Аэрофотосъемка (или изображения с воздуха ) - это фотографирование с самолета или другого летающего объекта. [1] Платформы для аэрофотосъемки включают самолеты с неподвижным крылом , вертолеты , беспилотные летательные аппараты (БПЛА или "дроны"), воздушные шары , дирижабли и дирижабли , ракеты , голубей , воздушных змеев , парашюты , автономные телескопы и столбы, установленные на транспортных средствах. Установленные камеры могут запускаться дистанционно или автоматически; фотографии с рук могут быть сделаны фотографом.
Аэрофотосъемку не следует путать с фотографией «воздух-воздух» , когда один или несколько самолетов используются в качестве самолетов-преследователей, которые «преследуют» и фотографируют другие летательные аппараты в полете.
Этот раздел дублирует тематику других статей , в частности, Воздушная разведка # История . ( Октябрь 2020 г. ) |
Впервые аэрофотосъемку начал французский фотограф и воздухоплаватель Гаспар-Феликс Турнахон , известный как Надар , в 1858 году над Парижем , Франция . [2] Однако сделанные им фотографии больше не существуют, и поэтому самая ранняя из сохранившихся аэрофотоснимков называется «Бостон, как его видят орел и дикий гусь». На снимке, сделанном Джеймсом Уоллесом Блэком и Сэмюэлем Арчером Кингом 13 октября 1860 года, изображен Бостон с высоты 630 метров. [3] [4]
Аэрофотосъемка воздушного змея была впервые применена британским метеорологом Э.Д. Арчибальдом в 1882 году. Он использовал заряд взрывчатого вещества на таймере, чтобы делать снимки с воздуха. [5] В том же году Сесил Шэдболт разработал метод фотографирования из корзины газового баллона , в том числе снимки, сделанные вертикально вниз. [6] [7] Одно из его изображений, сделанное с высоты 2000 футов (610 м) над Стэмфорд-Хилл , является самым ранним сохранившимся аэрофотоснимком, сделанным на Британских островах. [6] Отпечаток того же изображения, «Мгновенная фотография карты», сделанный из автомобиля с воздушным шаром высотой 2000 футов , был показан на выставке Фотографического общества 1882 года. [7]
Француз Артур Батю начал использовать воздушных змеев для фотографии в 1888 году и написал книгу о своих методах в 1890 году. [8] [9] Сэмюэл Франклин Коди разработал свой продвинутый «боевой воздушный змей для подъема людей» и сумел заинтересовать британское военное министерство своим возможности.
В 1908 году Альберт Самама Чикли снял первые в истории виды с воздуха на воздушном шаре между Хаммам-Лифом и Громбалией . [10] Первое использование кинокамеры, установленной на летательном аппарате тяжелее воздуха, произошло 24 апреля 1909 года над Римом в короткометражном немом фильме « Wilbur Wright und seine Flugmaschine» (3:28) .
Использование аэрофотосъемки быстро расширилось во время войны, поскольку самолеты-разведчики были оснащены камерами для записи движений и обороны противника. В начале конфликта полезность аэрофотосъемки не была полностью оценена, и разведка велась с зарисовкой карты с воздуха.
Германия приняла на вооружение первую аэрофотоаппарат Görz в 1913 году. Французы начали войну с несколькими эскадрильями самолетов-наблюдателей Blériot, оснащенными камерами для разведки. Французская армия разработала процедуры для получения отпечатков пальцев в руки полевых командиров в рекордно короткие сроки.
Фредерик Чарльз Виктор Лоуз начал эксперименты по аэрофотосъемке в 1912 году с 1-й эскадрильей Королевского летного корпуса (позднее - 1-й эскадрильей RAF ), делая фотографии с британского дирижабля Beta . Он обнаружил, что вертикальные фотографии, сделанные с 60% перекрытием, можно использовать для создания стереоскопического эффекта при просмотре в стереоскоп, тем самым создавая ощущение глубины, которое может помочь в картографии и разведке, полученной на основе аэрофотоснимков. Пилоты-разведчики Королевского летного корпуса начали использовать камеры для записи своих наблюдений в 1914 году, а к битве при Нев-Шапель в 1915 году была сфотографирована вся система немецких окопов. [11] В 1916 году Австро-Венгерская монархия сделала аэрофотоснимки над Италией с вертикальной осью камеры для создания карт.
