиться по­левое дешифрирование. Выбор маршрутов производится с учетом тематики создаваемой карты. Например, маршруты геоморфоло­гического дешифрирования будут отличаться от маршрутов геобо­танического, топографического и других видов дешифрирования.

При составлении схемы-проекта наземных маршрутов следует соблюдать следующие правила.

Маршруты должны быть проложены с таким расчетом, что­бы исследователь мог посетить участки и объекты, составляющие предмет исследования. Например, при геологическом или геомор­фологическом дешифрировании маршруты должны быть проложе­ны ко всем обнажениям, поперек речных долин, проходить через участки, изображения которых отличаются друг от друга рисунком или фототоном. Полевое дешифрирование произво­дится одновременно с рисовкой горизонталей и дополнительной съемкой объектов местности, не изобразившихся на фотографии, и тех, которые составляют содержание данной тематической карты.

Фотосхемы и увеличенные космические снимки целесообразно использовать для полевого дешифрирования тогда, когда обследу­ется большая по площади территория и создается мелкомасштаб­ная карта (1:100000 и мельче). | Обычно в этом случае полевое дешифрирование проводится с автомашины или вертолета.

Аэровизуальное дешифрирование состоит в том, что _производится оно с борта самолета или вертолета. Для этой работы используются тихоходные летательные аппараты, имеющие скорость полета не более 150 км/ч, так как при большей скорости дешифровщик не успевает различить и зарегистрировать объекты дешифрирования, быстро исчезающие из его поля зрения. Оптимальные высоты, с которых производится аэровизуальное дешифрирование, зависят от скорости полета, задач, исследования и желаемой де­тальности дешифрирования. Опыт показал, что аэровизуальное дешифрирование целесообразно производить с высот до 200 м.

Технологическая схема аэровизуального дешифрирования со­стоит из нескольких этапов. На первом этапе на материалах аэро-дешифрирования кодовыми обозначениями, которые следует раз­работать заранее, так как стандартов для них нет. Сплошное полевое дешифрирование в настоящее время все чаще заменяется так называемым комбинированным, которое пред­ставляет собой сочетание полевого и камерального. Такая технологическая схема дешифрирования отличается своими экономиче­скими выгодами без ухудшения качества. Существует несколько вариантов комбинированного дешифрирования. Наиболее простым, но и менее экономным является такой процесс комбинированного дешифрирования, при котором все аэрофотоснимки перед выездом на местность подвергаются предварительному камеральному де­шифрированию с использованием прямых и косвенных признаков.

Камеральное дешифрирование материалов аэрокосмической съемки отличается от полевого тем, что процесс извлечения ин­формации и изучение сфотографированной территории осуществля­лся в лабораторных условиях. В настоящее время камеральное дешифрирование интенсивно развивается. По сравнению с полевым имеет ряд преимуществ: экономическая выгодность, экономия времени и трудовых затрат, комфортные условия труда, возможность кооперирования различных специалистов, применение разнообразной аппаратуры, облегчающей труд человека, изучение труднодоступных или вовсе недоступных регионов. В процессе камерального дешифрирования ряд его этапов может быть автоматизирован. К недостаткам камерального - дешифрирования можно отнести то, что во многом оно имеет вероятностный характер, что сказывается на достоверности дешифрирования и требует полевой доработки.

Визуальное дешифрирование всегда целесообразно произво­
дить на стереомодели




визуальное дешифрирование производится не толькона воздушных снимках, но также и на космических, для чего сле­дует скомбинировать стереопары из снимков, полученных на соседних витках полета космического корабля.

Из стереоскопических приборов общеупотребительны следующие: а) зеркальные и призменные стереоскопы; б) зеркальные стереоскопы с переменным увеличением; в) стереопантометры с| параллаксометром; г) интерпретоскопы.

Из семейства зеркально-линзовых стереоскопов наиболее удоб­ны для визуального дешифрирования стереоскопы со сменным увеличением, которые изготавливает народное предприятие «Карл-Цейсе» в ГДР. Этот прибор допускает общий обзор всей площади стереопары (или ее большей части). Для детального дешифриро­вания на прибор надевается насадка с двумя окулярами, имеющи­ми увеличение 4 х. Поле зрения при этом уменьшается, но отдель­ные участки стереомодели рассматриваются с увеличением, что способствует дешифрированию мелких деталей изображения. В комплект к стереоскопу придается параллаксометр, с помощью которого можно измерять линейные продольные параллаксы с точностью не более 0,05 мм и, следовательно, производить обмер стереомодели и определять собственные высоты ряда объектов местности.

Наиболее универсальный стереоскопический прибор для дешиф­рирования - интерпретоскоп - изготавливается в ГДР (рис. 62). Это прибор стационарного типа и предназначен для визуального дешифрирования воздушных и космических снимков, имеющих размеры от 70X70 до 230X230 мм, изготовленных как на прозрачной основе, так и на непрозрачной. Одно из достоинств прибора состоит в том, что на нем можно обрабатывать нераз­резанную на отдельные кадры пленку. Дешифрируемые снимки помещаются на стеклянную столешницу стола, где могут просве­чиваться источниками света, расположенными в корпусе стола. Снимки на непрозрачной основе освещаются светильниками такСплошное полевое дешифрирование в настоящее время все чаще заменяется так называемым комбинированным, которое пред­ставляет собой сочетание полевого и камерального. Такая технологическая схема дешифрирования отличается своими экономиче­скими выгодами без ухудшения качества. Существует несколько вариантов комбинированного дешифрирования. Наиболее простым, но и менее экономным является такой процесс комбинированного дешифрирования, при котором все аэрофотоснимки перед выездом на местность подвергаются предварительному камеральному де­шифрированию с использованием прямых и косвенных признаков.

