Самолеты для аэрофотосъемки

Летательные аппараты для аэрофотоснимков Для получения аэрофотоснимков, с которыми традиционно работают фотограмметрические

Летательные аппараты для аэрофотоснимков
Для получения аэрофотоснимков, с которыми традиционно работают фотограмметрические приложения,
необходимы воздушные носители съемочного оборудования.
В качестве таких носителей используют самолеты, вертолеты, а в последнее время и БПЛА.
Для производства высокоточной аэрофотосъемки в топографических целях преимущественно используют
пилотируемые самолеты.

К специализированным самолетам для аэрофотосъемки можно отнести итальянский VulcanAir P68 (бывший Partenavia) в заводской

К специализированным самолетам для аэрофотосъемки можно отнести итальянский VulcanAir P68 (бывший Partenavia) в
заводской модификации Observer.
Этот самолет имеет остекленную носовую часть для лучшего обзора и люк (63 x 46 см), подходящий для установки
современных цифровых фотокамер, лазерных сканеров, видеооборудования.

Оборудование самолетов для производства аэрофотосъемки Под оборудованием самолета в аэрофотосъемочный вариант понимается

Оборудование самолетов для производства аэрофотосъемки
Под оборудованием самолета в аэрофотосъемочный вариант понимается его оснащение стационарным съемочным оборудованием.
В отличие от съемного фотооборудования (входящего в комплект фотокамеры) к стационарному фотооборудованию относятся:
стабилизирующие платформы;
детали крепления стабилизирующих платформ, аэрофотокамер и их агрегатов;
фотолюки с приспособлениями или механизмами для открывания и закрывания их створок;
электропровода для питания аэрофотокамеры и ее агрегатов от электросети самолета;
прочие приспособления, предназначенные для обеспечения нормальной эксплуатации фотооборудования в полете.
При переоборудовании должен быть соблюден целый ряд специальных требований, в частности к размещению фотооборудования, к размеру и форме фотолюков:
размещение аэрофотоаппаратов на самолете производится в местах, близко расположенных к центру тяжести само¬лета, где меньше сказывается вибрация;
место размещения аэрофотоаппарата и пространство, лежащее в поле его зрения, не должны подвергаться воздействию масла, горючего или выхлопных газов;
размеры фотолюков не должны ограничивать световых лучей, проходящих от фотографируемой площади через объектив; краями фотолюков не должно происходить
виньетирование снимков (размеры фотолюков рассчитываются по специальным формулам);
для исключения попадания грязи, пыли, снега или воды на объектив аэрофотоаппарата фотолюки желательно снабжать створками, открывающимися в полете;
и другие.
Переоборудование производится авиационными заводами; в отдельных случаях — силами ремонтных баз или специальными сертифицированными компаниями.
Переоборудование может быть весьма дорогостоящим (при вырезании люков иногда может потребоваться перекладка и перепроектирование кабелей, электрических схем,
гидравлических систем, перегородок, укрепление корпуса). Поэтому предпочтительны многоцелевые модели, требующие минимальных затрат.

Общие требования к аэрофотосъемочному самолету (из теории аэрофотосъемки) К самолету-носителю аэросъемочного оборудования

предъявляются следующие общие требования, не зависящие от его
типа.
Хорошая продольная, поперечная и путевая устойчивость.
Достаточный диапазон скоростей, небольшой радиус разворота, высокая скороподъемность.
Для наиболее полного использования летносъемочной погоды запас горючего при полной заправке должен
обеспечивать продолжительность полета 6-8 часов.
Оснащение высокоточным навигационным радиооборудованием.
Хороший обзор для штурмана-аэросъемщика и оператора-аэросъемщика.
Удобство размещения и эксплуатации аэрофотоаппаратуры и других приборов, необходимых при аэрофотосъемке.
Наличие специального фотолюка, через который фотографируется земная поверхность (в зависимости от задач съемки
может понадобиться несколько фотолюков, например, для одновременной плановой и перспективной съемки или для
одновременной фотосъемки и лазерного сканирования).

Типы самолетов, используемые для аэрофотосъемки Специальные требования определяют тип самолета. Классификация на типы может

проводиться по различным признакам: по назначению, по взлетной массе, по многочисленным конструктивным
особенностям и т.д.
Здесь кратко рассмотрим классификацию по типу силовой установки и по количеству двигателей.
Тип двигателя
поршневые (Piston Airplanes),
турбовинтовые (Turboprop Airplanes),
реактивные (Jet Airplanes).
У самолетов с поршневым двигателем тяга создается с помощью воздушных винтов. Двигатели работают по принципу автомобильных. Заправляют такие
самолеты авиационным бензином, достать который в России часто бывает сложно.
Турбовинтовые двигатели создают силу тяги частично воздушным винтом, приводимым во вращение газовой турбиной, а частично — реакцией струи
газов, вытекающих из реактивного сопла двигателя. Работают, как и реактивные, на авиационном керосине, но отличаются по сравнению с последними
низким расходом топлива.
У реактивных самолетов тяга силовой установки образуется вследствие реакции струи газов, вытекающих из двигателя. Реактивные самолеты обладают
серьезным потенциалом для проведения аэрофотосъемки больших площадей, благодаря большим высотам полета и скоростям (чем выше и быстрее
летит самолет, тем выше производительность съемки). Но цена эксплуатации и повышенные требования к взлетно-посадочной инфраструктуре
ограничивает их широкое применение для воздушного фотографирования: такие самолеты используются в основном военными (военное
картографирование и разведка). Например, реактивный Ту-214 в аэрофотосъемочной модификации Ту-214 ОН используется для полетов по договору
«Открытое Небо». В единичных экземплярах небольшие реактивные самолеты легкого класса (Learjet, Cessna Citation, Jet Commander) используются для
проведения аэрофотосъемки очень крупными аэросъемочными организациями.
Таким образом, основная группа машин, с которых производится аэрофотосъемка — это легкие поршневые и турбовинтовые самолеты.

