Фотосъемка

Фотосъемка, вид топографии, съемки (смотрите Съемка), в к-ром вместо непосредственных измерений на местности получают фотографии, ее изображение, по которому изучаются все элементы местности и производятся измерения. Фотографирование местности исполняется с

земли, с палубы корабля, с аэроплана или дирижабля. Для составления по снимкам (негативам, диапозитивам или контактным отпечаткам) планов применяется специальная аппаратура и различные методы работ. Фотосъемка может быть следующих видов: 1) контурная аэрофотосъемка, 2) контурно-комбинированная аэрофотосъемка, 3) высотно-стереоскопическая аэрофотосъемка, 4) наземная фототеодолитная съемка (фотограмметрическая и стереофото-грамметрическая).

1. Контурная аэрофотосъемка имеет целью составление планов с изображением контуров местности (без рельефа) по фотоснимкам, получаемым с самолетов или дирижаблей. В результате этой аэрофотосъемки м. б. получен фотоплан (смотрите) или графический план контуров. Контурная аэрофотосъемка

Фигура 1.

представляет собой сложный производственный процесс и включает в себя: 1) летно-съемочные работы, задачей которых является фотографирование местности с самолета; 2) геодезич. работы по созданию обычными методами геодезии геодезической основы, необходимой для составления по аэроснимкам фотопланов или планов; 3) фотограмметрические работы, полевые и камеральные, имеющие целью превращение аэрофотоснимков в план, то есть в ортогональную проекцию на горизонтальную плоскость, и 4) фотографии, (лабораторные) работы, связанные с только что указанными работами (1—3). Контурная аэрофотосъемка применяется с выгодой на больших площадях, измеряемых тысячами км². Съемка небольших участков нецелесообразна гл. обр. из-за сложности организации летно-съемочных работ, приводящих к высокой стоимости съемки единицы площади. Наиболее подходящей для контурной аэрофотосъемки является местность с умеренным рельефом (не горная) при обилии контуров. Контурная аэрофотосъемка применяется от крупных масштабов (1 : 1 000) до мелких (1 : 100 000). В СССР контурная аэрофотосъемка имеет широкое применение при составлении фотопланов и планов средних масштабов (1:10 000—1 : 50 000). В настоящее время ведутся работы по освоению мелкомасштабной аэрофотосъемки (1 :100 000); эта аэрофотосъемка должна получить широкое применение при топографии, изучении обширных необжитых и малообжитых пространств Сибири и севера Европейской части Союза.

2. Контур но-комбинир о ванная аэрофотосъемка дает на фотоплане или чертежном плане контуры местности и ее рельеф; при этом контуры получаются так же, как при контурной аэрофотосъемке, а рельеф наносится на отдельные отпечатки или на фото-план обычными методами наземных топографии, съемок (мензульная съемка). Графич. (чертежные) планы, получаемые в результате контурно-комбинированной аэрофотосъемки по внешности ничем не отличаются от планов, получаемых в результате топографии, съемок; фотопланы же отличаются тем, что контуры изображены в фотографическом тоне, а рельеф выражен на фотоплане горизонталями. Наиболее подходящей для применения контурно-комбинированной аэрофотосъемки следует считать местность с холмистым рельефом и сложными контурами. В СССР контурнокомбинированная аэрофотосъемка имеет широкое применение в масштабе 1 : 25 000 и 1 : 50 000. Получаемые при этом результаты по точности не уступают результатам мензульной инструментальной съемки, перед которой этот вид Ф. имеет преимущество (при масштабе 1 : 25 000) в следующих отношениях: стоимость контурно-комбинированной аэрофотосъемки 1 км² на 25% ниже стоимости мензульной съемки, а производительность полевых работ примерно в 2—3 раза выше. При съемке в масштабе 1:50 000 nneHMviHecTBO контурно - комбинированной аэрофотосъемки перед мензульной в отношении производительности и стоимости уменьшается, но все же оно имеется, заисклю-

чением местностей, бедных контурами и с однообразным рельефом (например степные области Поволжья); в таких местностях оказывается более

фотосъемки преимущество пока остается на стороне наземной мензульной съемки.

