Аэрофотосъемка (или аэрофотосъемка ) — это фотосъемка с самолета или других бортовых платформ. [1] Съемка движущихся изображений также известна как воздушная видеосъемка .
Платформы для аэрофотосъемки включают в себя самолеты с неподвижным крылом , вертолеты , беспилотные летательные аппараты (БПЛА или «дроны»), воздушные шары , дирижабли и дирижабли , ракеты , голубей , воздушных змеев или использование экшн-камер во время прыжков с парашютом или вингсьютинга . Портативные камеры могут управляться фотографом вручную, в то время как навесные камеры обычно управляются дистанционно или запускаются автоматически.
Аэрофотосъемка обычно относится конкретно к изображениям с высоты птичьего полета , которые фокусируются на ландшафтах и наземных объектах, и ее не следует путать с фотографией воздух-воздух , когда один или несколько самолетов используются в качестве самолетов-преследователей , которые «преследуют» и фотографируют другие самолеты. в полете. Возвышенная фотография также может создавать изображения с высоты птичьего полета, очень похожие на аэрофотосъемку (несмотря на то, что на самом деле это не аэрофотосъемка), при телефотосъемке с конструкций с высоким обзором , подвешенных на тросах (например , Skycam ) или на вершине очень высоких столбов.переносные (например , моноподы и палки для селфи ), прочно закрепленные на земле (например , камеры наблюдения и съемка с крана ) или установленные над транспортными средствами .
Этот раздел дублирует объем других статей , в частности « Воздушная разведка#История» . ( октябрь 2020 г. ) |
Аэрофотосъемку впервые применил французский фотограф и воздухоплаватель Гаспар-Феликс Турнашон , известный как «Надар» , в 1858 году над Парижем , Франция . [2] Однако фотографии, которые он сделал, больше не существуют, и поэтому самая ранняя из сохранившихся аэрофотоснимков называется «Бостон, каким его видят орел и дикий гусь». Сделанный Джеймсом Уоллесом Блэком и Сэмюэлем Арчером Кингом 13 октября 1860 года, он изображает Бостон с высоты 630 метров. [3] [4]
Аэрофотосъемка воздушных змеев была впервые проведена британским метеорологом Э. Д. Арчибальдом в 1882 году. Он использовал заряд взрывчатого вещества на таймере, чтобы делать фотографии с воздуха. [5] В том же году Сесил Шэдболт разработал метод фотографирования из корзины газового баллона , включая снимки, направленные вертикально вниз. [6] [7] Одно из его изображений, сделанное с высоты 2000 футов (610 м) над Стэмфорд-Хилл , является самым ранним из сохранившихся аэрофотоснимков, сделанных на Британских островах. [6] Репродукция того же изображения «Мгновенная фотография карты», сделанная из вагона воздушного шара высотой 2000 футов , была показана на выставке Фотографического общества 1882 года. [7]
Француз Артур Батут начал использовать воздушных змеев для фотографии в 1888 году и написал книгу о своих методах в 1890 году . возможности.
В 1908 году Альберт Самама Чикли заснял первые в истории виды с воздуха с помощью воздушного шара между Хаммам-Лиф и Громбалией . [10] Первое использование кинокамеры, установленной на самолете тяжелее воздуха, произошло 24 апреля 1909 года над Римом в короткометражном немом фильме 3:28 « Уилбур Райт и невод Flugmaschine» .
Использование аэрофотосъемки быстро развивалось во время войны, поскольку самолеты- разведчики были оснащены камерами для записи движений и обороны противника. В начале конфликта полезность аэрофотосъемки не была полностью оценена, а разведка проводилась с помощью зарисовки карты с воздуха.
Германия приняла на вооружение первую аэрофотокамеру Görz в 1913 году. Французы начали войну с несколькими эскадрильями самолетов-наблюдателей Блерио, оснащенных камерами для разведки. Французская армия разработала процедуры передачи отпечатков в руки полевых командиров в рекордно короткие сроки.
Фредерик Чарльз Виктор Лоус начал эксперименты по аэрофотосъемке в 1912 году в составе 1-й эскадрильи Королевского летного корпуса (позже 1-й эскадрильи RAF ), делая фотографии с британского дирижабля Beta . Он обнаружил, что вертикальные фотографии, сделанные с перекрытием 60%, можно использовать для создания стереоскопического эффекта при просмотре в стереоскоп, тем самым создавая ощущение глубины, которое может помочь в картографии и в разведке, полученной из аэрофотоснимков. Летчики-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 траншей. [11]В 1916 году Австро-Венгерская монархия сделала аэрофотоснимки с вертикальной оси камеры над Италией для составления карт.
