Фотограмметрия и дистанционное зондирование

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФГБОУ ВО «Якутская государственная сельскохозяйственная академия»

Инженерный факультет

Кафедра «Землеустройство и кадастр»

Ускоренно-заочное обучение

Реферат

на тему: Аэрофотосъемка

по дисциплине: Фотограмметрия и дистанционное зондирование

Выполнил: ст. 5-го курса

гр. ЗЕМ-13 Иванов Д.В.

Якутск 2016

Содержание

1. Введение

2. Сущность аэрофотосъемки

3. Виды аэрофотосъемки и их особенности

4. Летно-съемочный процесс

5. Оценка качества аэрофотоснимки

6. Устройство и оборудование самолетов и вертолетов

7. Сущность космической съемки

8. Метеорологические условия съемки

9. Масштабы аэрофотоснимков

10. Искажения изображений на аэрокосмических фотоснимках

11. Литература

аэрофотосъемка самолет фотоснимок изображение

1. Введение

Термином аэрофотосъемка обозначают фотографирование местности с достаточно большой высоты с применением специальной аппаратуры. Данную аппаратуру закрепляют на самолете, вертолете, дирижабле или же на искусственном спутнике Земли. Особенность аэрофотоаппаратов состоит в том, что они способны фотографировать как в горизонтальном положении, так и в наклонном и даже в то время, когда объектив вращается. В данном случае в процессе съемки чаще всего используется однообъективный фотоаппарат, но в некоторых случаях применяют и многообъективный, который позволяет значительно увеличить площадь, которую возможно охватить на одном снимке.

Можно с уверенностью сказать, что на сегодняшний день аэрофотосъемка находит широчайшее применение в самых разнообразных отраслях. Панорамные снимки, сделанные с помощью аэрофотоаппаратов, могут быть необходимы собственникам недвижимости и земельных участков, риелторам или архитекторам. По данным, полученным с помощью аэросъемки, можно полностью оценить все преимущества и недостатки определенной местности. Эта информация может быть более чем полезна для будущей застройки, позволяя дать полную информацию обо всех строительных объектах и их расположении на местности. Также все данные, полученные в процессе аэрофотосъемки, позволяют рассчитать размеры всех зданий и сооружений, а также получить точные данные о физическом состоянии тех или иных объектов.

2. Сущность аэрофотосъемки

Аэрофотосъемка - это комплекс работ, включающий различные процессы от фотографирования земной поверхности с летящего самолета до получения аэрофотоснимков, фотосхем или фотопланов снятой местности. В него входят:

1) подготовительные мероприятия, заключающиеся в изучении местности, которая подлежит фотографированию, подготовке карт, проектированию маршрутов полетов самолета и в производстве расчета элементов аэрофотосъемки;

2) собственно летно-съемочные работы или фотографирование земной поверхности при помощи аэрофотоаппаратов;

3) фотолабораторные работы по проявлению снятой пленки и изготовлению позитивов;

4) геодезические работы по созданию на местности геодезической основы, которая необходима для исправления искажений аэроснимков, возникших в процессе аэрофотосъемки, привязки аэроснимков и для составления фотосхем и фотопланов;

5) фотограмметрические работы, которые проводятся как в полевом, так и в камеральном периодах и связаны с обработкой аэрофотоснимков для составления планов и карт снятой местности.

Все эти процессы тесно связаны один с другим и отчасти взаимно перекрываются. Аэрофотосъемка каждого объекта должна выполняться одной и той же организацией от начала до сдачи окончательной продукции. В результате проведения этих работ изготовляются контактные отпечатки, репродукции с накидного монтажа аэрофотоснимков, фотосхемы или фотопланы, составленные по данным геодезической основы. Все эти так называемые аэрофотосъемочные материалы используются в дальнейшем для решения целого ряда вопросов в области лесного хозяйства и лесной промышленности.