Первая специально созданная и практичная аэрофотосъемка была изобретена капитаном Джоном Мур-Брабазоном в 1915 году с помощью компании Thornton-Pickard , что значительно повысило эффективность аэрофотосъемки. Камера была вставлена в пол самолета, и пилот мог срабатывать через определенные промежутки времени. Мур-Брабазон также был первым, кто внедрил стереоскопические методы в аэрофотосъемку, что позволило определять высоту объектов на ландшафте, сравнивая фотографии, сделанные под разными углами. [12] [13]
К концу войны аэрофотоаппараты резко увеличились в размерах и фокусной мощности и использовались все чаще, поскольку доказали свою решающую военную ценность; к 1918 году обе стороны фотографировали весь фронт дважды в день и с начала конфликта сделали более полумиллиона фотографий. В январе 1918 года генерал Алленби использовал пять австралийских пилотов из 1-й эскадрильи AFC, чтобы сфотографировать территорию в 624 квадратных миль (1 620 км 2 ) в Палестине, чтобы исправить и улучшить карты турецкого фронта. Это было новаторское использование аэрофотосъемки в качестве вспомогательного средства для картографии . Лейтенанты Леонард Тэплин ,Аллан Рансиман Браун , Х. Л. Фрейзер, Эдвард Патрик Кенни и Л. У. Роджерс сфотографировали участок земли, простирающийся от турецкой линии фронта на 32 мили (51 км) в глубину их тыловых районов. Начиная с 5 января, они летели в сопровождении истребителей, чтобы отражать вражеские истребители. Используя самолеты Royal Aircraft Factory BE.12 и Martinsyde , они не только преодолевали воздушные атаки противника, но и боролись с ветром со скоростью 65 миль в час (105 км / ч), зенитным огнем и неисправным оборудованием для выполнения своей задачи. [14]
Первой коммерческой компанией по аэрофотосъемке в Великобритании была Aerofilms Ltd, основанная ветеранами Первой мировой войны Фрэнсисом Уиллсом и Клодом Грэмом Уайтом в 1919 году. Вскоре компания расширилась до бизнеса с крупными контрактами в Африке и Азии, а также в Великобритании. Операции начались с аэродрома Stag Lane в Edgware с использованием самолетов Лондонской летной школы. Впоследствии Aircraft Manufacturing Company (позже De Havilland Aircraft Company ) наняла Airco DH.9 вместе с пилотом-предпринимателем Аланом Кобхэмом . [15]
С 1921 года компания «Аэрофилмз» начала выполнять вертикальную съемку для целей съемки и картографии. В 1930-е годы компания стала пионером в области фотограмметрии (картографирования по аэрофотоснимкам), среди клиентов компании - Ordnance Survey . [16] В 1920 году австралиец Милтон Кент начал использовать наклонную аэрофотоаппарат с половинной пластиной, купленный у Carl Zeiss AG, в своем бизнесе аэрофотосъемки. [17]
Другим успешным пионером коммерческого использования аэрофотосъемки был американец Шерман Фэйрчайлд, который основал свою собственную авиастроительную фирму Fairchild Aircraft с целью разработки и строительства специализированных самолетов для высотных полетов с воздуха. [18] Один самолет для аэрофотосъемки Fairchild в 1935 году нес блок, который объединял две синхронизированные камеры, каждая из которых имела пять шестидюймовых линз с десятидюймовыми линзами и делала фотографии с расстояния 23 000 футов. Каждая фотография покрывала двести двадцать пять квадратных миль. Одним из первых государственных контрактов была аэрофотосъемка Нью-Мексико для изучения эрозии почвы. [19]Год спустя Fairchild представила лучшую камеру для больших высот с девятью объективами в одном устройстве, которая могла делать снимки на площади 600 квадратных миль с каждой экспозицией с расстояния 30 000 футов. [20]