Первая специально созданная и практичная аэрофотокамера была изобретена капитаном Джоном Муром-Брабазоном в 1915 году с помощью компании Thornton-Pickard , что значительно повысило эффективность аэрофотосъемки. Камера была вставлена в пол самолета и могла периодически запускаться пилотом. Мур-Брабазон также первым применил стереоскопические методы в аэрофотосъемке, что позволило определить высоту объектов на ландшафте путем сравнения фотографий, сделанных под разными углами. [12] [13]
К концу войны аэрофотокамеры резко увеличились в размерах и фокусной мощности и использовались все чаще, поскольку они доказали свою ключевую военную ценность; к 1918 году обе стороны дважды в день фотографировали весь фронт 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 площадью 624 квадратных мили (1620 км 2 ) в Палестине , чтобы исправить и улучшить карты турецкого фронта. Это было новаторское использование аэрофотосъемки в качестве вспомогательного средства для картографии . Лейтенанты Леонард Таплин ,Аллан Рансиман Браун , Х.Л. Фрейзер, Эдвард Патрик Кенни и Л.В. Роджерс сфотографировали участок земли, простирающийся от турецкой линии фронта на 32 мили (51 км) вглубь их тыла. С 5 января они летали в сопровождении истребителей на отражение истребителей противника. Используя самолеты Royal Aircraft Factory BE.12 и Martinsyde , они не только отражали воздушные атаки противника, но и должны были бороться с ветром со скоростью 65 миль в час (105 км / ч), зенитным огнем и неисправным оборудованием, чтобы выполнить свою задачу. [14]
Первой коммерческой компанией по аэрофотосъемке в Великобритании была компания 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 Стаг-Лейн в Эджвере с использованием самолетов Лондонской летной школы. Впоследствии Aircraft Manufacturing Company (позже De Havilland Aircraft Company ) наняла Airco DH.9 вместе с пилотом-предпринимателем Аланом Кобэмом . [15]
С 1921 года Aerofilms производила вертикальную фотосъемку для съемки и картографирования. В 1930-х годах компания стала пионером в области фотограмметрии (составление карт по аэрофотоснимкам), среди клиентов компании была Ordnance Survey . [16] В 1920 году австралиец Милтон Кент начал использовать полупластинчатую наклонную аэрофотокамеру, купленную у Carl Zeiss AG , в своем аэрофотосъемочном бизнесе. [17]
Еще одним успешным пионером коммерческого использования аэрофотосъемки был американец Шерман Фэирчайлд , который основал свою собственную авиастроительную фирму Fairchild Aircraft для разработки и производства специализированных самолетов для высотных аэрофотосъемок. [18] Один самолет для аэрофотосъемки Fairchild в 1935 году нес устройство, которое объединяло две синхронизированные камеры, и каждая камера имела пять шестидюймовых линз с десятидюймовой линзой и делала фотографии с высоты 23 000 футов. Каждая фотография покрывала двести двадцать пять квадратных миль. Одним из ее первых государственных контрактов была воздушная съемка Нью-Мексико для изучения эрозии почвы. [19]Год спустя Fairchild представила улучшенную высотную камеру с девятью объективами в одном устройстве, которая могла делать снимки площадью 600 квадратных миль с каждой экспозицией с высоты 30 000 футов. [20]
В 1939 году Сидни Коттон и летный офицер Королевских ВВС Морис Лонгботтом были одними из первых, кто предположил, что воздушная разведка может быть задачей, которая лучше подходит для быстрых небольших самолетов, которые будут использовать свою скорость и высокий практический потолок, чтобы избежать обнаружения и перехвата. Хотя это кажется очевидным сейчас, когда современные разведывательные задачи выполняются скоростными высоколетящими самолетами, в то время это было радикальным мышлением. [ нужна ссылка ]
Они предложили использовать « Спитфайры » со снятым вооружением и радиостанциями и заменить их дополнительным топливом и камерами. Это привело к разработке вариантов Spitfire PR . «Спитфайры» оказались чрезвычайно успешными в своей разведывательной роли, и было построено множество вариантов специально для этой цели. Первоначально они служили в том, что позже стало подразделением фоторазведки № 1 (PRU). В 1928 году Королевские ВВС разработали систему электрического обогрева аэрофотоаппарата. Это позволяло самолетам-разведчикам делать снимки с очень больших высот без замерзания частей камеры. [21] Базируется в RAF Medmenham., сбор и интерпретация таких фотографий стали значительным предприятием. [22]