3. Виды аэрофотосъемки и их особенности

Виды аэрофотосъемки отличаются один от другого по ряду признаков. Фотографирование земной поверхности с самолета может происходить при различных положениях главной оптической оси камеры аэрофотоаппарата. В зависимости от пространственного ее положения, различают следующие виды аэрофотосъемки: горизонтальную, плановую и наклонную (перспективную). Под горизонтальной подразумевается такая аэрофотосъемка, при которой главная оптическая ось аэрофотоаппарата занимает отвесное положение (б=0), плоскость негатива - строго горизонтальна. Если в момент фотографирования главная оптическая ось камеры аэрофотоаппарата отклоняется от отвесной линии в среднем на 1,0-1,5°, но не более 3,0-5,0°, то такая аэрофотосъемка называется плановой. Фотографирование же с самолета при наклонном положении главной оптической оси аэрофотоаппарата от отвесной линии на углы более 10° называется наклонной, или перспективной аэрофотосъемкой. В том случае, когда на аэрофотосъемке изображается естественный горизонт, аэрофотосъемка будет перспективной с горизонтом. Кроме того, может быть еще планово-перспективная аэрофотосъемка, сущность которой заключается в том, что при полете по одному и тому же маршруту с помощью специальных аэрофотоаппаратов одновременно производятся плановые и перспективные аэрофотоснимки. В зависимости от характера покрытия местности аэрофотоснимками аэрофотосъемка разделяется на ординарную, маршрутную и сплошную. Ординарная аэрофотосъемка представляет собой фотографирование отдельных объектов местности (например, гари, ветровала, склада древесины, участка леса, сплава и др.) одиночными или парными снимками, связанными между собой перекрытиями. Маршрутной аэрофотосъемкой называется воздушное фотографирование с самолета полосы местности по определенному маршруту. В зависимости от объекта, подлежащего аэрофотосъемке, маршруты полетов могут быть прямолинейными (ряд кварталов леса) или криволинейными (вдоль русла реки). При такой аэрофотосъемке между снимками в маршруте осуществляется перекрытие, достигающее 56-60%; оно называется продольным перекрытием. Маршрутная аэрофотосъемка применяется для лесотранспортных, водно-мелиоративных и других работ, проводимых в пределах узкой полосы местности. Производится она путем проложения ряда прямолинейных и параллельных между собой маршрутов, взаимно перекрывающихся. При данном виде аэрофотосъемки, помимо продольных перекрытий между снимками в маршрутах, должно быть соблюдено и заданное перекрытие между снимками соседних маршрутов полета, называемое поперечным перекрытием; обычно оно не превышает 30-40%. По методу последующей фотограмметрической обработки аэроснимков и изготовления конечной продукции различают три вида аэрофотосъемки:

1. Контурную аэрофотосъемку, в результате которой получается только контурный план местности.

2. Комбинированную аэрофотосъемку, при которой топографический план местности создается путем использование материалов аэрофотосъемки, а рельеф изображается на нем горизонталями и условными знаками в результате полевых наземных топографо- геодезических работ, преимущественно с применением мензульной съемки при совместном использовании аэроснимков.

3. Стереофотограмметрическую (высотную) аэрофотосъемку, которая дает возможность получить полный топографический план местности с горизонталями на основании камеральной обработки аэроснимков при небольшом количестве геодезических точек.

Летно-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. Аэрофотосъемки можно различать, исходя из масштаба фотографирования. Плановая аэрофотосъемка, в зависимости от получаемого масштаба аэроснимков, разделяются на:

а) крупномасштабную - при масштабе фотографирования крупнее 1:10000; аэрофотосъемка летно-съемочный процесс маршрут

б) среднемасштабную - при масштабе фотографирования мельче 1:10000 до 1:30000;

в) мелкомасштабную - при масштабе фотографирования мельче 1:30000; 1:50000; 1:75000 и предельно до 1:100000.

Фотограмметрическая обработка плановых аэрофотоснимков весьма проста. В условиях равнинной местности она будет заключаться, прежде всего, в устранении искажений от несоблюдения вертикального положения оптической оси фотокамеры и от колебаний высоты полета. Для приведения в известность лесов и обследования их на обширных территориях вполне можно ограничиться использованием упрошенных фотосхем, составленных из приведенных к одному масштабу аэрофотоснимков. Возможность использования плановых аэрофотоснимков 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 в особенности лесоинженерных задач, требуется составление более точных планов, создаются фотопланы с соблюдением потребной степени точности (при наличии геодезической основы) путем применения метода фототриангуляции и производства трансформирования аэроснимков. Благодаря сравнительно небольшой величине искажений в изображениях леса на плановых аэрофотоснимках пользование ими не вызывает особых затруднений. При продольном перекрытии в 56-60% создается полная возможность стереоскопического их просмотра, оконтуривания участков, дешифрирования различных категорий площадей и земель и составления их описания.

Основным недостатком плановой аэрофотосъемки считается небольшая производительность ее по сравнению с перспективной и планово-перспективной съемки. Но при современном состоянии техники этот недостаток устраняется в связи с применением широкоугольных объектов, увеличением формата аэрофотоснимков и высоты фотографирования. Аэрофотоснимки наклонной аэрофотосъемки с перспективным изображением снятой местности имеют неизбежно резкопеременный масштаб, уменьшающий от переднего плана к дальнему. При этом значительное уменьшение масштаба на дальнем плане вызывает резкое падение распознаваемости заснимаемых объектов и таксационных показателей насаждений. При перспективной аэрофотосъемке в горной местности, в случае наличия резко выраженного рельефа, на аэрофотоснимках получаются значительные искажения ситуации, появляются «мертвые» пространства, вследствие чего на них не фиксируется ряд важных деталей местности. Стереоскопическое рассмотрение таких аэрофотоснимков возможно. Оно лучше на переднем плане и при небольшой перспективе изображения местности. К числу недостатков перспективной аэрофотосъемки относится большая сложность их фотограмметрической обработки. Сущность щелевой аэрофотосъемки заключается в непрерывном фотографировании полосы местности на движущуюся пленку сквозь узкую щель в фокальной плоскости камеры, расположенную перпендикулярно к направлению полета. При целевой 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 низких высот полета в облачные дни и в условиях сумерек, получать плановые аэроснимки одновременно в различных масштабах, выполнять стереоскопическую съемку под любым заданным углом.