В 1939 году Сидни Коттон и Летучий директор Морис Лонгботт из RAF был один из первых , чтобы предположить , что воздушная разведка может быть задача лучше подходит для быстрого, небольшого самолета , который будет использовать свою скорость и высокий потолок службы для обнаружения и перехвата избегайте. Хотя сейчас это кажется очевидным, учитывая современные задачи разведки, выполняемые быстрыми, высоко летающими самолетами, в то время это было радикальным мышлением. [ необходима цитата ]
Они предложили использовать « Спитфайры» с удаленным вооружением и радиоприемниками и заменой их дополнительным топливом и камерами. Это привело к разработке вариантов Spitfire PR . Спитфайры оказались чрезвычайно успешными в своей разведывательной роли, и было много вариантов, построенных специально для этой цели. Первоначально они служили в составе того, что позже стало фото-разведывательным отрядом №1 . В 1928 году ВВС Великобритании разработали систему электрического обогрева аэрофотоаппарата. Это позволяло самолету-разведчику делать снимки с очень большой высоты без замерзания деталей камеры. [21] Базируется в RAF Medmenham, сбор и интерпретация таких фотографий стали серьезным предприятием. [22]
Аэрофотоснимки Коттона намного опередили свое время. Вместе с другими членами 1 PRU он впервые применил методы высокогорной высокоскоростной стереоскопической фотографии, которые сыграли важную роль в обнаружении местоположения многих важных военных и разведывательных целей. По словам Р. Джонс , были использованы фотографии , чтобы установить размеры и характерные механизмы стартовых для обоего летающей бомбы V-1 и ракет V-2 . Коттон также работал над такими идеями, как опытный образец специального разведывательного самолета и дальнейшая доработка фотооборудования. Во время пика британцы совершали более 100 разведывательных полетов в день, давая для интерпретации 50 000 изображений в день. Аналогичные усилия были предприняты и другими странами.[ необходима цитата ]
Вертикальная аэрофотосъемка используется в картографии [23] (особенно в фотограмметрических съемках , которые часто служат основой для топографических карт [24] [25] ), планировании землепользования [23], аэроархеологии . [23] Косая аэрофотосъемка используется для кинопроизводства , экологических исследований, [26] инспекции линий электропередач , [27] наблюдения , хода строительства, коммерческой рекламы, передачи права собственности., художественные проекты. Примером того, как аэрофотосъемка используется в области археологии, является картографический проект, выполненный на территории Ангкор Борей в Камбодже в 1995–1996 годах. Используя аэрофотосъемку, археологи смогли идентифицировать археологические объекты, в том числе 112 водных объектов (водохранилища, искусственно построенные бассейны и естественные пруды) на территории Ангкор-Борей, обнесенной стеной. [28] В Соединенных Штатах аэрофотоснимки используются во многих этапах оценки состояния окружающей среды на объектах для анализа собственности.
