Фотокамеры для космической и аэрофотосъемки. Аэросъемочные камеры


Фотокамеры для космической и аэрофотосъемки

Аэрофотосъемка или воздушное фотографирование является одним из основных методов исследования и изучения земной поверхности и атмосферы. Помимо получения красивых и интересных фотографий с воздуха, аэросъемка дает наиболее объективную информацию о различных объектах на поверхности земли и характере рельефа местности. Эти фотоматериалы затем широко используются в самых разных областях народного хозяйства, науки и техники. Аэрофотосъемка выполняется с движущихся воздухоплавательных и летательных аппаратов через слой атмосферы. Особое направление – это космическая фотосъемка, производящаяся со значительных высот.

Естественно, что для осуществления фотографирования с воздуха требуется специальная фотоаппаратура, способная делать качественные снимки в сложных, постоянно изменяющихся условиях полета. Такая аппаратура зачастую относится к категории секретной или стратегической, поэтому информация об истории развития и классификации фотоаппаратов для аэросъемки подчас окутана настоящей тайной. Тем не менее, о многих фотокамерах, предназначенных для воздушного фотографирования и активно использовавшихся, нам хорошо известно.

Аэрофотосъемка. Основные особенности

Но прежде чем говорить о конкретных моделях аэрофотоаппаратов, следует сказать несколько слов о самом воздушном фотографировании. На самом деле аэрофотосъемка появилась еще задолго до создания самолетов – в эпоху аэростатов и воздушных шаров. В 1855 году фотограф Надар сделал фотоснимок Парижа с воздушного шара, находившегося на высоте 200 метров. В австрийской армии в 1900 — 1906 гг. производились успешные опыты фотографирования с воздушного шара и дирижабля.

источник: wikipedia.org Источник: wikipedia.org

Что касается нашей страны, то еще в 1885 году была сформирована воздухоплавательная команда во главе с поручиком А. М. Кованько, а спустя два года и учебный воздухоплавательный парк, где офицеры обучались аэронавтике и фотографированию с воздуха. В 1886 году все тот же М. Кованьков небе над Санкт-Петербургом провел первую опытную воздушную съемку, которая и послужила началом развития аэрофотосъемки в нашей стране.

Если в начале своего развития воздушное фотографирование в основном применялось исключительно в военных и оборонных целях, то позже аэросъемка стала использоваться в картографических целях, для изучения рельефа земной поверхности и отдельных объектов. Например, именно благодаря аэрофотосъемке советские ученые смогли впервые изучить район падения знаменитого тунгусского метеорита, добраться до которого мешали непроходимая тайга и болота.

Самолет для аэрофотосъемок Ан-30Б (ист. aviatoru.at.ua)Самолет для аэрофотосъемок Ан-30Б (ист. aviatoru.at.ua)

Процесс современной фотосъемки сводится к следующему. Специально сконструированная фотокамера устанавливается на самолет или другой летательный аппарат (может быть установлено сразу несколько камер). Через определенные промежутки времени камера фиксирует изображение местности, над которой пролетает самолет. Обычно съемка производится с высоты 2 – 5 километров, но иногда и с больших высот или даже с околоземного космического пространства.

Во время аэрофотосъемки летательный аппарат движется над снимаемой территорией по определенным, заранее заданным маршрутам. Причем интервалы между маршрутами рассчитываются таким образом, чтобы на фотографиях получилось взаимное перекрытие до 60% территории. С таким же перекрытием территории рассчитываются снимки и в пределах одного маршрута.

То есть, засняв какой-либо требуемый маршрут, самолет разворачивается и летит в обратном направлении параллельно первому маршруту, с сохранением по возможности прежней высоты полета. И аэроснимки второго маршрута должны будут частично перекрываться с первым. Фотографические изображения, снятые с воздуха, впоследствии внимательно изучаются специалистами для различных целей, например, составления или корректировки топографических карт.

Аэрофотосъемка может быть плановой, перспективной или планово-перспективной. При плановой съемке с воздуха заданный угол отклонения оптической оси от вертикали равен нулю градусов, а случайные его колебания могут составлять не более двух – трех градусов. По сути, это строго вертикальная съемка с воздуха. Перспективное или наклонное фотографирование – это съемка при направлении оптической оси под каким-либо углом отклонения от вертикали. Наконец, планово-перспективная съемка представляет собой фотографирование с одновременным применением обоих вышеупомянутых методов съемки.

Воздушное фотографирование имеет свои особенности, которые и предъявляют серьезные требования к фотоаппаратуре. Во-первых, съемка с воздуха производится с нежесткого основания, вследствие чего камера и оптика подвергаются воздействию непрерывных аэродинамических возмущений и вибраций.

Во-вторых, на параметры фотографической системы влияют изменяющиеся условия полета, в частности, температура воздуха и давление, что, в свою очередь, может приводить к искажениям фотоизображения. В-третьих, малые размеры снимаемых объектов требуют повышенной разрешающей способности фотоаппарата. Масштабы фотографирования при съемке воздуха могут составлять от 1:10 000 и более.

В-четвертых, между фотоаппаратом и объектом съемки всегда располагается слой атмосферы, который обладает свойством рассеивать свет с ярко выраженной спектральной избирательностью. Наконец, освещенность и контраст объектов фотографирования при съемке с воздуха могут изменяться в довольно широком диапазоне, что предъявляет повышенные требования к характеристикам оптической системе камеры. Кроме того, особенностью съемки с воздуха является постоянство фокусировки и независимость ее от высоты фотографирования, ведь здесь оптическая система аэрофотоаппарата будет всегда настроена на бесконечность.

Вследствие этих особенностей воздушной съемки инженерам приходилось работать над созданием такой фотоаппаратуры, которая бы полностью соответствовала целому набору жестких требований. Фотоаппарат для аэросъемки должен был иметь очень прочную, надежную конструкцию, минимальные вес и габариты, обладать безотказностью в условиях полета и низких температур. Кроме того, фотокамеры для аэросъемки должны обеспечивать резкость и высокое качество изображения, возможность получения снимков через короткие промежутки времени.

Особенные требования предъявлялись к оптической системе фотоаппарата, в которой все аберрации должны были быть сведены к минимуму. Конструкция камеры для воздушного фотографирования разрабатывалась таким образом, чтобы она могла передавать детализированное изображение с геометрической точностью и правильной передачей яркостей и контраста снимаемого ландшафта.

Камеры для воздушного фотографирования

Одним из первых фотоаппаратов для аэросъемки в России была камера конструкции Ф. В. Дробышева «АД-1», разработанная еще в начале 30-х годов. Эта камера представляла собой фотоустановку, в которой оптические оси восьми боковых камер составляли с оптической осью центральной камеры углы в сорок пять градусов. Благодаря применению объектива с фокусом в 135 мм общий угол захвата фотоаппаратом «АД-1» по длине и по ширине маршрута достигал около 136 градусов.

После развертывания отснятых перспективных фотоизображений в проекцию планового общий снимок одной экспозиции приобретал форму восьмиугольника со сторонами вписанного в него квадрата, равными 50 сантиметров. Примечательно, что общий вес этой фотоустановки составлял 55 килограммов, а перемотка пленки и приведение в действие центральных затворов осуществлялись фотографом вручную посредством двух специальных штурвалов.

Фотоаппарат серии «АФА-42»Фотоаппарат серии «АФА-42» (ист. Tverigrad.ru)

Пожалуй, одно из самых известных семейств аэрофотоаппаратов не только в нашей стране, но и во всем мире, — это камеры «АФА». Начало знаменитой линейки фотоаппаратов для воздушного фотографирования было положено в 1933 году, когда под руководством конструктора П.Ф. Полякова был разработан первый советский автоматический аэрофотоаппарат «АФА-13». Камера оснащалась 300 мм объективом «Индустар-13», который был снабжен ручным приводом для возможности производить полуавтоматическую съемку. В конструкции фотоаппарата предусматривался междулинзовый затвор типа жалюзи с выдержками 1/75 — 1/200 сек., приводившийся в действие низковольтным электромотором.

Интересной особенностью фотоаппарата «АФА-13» являлось то, что пленка в фильмовом канале выравнивалась посредством создания вакуума специальным отссасывающим устройством. На каждом отнятом кадре отмечался его порядковый номер и координатные метки. В середине 30-х годов этот фотоаппарат был доработан и появилась модель «МАФА-13», в которой затвор типа жалюзи заменили центральным двух лепестковым затвором плоской формы. Кроме того, был заменен объектив на 100 мм широкоугольную оптику «Руссар-1» с углом охвата в 104 градуса.

В конце 30-х годов в Советском Союзе для целей аэрофотосъемки начали серийно производиться фотоаппараты «AФА-33» . Изначально они имели объективы с фокусными расстояниями 200 мм. Но, уже в ходе боевых действий во время Великой Отечественной войны их переоснастили длиннофокусными объективами для возможности получения фотоснимков контроля бомбометания с высоты 8000 – 8500 метров.

Камеры специального назначения «АФА-33» были приняты на вооружение советской армией и в дальнейшем успешно применялись на самых разных летательных аппаратах – от фронтового бомбардировщика Су-10 до самолета-разведчика Ил-28Р. Камеры весом около 80 – 100 килограмм могли монтироваться как на неподвижной установке в самолете, так и на специальных качающихся установках.

Как уже отмечалось, на первых порах аэрофотоаппараты преимущественно применялись для военных целей и, в частности, целей разведки. Поэтому появилась необходимость в создании специальных фотокамер, способных фотографировать военные объекты, маршруты и районы боевых действий с самолетов разведывательной или бомбардировочной авиации в ночное время суток. В результате, были созданы уникальные аэрофотоаппараты для ночной съемки «НАФА», которые являлись модификацией некоторых моделей семейства «АФА».

В частности, уже в 1937 году заводом «Геодезия» были разработаны первые образцы ночного фотоаппарата для воздушного фотографирования «НАФА-19». Как работала эта камера при съемке с воздуха в ночное время? Основной принцип действия заключался в автоматическом срабатывании камеры от светового импульса, создаваемого фотобомбой при освещении ею фотографируемой местности. Затвор фотоаппарата «НАФА-19» срабатывал по сигналу особого фотоэлемента, размещавшегося в задней части самолета и фиксировавшего вспышку осветительной бомбы ФОТАБ.

При осуществлении ночной съемки с воздуха на летательный аппарат могли подвешивать до 6 – 8 таких фотобомб. Полуавтоматический фотоаппарат «НАФА-19» мог использоваться для ночного фотографирования местности и фотоконтроля боевых действий с высоты 2500 – 3000 метров.

В последующем развитии семейства фотоаппаратов «АФА» можно отметить немало уникальных моделей. Например, камеры «АФА-39» могли осуществлять воздушное фотографирование местности в дневное время при скорости летательного аппарата от 500 до 1500 км/ч. Они оснащались шторным затвором, способным работать на выдержках вплоть до 1/1820 секунд, что обеспечивало очень короткие интервалы между фотографированием.

Кроме того, фотоаппараты «АФА-39» отличались прочной и надежной конструкцией, благодаря чему могли сохранять свою работоспособность в температурном диапазоне +60 до -60°С и при относительной влажности воздуха до 98%. Управлялась камера дистанционно с помощью командного прибора. Камеры «АФА-39» использовались на истребителях и фронтовых разведчиках.

В картографических целях требовалось создание аэрофотоаппаратов, способных снимать с высот до 20 километров. Поэтому в камерах «АФА-41» были использованы сложные конструктивные решения: объективный блок с выравнивающим стеклом и затвором, мерный механизм с двойной фрикционной муфтой на подающей катушке, а также раздельные приводы корпуса и кассеты с фотопленкой.

Объективный блок был помещен во внешний корпус фотоустановки. Фокусировка выполнялась независимо от камерной части, вследствие чего каждый объективный блок был взаимозаменяем для любой камеры соответствующей модификации. В межлинзовом пространстве объектива были установлены диафрагма и центральный затвор, который обеспечивал диапазон выдержек от 1/70 до 1/700 с.

Конструкцией фотоаппарата «АФА-41» была предусмотрена регистрация показаний часов, уровня и счетчика снимков каждого пятого кадра. Управление спуском затвора осуществлялось дистанционно с командного прибора, который позволял установить режим работы фотоаппарата в интервале от 3 до 90 секунд. Фотоаппараты «АФА-41» применялись, в частности, для фотографирования местности с аэрофотосъемщика Ан-30 и летающей лаборатории Як-40 РЭО.

Для выполнения плановой аэросъемки в топографических целях в СССР активно использовались фотокамеры семейства «АФА-ТЭС». К этой серии, в частности, относятся аппараты «АФА-ТЭСА-7» и «АФА-ТЭСА-10», главной особенностью которых была возможность получения качественных снимков за счет повышенной разрешающей способности и постоянства интегральной плотности аэронегативов, которое достигалось путем автоматического регулирования выдержки и переключения диафрагмы.

Комплект таких фотоаппаратов состоял из самой камеры, кассеты с пленкой, пульта управления, блока управления затвором и специального фотоблока. Камера «ТЭСА-7» снабжалась объективом «Руссар-80» с углом зрения в 120 градусов, а модель «ТЭСА-10» — объективом «Руссар-71» с углом поля зрения в 103 градуса. Выдержка затвора достигала 1/700 сек. Конструкция камер предполагала возможность автоматической и ручной установки выдержки.