Камеральное дешифрирование материалов аэрокосмической:ъемки отличается от полевого тем, что процесс извлечения ин­формации и изучение сфотографированной территории осуществля­лся в лабораторных условиях. В настоящее время камеральное дешифрирование интенсивно развивается. По сравнению с полевым имеет ряд преимуществ: экономическая выгодность, экономия времени и трудовых затрат, комфортные условия труда, возможность кооперирования различных специалистов, применение разнообразной аппаратуры, облегчающей труд человека, изучение труднодоступных или вовсе недоступных регионов. В процессе камерального дешифрирования ряд его этапов может быть автоматизирован. К недостаткам камерального дешифрирования можно отнести то, что во многом оно имеет вероятностный характер, что сказывается на достоверности дешифрирования и требует полевой доработки.

Визуальное дешифрирование всегда целесообразно произво­
дить на стереомодели по двум причинам. Во-первых, прямой приз­
нак дешифрирования (форма объекта) на стереомодели рассмат­
ривается в трехмерном, а не в двухмерном пространстве, как это
имеет место на плоских одиночных снимках или их монтажах.
Поэтому возможность распознавания и классификации объектов,
имеющих высоту, значительно возрастает. Во-вторых, на стереомо­
дели наглядно представлены характерные особенности простран­
ственного размещения отдельных компонентов ландшафта, зако­
номерно приуроченных к различным формам рельефа, что лежит
в основе косвенных способов дешифрирования. Стереоскопическое
визуальное дешифрирование производится не только на воздушных снимках, но также и на космических, для чего сле­дует скомбинировать стереопары из снимков, полученных на соседних витках полета космического корабля.

Введение………………………………………………………………..3

Аэрогеодезия, её содержание………………………………………...5

Аэросъемка, её виды и методы…..………………………………….8

1. Метод аэрофотосъёмки……………………………………...10

   Метод космической съёмки………………………………….13

Метод аэрогеодезических работ на основе лазерной локации и цифровой аэрофотосъёмки………………………………………….15

Список литературы…………………………………………………..20

Введение.

В России до середины тридцатых годов комплекс работ по созданию карт по фотоснимкам местности, полученным с летательного аппарата называли аэрофотосъёмкой. Впоследствии термин аэрофотосъёмка отнесли только к лётно-съёмочному процессу, включая проектирование, самолётовождение, фотографирование и вспомогательные операции. Аэрофотографией назвали процессы экспонирования и фотолабораторной обработки аэрофотоснимков.

Понятие аэрофототопография охватывает комплекс процессов по созданию топографических карт по фотоснимкам местности, полученным с авиационного летательного аппарата. Сюда входят лётно-съёмочные работы, привязка снимков, дешифрирование, построение сетей фототриангуляции, изготовление фотоосновы карты, стереоскопическая съёмка рельефа, составление топографической карты и др.

В конце двадцатых – начале тридцатых годов в России внедряется аэрофотограмметрический метод в геодезическое производство. Появляется название аэрогеодезическое производство и термин «аэрогеодезия», который в большей степени дублирует аналогичный термин «аэрофототопография», но охватывает более широкий спектр применения различного рода аэроснимков для получения отраслевых видов информации.

Прикладные тематические направления трансформировали понятие термина «фототопография» и изменили его содержание. Выделилась фотограмметрия, которая стала включать в себя комплекс процессов, непосредственно использующих геометрию изображения (измерение, преобразование, построение сетей, рисовку рельефа и т.п.).

В традиционной фотограмметрии излагаются теория и технология, построенные на математическом аппарате и практических приемах, в основе которых лежит представление о статической центральной проекции местности, получаемую в условиях, когда фотоаппарат и местность взаимно неподвижны (фототеодолитная съёмка) или их передвижением во время экспонирования кадра можно пренебречь (топографическая аэрофотосъёмка).

В условиях космических съёмок применяют динамические съёмочые системы. Первыми динамическими съёмочными системами были телевизионные и тепловизионные сканеры. Геометрия сканерных снимков отличается от обычных аэрофотоснимков тем, что процесс построения проекции местности в пределах снимка растянут по времени и значительно зависит от подвижности носителя.

Качественной особенностью ряда динамических систем является то, что они работают в более широком невидимом диапазоне электромагнитных волн, что даёт возможность получать более полную информацию об окружающей среде и о земных ресурсах.

В настоящее время динамические съёмочные системы широко применяются не только в космических съёмках, но и в аэросъёмках.

Аппаратуру, с помощью которой в съёмочных системах воспринимается энергия, несущая информацию об объектах съёмки называют съёмочными устройствами (СУ). Разновидностями СУ являются фотокамеры, телекамеры, сканеры, тепловизоры, ИК – и СВЧ – радиометры, радарные установки и т.п.

1.Аэрогеодезия, её содержание.

Аэрогеодезия – это раздел геодезии, изучающий методы измерения и преобразования изображений земной поверхности, методы получения по ним широкого спектра информации об объектах съёмки с целью составления топографических и специальных планов и карт, цифровых моделей местности, а также для решения ряда инженерных отраслевых задач при проектировании, строительстве и эксплуатации различных искусственных сооружений (дорог, мостов, аэродромов, плотин, каналов, трубопроводов, линий электропередач и т. п.). Аэрогеодезия рассматривает часть тех же вопросов, что и геодезия, но использует для этого вместо измерений и установления качественных и количественных характеристик объектов непосредственно на поверхности земли измерения и интерпретацию этих объектов по аэрокосмическим изображениям.

В технологии и методах системного автоматизированного проектирования объектов строительства (САПР) аэрофотогеодезический метод выступает как один из основных видов изыскательских работ, позволяющий при значительном увеличении производительности полевых работ перенести основной объём работы по получению информации о местности в комфортные камеральные условия с широким привлечением для этих целей средств автоматизации и компьютерной техники.

Аэроизыскания – комплекс специальных воздушных, наземных полевых и камеральных работ, направленных на получение исходной топографической, инженерно-геологической, гидрогеологической, гидрометеорологической, экономической и других видов информации, необходимой для разработки проектов объектов строительства.