В Соединенных Штатах, за исключением случаев, когда это необходимо для взлета и посадки, полноразмерным пилотируемым самолетам запрещается летать на высоте менее 1000 футов над густонаселенными участками и не ближе 500 футов от любого человека, судна, транспортного средства или строения над не- перегруженные районы. Определенные исключения разрешены для вертолетов, парашютов с механическим приводом и самолетов с функцией контроля веса. [29]
Развитие радиоуправляемых моделей позволило авиамоделам выполнять аэрофотосъемку на малых высотах. Это принесло пользу рекламе недвижимости , где коммерческая и жилая недвижимость является предметом фотографирования. В 2014 году Федеральное управление гражданской авиации США запретило использование дронов для фотографирования в рекламе недвижимости. [30] Запрет был снят, и коммерческая аэрофотосъемка с использованием беспилотных летательных аппаратов БПЛА регулируется в соответствии с Законом FAA о повторном разрешении 2018 года. [31] [32] Коммерческие пилоты должны выполнить требования для лицензии Part 107, [33] в то время как любительские а некоммерческое использование ограничено FAA. [34]
Малогабаритные модели самолетов предлагают улучшенный фотографический доступ к этим ранее ограниченным зонам. Миниатюрные транспортные средства не заменяют полноразмерные летательные аппараты, поскольку полноразмерные летательные аппараты способны выполнять более продолжительное время полета, большую высоту и большую полезную нагрузку оборудования. Однако они полезны в любой ситуации, когда полномасштабный самолет опасен в эксплуатации. Примеры включают проверку трансформаторов на линиях электропередачи и медленный полет на малых высотах над сельскохозяйственными полями, и то и другое может быть выполнено с помощью большого радиоуправляемого вертолета. Для использования под такой моделью доступны профессиональные гироскопически стабилизированные платформы для видеокамер; большая модель вертолета с бензиновым двигателем объемом 26 куб. см может поднять полезную нагрузку примерно семь килограммов (15 фунтов). Помимо гироскопической стабилизации отснятого материала,Использование радиоуправляемых коптеров в качестве надежных инструментов аэрофотосъемки расширилось благодаря интеграции технологии FPV (вид от первого лица). Многие радиоуправляемые летательные аппараты теперь могут использовать Wi-Fi для потоковой передачи видео в реальном времени с камеры самолета на наземную станцию пилота или командира (PIC).[ необходима цитата ]
В Австралии Часть 101 правил безопасности гражданской авиации (CASR Part 101) [35] разрешает коммерческое использование беспилотных и беспилотных летательных аппаратов. Согласно этим правилам, беспилотные дистанционно пилотируемые летательные аппараты для коммерческих целей называются дистанционно пилотируемыми авиационными системами (ДПАС), тогда как радиоуправляемые летательные аппараты для развлекательных целей называются модельными самолетами. Согласно CASR Part 101, предприятия / лица, управляющие дистанционно пилотируемыми воздушными судами на коммерческой основе, должны иметь сертификат эксплуатанта, как и операторы пилотируемых воздушных судов. Пилоты беспилотных самолетов, работающих в коммерческих целях, также должны иметь лицензию Управления по безопасности гражданской авиации (CASA). [36] Хотя небольшая ДПАС и модель самолета на самом деле могут быть идентичными, в отличие от модели самолета, ДПАС может входить в контролируемое воздушное пространство с разрешения и работать в непосредственной близости от аэродрома.
Из-за того, что ряд нелегальных операторов в Австралии делают ложные заявления об утверждении, CASA поддерживает и публикует список утвержденных держателей сертификатов удаленного оператора (ReOC). [37] Однако CASA изменила правила, и с 29 сентября 2016 года дроны весом до 2 кг (4,4 фунта) могут использоваться в коммерческих целях. [38]
Правила FAA 2006 года, обосновывающие все полеты коммерческих моделей RC, были обновлены и теперь требуют формальной сертификации FAA, прежде чем будет выдано разрешение на полеты на любой высоте в США.
