Аэрофотосъемка (II)

АэрофотосъемкаАЭРОФОТОСЪЕМКА, метод съемки подробностей местности путем фотографирования ее с самолета и последующей обработки полученных фотоснимков для перехода к их ортогональной проекции.

Если в результате всей работы получается план местности без выражения рельефа горизонталями, то весь процесс аэрофотосъемки называется контурной аэрофотосъемкой; если получается план с рельефом, выраженным горизонталями помощью применения стереоскопической модели местности, то имеем дело с высотно-стереоскопической аэрофотосъемкой; если нанесение рельефа производится обычным путем наземной съемки по готовому аэрофотосъемочному материалу контурной аэрофотосъемки, то аэрофотосъемка называется контурно-комбинированной. Высотно-стереоскопическая аэрофотосъемка в настоящее время находится еще в стадии опыта, вынесенного уже из лаборатории в поле, и широкого применения в производстве СССР пока не имеет. Контурно-комбинированная аэрофотосъемка широко применяется взамен земной топографической съемки. Фотографирование с самолета м. б. произведено или при отвесном положении оптической оси объектива или при наклонном. В первом случае имеем дело с плановой аэрофотосъемкой, во втором с перспективной. Как та, так и другая аэрофотосъемка широко применяются в настоящее время в производстве.

Аэрофотосъемка по существу своему дает проекцию снимаемого участка земной поверхности на некоторую плоскость с некоторой точки пространства, имеющей над землей более или менее значительное превышение. Участок земли, имеющий определенную форму, изобразится в проекции (на пластинке) в подобной форме во всех своих частях только в том случае, если оптическая ось объектива в момент воспроизведения снимка была отвесна, если угол крена самолета был равен нулю и если поверхность снимаемого участка представляет собой плоскость (фиг. 1).

Аэрофотосъемка

Как показывает фиг. 1, в этом случае изображение на аэроснимке ab будет подобно очертаниям участка снимаемой местности АВ. Масштаб аэроснимка в данном случае во всех своих частях будет выдержан, т. е. аэроснимок будет представлять собой, при ориентировании его по странам света, план местности. В данном случае масштаб съемки выразится:

aerofotosyemka f1

где f - фокусное расстояние объектива, а Н - высота полета. Так, при фокусном расстоянии объектива f=21 см и высота полета 2100 м масштаб съемки будет 1/m= 1/10000. В большинстве случаев конечно таких условий аэрофотосъемки не бывает. На практике местность фотографируется при наклонном положении оптической оси объектива и при некотором угле крена самолета; кроме того, местность не представляет собой плоскости, а имеет некоторый рельеф. Теория перспективы указывает, что при наличии угла наклона оптической оси объектива и при отсутствии крена самолета участок земли, имеющий прямоугольную форму, будет изображаться на аэроснимке в виде трапеции, боковые стороны которой будут растянуты по направлению линии съемки, т. е. в этом случае (при перспективной съемке) масштаб аэроснимка является величиной переменной за исключением направлений, параллельных главной горизонтали снимка (горизонтальная прямая на аэроснимке, проходящая через точку пересечения оптической оси объектива с аэроснимком). При наличии крена самолета явление искажения аэроснимка будет еще сложнее. Для того чтобы при наличии этих двух условий привести каждый снимок к одному масштабу во всех частях, производится трансформирование аэроснимков с помощью специально устроенного прибора - трансформатора. Кроме наклона оптической оси объектива и крена самолета каждый аэроснимок искажается и вследствие рельефа местности. На фиг. 2 показано, что аэрофотокамера запечатлевает на пластинке действительные точки земной поверхности А и В, а не их ортогональные проекции А0 и В0, и чем больше высота h точки над уровневою поверхностью, тем больше сдвиг изображения каждой точки земной поверхности на аэроснимке от ее истинного положения в проекции. Борьба с этим явлением в контурной аэрофотосъемке сводится к использованию лишь ограниченного участка снимка близ его центра; в высотно-стереоскопическая аэрофотосъемка этот вид искажения совершенно устраняется. Т. о. для того чтобы получить плановый аэрофотосъемочный материал, необходимо сфотографировать местность, обработать аэроснимки надлежащим образом (трансформировать), геодезически их ориентировать и смонтировать из них планшеты-фотопланы в общепринятых рамках международной разграфки. В соответствии с такой программой весь сложный аэрофотосъемочный процесс разделяется на ряд самостоятельных технических частных процессов, пронизывающих друг друга общностью работы и стремлением достичь получения фотоплана геодезической точности. Такими процессами являются: летно-съемочный (аэросъемочный) процесс, имеющий своей целью получить с самолета аэроснимки данной части земной поверхности; геодезический процесс, ставящий своими задачами ориентировать аэроснимки по геодезическим данным, нанести рельеф на аэроснимки и создать достаточную геодезическую основу для обработки аэрофотоснимков; фотограмметрический процесс, целью которого является обработка аэросъемочного материала для сообщения ему геодезической точности с достижением одного и того же определенного масштаба; фотографический процесс, являющийся по своему значению в общем аэрофотосъемочном процессе самостоятельным, но обслуживающим предшествующие процессы: при обработке заснятых с самолета фильмов, при печатании с негативов контактных отпечатков, при получении трансформированных снимков и при изготовлении репродукции с готовых планшетов-фотопланов. В силу самодовлеющего значения каждого упомянутого частного процесса в сложном аэрофотосъемочном процессе во главе каждого производственного сектора данного процесса должен стоять особый специалист, во всей полноте отвечающий за ход и результаты специальных работ данного процесса во всем производстве. Работа всех частных процессов при аэрофотосъемке данного определенного участка земной поверхности по заданию должна объединяться общим начальником аэрофотосъемочной партии, который является ответственным за качество как промежуточной, так и окончательной продукции аэрофотосъемочных работ по аэрофотосъемке данного района. Только при такой организации возможно достичь высоких по качеству и получаемых своевременно результатов аэрофотосъемочных работ.