Опыт, накопленный в области применения аэрометодов при изысканиях, показывает их исключительную эффективность по сравнению с традиционными методами сбора информации как в части значительного снижения трудоёмкости и сокращения сроков изысканий, так и в части широты охвата различных видов информации, необходимой для проектирования. Аэроизыскания выполняют в три этапа: подготовительный, полевой и камеральный.

В подготовительный период осуществляется сбор имеющейся на район изысканий топографической информации и материалов аэросъёмок прошлых лет, на основании которых обосновывают полосу варьирования конкурентносособных вариантов трассы и составляют проект производства аэросъёмочных, полевых и камеральных аэрофотогеодезиеских работ.

В полевой период производят: наземные геодезические работы по созданию планово-высотного обоснования аэросъёмок; закрепление и маркировку точек опорной сети; различные виды аэросъёмочных работ, привязку и дешифрирование аэрофотоснимков. Важным видом аэрогеодезических изысканий является дешифрирование – выявление (обнаружение и опознавание) и раскрытие содержания (познания) различных объектов и элементов местности по их изображениям на снимках, их качественных и количественных характеристик, своеобразных свойств и особенностей.

В камеральный период выполняют полную обработку результатов геодезических измерений, фотограмметрическое сгущение геодезического съёмочного обоснования методами аналитической фототриангуляции, стереофотограмметрические работы по получению информации о рельефе и изготовлению топографических планов и ЦММ в единой системе координат.

Аэрогеологические изыскания – комплекс наземных, воздушных и камеральных работ по установлению геологических, почвенно-грунтовых и гидрогеологических условий местности, включающие в себя также поиск и разведку местных дорожно-строительных материалов. Аэрогеологические изыскания оказываются особенно эффективными при совместном использовании наземных методов инженерно-геологических изысканий, с обязательным использованием геофизических методов разведки.

Аэрогидрологические изыскания направлены на выявление морфометрических, гидравлических и гидрологических характеристик водотоков, типа и интенсивности руслового процесса, ледового режима, характеристик малых водосборов и т. д. Эта информация необходима для проектирования мостовых переходов, малых водопропускных сооружений (например, водопропускных дорожных труб и малых мостов) и системы поверхностного водоотвода.

Аэроэкономические изыскания прежде всего позволяют установить характеристики транспортных потоков на существующей сети автомобильных дорог в разное время суток, разные дни недели, месяцы и годы (интенсивность и состав движения, скорости, плотности на различных участках дорог, распределение интервалов между автомобилями и т. д.), направления транспортных связей, границы и типы земельных и лесных угодий с последующей оценкой стоимостей их отвода и др.

Аэрофотогеодезические изыскания в настоящее время производят с применением современного аэросъёмочного, навигационного оборудования (в частности, систем спутниковой навигации и определения координат центров фотографирования «GPS») и технологических линий цифровой картографии и ГИС.

2.Аэросъёмка, её виды и методы.

Аэросъёмкой называют процесс получения изображений местности с летательных аппаратов. Если её ведут фотоаппаратами, то её называют аэрофотосъёмкой, если с помощью специальных телевизионных или электронных сканирующих устройств, то – электронной аэросъёмкой, если с помощью тепловизоров в инфракрасной части спектра, то - тепловой или инфрарасной съёмкой, а если радиолакаторами, при которых получают изображение в отражённых от поверхностных слоёв электромагнитных радиоволн – радиолакационной съёмкой.

Регистрацию изображений местности можно вести в разных зонах спектра электромагнитных волн: видимой с длинами волн (0,38 – 0,78 мкм), ультрафиолетовой ближней (0,28 – 0,32 мкм), инфракрасной (0,18 – 10 мкм), или микрорадиоволновой (0,01 – 100 см). Съёмку выполняют либо водной зоне электромагнитного излучения, либо одновременно в нескольких.

Одним из современных методов сбора и обработки данных о местоположении объектов и рельефе местности, а также их качественных и количественных характеристиках, является комбинированный метод на основе лазерной локации и цифровой аэрофотосъёмки.

При инфракрасной аэросъёмке регистрируется электромагнитное излучение в диапазоне длин волн 0,7 – 12 мкм, которое излучают или отражают различные объекты местности. Инфракрасное излучение как носитель информации близко к свету и радиосигналам, зависит от температуры источника излучения, характеризует его вещество и состояние. Оно выявляет внутренние свойства объектов, позволяет изучать процессы в верхнем слое Земли. Инфракрасные системы имеют оптическую часть, приёмное устройство, устройство обработки и выдачи информации. Излучение природной среды в ифракрасной области спектра регистрируется тепловизорами в трёх зонах: ближней (0,7 – 2,5 мкм), средней (3,0 – 5,5) мкм) и дальней (8 – 12 мкм). На практике установлена важность совместного дешифрирования панхроматических и инфракрасных аэрофотоснимков.

Российский тепловизор «Вулкан» производит аэрофотосъёмку преимущественно в средней инфракрасной зоне спектра, а тепловизор шведской фирмы «AGA» - в дальней инфракрасной зоне спектра. Их применение особенно эффективно при выявлении и изучении переувлажнённых и мерзлотных участков земной поверхности, течений грунтовых вод, гидрологии мелководий и речных отложений, выделении отдельных горных пород.

При радиолокационной съёмке получают изображения местности в радиоволновом диапазоне электромагнитного излучения. Существуют специально приспособленные для глубинных геологических гидрологических работ многочастотные радиолакационные установки, использующие сантиметровые дециметровые волны. Радиолакационные съёмки особенно эффективны при исследовании влажности, мерзлотных явлений, болот, геологических и гидрологических образований.