Одномоторные и двухмоторные самолеты И поршневые и турбовинтовые легкие самолеты могут иметь один или два двигателя (в

англоязычной литературе они называются singles or
twins). Большинство турбовинтовых самолетов имеет два двигателя.
При выборе одно- или двухмоторной модели имеют значение следующие моменты:
Одномоторные самолеты обходятся дешевле при покупке и более экономичны в эксплуатации.
Одномоторные проще в управлении (двухмоторные оснащены более сложными приборами).
Двухмоторные самолеты безопасней одномоторных, поскольку в случае отказа одного из двигателей опытный пилот может пилотировать и
посадить самолет на оставшемся двигателе. По этим соображениям двухмоторники предпочтительней для полетов над труднодоступными
районами, пересеченной местностью, лесными массивами, населенными пунктами, над водой. Над некоторыми районами полеты
одномоторных самолетов официально запрещены. Это существенный момент при планировании съемки обжитых районов.
Однозначной зависимости габаритов, мощности, грузоподъемности от числа двигателей нет. Например, одномоторный Ан-2 мощнее (1 ×
1000 л.с.) и больше, чем двухмоторная Cessna-310 (2 × 210 л.с.). Но в большинстве своем, двухмоторные модели крупнее и, следовательно,
вместительнее, что важно для размещения и удобной эксплуатации крупноформатного съемочного оборудования.

March 28 2020, 06:22

Еще 19 февраля 2020 года АО «Экспериментальный машиностроительный завод им. В.М. Мясищева» (входит в Дивизион транспортной авиации АО «Объединенная авиастроительная корпорация») сообщило, что завершило работы по модернизации серийного самолета Ан-140-100 в варианте аэросъемки. Выпущен комплект конструкторской и технологической документации и дополнения к эксплуатационно-технической документации. На воздушном судне была проведена необходимая доработка планера и систем, установлено специальное оборудование, позволяющее проводить картографическую аэросъемку местности. Летные испытания самолета предполагалось начать «в ближайшее время».

Переоборудованный на АО «Экспериментальный машиностроительный завод им. В.М. Мясищева» в аэрофотосъемочный вариант самолет Ан-140-100 (заводской номер 11А002, регистрационный номер RF-41254) ВКС России. Жуковский, февраль 2020 года (с) АО «Объединенная авиастроительная корпорация»

Фактически на АО «Экспериментальный машиностроительный завод им. В.М. Мясищева» был переоборудован в аэрофотосъемочный вариант строевой пассажирский самолет Ан-140-100 (заводской номер 11А002, регистрационный номер RF-41254) ВКС России — первый Ан-140-100, который был построен на АО «Авиакор-авиационный завод» в Самаре для Министерства обороны России по контракту от декабря 2009 года и был передан ВВС России 23 декабря 2011 года.

Напомним, что проект создания аэрофотосъемочного и картографического варианта самолета Ан-140, предназначенного для замены в российской военной и гражданской авиации самолетов Ан-30Б, имеет длительную историю. Еще в 2008 году Министерство обороны России заключило с АО «Концерн «Вега» контракт на выполнение ОКР «Съемщик» по разработке аэрофотосъемочного варианта самолета Ан-140. В рамках реализации данной ОКР 2012 году Министерство обороны России заключило с АО «Авиакор-авиационный завод» контракт на изготовление опытного образца аэрофотосъемочного варианта самолета Ан-140-100 новой постройки по ОКР «Съемщик». Фактически из-за проблем самарского завода и последовавшего конфликта с Украиной опытный образец аэрофотосъемочного варианта самолета Ан-140-100 на «Авиакоре» остался недостроенным, хотя еще в 2016 году руководство предприятия заявляло о намерении достроить этот самолет, затрудняясь, впрочем, назвать сроки сдачи.

В конечном счете, в 2018 году по результатам работ по ОКР «Съемщик» решено переоборудовать комплексом аэрофотосъемки один из строевых самолетов Ан-140-100, ранее построенных для ВКС в пассажирском варианте, с выполнением данных работ АО «Экспериментальный машиностроительный завод им. В.М. Мясищева».

Оригинал взят у коллеги  в Оснащение Ан-140-100 RA-41254 комплексом спецоборудования аэросъемки К-911 и комплексом Л-370-140

бортовой номер RA-41254, зав. номер 002  МО РФ, в ЭМЗ им.В.М.Мясищева в аэрофотосъемочный вариант.

Аэрофототопографическая съёмка местности

Аэрофототопографическая съемка является основной съемкой государственного картографирования больших территорий. В отличие от мензульной и наземной фототопографических съемок она наиболее полно отвечает современным высоким требованиям, предъявляемым к картографированию больших территорий. Аэрофототопографическая съемка кроме топографогеодезического производства находит широкое применение при географических и гидрологических исследованиях, в геологии, при землеустроительных

и лесоустроительных работах, в строительстве.