4. Летно-съемочный процесс

Аэрофотосъемка состоит из подготовительных, летно-съемочных полевых фотолабораторных и полевых фотограмметрических работ. Подготовительные работы. Одним из важнейших процессов является расчет элементов аэрофотосъемки. Для этого требуется заданные значения масштаба фотографирования и фокусного расстояния АФА, формат аэрофотоснимка, заданные проценты продольного и поперечного перекрытий, размеры съемочного участка. По этим исходным данным определяют высоту и базис фотографирования, интервал между экспозициями, число аэрофотоснимков в маршруте и на съемочный участок, а так же время, необходимое для аэрофотосъемки всего участка.

Перед началом летно-съемочных работ проверяют и готовят к работе оборудование материалы и полетные карты проводят тренировку экипажей и составляют график полетов, затем приступают аэрофотосъемшик - опреатор, определяет угол сноса и путевую скорость самолета, т.е. скорость движения самолета относительно Земли. С учетом величины угла сноса самолет разворачивают против ветра на угол упреждения. Значение путевой скорости самолета или другого носителя необходимо для вычисления интервала времени между экспозициями. Угол сноса и путевую скорость самолета определяют при помощи оптических визиров в прямом и обратном направлениях по маршруту. После этого приступают к аппаратуре, следят за ее работой и прокладыванием аэрофотосъемочных маршрутов в соответствии с проектом. Маршрут самолета прикладывают по приборам контролируют по земным ориентирам. При отсутствии ориентиров съемочные маршруты и заходы на них производят инструментальным методом, особенность которого заключается в прокладке маршрутов только на основании показаний навигационных и пилотажных приборов. Полевые фотолабораторные работы состоят из негативного и позитивного процессов. Негативный процесс включает проявление, фиксирование промывку экспонированной аэропленки на специальных ручных или автоматизированных приборах, которые сконструированы так, чтобы обеспечить равномерное и правильное по времени проявления пленки. Наиболее часто употребляются проявительные приборы с устройством, перематывающим пленку. Состоят они из двух вращающих катушек, расположенных на одной общей станине. Пленку равномерно перематывают с одной катушки на другую вручную или с помощью электромотора, в это время пленка находится в проявляющем растворе. После сушки аэрофильм передают в фотограмметрическую группу, где негативы регистрируют и нумеруют. Затем аэрофильм поступает в фотолабораторию для изготовления позитивных отпечатков. Позитивный процесс заключается в получении контактных аэрофотоснимков путем печатания на специальных станках фотоизображения с негативов на светочувствительную фотобумагу или позитивную фотопленку. Контактные отпечатки должны быть достаточно контрастными и иметь полную прорубку деталей по всей площади негатива. Для получения таки х аэроснимков необходимо учитывать степень контрастности негативов при наборе фотобумаги, соблюдать нужную экспозицию и правильно выполнять проявление. Нумерацию и регистрацию аэронегативов выполняют сразу после высушивания аэрофильмов. Каждый аэронегатив нумеруют с эмульсионной стороны в левом верхнем углу обратным письмом. Кроме порядковых номеров аэрофотоснимков, подписывают дату и номенклатуру района аэрофотоснимка. Все аэрофотоснимки регистрируют в журнале и направляют в фотолабораторию для изготовления контактной печати. Предварительно аэрофотоснимки раскладывают по маршрутам. Монтаж начинают с верхнего маршрута справа на лево или слева направо, чтобы были видны номера аэрофотоснимков, которые последовательно накладывают один на другой, монтируют по контурам ситуации местности в местах перекрытый и закрепляют кнопками. Каждый следующий маршрут увязывают предыдущим по перекрытиям. Полученный рабочий накидной монтаж позволяет установить границы заснятой территории проверить техническое фотографическое качества съемочных работ. Давая предварительную оценку качества аэрофотоснимков, устанавливают места, подлежащие повторной аэрофотоснимке, если перекрытия между аэрофотоснимками меньше заданной величины или имеются фотографические дефекты.

5. Оценка качества аэрофотоснимки

После повторной съемки забракованных маршрутов привозят окончательную оценку материалов по их фотограмметрическому и фотографическому качествам. Фотограмметрическое качество аэрофотоснимков устанавливают по степени соблюдения заданных продольных и поперечных перекрытий, параллельности сторон аэрофотоснимков линям базисов, прямолинейности базисов, прямолинейности маршрутов и выравниванию аэропленки. Проверяют продольное и поперечное перекрытие по контактным отпечаткам с помощью фотограмметрической линейки. Неудовлетворительными считают аэрофотоснимки, имеющее продольное перекрытие меньше 56%, а поперечное - меньше 20%. Поперечное перекрытие измеряют между аэрофотоснимками смежных маршрутов так же, как при оценке продольных перекрытий.

