Аэрофотопленка

Аэроснимок        

снимок местности  с воздуха, выполненный в процессе аэросъёмки. Представляет собой фотографическое  или графическое изображение  объектов, передающее многие их физические свойства. Различают аэрофотоснимок, полученный Посредством аэрофотоаппарата при аэрофотосъёмке (См. Аэрофотосъёмка), А., произведённый при некоторых фотоэлектронных аэросъёмках (См. Фотоэлектронная аэросъёмка) и представляющий собой фотографический снимок изображения на экране электроннолучевой трубки; съёмочные регистрограммы — графические записи информации при некоторых фотоэлектронных аэросъёмках и аэрогеофизических съёмках (см. Аэрометоды). Аэрофотоснимки — универсальные по применению — в геометрическом отношении разделяются на плановые и перспективные (в т. ч. панорамные). На плановом А. равнинной территории масштаб изображения одинаков для всей площади, горизонтальные линии передаются с сохранением их системы на местности, вертикальные — в виде прямых, сходящихся основаниями к центру. На плановом А. горной территории и перспективном А. любых ландшафтов все эти элементы, а следовательно, размеры и форма объектов воспроизводятся с искажениями, которые приходится устранять в процессе создания карт (см. Аэрофототопография). Вместе с тем перспективное аэрофотоизображение облегчает распознавание некоторых объектов, поскольку оно имеет более привычный вид и крупный масштаб на переднем плане. Различают черно-белые и цветные аэрофотоснимки (см. Цветная аэрофотосъёмка).  

Аэрофотосъёмка         

фотографирование  местности с воздуха специальным Аэрофотоаппаратом, установленным на самолёте, вертолёте, дирижабле, искусственном спутнике Земли или ракете. Плоскость аэрофотоаппарата может занимать заданное горизонтальное (плановая А. наиболее распространена) или наклонное (перспективная А.) положения. В отдельных случаях фотографирование производится на цилиндрическую поверхность или вращающимся объективом (панорамная А.). Обычно А. выполняют одноооъективным аэрофотоаппаратом, но иногда для увеличения площади, фотографируемой на одном снимке, — многообъективным аэрофотоаппаратом, фотографирование производят одиночными аэроснимками, по определённому направлению (маршрутная А.) или по площади (площадная А.).        

 При прокладывании  маршрута часть участка местности,  сфотографированного на одном  снимке, должна фотографироваться  и на другом (рис. 1). Отношение площади, сфотографированной на двух смежных снимках, к площади, изображенной на каждом отдельном снимке, выраженное в процентах, называется продольным перекрытием; его задают в соответствии с требованиями последующей фотограмметрической обработки (обычно продольное перекрытие 60%). При А. значительного по ширине участка фотографирование площади производят серией параллельных маршрутов (рис. 2), имеющих между собой поперечное перекрытие (обычно 30%). При А. задают высоту полёта относительно местности, фокусное расстояние камеры аэрофотоаппарата, сезон и время, порядок прокладывания маршрутов.        

 В каждый момент  фотографирования центр проектирования  и плоскость аэроснимка занимают  произвольное положение, в виду  подвижности основания. Величины, определяющие пространственное положение снимка относительно принятой системы координат, называются элементами внешнего ориентирования снимка — три линейные координаты центра проектирования Xs, Ys, Zs (рис. 3) и три угла, определяющие поворот снимка вокруг трёх осей координат (на они отмечены). Для определения по аэроснимкам пространственных координат сфотографированных точек требуется сначала найти элементы внешнего ориентирования снимков, что связано с нахождением координат определённых геодезически некоторых точек, хорошо изобразившихся на снимках. Для установления в полёте элементов внешнего ориентирования А. применяют Статоскоп, фиксирующий по изменению давления воздуха изменение высоты полёта, Радиовысотомер, определяющий высоту фотографирования относительно местности (см. Аэрорадионивелирование), радиогеодезические станции, дающие возможность находить расстояния от самолёта до станций, расположенных на земной поверхности в точках, имеющих геодезические координаты; эти данные позволяют вычислить плановые координаты центра проектирования. Показания гировертикали дают возможность найти углы наклона снимка; их также можно определить обработкой снимков, на которых сфотографированы звёздное небо, положение Солнца или линия горизонта.        

