2.5.3. Наземные виды съемок

В комплекс аэрокосмических методов исследований часто включается и наземное фотографирование. В этом случае исследователь получает дополнительный к воздушным и космическим фотографиям источник информации, позволяющий регистрировать такие характеристики, которые трудно или невозможно получить по материалам аэрокосмический съёмки с необходимой для исследователя точностью и детальностью. Также наземные съёмки применяются также для изучения современных геологических процессов и при крупномасштабном картографировании в высокогорных районах.

Понятия и определения, применяемые при изучении наземных фотосъемок местности, следующие.

Фотограмметрия – определение форм, размеров и положения объектов по их фотографическим изображениям. Фотограмметрия применяется в геодезии, картографии, военном деле, космических исследованиях и др. По способу получения снимков различают наземную фотограмметрию и аэрофотограмметрию.

Стереофотограмметрия – раздел фотограмметрии, изучающий методы измерения объемных форм по стереопаре фотоснимков, основанные на использовании стереоскопического эффекта и измерении объемной модели местности специальными стереометрическими приборами. Наземная стереосъёмка – один из самых рациональных и незаменимых методов в тех случаях, когда требуется изучить динамические явления, особенно протекающие с большой скоростью.

Положение наземных снимков фиксируется обычно либо в пространстве геодезических координатных систем (государственной или условной), либо фотограмметрической системе, которая может быть математически строго связана с геодезической при помощи формул преобразования координат, известных из аналитической геометрии.

Координаты фотостанций определяют геодезическими методами: с помощью GPS-приёмников, прямыми, обратными и комбинированными засечками, теодолитными ходами или построением съёмочной триангуляционной сети.

В тех случаях, когда наземная стереофотографическая съёмка применяется в целях создания топографических карт, её принято называть фототопографической, или фототеодолитной (по названию съёмочной аппаратуры – фототеодолит). Эта съёмка представляет собой комплекс взаимосвязанных процессов, включающих рекогносцировочные обследования территории и выбор фотостанций, стереоскопическое фотографирование местности и геодезическую привязку фотостанций, фотолабораторную, фотограмметрическую и математическую обработку материалов съёмки, а также их дешифрирование. В результате выполнения этих процессов по наземным фотоснимкам получают топографическую карту местности.

Фототеодолит (рисунок) представляет собой фотокамеру, соединённую с угломерным прибором (теодолитом) и снабжённую уровнями. Угломерный прибор и уровни позволяют устанавливать теодолит в определённое положение с высокой точностью.

Рисунок – Фототеодолит: 1 – теодолит, 2 – фотокамера

Фототеодолитная съёмка выполняется преимущественно в горных и предгорных районах. В процессе рекогносцировочных обследований для данной территории для базиса фотографирования (фотостанции) выбирается такое место, с которого открывается наилучший обзор снимаемой местности с минимальным количеством закрытых, так называемых «мёртвых» пространств. Обычно это гребни, имеющую среднюю высоту среди окружающих гор, верхние части склонов долин и т. д. Базисы по возможности выбираются параллельными общему простиранию снимаемого склона. Концы базиса стараются установить на одинаковом уровне; между ними должна быть обеспечена взаимная видимость.

Работа на фотостанции состоит в уточнении на местности углов скоса, в последовательном фотографировании местности с левой и правой точек базиса и в выполнении необходимых геодезических измерений. Геодезические работы на фотостанции имеют целью определение длины, угла наклона и дирекционного угла базиса; геодезических координат и высотной отметки второго конца данного базиса фотографирования, а также координат контрольных точек. Кроме того, геодезическими засечками осуществляется также привязка снимков к местности – с концов базиса или с других точек геодезического обоснования засекаются так называемые контрольные пункты, представляющие собой заметные местные предметы – ориентиры (столбы, выдающиеся камни, скалы-останцы и др.), которые чётко изображаются на снимках и поэтому могут быть на них опознаны.

Кроме фототопографической съёмки существуют и нетопографические виды наземный стереофотосъёмки. Они применяются для получения фотографий для изучения динамических процессов, происходящих на местности – движения ледников, оползневые явления, солифлюкция, рост оврагов и др. Такие съёмки, выполняемые одновременно с помощью двух идентичных, синхронно работающих камер, незаменимы для изучения быстропротекающих процессов, например, извержений вулканов, схода снежных лавин и селевых потоков, волнения водной поверхности и др. Основные виды таких съёмок:

1. Повторные наземные стереосъёмки (съёмки с пространственно-временного базиса) – съёмки, сущность которых состоит в многократном (минимум – двукратном) стереоскопическом фотографировании изучаемого объекта, изменяющего своё пространственное положение, с одного и того же базиса при строгом сохранении постоянства элементов внутреннего и внешнего ориентирования камеры. Материалы повторных стереосъёмок дают возможность анализировать различные изменения объектов в трёхмерном пространстве, рассматривая полученные стереопары в стереоприборах. Интервал времени, через которые производят повторное фотографирование объектов, может быть различен – от часов (при особо активных оползнях), до нескольких лет (при изучении динамики рельефа).

2. Синхронная стереофотосъёмка – съёмка с незначительными, в несколько секунд, интервалами времени между смежными экспозициями. Применяются при изучении быстропротекающих процессов, типа схода лавин. Материалом скоростной стереосъёмки в таком случае является стереофильм движущейся лавины, состоящий из фильмов левой и правой точек фотографирования. Отдельные кадры этих фильмов, относящиеся к одному и тому же моменту фотографирования, составляют стереоскопические пары снимков, которые фиксируют в пространстве и времени положение, форму и размеры движущейся по склону лавины. Сход лавин при их стереосъёмке, как правило, вызывается искусственно. Необходимая детальность отображения данного процесса на стереоснимках обеспечивается при фотографировании его с интервалом в 1,5-2,0 с.

3. Стереосъёмка с борта судна. Объектом такой съёмки являются береговые склоны рек, озёр, водохранилищ и морей, которые, как известно, подвержены многочисленным рельефообразующим процессам, особенно активным в береговой зоне. Наиболее эффективно применение стереосъёмки с судна для изучения высоких, крутых и труднодоступных береговых склонов и протекающих здесь природных процессов. Стереосъёмку с судна можно вести двумя способами:

а) двумя синхронно работающими камерами, установленными на одном судне, расстояние между камерами образует базис фотографирования постоянной длины;

б) одной камерой, базис фотографирования в этом случае образуется в результате перемещения судна за время между экспозициями. Достоинствами этого способа являются возможность вести съёмку с любых, даже небольших, судов, устанавливать оптимальную длину базиса фотографирования, применять обычную ит доступную съёмочную аппаратуру.