В комплекс работ, составляющих аэрофототопографическую съемку, входят: аэрофотосъемка, топографо-геодезические и фотограмметрические работы. Область знаний, изучающая способы определения размеров, формы и пространственное положение предмета по фотоснимкам, называется фотограмметрией. Фотограмметрические методы измерения фотоснимков являются теоретической основой фототопографии.

По методам получения и обработки снимков местности и по характеру создаваемой продукции различают следующие виды аэрофототопографических съёмок:

1) комбинированная съёмка;

а) создание топографических карт дифференцированным методом; б) создание топографических карт на универсальных приборах.

Комбинированная аэрофототопографическая съёмка местности

Комбинированная аэрофототопографическая съемка представляет собой сочетание фотограмметрической обработки одиночного аэроснимка с мензульной съемкой. Контурную часть карты получают по аэроснимкам путем создания топографического фотоплана, а изображение рельефа местности наносится на фотоплан в результате измерений на местности.

Комбинированная съемка имеет значительное преимущество перед топорафической съемкой, так как большой объем работ выполняется в камеральных условиях, а остальная часть, приходящаяся на долю полевых работ, облегчается благодаря наличию фотоплана.

Комбинированный метод применяется для съемки равнинных районов со слабо выраженным рельефом местности. При комбинированном методе съемки контурную часть карты—фотоплан— получают в результате фотограмметрической обработки аэрофотоснимков. Наиболее трудоемкий про- цесс—съемка рельефа—осуществляется обычными приемами мензульной

съемки, поэтому все недостатки мензульной съемки (ограниченность летнего периода в северных районах страны, сложность полевых топографогеодезических работ в таежных и труднодоступных горных районах) и в данном методе имеют место, в силу чего комбинированный метод нашел применение в основном в районах с большим периодом полевых работ и в равнинных районах.

При комбинированном методе аэрофототопографической съемки полевые работы включают: создание высотного съемочного обоснования, съемку рельефа и дешифрирование фотопланов. Высотное съемочное обоснование необходимо для определения высот точек стояния мензулы путем проложения основных и съемочных высотных ходов. В зависимости от принятой высоты сечения рельефа отметки точек высотных ходов определяют техническим нивелированием, нивелированием горизонтальным лучом теодолита или кипрегеля и тригонометрическим нивелированием.

При съемке с сечением рельефа через 0,25; 0,5; 1 м основные высотные ходы нужно прокладывать техническим нивелированием и опираться на пункты государственной нивелирной сети I—IV классов. При сечении 0,25; 0,50; 1,0 м длины ходов не должны превышать соответственно 2, 8, 10 км. При съемке с сечением рельефа 2,5 и 5,0 м основные высотные ходы прокладывают тригонометрическим нивелированием при допустимой длине ходов 6 и 12 км. Допускается прокладывать основные высотные ходы в виде систем ходов, образующих узловые точки и замкнутые полигоны.

Высоты съемочных точек определяют проложением съемочных ходов между точками основных высотных ходов и пунктами государственной нивелирной сети. Предельные ошибки высот съемочных точек не должны превышать 1/5 высоты сечения рельефа. Съёмку рельефа на фотопланах выполняют с помощью мензулы и кипрегеля. Ориентирование фотоплана на местности выполняют по хорошо опознаваемым контурным точкам.

Рельеф местности изображают на фотоплане горизонталями и условными знаками. Для этого определяют высоты пикетов, расположенных на характерных перегибах ската. Количество пикетов зависит от расчлененности рельефа и высоты сечения рельефа. Все горизонтали проводят в поле, непосредственно на каждой съемочной точке, сравнивая нарисованный горизонталями рельеф с местностью.

В закрытой местности рельеф рисуют на отдельных аэрофотоснимках при стереоскопическом рассматривании модели местности. Для этого используют полевые стереоскопы— оптические приборы, позволяющие получить объемную модель местности. Стереоскопическое рассматривание аэрофотоснимков позволяет также составить проект планово-высотной привязки аэрофотоснимков и наметить план работ по съемке рельефа местности.

11.9. Стереотопографическая съёмка местности

Применение стереотопографической съемки позволило существенным образом уменьшить объем полевых топографо-геодезических работ, ограничивая их задачами создания государственной геодезической сети, определения геодезических координат ограниченного числа опорных точек на каждом аэрофотоснимке и дешифрирования. При стереотопографической съемке по сравнению с комбинированной большое число производственных процессов перенесено из полевых условий в камеральные. Это позволило значительно повысить эффективность топографо-геодезических работ.

Дальнейшие работы направлены на разработку способов фотограмметрического сгущения, при которых число опорных точек, определяемых в полевых условиях, можно уменьшить до минимума и работу выполнять с помощью современных высокоточных универсальных стереофотограмметрических приборов и ЭВМ. Поэтому стереотопографическая съемка в настоящее время является основным методом при создании топографических карт средних и крупных масштабов (1:10000— 1:100000). Она находит все более широкое применение и при составлении топографических планов масштаба 1:5000 и др.