Радиолокационная съёмка (РЛС) делится на съёмку бокового обзора и съёмку кругового обзора. Наибольшее расстояние до объектов, при котором они обнаруживаются, называется дальностью действия. Разрешающая способность – это минимальное расстояние между двумя объектами, имеющими один и тот же азимут или угол, при котором отражённые сигналы не сливаются на экране индикатора, то есть когда на экране электроннолучевой трубки начало импульса от от второго объекта отстаёт от конца импульса от первого объекта на время, превышающее длительность одного импульса. При радиолокационной съёмке посылаются сигналы, излучающие энергию в определённых направлениях и принимают сигналы так же с определённых направлений. Чем уже диаграмма направленности, тем выше разрешающая способность РЛС.

Наиболее интенсивно развиваются и широко распространены для картографических целей методы аэрофотосъёмки, космической съёмки и комбинированный метод лазерной локации и цифровой аэрофотосъёмки, который применяется преимущественно для крупномасштабного картографирования и особенно эффективно для линейных объектов. Эти методы рассматриваются далее более детально.

Метод аэрофотосъёмки.

Одним из важнейших применений фотографии является воздуш-ное и космическое фотографирова-ние, т. е. получение снимков земной поверхности с лета-тельных аппаратов – самолетов, вер-толе-тов, искусственных спут-ников Земли и др.

Аэрофотосъемкой называют совокупность работ по получе-нию аэронегативов и аэ-роснимков или цифровых снимков местности с целью последующего их ис-пользования для создания планов и карт местности. Термин «Аэ-рофо-то-съемка» объединяет ряд взаимосвязанных процессов, в частности:

Летно-съемочные работы, включающие разработку техни-че-ских условий аэро-фо-тосъемки, составление проекта и его исполнение;

Полевые фотолабораторные работы, в случае традиционной аэрофотосъёмки, включающие фото-графи-че-скую обра-ботку экспонированных аэрофильмов, из-го-товление по ним отпечатков и иной пер-вичной продукции;

Полевые фотограмметрические работы, включающие регистра-цию мате-риа-лов аэрофотосъемки и оценку качества ис-полнен-ной фотосъемки.

Результатом традиционных работ являются аэронегативы, аэро-снимки, а также зафиксиро-ван-ные в полете показания специальных прибо-ров.

Аэронегативы (аэроснимки) – фотографические изображе-ния мест-ности, по-кры-вающие без разрывов заданный участок земной по-верх-ности – используются для после-дую-щего преобразования и соз-дания по ним карт и планов. Для обеспечения последующих работ смежные аэро-негативы (аэроснимки) должны иметь перекрытия рас-чет-ной величины. Мет-рические и фотометрические характеристики аэроне-гативов в значи-тельной степени за-висят от выполнения техни-ческих ус-ловий аэрофото-съемки и выбора параметров применяе-мых для аэрофо-тосъемки фотогра-фических материалов и оптических сис-тем. Точность и ка-чество аэроне-гативов, в свою очередь, определяет качество созда-ваемых по ним карт и пла-нов, сроки фотограмметриче-ской обработки, организацию работ и т.п. Для получения пол-ноцен-ных аэронегативов и их эффективного использо-вания необходимо со-гласование летно-съе-мочных работ, и в первую оче-редь их парамет-ров, с организацией всего топографо-геоде-зи-ческого про-изводства.

В отличие от традиционной аэрофотосъёмки цифровая аэрофотосъёмка выполняется по двум технологиям, которые зависят от типа цифровых камер:

летно-съемочные работы, в которых используют камеры с ПЗС линейками обязательно сочетаются две системы GPS + INS, то есть Глобальная система позиционирования и Инерциальная система, для определения положения изображения ПЗС-линейки в пространстве в каждый момент времени. Эта съёмочная система часто используется также при космических съёмках. Бортовой компьютер и программное обеспечение позволяют интегрировать обработку данных GPS -приёмника и данных INS – инерциальной системы и объединить трансформированное по ним изображение в полные снимки.

В самолётном варианте изменения в высоте платформы, на которой установлена камера, трудно предсказуемы. Поэтому разработан и реализован второй технологический подход – матричный сенсор.

летно-съемочные работы, выполняемые на основе матричного сенсора (ПЗС – матрица), больше напоминают традиционный аналоговый метод аэрофотосъёмки, когда все элементы матрицы одновременно экспонируются. В этом методе внутри пиксельная геометрия известна и строго определена, по сравнению с линейной технологией, в которой размеры пикселя меняются в зависимости от продольной скорости носителя. В матричной технологии в настоящее время проблема в том, что большие матричные решётки сложны в изготовлении. Поэтому комбинируют: делают большие по площади решётки из нескольких маленьких по площади. Например, из четырёх. Четырех линзовый объектив формирует четыре отдельных изображения, которые трансформируют в центральную проекцию и автоматически стыкуют. Такие снимки обрабатываются по существующим программам аналитической обработки.

Результатом цифровой аэрофотосъёмки являются цифровые аэрофото-снимки, а также зафиксиро-ван-ные в полете элементы внешнего ориентирования (линейные - Xs, Ys, Zs – координаты центра фотографирования; угловые - , ,  - ориентирование камеры относительно осей координат).

В соответствии с законами центрального проектирования, по кото-рым строится изо-бра-жение местности, аэронегатив (аэроснимок) содер-жит ряд искажений, величины которых определяются углом на-клона оптической оси аэрофотоаппарата и колебанием рельефа мест-ности. Устранение этих искажений осуществляется в процессе их фо-тограм-метрической об-ра-ботки, и в частности – фотографического или цифро-вого преобразования, называемого трансформированием. В связи с этим использование аэроснимков без их предвари-тельного трансформи-рования для картогра-фического (топографического) обес-печения вы-пол-няемых работ, в том числе в качестве основы ГИС, ог-раничивается влиянием указанных иска-жений.