Среди наиболее интересных отечественных фотоаппаратов для аэросъемки нельзя не отметить и многозональную камеру «МКФ-6», которая являлась совместной разработкой инженеров из Советского Союза и ГДР. Эта камера изготавливалась на немецком предприятии «Карл Цейс». Модель МКФ-6» представляла собой фотоустановку из шести отдельных аппаратов с форматом кадра 55х81 мм.

Конструкцией фотоаппарата предусматривалась высокая синхронизация работы затворов и наличие специального устройства для компенсации сдвига изображения. Съемка осуществлялась в четырех зонах видимой части спектра шириной по 40 нм и двух ближних инфракрасных зонах шириной около 100 нм. Готовые снимки получались с отличными геометрическими и фотометрическими свойствами. Правда, из-за относительно малого формата кадра с высоты 280 километров при масштабе съемки порядка 1:2 000 000 обеспечивался сравнительно небольшой охват.

Камеры для космической съемки

Продолжением развития вышеупомянутой фотокамеры «МКФ-6» стал фотоаппарат «МКФ-6М», который предназначался уже не для простого фотографирования с воздуха, а для целей космической фотосъемки. Этот модифицированный вариант камеры «МКФ-6» работал практически в непрерывном режиме на космических станциях «Салют-6» и «Салют-7». «МКФ-6М» позволял получать фотоснимки, пригодные для всех типов прецизионной обработки изображений, включая возможность фотометрического и фотограмметрического анализа с использованием цифровых и оптико-электронных способов обработки данных.

Фотоустановка МКФ-6М (ист. geogr.msu.ru)Фотоустановка МКФ-6М (ист. geogr.msu.ru)

Различия в величине эффективных фокусных расстояний объективов одного аппарата «МКФ-6М» не превышало ±5 мкм. Для визуальной обработки многозональных черно-белых снимков, снятых на эту камеру, применялся специальный многозональный проектор МСП-4, который имел четыре независимых друг от друга оптических канала. Через отклоняющееся зеркало можно было получить увеличенное в пять раз отображение четырех плоскостей фотопленок на наклонный проекционный экран форматом 350 х 455 мм.

Космическая съемка вообще является отдельным и очень интересным направлением в развитии фототехники. Среди наиболее удачных моделей фотоаппаратов, использовавшихся в космосе, можно выделить камеру «КАТЭ-140», которая была установлена на пилотируемой орбитальной станции «Салют-4». Фотоаппарат состоял из следующих блоков: камерная часть с широкоугольным 140 мм объективом «Руссар-43», светофильтром и центральным апертурным затвором, кассета с устройством для перемотки фотопленки и пульт управления, с помощью которого осуществлялось ручное и автоматическое управление фотоаппаратом.

Фотоаппарат KАTЭ-140 (geogr.msu.ru)Фотоаппарат KАTЭ-140 (geogr.msu.ru)

Также в конструкции аппарата имелась специальная вакуум-помпа, основное предназначение которой заключалось в осуществлении прижима и выравнивания пленки в момент экспонирования. Ключевая особенность камеры « КАТЭ-140» -применение минимального числа механических кинематических устройств. Отдельные блоки фотоаппарата (камерная часть, кассета, пульт управления) не были связаны друг с другом кинематически и даже имели независимые приводы.

В « КАТЭ-140» использовалась превосходная широкоугольная оптика, которая обеспечивала полосу захвата в 450 километров с высоты 350 километров. При этом на каждом снимке регистрировалось изображение земной поверхности площадью более 200 000 квадратных километров. Помимо пилотируемой орбитальной станции «Салют-4», широкоформатная камера « КАТЭ-140» успешно применялась на станциях «Салют-5», «Салют-6», «Салют-7» и космической станции «Мир».

На аппаратах «Зонд-6» и «Зонд-7», запущенных по программе облета Луны, был установлен среднеформатный зеркальный фотоаппарат «Киев-C». Его основными особенностями являлись: шторный затвор, дистанционный спуск и электропривод для вывода затвора и транспортировки пленки. С помощью этого фотоаппарата были получены панорамные черно-белые и цветные фотографии лунной поверхности, и в том числе снимки обратной стороны Луны.

В 1974 году была разработан среднеформатный зеркальный фотоаппарат «ФК-6» со шторным затвором и форматом кадра 6 х 6 см. Корпус фотокамеры отличался повышенной пожаробезопасностью для возможности работы на борту космического корабля в атмосфере с повышенным содержанием кислорода. Аппарат «ФК-6» использовался на советском двухместном пилотируемом космическом корабле «Союз-19», в задачи которого входила стыковка с американским космическим кораблем «Аполлон».

С момента появления аэрофотосъемки, еще во второй половине XIX столетия, было создано немало необычных и уникальных фотоаппаратов, способных осуществлять фотографирование поверхности и атмосферы со значительных высот. В наши дни аэрофотосъемка применяется уже не только для военных или топографических целей, но и для получения великолепных панорамных изображений с поистине редкими и завораживающими кадрами.

Источник: Фотокомок.ру – тесты и обзоры фотоаппаратов (при цитировании или копировании активная ссылка обязательна)

www.fotokomok.ru

Цифровые камеры для топографической аэрофотосъемки 2013 — Вики-фотограмметрия

В настоящей статье представлена информация о цифровых аэрофотокамерах, предназначенных для проведения топографической аэрофотосъемки.

Это метрические аэрофотоаппараты, отличающиеся высокой точностью построения изображения.

Классификация

— по геометрической модели снимка

Классификация по геометрической модели снимка или по методу съёмки делит цифровые топографические аэрофотосъемочные камеры на следующие типы:

  • кадровые односенсорные (результирующий кадр формируется одной матрицей).
  • кадровые многосенсорные (результирующий кадр — интегрированное изображение по данным от нескольких сенсоров).
  • авиационные фотосканеры (генерируют вместо снимков фиксированного размера «цифровой ковер» произвольной длины.

— по формату результирующего кадра

Классификация по формату (размеру) результирующего кадра — это исторически сложившаяся и употребляемая на сегодняшний день классификация для кадровых одно- и многосенсорных камер.

  • К крупноформатным камерам на сегодняшний день относятся кадровые камеры с размером матрицы или результирующего кадра 150—200 мегапикселов.
  • К среднеформатным камерам относятся, как правило, односенсорные камеры, имеющие размер матрицы 60-80 мегапикселов.
  • Камеры с промежуточным размером матрицы 90-140 мегапикселов, например: UltraCamLp (Microsoft-Vexcel) или RMK-DX (Z/I Imaging) можно отнести к суперсреднеформатным. Суперсреднеформатные камеры — это более доступные по цене, облегченные версии крупноформатных камер тех же производителей.
  • Цифровые камеры малого формата для топографической аэросъемки нерентабельны.

Границы типов условны и смещаются в сторону больших значений по мере развития цифровых технологий и появления матриц большего размера.

— по производительности

1. К высокопроизводительным камерам на сегодняшний день относятся:

  • крупноформатные кадровые стационарные многосенсорные камеры с размером результирующего кадра свыше 200 мегапикселов;
  • цифровые авиационные фотосканеры, генерирующие вместо снимков фиксированного размера «цифровой ковер» произвольной длины;
  • аэросъемочная система A3 (Visionmap) — кадровая многосенсорная камера плавного вращения. За счет вращения объективов поперек линии полета и сверхбыстрому фотографированию A3 снимает за одно вращение очень широкую полосу, используя всего два объектива и два сенсора небольшого формата.

Высокопроизводительные камеры наиболее интересны для промышленной площадной съемки и предназначены для выполнения крупных аэросъемочных проектов.

2. Камеры средней производительности — это среднеформатные кадровые камеры. Cреднеформатные камеры предназначены для съемки небольших площадей, участков неправильной формы, линейно протяженных объектов. К достоинствам 60-мегапиксельных среднеформатных камер можно отнести тот факт, что среднеформатная камера, как правило, представляет из себя базовый модуль в составе аэросъемочной системы. Докупив дополнительные модули (цветные, ИК, или тепловые), пользователь получает возможность комбинировать их с учетом различных съемочных задач. Комбинация одинаковых модулей позволяет совершить (в ряде случаев) апгрейд среднеформатной камеры до крупноформатной. При использовании только 1 модуля некоторые модели можно использовать при съемке с БПЛА.

Мировые производители

Современные модели и модельные ряды

Hexagon AB Microsoft VisionMap Optech Inc. IGI mbh Trimble
технология Z/I Imaging серия DMC || кадровые камеры DMC ||140 (140 Мп),

DMC || 230 (230 Мп), DMC || 250 (250 Мп) — 2010 г.

технология Leica Geosystems серия ADS авиационные фотосканеры ADS40, ADS80 — 2008 г.
серия RCD30 кадровые камеры RCD30 (60 Мп)
Концерн Hexagon, объединил в 2010 году конкурирующие прежде компании Leica Geosystems и Intergraph.

При этом все основные технологии, созданные этими компаниями сохраняются и проолжают развиваться. В крупноформатном сегменте одновременно продолжают развиваться и линия Z/I Imaging DMC и линия Leica ADS (в 2012 году камеру ADS80 оснастили новыми головными частями SH91 и SH92 с улучшенными характеристиками). Тем не менее, все общие компоненты для съемочных систем со временем будут интегрированы и унифицированы (концепция plug&fly). В этом году завершилось создание единой программы подготовки и планирования полета и единой GPS/IMU системы (IPAS20). В следующем году планируется завершить создание общей для всех камер платформы.

Компания считает также очень перспективным среднеформатное направление, в связи с чем продолжается развитие мультиспектральной (RGB или RGB+NIR, в зависимости от типа головной части CH61 или СН62) среднеформатной кадровой камеры RCD30 (60 Мп). Это универсальная метрическая камера для различных приложений. RCD30 эффективна для съемки линейных объектов. Для проведения инженерных изысканий может быть интегрирована с лидарной системой Leica ALS. В 2012 году презентована модульная концепция: теперь RCD30 доступна как одно- или многокамерная система. В корпус камеры может быть установлен один или два модуля для съемки в надир. Также на базе RCD30 реализовано решение для перспективной съемки: модель RCD30 Oblique в модификациях Trio или Penta (корпус содержит 3 или 5 модулей, один из которых снимает в надир, остальные под углом). Благодаря небольшому весу (головная часть камеры с объективом весит не более 4,5 кг) RCD30 может быть установлена на БПЛА. В этом направлении Hexagon сотрудничает со швейцарской компанией Swissdrones, производителем беспилотных систем. В качестве готового решения используется БПЛА вертолетного типа Waran TC-1235 (вес без нагрузки — 35 кг, максимальное время работы 4 часа, скорость 100 км/час). Waran TC-1235 с установленной RCD30 — это уникальная на сегодняшний день беспилотная съемочная система, поскольку большинство БПЛА производят съемку с помощью неметрических камер. На западе данная технология широко применяется для съемки карьеров.

серия UltraCam кадровые камеры Ultracam Lp (92 Мп)

UltraCam Falcon (135 Мп) — 2012 г. UltraCam Eagle (260 Мп) — 2011 г.

Microsoft на INTERGEO 2012 представила новую камеру UltraCam Falkon (135 Мп), которая является заменой камерам UltraCamX и UltraCamXp. Таким образом, UltraCam Falkon предполагается как промежуточное решение между UltraCamLp (92 Мп) и UltraCamEagle (260 Мп) по размеру кадра и по цене.

Камера Falcon доступна в следующих конфигурациях:

  • FalconP с объективом 100 мм (панхроматический) и шириной кадра 17300 пикселей поперек траектории полета;
  • FalconP WA с объективом 70 мм и шириной кадра 17300 пикселей поперек траектории полета;
  • Falcon с объективом 100 мм (панхроматический) и шириной кадра 14400 пикселей поперек траектории полета;
  • Falcon WA с объективом 70 мм и шириной кадра 14400 поперек траектории полета.

Falcon спроектирована на базе камеры UltraCam Eagle (2011 г.), отличается высокой производительностью съемки, набором твердотельных накопителей данных, аналогичных тем, которые используются в UC Eagle, а также интеграцией системных компонентов, размещенных в сенсорном блоке камеры.

Камера Falcon может быть легко модернизирована до камеры UltraCAM Eagle, которая по-прежнему остается флагманом всей линейки UltraCAM.

высокопроизводительная серия A3 кадровые камеры плавного вращения и высокой скорости съемки А3 Core (базовая модель) A3 CIR (съемка в ИК) A3 (стандарт) A3 Edge (820 Мп, премиум) — 2012 г.
На INTERGEO 2012 были представлены новые продукты Visionmap Ltd.

Линейка камер A3 (Visionmap) дополнилась новой моделью — суперкрупноформатной камерой A3 Edge. Данная модель обладает максимальным на сегодняшний день размером итогового кадра 10200 × 80 500 пикс. (820 Мп) и максимальной производительностью. Фокусное расстояние объективов (300 мм) позволяет проводить аэросъемку с большой высоты, увеличивая тем самым площадь съемки. Камера проектировалась c возможностью съемки с высоты вплоть до 13000 м с помощью установки на самолет типа Learjet.

Улучшенной электроникой оснастили существующую с 2011 года камеру А3 Core. Это базовая камера в линейке А3, она имеет меньшую производительность по сравнению с А3 и A3 Edge и создавалась в расчете на эксплуатацию на обычных аэросъемочных самолетах типа Cessna 402, Piper PA-31 Navajo, AN-2, Y-5 и т.п. Камера может быть модернизирована до А3 (стандарт) и А3 Edge (премиум). Камера A3 CIR (2 объектива: RGB и NIR) будет поставляться как стандартный продукт. Ранее объектив NIR поставлялся как дополнительный. Основное преимущество уникальной на сегодняшний день технологии съемки, применяемой в камерах А3 (сверхскоростное фотографирование двумя вращающимися поперек линии полета объективами) – высокая производительность, в результате чего это наиболее эффективное решение для съемки больших территорий.

