2800

11

296с. (С. 20-29, 50-58, 67)

5.Справочник летчика-наблюдателя по охране лесов от пожаров

[Текст]. – М.: Лесн. пром-сть, 1977. – 192 с. (С. 129-137)

6.Кармазин, А.У. Авиация в лесном хозяйстве [Текст] / А.У. Кармазин.

– М.: Агропромиздат, 1986. – 168 с. (С. 10-57)

2 Аэрофотосъемка и ее технические средства

Рабочая программа Понятие об аэрофотосъемке. Виды аэрофотосъемки и их особенности.

Аэрофотосъемочные процессы. Требования к самолетам и вертолетам, применяемым для аэрофотосъемки. Аэрофотоаппарат, aэpoпленки, фотобумаги.

Аэрофотосъемка с самолетов или вертолетов выполняется специальными аэрофотоаппаратами. Для определения фактической высоты фотографирования над земной поверхностью применяются специальные приборы – радиовысотомер и статоскоп. Установка фотоаппарата над люком в самолете делается с помощью фотоустановки с амортизаторами, гасящими вибрацию самолета, возникающую от работы двигателей, допускающей ручную стабилизацию фотоаппарата. Если материалы аэрофотосъемки предполагается использовать для топографических целей, то установка аэрофотоаппарата в самолете производится с применением гиростабилизирующего устройства. Среднемасштабная аэрофотосъемка для лесоустроительных целей делается обычно с тяжелых самолетов АН-30. Крупномасштабная аэрофотосъемка возможна с самолета АН-2 и вертолетов МИ-2, KА-26.

2.1 Аэрофотоаппараты

Для лесоустройства аэрофотосъемка выполняется фотоаппаратами АФА-ТЭ (размер кадра 18х18 см), АФА-42 (размер кадра 30х30 см) и другими типами аэрофотоаппаратов. Аэрофотоаппараты имеют полностью автоматизированную систему рабочего цикла и снабжены сменными наборами объективов с различными значениями фокусного расстояния, допускающими значительные варьирования высоты и масштаба аэрофотосъемки. Топографические электрические (ТЭ) АФА типа АФА-ТЭСА и ТЭА имеют электронное аналоговое управление, регулирование выдержки и переключение диафрагмы автоматизированы.

Основными частями аэрофотоаппарата являются:

Корпус ― квадратная коробка, изготовленная из сплавов алюминия. В нижней части корпуса крепятся объектив, верхняя часть является прикладной рамкой, к которой прижимается светочувствительная пленка, находящаяся в кассете. В корпусе установлены дополнительные объективы и подсвечивающие устройства для фотографирования показаний часов и уровня в момент аэрофотосъемки. Аэрофотоаппарат АФА-ТЭ укрепляется в гиростабилизирующем устройстве Н-55 или ГУT-3, позволяющем надежно обеспечивать горизонтальное положение фокальной плоскости аэрофотоаппарата независимо от вибрации и крена самолета. Действие гиростабилизирущего устрой-

12

ства основано на способности быстровращающегося тела удерживать вертикальное положение (принцип волчка). Эта аэрофотоустановка обеспечивает среднюю точность стабилизации вертикальной оси аэрофотоаппарата ±10…15', с возможным максимальным отклонением до 40-50'. Аэрофотоаппарат АФА-42 закрепляется в аэрофотоустановке с ручной стабилизацией. При этом возможен наклон главной оптической оси от вертикали до 3°,что считается допустимым.

Объектив ― сложная оптическая система, состоящая из выпуклых и вогнутых линз, склеенных между собой, заключенных в оправу и дающих действительное обратное изображение проектируемого предмета или местности. На оправе объектива указывается его основные характеристики: величина фокусного расстояния, угол зрения, светосила. Указанные характеристики объектива используется при дешифрировании материалов аэрофотосъемки. Объектив аэрофотоаппарата является центром проекции и от его свойств получается различное зрительное восприятие на аэрофотоснимке одних и тех же объектов местности. Аэрофотоснимки, полученные при помощи короткофокусного объектива, будут давать большую положительную деформацию стереомодели, что приведет к восприятию большей стереоскопической высоты одних и тех же предметов, чем у аэроснимков, сделанных более длиннофокусными объективами.