Показания специальных приборов и оборудования, зафик-сиро-ванные в про-цессе аэрофотосъемки, обеспечивают стабилизацию съемочной ка-меры в полете или последующее опре-деление по ним простран-ст-вен-ного положения аэроснимков в абсолютной или относи-тель-ной сис-теме коор-динат с целью последующего их использования при вы-полне-нии фо-то-грамметрических работ и преобразовании аэро-снимков в планы и карты. К числу таких при-боров относят гироскопы, системы глобального пози-ционирования, оборудование для опре-деле-ния вы-соты полета, пре-выше-ний между центрами фотографирования, а также аэро-нави-гацион-ные сис-темы и др. Наличие указанных данных во многом определяет тех-нологию ка-меральной обработки материалов аэрофото-съемки, сущест-венно влияет на оперативность, точность фо-тограм-метрических по-строений и объ-емы полевых работ по их обес-печению.

Аэрофотосъемочные работы выполняются спе-циали-зированными подразделениями топографо-геодези-ческой или землеустроительной службами на специально оборудованных лет-ных средствах.

Метод космической фотосъёмки.

Космическая информация на сегодняшний день становится всё более разнообразной и точной. Возможность её получения, обработки и обновления становится всё более лёгкой и доступной. Широкое применение для космических съёмок нашли электронно-оптические съёмочные системы. Например SPOT 2 используют более 10 лет для картографирования в масштабе 1:50000 (разрешение на земле в панхроматическом варианте 10 м, у нового SPOT 5 разрешение 2,5 м; 5 м) и последний обладает возможностью стереообработки. Но у этой системы снимки в стереопаре растянуты по времени. От этого недостатка избавлены стереосистемы, имеющие два или три пучка визирования – вперёд, вниз, назад.

Элементы ориентирования сканера получают из совместного уравнивания орбитальных, наземных и данных навигационной системы. Преимущество снимков, полученных сканерами, перед фотоснимками заключаются в том, что изображения получаются непосредственно в цифровой форме, исключая процессы фотохимической обработки и сканирования. Сдерживает их применение более низкая разрешающая способность, сложный характер геометрических искажений изображений и большое количество информации, которую трудно хранить и передавать.

В настоящее время десятки космических съёмочных систем передают космические снимки высокого разрешения (от 5 м до 0,6 м) на любую территорию Земли. В России и за рубежом созданы и функционируют банки и архивы данных цифровых снимков всего земного шара. Особенно важна доступность для потребителя этих материалов. Причём та территория России, которая считается у нас засекреченной за рубежом можно получить снимки на неё без всяких ограничений. По системе Интернет можно осуществить оперативный поиск, сделать заказ и получить необходимую информацию, а также заказать проведение съёмок любой территории и получение корректированных снимков в цифровой форме.

Космические снимки высокого разрешения имеют практическое применений в большом количестве коммерческих направлений, таких как картографирование, землепользование, кадастр, сельское и лесное хозяйство, изменение окружающей среды, мониторинг стихийных бедствий.

3.Метод аэрогеодезических работ на основе лазерной локации и цифровой аэрофотосъёмки.

Одним из современных методов сбора и обработки данных о местоположении объектов и рельефе местности, а также их качественных и количественных характеристиках, является метод на основе лазерной локации и цифровой аэрофотосъёмки.

В основе технологии лежит выполнение синхронного маршрутного лазерно-локационного сканирования местности и цифровой аэрофотосъемки в составе, например, следующего комплекта оборудования:

Лазерного сканера ALTM-1210 с разверткой лазерного луча в одной плоскости и частой выполнения измерений 5 Кгц. Угол сканирования может быть задан в диапазоне 20, а частота сканирования может меняться от 0 до 28 Гц. На основании данных этой подсистемы можно вычислить расстояние между излучателем и объектом отражения, а также угол в плоскости сканирования, куда был направлен луч в момент излучения.

Инерциальная система, датчики которой установлены в одном блоке с лазерным сканером. На основании данных этой подсистемы можно вычислить параметры ориентации летательного аппарата (датчиков инерциальной системы, лазерного сканера и фотоаппарата) относительно определенной системы координат.

GPS-приемник. На основе данных которого, осуществляется синхронизация времени работы всех подсистем, а также вводится единая система координат и рассчитывается траектория полета летательного аппарата.

Для выполнения съемки создаются базовые GPS-станции, данные которых используются для вычисления дифференциальных поправок при определении траектории летательного аппарата. Для определения траектории летательного аппарата и уточнения угловых данных инерциальной системы, применяется метод совместной обработки GPS-данных и данных инерциальной системы. Применение такого метода расчета повышает как точность определения угловых параметров, так и местоположения.

Кроме прибора, выполняющего лазерно-локационное сканирование местности, на борту летательного аппарата устанавливается цифровая фотокамера. Поскольку в составе прибора, выполняющего лазерно-локационную съемку (ALTM-1210), входит инерциальная подсистема, то геодезическая привязка фотографий осуществляется программным способом автоматически, учитывая траекторию полёта и угловую ориентацию фотоаппарата и летательного аппарата в момент экспозиции снимка. То есть вычисляются линейные - X, Y, Z и угловые - , ,  элементы внешнего ориентирования снимка.

Технические характеристики лазерного сканера ALTM-1210:

Рабочая высота полета носителя 250 - 1000 м

Точность по дальности 15 см

Разрешение по дальности 3 см

Угол сканирования от 0 до ±20°

Полоса захвата высоты от 0 до 0.68 долей

Угловая точность 0.05°

Частота сканирования от 0 до 24 Гц

Рабочая длина волны 1047 нм

Частота генерации лазерных импульсов 10 Кгц

Расходимость луча 0.25 мрад, полный угол

Длительность импульса 16 нс

Длительность фронта импульса 3 нс

Средняя энергия в импульсе 80 мк Дж

Класс лазера по безопасности IV

Напряжение питания 28 В

Номинальный потребляемый ток 15 А

Технология выполнения лазерно-локационных аэросъемочных работ включает несколько этапов:

Планирование и подготовка аэросъемочных работ.