В основе стереотопографической съемки лежит стереоскопическое зрение, т.е. способность глаза наблюдателя воспринимать объемную форму предметов и их пространственное положение. Это явление называется естественным стереоэффектом, а бинокулярное зрение (зрение двумя глазами), при котором ощущается стереоэффект, называется стереоско-

Для получения объемной модели местности по аэрофотоснимкам используют стереопару аэрофотоснимков, т.е. два смежных перекрывающихся аэрофотоснимка, и специальные приборы, позволяющие выполнить разделение зрения. При рассматривании двух изображений одного и того же объекта в стереоскопических приборах левым глазом наблюдается левое изображение, правым — правое. Такое рассматривание двух перекрывающихся снимков позволяет получать пространственную (стереоскопическую) модель местности, а также измерять эту модель с высокой точностью.

Стереофотограмметрическую обработку аэрофотоснимков, т. е. измерение стереоскопической модели по аэрофотоснимкам, можно выполнять двумя методами — дифференцированным и универсальным.

Создание топографических карт дифференцированным методом

При дифференцированном методе стереотопографической съемки составление планов расчленяется на ряд этапов — процессов, каждый из которых выполняется на отдельных приборах. К ним относятся определение элементов ориентирования, высот точек местности и рисовка рельефа, составление по аэрофотоснимкам плана. Технологическая схема основных

процессов при составлении топографических карт дифференцированным методом следующая: 1) аэрофотосъемка; 2) плановая и высотная привязка аэрофотоснимков, дешифрирование; 3) изготовление фотопланов; 4) стереоскопическая рисовка рельефа на топографических стереометрах; 5) перенос горизонталей и результатов дешифрирования со снимков на фотоплан. Выполнение аэросъемки, плановой и высотной привязки аэрофотоснимков, составление фотопланов выполняется так же, как и при комбинированной аэросъемке. Проектом выполнения плановой и высотной привязки так же, как и при комбинированной аэросъемке, должно быть предусмотрено определение планового положения и высот опознаков, расположенных по углам стереопары для последующей обработки снимков на стереофотограмметрических приборах. Составление высотной части карты— рисовка рельефа, определение высот отдельных точек переносится в камеральные условия и выполняется на специальных приборах. Предварительно необходимо определить значение элементов ориентирования аэрофотоснимков (элементы, определяющие положение аэрофотоснимков в пространстве в момент аэрофотосъемки) аналитическим путем на основе измеренных на стереокомпараторе координат ряда точек перекрывающихся аэрофотоснимков.

Основным прибором дифференцированного метода съемки является топографический стереометр Дробышева. После ориентирования аэрофотоснимков по высотным точкам стереометр используется для рисовки рельефа. Для этого рассчитывают значения разностей продольных параллаксов для всех горизонталей, попадающих на площадь данной стереопары .

Горизонтали рисуют с помощью нитей, натянутых над каждым аэрофотоснимком. Перемещая основную каретку стереометра по оси абсцисс, а наблюдательную систему по оси ординат, на правом аэрофотоснимке отмечают места касания нити поверхности модели и получают положение соответствующей горизонтали. Аналогично проводят все горизонтали для данной стереопары снимков, а также определяют отметки характерных точек рельефа местности.

При дифференцированном методе стереотопографической съемки заключительным этапом является создание рабочего оригинала карты по аэрофотоснимкам, на которых отдешифрированы контуры и нарисованы горизонтали. Создание оригинала карты осуществляется в двух вариантах — на фотоплане и чертежной бумаге. Первый вариант применяется при съемке равнинной местности с большим количеством контуров. При этом элементы дешифрирования и горизонтали с аэрофотоснимков на фотоплан переносятся по контурам визуально или с использованием стереоскопа.

Графический оригинал карты на холмистую и горную местность создается по отдельным аэрофотоснимкам при помощи оптического проектора. Для этого предварительно изготавливают уменьшенные диапозитивы с

Современные способы и области использования

Чтобы создать топографические карты местности, необходимо подняться как можно выше и зарисовать то, что видно. Это было понятно с древних времен. Чем выше с воздуха мы видим территорию, тем информативнее и масштабнее получается карта. Именно поэтому сейчас для этих целей используется аэрофотосъемка.

Так называется фотографирование участков Земли с определенной высоты с помощью специального устройства, которое устанавливается на летательном аппарате. Это может быть самолет, вертолет и различные беспилотные аналоги (к примеру, БПЛА). Полученные в результате данные используют в картографии в разных целях. Аэрофотоснимки дают объективное представление о территории. Как производится аэрофотосъемка и какие условия при этом должны быть соблюдены, вы узнаете из нашей статьи.

История и развитие аэрофотосъемки

Аэрофотосъемкой называют фотографирование с определенной высоты территории или объекта, находящегося на поверхности Земли. Для этого используют беспилотные летательные устройства либо выполняют задачу с борта управляемой техники. Таким образом удается обеспечить высокую точность планов местности и привязать их к сети координат. Аэрофотосъемка относится к наиболее популярным способам дистанционного зондирования, получения данных об исследуемых территориях.

Первые попытки аэрофотосъемки были сделаны в середине XIX века после изобретения воздушных шаров. В 1858 году Гаспар Турнашон получил кадры Парижа с борта этого летательного аппарата, находясь на высоте в несколько сотен метров.

Создание дирижаблей, аэропланов и других аппаратов стало толчком для достаточно быстрого развития данного способа получения информации о местности. Правда, в XIX веке полеты на дирижаблях и воздушных шарах были дорогостоящими, из-за чего их использование оставалось невыгодным, была очевидна необходимость в поиске более простого метода. Испытатели пытались установить камеру на воздушного змея, но данный способ зависел от того, есть ли ветер, а при посадке оборудование могло пострадать.