Контурно-комбинированная аэрофотосъемка. Перед исполнением работ летно-съемочного процесса составляют летную карту, которая по своему существу представляет обыкновенную топографическую карту, на которой выделены (подняты) ориентировочные предметы, т. е. такие, которые м. б. хорошо видимы с самолета. На летной карте намечаются маршруты полетов с таким расчетом, чтобы каждый последующий маршрут перекрывал предшествующий на некоторый процент площади аэроснимка; это перекрытие называется поперечным перекрытием. Летная карта с маршрутами тщательно изучается летчиком и аэросъемщиком.

Летно-съемочный процесс. Имея летную карту, летчик на самолете с установленным на нем фотоаппаратом набирает требуемую масштабом аэросъемки высоту, после чего он воспроизводит в воздухе полет по намеченным маршрутам в то время, как находящийся в кабинке аэросъемщик производит аэросъемку местности аэрофотоаппаратом-автоматом. В каждом маршруте произведенный аэроснимок перекрывает предшествующий снимок на некоторый процент площади аэроснимка (продольное перекрытие). Процент поперечного и продольного перекрытий дается с таким расчетом, чтобы можно было произвести последующую обработку аэроснимков. Процент продольного и поперечного перекрытий колеблется в пределах 25—60%. Имеются разнообразные системы аэрофотоаппаратов. Для примера на фиг. 3 дана схема аэрофотоаппарата автомата Цейсса RMK.

Чхема аэрофотоаппарата автомата Цейсса RMK

Основными частями фотоаппарата RMK служат камера В, кассета А и трубчатая установка Z. Камера снабжена объективом Tessar с фокусным расстоянием 18 см и секторным затвором. При помощи специального приспособления скорость движения затвора можно изменять в пределах 1/80—1/250 сек., что дает возможность вести аэрофотосъемку с совершенно определенным процентом продольного перекрытия аэроснимков. Кассета заряжается пленкой на 460 снимков размером 13x18 см. Она снабжена металлической пластинкой, по всей поверхности которой имеются узкие отверстия; во время воспроизведения каждого аэроснимка пленка через эти отверстия присасывается к плоской поверхности пластинки. После воспроизведения каждого аэроснимка присасывание прекращается, и освободившаяся пленка перематывается с одного ролика на другой на величину одного аэроснимка. Работа присасывающего и перематывающего механизмов строго согласована с работой затвора, и при этом все описанные действия производятся автоматически. Система амортизации совершенно устраняет влияние вибраций самолета, происходящих от действия винтомоторной группы, на работу аэрофотоаппарата. Возможность вращения камеры около вертикальной оси и методы наблюдения за работой аэрофотоаппарата совершенно устраняют возможность диагонального и зигзагообразного перекрытия аэроснимков. В последней модели аэрофотоаппарата RMКG-11 является возможным менять конусы вместе с объективом и затвором. Смена конусов производится очень легко, при этом все качества точной юстировки аппарата сохраняются. В комплекте аэрофотоаппарата имеются четыре конуса с объективами в 13,5; 21; 30 и 50 см.

Производственный эффект аэрофотосъемки для примера виден из следующего расчета времени, необходимого для заснятия площади в 5000 км2 в масштабе 1/10000. Покрываемая одним снимком площадь на местности равна площади аэроснимка, умноженной на квадрат знаменателя численного масштаба: Q=qm2. Принимая во внимание площадь одного аэроснимка q= 13x18 = 234 см2, получим на местности площадь аэрофотоснимка: Q= 234·108 = 2,34 км2. Предположив, что полезная площадь использования аэроснимка равна 1/8 его, т. е. 80 га, получим необходимое количество снимков на покрытие всей площади 5000 км2, n = P/p= 500000/80 = 6250 снимков. В один полет самолета продолжительностью в 4 часа можно заснять 600—800 снимков; отсюда получаем, что для заснятия 5000 км2 в масштабе 1/10000 необходимо около 10 летных часов. Таков производственно-количественный эффект аэрофотосъемки. Во время полета летчик должен стремиться к тому, чтобы высота полета самолета не колебалась, что ведет к лучшему соблюдению постоянства масштаба аэрофотосъемки, чтобы крен самолета был наименьший, что ведет к приближению оптической оси объектива к вертикальному ее положению, и чтобы самолет по возможности точно летел по намеченным линиям проектированных маршрутов, что ведет к исключению возможности прорывов (дыр) в сплошном покрытии снимаемой части земной поверхности. После каждого аэросъемочного полета фильм тотчас же проявляется, сушится и с него печатаются контактные отпечатки, которые нумеруются соответствующим образом. Летно-съемочный процесс заканчивается составлением накидного монтажа из полученных аэроснимков; для этого аэроснимки накалываются на вертикальный щит в том последовательном порядке, как они воспроизводились в воздухе, по общим точкам, имеющимся на них в местах продольного и поперечного перекрытий. Накидной монтаж имеет своим назначением удостовериться в том, что нет никаких прорывов (дыр) в покрытии аэросъемкой и что заданное перекрытие всюду соблюдено; в случае обнаружения дыр или недостаточного перекрытия аэросъемщику дается задание на покрытие их в ближайший следующий полет.