3. В ы с о т н о-с тереоскопическая аэрофотосъемка дает полные топо-

дезич. работ при этой аэрофотосъемке приходится лишь небольшая дополнительная съемка отдельных участков, которые оказались пропущенными при фотографировании или для которых по тем или иным причинам не представляется возможным получение плана по аэроснимкам. В зависимости от способа обработки аэроснимков высотно-стереоскопич. аэрофотосъемкам, б. расчленена на отдельные виды, из которых наибольшее применение, а в СССР исключительное, получила стереофотограмме т-рическая аэрофотосъемка. При этой Ф. работа по составлению планов по аэрофотоснимкам («обработка аэроснимков») производится на основе свойств стереоскопического зрения (смотрите Стереоскопия). Ф. с самолета производится с таким расчетом, чтобы каждая часть снимаемой местности сфотографировалась на двух аэроснимках, представляющих собой стереоскопич. пару. Для обработки стереоскопия. пар аэроснимков создан целый ряд инструментов—стереопланиграф (фигура 1), аэрокартограф (фигура 2) и проч.

В СССР находится в стадии изготовления планиграф Дробышева, предназначаемый для той же цели. В результате обработки аэрофотоснимков на этих инструментах получается графич. (чертежный) план (фигура 3). Особенностью стереофотограмметрич. аэрофотосъемки является то, что горизонтали получаются на плане не путем интерполирования, как это имеет место при геодезии, съемках, а карандаш инструмента автоматически наносит на план ту горизонталь, к-рую желает получить производитель работ, наблюдая через окуляры инструмента оптич. изображение (модель) местности; поэтому планы, получаемые при стереофотограмметрич. аэрофотосъемке отличаются более высокой точностью, чем при мензульной съемке, если масштаб стереоскопич. изображения (модели) достаточно крупный. Стереофотограмметрич. съемка применяется в местах с резко выраженным рельефом. Местность равнинная и закрытая мало пригодна для стерео-

Фигура 3.

графич. планы: в результате фотограмметрия, обработки аэроснимков получается графич. (чертежный) план не только контуров, но и рельефа местности. На долю наземных гео-

фотограмметрич. аэрофотосъемок. Высотно-стереоскопич. аэрофотосъемка так же/как контурная и контурно-комбинированная аэрофотосъемки, и по тем же соображениям применяет ся гл. обр. при съемке значительных участков. Существующая аппаратура и методы работ позволяют применять стереофотограмметрич. аэрофотосъемку как для крупных масштабов (1 : 2 000 и даже крупнее), так и для мелких (1 : 50 000—1 : 100 000). В СССР стереофото-грамметрическая аэрофотосъемка применяется в масштабе 1 : 25 000; получаемые результаты отличаются высокой точностью, а стоимость съемки 1 км“ примерно равна стоимости мензульной инструментальной съемки. Однако несмотря на это стереофотограмметрич. аэрофотосъемка не получила пока у нас такого же широкого применения, как контурная и контурно-комбинированная аэрофотосъемки. Для широкого применения стереофотограмметрич. аэрофотосъемки в масштабе 1 : 25 000 потребовалось бы значительное количество инструментов для обработки аэрофотоснимков, так как производственные возможности одного инструмента сравнительно невелики. Напр. на стерео-планиграфе в течение года при работе в 3 смены можно получить планы масштаба 1 : 25 000 для площади 1 000—1 500 км². Производство таких сложных инструментов, как стереопла-ниграф, аэрокартограф, в СССР еще не налажено; стоимость же импортного оборудования слишком высока (стереопланиграф—37 000 зол. руб., аэрокартограф—20 000 зол. руб.). При переходе к съемкам более мелких масштабов (1 : 50 000—1 : 100 000) производственный эффект от применения стереофотограмметрической аэрофотосъемки при существующей аппаратуре и методах работ сильно уменьшается. С применением · стереофотограмметрической аэрофотосъемки для крупных масштабов (1 : 2 000— 1 : 5 000) работы свелись бы к съемке небольших участков, что является нецелесообразным для летно-съемочных работ. В настоящее время ведутся работы по разрешению актуального вопроса о мелко-масштабной высотно-стереоскопич. аэрофотосъемке.