В начале ХХ века Юлиус Нойброннер, немецкий аптекарь, закрепил маленькую камеру на почтовом голубе – так появилась голубиная фотосъемка. Метод не просто прижился, а активно использовался во время Первой мировой войны.

В конце XIX века российский инженер Ричард Юльевич Тиле создал панорамограф, при помощи которого человек, находящийся в корзине воздушного шара, мог получать панорамные снимки.

В 1909 году в римском небе пролетел первый летательный аппарат, имевший вес больше воздуха, – он применялся для съемки короткометражного фильма.

В 1911 году по проекту российского военного инженера В.Ф. Потте была создана первая полуавтоматическая камера специально для нужд аэрофотосъемки.

Первая мировая война ускорила развитие технологий съемки с воздуха, так как военным требовалось собирать сведения о расположении армий противников. В это же время аэрофотосъемка стала активно использоваться как инструмент геодезии и картографии. Австралийские летчики фотографировали землю, после чего снимки ложились в основу карт.

Во время Первой мировой войны съемка с самолетов применялась не реже, чем аэроразведка.

В СССР создали аэрофотосъемочный самолет, известный как К-4, – он позволял заниматься картографией и создавать при помощи аэрофотосъемки карты разного масштаба. Всего изготовили 11 таких машин, которые успешно применялись в районах Средней Азии, Западной Сибири, Урала, Центрально-Черноземной области, Волги, Дона, Удмуртии, Азовского моря.

Коммерческая аэрофотосъемка выделилась как отдельное направление благодаря Шерману Фэйрчайльду. Он открыл компанию по производству самолетов, предназначенных для полетов в условиях высокогорья. Такой самолет был снабжен парой камер, а на одном его снимке отображалась площадь в 600 м2.

Устройства для аэрофотосъемки

На данный момент есть несколько видов аэрофотосъемки, предполагающих использование летательного аппарата. Это аэрофотографический, тепловой инфракрасный, радиолокационный, многозональный и пр. К традиционным аэрометодам относятся геофизические подходы к съемке, то есть аэромагнитный, аэрорадиометрический, аэроспектрометрический. С их помощью собирают цифровую информацию об исследуемых объектах без получения стандартных снимков.

В качестве летательного аппарата для аэрофотосъемки может использоваться:

Достаточно долго съемка с самолетов оставалась наиболее популярным методом получения кадров местности. Впервые ее начали использовать на рубеже XIX и XX веков, и тогда подход применялся преимущественно для нужд картографии. Иными словами, это была топографическая аэрофотосъемка.

Хотя до сих пор съемка с самолетов так же важна, доля ее использования постепенно сокращается. Сейчас данный метод задействуют в тех областях, где нужно в кратчайшие сроки охватить значительную территорию. Правда, и эти задачи все чаще решаются при помощи кадров, сделанных из космоса. Для менее масштабных вопросов прибегают к вертолетам, парапланам, беспилотным мультикоптерам и самолетам.

Вертолет

Активно применяется для получения изображений с воздуха. Вертолет имеет одно важное преимущество перед самолетом – он может зависнуть в одной точке, давая возможность за один вылет отснять большие площади. Если самолеты применяются для информационно-технической аэрофотосъемки, то вертолеты подходят для художественных, рекламных нужд. Например, они позволяют создавать клипы, фрагменты кинолент, рекламу.

Параплан

Использование мотопараплана считается менее затратным, чем съемка с вертолета или самолета. При работе с ним в большинстве случаев не нужно получать разрешения на полет, а сам агрегат может делать кадры даже с небольшой высоты.

Среди недостатков способа стоит подчеркнуть, что параплан не может зависнуть для продолжительной аэрофотосъемки с одной точки. Это вызывает трудности при сшивке качественных сферических панорам. Также он не может летать над городом, среди деревьев, под арками и в прочих условиях ограниченного для маневра пространства.

Беспилотник

Беспилотная аэрофотосъемка относится к самым простым и доступным по цене методам. Ее применяют для получения техническо-информационных кадров, на которых отображается малая территория. Способ задействуется при мониторинге территорий, аэрофотосъемке, позволяющей создавать ортофотопланы местности, и для решения смежных задач.

Минусом беспилотника является невозможность его использования для художественной, рекламной съемки. Такой агрегат не может зависнуть в одной точке, а чтобы взлететь или сесть, ему нужна площадка.

Мультикоптер

Этот подход к съемке с высоты сейчас считается наиболее перспективным при условии, что не нужно получить изображение больших территорий – тут пока нет равных кадрам с самолетов и из космоса. Он предполагает минимальные затраты на получение аэрофотоматериалов.

Стоимость подобных услуг постоянно снижается, а сама технология предоставляет все новые возможности. Прежде для аэрофотосъемки приходилось использовать полноразмерный самолет или вертолет, заранее получать разрешение на вылет, оплачивать топливо, работу пилотов и еще ряд статей расходов.

В итоге требовались серьезные затраты, при этом возможности оставались ограниченными. Теперь же все оборудование умещается в багажнике обычного автомобиля.

Чтобы привести прибор в рабочее состояние из вида, предназначенного для перевозки, нужно 10–20 минут. В съемочную команду входят только пилот и оператор. Цена устройства стартует от 5 тысяч рублей, но зависит от объемов и задач аэрофотосъемки.

