5. Особые условия проведения съемок городских территорий.

Аэрофотосъемку городов и крупных поселений городского типа выполняют с учетом некоторых особенностей организации полетов и технических требований к получаемым изображениям фотографируемых территорий.

Важный этап подготовки проведения летно-съемочных ра­бот — согласование режима полетов над территорией города. При этом утверждают сроки, время суток и минимально допус­тимую высоту аэрофотографирования, воздушные коридоры подлета к участку съемки, типы аэросъемочных летательных ап­паратов.

Технические параметры и условия проведения аэрофотосъемки определяются спецификой городского ландшафта. Это прежде всего значительная плотность высотных объектов (зданий и со­оружений), которые при съемке кадровыми АФА закрывают опре­деленные участки местности, так называемые «мертвые зоны». Помимо «мертвых зон» высотные объекты создают тени, длина которых пропорциональна их высотам и обратно пропорциональ­на высоте солнца. Участки местности, находящиеся в «мертвых зонах» и закрытые тенью, в большинстве случаев становятся недо­ступными для изучения по аэрофотоснимкам. Кроме того, на снимках недостаточно полно отображаются линии электропереда­чи, связи, колодцы теплосетей, водопроводов и других коммуни­каций.

Особенности городского ландшафта предъявляют специальные требования к проведению аэрофотосъемки:

-для уменьшения «мертвых зон» аэрофотосъемку проводят с продольным перекрытием снимков р_х = 80 % и поперечным пере­крытием р_у = 40...60 % и более;

-если аэрофотоснимки в дальнейшем будут использовать для получения только плановых координат (X, У) точек местности (например, при инвентаризации земель), то применяют АФА с длиннофокусным объективом высокой разрешающей способности;

- для улучшения изобразительных свойств аэроснимков приме­няют аэрофотопленки с высокой разрешающей способностью и большой фотографической широтой; фотохимическую обработку экспонированной аэрофотопленки проводят в мелкозернистом проявителе. Для проработки изобра­жений деталей объекта в тенях коэффициент контрастности про­явленного изображения должен быть равен 1,0 ± 0,2;

-для уменьшения влияния теней от высотных объектов съемку проводят при максимально возможных высотах солнца. Если позволяют погодные условия, выполняют так называемую съем­ку «под зонтиком» — летательный аппарат находится ниже сплошной высокой облачности. При этом объект съемки освеща­ется только рассеянной радиацией и поэтому теней практически не образуется.

6. Особенности космической фотосъемки. Космические съемочные системы.

Условия получения космических снимков

Условия получения космических снимков существенно влияют на их геометрические и изобразительные свойства. Это, в свою очередь, определяет методологию и технологию фотограмметри­ческой обработки снимков и интерпретацию изображений.

Основные отличительные особенности получения космических снимков:

-большая скорость и сложность траектории движения космичес­кого летательного аппарата (КЛА) относительно земной поверх­ности;

-значительная высота съемки (высота полета КЛА), исчисляе­мая сотнями и тысячами километров над земной поверхностью;

-влияние всего слоя атмосферы на геометрическое и энергети­ческое искажение отраженного или собственного излучения объектами земной поверхности, поступающего на вход съемочных систем.

Рассмотрим условия получения космических снимков.

Космическую съемку поверхности Земли проводят с пилотиру­емых космических аппаратов, орбитальных станций и беспилот­ных искусственных спутников Земли. Съемку могут выполнять космонавты в так называемом ручном режиме или автоматически по заданной программе.

Движется КЛА по сложной траектории, называемой орбитой. При съемке поверхности Земли используют эллиптические, пара­болические и гиперболические орбиты.

При движении КЛА по эллиптической орбите Земля находится в одном из фокусов эллипса. Точка орбиты, расположенная ближе к центру Земли, называется перицентром (перигеем), а наиболее удаленная — апоцентром (апогеем).

Параболические или гиперболические орбиты соответствуют тра­ектории движения КЛА по параболе или гиперболе.

При съемке Земли или иных планет возможны варианты полу­чения изображения: при подлете, отлете или при прохождении мимо планеты КЛА.

Существенный недостаток съемок с КЛА, находящихся на пе­речисленных орбитах, — изменение удаленности съемочной сис­темы от снимаемой поверхности. Пропорционально изменению высоты съемки изменяется масштаб получаемых снимков.

Съемку можно выполнять со спутников Земли, находящихся на геостационарных орбитах. При этом варианте съемки положение спутника относительно поверхности не изменяется, так как его уг­ловая скорость движения равна угловой скорости движения зем­ной поверхности. При съемке с геостационарных спутников полу­чают информацию об одной территории практически в любое вре­мя. Результаты съемки можно использовать для мониторинга этой территории с различным временным интервалом.

Наиболее приемлемыми с точки зрения фотограмметрических преобразований являются круговые орбиты КЛА. Круговые орби­ты представляют собой окружности с центром, совпадающим с центром Земли (рис. 7.1). Радиус таких орбит r определяют как сум­му радиуса Земли г₀ и высоты по­лета Н летательного аппарата. Средний масштаб снимков при съемке с круговых орбит практи­чески одинаков. Полосы снимае­мой поверхности (полосы обзора), захватываемые с каждого витка ле­тательного аппарата, также при­мерно одинаковы.