Геодезический процесс. Контактные отпечатки содержат целый ряд искажений, происходящих вследствие изменения высоты полета, существующего крена самолета во время съемки, рельефа местности. План местности можно получить из аэрофотоснимков только после предварительных геодезических (геодезический процесс) и оптико-механических (фотограмметрический процесс) действий. Если снимаемая местность совершенно не обеспечена геодезической основой (триангуляцией), то создается изолированная сеть II класса с последующим заполнением ее пунктами III класса. Обыкновенно эти чисто геодезические действия производят перед аэрофотосъемкой. После летно-съемочного процесса точки геодезической основы опознаются на аэроснимках. В виду того что пункты III класса отстоят друг от друга на расстояниях 6—8 км, сеть III класса сгущают до пределов, необходимых для принятой в данном случае системы фотограмметрических работ. Необходимо иметь при трансформировании по четыре геодезических точки на каждый трансформируемый аэроснимок. Если их не хватает, то на местности выбираются дополнительные фотограмметрические точки, которые привязываются к пунктам геодезической основы элементарными геодезическими приемами: теодолитными ходами, увязываемыми между геодезическими пунктами, прямыми и обратными засечками теодолита или графически - на мензуле. Фотограмметрические точки выбирают на местности такие, которые легко опознать на аэроснимке. Параллельно, руководствуясь имеющимися контактными отпечатками, выбираются на местности дополнительные точки, необходимые для последующей работы по нанесению рельефа. Эти точки также привязываются к точкам геодезической основы - в плане и по высоте. Заключительным действием геодезического процесса является нанесение рельефа местности в горизонталях на репродукции законченного планшета-фотоплана. При нанесении рельефа руководствуются имеющимися на планшете-фотоплане точками с высотными отметками; фототени помогают разбираться в формах рельефа; в случае необходимости в некоторых точках стояния берутся дополнительные реечные высотные точки в наиболее затруднительных местах. Опыт показывает, что нанесение рельефа на готовые планшеты-фотопланы происходит в 4—5 раз скорее, чем при мензульной инструментальной съемке. В некоторых случаях горизонтали наносятся на контактные отпечатки.

Фотограмметрический процесс. Для придания аэросъемочному материалу значения планового материала определенного масштаба производится трансформирование аэроснимков. Для целей трансформирования служат проекционные оптические приборы - трансформаторы. Сущность трансформирования заключается в том, что негативы с наколотыми на них точками геодезической основы и фотограмметрическими точками поодиночке вкладываются в фонарь трансформатора и через них пропускают сильный свет, падающий на экран трансформатора, на котором положен планшет (или выкопировка из него) с нанесенными точками геодезической основы и фотограмметрическими точками. Движением частей трансформатора изображения наколов геодезических и фотограмметрических точек на негативе совмещаются с соответствующими точками на планшете; затем вместо планшета на экран кладется светочувствительная бумага, на которой воспроизводится трансформированный снимок. Чтобы это воспроизведение было отчетливым при условии непараллельности негатива и плоскости его изображения на экране, существует два пути: 1) принцип оптического сопряжения плоскостей, 2) принцип диафрагмирования. Русская аэрофотограмметрия пользуется тем и другим методами. К типу приборов, работающих по первому принципу, относится трансформатор «Luftbild», схема которого изображена на фиг. 4.

Схема трансформатора «Luftbild»