4. Наземная фототеодолишная съемка (смотрите) имеет целью получение полного топографии. плана; фотографирование местности производится с земли или с палубы корабля. В зависимости от способа обработки снимков фото-теодолитная съемка подразделяется на фотограмметрии. и стереофотограмметрич. Ф. Отдел геодезии, занимающийся изучением всех видов Ф., некоторые специалисты называют фототопографией. Наряду с этим термином за последнее время все чаще и чаще начинает появляться новый термин—ф отогеоде-з и я, который охватывает все виды фототопографии. съемок и фототфиангуляцию (смотрите).

Лит.: Найденов В., Измерительная фотография, М., 1922; Соколов П., Материалы к курсам проективной геометрии и контурной аэросъемки, М., 1931; К е л л ь Н., Пространственная обратная засечка в фотограмметрии, Л., 1931; А л е к с а п о л ь с к и и Н., в книге курса геодезии под ред. Красовского, ч. 2, М., 1930; Г а п о ч к о Г., Курс фототопографии, Л., 1930; Тилле Р., Фототопография в современном развитии, т. 1—3, СПБ, 1908—09; Gruber О., Ferienkurs in Photogrammetrie, Stg., 1930; Gast P., Vorlesungen tiber Photogrammetrie, Lpz., 1930; Hugershoff R., Photogrammetrie und Luftbildwesen (в книге Handb. d. wissenschaftl. u. angewandt. Photogr., hrsg. v. A. Hey, B. 7, B., 1930); Roussilbe H., Emploi de la photo-graphie a^rienne aux levers topographiques k grande 0chelle, P., 1930. H. Алексапольский.

Фотографирование с самолета, аэросъем-к а, совокупность действий по фотографированию земной поверхности и находящихся на ней объектов. Эти работы могут производиться также с дирижаблей, но в настоящее время работа с последних ограничена отдельными эпизодич. заданиями и не получила широкого производственного применения. Фотографирование с самолета преследует цели: а) получение путем обработки аэроснимков карт, планов, фото-планов (смотрите), фотосхем отдельных участков или значительных районов;б) выявление и изучение каких-либо отдельных данных или объектов на местности. В первом случае фотографирование с самолета является лишь одним из основных процессов всей аэрофотосъемочной работы. Работы второго типа могут встречаться в большом объёме независимо от первой задачи, как например при р а з в е д к е—изучении необследованных областей районов; при съемках в целях статистики сельско-хозяйственных культур, фиксирования отдельных стадий или итогов крупных объектов соцстроительства; для определения границ наводнения, площади и характера разрушений при землетрясениях или лесных пожарах, определения площадей залежки тюленей и моржей в зверобойных экспедициях и т. д. В соответствии с указанными целями фотографирование с самолета должно удовлетворять определенным требованиям: а) основным—геодезич. и фотограмметрическим, б) качественным и в) требованиям к содержанию аэроснимков. Для специальных военных целей фотографирование с самолета производят также ночью, освещая земную поверхность парашютами с горящими световыми составами (длительность горения 3—4 мин.).

Основные требования, которым должно удовлетворять фотографирование с самолета, следующие: 1) каждый отдельный аэронегатив, а также полученные с него отпечатки (аэроснимки) должны представлять собой неискаженную центральную перспективу. 2) Для каждого аэронегатива должны быть известны элементы внутреннего ориентирования с требуемой для данного случая точностью; при съемке с многообъективными аэрофотоаппаратами в особенности важно знать элементы взаимного ориентирования между отдельными аэронегативами и оптической осью отдельных объективов.