Основные характеристики объектива:

а) фокусное расстояние объектива – расстояние, измеренное от задней узловой точки объектива до плоскости прикладной рамки. Фокусное расстояние объектива обычно указывается в миллиметрах. Пo величине фокусного расстояния объективы разделяются на три группы: короткофокусные - величина фокусного расстояния до 150 мм; среднефокусные – фокусное расстояние от 150 до 300 мм; длиннофокусные – фокусное расстояние более

300 мм;

б) угол зрения объектива – диаметр "поля зрения", выраженный в угловой мере. Площадь, ограниченная конусом лучей, прошедших через систему линз объектива, называется ''полем зрения". По величине угла зрения объективы разделяются следующим образом: широкоугольные – угол зрения более 750, нормальные - угол зрения от 45° до 75°, узкоугольные – угол зрения менее 45°. Величины фокусного расстояния и угла зрения объектива тесно связаны между собою. Все короткофокусные объективы являются широкоугольными, а длиннофокусные – узкоугольными.

При производстве аэрофотосъемки для целей лесного хозяйства и лесоустройства обычно применяются короткофокусные и среднефокусные объективы. Аэрофотоснимки, полученные при помощи короткофокусных объективов, используются для изготовления плановых документов лесоустройства – фотопланшетов, а полученные с помощью среднефокусных объективов используются для дешифрирования таксационных показателей насаждений, описания других категорий земель и установления границ таксационных выделов;

13

в) светосила объектива ― свойство его давать более или менее освещенное изображение. Величина светосилы пропорциональна количеству света, падающего на единицу поверхности изображения. Светосила определяет яркость получаемого изображения и характеризуется относительным отверстием объектива. Под относительным отверстием понимается отношение диаметра действующего отверстия объектива к величине его фокусного расстояния. Величина относительного отверстия показывается в виде дроби на оправе объектива. У этой дроби числитель всегда единица, а знаменатель частное от деления величины фокусного расстояния на диаметр действующего отверстия. Например, диаметр действующего отверстия равен 30 мм, а величина фокусного расстояния 204 мм.

Светосила объектива = 20430 = 61,8 или 1: 6,8;

г) разрешающая способность объектива ― свойство его раздельно производить мелкие объекты и детали изображения. Разрешающая способность характеризуется числом линий, раздельно передаваемых на одном миллиметре длины изображения. У большинства фотографических объективов разрешающая способность больше в центре и постепенно понижается к краям изображения. У фотообъективов, используемых для получения аэрофотоснимков при лесоустройстве, разрешающая способность в центре составляет 30…40 линий на одном миллиметре длины изображения. Следует отметить, что широкоугольные объективы имеют несколько меньшую разрешающую способность, чем узкоугольные. Разрешающая способность объектива опре-

деляется по формуле R= 21a , где

R – разрешающая способность объектива,

а – толщина самых тонких штриховых линий, ясно различимых.

Например, если а = 0,01 мм, то R равно 50 линиям. Это значит, что на одном миллиметре длины изображения будут ясно различимы 50 белых и 50 черных линий, а всего 100 линий.