К мультикоптерам относятся квадрокоптеры, гексакоптеры, октокоптеры. Все они имеют сложные системы стабилизации, благодаря которым удается удерживать аппарат на одном месте. Их погрешность доходит до полуметра по высоте и до метра по горизонтали. Такие машины способны совершать автономные полеты по заранее установленным координатам, самостоятельно возвращаться к точке старта и автоматически садиться по команде, при потере сигнала и в прочих внештатных ситуациях.

Мультикоптеру не нужна просторная взлетно-посадочная площадка – его можно поднять в воздух даже с рук и по тому же принципу осуществить посадку. Данное оборудование без проблем летает даже в закрытых помещениях, что пока недоступно другим устройствам для аэрофотосъемки.

Поскольку оно может зависать в воздухе, с его помощью удается получать множество кадров из одной точки. Далее они могут быть переведены в панорамное фотоизображение, сферическую 3D-панораму, виртуальный тур, экскурсию с воздуха.

Способы аэросъемки местности

Выбирая среди доступных способов, важно учитывать цели аэрофотосъемки, такие как:

Для каждой цели используется отдельный способ установки, направления камеры, частота, маршрут перемещения оборудования.

Топографическая аэрофотосъемка

Камеру располагают перпендикулярно земле, чтобы сократить искажение из-за перспективы. Маршрут аппарата выбирают на основании изучаемой территории – он состоит из параллельных линий, которые в результате позволяют сформировать общую плоскость из накладываемого друг на друга множества снимков.

Частота кадров зависит от площади охвата объектива и скорости движения самолета или беспилотника, если производится аэрофотосъемка с БПЛА. Данная технология считается наиболее сложной, для нее задействуется высокоточное оборудование, отвечающее за слаженную работу навигационных, оптических систем и пилота/оператора беспилотника.

При отсутствии названных факторов не удастся получить точные снимки, их соединение окажется невозможным, а готовая схема будет иметь серьезные искажения, даже пробелы.

Панорамная аэрофотосъемка

Для этой цели применяют вращающуюся камеру. Она поворачивается по вертикальной оси, формируя панораму местности, – функция может использоваться для полномасштабной оценки ситуации либо производства рекламы.

Панорамы снимают на относительно небольшой высоте при помощи компактных беспилотников или аэростатов. Само оборудование нередко просто поднимается до необходимого уровня и уже не перемещается в горизонтальной плоскости.

Аэрофотосъемка в перспективе

Такие кадры применяются в рекламно-информационных целях, позволяя обозреть местность, красоту города или природы. Особенность метода состоит в том, что камера устанавливается под углом к линии горизонта.

Из-за перспективного искажения не удается точно составить топографию, зато достигается особая реалистичность, так как изображение получается максимально приближенным к тому, как его воспринимает невооруженный глаз.

Сферы применения аэрофотосъемки

Аэрофотосъемка местности используется во множестве хозяйственных и промышленных областей, а именно в:

После нововведений ФНС аэрофотосъемка местности начала использоваться для учета недвижимости и последующего начисления налогов.

Материалы аэрофотосъемки задействуются для:

В зависимости от типа объекта выбирают такие виды аэрофотосъемки:

Аэрофотосъемка и спутниковые снимки

Данные понятия нередко путают, несмотря на то, что они предполагают совершенно разные подходы к получению кадров с высоты. Аэрофотосъемкой называют создание фотографических изображений при помощи беспилотников, воздушных шаров, вертолетов, самолетов. Данный подход применяется в первую очередь для целей картографии.

Под спутниковыми снимками понимают получение цифровых изображений со спутников, находящихся на орбите планеты. Эти кадры необходимы для проведения научных, в том числе археологических исследований, отслеживания состояния окружающей среды, составления прогнозов погоды.

Достоинства снимков со спутника

Данный подход может применяться для прогнозирования погодных условий. Так как спутники постоянно находятся в движении, собранные ими сведения можно проанализировать, составив представление об изменениях климата. Подобная съемка расширяет зону охвата, а благодаря ее интеграции с ПО удается упростить обработку кадров.

Достоинства аэрофотосъемки

Этот метод сбора информации считается оптимальным для большинства производств и бизнеса, будучи более дешевым. Кроме того, на получение информации с беспилотных устройств уходит меньше времени, а ее обработка проще. Названные особенности позволяют обеспечить поступление актуальных данных. Современные дроны выдают кадры с высоким разрешением, благодаря чему анализ сведений не составляет труда.

Не так давно аэрофотосъемка использовалась исключительно в рамках исследований, но потом распространилась в коммерческой сфере благодаря развитию технологий и увеличению доступности высококачественных камер и беспилотников. Поэтому на данный момент ключевым минусом данного подхода являются ограничения на применение беспилотных летательных аппаратов.

Аэрофотосъемка является прекрасным инструментом для создания визуального представления о местности, но не позволяет собрать весь необходимый объем данных для анализа и создания планов. Даже во время плановой съемки сведения могут подвергнуться искажению, из-за чего не удастся получить полную картину относительно топографии местности, глубины.

В итоге последующая обработка информации оказывается сильно осложнена. Обеспечить высокую точность позволяет дополнительное оборудование, а именно лидарные или мультиспектральные датчики. Иными словами, любительский беспилотник не подходит для решения технически сложных вопросов, зато легко предоставляет минимальные данные о территории, объекте.

