Сущность и виды аэро- и космических съемок

Аэросъемка и космическая съемка – это получение изображения земной поверхности с летательных аппаратов. На воздушные или космические летательные аппараты устанавливают специальную съемочную аппаратуру, с помощью которой регистрируют отраженное объектами или их собственное излучение. В результате регистрации излучения получают изображение (снимки – видеоинформация). Изображение может быть представлено в виде фотографических снимков или цифровой записи на электронном носителе.

Рис. 11.1.1. Современный аэросъемочный комплекс

В зависимости от высоты аэросъемки, положения оптической оси и конструктивных особенностей применяемых аэрофотосъемочных аппаратов (АФА), используемых носителей информации, используемых зон спектра электромагнитных волн и в зависимости от способа организации работ, различают следующие виды аэросъемок.

По высоте летательного аппарата. Космическая съемка высотой до 200 км. Выполняют из космоса с искусственных спутников Земли с использованием сверхдлииннофокусных АФА с высочайшей разрешающей способностью при практически отвесном положении оптической оси.

Аэрофотосъемка высотой до 2 км. Осуществляют с самолетов или вертолетов, специально оборудованных АФА различных конструкций и специальными аэронавигационными приборами. Отклонение оптической оси от отвесной линии допускается не более 3°.

Крупномасштабная аэрофотосъемка высотой до 200 м. Осуществляют с низко летящих летательных аппаратов – мотодельтапланов, оборудованных короткофокусными АФА. Отклонение оптической оси от отвесной линии допускается до 10°.

По положению оптической оси АФА. Плановая аэрофотосъемка, при которой оптическая ось АФА практически отвесна. С использованием плановой аэросъемки получают наибольший объем информации о рельефе, ситуации и других особенностях местности.

Перспективная аэросъемка производится при наклонном положении оптической оси АФА. Перспективную аэрофотосъемку используют в процессе воздушных обследований и при воздушном дешифрировании плановой аэрофотосъемки.

По конструктивным особенностям используемых АФА. Кадровая аэросъемка. Фотопленка экспонируется с помощью затвора, открывающегося через заданный промежуток времени, с получением серии отдельных кадров (аэрофотоснимков) определенного размера. Интервал открытия затвора АФА назначают при условии обеспечения не менее 60% взаимного продольного перекрытия и от 20 до 60% поперечного перекрытия аэрофотоснимков.

Перекрытие аэрофотоснимков – это части смежных снимков, на которых изображена одна и та же местность, снятая с разных точек положения АФА.

Щелевая аэросъемка, при которой непрерывно передвигающаяся фотопленка экспонируется через постоянно открытую щель, расположенную в фокальной плоскости объектива специального АФА и перпендикулярную направлению полета. Щелевой аэрофотоснимок представляется в виде сплошной ленты вдоль маршрута, в которой вдоль маршрута образуется ортогональная, а поперек – центральная проекции.

Панорамная аэросъемка, при которой экспонирование фотопленки осуществляется движением элементов оптической системы специальной АФА поперек направления полета. При этом получают прямоугольные аэрофотоснимки с большим поперечным углом поля зрения и высокими изобразительными свойствами по всему полю снимка.

По используемым носителям информации. Аэрофотосъемка производится на черно-белую, цветную трехслойную и цветную двухслойную – спектрозональную фотопленку.

Электронная аэросъемка осуществляется с использованием специальных телевизионных или сканирующих камер с записью информации на магнитные носители. Получаемую информацию о местности вводят непосредственно в память компьютера и производят аналитическую стереофотограмметрическую обработку стереопар без использования обширного парка дорогих и дефицитных стереофотограмметрических приборов.

По использованию разных зон спектра электромагнитных волн. Черно-белая аэрофотосъемка осуществляется на черно-белую фотопленку. Она позволяет получать достаточно надежную информацию о рельефе и контурах местности. Является самой простой, доступной и дешевой и поэтому получила наибольшее распространение в практике аэроизысканий.

Цветная аэрофотосъемка производится на трехслойную цветную фотопленку и передает окраску объектов в естественных тонах. Ее применяют в районах крупных населенных пунктов, на территориях с развитой сетью дорог, с обилием малоконтрастных и мелких объектов, в пустынных и горных районах со сложным геологическим строением.

Спектральная аэрофотосъемка на цветной двухслойной фотопленке (в одном слое получают одноцветное изображение для видимой части спектра, в другом – для невидимой инфракрасной части спектра) передает окраску в условных цветах. Ее применяют для оценки почвенно-грунтовых, гидрогеологических условий района изысканий, для нанесения на топографическую основу границ и типов земельных и лесных угодий с последующей оценкой стоимостей отчуждения земель под инженерные сооружения, а также для разведки местных строительных материалов.

Многозональная аэрофотосъемка производится с использованием нескольких соединенных и работающих синхронно аэрофотокамер, с различными комбинациями фотопленок. Применяют в районах со сложными инженерно-геологическими условиями, на оползневых, закарстованных участках местности, на конусах выноса т. д.

Инфракрасная (тепловая) аэрофотосъемка производится с использованием специальных черно-белых или цветных приборов – тепловизоров. Используется инфракрасная область спектра электромагнитных волн. Инфракрасную аэрофотосъемку применяют в районах с переувлажненными грунтами, в районах вечной мерзлоты, на заболоченных, оползневых участках, участках выхода грунтовых вод и т. д.

Радиолокационная аэросъемка. В ходе которой получают изображения по отраженным местностью электромагнитным волнам, записываемые на магнитные носители информации. Радиолокационную съемку можно выполнять как днем, так и ночью. Она практически не зависит от метеорологических условий и может производиться сквозь сплошной облачный покров.

Планово-высотное обоснование аэрофотосъемки

Процессу летно-съемочных работ предшествует комплекс наземных геодезических измерений по созданию геодезической основы аэросъемки.

Плановое положение контурных точек аэрофотоснимков устанавливают в камеральных условиях путем построения фототриангуляции. При этом в ходе полевых наземных геодезических работ устанавливают координаты соответствующего числа точек местности, необходимого для создания триангуляции.

Контурные точки аэрофотоснимков, координаты которых определены в результате наземных геодезических работ привязкой к пунктам государственной геодезической сети, называют опознаками.

Различают опознаки плановые и высотные.

Плановые опознаки устанавливают в местах четких контуров местности, легко опознаваемых на снимках, на спокойных участках рельефа и закрепляют деревянными знаками или бетонными монолитами. Привязку плановых опознаков производят прямыми и обратными засечками, а также прокладкой теодолитных ходов.

Для создания высотного обоснования аэросъемок получают высоты ряда хорошо опознаваемых на аэрофотоснимках контурных точек, называемых высотными опознаками. Привязку высотных опознаков производят к пунктам государственной нивелирной сети методами геометрического или тригонометрического нивелирования. Высотные опознаки также закрепляют на местности стандартными деревянными столбами или бетонными монолитами.

Следует отметить, что при создании системы плановых опознаков на местности, как правило, определяют не только координаты в плане, но и их высоты. Таким образом, плановые опознаки одновременно являются и высотными.

При использовании приемников спутниковой связи GPS геодезического класса точности при создании геодезического обоснования отпадает необходимость привязки опознаков к пунктам государственной геодезической сети, поскольку плановые и высотные координаты опознаков легко определяются через орбитальный комплекс навигационных искусственных спутников Земли, являющихся по сути подвижными аналогами пунктов государственной геодезической сети.