Аэрофотоснимки Коттона намного опередили свое время. Вместе с другими членами 1 PRU он впервые применил методы высотной высокоскоростной стереоскопической фотографии, которые сыграли важную роль в выявлении местоположения многих важных военных и разведывательных целей. По словам Р. В. Джонса , фотографии использовались для установления размеров и характерных механизмов запуска как летающей бомбы Фау-1, так и ракеты Фау-2 . Коттон также работал над такими идеями, как прототип специального самолета-разведчика и дальнейшие усовершенствования фотооборудования. На пике британцы совершали более 100 разведывательных полетов в день, давая для интерпретации 50 000 изображений в день. Аналогичные усилия были предприняты и другими странами.[ нужна ссылка ]
Вертикальная аэрофотосъемка используется в картографии [23] (в частности, при фотограмметрических съемках , которые часто являются основой для топографических карт [24] [25] ), планировании землепользования, [23] воздушной археологии . [23] Наклонная аэрофотосъемка используется для производства фильмов , экологических исследований, [26] осмотра линий электропередач , [27] наблюдения , хода строительства, коммерческой рекламы, транспортировки.и художественные проекты. Примером того, как аэрофотосъемка используется в области археологии, является картографический проект, выполненный на участке 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) в пределах обнесенной стеной территории Ангкор-Борей. [28] В Соединенных Штатах аэрофотоснимки используются во многих экологических оценках участка I фазы 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 районами и не ближе 500 футов от любого человека, судна, транспортного средства или сооружения над непроходимыми территориями. перегруженные районы. Определенные исключения допускаются для вертолетов, парашютных двигателей и самолетов с управляемым весом. [29]
Достижения в области радиоуправляемых моделей позволили авиамоделям проводить аэрофотосъемку с малой высоты. Это пошло на пользу рекламе недвижимости , где коммерческая и жилая недвижимость является объектом фотографии. В 2014 году Федеральное авиационное управление США запретило использование дронов для фотографий в рекламе недвижимости. [ 30] Запрет был снят, и коммерческая аэрофотосъемка с использованием беспилотных летательных аппаратов UAS регулируется Законом о повторном разрешении FAA от 2018 года . и некоммерческое использование ограничено FAA. [34]
Небольшие модели самолетов предлагают расширенный фотографический доступ к этим ранее ограниченным зонам. Миниатюрные транспортные средства не заменяют полноразмерные самолеты, поскольку полноразмерные самолеты способны к более длительному полету, большей высоте и большей полезной нагрузке оборудования. Однако они полезны в любой ситуации, когда использование полноразмерного самолета опасно. Примеры могут включать осмотр трансформаторов на линиях электропередач и медленный полет на малой высоте над сельскохозяйственными полями, оба из которых могут быть выполнены на крупногабаритном радиоуправляемом вертолете. Для такой модели доступны платформы для камер профессионального уровня с гироскопической стабилизацией; большая модель вертолета с бензиновым двигателем объемом 26 куб. см может поднять полезную нагрузку примерно семь килограммов (15 фунтов). В дополнение к гироскопически стабилизированным кадрам, Использование радиоуправляемых вертолетов в качестве надежных инструментов аэрофотосъемки увеличилось с интеграцией технологии FPV (вид от первого лица). Многие радиоуправляемые самолеты теперь могут использовать Wi-Fi для потоковой передачи видео в реальном времени с камеры самолета обратно на наземную станцию пилота или командира (PIC).[ нужна ссылка ]
В Австралии Часть 101 Правил безопасности гражданской авиации (CASR Part 101) [35] разрешает коммерческое использование беспилотных и дистанционно пилотируемых летательных аппаратов. В соответствии с этими правилами коммерческие беспилотные беспилотные летательные аппараты называются дистанционно пилотируемыми авиационными системами (ДПАС), тогда как радиоуправляемые летательные аппараты для развлекательных целей называются моделями летательных аппаратов. В соответствии с частью 101 CASR предприятия/лица, эксплуатирующие беспилотные летательные аппараты в коммерческих целях, должны иметь сертификат эксплуатанта, как и эксплуатанты пилотируемых летательных аппаратов. Пилоты беспилотных летательных аппаратов, эксплуатируемых в коммерческих целях, также должны иметь лицензию Управления по безопасности гражданской авиации (CASA). [36] В то время как малый ДПАС и авиамодель могут фактически быть идентичными, в отличие от авиамодели, ДПАС может входить в контролируемое воздушное пространство с разрешения и действовать в непосредственной близости от аэродрома.