Особые виды аэрофотосъемки

К особым разновидностям аэрофотосъемки относятся:

Тепловая инфракрасная

В ее основе лежит применение тепловизоров, регистрирующих тепловое излучение геологических объектов. Приборы размещаются на космических аппаратах и самолетах и способны различать длину волны в пределах 3,5–5 и 8–14 мкм. После использования сканирующих систем радиационные изменения визуализируют, переводя в тепловые карты. По ним можно судить о пространственно-временном распределении температурных контрастов земной поверхности и литосферы.

В рамках данного метода применяется аппаратура с пороговой чувствительностью в 0,1–1 °К. Такие показатели дают возможность отражать даже небольшие различия в температуре между геологическими объектами.

Детали на местности при космической аэрофотосъемке имеют разрешение от сотен метров до километров. При съемке с самолета на высоте до километра данный показатель доходит до 10–15 м.

Функцию приемников ИК-излучения выполняют фоторезисторы из сернистого свинца, теллура, сурьмянистого индия. Они формируют тепловые карты с высокой пороговой чувствительностью и разрешающей способностью в спектральном диапазоне 8–14 мкм.

При использовании в геологических исследованиях инфракрасных кадров отталкиваются от того факта, что породы близкого возраста и состава должны обладать схожими тепловыми контрастами при прочих равных условиях, таких как влажность, пр. А значит, их изображение имеет сходную структуру.

Лучше всего возможности ИК-съемки проявляются при изучении районов, характеризующихся высокой вулканической и гидротермальной активностью. Аномальные, высокотемпературные источники тепла располагаются на поверхности, проявляясь на кадрах в виде распределения теплового поля. Тепловые аномалии отображаются как светлые пятна и говорят о локации кратера вулкана, выходов термальных вод и газов.

Данные тепловой аэрофотосъемки применяются для решения ряда задач геологии. При картографировании и поиске полезных ископаемых ее материалы дают возможность изучать интрузивные массивы, находить древние вулканические аппараты и куполовидные поднятия в погребенных гранитных массивах. Метод позволяет выделять литологические разности горных пород, системы разрывных нарушений, фиксировать активность гидротермального характера.

При гидрогеологических, инженерно-геологических исследованиях благодаря данному подходу ученым удается определить очаги разгрузки подземных вод, изучить термальные источники, зоны заболачиваемости и засоления. Он позволяет найти погребенные долины рек, карстовые и суффозионные процессы, льдистые грунты, криогенные структуры, пр.

Радиолокационная

РЛ-аэрофотосъемка предполагает использование радиоволн электромагнитного спектра 0,3–100 см. Подобное зондирование показало себя как наиболее результативное при изучении геологии Земли и иных планет Солнечной системы, поверхность которых невозможно снимать обычными способами из-за плотной облачности, тумана.

РЛ-зондирование проводится вне зависимости от времени суток и связано с активным применением радиолокационных станций бокового обзора или РЛС БО. Полученные материалы задействуются в региональных геологических исследованиях.

РЛС БО посылает радиосигнал, тот отражается от любых объектов и улавливается антенной. Далее информация передается на видикон либо фиксируется на фотопленке. В основе принципа действия такой аэрофотосъемки лежит фиксация различного времени, которое требуется импульсу на путь до объекта и обратно.

Кадр формируется бегущим по строке световым пятном. Область, находящаяся прямо под самолетом, считается «мертвой», так как не попадает в область действия радиосигнала – ее габариты определяются высотой полета и углом локации. На выраженность снимка влияет шероховатость и другие физические характеристики земной, то есть отражающей поверхности, геометрия объекта, угол падения луча. Под физическими свойствами понимают состав грунта, влажность, пр.

РЛ-изображения дают необходимый объем информации о литосфере при условии, что ее структурные формы выражены в рельефе, выделены сменой литологического состава горных пород, зонами изменения гидрогеологических условий. Разломы и трещины отображаются на кадрах как протяженные линии, если их направление совпадает с курсом летательного аппарата. При использовании низкого угла съемки удается выделить структурные элементы при помощи падающих теней.

Многозональная

Данный подход необходим при проведении изысканий, проектировании инженерных сооружений в сложных условиях местности. Оборудование ведет параллельную съемку природных явлений и образований в разных узких зонах электромагнитного спектра.

Подобная аэрофотосъемка выполняется одной или несколькими соединенными фотокамерами, которые функционируют с использованием различных комбинаций специализированных пленок, светофильтров. Так, в зонах длин волн 0,38–0,46, 0,64–0,72, 0,80–0,90 мкм работают, чтобы проверить состояние посевов и, найти очаги их заболеваний.

Многозональные съемки требуют специального дешифрирования кадров и позволяют изучать видовой состав древесной растительности, степень увлажненности грунта, горных пород в областях оползней, конусов выноса, карста.

Сегодня в народном хозяйстве распространена многозональная космическая съемка, осуществляемая на черно-белую, цветную и ИК-фотопленку. Она необходима для выбора рациональных способов эксплуатации, определения состава леса, гидрологических характеристик, степени влажности почв и грунта, пр.

Условия для аэрофотосъемки

Работы ведутся через толщу атмосферы, поэтому нужно учитывать нестабильность ее свойств, ведь от них зависят условия и результаты аэрофотосъемки. Основными физическими характеристиками является прозрачность атмосферы и рефракция лучей в ней, температура, влажность воздуха, давление, наличие облаков, ветра. Сильнее всего эффективность съемки в видимом и ближнем ИК-диапазонах спектра зависит от прозрачности, освещенности, облачности.