Для определения величины не параллельности линии базиса сторонам аэрофотоснимкам монтируют два смежных аэрофотоснимка маршрута по контрам, расположенным вблизи начального направления. Затем измеряют угол между стороной одного из аэрофотоснимков и линией, соединяющей идентичные углы аэрофотоснимков. Контроль прямолинейности маршрутов при съемке равнинных районов проводят по накидному монтажу участка, а при съемке горных районов по накидным монтажам аэрофотоснимков отдельных маршрутов. Главные точки крайних аэрофотоснимков отдельных маршрутов соединяют прямой линией L и измеряют величину наибольшего отклонения центра аэрофотоснимка от прямой линии (стрельба прогиба 1). Если линия, соединяющая центры, представляет собой плавную линию без заметных местных искривлений, то для всего маршрута как отношение стрелы прогиба 1 к расстоянию между центрами крайних аэрофотоснимков L, умножение на 100. Если же на маршруте имеется одно или несколько заметных искривлений, то соединяются прямыми линиями центры крайних аэрофотоснимков каждого из криволинейных отрезков, а измерение 1, L и вычисление показателя параллельности ведут для каждого из них отдельно. Не прямолинейность считается недопустимой, если будет 3. Выравнивание аэропленки предварительно проверяют по отсутствию видимой не резкости фотоизображения и видимого искривления контрольных нитей на аэрофотоснимках. А также просматривая аэрофотоснимки под стереоскопом. При этом аэрофотоснимки равнинной местности рассматривают при нулевом стереоэффекте (базис фотографирования перпендикулярен базису прибора). В этом случае стереомодель должна быть совершенно плоской. Просматривают аэрофотоснимки пересеченной местности при прямой стереоэффекте (базис фотографирования параллелен базису прибора), а при этом не должно наблюдаться заметных для глаз искажений закономерностей форм отдельных элементов рельефа. Если материалы аэрофотоснимка предназначены для стереофотограмметрической обработки, в начале в конце каждого маршрута и на каждом пятом аэронегативе измеряют отклонения от прямой изображения контрольных нитей. Отклонения, величина которых превышает 0,10 мм, признаются недопустимыми. При обнаружении отклонений свыше 0,10 мм и во всех других сомнительных случаях проводят контрольные измерения фотограмметрическими методами. Фотографическое качество аэрофотоснимков оценивают, последовательно просматривая их и глазомерно определяя степень удовлетворения тем требованиям, которые предъявляются к ним действующими инструкциями. Для объективной оценки качества негативов и контактных отпечатков пользуются эталонами и теми придержками, которые приводятся ниже. Резкость и проработка деталей в затененных и освещенных местах должны быть достаточными по всему полю изображения. На аэрофотоснимках должны отображаться все детали, которые имеются на негативе. Плотность и контрастность должны быть достаточными и равномерно распределены в центре и на краях. Для спектрозональных негативов максимальная плотность деталей на негативе не должна превышать 1,8-2,0ед. коэффициент контрастности должен находится в пределах 1,4-1,8, при этом разбалансировка слоев не должна быть выше 0,4-0,5 ед. Вуаль не должна препятствовать получения качественной печати, т.е. должна соответствовать техническим условиям, предусмотренным фабрикой на данный тип аэропленки: для спектрозональных негативов вуаль голубая - не более 0,6; вуаль пурпурная - не более 0,4. Не подлежат приемке спектрозональные негативы, снятые при повышенной дымке. Они характеризуются передержкой для пурпурного слоя, малым контрастом, монотонностью всего изображения. Изображения облаков от них, царапины, пятна, полосы и др. дефекты не должны препятствовать дешифрированию и выполнению фотограмметрических работ. Спектрозональные аэронегативы должны иметь ярко выраженное цветоделение, изображения хвойных и лесных пород должны заметно различать по цвету и всей площади, ограниченной изображением контрольных нитей. Нельзя допускать разницу цветового тона как между аэрофотоснимками одного маршрута, так и различных маршрутов. Цветопередача по всему объекту должна быть одинаковой. По измеренным величинам для каждого аэрофотоснимка и визуальной оценки устанавливают усредненное значение, которое объективно указывает на фотографическое качество фильма в целом. Если залет признан удовлетворительным, то выполняют чистовой накидной монтаж, на котором размечают рамки трапеции международной разграфки, пишут названия населенных пунктов и рек, а также номенклатуру трапеции. С накидного монтажа изготовляют репродукцию. Масштаб репродукции должен быть в три-четыре раза мельче масштаба аэрофотосъемки. Репродукции накидного монтажа изготовляют в дальнейшем при обследовании лесов и лесоустройстве. По ним можно предварительно ознакомиться с районом работ, разделить территорию на таксаторские участки, подобрать аэроснимки для полевых работ. Для изучения объектов земной поверхности, в том числе и лесов, широко применяются дистанционные методы. Они основаны на получении информации об исследуемых объектах на расстоянии путем регистрации электромагнитных излучений при помощи чувствительных приемников, устанавливаемых на самолетах, космических кораблях и др., или глазом человека. Источниками электромагнитных излучений являются Солнце и радио электрические приборы. Они излучают электромагнитные волны широкого спектрального диапазона. Излучение характеризуется длиной волны и чистотой колебаний. Длина волны выражается в микрометрах (мкм) - тысячных долях миллиметра или нанометрах (нм) - тысячных долях микрометра. В зависимости от длины волны электромагнитное излучение можно представить в виде шкалы спектра. При этом область спектра с интервалами длины волн менее 0,01 мкм принято называть рентгеновской, от 0,01-0,38 мкм - ультрафиолетовой (УФ), 0,38-0,76 мкм - видимой, 0,76-1000 мкм - инфракрасной (ИК), 1000 мкм и более - радиоволновой. При изучении поверхности Земли на расстоянии используются разные зоны спектра - от радиодиапазона до УФ. Дистанционные методы можно подразделить на аэрометоды, когда съемки или наблюдения выполняются из атмосферы, и космические методы из космоса. Дистанционные съемки и зависимости от применяемой аппаратуры подразделяются на фотографические и нефотографические. Материалы съемок могут быть представлены в виде снимков, записи на магнитные носители, графиков, регистрограмм и др. Нефотографические съемки могут быть пассивными и активными. Пассивная съемка могут быть пассивными и активными. Пассивная съемка заключается в регистрации солнечной радиации, отраженной объектом, или собственного теплового излучения земных объектов. К пассивным относятся сканерная (в том числе тепловая и микроволновая) и телевизионная съемки. Сканерная съемка осуществляется оптико-механическими сканерами телевизионная (ТВ) - передающими камерами, микроволновая - радиометрами. При активной съемке местность облучают искусственным источником лучистой энергии, отраженные при этом волны регистрирует приемник. Примером такого вида съемок является радиолокационная, или радарная, съемка (РЛ) с применением установленных на летальных аппаратах радиолокационных станций (РЛС), которые облучают местность электромагнитными волнами вдоль линии полета. Отраженные при этом сигналы фиксируется на электронно-лучевой трубке (ЭЛТ). Съемка может выполняться в одной зоне спектра (однозональная съемка) или одновременно в нескольких разных, более узких зонах электромагнитного спектра (многозональная, или много спектральная съемка). Каждый вид съемки имеет свои особенности, преимущества и недостатки. Например, РЛ - съемка не зависит от метеорологических условий: сканерные и ТВ - съемки обеспечивают оперативную доставку информации из космоса на Землю в цифровой форме, что позволяет непосредственно ввести ее в ЭВМ и упростить машинный анализ съемочной информации: ИК тепловая и РЛ - съемки возможны не только днем, но и ночью. ИК тепловая съемка эффективно применяется для обнаружения локальных, в том числе подземных лесных пожаров. Многозональные съемки позволяют сопоставлять значения оптических плотностей в разных зонах спектра, а также получат цветные и ложно цветные изображение отснятых объектов. Некоторые из них уже применяются, другие начинают находить применение в лесном хозяйстве. Однако наиболее широкое применение при изучении лесов и контроле за их состоянием находят фотографические аэро - и космические съемки и аэровизуальные наблюдения. За рубежом широко применяются многозональные сканерные снимки.