25 июня 2014 года Федеральное управление гражданской авиации в постановлении 14 CFR Part 91 [Документ № FAA – 2014–0396] «Толкование Особого правила для модельных самолетов» запретило коммерческое использование беспилотных летательных аппаратов в воздушном пространстве США. [39] 26 сентября 2014 г. Федеральное управление гражданской авиации (FAA) начало предоставлять право на использование беспилотных летательных аппаратов для создания фильмов с воздуха. Операторы должны быть лицензированными пилотами и постоянно держать дрон в поле зрения. Дроны нельзя использовать для съемок в местах, где люди могут подвергаться риску. [40]
Закон о модернизации и реформе FAA 2012 года установил в разделе 336 специальное правило для авиамоделей. В разделе 336 Конгресс подтвердил давнюю позицию FAA о том, что авиамодели являются самолетами. В соответствии с положениями Закона модель самолета определяется как «беспилотный самолет», который: «(1) способен непрерывно летать в атмосфере; (2) летать в пределах прямой видимости лица, управляющего самолетом; и ( 3) летал в хобби или в развлекательных целях ». [41]
Поскольку все, что может быть просмотрено из публичного пространства , считается в Соединенных Штатах выходящим за рамки частной жизни , аэрофотосъемка может юридически документировать особенности и происшествия в частной собственности. [42]
FAA может применять принудительные меры в отношении лиц, эксплуатирующих модели самолетов, которые угрожают безопасности национальной системы воздушного пространства. Публичный закон 112–95, раздел 336 (b). [30]
21 июня 2016 года Федеральное управление гражданской авиации (FAA) опубликовало краткое изложение правил для малых беспилотных летательных аппаратов (Часть 107). Правила устанавливали правила для операторов малых БПЛА, включая работу только в дневное время на дистанции 400 футов (120 м). потолок и пилоты должны держать БПЛА в пределах видимости. [43]
7 апреля 2017 года FAA объявило о специальных инструкциях по безопасности в соответствии с 14 CFR § 99.7. С 14 апреля 2017 года все полеты БПЛА в пределах 400 футов от боковых границ военных объектов США запрещены, за исключением случаев получения специального разрешения от базы и / или FAA. [44]
Аэрофотосъемка в Великобритании имеет жесткие правила относительно того, где может летать дрон. [45]
Аэрофотосъемка легких самолетов весом до 20 кг (44 фунта). Основные правила некоммерческих полетов SUA (малых беспилотных летательных аппаратов).
Статья 241. Угроза безопасности любого человека или имущества. Лицо не должно по неосторожности или небрежности создавать или позволять воздушному судну подвергать опасности какое-либо лицо или имущество.
Статья 94 Малый беспилотный летательный аппарат 1. Лицо не должно вызывать или позволять сбрасывать какие-либо предметы или животные (независимо от того, прикреплены ли они к парашюту) с небольшого беспилотного летательного аппарата, чтобы подвергнуть опасности людей или имущество.
2. Лицо, отвечающее за небольшой беспилотный самолет, может управлять самолетом только в том случае, если оно разумно убеждено в том, что полет может быть выполнен безопасно.
3. Лицо, отвечающее за небольшой беспилотный летательный аппарат, должно поддерживать прямой визуальный контакт без посторонней помощи с летательным аппаратом, достаточный для наблюдения за траекторией его полета по отношению к другим самолетам, людям, транспортным средствам, судам и сооружениям с целью предотвращения столкновений. (500 м (1600 футов))
4. Лицо, отвечающее за небольшой беспилотный летательный аппарат, масса которого превышает 7 кг (15 фунтов) без учета топлива, но включая любые предметы или оборудование, установленные на воздушном судне или прикрепленные к нему в начале полета, не должно совершать полеты. воздушное судно: 4.1 В воздушном пространстве классов A, C, D или E, если не получено разрешение соответствующего органа управления воздушным движением; 4.2 В пределах зоны движения аэродрома в течение заявленных часов вахты органа управления воздушным движением (при его наличии) на этом аэродроме, если не было получено разрешение любого такого органа управления воздушным движением; 4.3 На высоте более 400 футов над поверхностью
5. Лицо, отвечающее за небольшой беспилотный самолет, не должно управлять самолетом в коммерческих целях, кроме как в соответствии с разрешением, выданным CAA.
Статья 95. Небольшой беспилотный самолет-разведчик 1. Вы не должны летать на своем самолете над или в пределах 150 метров от любого перегруженного Района.
2. На расстоянии более или менее 150 м (490 футов) от организованного собрания под открытым небом с участием более 1000 человек.