Он сконструирован для проектирования аэроснимков при помощи проектирующего пучка лучей, неподобного тому пучку, который существовал в момент аэросъемки. Такой носит название трансформатора II рода. Трансформатор «Luftbild» предназначен для трансформирования аэроснимков, заснятых при угле наклона к горизонту >10° аэрофотоаппаратами, имеющими объектив с фокусным расстоянием 180— 200 мм. Его главная отличительная особенность - кинематическая связь, установленная между плоскостями экрана Е, негатива N и главной плоскостью объектива О т. о., что при всех возможных перемещениях частей прибора указанные три плоскости всегда пересекаются по некоторой постоянной прямой. Вследствие этого, если на экране получено в фокусе изображение хотя бы одной лишь точки снимка, то и все прочие точки без всякого диафрагмирования получаются на экране в фокусе. Недостатком этого трансформатора является несистематизированность его работы. При совмещении изображений точек негатива с точками планшета можно после совмещения первых двух совместить третью, совмещать четвертую и потерять всю предыдущую наводку, т. к. каждое новое движение влияет на прежнее совмещение. Наводка благодаря этому кропотлива и требует много времени, большой практики и сноровки даже при работе весьма квалифицированного фотограмметриста. Представителем другого типа трансформаторов с наводкой резкости изображения посредством диафрагмы является трансформатор П. П. Соколова. Этот трансформатор спроектирован для трансформирования аэроснимков при помощи проектирующего пучка лучей, подобного тому пучку, который был в момент аэросъемки местности. Такие трансформаторы получили название трансформаторов I рода. В этом трансформаторе негатив ставится совершенно неподвижно относительно объектива, перпендикулярно к его оптической оси на расстоянии, равном главному фокусному расстоянию той аэрофотокамеры, снимки которой подлежат трансформированию. Особая система кинематической связи экрана-диска с фонарем допускает совершенно правильную последовательную наводку и не сбивает точек негатива и экрана, уже совмещенных предшествующими движениями, при новых движениях. Конечно при этом условии приходится жертвовать оптической сопряженностью, но выигрываемые этим преимущества камеры П. П. Соколова представляют большую ценность. Наводка продолжается всего 2—3 мин. и доступна среднему фотограмметристу. Минусом этого прибора является наводка резкости при помощи диафрагмирования, что ведет к значительной потере света. Для трансформирования каждого аэроснимка необходимо иметь четыре точки, геодезически определенные, что требует значительных полевых измерительных работ. С целью их уменьшения и, следовательно, удешевления стоимости всей аэрофотосъемочной работы разработан своеобразный метод фототриангуляции. Этот способ дает необходимое количество дополнительных к геодезической основе фотограмметрических точек камеральным, а потому и наиболее дешевым путем. Существо его заключается в том, что на негативах накалывают их центральные точки; затем, имея ряд снимков одного маршрута, перекрывающих взаимно друг друга настолько, чтобы на каждый снимок переходили центры других соседних снимков, при помощи пучка лучей (линий) из каждого центра графически строят общую связанную геометрическую сеть, в которую путем засечек проведенными лучами включают требуемые контурные точки, которые и явятся точками фототриангуляции. При таком методе работы необходимо перекрытие аэроснимков не менее чем на 60%. Трансформированные снимки размещаются на планшетах с нанесенными на них точками геодезической основы и фотограмметрическими точками; эти же точки имеются и на аэроснимках; путем совмещения одноименных точек отдельные аэроснимки монтируются в планшеты-фотопланы в границах рамок международной разграфки; перекрывающие части трансформированных аэроснимков вырезаются по кривым линиям для получения однотонного фотоплана острым ланцетом; после этого снимки наклеиваются на планшет клеем, не дающим деформации бумаги, или сухой наклейкой. На каждом планшете-фотоплане помещаются названия населенных мест, проводятся меридианы и параллели, чертится общепринятая рамка с соответствующими надписями и пр.

Фотографический процесс вкраплен в три остальных процесса; он заканчивается изготовлением репродукции с каждого планшета-фотоплана.

Мелкомасштабная аэрофотосъемка (плановая и перспективная) в настоящее время уже вышла из стадии лабораторных опытов на путь практического применения. Результаты мелкомасштабной аэрофотосъемки дают материал, близкий к картографическому материалу, который м. б. механически трансформирован на картографическую основу, т. е. на сеть меридианов и параллелей при наличии геодезической основы. Для мелкомасштабной аэрофотосъемки спроектированы многообъективные камеры, при которых фотографирование производится всеми объективами одновременно. При этом одним объективом (центральным) производится плановая съемка, остальными объективами - перспективная. Главные оптические оси последних наклонены на определенный угол, дающий возможность охватить аэросъемкой сразу значительное пространство. При наклонных оптических осях объективов масштаб аэрофотосъемки быстро уменьшается в зависимости от увеличения расстояния снимаемой точки от центрального снимка. Площадь покрытия аэрофотосъемки при масштабе центрального снимка 1: 25000 м. б. доведена до 150 км2 на один снимок. Специальные трансформаторы дают возможность все аэроснимки многообъективной камеры привести к одному определенному мелкому масштабу и т. о. получить план местности в масштабе, близком к требуемому для данной карты масштабу. Для мелкомасштабной аэрофотосъемки применяются кроме многообъективных камер широкоугольные объективы, а также предложены и испытываются особые приемы работы при помощи специально разработанной аппаратуры.