6. Устройство и оборудование самолетов и вертолетов

Принцип полета. Тело, которое движется в воздухе, непрерывно испытывает со стороны последнего сопротивление. Для того чтобы преодолеть это сопротивление, нужно приложить определенную силу. Сила сопротивления воздуха, называемой силой любого сопротивления, которую встречают движущееся в нем тело, прямо пропорциональна плотности воздуха, площади сечения тела, квадрату скорости движения и зависит от формы тела, его поверхности и положения в воздушном потоке. Этот закон аэродинамики положен в основу конструкции летальных аппаратов. Тела, имеющие различные формы и размеры, помешенные в различную среду, и при придании им одной и той же силы будут двигаться с различной скоростью. При этом возникающие впереди и сзади давления будут разными, и чем больше это разница, тем больше область завихрения, меньше скорость продвижения и больше сила сопротивления. При обтекании тела с угловатыми формами поток воздуха тормозится меньше, чем при обтекании пластинки, а отсюда меньше область пониженного давления и сила любого сопротивления. Давление будет незначительным впереди и сзади находящегося в воздушном потоке тела, имеющего каплевидную форму, так как струйки воздуха обтекают его и почти не образуют завихрений. При этом для преодоления любого сопротивления потребуется наименьшая сила. Для летального аппарата решающее значение имеет обтекаемая форма, которая создает наименьшее сопротивление и не вызывает завихрений. Такую форму имеют каплевидные и крыло образные тела. Подъемная сила. Крылья самолета и несущие венты вертолета являются их основными частями. Они создают подъемную силу, и благодаря им совершается полет. Пусть крыло движется в воздухе под некоторым углом атаки. Частица воздуха, встречаясь с летающим крылом, огибает как верхнюю, выпуклую, так и нижнюю, плоскую или слегка вогнутую, поверхность крыла. Струйкам, обтекающим крыло сверху, в одно и то де время приходится пройти более длинный путь, чем струйкам, обтекающий крыло снизу. Следовательно, верхние струйки двигаются быстрее, чем нижние. Чем больше скорость потока воздуха, тем меньше в нем давление (закон Бернули). Поэтому над крылом воздается меньше давление, чем под крылом. В результате этого и возникает подъемная сила, направленная перпендикулярно потоку воздуха и действующая снизу вверх. На этом свойстве и основан полет аппаратов тяжелее воздуха - самолетов и вертолетов. Но для того чтобы аппарат двигался в воздухе с определенной скоростью, ему нужно все время преодолевать сопротивление воздуха. Это достигается силой тяги воздушного винта, вращаемого двигателем аппарата, или благодаря воздействию реактивной силы, возникающей в результате отбрасывания назад с большой скоростью струи отходящих газов из турбины самолета. Оборудование. Рассматривая вопрос об оборудовании самолетов и вертолетов, мы имеем виду здесь пилотажно-навигационную и другую специальную аэрофотосъемочную аппаратуру: автопилот и автомат программного разворота, компас и курсовую систему, высотомер и оптические бортовые визиры. Автопилот предназначен для автоматического пилотирования самолетов. Он стабилизирует заданный курс, высоту полета и положение самолета в полете, а также обеспечивает выход на заданный маршрут и выполнение разворота при выходе с маршрута на маршрут. Настоящее время применяют автопилоты типа АП - 6Е для самолетов Ил - 14ФК и АП - 28Л - 1Ф для аэрофотосъемочного самолета Ан - 30. Автомат программного разворота - устройство к автопилоту, обеспечивающее в комплекс в ним автоматической пилотирование самолета по всему курсу аэросъемочного полета. Схема автомата программного разворота модели АПР - 2 состоит из двух частей: автомата захода и стабилизатора. Компас и курсовая система. Компас служит для определения курса или направления полета. Дистанционны астрономический компас ДАК - ДБ - 5В вырабатывает истинный курс самолета посредством автоматического пеленгования Солнца, может работать самостоятельно и в комплексе с курсовой системой как датчик истинного курса (в практике широко используется). Курсовая система служит для прокладки маршрутов в заданном направлении и состоит из магнитных, гироскопических, радиотехнических и астрономических средств измерения курса самолета, индикации его на визуальные указатели, а также выдачи сигналов курса в автопилот и навигационный вычислитель. Применяются различные типы системы, в том числе КС - 6 и ГМК-1А. Курсовая система КС-6 устанавливается на аэросъемочных самолетах Ан-30 и Ил-14ФК, а