серия CS (Camera System) кадровые камеры CS-10000 (80 Мп)CS-15000 (150 Мп).
В марте 2012 г. на конгрессе ASPRS в Калифорнии компания Optech Inc. (мировой лидер по производству лидаров) представила 2 новые аэрофотокамеры: CS-15000 (150 Мп) и CS-10000 (80 Мп). Формат результирующего кадра CS-15000 составляет 150 Мп, тем не менее, на сайте производителя она позиционируется как крупноформатная. Optech дополнила список производимых систем аэрофотокамерами за счет присоединения в 2010 году бельгийской компании DiMAC – одного из самых заметных производителей цифровых аэрофотокамер крупного и среднего формата. Таким образом, CS-15000 и CS-10000 представляют собой усовершенствованные модели камер DiMAC.

CS-10000 — это автономная или интегрированная с лидаром Optech аэрофотосъемочная система для коридорной съемки и съемки малых площадей. CS-15000 — решение для съемки больших площадей.

серия DigiCam кадровые камеры DigiCam-H60 — базовый модульDual DigiCamTriple DigiCamQuattro DigiCamPenta DigiCam — для перспективной съемки.
Немецкая компания IGI mbh по-прежнему поставляет многокамерную систему Quattro DigiCam (на основе 4-х 60 Мп модулей DigiCam-H60) с форматом результирующего кадра 235 Мп. Поставки данной модели начались в 2008 году. В течении пары часов система может быть перенастроена для наклонной съемки: Quattro DigiCam Oblique.

Доступны и другие конфигурации на основе DigiCam-H60:

  • Dual DigiCam: 2 × DigiCam (118 Мп, съемка в надир)
  • Dual DigiCam Oblique: 2 × DigiCam (наклонная cъемка под углом 45°)
  • Triple DigiCam: 3 × DigiCam (172 Мп, съемка в надир)
  • Quattro DigiCam: 4 × DigiCam (235 Мп, съемка в надир)
  • Quattro DigiCam Oblique: 4 × DigiCam (наклонная под углом 45°)
  • Penta DigiCAM: 4 × DigiCam (наклонная под углом 45°), 1 × DigiCam (съемка в надир).
серия DSS кадровые камеры TAC (Trimble Aerial Camera) 39 или 80 Мп.DSS 500 — съемочная система на основе модулей TAC.
В сегменте недорогих среднеформатных камер, разработанных для выполнения бюджетных съемочных проектов на недорогих легких самолетах без участия дополнительного персонала (только пилот) вот уже десять лет существует съемочная система DSS (изначально разработка компании Applanix Corp., ныне продается под маркой Trimble). В 2012 году на INTERGEO была представлена новая модель DSS 500. DSS 500 доступна в нескольких стандартных конфигурациях в зависимости от типа сенсора (39 или 80 Мп), фокусного расстояния объектива (28, 40, 55, 60, 210 или 240 мм), типа объектива (VIS или NIR), а также от количества камер в корпусе: SingleCam (1 модуль камеры) или DualCam (2 модуля камеры).

Сравнительная таблица с характеристиками наиболее производительных широкоформатных камер.

www.racurs.ru

ЦИФРОВЫЕ КАМЕРЫ ДЛЯ АЭРОФОТОСЪЕМКИ - PDF

Транскрипт

1 ЦИФРОВЫЕ КАМЕРЫ ДЛЯ АЭРОФОТОСЪЕМКИ ТЕХНОЛОГИИ С.В. Олейник (НПП «Геосистема», Винница, Украина) В 1991 г. окончил Винницкий политехнический институт (Украина) по специальности «автоматика и информационно-измерительная техника». После окончания института работал в ПО «Аэрогеоприбор» (Винница). С 1994 г. работает в НПП «Геосистема», в настоящее время заместитель директора. В.Б. Гайда (НПП «Геосистема», Винница, Украина) В 1981 г. окончил Винницкий политехнический институт (Украина) по специальности «радиотехника». После окончания института работал в Винницком политехническом институте. С 1994 г. работает в НПП «Геосистема», в настоящее время начальник конструкторского бюро. История появления полноформатных цифровых камер Впервые полноформатные цифровые камеры для аэросъемки были представлены на XIX Международном фотограмметрическом конгрессе в Амстердаме летом 2000 г. фирмами Zeiss/Intergraph Imaging (Германия/США) и Leica Geosystems (Швейцария/США). Продукция двух ведущих конкурирующих компаний довольно сильно отличалась по принципу действия. Камера DMC фирмы Z/I Imaging была построена на матричных светочувствительных датчиках, а поскольку одна ПЗС-матрица не обеспечивала достаточного разрешения, то пришлось применить несколько датчиков, из которых формировался единый кадр. Такие камеры принято называть кадровыми. Leica Geosystems при создании камеры ADS40 пошла другим путем, применив сканирующий принцип (push-broom), который к тому времени уже широко использовался в системах ДЗЗ из космоса, таких как SPOT, LANDSAT, IKONOS и др. Его суть состоит в том, что вместо матричного датчика используется линейный, дающий изображение узкой полосы местности поперек направления полета. Полное изображение в такой камере формируется непрерывной полосой за счет движения носителя: самолета или спутника. Для создания стереоскопического изображения в ADS40 используются три независимых канала, снимающие местность под разными углами по ходу движения самолета. На следующем фотограмметрическом конгрессе, проходившем в Стамбуле в 2004 г., были продемонстрированы еще две новые разработки. Цифровая камера UltraCam, представленная фирмой Vexcel Imaging (Австрия/США), как и DMC, была построена на комбинации ПЗСматриц. В цифровой камере 3-DAS, разработанной НПП «Геосистема» (Geosystem, Украина) совместно с компанией Wehrli and Associates (США), был использован сканирующий принцип, ранее примененный в камере ADS40. Цифровые камеры против аналоговых В отличие от бытового фотографирования, где цифровые камеры в последнее время окончательно вытеснили пленочные, в области аэрофотосъемки пока все не настолько однозначно. Наиболее широко распространенная в настоящее время гибридная технология съемки на пленку с последующим сканированием обеспечивает впечатляющие точность и разрешение. Возьмем за основу традиционный снимок формата 230x230 мм (поскольку старые советские камеры формата 180x180 мм давно морально устарели и уже не используются). Отсканировав его на фотограмметрическом сканере с типовым разрешением 16 микрон, получаем цифровое изображение размером x пикселей, что составляет более 200 мегапикселей. Даже с учетом того, что реальная рабочая зона фотоснимка несколько меньше, все равно получим порядка 180 мегапикселей. А если учесть, что современные фотосканеры способны обеспечить разрешение в единицы микрон, то эта цифра может вырасти еще на порядок. Справедливости ради все же нужно отметить, что собственная разрешающая способность пленки (особенно цветной) часто оказывается ниже возможностей сканеров. Исходя из этого, в реальных фотограмметрических проектах крайне редко применяют сканирование с пикселем менее 10 микрон. Учитывая то, что разрешающая способность серийно выпускаемых ПЗС-матриц едва достигает 40 мегапикселей, становится понятно, что разработчикам 45

2 цифровых аэрофотокамер приходится применять довольно сложные технические решения, чтобы достигнуть разрешения, соизмеримого с пленочным. Добавим сюда еще такой, не слишком известный неспециалистам факт, что разрешение, указываемое для цветных матриц, на самом деле монохромное, а цветное изображение на выходе получается в результате интерполяции по методу Байера. Структура типовой цветной матрицы представлена на рис. 1. Поверх исходных светочувствительных ячеек, которые изначально не являются цветными, поскольку восприимчивы к любому цвету, в шахматном порядке наносятся светофильтры трех основных цветов. Таким образом, каждый пиксель определяет яркость лишь «своего» цветового канала, и после пересчета в «полноценное» цветное изображение его общее геометрическое разрешение падает примерно в два раза. Для решения этой проблемы производители кадровых цифровых камер не используют цветные датчики, а формируют цветное изображение из комбинации четырех монохромных матриц, каждая из которых имеет нужный светофильтр (синий, зеленый, красный и инфракрасный). Рис. 1 Структура цветной ПЗС-матрицы В настоящий момент разрешение лучших цифровых камер превосходит 100 мегапикселей. Но поскольку прогресс не стоит на месте, ясно, что в течение ближайшего десятилетия цифровая технология аэросъемки догонит пленочную по разрешающей способности. Тем более, что по остальным параметрам ее преимущества очевидны. К ним относятся: более высокая оперативность выполнения работ за счет исключения процесса проявления и сканирования; более высокое радиометрическое разрешение, которое благотворно сказывается на визуальном качестве изображения; отсутствие затрат на дорогостоящие расходные материалы. Возможность одновременной съемки не только в видимом, но и в ближнем инфракрасном диапазоне также является преимуществом, особенно важным для целей ДЗЗ. Кадр или сканирование Итак, конструктивно цифровые камеры разделяются на две основные группы: кадровые и сканирующие. Кадровые камеры, в свою очередь, можно разделить на среднеформатные, состоящие из одной цветной ПЗС-матрицы и имеющие разрешение в мегапикселей, и полноформатные, представленные моделями Z/I Imaging DMC и Vexcel UltraCam. Примером сканирующих камер, которые еще иногда называют трилинейными (trilinear), явялются модели Leica Geosystems ADS40 и Wehrli/Geosystem 3-DAS. Из того, что различные камеры относятся к одной группе, вовсе не следует, что они устроены совершенно одинаково, поскольку каждый производитель использует собственные подходы и оригинальные технические решения. Тем не менее, между кадровыми и сканирующими камерами существует ряд принципиальных отличий, которые практически не зависят от конкретной модели и производителя. Рассмотрим наиболее существенные из них. Геометрия получаемых изображений. Под геометрией в данном случае подразумевается не столько точность, которая при средних масштабах съемки примерно одинаковая у обеих групп, сколько геометрические соотношения, устанавливающие взаимосвязь между отдельными элементами изображения (пикселями). Кадровые камеры, дающие на выходе стандартные снимки центральной проекции, в этом случае имеют определенное преимущество. Снимок кадровой камеры не отличается от аналогового снимка после сканирования. Следовательно, для обработки таких снимков можно с успехом применять практически любое существующее программное обеспечение (при условии, что оно поддерживает нужный графический формат). Да и технология мало отличается от традиционной. Единственными особенностями является отсутствие этапа внутреннего ориентирования снимков и неквадратный кадр, примерно соответствующий аналоговому снимку размером 150x230 мм. Сканирующие камеры дают на выходе изображение, которое является снимком центральной проекции только по одной оси (поперек направления полета, где «работает» объектив). Вдоль оси полета изображение имеет плановую проекцию. Эта особенность является, с одной стороны, недостатком, поскольку требует для фотограмметрической обработки специально адаптированного программного обеспечения. С другой стороны, за счет плановой проекции вдоль направления полета изображение оказывается максимально близким к истинному ортофото (true ortho). А так как маршрут записывается в виде единого сним- 46

3 Рис. 2 Стереоскопическое покрытие кадровой камеры Рис. 3 Стереоскопическое покрытие сканирующей камеры ка, процесс триангуляции для таких изображений значительно упрощается, а часто может быть и вовсе исключен. Стереоскопическое покрытие. Для кадровых камер стереоскопическое покрытие вдоль маршрута образуется за счет продольного перекрытия снимков, также как для пленочных камер (рис. 2). Таким образом, при стандартном продольном перекрытии 60% обеспечивается полное двойное перекрытие, достаточное для стереоскопической обработки, и частичное тройное перекрытие. Сканирующие камеры несколько выигрывают по этому показателю, стандартно обеспечивая тройное перекрытие на снимаемой территории. Напомним, что сканирующая камера состоит из трех независимых каналов. Один из них (forward) «смотрит» вперед, сканируя местность спереди по ходу движения самолета, другой (backward) наклонен назад и сканирует местность сзади, а третий (nadir), являющийся основным, снимает местность непосредственно под самолетом (рис. 3). Таким образом, каждая точка местности в процессе движения оказывается снятой тремя камерами. На первый взгляд, полное тройное перекрытие является избыточным, поскольку двойного вполне достаточно для построения стереоскопического изображения. Однако тройное перекрытие все же позволяет серьезно повысить степень автоматизации при создании цифровых моделей рельефа (ЦМР). За счет сравнения матриц высот, построенных автоматически при помощи корреляции, по стереопарам изображений из разных каналов программным путем можно отбраковать недостоверные измерения и тем самым повысить точность и надежность результата. Практический опыт автоматического построения ЦМР по стереопаре обычных снимков показывает, что для ее проверки и исправления зачастую требуется почти столько же времени, сколько для создания вручную (при крупномасштабной съемке застроенных территорий). Радиометрическое качество получаемых изображений. Практически все рассматриваемые камеры обеспечивают ра- ТЕХНОЛОГИИ диометрическое разрешение более 12 бит, однако сканирующие системы имеют некоторое преимущество по уровню шумов. Оно достигается за счет того, что динамический диапазон (отношение полезного сигнала к шуму) у ПЗС-линеек, как правило, в 2 3 раза выше, чем у ПЗС-матриц. В связи с этим имеется некоторое несоответствие в спецификациях разных производителей. Некоторые из них указывают реальный динамический диапазон или эффективное количество разрядов. Другие, вместо этого, указывают разрядность аналого-цифровых преобразователей (АЦП), которая может достигать 16 бит, но поскольку датчик «не вытягивает» такого динамического диапазона, то младшие разряды, по сути, заполняются случайным шумом, не несущим никакой информации об изображении местности. Кроме преимущества по уровню шумов, сканирующие системы создают истинное цветное изображение с максимальным разрешением, в то время как кадровые создают синтезированное изображение, накладывая цветной снимок низкого разрешения на монохромный (черно-белый) снимок высокого разрешения (технология pan-sharpening). Геометрическая точность. Строгое сравнение характеристик точности цифровых камер требует серьезного исследования, включающего многократные тестовые съемки полигонов с анализом и обработкой результатов. Поэтому мы остановимся на общих соображениях относительно потенциальной точности различных типов камер. Что касается кадровых камер, то технологический процесс производства ПЗС-матриц обеспечивает микронную точность их изготовления, гарантируя тем самым жесткую геометрическую связь между элементами изображения. Методы изготовления объективов с малой дисторсией и математический аппарат учета поправок за дисторсию также хорошо отработаны. Тонким моментом в плане точности является только стыковка изображений с разных ПЗС-матриц. Как уже было сказано, полноформатные камеры создают выходной кадр, «сшивая» изображения, снятые несколькими датчиками. Например, в камере Z/I Imaging DMC составное изображение размером x7680 пикселей формируется пересчетом из четырех монохром- 47