На данном этапе осуществляется:

Получение картографического материала и утверждение границ объекта съемки;

Выбор параметров съемки, исходя из продукта необходимого Заказчику и условий съемки;

Подготовка материалов для навигации и настройка навигационной системы;

Камеральная рекогносцировка и выбор геодезических пунктов для определения местоположения базовых станций;

Составление проекта съемки.

Работы по геодезическому обеспечению аэросъемочных работ:

Полевое обследование пунктов ГГС, мест установки базовых станций и мест расположения контрольных точек;

Создание рабочего проекта привязки базовых станций;

Закрепление мест установки базовых станций и контрольных точек;

Спутниковые наблюдения в сети (в соответствии с рабочим проектом) и на контрольных точках;

Обработка наблюдений. Вычисление координат базовых станций и контрольных точек.

3. Установка и калибровка оборудования на летательном аппарате (ЛА):

Установка оборудования на борт ЛА;

Измерение параметров установки аппаратуры;

Спутниковые наблюдения для проведения калибровки оборудования;

Проведение калибровочного полета;

Обработка результатов калибровочного полета и проверка точности данных;

4. Выполнение лазерно-локационной съемки:

Расстановка и включение базовых станций, обеспечивающий дифференциальный режим обработки GPS-данных;

Выполнение съемочного задания, согласно выбранным режимам съемки и графику работ;

Архивация отснятого материала.

5. Контроль полноты и качества отснятого материала:

Контроль качества GPS-измерений;

Контроль наличия пропусков в данных;

Контроль качества полученных данных;

Вычисление расхождений координат точек, полученных по результатам лазерного сканирования, и контрольных точек;

Составление, если это необходимо, задания на пересъемку.

Обеспечение правил проведения аэросъемочных работ и решение режимных вопросов.

Следующими технологическими этапами являются первичная обработка материалов съемки и тематическая обработка. Результатом первичной обработки является массив точек, каждая из которых является результатом отражения лазерного луча от поверхности рельефа или иного объекта, в который попал лазерный луч. Каждая такая точка характеризуется тремя координатами в какой-либо геодезической или локальной системах координат.

Конечным продуктом после тематической обработки являются:

Цифровая модель рельефа (ЦМР) и цифровая модель растительности в виде массивов классифицированных точек принадлежащих рельефу и не принадлежащих рельефу соответственно;

Тематические слои по «Техническому заданию» заказчика (гидросеть, ЛЭП, строения, дороги и т.д.);

Векторизованные слои (гидросеть, ЛЭП, строения, дороги и т.д.);

Ортофотоплан.

Список литературы:

Гонин Г. Б. Космические съёмки Земли. – Л.: Недра, 1989. 252 с.

Дейнеко В. Ф. Аэрофотогеодезия. М., 1968. 328 с.

Инструкция о порядке дешифрирования элементов местности в масштабе 1:10000 по материалам аэрофотосъемки для создания базовой картографической модели местности. Мн., 2002. 11с.

А. Н. Аэрофотосъемка. Автоматизация аэрофотосъемочных процессов. М., 1985. 185 с.

ЛобановА. Н. Аэрофототопография. М., 1978. 576 с.

Методы строительства зависели от... местность в несколько искажённом виде , так как законы... Картография и аэросъемка Обнаруживать римские дороги помогает аэросъемка и изучение древних...

1. Природопользование отчужденных территорий подвеоженных радиоактивному загрязнению

   Реферат >> Государство и право

   И за рубежом, является аэросъемка . При помощи её , можно быстро и точно... изменений. С помощью этого метода и в сочетании с описательным методом и методом сбора и обработки литературных... В заповеднике водятся 54 вида млекопитающих, 25 видов рыб. И это поистине...

2. Организация материально-технического обеспечения предприятия ресторанного бизнеса

   Реферат >> Экономика

   Или маршрутной аэросъемки при обновлении... схема грузоперевозок различными видами транспорта, при... не отражают современного её состояния и предусматриваются... сочетании полевого и камерального методов дешифрирования. Дешифрирование аэрофотоснимков...

3. Организация работ по созданию планово-высотного обоснования и съемкам М 1 2000 и 1 500 для целей

   Реферат >> Геология

   Стране, но и за её пределами пользуется продукция, которую производят... рекомендациями, учитывающими специфику отдельных видов строительства . Для отдельных стадий... метода съемки непосредственно связан с площадью снимаемого участка. Так, аэросъемку ...

История аэросъемки местности берет начало в 19-м веке. Развиваясь, эта молодая наука все больше демонстрировала величину своего потенциала. Первой интересной идеей стало помещение фотокамеры на голубей, предложенное немецким аптекарем. Таким способом аэросъемки и пользовались в годы Первой мировой войны. Технологии же продолжают совершенствоваться и по сей день. И удивительно, насколько иначе мог бы сложиться ход той же Великой Отечественной войны с современной, такой совершенной по сравнению с образцами той эпохи, техникой.

Аэрофотосъемка Второй мировой войны

С целью сбора информации во Вторую мировую войну авиационные подразделения Вермахта под названием «Группы Ровеля» вели воздушную разведку над территорией СССР. В их состав входили высотные бомбардировщики, которые модифицировались для проведения аэрофотосъемки местности.

Прямо перед вторжением на территорию советского государства над ним пролетали самолеты Вермахта. Высота аэрофотосъемки была слишком большой, чтобы быть доступной истребителям ВВС Красной армии. Было сделано большое количество фотографий стратегически важных объектов Изображения, полученные в результате аэрофотосъемки, позволяли планирование и осуществление целенаправленных налетов на аэродромы ВВС страны. Эти действия привели в фактически полную не боеготовность военно-воздушные силы РККА на первых порах военных действий.

Техника

Наиболее массовыми в процессе проведения немецкой аэрофотосъемки Второй мировой войны стали самолеты Ju-88D. Именно они подвергались постоянному усовершенствованию. Увеличивались их скорость и радиусы действия. Так, немецкие разработчики добились для них скорости 700 км/ч и радиуса действия 2500 км.