В атмосфере, находящейся между землей и камерой на беспилотнике, неизбежно присутствуют частицы газов, водяного пара, пыли, дыма размерами в пределах 0,01–1 мм. Из-за них свет рассеивается, повышая яркость воздуха, снижая контрастность объектов. Возникающее на этом фоне свечение, мутность атмосферы специалисты называют дымкой.

Преобладание в воздухе газов и водяного пара приводит к более сильному рассеиванию лучей, имеющих малую длину волн. В таком случае атмосферная дымка отличается голубым, синим оттенком. Взвешенная пыль, дым и иные посторонние тела проявляются как серый или беловатый цвет дымки, так как они рассеивают лучи всех цветов спектра.

Обычно подобные проявления характерны для областей с задымленностью по причине лесных пожаров, промышленной деятельности, а также районов распространения пыли и песка.

Аэрофотосъемку чаще всего ведут в яркую, солнечную, безоблачную погоду либо допускается наличие перистых, перисто-слоистых облаков. Для фиксации изображения выбирают направление запад – восток, чтобы исключить воздействие солнечного света на кадры.

Съемка с воздуха может проводиться даже в условиях сплошной облачности, если облака находятся выше беспилотника. В такую погоду получают кадры со смягченными тенями – это дает возможность детальнее изучить лесные насаждения, увидеть затененные зоны.

На возможности дешифровки лесной растительности сказывается высота солнца во время работы. Чем оно выше, тем больший контраст наблюдается между освещенными и затененными местами, тени получаются более отчетливыми. При солнце, находящемся на высоте более 30°, лесные массивы выглядят яркими, пестрыми. Это объясняется тем, что сомкнутые насаждения включают в себя светлые кроны и темные промежутки между ними.

Сильный дождь, снег, гроза, порывы ветра, имеющие горизонтальную скорость свыше 10–15 м/с и вертикальные порывы более 3 м/с, не позволяют проводить аэрофотосъемку. Хотя промышленные беспилотники способны выполнять свои функции при сильном ветре, рекомендуется пользоваться системами метеорологического мониторинга условий.

Обязательно отслеживают горизонтальную и вертикальную скорость ветра, влажность воздуха. Дело в том, что последний показатель сильно сказывается на плотности воздуха, то есть и на аэродинамических показателях летательного аппарата.

Правовые вопросы аэрофотосъемки

Отказ от выполнения норм законодательства, касающихся организации летных мероприятий, чреват негативными последствиями. Получить разрешение на полеты достаточно сложно, поскольку учитываются особенности каждого частного случая. В любом случае при аэрофотосъемке с использованием бесплотной техники нужно следовать требованиям закона.

Деятельность, связанная с открытием воздушного пространства, подчиняется в первую очередь ПП РФ от 11.03.2010 г. № 138 «Об утверждении Федеральных правил использования воздушного пространства РФ». Согласно документу, чтобы избежать нарушения норм закона во время аэрофотосъемки, должен быть выполнен определенный набор мероприятий.

Летательные аппараты для воздушной съемки

Воздушную съемку производят, как правило, с самолетов, хотя возможно применение других летательных аппаратов: воздушных «змеев» большой грузоподъемности, воздушных шаров, дирижаблей, привязных аэростатов (рис.1).

Для крупномасштабной съемки используются двухмоторные самолеты – ИЛ-14, АН-24; самолет АН-2 – одномоторный самолет, отличающийся большой маневренностью. Однако в последнее время для этих целей широко начала использоваться, так называемая малая авиация. Например, во Франции выпускаются авиамотоциклы одноместные (114 кг) и двухместные (175 кг). Для разбега авиамотоцикла требуется дорожка длиной 45 м и для посадки – 30 м. Максимальная скорость 100 км/ч, запас горючего на 2 часа, радиус разворота 20 м, высота полета – 450.

Производительность составляет 3000 га/час. В собранном виде составляет 5 м в длину и 1,2 м в ширину, можно перевозить на крыше автомобиля. В России для этих целей НПП «Альфа-М» выпускается специально оборудованный легкий самолет СЛ-А (Ф). Выполненные аэрофотосъемочные работы в масштабе 1:3 000 и 1:5 000 данным самолетом показали, что стоимость этих работ в 2 раза ниже, чем при использовании самолета АН-2.

В США ведутся испытания беспилотных летательных аппаратов, которые на порядок дешевле пилотируемых самолетов, т.к. их не нужно оснащать системами жизнеобеспечения и защиты.

Для визуальных наблюдений, а так же выборочных съемок в крупных масштабах небольших участков широкое применение находят вертолеты МИ-4, Ка-18 и др. Для средней и мелкомасштабной съемок используются самолеты: ИЛ-18, АН-30, ТУ-134, обладающие большой грузоподъемностью и высотой полета. Например, на самолете ТУ-134 установлена камера МКФ-6, топографический аэрофотоаппарат ТАФА-10, радиолокатор бокового обзора «Нить» и сканер «Матра». Скорость полета при съемке 360-800 км/час, высота полета – 200-10800 м, производительность съемки с высоты 10 км, за один полет 8000-8500км 2 .

3.2. Космические летательные аппараты (КЛА)

Под космическим летательным аппаратом следует понимать аппарат, предназначенный для полета в космосе или для работы на других небесных тел.

Космические аппараты подразделяются на два существенно отличающихся друг от друга класса: автоматические и пилотируемые.