система ГМК-1А на вертолете Ка-26. Измерители путевой скорости и угла сноса. На самолетах, производящих аэрофотосъемку, устанавливают доплеровский измеритель ДИСС-013-24 ФК, который непрерывно автоматически измеряет путевую скорость и угол сноса при полетах над любой местностью. Комплекс измерителя ДИСС-013-24 ФК состоит из высокочастотного (антенного) и низкочастотного блоков, блока выдачи данных, индикатора пульта управления и вентилятора обдува блока высокой частоты. Он устанавливается на самолетах Ан-30 и Ил-14ФК. Высотомеры служат для определения высоты полета. Они бываю двух типов - анероидный и радиовысотомер. Первый представляет собой барометр-анероид, длина шкалы которого выражена в метрах. Для определения расстояния от центра проектирования аэрофотосъемки до ближайшей точки земной поверхности применяют топографической радиовысотомер. Он состоит из приемопередатчика, блока измерения, цифрового указателя высоты, антенны, пульт управления и амортизационной рамы. При помощи РВ-18Ж можно измерять высоту полета до 10000м со средней квадратической ошибкой измерение не более 5м. Его масса 20кг. Регистрацию показаний радиовысотомера производят автоматически фотографированием цифрового указателя высоты с помощью фоторегистратора ТАУ или АРФА-7. Для измерения и автоматической регистрации колебаний высоты полета на маршруте применяют статоскопы С-51,С-51М и ТАУ. Они представляют собой жидкостные дифференциальные барометры и позволяют измерять и записывать изменения статического давления, по которому при последующей обработке определяют разность высот центров аэрофотографирования. Оптические бортовые визиры ОПБ-1Р, НКБП-7 и МКВ применяют при выполнении аэрофотосъемочных работ. Они предназначены для измерения угла сноса, определения интервала фотографирования, а также для контроля правильности продолжения маршрутов. Оптический визир ОПБ-1Р представляет собой телескопическую систему, состоящую из объектива, окуляра, сферического уровня, сетки, двух блоков линз, оборачивающей системы и двух призм (подвижной и неподвижной). Он устанавливается на самолетах Ан-30, Ил-14ФК и Ан-2. Оптический коллиматорный визир НКБП-7 обеспечивает построение углов визирования от -15 до +85 в вертикальной плоскости и + в горизонтальной. Визир устанавливается на самолетах Ан-30, Ил-14ФК и вертолете Ка-26. Работа аэросъемочного широкоугольного коллиматорного механического визира МКВ-1 основано на том, что полупрозрачное сферическое зеркало оптической системы создает в бесконечности изображение сетки, расположенной в фокусе зеркала, т.е. проектирует продольную курсовую черту на местность. Масса прибора 1,5 кг. Угол зрения визира вдоль маршрута 105, поперек маршрута + 5. Электронный командный прибор ЭКП-2М представляет собой полуавтомат, предназначенный для определения требуемого темпа работы аэрофотоаппарата, измерения угла сноса и обеспечения работы АФА в автоматическом режиме в комплексе с РВ-18Ж и ДИСС-013-24ФК. ЭКП-2М позволяет автоматически передавать командные импульсы на один или два АФА с различными фокусными расстояниями. При этом выдерживается заданное продольное перекрытие аэрофотоснимков для каждого АФА, Он может передавать сигналы аэрофотоустановку для разворота АФА на угол сноса. Прибор состоит из двух блоков: оптического визира, служащего для измерения интервала фотографирования и угла сноса, и электронного блока, выполняющего функции счетно-решающего устройства. Масса комплекта 45кг. Аэроэкспонометр АЭ-2 применяется для объективного определения экспозиции при аэрофотосъемке. Это фотоэлектрический измеритель с электронным калькулятором. Величины выдержки затвора аэрофотоаппарата для заданных значений относительного отверстия и светочувствительности фотоматериала, вводимых в электронный калькулятор, и для интегральной освещенности, измеренной светоприемным устройством, выдаются на стрелочном индикаторе аэроэкспонометра. Конструктивно АЭ-2 состоит из двух блоков: автоприемника и блока индикатора. Масса комплекса 6 кг. Аэрофотоаппараты с целью стабилизации интегральной плотности аэронегативов как в пределах одного аэрофильма, так и от фильма к фильму и получения аэрофильмов для автоматизированной обработки на проявительных машинах снабжены автоматами регулирования экспозиции (АРЕ). Чувствительными элементами являются фотоэлемент и фоторезистор со спектральной чувствительностью, соответствующей с достаточной точностью всем типам применяемых аэрофотопленок. Точность стабилизации оптической плотности находится в пределах + 15%.