Затвор – механизм, перекрывающий действующее отверстие объектива и открывающий его лишь на время экспозиции. В аэрофотоаппаратах могут применяться затворы разных типов, наиболее часто встречаются затворы – центральный и жалюзи. В этих затворах лепестки, перекрывающие действующее отверстие объектива, располагаются между линзами. Действие затвора разделяется на три фазы: открывания, полного открытия и закрывания. Чем короче по времени первая и третья фазы, тем коэффициент полезного действия затвора выше. Под коэффициентом полезного действия понимается отношение количества световых лучей, фактически прошедших через систему «объектив-затвор» на какую-либо точку негатива за время экспозиции, к тому количеству лучей, которое могло бы пройти при мгновенных стадиях открывания и закрывания затвора. Коэффициент полезного действия центрального затвора 60…70 %,жалюзи 40…45 %. Предпочтение отдается за-

14

творам типа центральный. Они не дают добавочных искажений изображения на негативе, не ухудшают условий освещения его и имеют достаточно высокий коэффициент полезного действия. Затворы типа жалюзи не искажают изображения, но обладают меньшим коэффициентом полезного действия и несколько снижают освещенность негатива к краям. Применяемые в аэрофотоаппаратах затворы обеспечивают экспозицию от 1/100 до 1/500 с.

Кассета – квадратная или прямоугольная коробка, внутри которой расположен механизм для хранения, транспортировки аэропленки и ее выравнивания в плоскость в момент экспозиции. Внутри кассеты светочувствительная аэропленка находится на катушке, имеется счетчик сделанных кадров или количества метров неэкспонированной аэропленки. Для обеспечения смены кассеты в полете нижнее окно ее закрывается специальной металлической шторкой-шибером. Механизм перемотки пленки, остановки и выравнивания ее в момент экспонирования соединен с приводом, помещенным в камере аэрофотоаппарата. Пленка выравнивается натяжением и прижатием ее к прижимной доске путем создания повышенного давления воздуха в камере аэрофотоаппарата специальным воздушным насосом, или же прижимной доской пленка плотно придавливается к зеркальному стеклу, вставленному в прикладную рамку аэрофотоаппарата.

Двигательный механизм – электромотор постоянного тока, работающий от бортовой сети самолета при напряжении 24 В. Двигатель при помощи системы привода соединен с камерой аэрофотоаппарата. Вместе с двигательным механизмом смонтирован воздушный насос, который по резиновому шлангу подает сжатый воздух в камеру аэрофотоаппарата, в пространство между кассетой и объективом, для выравнивания аэрофотопленки в момент ее экспонирования.

Командный прибор – устройство, управляющее работой аэрофотоаппарата в автоматическом режиме. В командном приборе находится реле времени, регулирующее работу механизмов аэрофотоаппарата в заданном режиме. Командный прибор топографических аэрофотоаппаратов УКП-01 позволяет делать каждый последующий снимок не раньше, чем через 2 секунды, а командный прибор аэрофотоаппарата АФА-42 – через 4 секунды.

Цикл работы аэрофотоаппарата состоит из следующих операций: выравнивание аэропленки, ее экспонирование, перематывание аэропленки в кассете с одной катушки на другую на один кадр и одновременно взвод затвора. После завершения цикла работы командный прибор отключает двигательный механизм. После отсчета заданного интервала времени он вновь включает двигательный механизм на время, необходимое для завершения одного цикла работы.

Основные характеристики аэрофотоаппаратов приведены в табл. 2.1.

15

Таблица 2.1

Характеристика аэрофотоаппаратов, применяемых при аэрофотосъемке объектов лесного хозяйства

2.2 Радиовысотомер

Радиовысотомер служит для определения высоты главной точки аэрофотоснимка над земной поверхностью. Радиовысотомер работает по принципу радиолокации земной поверхности. Прибор отсчитывает время, необходимое радиоволне, для того чтобы пройти путь от самолета до земли и вернуться обратно. Радиовысотомер работает синхронно с аэрофотоаппаратом. При выполнении аэрофотосъемки для целей лесоустройства используется радиовысотомер РВТД (топографический, дециметровый), работающий на радиоволне длиной 68 см. Основные части радиовысотомера: передатчик, приемник, передающая и приемная антенны, индикатор, фоторегистратор. Питание приборов осуществляется переменным током от бортовой сети самолета через мотор-альтернатор МА-250.