4 Рис. 4 Схема составного кадра в DMC ных матриц (PAN1 PAN4), имеющих по 7000x4000 пикселей каждая. Матрицы наклонены таким образом, чтобы обеспечить перекрытие снимаемых участков, как показано на рис. 4. Дополнительно площадь составного кадра снимается четырьмя матрицами более низкого разрешения (3000x2000 пикселей), каждая из которых имеет соответствующий светофильтр (синий, зеленый, красный и инфракрасный). Эти матрицы расположены так, что снимают практически одну и ту же площадь, формируя единый цветной (мультиспектральный) кадр. В результате совмещения полученного цветного изображения низкого разрешения (2000x3000) и монохромного изображения высокого разрешения (7680x13824) получается выходное цветное изображение с разрешением более 100 мегапикселей. В камере Vexcel UltraCam используется похожий принцип, но монохромное изображение высокого разрешения «сшивается» уже из девяти матриц. Цветное изображение низкого разрешения, как и в DMC, получается при помощи четырех дополнительных матриц со светофильтрами. В итоге формируется цветной кадр размером x7500 (86 мегапикселей). Как видно, для повышения разрешения кадровые камеры синтезируют выходное изображение из нескольких датчиков, используя при этом множество объективов с разным фокусом и механическими затворами. По этой причине различные фрагменты снимаются не строго в один и тот же момент времени и не из одного и того же центра проектирования, что также должно учитываться при создании составного кадра. По-видимому, эти проблемы успешно решены производителями, поскольку они заявляют о достигнутой внутренней точности составного изображения не хуже ±2 мкм (СКО). При размере элемента матрицы 9 12 микрон такой точности более чем достаточно. Тем не менее, очевидно, что эта точность относится только к положению контуров, но не гарантирует цветового совмещения. Практически на всех доступных нам снимках полноформатных кадровых камер имеются несовпадения цветов, ореолы и другие цветовые артефакты размером в несколько пикселей (рис. 5 и 6). Рассмотрим теперь сканирующие камеры, для которых задача достижения необходимой точности является еще более нетривиальной. Как и в случае с матрицами, высокая геометрическая точность ПЗС-линеек гарантирована технологией их изготовления. Однако, если кадровые камеры «сшивают» изображение из десятка прямоугольных фрагментов, то в сканирующей камере каждая строка изображения имеет собственные элементы внешнего ориентирования. За счет движения самолета каждая новая полоса местности снимается из другого центра проектирования. И, в отличие от космических аппаратов, имеющих гладкую прогнозируемую траекторию, постоянные механические возмущения самолета в полете приводят к тому, что каждая полоса имеет еще и собственный угол наклона. Если в кадровых камерах проблема определения элементов внешнего ориентирования снимков блока давно и успешно решается методом фототриангуляции, то определить подобным образом элементы ориентирования для каждой из десятков тысяч строк сканерного изображения не представляется возможным. Итак, мы подошли, пожалуй, к основному слабому месту сканирующих систем. Обязательным компонентом при их использовании для метрических целей является система определения пространственных координат в режиме реального времени (direct geo-referencing Рис. 5 Цветовые артефакты (DMC) Рис. 6 Несовпадения цветов (UltraCam, спектрозональная съемка) 48

5 Рис. 7 Исходное «сырое» изображение, снятое сканирующей камерой 3-DAS Рис. 8 Геометрически исправленное ректифицированное изображение a) б) Рис. 9 Реализация полноценного цветного изображения: а) 3-DAS; б) ADS40 прямое геопозиционирование) на базе интегрированной инерциальной и спутниковой систем GPS/IMU (см. Геопрофи Прим. ред.). Совместная обработка спутниковых измерений и данных инерциальной системы позволяет воссоздать точную траекторию движения самолета и определить абсолютные углы наклона в каждый момент времени полета, не реже чем 200 раз в секунду, а синхронизация во время полета измерений сканирующей камеры с данными GPS/IMU позволяет получить готовые элементы внешнего ориентирования для каждой снятой строки изображения. Эти данные затем используются в программном обеспечении камеры для пересчета (ректификации) исходных данных и создания геометрически точного изображения, как показано на рис. 7 и 8. Из вышеизложенного ясно, что точность любой сканирующей камеры (также как и лазерного сканера) практически полностью зависит от параметров используемой системы определения пространственных координат. Подобные системы выпускаются несколькими производителями. Рассмотрим в качестве примера систему POS AV 610, предлагаемую компанией Applanix (Канада). Паспортная точность определения углов тангажа и крена («альфа» и «омега») для POS AV 610 составляет 0,0025 градуса, а точность определения направления курса («каппа») 0,005 градуса. Пересчитав эти угловые ошибки в смещение на местности применительно к сканирующей камере 3-DAS, имеющей фокусное расстояние 110 мм, получим для масштаба съемки 1: (высота 1100 м, ширина полосы 720 м) суммарную погрешность определения координат 0,08 м. Типовая погрешность определения координат центров проектирования с помощью приемников GPS для POS AV лежит в пределах 0,15 м. Таким образом, системой обеспечивается суммарная погрешность определения координат местности, не превышающая 0,20 м. Это вполне приемлемо для данного масштаба съемки, особенно учитывая, что такая точность обеспечивается без использования наземных опорных точек. Выполнив ориентирование полученных изображений по опорным точкам, точность определения координат местности можно повысить. Поскольку 3-DAS использует линейный датчик с размером элемента 9 микрон, то разрешение на местности при таком масштабе съемки составит 0,09 м. Как уже упоминалось, сканирующие камеры обеспечивают полноценное цветное (True RGB) разрешение. В 3-DAS это реализовано при помощи цветного линейного датчика, физически состоящего из трех рядов светочувствительных элементов с нанесенными светофильтрами основных цветов (рис. 9а). В камере ADS40 та же задача решается при помощи трех монохромных датчиков и разложения входящего светового потока на составляющие при помощи специальной призмы (рис. 9б). Последний подход, хотя и является технически более сложным и приводит к дополнительной потере освещенности, все же гарантирует лучшее совмещение цветов, поскольку каждая точка местности снимается тремя цветовыми каналами одновременно. В случае с 3-DAS, использование цветных ПСЗ-матриц упрощает систему и позволяет получить цветное изображение для трех каналов (в ADS40 цветным является только надирный канал). Однако здесь также кроется и недостаток. Поскольку RGB-каналы датчика физически разнесены на некоторое расстояние (108 микрон), 49

6 Рис. 10 Цветовые окантовки, заметные на изображении камеры 3-DAS то одна и та же точка местности сканируется не строго одновременно. Поэтому на совмещение цветов оказывает влияние конечная точность определения элементов ориентирования, что приводит к цветовым окантовкам на контрастных контурах, которые, правда, становятся заметны лишь при значительном увеличении (рис. 10). Подводя некоторый итог в сравнении характеристик точности кадровых и сканирующих камер, хочется отметить, что последние слабо применимы для создания крупномасштабных ортофотопланов, когда необходимо обеспечить точность определения координат 0,10 м и выше. По заявлениям производителей кадровых камер, для них всегда можно подобрать масштаб съемки, обеспечивающий точность вплоть до 0,05 м. В сканирующей камере это зачастую оказывается недостижимым изза принципиальной невозможности применения системы компенсации сдвига. При стандартной скорости самолета км/ч (АН-30/L-410) и типовой выдержке 1/500, смещение самолета за время экспозиции (смаз) составляет 0,15 м, что довольно критично при разрешении на местности 0,10 м и выше. Правда, использование для съемки менее скоростного АН-2 ( км/ч) или вертолета позволяет обойти эту проблему. Однако в общем случае можно говорить о том, что камеры со сканирующей системой получения изображения наиболее эффективны, когда требуется точность 0,15 0,6 м. Эти камеры прекрасно подходят для оперативного создания ортофотопланов масштаба 1:2000 и в качестве более дешевой альтернативы по сравнению с данными космической съемки. Для создания инженерных планов в векторном виде масштабов 1:1000 1:500 предпочтитель- Технические характеристики цифровых камер (по материалам Earth Imaging Journal) Производитель Z/I Imaging Vexcel Imaging Leica Geosystems НПП «Геосистема» Модель DMC UltraCam D ADS40 3-DAS-1 Размер изображения, пиксель x x x любое 8000 x любое Ширина полосы захвата при разрешении на местности 0,2 м, м Размер ПЗС-матрицы 7000x4000 / 4 / 3680х2400 / 9 / / 3 / 8000xRGB / 3 / (ПЗС-линейки), пиксель монохромный монохромный монохромный мультиспектральный / количество датчиков / 3000x2000 / 4 / 3680x2400 / 4 / 8000 / 4 / тип изображения мультиспектральный мультиспектральный мультиспектральный Размер пикселя, мкм ,5 9 Радиометрическое разрешение (разрядность АЦП), бит Минимальный интервал съемки, с 2, строк/с 750 строк/с Угловое поле зрения, 0 74x44 55x Необходимость наличия GPS/IMU Желательно Желательно Обязательно Обязательно Ориентировочная стоимость, дол. > >

7 нее использовать кадровые камеры. Основные технические характеристики рассмотренных моделей камер приведены в таблице. Кроме блока камеры в комплект обычно входит специализированный компьютер для управления камерой в полете и хранения снятой информации, а также гиростабилизирующая платформа для компенсации сдвига и минимизации углов наклона/разворота. Камера и гиростабилизирующая платформа имеют интерфейсы для подключения различных типов GPS/IMU-систем, выпускаемых компаниями Applanix (POS AV), Leica Geosystems (IPAS), IGI (CCNS4/Aerocontrol) и другими. Еще одним важным компонентом является программноаппаратная система управления полетом (flight management system), которая обеспечивает планирование и прокладку маршрутов при подготовке залета. В процессе полета на отдельном мониторе, установленном в кабине пилота, выдается текущее местоположение и отклонение от заданной траектории. Система управления полетом также подает кадровым камерам сигнал на съемку каждого кадра, а сканирующим сигналы начала или конца съемки каждого маршрута. Перспективы Рынок цифровых камер динамично развивается и в последнее время пополнился новыми разработками. К ним относятся: сканирующая камера JAS150 компании Jena-Optronik (Германия) и полноформатная цифровая камера от DIMAC Systems (Люксембург). Компания Vexcel Imaging, приобретенная в 2006 г. корпорацией Microsoft, недавно анонсировала свою последнюю разработку камеру UltraCam X, которая станет доступна в конце 2006 г. и обеспечит разрешение x9420 пикселей (см. Геопрофи С. 24. Прим. ред.). Тандем Wehrli/Geosystem в начале 2006 г. завершил создание модификации камеры 3-DAS, предназначенной для наклонной съемки. Модель, получившая название 3-ОС-1, имеет углы наклона переднего и заднего каналов 45 0 (вместо 26 0 и 16 0 у 3-DAS) и предназначена для приложений по созданию реалистичных трехмерных моделей городов. Также заканчивается разработка одноканальной сканирующей камеры для использования совместно с лазерным сканером. Такая камера, имеющая достаточно привлекательную стоимость, станет наиболее конкурентным решением для создания ортофотопланов практически в режиме реального времени. RESUME A survey of digital cameras for aerial surveying is introduced together with the history of their origin and evolution. The main design feature, performance and application fields are also given. 51

docplayer.ru

Аэрофотоаппарат — WiKi

Аэрофотоаппара́т — фотоаппарат специального назначения, предназначенный для аэрофотосъёмки участков земной поверхности с атмосферного летательного аппарата в хозяйственных, научных и военных целях[1]. Состоит из съёмочной камеры, устройства её крепления к носителю (аэрофотоустановки) и командного прибора для автоматического дистанционного управления съёмочным процессом[2]. По назначению аэрофотоаппараты делят на топографические и обзорные, по времени применения — на дневные, ночные и универсальные, по принципу действия — на кадровые, щелевые и панорамные. Кроме того, аэрофотосъёмка может быть плановой, когда оптическая ось объектива направлена в точку надира, и перспективной, когда она расположена под наклоном к горизонту.