7. Сущность космической съемки

Космической съемкой называю съемку поверхности Земли с космических летальных аппаратов (КЛА). Нижняя граница околоземного космического пространства, где КЛА может совершать обороты вокруг Земли, 140-150 км. Максимальная высота съемки ограничивается целесообразным минимальным масштабом изображения Земли. Основу космических съемок составляет аэросъемка, включающая дополнительно элементы небесной механики, физики атмосферы и др. К особенностям космического зондирования относятся также перемещение КЛА по орбитам по законом небесной механики и аэродинамики, быстро изменение на трассе полета условий освещенности, влияние всей толщи атмосферы на качество изображения, большое разнообразие ландшафтов, которые могут иметь различное сезонное состояние. Запуск КЛА, управлением его полетом, обеспечение съемки, доставка информации на Землю обеспечиваются с помощью средств управления полетом, наземных измерительных и информационных систем, объединяемых вместе с КЛА в единое, как правило многоцелевые, народнохозяйственные космические комплексы. Для изучения природных ресурсов Земли (ИПРЗ), в том числе и лесов, используют наблюдательные космические комплексы, подразделяемые на две группы: а) предназначенные для наблюдения за поверхностью Земли, называемые космическими комплексами исследования природных ресурсов: б) предназначенные для наблюдения за атмосферой, получившие название метеорологических космических комплексов. Развитие технических средств дистанционного зондирования Земли из космоса идет по двум взаимодополняющим друг друга направлениям. Первое из них основана на фотосъемки земной поверхности видимой и ближней ИК-областях спектра и доставке на Землю при посадке спускаемого аппарата космического корабля либо в сбрасываемых контейнерах с отснятыми фотопленками, где предусматривается их фотохимическая обработка и изготовление контактной и увеличенной фотопечати. Данные съемочные материалы предназначены для решения задач, не требующих оперативного принятия решений. Второе направление предусматривает проведение съемок в видимой, ИК и СВЧ областях электромагнитного спектра и передачу полученной информации со спутников по радиоканалам на пункты приема, оперативную обработку и доставку ее потребителям как для исследования быстропротекающих процессов на поверхности Земли, так и решение задач, связанных с разносторонним изучением природных ресурсов.

8. Метеорологические условия съемки

Съемки земной поверхности осуществляют через толщу атмосферы, характеристики которой непостоянны. Ее состояние определяют условия и результаты съемки. Физическое состояние атмосферы характеризуется ее прозрачность и рефракции лучей в ней, температура воздуха, атмосферное давление, влажность воздуха, облачность, перемещение воздушных масс. Наибольшее влияние на результативность съемки в видимом и ближнем ИК-диапазонах спектра оказывают степень прозрачности атмосферы, освещенность и облачность. Аэро и космические съемки обычно выполняются в яркие, солнечные, безоблачности дни. Перистые и перисто-слоистые облака им не препятствуют. Аэросъемка возможна и при высокой сплошной облачности, но выше самолета, выполняющего съемку. Высокая сплошная облачность позволяет получать бестеневые аэроснимки с улучшенным качеством изображения, смягченными тонами теней, в результате чего полог насаждений просматривается глубже, лучше видны его затененные части.