Из-за того, что ряд нелегальных операторов в Австралии делает ложные заявления об утверждении, CASA ведет и публикует список утвержденных держателей сертификатов удаленного оператора (ReOC). [37] Тем не менее, CASA изменил правила, и с 29 сентября 2016 г. дроны весом менее 2 кг (4,4 фунта) могут использоваться в коммерческих целях. [38]
Правила FAA 2006 года, запрещающие полеты всех коммерческих радиоуправляемых моделей, были обновлены и теперь требуют официальной сертификации FAA, прежде чем будет выдано разрешение на полеты на любой высоте в США.
25 июня 2014 г. FAA в постановлении 14 CFR Part 91 [Документ № FAA–2014–0396] «Интерпретация специального правила для моделей самолетов» запретило коммерческое использование беспилотных летательных аппаратов над воздушным пространством США. [39] 26 сентября 2014 г. FAA начало выдавать право на использование дронов в съемках фильмов с воздуха. Операторы должны быть лицензированными пилотами и постоянно держать дрон в поле зрения. Дроны нельзя использовать для съемки в местах, где люди могут подвергаться риску. [40]
Закон FAA о модернизации и реформе от 2012 года установил в разделе 336 специальное правило для моделей самолетов. В Разделе 336 Конгресс подтвердил давнюю позицию FAA о том, что модели самолетов - это самолеты. В соответствии с положениями Закона модель самолета определяется как «беспилотный летательный аппарат», который «(1) способен к длительному полету в атмосфере; (2) летает в пределах прямой видимости человека, управляющего летательным аппаратом; и ( 3) летают в хобби или в развлекательных целях». [41]
Поскольку все, что можно увидеть из публичного места , в Соединенных Штатах считается за пределами частной жизни , аэрофотосъемка может законно документировать особенности и события на частной территории. [42]
FAA может принять принудительные меры против лиц, эксплуатирующих модели самолетов, которые ставят под угрозу безопасность национальной системы воздушного пространства. Публичный закон 112–95, раздел 336 (b). [30]
21 июня 2016 г. FAA опубликовало сводку правил использования малых беспилотных летательных аппаратов (часть 107). Правила установили рекомендации для операторов малых БАС, в том числе для работы только в дневное время на высоте 400 футов (120 м). потолок и пилоты должны держать БАС 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 г. все полеты БАС в пределах 400 футов от боковых границ военных объектов США запрещены, если только не получено специальное разрешение от базы и/или FAA. [44]
Аэрофотосъемка в Великобритании имеет строгие правила относительно того, где может летать дрон. [45]
Аэрофотосъемка легких самолетов до 20 кг (44 фунта). Основные правила некоммерческих полетов SUA (малых беспилотных летательных аппаратов).
Статья 241. Угроза безопасности любого лица или имущества. Никто не должен по опрометчивости или небрежности создавать или допускать, чтобы воздушное судно подвергало опасности любое лицо или имущество.
Статья 94 Малый беспилотный летательный аппарат 1. Никто не должен сбрасывать или допускать, чтобы какой-либо предмет или животное (независимо от того, были ли они прикреплены к парашюту) сбрасывались с небольшого беспилотного летательного аппарата, чтобы создать опасность для людей или имущества.
2. Лицо, отвечающее за небольшой беспилотный летательный аппарат, может управлять этим летательным аппаратом только в том случае, если оно разумно убеждено в том, что полет может быть выполнен безопасно.
3. Лицо, ответственное за малое беспилотное воздушное судно, должно поддерживать прямой визуальный контакт без посторонней помощи с воздушным судном, достаточный для наблюдения за траекторией его полета по отношению к другим воздушным судам, 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 или прикрепленные к летательному аппарату в начале его полета, не может летать. воздушное судно: 4.1 В воздушном пространстве класса A, C, D или E, если не получено разрешение соответствующего органа управления воздушным движением; 4.2 В зоне аэродромного движения в течение заявленных часов вахты органа управления воздушным движением (если таковой имеется) на этом аэродроме, если только не получено разрешение какого-либо такого органа управления воздушным движением; 4.3 На высоте более 400 футов над поверхностью
5. Лицо, отвечающее за малый беспилотный летательный аппарат, не должно управлять этим летательным аппаратом в коммерческих целях, кроме как в соответствии с разрешением, выданным CAA.