Аэрофотоаппараты разных типов

Историческая справка

Первые попытки воздушной съёмки, предпринятые Надаром в 1855 году, проводились при помощи крупноформатных фотоаппаратов, предназначенных для портретной съёмки, и не приспособленных для аэрофотографии. Первый специализированный аэрофотоаппарат, пригодный для съёмки больших площадей на несколько фотопластинок, был построен французом Тибулье в 1884 году[3]. Через пять лет русский инженер Ричард Тиле сконструировал «панорамограф», близкий по конструкции к французскому аналогу, и состоящий из шести камер, расположенных под наклоном вокруг седьмой с вертикальной оптической осью[4]. Запуск затворов всех фотоаппаратов производился изобретённым Тиле электронивелиром, улавливающим отвесное положение оптической оси центральной камеры[5].

Наиболее бурное развитие аэрофотоаппаратов началось после появления первых самолётов, более пригодных для воздушной разведки, чем аэростаты. Съёмка с одноместного летящего самолёта потребовала автоматизации большинства процессов. Первый аэрофотоаппарат, приспособленный для этих целей, был изобретён русским военным инженером Владимиром Потте[6]. Камера была впервые приспособлена для маршрутной съёмки кадровым методом[7]. Её испытания прошли летом 1913 года на Гатчинском аэродроме. Это был первый в мире полуавтоматический плёночный аэрофотоаппарат с однодисковым затвором. Съёмка проводилась на катушечную фотопленку с форматом кадра 13×18 см. Объектив имел фокусное расстояние 21 см и относительное отверстие f/4,5. Во время Первой мировой войны аэрофотоаппарат использовался для разведывательных аэрофотосъёмок. Конструкция фотоаппарата Потте в то время была лучшей в мире. Он использовался в СССР до конца 1920-х годов для создания топографических карт[8].

В 1918 году фирма Eastman Kodak начала производство первого в мире полностью автоматизированного аэрофотоаппарата «К-1»[9][10]. Создание собственного аэросъёмочного оборудования в СССР началось под руководством Михаила Бонч-Бруевича после организации Всероссийского общества «Добролёт» в 1923 году[8]. Первым советским автоматическим аэрофотоаппаратом стал «АФА-13», сконструированный КБ ВООМП в 1934 году[4]. Дальнейшее развитие аппаратуры этого типа связано с разработкой широкоугольных ортоскопических объективов, позволяющих получать снимки больших площадей одним кадром без искажений. Значимым успехом советской оптической промышленности стала разработка в 1935 году инженером Михаилом Русиновым объектива «Лиар-6»[11]. При фокусном расстоянии 100 мм этот объектив покрывал кадр формата 13×18 см, обеспечивая угол поля зрения 104°[12]. Немецкий аналог «Топогон», созданный в скором времени, обладал меньшей светосилой и недопустимо большой дисторсией. В конструкции аэрофотоаппаратов появляются приборы, фиксирующие элементы внешнего ориентирования: радиовысотомеры, статоскопы, гиростабилизаторы и другие. Внедряется автоматическое управление экспозицией. К началу 1950-х годов аэрофотоаппараты превратились в специализированное авиационное устройство с высокой степенью автоматизации.

  Современная портативная цифровая система для крупномасштабной аэрофотосъёмки на базе беспилотного мультикоптера

Бурное развитие цифровой фотографии на рубеже XX и XXI столетий предопределило появление цифрового аэрофотоаппарата. Главным препятствием замены аэрофотоплёнки фотоэлектрическим преобразователем стал небольшой формат доступных ПЗС-матриц, не превышавший в первых цифровых камерах размера 86×49 миллиметров[13]. Сопоставимой с обычными аэрофотоаппаратами разрешающей способности удалось добиться в 2000 году компаниям Leica Geosystems и Intergraph при помощи объединения четырёх цифровых камер с такими сенсорами по 28 мегапикселей каждый и последующей обработки полученных файлов на компьютере[14]. Дальнейшее развитие цифровых аэрофотоаппаратов идёт в направлении уменьшения размеров элементарного пикселя, а не увеличения площади матрицы. Так, второе поколение аэрокамер «Z/I Imaging DMC II» содержит в одном корпусе 4 спектрозональных цифровых камеры с небольшими сенсорами и одну 250-мегапиксельную с размером матрицы 90×84 мм. При этом диагональ фотодиодов не превышает 5,6 микрона[13]. Другое направление разработки заключается в использовании вместо кадровой фотоматрицы ПЗС-линейки по принципу щелевого аэрофотоаппарата[14][15]. Кроме оперативности получения результатов, одним из главных достоинств цифровых аэрофотоаппаратов является низкий уровень геометрических искажений изображения местности. Он достигается за счёт высокой точности изготовления фотоматриц и возможности программной коррекции искажений объектива[16].

В последние годы получает распространение дешёвая технология аэрофотосъёмки с беспилотных летательных аппаратов[17]. Из-за небольшого потолка беспилотников доступна только съёмка небольших территорий в крупных масштабах, для которой вместо специализированных цифровых аэрофотоаппаратов может быть использована аппаратура общего назначения, в том числе цифровые зеркальные и беззеркальные фотоаппараты[18][19]. Несмотря на преимущества цифровых методов, аналоговые аэрофотоаппараты продолжают использоваться, принимая участие в гибридной технологии при геодезических съёмках с больших высот. При этом дешифруется не плёночный негатив, а цифровой файл, полученный сканированием аэрофотоплёнки на фотограмметрическом сканере. Получаемое при этом разрешение в 180 мегапикселей превосходит этот же параметр большинства серийных цифровых аэрофотоаппаратов, обычно не превышающий 40 мегапикселей[14].

Особенности конструкции

  Советский аэрофотоаппарат «АФА-42»

Главное отличие от всех остальных видов фотоаппаратуры заключается в необходимости обеспечения высокой точности измерений на местности при дешифровке снимков, требующей минимальных геометрических искажений изображения[20]. Это достигается тщательным выравниванием аэрофотоплёнки в кадровом окне, высокой ортоскопичностью используемых объективов и точной ориентацией относительно земной поверхности. Данные о времени, параметрах полёта и ориентации в момент съёмки впечатываются большинством аэрофотоаппаратов на плёнку или записываются в цифровой файл снимка. Некоторые аэрофотоаппараты дополнительно впечатывают сенситометрический клин[21].

В современных аэрофотоаппаратах отсутствует видоискатель, поскольку они непригодны для съёмки с рук, и закрепляются на летательном аппарате неподвижно или через стабилизирующие платформы. Кадрирование производится изменением положения носителя при помощи специальных систем самолётовождения, интервалометров, а также датчиков высоты и крена. Управление аэрофотоаппаратами осуществляется дистанционно при помощи командных приборов, размещаемых в кабине экипажа и сопряжённых с аэронавигационным оборудованием и системами спутникового позиционирования. Часто аэрофотоаппараты снабжаются электрообогревом, предотвращающим запотевание стёкол и замерзание механизмов на большой высоте.

Кадровые аппараты

Наиболее распространены кадровые аэрофотоаппараты, ведущие площадную или маршрутную съёмку местности последовательным фотографированием её участков с перекрытием соседних снимков[22]. По классификации, принятой в обычной фотографии, большинство кадровых аэрофотоаппаратов можно отнести к крупноформатным, и из-за большого размера кадра они оснащаются системой выравнивания фотоплёнки в кадровом окне (чаще всего при помощи вакуума или прижима к стеклу)[23]. Площадь экспонируемого кадра ограничивается прикладной рамкой с координатными метками. В советских аэрофотоаппаратах наиболее распространённым был формат кадра 18×18 сантиметров, а в аппаратуре иностранного производства чаще встречается кадр 23×23 см[24]. В настоящее время советский стандарт не используется[14].

Транспортировка аэрофотоплёнки и взвод затвора в большинстве случаев происходят при помощи встроенного электропривода. Объектив постоянного фокусного расстояния неподвижно сфокусирован на «бесконечность», поскольку съёмка происходит с высот, превышающих это значение для любого объектива[21][22]. Иногда для охвата большой площади земной поверхности используются многообъективные кадровые фотоаппараты, в которых каждый объектив ведёт съёмку отдельного участка[1]. В цифровых кадровых фотоаппаратах применяются ПЗС-матрицы прямоугольной формы. В полноформатных цифровых камерах используется одна матрица, а в среднеформатных готовое изображение сшивается компьютером из нескольких, полученных с небольших матриц через разные объективы[15]. В большинстве случаев для повышения разрешающей способности фильтр Байера не используется, и при необходимости получения цветного или спектрозонального изображения съёмка ведётся четырьмя монохромными камерами за соответствующими светофильтрами[25].

Щелевые аппараты

Такие аэрофотоаппараты осуществляют маршрутную аэрофотосъёмку не покадрово, а непрерывно, по принципу щелевой фотографии. Фотоплёнка с постоянной скоростью перемещается мимо щели, расположенной в фокальной плоскости объектива. При установке щелевого аэрофотоаппарата на носитель эта щель располагается перпендикулярно к направлению полёта[26]. Движение плёнки синхронизируется с полётом таким образом, чтобы её скорость совпадала со скоростью перемещения оптического изображения[22]. Выдержка регулируется не затвором, а шириной щели. Готовый снимок представляет собой сплошной кадр на рулоне фотоплёнки с непрерывным изображением местности, расположенной вдоль всего маршрута[27]. Технология позволяет вести съёмку на малой высоте (50—100 м) и высоких скоростях полёта носителя (более 1000 км/ч), что недостижимо для кадровых аэрофотоаппаратов. Кроме того, щелевые аппараты более пригодны для ночной съёмки, поскольку даже при длинных выдержках дают несмазанное изображение.

В цифровых аэрофотоаппаратах аналогичной конструкции (сканирующих) вместо щели размещена ПЗС-линейка, а изображение формируется в кадровой памяти[14]. Для измерительных целей аэроснимки, сделанные щелевыми аппаратами непригодны из-за геометрических искажений и разницы масштабов, получаемых в направлении полёта и перпендикулярном к нему[28]. Цифровые щелевые камеры позволяют компенсировать искажения обработкой полученных данных специальным программным обеспечением. Достоинством сканирующих цифровых аппаратов является возможность получения цветного и спектрозонального изображения с высоким разрешением. Для этого вместо одной устанавливаются несколько ПЗС-линеек (чаще всего 3 или 4), расположенных за цветоделительной системой. В кадровых цифровых фотоаппаратах на монохромное изображение высокой чёткости накладывается цветное с низким разрешением, снижая информативность дешифровки. Двухщелевые аэрофотоаппараты позволяют вести съёмку сразу в двух разных масштабах или создавать трёхмерную модель местности за счёт параллакса, получаемого при движении самолёта. При этом первая щель фиксирует местность до её пролёта, а вторая — после, с другого ракурса[16].

Панорамные аппараты

Служат для площадной аэрофотосъёмки последовательной фиксацией широких участков (панорам) местности, практически от горизонта до горизонта поперёк маршрута. Это достигается в простейшем случае многообъективными кадровыми аэрофотоаппаратами, состоящими из одной плановой и нескольких перспективных камер, расположенных наклонно[29]. Специализированный панорамный фотоаппарат сканирует местность вращением объектива вокруг нодальной точки вместе с экспонирующей щелью. При этом фотоплёнка неподвижна и выровнена на поверхности цилиндра или конуса из оптического стекла, с радиусом, равным фокусному расстоянию объектива. Принцип действия таких аэрофотоаппаратов сходен с обычными фотоаппаратами для панорамной фотографии. В случае конической поверхности получается не планово-панорамный, а перспективно-панорамный снимок местности. В панорамных аппаратах с косвенным сканированием объектив неподвижен, а развёртка осуществляется расположенными перед ним вращающимися зеркалом или призмой[30]. При этом аэрофотоплёнка перемещается синхронно с движением сканирующей системы[31]. Панорамная аэрофотосъёмка также непригодна для точных измерений из-за геометрических искажений и применяется в специальных целях.

Аэрофотообъективы

Аэрофотообъективы делятся на оптику, предназначенную для топографических или обзорных съёмок[32]. К их оптическим качествам предъявляются самые высокие требования, часто взаимоисключающие. Они должны обладать минимальными геометрическими искажениями при больших углах поля зрения и высокой светосиле. В то же время, разрешающая способность таких объективов должна быть высокой как в центре, так и по полю, чтобы обеспечить высокую дешифровочную пригодность аэрофильма. Дополнительным требованием является температурная стабильность, исключающая ухудшение качества изображения при охлаждении объектива на больших высотах. Мировое объективостроение во многом обязано своим прогрессом масштабным работам по проектированию новейшей аэрооптики, развёрнутым в нескольких странах после Первой мировой войны.

Существенный вклад в это внесла советская оптическая промышленность во главе с Государственным оптическим институтом им. Вавилова. За несколько десятилетий были созданы оптические схемы светосильных широкоугольных анастигматов, ставших образцом для многочисленных подражаний, и открывших новые перспективы для других разработчиков. Наибольшую известность получили следующие советские аэрофотообъективы[33]:

  • «Ортогон-8» — Фокусное расстояние 55 мм; угол поля зрения 133°; формат кадра — 18×18 см.
  • «Руссар-33» — Фокусное расстояние 100 мм; разрешение в центре 52 лин/мм; угол поля зрения 104°; формат кадра — 18×18 см.
  • «Орион-1А» — Фокусное расстояние 200 мм; разрешение в центре 32 лин/мм; угол поля зрения 92°; формат кадра — 30×30 см.
  • «Уран-16» — Фокусное расстояние 750 мм; разрешение в центре 28 лин/мм; угол поля зрения 30°; формат кадра — 30×30 см.
  • «Телемар-7М» — Фокусное расстояние 1000 мм; разрешение в центре 33 лин/мм; угол поля зрения 24°; формат кадра — 30×30 см.
  • «Телемар-12» — Фокусное расстояние 1800 мм; разрешение в центре 20 лин/мм; угол поля зрения 22°; формат кадра — 50×50 см.