Высотно-стереоскопическая аэрофотосъемка. Сущность этой аэрофотосъемки заключается в следующем: каждый участок местности, подлежащий аэрофотосъемке, фотографируется два раза с двух концов базиса. Этого можно достигнуть посредством работы двух самолетов, следующих параллельно друг другу на определенном расстоянии и снимающих один и тот же участок, или при помощи одного самолета, воспроизводящего маршруты при условии значительного перекрытия аэрофотоснимков, дающего возможность иметь всегда двойной снимок одного и того же места земной поверхности. В том и другом случаях получаются пары стереоскопических снимков. После их обработки, так же, как и при контурно-комбинированной аэрофотосъемке, каждую пару стереоскопических аэроснимков вставляют в особый прибор - стереопланиграф, который по существу своему представляет сильный стереоскоп. В этом стереоскопе составляется стереоскопическое изображение местности (ее рельефная модель). Эта модель дает возможность срисовывать с нее очертания местных предметов, а также рельеф в виде горизонталей; для этого в стереопланиграфе имеется дополнительное приспособление, дающее возможность, глядя в окуляры стереоскопа, водить особым штифтом по поверхности стереоскопической модели - по контурам и опоясывающим местность горизонталям. Это движение передается с помощью системы зубчатых колесиков и рычагов особому прибору - координатографу, карандаш которого на бумаге передает обводимые очертания модели в виде ортогональной проекции на горизонтальный планшет с геодезической основой. Т. о. в результате высотно-стереоскопической аэрофотосъемки получается обыкновенный вычерченный карандашом планшет без фототеней, выражающий очертания контуров местных предметов и рельеф местности горизонталями, как на планшетах мензульной инструментальной наземной съемки. В производственном отношении в высотно-стереоскопической аэрофотосъемке проводятся те же процессы, что и в контурно-комбинированной аэрофотосъемке, но только фотограмметрический процесс носит иной характер: вместо трансформирования - работа на стереопланиграфе. Методы высотно-стереоскопической аэрофотосъемки в настоящее время находятся в периоде разработки; приборы, применяемые при этом, выписываются из-за границы; они очень дороги, обращение с ними сложно, и работа медленна; поэтому этот метод не имеет пока широкого практического применения в СССР. Между тем контурно-комбинированная аэрофотосъемка в настоящее время в виду ее практических удобств и в частности вследствие возможности быстрого получения планового материала и достигаемой достаточной точности планшетов-фотопланов вошла в практику как могучее средство, вполне заменяющее наземную топографическую съемку.

Применение аэрофотосъемки вытекает из особенностей этого метода и из свойств получаемых при этом результатов, которые заключаются в следующем: 1) Сложности технической части. Каждая аэрофотосъемочная партия включает: а) самолеты, при которых необходимы мастерская мелкого ремонта, безопасные помещения для хранения горючего и масла, посадочная площадка, метеорологическая станция, а в некоторых случаях и полевой ангар; б) аэрофотоаппараты-автоматы с принадлежностями к ним, приборы и инструменты для испытания их частей и мелкого ремонта, темную лабораторию; в) полевую фотолабораторию для негативного и позитивного процессов, запас химикалий, фотобумаги и катушек с фотопленками; г) монтажную - для накидного монтажа, оборудованную экранами; д) помещение для сушки фильмов; е) чертежную и при ней помещение для хранения геодезических инструментов, чертежных принадлежностей и материалов; ж) помещение для регистрации и хранения негативов, аэроснимков, планшетов с геодезической основой. Кроме того, необходима контора аэрофотосъемочной партии. Явно, что перемещение партии из одного района в другой затруднительно. 2) Быстроте получения съемочного материала в виде контактных отпечатков. Один самолет в один аэросъемочный полет, считая его продолжительность в 5 ч. с набором высоты и спуском, покрывает в масштабе 1:10000 от 200 до 250 км2; такую площадь один топограф может заснять в несколько месяцев. Контактные отпечатки м. б. смонтированы в фотосхемы (фотоплан первого приближения), которые могут служить материалом для разного рода предварительных соображений, потому что они дают полное, хотя и недостаточно точное для инженерных сооружений, изображение заснятой части земной поверхности. Опыт показал, что одна аэрофотосъемочная партия в три самолета с соответствующим числом технического персонала может заснять и обработать в планшеты-фотопланы масштаба 1:10000 от 8 до 10 тыс. км2 в год при условии, что в снимаемом районе имеется триангуляция II и III классов; в южных широтах аэрофотосъемочная партия может заснять и обработать до 15000 км2. Скорость получения окончательных планшетов-фотопланов из контактных отпечатков зависит от количества оборудования (трансформаторы) и наличия достаточного числа лиц технического состава. 3) Возможности пользоваться при инженерных изысканиях промежуточными материалами. Первичный материал в виде контактных отпечатков и смонтированных из них фотопланов первого приближения (фотосхемы) является настолько подробным и близким к действительности материалом, что дает для многих хозяйственных операций и проектирования достаточные основания. Планшеты-фотопланы второго приближения, составленные из отпечатков, приведенных к одному масштабу, получаются быстро вслед за контактными отпечатками и могут служить более точным материалом. В последней стадии обработки получаются точные планшеты-фотопланы. При наземных съемках нет возможности получать такие промежуточные материалы. 4) Возможности заснятия недоступных площадей: болот, плавней, лесных дебрей, тайги, пустынь, горных районов и пр. Все эти элементы местности получаются столь же подробно изображенными на фотопланах, как и пространства, вполне доступные; этого нельзя достигнуть в недоступных районах при наземной съемке. 5) Универсальности содержания фотоплана. На фотопланах запечатлеваются такие подробности местности, которые топограф при наземной съемке отличить и нанести на планшет не в состоянии; план наземной съемки является лишь условным изображением местности, тогда как планшет-фотоплан - натуральным, живым, ее изображением (точной фотографией). Кроме того, при увеличении планшета-фотоплана появляются новые подробности, которые не были замечены в первоначальном изображении. Лесной таксатор, почвовед, геолог, горный инженер и другие специалисты могут найти в одном и том же планшете-фотоплане интересующие их данные о заснятой местности. Иными словами, аэрофотосъемка разрешает вопрос об универсальности планового материала, не разрешимый при наземной съемке. Из этого вытекают случаи применения метода аэрофотосъемки 1) для съемки крупных площадей в кратчайший срок (<5000 км2); 2) при необходимости быстро получить и применить промежуточные, хотя бы и не высоко точные, результаты аэрофотосъемки; 3) для съемки недоступных пространств; 4) для достижения экономии сил, средств и времени путем получения универсального планового материала, пригодного для нескольких специальностей; 5) при необходимости быстрого получения материала для исправления карт; 6) особенно выгодно применять аэрофотосъемку при съемке крупных населенных пунктов взамен внутриквартальных наземных съемочных работ; 7) для удешевления съемочных работ за счет быстроты их исполнения. Удешевление самих аэрофотосъемочных работ зависит гл. обр. от удешевления летно-съемочной части работ, т. к. она поглощает 40—60% общей стоимости аэрофотосъемки данного крупного участка.