 Для повышения  качества и точности аэроснимков  при А. применяют аэрофотообъективы с высокой разрешающей способностью и малой дисторсией и аэроплёнку с очень малой деформацией. Падение освещённости по полю зрения должно быть наименьшим, затвор должен обеспечить очень короткие (до 1:1000 сек) выдержки, чтобы уменьшить нерезкость, аэроплёнка в момент фотографирования должна быть строго выравнена в плоскость. фотографируют на плёнки: черно-белую панхроматическую, черно-белую инфрахроматическую, цветную и спектро-зональную, на которой получается изображение с преобразованной передачей цветов, дающей возможность резче подчеркнуть различия объектов. О применении А. см. в ст. Аэрометоды.        

Лит.: Евсеев-Сидоров А. И., Зиман Я. Л., Аэрофотосъемка, М., 1956; Шершень А. И., Аэрофотосъемка, М., 1958; «Тр. Центрального научно-исследовательского института геодезии, аэросъемки и картографии», 1959, в. 129; Buchholtz A., Photogrammetrie, В., 1960.        

М. Д. Коншин.         

Рис. 1. Схема продольного  перекрытия по съемочному маршруту.        

Рис. 2. Схема покрытия площади при аэрофотосъемке.        

Рис. 3. Элементы внешнего ориентирования снимка. 

Фотоэлектронная аэросъёмка        

съёмка местности  с воздуха и из космоса сканирующей  аппаратурой, которая позволяет  принимать излучаемые и отражаемые объектами электромагнитные волны, усиливать их и преобразовывать электронно-оптическим путём в видимое изображение, а затем воспроизводить его с экрана преобразователя на фотоплёнке (движущейся с той же скоростью, что и носитель аппаратуры). При Ф. а. построение последовательных изображений осуществляется путём их развёртки: в поперечном направлении – за счёт работы сканирующего устройства, в продольном – за счёт движения носителя. Ф. а. может выполняться как в видимой части спектра, так и вне её пределов. Из практически применяемых видов Ф. а. (см. Аэрометоды) наибольшее значение приобрели инфратепловая и радиолокационная аэросъёмки. Каждая из них, как правило, требует своих условий и режимов съёмочных работ. Фотоэлектронные аэроснимки по общему облику изображения местности напоминают обычные аэрофотоснимки. Однако они воспроизводят не внешний вид наземных объектов, а их тепловые свойства или характер отражения радиоволн, что позволяет использовать эти аэроснимки как источник дополнительной информации. Дешифрирование фотоэлектронных аэроснимков осуществляется на той же принципиальной основе, что и аэрофотоснимков, но в данном случае приходится иметь дело с менее детализированным изображением и учитывать значительно большее число природных и технических факторов, предопределяющих особенности передачи тех или иных объектов.         