Кроме советских объективов высокими оптическими качествами обладает иностранная оптика, такая как «Аэроэктар» и «Геогон» (США), «Авиогон» (Швейцария) и «Плеогон» (Германия). Для облегчения дешифровки аэронегативов и снижения влияния атмосферной дымки на контраст, в большинстве аэрофотоаппаратов предусмотрено размещение перед объективом различных светофильтров. В зависимости от высоты, с которой проводится аэрофотосъёмка, выбираются светофильтры, в той или иной мере отсекающие коротковолновую часть спектра, которая подвергается наибольшему рассеянию в атмосфере[34]. Светофильтры применяются также при съёмке в невидимых лучах, пропуская только полезную часть светового излучения.

Производители

В СССР выпуск первых аэрофотоаппаратов был налажен на московском заводе «Геодезия», в годы войны эвакуированном за Урал. В дальнейшем основным производителем стал Казанский оптико-механический завод «КОМЗ». Кроме Советского Союза аэрофотоаппараты выпускались в других странах с развитой оптико-механической промышленностью: США, Великобритании, Италии, Франции, Германии и Японии[24]. Наиболее известна аппаратура американской компании Fairchild Aerial Camera, немецкой Carl Zeiss и французской S. F. O. M.

Современная цифровая аэрофотоаппаратура выпускается компаниями Hexagon AB (результат слияния Leica Geosystems и Z/I Imaging, Швеция), IGI mbH (Германия), Visionmap (Израиль), Optech и Applanix (Канада), Vexsel Imaging (Австрия) и другими[35]. В 2004 году выпуск цифровой сканирующей аэрофотокамеры «3-DAS-1» налажен на украинском НПП «Геосистема»[36].

См. также

Источники

  1. ↑ 1 2 Фотокинотехника, 1981, с. 31.
  2. ↑ Аэрофотосъёмка. Аэрофотосъёмочное оборудование, 1981, с. 119.
  3. ↑ Аэрофотосъёмка. Аэрофотосъёмочное оборудование, 1981, с. 6.
  4. ↑ 1 2 Фотокурьер, 2006, с. 23.
  5. ↑ Аэрофотосъёмка. Аэрофотосъёмочное оборудование, 1981, с. 7.
  6. ↑ Аэрофотосъёмка. Аэрофотосъёмочное оборудование, 1981, с. 8.
  7. ↑ Аэрофотоаппарат Потте (АФА-Потте) (рус.). Авиамузей. Проверено 4 августа 2017.
  8. ↑ 1 2 А. И. Шершень. Развитие аэрофотосъемки в России (рус.). Дополнительные материалы. Этапы развития отечественного фотоаппаратостроения. Проверено 7 февраля 2016.
  9. ↑ Лосева Н. А. Основные события в истории создания аэрофотосъёмочной аппаратуры (рус.). Санкт-Петербургский техникум геодезии и картографии (17 февраля 2005). Проверено 10 февраля 2016.
  10. ↑ Evolution of Airborne Remote Sensing (англ.). Миссурийский университет науки и технологий. Проверено 11 февраля 2016.
  11. ↑ Аэрофотосъёмка. Аэрофотосъёмочное оборудование, 1981, с. 10.
  12. ↑ Фотокурьер, 2006, с. 24.
  13. ↑ 1 2 KLAUS J. NEUMANN. The Z/I DMC II – “Imaging Revolution” (англ.). ABSTRACT. Wichmann/VDE Verlag (2011). Проверено 9 февраля 2016.
  14. ↑ 1 2 3 4 5 Геопрофи, 2006, с. 45.
  15. ↑ 1 2 А.Ю. Сечин. Эпоха цифровой аэросъемки (рус.). Геоинформационный портал (22 сентября 2009). Проверено 9 февраля 2016.
  16. ↑ 1 2 Геопрофи, 2006, с. 47.
  17. ↑ Аэрофотосъемка с БПЛА (рус.). Услуги  (недоступная ссылка — история). Беспилотные системы «Атлас». Проверено 12 февраля 2016. Архивировано 22 февраля 2016 года.
  18. ↑ Беспилотные летательные аппараты: применение в целях аэрофотосъемки для картографирования (рус.). Технологии  (недоступная ссылка — история). Компания «Экогеотех». Проверено 12 февраля 2016. Архивировано 17 ноября 2016 года.
  19. ↑ Аэрофотосъемка. Разновидности аппаратов (рус.). «Сервис-Гео». Проверено 12 февраля 2016.
  20. ↑ Фотограмметрия, 1984, с. 4.
  21. ↑ 1 2 Я. Е. Щербаков. Аэрофотоаппараты (рус.). Расчет и конструирование аэрофотоаппаратов. Этапы развития отечественного фотоаппаратостроения. Проверено 17 февраля 2016.
  22. ↑ 1 2 3 Г. Абрамов. Аэрофотосъемка — основные понятия и термины (рус.). Дополнительные материалы. Этапы развития отечественного фотоаппаратостроения. Проверено 17 февраля 2016.
  23. ↑ Аэрофотосъёмка. Аэрофотосъёмочное оборудование, 1981, с. 208.
  24. ↑ 1 2 Аэрофотосъёмка. Аэрофотосъёмочное оборудование, 1981, с. 226.
  25. ↑ Геопрофи, 2006, с. 46.
  26. ↑ Аэрофотосъёмка. Аэрофотосъёмочное оборудование, 1981, с. 229.
  27. ↑ Фотокурьер, 2006, с. 25.
  28. ↑ Аэрофотосъёмка. Аэрофотосъёмочное оборудование, 1981, с. 231.
  29. ↑ Аэрофотосъёмка. Аэрофотосъёмочное оборудование, 1981, с. 274.
  30. ↑ А. С. Кучко. Классификация азрофотоаппаратов (рус.). Аэрофотография (Основы и метрология). Этапы развития отечественного фотоаппаратостроения. Проверено 17 февраля 2016.
  31. ↑ Аэрофотосъёмка. Аэрофотосъёмочное оборудование, 1981, с. 276.
  32. ↑ Волосов, 1978, с. 430.
  33. ↑ Волосов, 1978, с. 438.
  34. ↑ Волосов, 1978, с. 433.
  35. ↑ О. Н. Зинченко. Цифровые камеры для топографической аэрофотосъемки (рус.). Обзор моделей. ЗАО «Фирма «Ракурс» (декабрь 2013). Проверено 9 февраля 2016.
  36. ↑ Цифровой самолетный сканер «3-DAS-1» (рус.). Государственное научно-производственное предприятие «Геосистема». Проверено 10 февраля 2016.

Литература

  • Д. С. Волосов. Глава VI. Фотографические объективы специального применения // Фотографическая оптика. — 2-е изд. — М.: «Искусство», 1978. — С. 430—448. — 543 с. — 10 000 экз.
  • Е. А. Иофис. Фотокинотехника. — М.: «Советская энциклопедия», 1981. — С. 18—20. — 449 с. — 100 000 экз.
  • А. Н. Лобанов. Фотограмметрия / Н. Т. Куприна, 3. Н. Чумаченко. — М.: «Недра», 1984. — 552 с. — 7 900 экз.
  • Советские специальные фотоаппараты для аэрофотосъёмки (рус.) // «Фотокурьер» : журнал. — 2006. — № 4/112. — С. 22—28.

Ссылки

ru-wiki.org

Аэрофотосъемочная камера

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ

Зарегистрировано в Бюро изобретений Госплана при СНК СС(.P

В. А. Миртов.

Аароф ото съем очная камер а.

Заявлено 23 июля 1938 года в Н КВ за Ке 5054.

Оиуолиеовано 28 февраля 1941 года.

Предмет изобретения.

В аэросъемочном производстве од- ним из самых трудоемких процессов является фототриангуляция, служащая для получения элементов внутреннего ориентирования аэроснимков, позволяющих по логяученным данным привести снимки к ортогональному положению. Процесс фототриангуляции вызывает необходимость при получении уточненных фотосхем организовать камеральную обработку материалов съемки, что препятствует получению уточненных фотосхем непосредственно после съемки.

Предметом изобретения является аэрофотокамера, в которой применена ста- билизированная в пространстве гиро- скопом сетка, снабженная круговым,. штрихом, проектируемым на край кадра.

Примерная форма выполнения изобретения представлена на прилагаемом; чертеже.

За конденсатором 2, расположенным против источника света 3, установлена сетка 1. Сетка 1 снабжена круговым штрихом и соединена со стабилизирующим ее положение в пространстве гироскопом. Изображение кругового штриха сетки 1 проектируется объективом 4 на край кадра 6.

Оптическая ось устройства может быть изломана желаемым образом (по конструктивным соображениям), путем включения на пути световых лучей ряда отражающих компонентов 5 и 7.

При трансформировании снимка, полученного аэрофотокамерой, задача будет заключаться в приведении по круговому шаблону тени из эллипсовидной к форме круга. Диаметр кругового шаблона выбирается в соответствии с показанием стойкости.

Применение статоскопа, регистрирующего высоту съемки, позволяет величину шаблона увязать с показаниями, благодаря чему может быть выполнено одно временно с приведением снимка в ортогональное положение и приведение их к масштабу.

Лэрофотосъемочная камера, о т л ича ю ща я с я тем, что в ней применена стабилизированная в пространстве гироскопом сетка 1 с круговым штрихом, проектируемым на край кадра 6 с целью использования .получаемой на кадре проекции круга для ортогональной проекции снимка трансформатором.! !

Отв. редактор П. В. Никитин

Тнп. «Сов. печ.», М 4 "26. Зак. No 1678 †4

Цена 35 коп.

Г осппаниздат

В авторскому свидетельству N 59237

Аэрофотосъемочная камера Аэрофотосъемочная камера 

www.findpatent.ru

Аэрофотоаппарат Википедия

Аэрофотоаппара́т — фотоаппарат специального назначения, предназначенный для аэрофотосъёмки участков земной поверхности с атмосферного летательного аппарата в хозяйственных, научных и военных целях[1]. Состоит из съёмочной камеры, устройства её крепления к носителю (аэрофотоустановки) и командного прибора для автоматического дистанционного управления съёмочным процессом[2]. По назначению аэрофотоаппараты делят на топографические и обзорные, по времени применения — на дневные, ночные и универсальные, по принципу действия — на кадровые, щелевые и панорамные. Кроме того, аэрофотосъёмка может быть плановой, когда оптическая ось объектива направлена в точку надира, и перспективной, когда она расположена под наклоном к горизонту.

Аэрофотоаппараты разных типов

Историческая справка

Первые попытки воздушной съёмки, предпринятые Надаром в 1855 году, проводились при помощи крупноформатных фотоаппаратов, предназначенных для портретной съёмки, и не приспособленных для аэрофотографии. Первый специализированный аэрофотоаппарат, пригодный для съёмки больших площадей на несколько фотопластинок, был построен французом Тибулье в 1884 году[3]. Через пять лет русский инженер Ричард Тиле сконструировал «панорамограф», близкий по конструкции к французскому аналогу, и состоящий из шести камер, расположенных под наклоном вокруг седьмой с вертикальной оптической осью[4]. Запуск затворов всех фотоаппаратов производился изобретённым Тиле электронивелиром, улавливающим отвесное положение оптической оси центральной камеры[5].

Наиболее бурное развитие аэрофотоаппаратов началось после появления первых самолётов, более пригодных для воздушной разведки, чем аэростаты. Съёмка с одноместного летящего самолёта потребовала автоматизации большинства процессов. Первый аэрофотоаппарат, приспособленный для этих целей, был изобретён русским военным инженером Владимиром Потте[6]. Камера была впервые приспособлена для маршрутной съёмки кадровым методом[7]. Её испытания прошли летом 1913 года на Гатчинском аэродроме. Это был первый в мире полуавтоматический плёночный аэрофотоаппарат с однодисковым затвором. Съёмка проводилась на катушечную фотопленку с форматом кадра 13×18 см. Объектив имел фокусное расстояние 21 см и относительное отверстие f/4,5. Во время Первой мировой войны аэрофотоаппарат использовался для разведывательных аэрофотосъёмок. Конструкция фотоаппарата Потте в то время была лучшей в мире. Он использовался в СССР до конца 1920-х годов для создания топографических карт[8].

В 1918 году фирма Eastman Kodak начала производство первого в мире полностью автоматизированного аэрофотоаппарата «К-1»[9][10]. Создание собственного аэросъёмочного оборудования в СССР началось под руководством Михаила Бонч-Бруевича после организации Всероссийского общества «Добролёт» в 1923 году[8]. Первым советским автоматическим аэрофотоаппаратом стал «АФА-13», сконструированный КБ ВООМП в 1934 году[4]. Дальнейшее развитие аппаратуры этого типа связано с разработкой широкоугольных ортоскопических объективов, позволяющих получать снимки больших площадей одним кадром без искажений. Значимым успехом советской оптической промышленности стала разработка в 1935 году инженером Михаилом Русиновым объектива «Лиар-6»[11]. При фокусном расстоянии 100 мм этот объектив покрывал кадр формата 13×18 см, обеспечивая угол поля зрения 104°[12]. Немецкий аналог «Топогон», созданный в скором времени, обладал меньшей светосилой и недопустимо большой дисторсией. В конструкции аэрофотоаппаратов появляются приборы, фиксирующие элементы внешнего ориентирования: радиовысотомеры, статоскопы, гиростабилизаторы и другие. Внедряется автоматическое управление экспозицией. К началу 1950-х годов аэрофотоаппараты превратились в специализированное авиационное устройство с высокой степенью автоматизации.