3. В пределах 50 м (160 футов) от любого судна, транспортного средства или сооружения, которые не находятся под контролем лица, ответственного за самолет.
4. В пределах 50 м от любого человека во время взлета или посадки небольшой беспилотный самолет-разведчик не должен находиться в пределах 30 м (98 футов) от любого человека. Это не относится к лицу, отвечающему за небольшой беспилотный самолет-разведчик, или к лицу, находящемуся под контролем лица, отвечающего за самолет.
Модели самолетов массой более 20 кг называются «крупными моделями самолетов» - в Великобритании большие модели самолетов могут летать только в соответствии с освобождением от ANO, которое должно быть выдано CAA.
Фотографии, сделанные под углом, называются фотографиями под углом . Если они сделаны под низким углом по отношению к поверхности земли, они называются малонаклонными, а фотографии, сделанные под большим углом, называются высокими или крутыми наклонными . [46]
Вертикальные фотографии делаются прямо вниз. [47] Они в основном используются при фотограмметрии и интерпретации изображений. Снимки, которые будут использоваться в фотограмметрии, традиционно делаются специальными широкоформатными камерами с откалиброванными и задокументированными геометрическими свойствами.
Аэрофотоснимки часто совмещаются. В зависимости от их назначения это можно сделать несколькими способами, некоторые из которых перечислены ниже.
Вертикальные фотографии часто используются для создания ортофотопланов , также известных как ортофотопланы , фотографий, которые были геометрически «скорректированы», чтобы их можно было использовать в качестве карты. Другими словами, ортофотоплан - это имитация фотографии, сделанной с бесконечного расстояния, смотрящей прямо вниз до надира . Очевидно, что перспектива должна быть удалена, но также следует скорректировать вариации ландшафта. К изображению применяются несколько геометрических преобразований в зависимости от коррекции перспективы и рельефа, требуемых для определенной части изображения.
Ортофотопланы обычно используются в географических информационных системах , например, картографическими агентствами (например, Ordnance Survey ) для создания карт. После того, как изображения будут выровнены или «зарегистрированы» с известными реальными координатами, они могут быть широко развернуты.
Большие наборы ортофотопланов, обычно получаемые из нескольких источников и разделенные на «плитки» (каждый размером обычно 256 x 256 пикселей), широко используются в онлайн-картографических системах, таких как Google Maps . OpenStreetMap предлагает использование похожих ортофотопланов для получения новых картографических данных. Google Планета Земля накладывает ортофотографии или спутниковые изображения на цифровую модель рельефа для имитации трехмерных ландшафтов.
С развитием видеотехнологий воздушное видео становится все более популярным. Ортогональное видео снимается с самолетов, отображающих трубопроводы, поля сельскохозяйственных культур и другие интересные места. Используя GPS, видео можно встраивать с метаданными, а затем синхронизировать с программой отображения видео.
Эта «Пространственная мультимедиа» представляет собой своевременный союз цифровых медиа, включая неподвижную фотографию, движущееся видео, стерео, наборы панорамных изображений, иммерсивные мультимедийные конструкции, аудио и другие данные с информацией о местоположении и дате и времени от GPS и других схем расположения.
Аэрофотосъемка - это развивающееся пространственное мультимедиа, которое можно использовать для понимания сцены и отслеживания объектов. Входное видео захватывается низколетящими воздушными платформами и обычно состоит из сильного параллакса от не наземных структур. Интеграция цифрового видео, систем глобального позиционирования (GPS) и автоматизированной обработки изображений повысит точность и экономическую эффективность сбора и обработки данных. Несколько различных воздушных платформ исследуются для сбора данных.
В кинопроизводстве принято использовать беспилотный летательный аппарат с установленной на нем кинокамерой. Например, кинодрон AERIGON используется для съемки с высоты птичьего полета в больших блокбастерах. [48]
СМИ, связанные с аэрофотосъемкой на Викискладе? Словарь определения аэрофотосъемки в Викисловаре.