Как происходил процесс?

Главной целью деятельности воздушной разведки было обслуживание интересов сухопутных подразделений. Задания перед вылетом они получали от армейского руководства. Обычно штабы получали заявку на разведку фронтовых полос и ближнего тыла врага. Летали самолеты разведки на высоте около 2 км и 6 км. В каждом вылете чаще всего было два разведывательных самолета - один осуществлял аэрофотосъемку местности, а другой обнаруживал истребители противника, а также зенитную артиллерию, находящуюся поблизости.

Наиболее важные данные, полученные в ходе этого процесса, передавали по радиосвязи. Иногда происходил сброс текстовых посланий на передовую позиции наземного подразделения. Такие донесения пилотов вместе со снимками сразу передавали в армейский штаб.

Роль

Поскольку основой самой идеи блицкрига были мощные атаки танков и прочей техники, скорость их передвижения должна была быть высокой. По этой причине им были необходимы свежие данные разведки. Очень важна была скорость донесения данных, полученных в ходе военной разведки, до самих частей. Поэтому зачастую разведывательные эскадрильи подчинялись танковым подразделениям. Это позволяло разведке иногда фактически передавать войскам прямой репортаж с места событий.

Несколько отличалась ситуация с дальней разведкой. Самолеты на дальнюю разведку вылетали поодиночке. Планировку полета и сам итоговый маршрут составлял сам командир экипажа по ходу ситуации. Он получал перед этим ряд указаний. К примеру, сделать фотографии конкретного железнодорожного узла, обнаружить суда на определенном участке реки, вычислить расположение артиллерии указанного сектора. Также до вылета вычислялась необходимая высота для проведения аэрофотосъемки местности. Выбирался вид фотопленок, время выдержки, диафрагма камеры.

На первых порах ВОВ использовалась следующая тактика проведения подобных операций. Самолет занимал высоту от 3 до 6 км, направлялся в заданную область. Найдя объекты, он пролетал над ними на высоте 6-9 км, они обычно прикрывались средствами ПВО. С течением войны все чаще самолет пролетал на меньших высотах. Это позволяло увеличить шанс оставаться не обнаруженным радарами. При приближении к объекту пилот набирал необходимые 6-9 км высоты. Сразу после фотографирования высота резко уменьшалась, самолет следовал на базу.

Несмотря на все меры безопасности, потери в рядах разведывательных эскадрилий Вермахта на территории СССР были большими.

Ночные аэрофотосъемки

С проблемами съемок в ночь Вермахт столкнулся после провала блицкрига в Советском Союзе. Линии фронта оказались растянутыми на огромные территории. Летом авиаразведка не испытывала трудностей из-за длины светового дня. А зимой начинало темнеть уже в 16:00, что давало русским возможность перемещения в непроглядной тьме. Они форсировали водоемы, строили мосты. Тогда в 1942 году были созданы эскадрильи для ночных съемок. Тогда возможности фотосъемок были существенно расширены и ничто не ускользало от взгляда Люфтваффе. Изображения местности, полученные в результате аэрофотосъемки, широко применялись в планировании всевозможных операций.

Технологии

Аэрофотосъемка в ночи позволяла наблюдать ночные перемещения отрядов, флота, ПВО. Идентификации подвергались зенитные прожекторы, батареи, которые в дневное время скрывались маскировкой.

Над территорией СССР съемка осуществлялась на высоте 1,2-1,8 км, порой с 3 км. Для осуществления снимков сбрасывались бомбы для освещения местности. После этого достаточно было самой примитивной камеры, однако наиболее широко применялась камера с расстоянием фокуса в 35 см. Главными целями снимков становились аэродромы и места переправ через реки. Обычно на такие задания на Восточном фронте вылетали Do-215, 17 и He-111.

Поскольку на Западном фронте было гораздо больше возможностей противовоздушной обороны, там вылеты проходили на высоте 4-9 км за редкими исключениями. Понижение высоты происходило при наблюдении за судами и прослеживанием за результатами сброса бомб. Тогда нужно было вести съемку на высоте 3-5 км.

Важным при полетах было пройти над объектами таким образом, чтобы присутствие лунного света помогало впоследствии провести дешифрирование аэрофотоснимков. Вместе с тем такие действия были рискованными, поскольку этот же свет мог повлиять на обнаружение разведчика истребителями противника.

Осветительные бомбы

Для облегчения проведения ночных съемок широко использовались осветительные бомбы. Они были разработаны немцами в 1943 году. Сбрасывались они с разной высоты, однако чаще всего с 2,7 км. Срабатывая, они создавали световые вспышки в 40 млн свечей. Длилось это всего половину секунды. Интервалы между сбросом бомб и засвечиванием пленок определяли с учетом скоростей самолетов и высоты.

Обычно происходило это так. Сразу с момента обнаружения нужного объекта пилотом сбрасывалась такая бомба. Самолет разведчика имел на борту 4-10 таких зарядов. Находившиеся внизу войска переживали шок от взрыва света, не понимая, что происходит. Объекты вокруг выглядели гораздо ярче, чем в дневном свете. Ночной призрак улетал с уже отснятыми фото, пока люди начинали осознавать, что это было.

Совершенствование техники

Разработчики в Германии на протяжении всей войны совершенствовали технологии необходимой Вермахту воздушной разведки. С 1944 года были выпущены уникальные камеры NRB 40/25. В них помещались металлические пластины, способствовавшие защите техники. У них была улучшена оптика, работа ночных камер отличалась большей скоростью, чем дневных.