 Инфратепловая  аэросъёмка (инфракрасная нефотографическая,  ИК-термальная) относится к числу  пассивных Ф. а. (т. е. без  заданного импульса) и предназначена для регистрации собственного теплового излучения объектов местности в диапазоне длин волн 1,2–25 мкм. Из имеющихся в этом диапазоне нескольких атмосферных «окон пропускания» тепловых лучей используются соответствующие интервалам 3,4–4,2 мкм для фиксации излучения от сильно нагретых тел и 8–12 мкм – от слабо нагретых. Сканирование в процессе инфратепловой Ф. а. ведётся перпендикулярно линии полёта, с помощью оптического устройства, обеспечивающего большой угол обзора (порядка 60°). Современные приборы для этой Ф. а., называются аэросъёмочными тепловизорами, могут давать аэроснимки самых различных масштабов с геометрическим разрешением деталей на местности около 0,001 от высоты съёмки и передачей температурных различий в 0,5–1 °С. Поскольку тепловые контрасты на земной поверхности подвержены значительным изменениям – от сезона к сезону и в течение суток, в зависимости от экспозиции по отношению к солнцу и различий в тепловой инерции тел, работы искусственных источников тепла, а также от метеорологической обстановки (особенно облачности), – для выявления свойств изучаемых объектов в ряде случаев целесообразна неоднократная (в т. ч. за пределами светового дня) инфратепловая Ф. а. одного и того же участка местности. Таким образом, высокая изменчивость регистрируемых величин, предопределяя значительные трудности при выборе параметров съёмки, вместе с тем даёт дополнительные возможности для воспроизведения объектов на аэроснимках. Данный вид съёмки эффективен при создании карт вулканической деятельности (зон температурных аномалий, выходов лавы, нагретых газов и вод) и мерзлотных явлений, выделении увлажнённых грунтов, исследованиях температурного режима и загрязнённости водоёмов и характера морских льдов, обнаружении водотоков, закрытых растительностью, оконтуривании мест возгорания под землёй и на поверхности (в отвалах, лесных массивах и др.), проверке энергосистем и дренажных сооружений, а также при периодическом контроле состояния посевов.        

 Радиолокационная (радарная) аэросъёмка относится  к числу активных Ф. а. и предназначена для регистрации отражённых наземными объектами электромагнитных волн радиодиапазона (от нескольких мм до нескольких м), источником излучения и приёмником которых служит установленная на носителе радиолокационная система. В картографии наибольшее применение находит Радиолокационная станция бокового обзора, работающая в интервале волн 1–3 см. Сканирование ведётся с помощью особого антенного устройства и обеспечивает получение изображения местности в виде двух широких полос, параллельных линии полёта. Преобладающие масштабы радиолокационных аэроснимков (см. вклейку к ст. Аэроснимок) 1: 60 000 – 1: 400 000. Наибольшее разрешение деталей на местности 3–5 м. Характер воспроизведения на этих аэроснимках наземных объектов определяется и различной интенсивностью отражения ими радиоволн, которая в свою очередь зависит от свойств и формы объектов, крутизны и направления склонов рельефа. Изменяя, с учётом этих особенностей, основные параметры станций (длину волн, частоту и форму импульсов), добиваются требующегося разделения на аэроснимках изображений изучаемых объектов. Радиолокационная Ф. а. может выполняться вне зависимости от времени суток и состояния атмосферы, т. е. является всепогодной. Благодаря способности радиоволн проникать на десятки см в земную поверхность основная сфера её применения – геологическая разведка и изучение льдов. Особенно существенно, что при этой аэросъёмке, по сравнению с обычной фотографической, обеспечивается значительно лучшая дешифрируемость разрывных тектонических нарушений, характера горных пород под растительностью, снегом и поверхностными наносами, механического состава (в особенности размеров частиц) последних и наличия примесей металлов, структуры ледовых образований, трещин и русел талых вод в толще льда. На радиолокационных аэроснимках чётче воспроизводятся наземные объекты, приуроченные к глубоко затенённым участкам. Поскольку по этим снимкам может быть построена стереоскопическая модель местности (с точностью определения высот до 15 м), они используются при изучении некоторых труднодоступных районов (полярные пустыни, экваториальные джунгли с постоянной облачностью и др.) для создания топографических карт (См. Топографические карты) обзорного характера. 

Аэрометоды        

изучения 3емли, совокупность методов исследования и картирования с летательных аппаратов географической оболочки Земли, присущих ей явлений и объектов природного и культурного ландшафта. Их физические свойства могут регистрироваться с воздуха в разных зонах спектра электромагнитных волн на различных по типу приборах. Исходя из этого, А. подразделяют на аэрофотографические, применяемые во всей видимой части спектра (0,4—0,8 мкм) и в ближней инфракрасной (0,8—1,1 мкм), фотоэлектронные, рассчитанные на использование узких зон в тех же частях спектра и в ультрафиолетовых (0,01—0,4 мкм), дальних инфракрасных (1,2—25 мкм) и радиоволновых (от 1 мм до нескольких м) лучах; аэрогеофизические, основанные на регистрации гамма-излучения Земли и параметров её физических полей; аэровизуальные, ограниченные видимой частью спектра.         