3) Во время экспонирования положение оптич. оси объектива как в вертикальной плоскости (отвесное или наклонное), так и по направлению этой плоскости должно соответствовать заданному с требуемой точностью. 4) При съемке площади между отдельными аэроснимками должен быть взаимное перекрытие как вдоль по маршруту (продольное перекрытие), так и с аэроснимками соседних параллельных маршрутов (поперечное перекрытие). Величина требуемого перекрытия исчисляется в зависимости от а) допустимого, по требуемой точности съемки, нарушения подобия аэроснимка по отношению к ортогональной проекции, получающегося вследствие наличия рельефа местности и отклонения оптич оси объектива от отвесного положения; б) искажения углов и в) принятого использования аэроснимков для развития геодезич. основы (сети опорных пунктов) (смотрите Фототриангуляция).

5) При фотографировании с самолета, предусматривающем в дальнейшем получение карт с рельефом, в частности по принципу использования стереоскопич. зрения, взаимное ориентирование каждой стереопары аэроснимков должно удовлетворять специальным требованиям принятого метода обработки стереоскопич. пар аэроснимков; в этом случае объектив аэрофотоаппарата, размер аэроснимков, наклон оптической оси должен быть также согласованы с применяемыми для обработки аппаратами и приборами. 6) Схема покрытия (направление съемоч ных маршрутов, разбивка площади участка, длина маршрутов, очередность участков ит. д.) должна учитывать: а) специальные требования аэросъемочного самолетовождения, б) условия ориентировки и характер рельефа местности, в) должен быть увязана с планом и схемой проведения работ по геодезич. обоснованию фотографирования и г) должен быть увязана со сроками работ. 7) Резкость изображения должна соответствовать требуемой точности измерения; как общее правило она должна максимально приближаться к разрешающей способности фотоэмульсии; при выполнении этого условия возможно применять большое увеличение как при измерении и обработке аэронегативов, так и в целях дешифрирования деталей.

Качественные требования, которым должно удовлетворять фотографирование с самолета, преимущественно чисто фотографического характера: контрастность, правильность цвета передачи или выделение (при демаскировке) отдельных оттенков, плотность изображения, равномерность покрытия всей площади аэроснимка и т. д. Зависимость этих качеств от фотоэмульсии, фотоматериалов и фотолаборатор-ных процессов изучается в фотографии и аэрофотографии. При фотографировании с самолета следует учитывать зависимость качества от условий съемки и аппаратуры: высота солнца, атмосферно-оптич. условия, окраска объектов, подбор светофильтра, длительность экспозиции, оптическая юстировка аэрофотоаппарата, работа перематывающего и выравнивающего фильму механизма аэрофотоаппарата, работа затвора, качество, состояние и регулировка амортизации фотоустановки и т. д.

Различают следующие основные методы фотографирования с самолета: а) вертикальное с отвесным положением оптич. оси объектива аэрофотоаппарата; б) перспективное с наклонным положением оптич. оси; в) комбинированное с производством как перспективного, так и вертикального фотографирования. Для целей высотной аэрофотосъемки производится преимущественно перспективное фотографирование с самолета. При перспективном и комбинированном фотографировании с самолета следует различать два основных случая. 1) Фотографирование производится, одним аэрофотоаппаратом (обычно однообъективным), причем его наклон и направление съемки изменяют: а) от руки, как наир, при канадском методе съемки; б) путем качания аэрофотоаппарата в специальной установке от руки или от мотора (Хюгерсгоф) и в) путем помещения перед объективом подвижной системы призм (Ленинградский НИИ по аэросъемке). 2) Фотографирование производится многообъективным аэрофотоаппаратом. В первом случае (одним аппаратом) (м е-тод разрывных снимков) покрытие площади ведется аэроснимками, имеющими между собой неопределенное перекрытие и неизвестное взаимное ориентирование; этим усложняется последующая обработка аэроснимков и понижается точность результатов. Во втором случае каждый агрегат одновременно снятых многообъективными аэро фотоаппаратами аэроснимков может быть использован как одно геометрическое целое по известным константам внутреннего взаимного ориентирования. При выборе съемочного масштаба руководятся следующими соображениями: 1) сдаточным масштабом планов или карт, являющихся конечной целью и определяющих требования к точности и содержанию, 2) предположенными методами и техническими средствами последующей камеральной обработки и, 3) требованиями к дешифрированию, то есть к опознаванию на аэроснимках объектов местности. Максимальныймасштаб ограничен техникой работы: а) при работе с центральным затвором р/зоо ск.) масштаб берется до 1 : 1 000, б) для шторных затворов (с экспозицией до ¹/₁₂₀о’ск.) масштаб м. б. доведен до 1 : 250. Максимально крупный масштаб имеет особое значение в военном применении. Минимальный масштаб, в особенности при перспективном фотографировании с самолета, неограничен. Здесь руководятся требованиями, предъявляемыми к дешифрированию, и возможными в дальнейшем увеличениями. Для целей мелкомасштабных карт минимальный масштаб лежит в пределах 1:40 000— 1 : 60 000. В специальных случаях (географическое обследование, арктика) могут применяться более мелкие масштабы.