Со временем ночных разведчики стали оборудовать системами предупреждений об эскадрильях врага, находящихся поблизости. Специальные радары исследовали область 4 км в длину и 3 км в ширину вокруг самолета. Это оберегало разведчика от внезапных ночных атак. Использовались радиовысотомеры и светоотражатели. Так, пролетая над средствами ПВО, самолет разбрасывал дипольные отражатели. Это были полосы из фольги, и именно они способствовали дезориентации вражеских радаров. Ракеты их били в воздух, а призрак с трудом обнаруживался радарами, так как экраны РЛС заполняли белые пятна.

Современные технологии

В данный момент времени аэросъемка по-прежнему используется. Лишь значительно шагнули вперед технологии ее проведения. Гораздо удешевили процесс изобретенные не так давно мультикоптеры. Они способны снимать практически в любую погоду. Если раньше существовала лишь аэрофотосъемка, то теперь есть возможности проведения съемок на видео, создания панорамных изображений. Все это часто применяется в строительстве. Проведение съемки позволяет предоставлять наиболее важные сведения о характере ландшафта. В ходе рекламных кампаний, связанных с недвижимостью, повсеместно используются качественные кадры аэрофотосъемки местности квадрокоптером. Ходовым стал этот же метод для фиксирования массовых мероприятий самого разного характера. Современная аэрофотосъемка местности квадрокоптером в полной мере передает красоту и атмосферу природы и нужных объектов.

Примечательно, что беспилотные технологии съемок не использовались на протяжении многих десятков лет. Первыми летательными аппаратами с камерами без пилотов были воздушные змеи и воздушные шары.

Наибольшую популярность для аэрофотосъемки приобрели во Вьетнамскую войну. Из-за массового использования ПВО было слишком рискованно часто использовать пилотируемые аппараты для разведки. Гораздо проще было потерять маленькое средство, чем целого летчика с истребителем.

Для аэрофотосъемки современности могут действовать на любой высоте. Это дает больше возможностей в процессе создания карт. Сильно изменились способы аэрофотосъемки. Современные аппараты зачастую наделены возможностями ведения плановых и перспективных съемок. Такие аппараты отличаются компактностью и экономностью по сравнению с самолетами, когда-то применявшимися в ВОВ. Они стали доступны абсолютно любому человеку, и люди активно приобретают себе беспилотные аппараты и дроны по всему миру.

В настоящее время наряду с топографическими картами для изучения местности и ориентирования на ней широко используются фотоснимки, получаемые путем фотографирования местности с самолета или какого-либо другого летательного аппарата. Такие изображения местности называются аэрофотоснимками или сокращенно аэроснимками. Процесс фотографирования земной поверхности с самолзта называется аэрофотосъемкой или воздушным фотографированием.

Промежуток времени от начала фотографирования местности до получения аэроснимков обычно сравнительно небольшой, поэтому по аэроснимкам можно получить более свежие и достоверные данные о местности, чем по топографической карте. Преимущество аэроснимка по сравнению с картой заключается еще и в том, что на нем получается подробное изображение всего, что имелось на местности в момент фотографирования, включая и временно находящиеся на ней различные предметы (объекты). Если сфотографировать местность, на которой происходят боевые действия войск, то по полученному аэроснимку можно обнаружить места расположения и сосредоточения войск и боевой техники, начертание траншей и противотанковых рвов, огневые позиции артиллерии и многие другие данные о противнике, необходимые для принятия решения при организации и ведении боя. Таким образом, аэроснимки являются одним из средств разведки.

Виды аэроснимков. В момент фотографирования земной поверхности фотоаппарат может занимать отвесное или наклонное положение, в зависимости от этого различают два вида аэрофотосъемки-плановую и перспективную. Фотографирование местности при отвесном (вертикальном) положении аэрофотоаппарата называется плановой съемкой (рис. 109), а аэроснимки, полученные при такой съемке,-плановыми. Если же в момент фотографирования аппарат находится в наклонном положении, то такая съемка называется перспективной (рис. 110), а полученные аэроснимки-перспективными. На перспективных аэроснимках изображается местность, расположенная в момент фотографирования впереди самолета или в стороне от него. Поэтому местные предметы на них изображаются так, как видны в натуре. При этом изображениа местных предметов на переднем плане аэроснимка будет более крупным, чем на дальнем плане.

Достоинством перспективных аэроснимков 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 аэроснимкам нельзя, так как часть сфотографированной местности на них не просматривается - она закрыта предметами, расположенными на переднем плане. Например, на рис. 111 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 аэроснимка в различных его частях разный: на переднем плане масштаб крупнее, чем на дальнем, поэтому производить измерения по такому аэроснимку сложно.

Практически в войсках, особенно при решении задач командирами подразделений, чаще используются плановые аэроснимки (рис. 112), на которых все местные предметы изображаются так, как они видны сверху. При этом если на аэроснимке сфотографирована относительно ровная местность, то размеры местных предметов, независимо от того, в какой части аэроснимка они расположены, уменьшаются при изображении на аэроснимке примерно в одинаковое число раз, т. е. масштаб такого снимка практически одинаков на всей его площади. На плановых аэроснимках 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 аэроснимке затруднено тем, что изображение предметов получается в непривычном виде. Поэтому, чтобы изучать местность по плановым аэроснимкам, надо знать отличительные признаки предметов, а также уметь определять масштаб аэроснимка и производить по нему измерения.

Масштаб планового аэроснимка. Масштабом аэроснимка, 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 аэроснимка. Например, расстояние, измеренное на местности, равно 600 м, на аэроснимке этот отрезок равен 12 см. Разделив 12 см на 60000 см, получим масштаб аэроснимка 1:5000, т. е. 1 см на аэроснимке соответствует 50 м на местности.

По карте масштаб аэроснимка определяется в такой последовательности (рис. 113):

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 аэроснимка 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 аэроснимка будет равен 2:14000= 1:7 000.

Измерение. " ний по плановому аэроснимку практически не отличается от измерения расстояний по карте (см. разд. 3.2). 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 аэроснимка по тем же правилам, что и для линейного масштаба шагов (см. разд. 7.1).

Полезные инструменты