Современная портативная цифровая система для крупномасштабной аэрофотосъёмки на базе беспилотного мультикоптера

Бурное развитие цифровой фотографии на рубеже XX и XXI столетий предопределило появление цифрового аэрофотоаппарата. Главным препятствием замены аэрофотоплёнки фотоэлектрическим преобразователем стал небольшой формат доступных ПЗС-матриц, не превышавший в первых цифровых камерах размера 86×49 миллиметров[13]. Сопоставимой с обычными аэрофотоаппаратами разрешающей способности удалось добиться в 2000 году компаниям Leica Geosystems и Intergraph при помощи объединения четырёх цифровых камер с такими сенсорами по 28 мегапикселей каждый и последующей обработки полученных файлов на компьютере[14]. Дальнейшее развитие цифровых аэрофотоаппаратов идёт в направлении уменьшения размеров элементарного пикселя, а не увеличения площади матрицы. Так, второе поколение аэрокамер «Z/I Imaging DMC II» содержит в одном корпусе 4 спектрозональных цифровых камеры с небольшими сенсорами и одну 250-мегапиксельную с размером матрицы 90×84 мм. При этом диагональ фотодиодов не превышает 5,6 микрона[13]. Другое направление разработки заключается в использовании вместо кадровой фотоматрицы ПЗС-линейки по принципу щелевого аэрофотоаппарата[14][15]. Кроме оперативности получения результатов, одним из главных достоинств цифровых аэрофотоаппаратов является низкий уровень геометрических искажений изображения местности. Он достигается за счёт высокой точности изготовления фотоматриц и возможности программной коррекции искажений объектива[16].

В последние годы получает распространение дешёвая технология аэрофотосъёмки с беспилотных летательных аппаратов[17]. Из-за небольшого потолка беспилотников доступна только съёмка небольших территорий в крупных масштабах, для которой вместо специализированных цифровых аэрофотоаппаратов может быть использована аппаратура общего назначения, в том числе цифровые зеркальные и беззеркальные фотоаппараты[18][19]. Несмотря на преимущества цифровых методов, аналоговые аэрофотоаппараты продолжают использоваться, принимая участие в гибридной технологии при геодезических съёмках с больших высот. При этом дешифруется не плёночный негатив, а цифровой файл, полученный сканированием аэрофотоплёнки на фотограмметрическом сканере. Получаемое при этом разрешение в 180 мегапикселей превосходит этот же параметр большинства серийных цифровых аэрофотоаппаратов, обычно не превышающий 40 мегапикселей[14].

Особенности конструкции

Советский аэрофотоаппарат «АФА-42»

Главное отличие от всех остальных видов фотоаппаратуры заключается в необходимости обеспечения высокой точности измерений на местности при дешифровке снимков, требующей минимальных геометрических искажений изображения[20]. Это достигается тщательным выравниванием аэрофотоплёнки в кадровом окне, высокой ортоскопичностью используемых объективов и точной ориентацией относительно земной поверхности. Данные о времени, параметрах полёта и ориентации в момент съёмки впечатываются большинством аэрофотоаппаратов на плёнку или записываются в цифровой файл снимка. Некоторые аэрофотоаппараты дополнительно впечатывают сенситометрический клин[21].

В современных аэрофотоаппаратах отсутствует видоискатель, поскольку они непригодны для съёмки с рук, и закрепляются на летательном аппарате неподвижно или через стабилизирующие платформы. Кадрирование производится изменением положения носителя при помощи специальных систем самолётовождения, интервалометров, а также датчиков высоты и крена. Управление аэрофотоаппаратами осуществляется дистанционно при помощи командных приборов, размещаемых в кабине экипажа и сопряжённых с аэронавигационным оборудованием и системами спутникового позиционирования. Часто аэрофотоаппараты снабжаются электрообогревом, предотвращающим запотевание стёкол и замерзание механизмов на большой высоте.

Кадровые аппараты

Наиболее распространены кадровые аэрофотоаппараты, ведущие площадную или маршрутную съёмку местности последовательным фотографированием её участков с перекрытием соседних снимков[22]. По классификации, принятой в обычной фотографии, большинство кадровых аэрофотоаппаратов можно отнести к крупноформатным, и из-за большого размера кадра они оснащаются системой выравнивания фотоплёнки в кадровом окне (чаще всего при помощи вакуума или прижима к стеклу)[23]. Площадь экспонируемого кадра ограничивается прикладной рамкой с координатными метками. В советских аэрофотоаппаратах наиболее распространённым был формат кадра 18×18 сантиметров, а в аппаратуре иностранного производства чаще встречается кадр 23×23 см[24]. В настоящее время советский стандарт не используется[14].

Транспортировка аэрофотоплёнки и взвод затвора в большинстве случаев происходят при помощи встроенного электропривода. Объектив постоянного фокусного расстояния неподвижно сфокусирован на «бесконечность», поскольку съёмка происходит с высот, превышающих это значение для любого объектива[21][22]. Иногда для охвата большой площади земной поверхности используются многообъективные кадровые фотоаппараты, в которых каждый объектив ведёт съёмку отдельного участка[1]. В цифровых кадровых фотоаппаратах применяются ПЗС-матрицы прямоугольной формы. В полноформатных цифровых камерах используется одна матрица, а в среднеформатных готовое изображение сшивается компьютером из нескольких, полученных с небольших матриц через разные объективы[15]. В большинстве случаев для повышения разрешающей способности фильтр Байера не используется, и при необходимости получения цветного или спектрозонального изображения съёмка ведётся четырьмя монохромными камерами за соответствующими светофильтрами[25].

Щелевые аппараты

Такие аэрофотоаппараты осуществляют маршрутную аэрофотосъёмку не покадрово, а непрерывно, по принципу щелевой фотографии. Фотоплёнка с постоянной скоростью перемещается мимо щели, расположенной в фокальной плоскости объектива. При установке щелевого аэрофотоаппарата на носитель эта щель располагается перпендикулярно к направлению полёта[26]. Движение плёнки синхронизируется с полётом таким образом, чтобы её скорость совпадала со скоростью перемещения оптического изображения[22]. Выдержка регулируется не затвором, а шириной щели. Готовый снимок представляет собой сплошной кадр на рулоне фотоплёнки с непрерывным изображением местности, расположенной вдоль всего маршрута[27]. Технология позволяет вести съёмку на малой высоте (50—100 м) и высоких скоростях полёта носителя (более 1000 км/ч), что недостижимо для кадровых аэрофотоаппаратов. Кроме того, щелевые аппараты более пригодны для ночной съёмки, поскольку даже при длинных выдержках дают несмазанное изображение.

В цифровых аэрофотоаппаратах аналогичной конструкции (сканирующих) вместо щели размещена ПЗС-линейка, а изображение формируется в кадровой памяти[14]. Для измерительных целей аэроснимки, сделанные щелевыми аппаратами непригодны из-за геометрических искажений и разницы масштабов, получаемых в направлении полёта и перпендикулярном к нему[28]. Цифровые щелевые камеры позволяют компенсировать искажения обработкой полученных данных специальным программным обеспечением. Достоинством сканирующих цифровых аппаратов является возможность получения цветного и спектрозонального изображения с высоким разрешением. Для этого вместо одной устанавливаются несколько ПЗС-линеек (чаще всего 3 или 4), расположенных за цветоделительной системой. В кадровых цифровых фотоаппаратах на монохромное изображение высокой чёткости накладывается цветное с низким разрешением, снижая информативность дешифровки. Двухщелевые аэрофотоаппараты позволяют вести съёмку сразу в двух разных масштабах или создавать трёхмерную модель местности за счёт параллакса, получаемого при движении самолёта. При этом первая щель фиксирует местность до её пролёта, а вторая — после, с другого ракурса[16].

Панорамные аппараты

Служат для площадной аэрофотосъёмки последовательной фиксацией широких участков (панорам) местности, практически от горизонта до горизонта поперёк маршрута. Это достигается в простейшем случае многообъективными кадровыми аэрофотоаппаратами, состоящими из одной плановой и нескольких перспективных камер, расположенных наклонно[29]. Специализированный панорамный фотоаппарат сканирует местность вращением объектива вокруг нодальной точки вместе с экспонирующей щелью. При этом фотоплёнка неподвижна и выровнена на поверхности цилиндра или конуса из оптического стекла, с радиусом, равным фокусному расстоянию объектива. Принцип действия таких аэрофотоаппаратов сходен с обычными фотоаппаратами для панорамной фотографии. В случае конической поверхности получается не планово-панорамный, а перспективно-панорамный снимок местности. В панорамных аппаратах с косвенным сканированием объектив неподвижен, а развёртка осуществляется расположенными перед ним вращающимися зеркалом или призмой[30]. При этом аэрофотоплёнка перемещается синхронно с движением сканирующей системы[31]. Панорамная аэрофотосъёмка также непригодна для точных измерений из-за геометрических искажений и применяется в специальных целях.

Аэрофотообъективы

Аэрофотообъективы делятся на оптику, предназначенную для топографических или обзорных съёмок[32]. К их оптическим качествам предъявляются самые высокие требования, часто взаимоисключающие. Они должны обладать минимальными геометрическими искажениями при больших углах поля зрения и высокой светосиле. В то же время, разрешающая способность таких объективов должна быть высокой как в центре, так и по полю, чтобы обеспечить высокую дешифровочную пригодность аэрофильма. Дополнительным требованием является температурная стабильность, исключающая ухудшение качества изображения при охлаждении объектива на больших высотах. Мировое объективостроение во многом обязано своим прогрессом масштабным работам по проектированию новейшей аэрооптики, развёрнутым в нескольких странах после Первой мировой войны.

Существенный вклад в это внесла советская оптическая промышленность во главе с Государственным оптическим институтом им. Вавилова. За несколько десятилетий были созданы оптические схемы светосильных широкоугольных анастигматов, ставших образцом для многочисленных подражаний, и открывших новые перспективы для других разработчиков. Наибольшую известность получили следующие советские аэрофотообъективы[33]:

  • «Ортогон-8» — Фокусное расстояние 55 мм; угол поля зрения 133°; формат кадра — 18×18 см.
  • «Руссар-33» — Фокусное расстояние 100 мм; разрешение в центре 52 лин/мм; угол поля зрения 104°; формат кадра — 18×18 см.
  • «Орион-1А» — Фокусное расстояние 200 мм; разрешение в центре 32 лин/мм; угол поля зрения 92°; формат кадра — 30×30 см.
  • «Уран-16» — Фокусное расстояние 750 мм; разрешение в центре 28 лин/мм; угол поля зрения 30°; формат кадра — 30×30 см.
  • «Телемар-7М» — Фокусное расстояние 1000 мм; разрешение в центре 33 лин/мм; угол поля зрения 24°; формат кадра — 30×30 см.
  • «Телемар-12» — Фокусное расстояние 1800 мм; разрешение в центре 20 лин/мм; угол поля зрения 22°; формат кадра — 50×50 см.

Кроме советских объективов высокими оптическими качествами обладает иностранная оптика, такая как «Аэроэктар» и «Геогон» (США), «Авиогон» (Швейцария) и «Плеогон» (Германия). Для облегчения дешифровки аэронегативов и снижения влияния атмосферной дымки на контраст, в большинстве аэрофотоаппаратов предусмотрено размещение перед объективом различных светофильтров. В зависимости от высоты, с которой проводится аэрофотосъёмка, выбираются светофильтры, в той или иной мере отсекающие коротковолновую часть спектра, которая подвергается наибольшему рассеянию в атмосфере[34]. Светофильтры применяются также при съёмке в невидимых лучах, пропуская только полезную часть светового излучения.

Производители

В СССР выпуск первых аэрофотоаппаратов был налажен на московском заводе «Геодезия», в годы войны эвакуированном за Урал. В дальнейшем основным производителем стал Казанский оптико-механический завод «КОМЗ». Кроме Советского Союза аэрофотоаппараты выпускались в других странах с развитой оптико-механической промышленностью: США, Великобритании, Италии, Франции, Германии и Японии[24]. Наиболее известна аппаратура американской компании Fairchild Aerial Camera, немецкой Carl Zeiss и французской S. F. O. M.

Современная цифровая аэрофотоаппаратура выпускается компаниями Hexagon AB (результат слияния Leica Geosystems и Z/I Imaging, Швеция), IGI mbH (Германия), Visionmap (Израиль), Optech и Applanix (Канада), Vexsel Imaging (Австрия) и другими[35]. В 2004 году выпуск цифровой сканирующей аэрофотокамеры «3-DAS-1» налажен на украинском НПП «Геосистема»[36].