Дешифрирование. Широкое использование фотопланов (всех приближений) требует умения читать их содержание. В этом отношении, как бы ни были высоки по своим качествам результаты аэрофотосъемки, всегда на планшете-фотоплане найдутся очертания, внутреннее содержание которых останется неопределенным для читающего. Восполнение этого недостатка достигается дешифрированием на местности, которое м. б.: а) общетопографическое, имеющее целью уточнить и определить содержание топографических контуров (леса, угодий и пр.), б) специальное, выявляющее особые элементы данной местности (геологическое строение, растительные культуры, горные породы и пр.). Общетопографическое дешифрирование производится одновременно с геодезическим процессом; специальное - может производиться или вместе с обще топографическим или особо отдельными группами специальных дешифровщиков.

Аэрофотосъемка в сельском хозяйстве. Планшеты-фотопланы облегчают и ускоряют определение границ земельных участков, отводимых совхозам, колхозам, фабрикам, заводам и пр., потому что границы отводов (окружные межи) можно проектировать на планшетах-фотопланах по мелким местным предметам, а затем, опознав эти местные предметы на местности, можно между ними провести (пропахать) границы в виде межников. При осуществлении хозяйственного плана живой планшет-фотоплан дает возможность составить себе более подробное представление об угодьях, нежели условный план наземной съемки.

Аэрофотосъемка в лесном хозяйстве. Планшеты- фотопланы (и отдельные отпечатки) дают мозаику контуров, образующихся в лесу вследствие разнообразия возраста леса, пород, густоты насаждения, наличия полян, выгоревших площадей, участков вырубленного леса, бурелома и пр. Все эти контуры м. б. предварительно оконтурены резкими линиями на аэроснимках или планшете-фотоплане, а затем остается найти (опознать) их на местности и заняться таксировкой леса внутри каждого контура; при этом некоторые данные таксации м. б. взяты с аэроснимков или с планшетов и проверены, если надо, на местности. Т, о., пользуясь результатами аэрофотосъемки, лесной таксатор освобождается от медленного процесса отыскивания и съемки контуров внутри леса; он может поэтому всецело заняться своим специальным делом - лесной таксацией по готовому плановому материалу, который в значительной мере облегчает и его прямое дело.

Аэрофотосъемка при съемке городов. После составления путем геодезических действий очертаний проездов и очертаний кварталов города аэрофотосъемка заменяет медленную и кропотливую работу топографов по съемке внутриквартальных подробностей; при этом сокращается процесс увязки внутриквартальных подробностей и отпадают сложные чертежные работы; вкладывание внутриквартальных подробностей в сеть очертаний кварталов, полученных геодезически, производится автоматически с помощью трансформирования. Т. о. аэрофотосъемка при съемке городов упрощает работу и ускоряет ее; при этом надо иметь в виду, что фотографические материалы позволяют кроме планшетов- фотопланов получить и план в туши, вытравив фотографический тон.

Аэрофотосъемка при изыскании дорог. По предварительно составленным фотопланам первого приближения (из контактных отпечатков) удобно составить проект различных вариантов трассы дороги, особенно в гористой местности; таким путем сокращается работа по предварительному изысканию. По наглядным материалам аэрофотосъемки могут быть изучены с достаточной степенью подробности свойства полосы местности по обе стороны трассы. Результаты проектирования по материалам аэрофотосъемки могут быть перенесены (трассированы) на местность путем опознавания местных предметов, имеющихся на планшете и на местности. В дальнейшем разработка проекта и прокладка дороги пойдут обычным порядком, но совершенно очевидно будут обойдены многие затруднения, с которыми пришлось бы считаться, если бы не было материалов аэрофотосъемки.

Аэрофотосъемка при исследовании рек. Долина реки и особенно дно долины на фотопланах получаются с подробными очертаниями староречий (прежних русел); берега реки и ее долина получают живые очертания; мели и перекаты резко выделяются; все это приводит к тому, что аэрофотосъемка реки дает такие разнообразные подробности ее свойств, которые позволяют судить о режиме реки в ее прошлом, настоящем и вероятном будущем. Такого рода суждений конечно нет возможности произвести по материалам наземной съемки, которая не в состоянии охватить всех подробностей элементов реки.