Основные работы при фотографировании с самолета состоят в прокладке в воздухе аэросъемочных маршрутов для покрытия всей снимаемой площади с соблюдением вышеперечисленных основных требований. Работа требует большой тренировки, особенно при съемке районов, не имеющих карт для ориентировки во время полета, и при повышенных требованиях точности. Точность результатов является основным критерием при оценке качества фотографирования с самолета; ей определяются в значительной степени методы последующих процессов, степень их сложности, стоимость и наконец точность конечного результата. Точность зависит от следующих основных факторов: 1) характеристики применяемого самолета (устойчивости его пути и положения, управляемости, запаса мощности и скорости полета); 2) опытности, тренированности и согласованности в работе летчика и аэросъемщика; 3) состояния атмосферы, связанного в свою очередь с высотой полета _грельефом местности, временем съемки; 4) наличного специального аэронавигационного оборудования, точности его применения и уменья вполне им воспользоваться. Ориентировкой в указанном вопросе могут служить табл. 1 и 2. В табл. 1 угол а взят между оптич. осью фотообъектива и вертикальной плоскостью, перпендикулярной продольной оси симметрии самолета (продольный наклон); угол β взят между оптич. осью фотообъектива и вертикальной плоскостью, проходящей через ось симметрии самолета (поперечное отклонение или «крен»); угол I взят между оптич. осью фотообъектива и линией отвеса; АН—колебание высоты полета в одном полете; AΖ—колебание высоты между полетами; zlZ=0,156 (^)²- Необходимо· оговорить, что цифры в таблице 1 и 2 даны повышенные, полученные из работ опытных кадров и специальных исследований. При мало тренированных кадрах аэросъемщиков и недостаточном использовании современного· аэронавигационного и специального оборудования ряд цифр может дать снижение точности. Дальнейшее повышение качества и точности требует: перехода на специальные аэросъемочные самолеты, создания специальных методов и инструментов аэросъемочного самолетовождения. В связи с крайне незначительным картографическим освоением территории СССР особоценным является значительная производитель-

Таблица 1,— Точность основных элементов работ при фотографировании с самолета.

Исследуемая величина	% аэроснимков, у которых углы находятся в пределах
	0-T-V2⁰	Va-s-i⁰		i-MW		11/2-2°		24-21/2°		21/_ан-3°		34-33/₄°	Сред няя
Угол а. Угол β. Угол I.	35 32 10	31 28 25		18 20 25		10 15 20		4 4 12		2 1 5		3	0,87° 0,92° 1,38°
ΔΗ ..	% аэроснимков, у которых колебание высоты находится в пределах (в м)
	о-мо		104-20		204-30		304-40		404-50		504-60
	45		35		14		5		1		-		±15

Высота съемки Я (в м)

1000	2 000 1 3 000		4 000	5 000	6 000
15,6	62,5	140	250	300	350

ность фотографирования с самолета. Основной мерой определения производительности одного самолета является длина аэросъемочных марш-

Таблица 2·—X а р а к т е р и с т и к и точности проведения фотографирования с самолета.