9. Масштабы аэрофотоснимков

Масштабы аэрофотоснимка отношение величины изображения отрезка на нем к величине соответствующего отрезка на местности. Масштаб горизонтального аэрофотоснимка выражается простым соотношением 1/m=fkH, где m - знаменатель численного масштаба, fk - фокусное расстояние АФА: Н - высота фотографирования. Для плоской местности масштаб постоянен по всей площади аэрофотоснимка: следовательно, горизонтальный аэрофотоснимок-план плоской местности. Масштабы планового и аэрофотоснимков не равны масштабу соответствующего горизонтального аэрофотоснимка. Масштаб планового аэрофотоснимка в принципе различен его частях, но и каждой точке: он неодинаков также для разных направлений. Но поскольку углы наклона плановых аэрофотоснимков малы (до 3 гр) и искажения невелики, для практических целей масштаб определяют по соотношению 1/m=fkH. Перспективный аэрофотоснимок в разных своих частях имеет существенно отличные масштабы изображения, которые зависят от направления измеряемого отрезка: только по линиям перпендикулярным главной вертикали масштаб постоянен. Масштаб перспективного аэрофотоснимка определяют как отношение бесконечно малого отрезка dr на аэрофотоснимке к соответствующему бесконечно малому отрезку на местности DR. Масштаб вдоль любого направления перспективного аэрофотоснимка можно определить по формуле:

Dr = 1 = f [cosб - (x/f) sinб]І (3)

DR m H v1-sinІ б sinІ ц

где х - координата искомой точки:

б - угол наклона аэрофотоснимка:

ц - угол, образованной между направлением съемки и направлением по главной точке на искомую точку.

Масштаб горизонтали, проходящей через любую точку аэрофотоснимка, определяют по формуле:

1/m=f | H [cosб - (x/f) sinб] (4)

Масштаб вдоль главной вертикали в обобщенном выражении находят по формуле:

1/m=f | H [cosб - (x/f) sinб]І (6)

10. Искажения изображений на аэрокосмических фотоснимках

Искажения возникают на снимках вследствие отклонения оптической оси АФА от вертикали, из-за рельефа местности, под влиянием изменения высоты фотографирования и др.

Рабочая площадь аэрофотоснимка. Величина линейных искажений изображений на аэрофотоснимке тем больше, чем больше расстояние от центра к краям аэрофотоснимка, т.е. все искажения, увеличиваются по мере увеличения расстояний r. Существует искажения изображений, возникающие под влиянием разнообразных физических факторов: дисторсии объектива, рефракции атмосферы, деформации аэрофотопленки, не выравнивания пленки и др. При детальном анализе влияние этих факторов можно увидеть, что они вызывают наибольшие искажения и ухудшения качества изображения на краях аэрофотоснимка. Поэтому при дешифрировании и создании фотопланов используют среднюю, наименее искаженную часть аэрофотоснимка, называемую рабочей площадью аэрофотоснимка, которую практически определяют путем проведения прямых линий посередине зон продольных и поперечных перекрытий.

Стереоскопический эффект. Основы стереоскопического зрения наблюдать предметы можно одним или двумя глазами. Монокулярное зрение характеризуется тем, что наблюдатель, видя предметы, не имеет впечатления объемности формы и расстояние до них. Эти впечатления получают от части косвенными путями, а не посредственно в результате зрительного восприятия. Бинокулярное зрение дополняет представление о предметах, полученные при рассматривании их каждым глазом в отдельности, впечатлениями объемности форм и удаления предметов от друг от друга. Бинокулярное зрение, при котором хорошо ощущаются форма предметов и их взаимное расположение в пространстве, называют стереоскопическим.

11. Литература

1. Д. С. Волосов, "Фотографическая оптика", (теория, основы проектирования, оптические характеристики), М., "Искусство, 1971 г.

2. Военно-авиационный словарь, Москва, Воениздат.

3. А. И. Шершень, "Аэрофотосъемка. Летносъемочный процесс", М., "Геодезиздат", Допущено Министерством высшего образования СССР в качестве учебного пособия для студентов аэрогеодезической специальности геодезических вузов, 1949 г.

4. И. М. Павлов, Н. Т. Якубов, "Аэрофотография", допущен Гос. ком. СССР по народному образованию в качестве учебника для студентов вузов, обучающихся по специальности "Аэрофотогеодезия", М., "Недра", 1991 г.

5. О. Г. Дитц, "Геодезия", Допущено Министерством высшего образования СССР в качестве учебного пособия для инженерно-строительных и гидротехнических вузов. Издательство геодезической литературы, М., 1957 г.

6. Н. П. Лаврова, И. В. Алмазов, А. Н. Прилепский, "Аэрофотосъемка. Автоматизация аэрофотосъемочных процессов". Допущено Министерством высшего образования СССР в качестве учебного пособия для студентов вузов, обучающихся по специальности "Аэрофотогеодезия". М., "Недра", 1985 г.

8. Винфрид Вельцер, "Аэроснимки в военном деле", перевод с немецкого, М., Военное издательство, 1990 г.

Размещено на Allbest.ru