 Первый этап  А. заключается в аэросъёмке  местности с фиксацией данных  на аэроснимках (См. Аэроснимок) в виде фотографий или регистрограмм, второй этап — в изучении содержания, т. е. дешифрировании (См. Дешифрирование), аэроснимков и соответстветствующих измерениях, осуществляемых преимущественно способами фотограмметрии (См. Фотограмметрия). Наибольшая информация об объектах и явлениях на основе А. может быть получена, когда они взаимно дополняют друг друга с учётом их особенностей и существа поставленной задачи. Например, весьма эффективно комбинирование аэрофотографических и фотоэлектронных методов при топографической съёмке; аэрофотографических, фотоэлектронных и аэрогеофизических — при геологической съёмке и поисках полезных ископаемых.         

 А. могут применяться  как самостоятельно, так и преимущественно  в комплексе с наземными методами исследования и картирования местности. В частности, при топографическсих работах — в сочетании с геодезическими определениями, при геологических — с изучением обнажений горных пород, бурением и т. д.        

 Аэрофотографические методы, применяемые с начала 20 в., — основные по объёму и широте использования в хозяйственных, научных, военных целях. Регистрация информации осуществляется при помощи Аэрофотоаппарата на фотографических слоях различной светочувствительности. В 60-х гг. наряду с основной аэрофотосъёмкой (См. Аэрофотосъёмка) на черно-белых плёнках распространение получила Цветная аэрофотосъёмка с передачей объектов в натуральных и преобразованных цветах (см. Спектрозональная аэрофотосъёмка). Современные топографические съёмки целиком базируются на А. (см. Аэрофототопография). Данные А. — составная часть комплекса научно-технических мероприятий по инвентаризации лесов, землеустройству, мелиорации, проектированию железных и шоссейных дорог, линий проволочных передач и трубопроводов, по оценке промысловых ресурсов, учёту снегового покрова и др. Аэрофотографические методы применяются также при всех видах географических исследований, обеспечении охраны природы, при различных геологических работах — общем картировании, изучении тектоники (включая новейшую) и строения морских мелководий, гидрорологических, инженерно-геологических исследованиях и поисках полезных ископаемых; при изучении рельефа, почв и растительности, вод суши и процессов по берегам водоёмов, морских течений и волнений; при решении градостроительных и транспортных проблем, археологических изысканиях и т. д. Аэрофотографические методы в их совокупности (аэрофотосъёмка, дешифрирование и фотограмметрическая обработка аэрофотоснимков) повышают качество и экономия, эффективность этих работ.        

 Фотоэлектронные методы, находящиеся на стадии становления (60-е гг. 20 в.), принципиально предназначены для получения изображения местности: в видимой части спектра, со значительно большей дифференциацией объектов по их спектральной яркости (в отдельных узких зонах), чем при аэрофотосъёмке; в тех частях спектра, которые не применимы для непосредственного фотографирования на светочувствительных материалах. Т. о., А. дают дополнительную информацию о физических свойствах объектов. Она регистрируется (с помощью специальных преобразователей) в виде изображения на экране электроннолучевой трубки, переснимаемого на фотоплёнку. Практически применяемые фотоэлектронные А.: спектрометрическая, ультрафиолетовая, инфратепловая, радиотепловая и радарная аэросъёмки. Спектрометрическая аэросъёмка позволяет получать спектральные коэффициенты яркости объектов и изображение последних в узких спектральных интервалах, избирательно усиленное с помощью сигналов, пропорциональных отношению яркостей объектов в двух заданных зонах спектра. Применима при определении зоны спектра, наиболее эффективной для передачи особенностей того или иного ландшафта при аэрофотосъёмке и для непосредственного увеличения информации о горных породах и растительности. Ультрафиолетовая аэросъёмка основана на том, что некоторые горные породы и растения под влиянием ультрафиолетового облучения (в данном случае с воздуха) флюоресцируют, что позволяет зафиксировать их контуры на аэроснимке. Положительные результаты получены при поисках нефти, газа, урана, выделении среди посевов зараженных участков. Инфратепловая и радиотепловая аэросъёмки дают возможность регистрировать различия объектов по их температурным характеристикам. Приёмники соответствующего излучения на борту летательного аппарата позволяют улавливать разность температур на суше и в воде с точностью до 1°С, благодаря чему на «тепловых» аэроснимках можно выявлять водотоки под пологом растительности, течения и косяки рыб в водоёмах, талики и острова спорадической мерзлоты, геотермические аномалии вулканического характера, контакты некоторых горных пород, контуры огня в дыму лесных пожаров и т. д. Радиолокационная (радарная) аэросъёмка выполнима при различных длинах волн, частотах и формах импульсов. Это даёт возможность практически независимо от состояния атмосферы в любое время суток получить такое изображение местности, по которому частично дешифрируются вещественный состав, структура и влажность поверхностных горных пород, морских льдов и др. Сканирующий радиолокационный луч определённых параметров позволяет проникать сквозь снег, наземную растительность и чехол покровных отложений до глубины нескольких м. Частный случай радиолокационной аэросъёмки — Аэрорадионивелирование, применяемое в сочетании с аэрофотосъёмкой для топографических целей.        