Плоскость орбиты КЛА пересе­кает плоскость экватора под неко­торым углом i, который называют наклонением орбиты (см. рис. 7.1). Если наклонение орбиты равно 90°, то ее плоскость проходит че­рез полюсы Земли. Такая орбита носит название полярной. При на­клонении, равном 0°, плоскость орбиты КЛА совпадает с экватором, поэтому ее называют эквато­риальной. Использование полярной и близполярной орбиты обес­печивает выполнение съемки всей поверхности за счет вращения Земли вокруг своей оси. При уменьшении наклонения орбиты со­кращается территория, захватываемая съемочной аппаратурой. Периодичность (частота) съемки одной и той же территории в за­висимости от параметров полета КЛА может быть от 4 раз в сутки до 5...6 раз в месяц и реже. Регулярная повторяемость съемки по­зволяет применять получаемые материалы для обновления мелко­масштабных топографических и специальных карт, а также осу­ществлять мониторинг больших территорий.

От параметров полета зависит время возвращения летательного аппарата в заданную точку. Это связано с тем, что при наклоне­нии орбиты, не равном нулю (i> 0), а также из-за вращения Земли точка пересечения орбиты КЛА с экватором смещается. Если на данном витке КЛА прошел над точкой 1 экватора (см. рис. 7.1), то после оборота вокруг Земли он пройдет уже над точкой 2 эквато­ра, затем над точкой 3 и так далее. Время возврата КЛА в исход­ную (или заданную) точку над поверхностью Земли в зависимости от параметров полета составляет 1...30сут и более. Положение КЛА, а следовательно, положение съемочной аппаратуры в про­странстве определяют в географических координатах.

Высота полета КЛА при круговых орбитах находится в преде­лах от 200 до 1000 км.

В зависимости от фокусного расстояния используемой съемоч­ной системы и высоты полета КЛА снимки получают в масштабе от 100 000 до 10 000 000.

Один из главных факторов, влияющих на качество изображе­ний, как уже отмечалось, — огромная скорость движения КЛА, приводящая к фотографическому смазу.

Особенности космической фотосъемки

Технические средства получения космических снимков анало­гичны фотографическим системам, применяемым при аэрофо­тосъемке. Существуют топографические фотокамеры и дешифро-вочные.

Формат космических снимков различен — от размера 70 х 90 мм до 30 х 30 см и более. Например, снимок, полученный па­норамной камерой высокого разрешения КВР-1000, имеет формат 190 х 700 мм. При одинаковых параметрах съемки (f, H, рх, ру) ис­пользование снимков с большим форматом имеет преимущества:

- во-первых, позволяет увеличить площадь захвата на поверхности Земли,

-во-вторых, при фотограмметрической обработке повыша­ется точность определения высот точек местности.

При съемке с КЛА, дви­жущихся по эллиптическим орбитам, изменяется высота фотогра­фирования. Вследствие этого средние масштабы смежных сним­ков имеют значительные различия.

В связи с изменением высот фотографирования при постоян­ной скорости движения КЛА возникает необходимость изменять интервал времени между моментами съемки. Это необходимо для обеспечения постоянного заданного значения продольного пере­крытия снимков. Интервал фотографирования меняют с помо­щью специального автоматического устройства, входящего в ком­плект космического фотоаппарата.

При космическом фотографировании поперечное перекрытие снимков обеспечивается тремя приемами. В первом случае за счет вращения Земли: при этом снимки, получаемые с последующего витка, перекрываются со снимками предыдущего витка (виток аналогичен маршруту при аэрофотосъемке). Если съемка выпол­няется при движении КЛА по полярной или близполярной орби­те, поперечное перекрытие снимков будет непостоянным. Вблизи экватора перекрытие будет минимальным, в районе полюсов — максимальным. Чтобы поперечное перекрытие находилось в за­данных пределах, необходимо согласование скорости обращения КЛА со скоростью вращения Земли.

Во втором случае перекрытие снимаемой полосы осуществля­ется поперечным наклоном (креном) летательного аппарата. Угол крена должен обеспечить заданное поперечное перекрытие снимков.

В третьем случае продольное перекрытие снимков обеспечива­ется разворотом КЛА, при котором выполняется наклон главной оптической оси съемочной системы «вперед» по направлению по­лета — предыдущий снимок и «назад» — последующий снимок (рис. 7.2).

Существенное отличие космической съемки, как уже отмеча­лось, — изображение на одном снимке территории площадью в несколько тысяч квадратных километров. При этом на геометрии построения плоского изображения сказывается кривизна Земли. Точки земной сферической поверхности проецируются по зако­нам центральной проекции на плоскость, в которой находится фотопленка. За счет этого на краях снимка масштаб изображения мельче по сравнению с его центральной частью.

При съемке с круговых орбит фотосъемку выполняют таким образом, чтобы оптическая ось фотокамеры была направлена по направлению нормали к поверхности Земли. Это частный случай конвергентной съемки. При этом взаимный угол, образованный оптическими осями двух смежных снимков стереопары, не превы­шает нескольких градусов.