Наименование данных	Вели чина	Примечание
Средняя ошибка направления маршрута при вождении по компасу с расчетом курса следования	± 2°	—
Колебание азимута сторон отдельного аэроснимка или отдельных участков маршрута (длина 2—4 км)	± 5°	Для тренирован. экипажа
Ошибка установки оптич. оси фотообъектива на самолете против заданного положения (при цеподвешенной фотоустановке, допускающей выверку по уровню в период установившегося режима полета)	±¹/2°	Только при тщательн. работе аэросъемщика
Ошибка измерения угла сноса и ориентирования аэрофотоаппарата по направлению движения	± 2°	При измерении оптич. или бортовым визиром
Колебание продольного пе-j рекрытия в % от заданного i Колебание поперечного пе-, рекрытия в % от заданного при работе:	3%	Треб, большой тренировки и угла
а) без бортового визира	26% (	визирования
б) с засечкой по бортовому визиру	ю%	це более 45°
Длина съемочного маршрута, I проложенного на основании 1 расчета времени	3%

рутов, проложенных за один час работы в воздухе над участком съемки, т. н. производительность в п. км/ч. При одной и той же производительности площадь съемки может значительно отличаться в зависимости от масштаба, :метода, технич. средств и т. д. и поэтому не может служить мерой сравнительной оценки работы разных самолетов. Мерой оценки производительности может служить степень приближения производительности в п. км в съемочный час к скорости полета самолета. В частности при фотографировании с самолета наиболее выгодным является работа не на максимальной скорости, а на т. н. наивыгоднейшей (смотрите Аэродинамика). Если длительность полета не ограничена погодой или запасом фильмы, то наивы годнейшая скорость даст наибольшую длину съемочных маршрутов для имеющегося запаса горючего. В случае ограничения полета погодой или запасом фильмы каждой длительности соответствует своя скорость полета. Число п. км/ч фотографирования с самолета не может определяться скоростью полета, так как всегда есть потери на:

а) заходы с маршрута на маршрут (3—6%), б) из-за ветра (сносы) (5—20%),

в) по перекрытью участков у границы съемки,

г) пропуски и брак. Общая длительность полета кроме времени на фотографирование еще заключает: а) время для набора высоты, б) перелет от и до участка (если нехватает времени для набора высоты), в) возвращения и спуска. Кроме того имеется расход «летчасов» на пробу самолета, перелет в район съемки из центра или другого района и т. д. Все эти расходы различны для каждых условий и организации съемки. Приближенно съемочные часы составляют 20—50% летных часов, которые исчисляются для каждого задания отдельно.

Стоимость собственно летной работы (самолета) довольно значительна; в общей стоимости всех работ по фотографированию с самолета в целом она может составлять 10—50% стоимости. Значение достаточной нагрузки самолета за сезон приведено в таблице 3.

Таблица 3—Зависимость стоимости работ от нагрузки самолета.

Число летчасов за сезон.	50	100	150	200	250	300
Стоимость летчаса в руб.	1 222	682	502	412	358	322
Число летчасов за сезон.	350	400	450	500	550	660
Стоимость летчаса в руб.	294	277	262	250	240	232

Как видно, для снижения стоимости кроме развития методов, технич. средств и производительности труда важно: а) возможно полнее использовать сезон, маневрируя летным парком путем передвижек самолетов по климатич. зонам из одной аэрофотосъемочной партии в другие по определенному расчету времени,

Таблица 4.—Р азвитие в СССР аэрофотосъе-мочных работ (по годам).

Показатели	1925	1926	1927	1928
Действующие самолеты	2	3	5	5
Площадь, км%. Нагрузка на самолет,	920	5 620	16 390	30 762
КМ2..	460	1879	3 280	6 140
Показатели	1929	1930	1931	1932
Действующие самолеты	6	15	20	18
Площадь, км%. Нагрузка на самолет,	34 300	114 000	103 000	115 000
КМ²..	*5 750	7 600	5 160	6 380

б) максимально использовать каждый съемочный день, в) дать полную загрузку самолета работой по заданию. Развитие гражданских работ по фотографированию с самолета в СССР приведено выше в таблице 4. Цвет-Колядинский.