 К числу перспективных  относятся методы, основанные на  изучении с воздуха поляризации  света различными объектами (для определения пространств, ориентации их микроструктуры) и применении в качестве сканирующих устройств («ощупывающих» земную поверхность радиоэлектронным лучом) оптических квантовых генераторов — лазеров. Исследуются возможности сочетания фотоэлектронных и аэрофотографических А. (многоканальная съёмка) с расчётом одновременного получения комбиниров. информации с самолёта или искусственного спутника Земли.        

 Аэрогеофизические  методы, появившиеся в середине 20 в. и основанные на фиксации  и измерении гамма-излучения Земли, а также параметров её магнитных, гравитационных и электрических полей, по сравнению с другими методами позволяют достичь большей «глубинности» изучения земной коры. Они включают аэромагнитную, аэрорадиометрическую и аэрогравиметрическую съёмки, аэроэлектроразведку и аэросейсморазведку (пока менее разработанную). В задачу аэромагнитной съёмки входит измерение составляющих магнитного поля специальными приборами — Аэромагнитометрами. Анализ (по полученным данным) структуры этого поля и установление его связи с геологией района позволяет выявлять наличие и существенные черты ряда месторождений, особенно тех, которые создают магнитные аномалии. Аэрорадиометрическая съёмка предназначена для регистрации интенсивности естественного гамма-излучения земной поверхности. Применение приборов — аэрорадиометров и аэрогаммаспектрометров — даёт возможность устанавливать перспективность изучаемых площадей на содержание радиоактивных элементов (урана, тория и др.), а также спектральный состав излучения, что важно для определения пород при региональном геологическом картировании. Аэрогравиметрическая съёмка, заключающаяся в измерениях силы тяжести с летательного аппарата Гравиметрами, выполняется преимущественно для изучения фигуры Земли и выявления аномалий гравитационного поля, связанных с крупными геологическими структурами. Аэроэлектроразведка основана на измерении с воздуха вторичных электрических полей, создаваемых горными породами с различными электропроводностями. Применяется для поисков некоторых полезных ископаемых. См. также Аэромагнитная съёмка. Аэроэлектроразведка.        

  Аэровизуальные методы имеют в качестве приёмника информации человеческий глаз, различающий объекты по их яркостным и цветовым контрастам в видимой части спектра электромагнитных волн. Несмотря на вспомогательное назначение этих наблюдений они принципиально позволяют, в отличие от других А., изучать с воздуха любой наземный объект в его натуральном виде, варьируя условиями наблюдения. Аэровизуальные наблюдения применяются частью в дополнение, а частью взамен наземных обследований, причем преимущественно на малообжитых территориях с целью повышения эффективности топографических, лесотаксационных, геологических и других работ (см. также Аэровизуальные наблюдения).