Аэрофотосъемка в картографии. Если картографический материал получать путем накопления крупно-масштабного планового материала и затем путем сокращения подробностей этого материала и уменьшения его до масштаба данной карты, то это приведет к весьма медленному составлению и изданию карты тем более, что плановый материал за 25—30 лет становится настолько устаревшим вследствие изменений местности под влиянием естественных сил природы и деятельности человека, что оказывается уже непригодным для составления карты, удовлетворяющей современным требованиям, потому что карта в современном представлении должна давать такие данные, по которым может производиться составление проектов разного рода инженерных изысканий и сооружений. Метод аэрофотосъемки дает выход из такого положения, т. к. он включает в себя мелкомасштабную (плановую и перспективную) аэрофотосъемку; оба эти вида аэрофотосъемки, применяемые в сочетании между собой, дают материал, соответствующий требованиям картографии относительно масштаба и содержания подробностей; вместе с тем ускоряется работа, так как каждый аэрофотоснимок охватывает более значительный участок земной поверхности. Для мелкомасштабной (плановой и перспективной) аэрофотосъемки разработана и построена специальная аппаратура, с помощью которой возможно быстро накапливать и обрабатывать аэрофотокартографический материал. Вопрос о составлении оригинальных листов карты сведется посла этого к выбору и построению для каждого листа географической сетки (меридианов и параллелей), к нанесению на эту сетку пунктов геодезической основы (по их широтам и долготам), к вкладыванию аэрофотокартографического материала в географическую сетку с помощью специальных трансформаторов, пользуясь для этого нанесенными на сетку пунктами геодезической основы. Каждый оригинальный лист в дальнейшем подлежит размножению (изданию) в требуемом числе экземпляров. В настоящее время в СССР получил широкое применение на практике метод контурно-комбинированной аэрофотосъемки; метод высотно-стереоскопической аэрофотосъемки в различных видоизменениях находится в стадии широкого опыта, уже вышедшего из лаборатории в поле. Вопрос о применении мелкомасштабного аэрофотокартографического материала к составлению карт разрабатывается лабораторно и несомненно в ближайшем будущем получит широкое практическое распространение, так как все предпосылки для этого уже имеются налицо.

Аэрофотосъемка, как показал опыт, с большим успехом применяется для решения специальных задач: земельной статистики, исследования почв, изучения лугов, геологии, археологии и пр.

Организация фотосъемочных работ. Организация аэрофотосъемки, принимая во внимание новизну аэрофотосъемочного дела, еще не вылилась в твердые формы. Однако практически уже наметилось, что аэрофотосъемочное производство удобнее и правильнее всего сосредоточить в одном Всесоюзном центральном органе. Центральный орган должен действовать в тесной связи, с одной стороны, с центральным геодезическим органом, который должен обеспечивать за счет  государства аэрофотосъемочное производство геодезической основой в плане и по высотам, а с другой, с центральным органом гражданского воздушного флота, который должен доставлять специальные самолеты на места работ со всем оборудованием кроме специального оборудования для аэрофотосъемки. Центральный орган аэрофотосъемки высылает на места работ аэрофотосъемочные партии; если несколько смежных партий загружаются работами на несколько лет, то такие партии м. б. объединены в местный отдел, непосредственно подчиненный центральному органу аэрофотосъемки. Местные отделы также могут высылать от себя аэрофотосъемочные партии. Каждая аэрофотосъемочная партия получает на каждую работу вполне определенное задание в пределах определенной территории, подлежащей аэрофотосъемке; в каждой партии проводятся все четыре процесса аэрофотосъемки, относящиеся к исполнению данного задания: летно-съемочный, геодезический, фотограмметрический и фотографический процессы; часть оборудования партии может находиться на местах работ, где устраивается база аэрофотосъемочной партии, частью партия может пользоваться оборудованием центрального органа или центра местного отдела. Во всяком случае начальник аэрофотосъемочной партии является единственным ответственным лицом за надлежащие подготовку и исполнение работ партии от момента получения задания включительно до момента сдачи работ партии в оконченном виде, как то требуется заданием. Другие формы организации аэрофотосъемки в СССР, в достаточной мере испытанные, дали отрицательные результаты. Каждая аэрофотосъемочная партия подчиняется выславшему ее управлению - центральному или местному.

Работа до выезда партии с места ее формирования в район аэрофотосъемки заключается в следующем: 1) разработке технического задания; 2) составлении технического и календарного плана работ; 3) составлении предварительной сметы для подсчета средств исполнения плана; 4) докладе технического задания, плана и сметы техническому совещанию; 5) укомплектовании партии техническим и административным составом; 6) снабжении партии техническим и хозяйственным имуществом; 7) рекогносцировке района аэрофотосъемки; 8) пробных полетах; 9) составлении плана финансирования партии; 10) составлении плана перевозки партии на базу и обеспечении его исполнения. Каждая аэрофотосъемочная партия состоит из: а) летного отряда в 2—3 самолета с необходимым персоналом, полевым оборудованием, полевым складом горючего и масла; б) аэросъемочного сектора - старший аэросъемщик, аэросъемщики, аэронавигаторы, наблюдатели службы погоды; в) геодезического сектора - старший топограф-фотограмметрист, топографы-фотограмметристы, дешифровщики, чертежники; г) фотограмметрического сектора - старший фотограмметрист, фотограмметристы, фотограмметристы-монтажисты; д) фотографического сектора - старший фотолаборант, фотолаборанты, подручные и е) аппарата управления - конторы партии; в ней конторщик (если надо, то и счетовод), неквалифицированные рабочие, сторожа, уборщики, транспортные средства.