Статья 95 Малый беспилотный разведывательный летательный аппарат 1. Вы не должны летать на своем летательном аппарате над или в пределах 150 метров от любой перегруженной зоны.
2. Над или в пределах 150 м (490 футов) организованного собрания под открытым небом с участием более 1000 человек.
3. В пределах 50 м (160 футов) от любого судна, транспортного средства или конструкции, не находящейся под контролем лица, отвечающего за воздушное судно.
4. В пределах 50 м от любого человека при взлете или посадке небольшой беспилотный самолет-разведчик не должен находиться на расстоянии менее 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 воздушное судно.
Модели самолетов массой более 20 кг называются «большими моделями самолетов» - в Великобритании большие модели самолетов могут летать только в соответствии с исключением из ANO, которое должно быть выдано CAA.
Фотографии, сделанные под углом, называются наклонными фотографиями . Если они сделаны под малым углом относительно земной поверхности, их называют малокосыми , а фотографии, сделанные под большим углом, называют высокими или крутыми косыми . [46]
Вертикальные фотографии делаются прямо вниз. [47] Они в основном используются в фотограмметрии и интерпретации изображений . Снимки, которые будут использоваться в фотограмметрии, традиционно делаются специальными широкоформатными камерами с откалиброванными и задокументированными геометрическими свойствами.
Аэрофотоснимки часто комбинируют. В зависимости от их назначения это можно сделать несколькими способами, некоторые из которых перечислены ниже.
Вертикальные фотографии часто используются для создания ортофотоснимков , также известных как ортофотопланы , фотографии, которые были геометрически «скорректированы», чтобы их можно было использовать в качестве карты. Другими словами, ортофото — это имитация фотографии, сделанной с бесконечного расстояния и смотрящей прямо в надир . Очевидно, что перспектива должна быть удалена, но также должны быть скорректированы вариации рельефа. К изображению применяются множественные геометрические преобразования в зависимости от коррекции перспективы и рельефа, необходимых для конкретной части изображения.
Ортофото обычно используются в географических информационных системах , таких как картографические агентства (например, Ordnance Survey ) для создания карт. После того, как изображения были совмещены или «зарегистрированы» с известными реальными координатами, их можно широко использовать.
Большие наборы ортофотоснимков, обычно получаемые из нескольких источников и разделенные на «плитки» (каждая размером обычно 256 x 256 пикселей), широко используются в онлайновых картографических системах, таких как Google Maps . OpenStreetMap предлагает использовать подобные ортофотоснимки для получения новых картографических данных. Google Планета Земля накладывает ортофотоснимки или спутниковые снимки на цифровую модель рельефа для имитации трехмерных ландшафтов.
Аэрофотосъемка может быть помечена как «без листьев» или как «с листьями», чтобы указать, присутствует ли на фотографии лиственная листва. На фотографиях без листвы видно меньше листвы или вообще нет листвы, и они используются, чтобы лучше видеть землю и предметы на земле. Фотографии листьев используются для измерения здоровья растений и урожайности . Для целей лесного хозяйства некоторые виды деревьев легче отличить от других видов деревьев с помощью фотографии без листвы, в то время как другие виды легче отличить с помощью фотографии с листом. [48]
С развитием видеотехнологий аэрофотосъемка становится все более популярной. Ортогональное видео снимается с самолетов, картографирующих трубопроводы, поля и другие достопримечательности. Используя GPS, видео может быть встроено в метаданные, а затем синхронизировано с программой видеокартографии.
Это «Пространственное мультимедиа» представляет собой своевременный союз цифровых медиа, включая фотоснимки, движущееся видео, стерео, наборы панорамных изображений, конструкции иммерсивных медиа, аудио и другие данные с информацией о местоположении и дате-времени из GPS и других дизайнов местоположения.
Аэрофотосъемка — это новый вид пространственных мультимедиа, который можно использовать для понимания сцены и отслеживания объектов. Входное видео записывается низко летящими воздушными платформами и обычно состоит из сильного параллакса от конструкций, не находящихся на земле. Интеграция цифрового видео, систем глобального позиционирования (GPS) и автоматизированной обработки изображений повысит точность и рентабельность сбора и обработки данных. Несколько различных воздушных платформ исследуются для сбора данных.
В кинопроизводстве принято использовать беспилотный летательный аппарат с установленной кинокамерой. Например, кинодрон AERIGON используется для съемки с низкой высоты в больших блокбастерах. [49]
СМИ, связанные с аэрофотосъемкой , на Викискладе . Словарное определение аэрофотосъемки в Викисловаре .