Импульсы электромагнитных волн, излученные передающей антенной и достигшие земной поверхности, частично ею поглощаются, а некоторая часть отражается. Часть отраженных радиоволн улавливается приемной антенной и направляется в блок приемника. Принятые и усиленные сигналы поступают в индикатор. В электронно-лучевой трубке индикатора непрерывно вращается по ходу часовой стрелки электронный луч. Прямой импульс поступает в блок приемника практически мгновенно, а отраженный импульс запаздывает на время прохождения радиоволны от самолета до земной поверхности и обратно, то есть на время прохождения двойной высоты полета. В момент излучения импульса электронный луч на шкале индикатора отклоняется в сторону, образуя тем самым выступ, соответствующий началу излучения сигнала. Этот выступ соответствует нулевой отметке шкалы. В момент возвращения отраженного сигнала электронный луч отклоняется еще раз.

16

Второй выступ соответствует высоте съемки на шкале индикатора. Экран индикатора фотографируется дополнительной фотокамерой на фотопленку шириной 60 мм в моменты, когда срабатывает затвор основного аэрофотоаппарата. Шкала индикатора рассчитана на высоту 500 метров, минимальное деление – 5 метров. Показания радиовысотомера РВТД позволяют определять высоту фотографирования с точностью ±2,5 метра.

2.3. Статоскоп

Статоскоп служит для измерения отклонений от заданной высоты полета во время аэрофотосъемки, позволяет также установить разность высот фотографирования двух соседних снимков. Работает по принципу манометра. Состоит из манометрической трубки и сосуда Дьюара (рис. 2.1).

.

Рис. 2.1 Рабочая схема статоскопа C-51:

1 – манометрическая трубка, 2 – баллон с воздухом (сосуд Дьюара), 3 – кран, 4 – кинокамера

В момент набора заданной высоты полета и начала аэрофотосъемки манометрическая трубка соединяется с внешней средой открытием крана. Статоскоп приводится в рабочее состояние. При изменении высоты полета, а следовательно, изменении давления, уровни жидкости в трубке колеблются.

17

Эти колебания фиксируются на фотопленку обычной кинокамеры. Причем, один уровень жидкости подсвечивается постоянно, а второй – вспышками только в момент срабатывания затвора аэрофотоаппарата. Поэтому изменение положения уровней на кинопленке отмечается: первого – в виде извилистой линии, второго – в виде точек, соответствующих вспышкам. Заданная высота полета отмечена на кинопленке прямой линией, получаемой от неподвижного источника света в статоскопе. Изображенные на кинопленке линии и точки называются статограммой, расшифровывая которую можно определять допустимость отклонений от заданной высоты съемки для каждого аэрофотоснимка. Она отображает профиль полета самолета. Точность работы прибора ±1,5 высоты.

2.4 Фотографические камеры

Кроме фотоаппаратов в аэрофотосъемке применяются фотокамеры, например, многозональная камера МCK-4. С ее помощью заданный объект может быть сфотографирован одновременно в четырех зонах спектра, так как камера имеет 4 объектива и, следовательно, 4 фотографических канала. Многозональная съемка во много раз увеличивает информативность аэрофотоматериалов.

Съемка производится на панхроматическую или на сенсибилизированную в инфракрасной области черно-белую фотопленку. Возникающее из-за перемещения самолета искажение изображения компенсируется поворачиванием камеры.

МСК-4 состоит из фотокамеры, блока управления, блока электроники и четырех кассет. Фотокамера и блок управления через кабели соединяются с блоком электроники. Кассеты присоединяются к фотокамере.

Главной составной частью фотокамеры является камерная часть, представляющая собой литой моноблок, в котором размещаются 4 объектива типа "Пинатар 4/125". К объективам можно крепить светофильтры. На верхней стороне камерной части находятся кнопки для установления диафрагмы каждого канала, вставные платы с часами и блокнотом, а также контрольный указатель впечатывания фотометрического клина в отдельных каналах. Для

19

приведения камеры в горизонтальное положение и для исправления искажения камерная часть закреплена на опорном кольце, позволяющем камере поворачиваться. Oбщий вид камеры показан на рис. 2.2.