Работа партии в районе аэрофотосъемки: 1) размещение партии; 2) высылка отрядов геодезистов, топографов-фотограмметристов и дешифровщиков; 3) исполнение производственных процессов; 4) увязка всех производственных процессов в техническом отношении и в смысле выполнения календарного плана; 5) общетопографическая, а если надо, то и специальная дешифровка; 6) выдача хозорганам промежуточных результатов аэрофотосъемки согласно заданию и плану; 7) техническая отчетность; 8) поддержание связи старшими в секторах со старшими инженерами центрального органа или с их заместителями в местных отделах; 9) постепенное собирание и представление документов для исполнительной сметы; 10) ведение книг как основы отчетности; 11) постепенное составление ведомости расхода материалов; 12) финансовая отчетность; 13) соблюдение «Инструкций» в отношении условий труда и быта личного состава партии. По окончании и сдаче работ партия расформировывается или в районе работ или в центре. Если работа партии в текущем году не закончена и будет продолжаться в следующем году, то отчетность и делопроизводство заводятся вновь, как бы по новому заданию. Аэрофотосъемочная партия в таком случае м. б. оставлена на своей базе или возвращена в центр или в местный отдел.

Общее заключение. Аэрофотосъемка является видом топографических работ, т. е. представляет собой некоторую часть геодезических работ, исполняемых с целью получения планового и картографического материала данной части земной поверхности; в этом отношении она вполне заменяет наземную топографическую съемку. Роль геодезии в настоящее время весьма сильно изменилась по сравнению с тем, как это было до введения системы социалистического хозяйства. Прежде геодезия привлекалась к делу проектирования и исполнения проектов различных сооружений в качестве вспомогательного практического средства, для решения узкоспециальных задач, строго относящихся непосредственно к данному изысканию или сооружению, например, съемка или нивелировка вполне определенного участка земли, получение цифровых высотных данных для вычисления объема земляных работ, определение границ землевладения, составление плана фактически существующего города или населенного пункта и т. п. Изыскания и сооружения, к которым привлекалась геодезия, обычно характеризовались тем, что по своему существу они были более или менее просты и зависели только от некоторых свойств земной поверхности и недр земли; для ознакомления с этими свойствами было достаточно несложных вспомогательных геодезических действий. В настоящее время проектируемые и исполняемые сооружения сложны в техническом отношении и занимают обширные районы земной поверхности. Эти сооружения м. б. связаны с обширными территориями еще и в том отношении, что могут оказывать на них то или иное вредное влияние. Например, запруда (плотина) большой реки может повести к заболачиванию лугов и других земельных угодий вдали от нее; вновь построенный город может оказаться в невыгодных условиях относительно своего водного хозяйства или в отношении строения находящихся под ним и вокруг него недр земли и т. п. Все это обязывает решать вопрос о топографических свойствах земной поверхности и зависящих от них свойств недр земли на обширных пространствах, чтобы таким путем получить возможность выбора района сооружения, который удовлетворял бы его техническим требованиям и в то же время устранял бы возможность вредного влияния сооружения на территории, близлежащие и более или менее от него удаленные. Ясно, что достижение таких целей обязывает производить всякого рода геодезические изыскания предварительно и на обширных территориях, т. е. до проектирования сооружений и тем более до исполнения разработанных проектов. Если принять во внимание, что топографические свойства земной поверхности (рельеф, расположение контуров и пр.) важны не только сами по себе, но и в том отношении, что по этим данным можно судить и о недрах земли, то станет вполне понятным значение геодезических, в том числе и аэрофотосъемочных (топографических), работ при проектировании и исполнении проектов современных грандиозных сооружений. Теперь геодезия вышла из подчинения требованиям других технических отраслей и призвана к необходимости указывать различным отраслям народного хозяйства на основе своих изысканий те общие пути, которым должны следовать эти отрасли, решая свои задачи. Геодезия обязана не только добыть достаточные материалы для проектирования сооружений и исполнения их проектов, но вместе с тем она обязана предупредить проектировщика и исполнителей проектов о тех последствиях, которые неминуемо будут иметь место в случае нарушения ими выводов геодезии, всегда основанных на наблюдениях, произведенных в натуре, т. е. в живой действительности. Одним из новейших могучих средств к исполнению геодезией ее современной роли является метод аэрофотосъемки, позволяющий в кратчайший срок охватить съемкой обширные участки земной поверхности и получить изображение на фотоплане многих самых разнообразных свойств охваченной аэрофотосъемкой территории.

См. также Аэрофотосъемка (I). Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 2 - 1928 г.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Доп. том - 1936 г.