Рис. 2.2 Общий вид камеры МСК-4

2.5 Фотолабораторные пpoцeccы и оборудование

К фотолабораторному оборудованию относятся приборы, служащие для обработки аэропленки и получения отпечатков на фотобумаге.

Для обработки аэропленки используются проявительные приборы двух типов: с перемоткой пленки и без перемотки. Наиболее распространенными и удобными являются автоматические проявительные приборы, которые состоят из двух катушек, на которых помещается аэропленка; электрического приводного механизма для перемотки пленки с одной катушки на другую и изменения направления движения пленки; сматывателя и металлических бачков для фоторастворов. В фотолаборатории в полной темноте катушка кассеты аэрофотоаппарата с экспонированной аэропленкой длиной до 60 м помещается на сматыватель, откуда наматывается на

20

одну из катушек проявительного прибора. Оставшийся конец аэропленки закрепляется на другой катушке прибора и все устройство погружается в светонепроницаемый бачок с проявителем. Далее на свету включается приводной механизм и пленка в течение времени проявления, которое предварительно определяется пробным проявлением небольших отрезков пленки в кюветах, перематывается с одной катушки на другую и таким образом проявляется. После этого в темноте проявительный прибор переставляется на 2-3 минуты в бачок с водой, а затем в бачок с фиксирующим раствором. Пленка постоянно перекручивается с одной катушки на другую. Время фиксирования зависит от типа аэропленки, состава фиксажа, температуры и других факторов, составляя в среднем 10…15 мин. После фиксирования черно-белая аэропленка окончательно промывается на свету в проточной воде в течение 30 мин, чтобы удалить из эмульсионного слоя все ненужные химические вещества. В таком режиме обрабатывается черно-белая аэропленка наиболее часто применяемых типов "Изопанхром-22", "Изопан-

хром-28", "Изопанхром-42", "И-840".

Для обработки цветных двухслойных спектрозональных аэропленок СН-6М и CH-10 шириной 19 см используются спиральные проявительные приборы. Они состоят из перематывающего станка, катушек со спиралями по внутренней стороне из нержавеющей стали и шести баков для растворов емкостью 50…60 л.

Аэропленка вынимается из кассеты в полной темноте и на перематывающем станке наматывается на проявочную катушку. За счет спиральных канавок между соседними витками пленки образуется свободное пространство, которое заполняется растворами, находящимися в баках. Перед обработкой цветной аэропленки делают также пробную проявку, чтобы определить оптимальное время проявления и получить желаемый характер негатива путем изменения температуры и состава проявителя. Затем заряженную аэропленкой спиральную катушку помещают в бак с цветным проявителем и медленно вращают. По истечении времени, установленного пробной проявкой, катушку погружают на 2 мин в бак с останавливающим раствором, энергично вращая и перемещая в вертикальном направлении. После этого катушку переносят на 2 мин в бак с дубящим раствором, затем с чистой водой и, наконец, с фиксирующим раствором. Условия фиксирования – как и для черно-белой аэропленки. После этого пленку отбеливают 5 мин в баке с раствором красной кровяной соли и окончательно промывают. Существуют и другие режимы обработки спектрозональных аэропленок.

Производится оценка качества негативов. Если негативы нерезкие, недодержанные или передержанные, с облаками или тенями от облаков, то они бракуются и аэрофотосъемка этих участков производится заново. На пригодных к работе аэронегативах на эмульсионной стороне в левом верхнем углу тушью зеркально-обратным письмом делаются надписи номера объекта съемки, числа, месяца и года аэрофотосъемки и порядкового номера негатива. Для получения черно-белых контактных отпечатков с черно-белых и спектрозональных аэронегативов используется фотобумага типа "Унибром",