См. также

Источники

  1. ↑ 1 2 Фотокинотехника, 1981, с. 31.
  2. ↑ Аэрофотосъёмка. Аэрофотосъёмочное оборудование, 1981, с. 119.
  3. ↑ Аэрофотосъёмка. Аэрофотосъёмочное оборудование, 1981, с. 6.
  4. ↑ 1 2 Фотокурьер, 2006, с. 23.
  5. ↑ Аэрофотосъёмка. Аэрофотосъёмочное оборудование, 1981, с. 7.
  6. ↑ Аэрофотосъёмка. Аэрофотосъёмочное оборудование, 1981, с. 8.
  7. ↑ Аэрофотоаппарат Потте (АФА-Потте) (рус.). Авиамузей. Проверено 4 августа 2017.
  8. ↑ 1 2 А. И. Шершень. Развитие аэрофотосъемки в России (рус.). Дополнительные материалы. Этапы развития отечественного фотоаппаратостроения. Проверено 7 февраля 2016.
  9. ↑ Лосева Н. А. Основные события в истории создания аэрофотосъёмочной аппаратуры (рус.). Санкт-Петербургский техникум геодезии и картографии (17 февраля 2005). Проверено 10 февраля 2016.
  10. ↑ Evolution of Airborne Remote Sensing (англ.). Миссурийский университет науки и технологий. Проверено 11 февраля 2016.
  11. ↑ Аэрофотосъёмка. Аэрофотосъёмочное оборудование, 1981, с. 10.
  12. ↑ Фотокурьер, 2006, с. 24.
  13. ↑ 1 2 KLAUS J. NEUMANN. The Z/I DMC II – “Imaging Revolution” (англ.). ABSTRACT. Wichmann/VDE Verlag (2011). Проверено 9 февраля 2016.
  14. ↑ 1 2 3 4 5 Геопрофи, 2006, с. 45.
  15. ↑ 1 2 А.Ю. Сечин. Эпоха цифровой аэросъемки (рус.). Геоинформационный портал (22 сентября 2009). Проверено 9 февраля 2016.
  16. ↑ 1 2 Геопрофи, 2006, с. 47.
  17. ↑ Аэрофотосъемка с БПЛА (рус.). Услуги  (недоступная ссылка — история). Беспилотные системы «Атлас». Проверено 12 февраля 2016. Архивировано 22 февраля 2016 года.
  18. ↑ Беспилотные летательные аппараты: применение в целях аэрофотосъемки для картографирования (рус.). Технологии  (недоступная ссылка — история). Компания «Экогеотех». Проверено 12 февраля 2016. Архивировано 17 ноября 2016 года.
  19. ↑ Аэрофотосъемка. Разновидности аппаратов (рус.). «Сервис-Гео». Проверено 12 февраля 2016.
  20. ↑ Фотограмметрия, 1984, с. 4.
  21. ↑ 1 2 Я. Е. Щербаков. Аэрофотоаппараты (рус.). Расчет и конструирование аэрофотоаппаратов. Этапы развития отечественного фотоаппаратостроения. Проверено 17 февраля 2016.
  22. ↑ 1 2 3 Г. Абрамов. Аэрофотосъемка — основные понятия и термины (рус.). Дополнительные материалы. Этапы развития отечественного фотоаппаратостроения. Проверено 17 февраля 2016.
  23. ↑ Аэрофотосъёмка. Аэрофотосъёмочное оборудование, 1981, с. 208.
  24. ↑ 1 2 Аэрофотосъёмка. Аэрофотосъёмочное оборудование, 1981, с. 226.
  25. ↑ Геопрофи, 2006, с. 46.
  26. ↑ Аэрофотосъёмка. Аэрофотосъёмочное оборудование, 1981, с. 229.
  27. ↑ Фотокурьер, 2006, с. 25.
  28. ↑ Аэрофотосъёмка. Аэрофотосъёмочное оборудование, 1981, с. 231.
  29. ↑ Аэрофотосъёмка. Аэрофотосъёмочное оборудование, 1981, с. 274.
  30. ↑ А. С. Кучко. Классификация азрофотоаппаратов (рус.). Аэрофотография (Основы и метрология). Этапы развития отечественного фотоаппаратостроения. Проверено 17 февраля 2016.
  31. ↑ Аэрофотосъёмка. Аэрофотосъёмочное оборудование, 1981, с. 276.
  32. ↑ Волосов, 1978, с. 430.
  33. ↑ Волосов, 1978, с. 438.
  34. ↑ Волосов, 1978, с. 433.
  35. ↑ О. Н. Зинченко. Цифровые камеры для топографической аэрофотосъемки (рус.). Обзор моделей. ЗАО «Фирма «Ракурс» (декабрь 2013). Проверено 9 февраля 2016.
  36. ↑ Цифровой самолетный сканер «3-DAS-1» (рус.). Государственное научно-производственное предприятие «Геосистема». Проверено 10 февраля 2016.

Литература

  • Д. С. Волосов. Глава VI. Фотографические объективы специального применения // Фотографическая оптика. — 2-е изд. — М.: «Искусство», 1978. — С. 430—448. — 543 с. — 10 000 экз.
  • Е. А. Иофис. Фотокинотехника. — М.: «Советская энциклопедия», 1981. — С. 18—20. — 449 с. — 100 000 экз.
  • А. Н. Лобанов. Фотограмметрия / Н. Т. Куприна, 3. Н. Чумаченко. — М.: «Недра», 1984. — 552 с. — 7 900 экз.
  • Советские специальные фотоаппараты для аэрофотосъёмки (рус.) // «Фотокурьер» : журнал. — 2006. — № 4/112. — С. 22—28.

Ссылки

wikiredia.ru

Объективы для аэрофотосъемки | БЛОГ ДМИТРИЯ ЕВТИФЕЕВА

Тема объективов для аэрофотосъемки всплывает время от времени при обсуждении разрешения объективов (предполагается особо высокое разрешение объективов), поэтому я и не мог её обойти стороной. Какие объективы использовались, как совершенствовались технологии...Как дела обстоят сейчас.

Я понимаю, что статья получилась очень длинной и насыщенной информацией, имеющей мало отношения к обычной фотосъемке, но статья призвана закрыть большую тему объективов и камер для аэрофотосъемки на долгое время.

Иначе этот вопрос будет всплывать и дальше с некоторой периодичностью. Так что я надеюсь на вашу любознательность и прошу снисхождения за огрехи в переводе и орфографические ошибки. Мне пришлось «переварить» огромный материал на эту тему.Для себя я тему аэрофотосъемки почти закрыл (было интересно ознакомиться с совсем новой областью фотосъемки) и, надеюсь, некоторые ваши вопросы тоже получат ответы из статьи.Кроме того, привязка к компании Carl Zeiss позволила отследить развитие отрасли от начала и до сегодняшнего времени. Стоит отметить, что сейчас производством камер и объективов для аэрофотосъемки занимается и компания Leica. В конце статьи есть ролик, где видно современные камеры обеих компаний.

Если какие-то вопросы останутся, то можете спрашивать в комментариях, так как я старался писать факты, только напрямую относящиеся к камерам и объективам, и опускать технологию процесса съемки, где это было возможно.

Аэрофотосъемка — фотосъемка с воздуха

к содержанию ↑

к содержанию ↑

Применение аэрофотосъемки:

— Картографы и инженеры делают точные измерения с аэрофотографий— Картографы используют аэрофотографии для создания карт для всех видов человеческой активности (использования земли)— Учёные используют аэрофотографии, чтобы анализировать состояние земной поверхности

Аэрофотосъемка может быть осуществлена 35мм, среднеформатной или специализированной камерой большого формата.Многие удачные снимки земной поверхности были сделаны на 35мм камеру «с рук».

Тем не менее, для изучения больших площадей поверхности Земли необходимы специальные камеры, изготовленные с особой механической точностью и оснащенные объективами с высоким разрешением.Чаще всего это камеры среднего и большого формата, закрепленные на специальной платформе и управляемые микромотором.

к содержанию ↑

Типы фотокамер

— Аэрокартографические камеры с одним объективом (Aerial mapping camera),— Разведывательные камеры (Reconnaissance camera),— Ленточная камера (Strip Camera),— Панорамная камера (Panoramic camera),— Многообъективная камера (Multiband Aerial Camera)— Цифровая камера (Digital camera).

к содержанию ↑

Aerial mapping камеры

Также называется метрическая или картографическая однообъективная камера, сконструированная, чтобы получать геометрически максимально правильную картинку.Обычно оснащена объективом с низкой дисторсией, зафиксирована под определенным углом к оси самолета.Формат кадра часто использовался квадратный, 230 мм. Емкость картриджа с плёнкой примерно 120 метров.Снимок получается при открытиии затвора, который управляется интервалометром.В настоящее время такие камеры используются чаще всего.

Объективы для аэрофотосъемки

Аэрокартографическая камера (Carl Zeiss RMK/A15/23) с автоматическим выравниванием и контролем экспозиции. Установлена на специальную подвесную систему, между управляющим контроллером (слева) и навигационным телескопом (справа).

Устройство камеры.

Объективы для аэрофотосъемки

Объективы для аэрофотосъемки

к содержанию ↑

Панорамные камеры

Объективы для аэрофотосъемки

В панорамных камерах территория «сканируется» за счёт:

— вращения объектива;— вращения призмы перед объективом;— перемещения зеркала перед объективом.

Территория сканируется из стороны в сторону, перпендикулярно движению самолёта.Плёнка экспонируется вдоль своей вогнутой поверхности, расположенной на фокальном расстоянии от объектива и угловое покрытие может быть от горизонта до горизонта.Камера же с вращающейся призмой имеет фиксированный объектив и плоскую поверхность плёнки. Сканирование реализуется за счёт вращения призмы перед объективом.

Вариант с зеркалом мало освещен в литературе. По некоторым данным он лучше, чем вращение объектива за счет меньших энергозатрат и лучше, чем вращение призмы за счёт меньших потерь света. В СССР тоже были такие разработки, но они под строгим секретом, так что писать мне здесь нечего.

Объективы для аэрофотосъемки

фото, сделанное панорамной камерой

Панорамная фотография с углом сканирования 180 град. Отметим детализацию изображения, большую площадь покрытия и геометрическую дисторсию. Области у концов фото сжаты.

к содержанию ↑

Multiband Aerial Camera

Такие камеры оснащаются несколькими объективами и несколькими CCD сенсорами. По сути это несколько камер в одной оболочке, работающих синхронно.

Объективы для аэрофотосъемки

DMC 1

Объективы для аэрофотосъемки

Объективы для аэрофотосъемки

Объективы для аэрофотосъемки

Чтобы разобраться с объективами, нам придётся пройтись по истории аэрофотографии, особенностях аэрофотообъективов, типам и назначению объективов, а также посмотреть, как менялись камеры.

Начну я сегодня с краткой истории (полная история претендует на очень толстую книгу) и буду пополнять статью до полного её логического завершения. Иначе — никак, тема аэрофотосъемки очень глобальна и в двух словах её не раскроешь.

к содержанию ↑

к содержанию ↑

— Gasper Felix Tournachon «Nadar» делает первый аэрофотоснимок с воздушного шара на высоте более 365м над Парижем.

Объективы для аэрофотосъемки

(слева) Nadar «Поднимает фотографию на уровень искусства», карикатура, сделанная Honoré Daunier. Опубликована в Le Boulevard, 25 мая 1862.(справа) Ранние фотографии Nadar'а, сделанные в Париже, в 1866г.

к содержанию ↑

Бостон, США, сфотографирован с высоты более 365м James Wallace Black

Объективы для аэрофотосъемки

к содержанию ↑

Arthur Batut (Франция) делает аэрофотоснимок с помощью кайта

Объективы для аэрофотосъемки

к содержанию ↑

Первая аэрофотография с помощью ракеты сделана Альфредом Нобелем, который сейчас более известен как основатель Нобелевской премии. На снимке — шведская сельская местность.

Объективы для аэрофотосъемки

фото, сделанное Альфредом Нобелем

к содержанию ↑

«Баварский голубиный корпус» использует голубей для передачи сообщений, и для аэрофотографии и некто Julius Neubronne патентует камеру, размещаемую на шее голубя.

Объективы для аэрофотосъемки

к содержанию ↑

В Германии снимали на 15 cm Carl Zeiss Tessar f/6.3

Объектив 15 cm Carl Zeiss Tessar f/6.3 разработан Paul Rudolph (1858—1935).

Объективы для аэрофотосъемки

камера с объективом 15 cm Tessar f/6.3, использованная для съемок с воздушного шара

Ernst Wandersleb (1879—1963) использовал этот объектив для съемок с воздушного шара. А также он использовал Apotessar и объективы конкурентов Цейса: “Aplanat” (1909), “Extra-Rapid Aplanat” (1911,1912), the “Dopp.Anast. Goerz” (1909) и “Ernemann” (1911).

Объективы для аэрофотосъемки

Объективы для аэрофотосъемки

команда воздушного шара

Объективы для аэрофотосъемки

запуск

150 mm Tessar® f/4.5 lens.

Завод Цейса, снятый на 150 mm Tessar® f/4.5 lens в 1910г.

к содержанию ↑

Albert Maul, используя ракету с пропеллером, работающую на сжатом воздухе, сделал аэрофотоснимок с высоты 792м. Затем камера катапультировалась и на парашюте вернулась на землю.

Объективы для аэрофотосъемки

(слева) Одна из аэрофотографий Maul'а , на которой изображена сельская местность на территории Германии.(справа) Ракета Albert Maul.

к содержанию ↑

Объективы для аэрофотосъемки

к содержанию ↑

Wilbur Wright, будучи пилотом, вместе с L.P. Bonvillain на борту, получил первую аэрофотографию во Франции. В следующем году записано первое аэровидео, но уже другим пилотом.

Объективы для аэрофотосъемки

к содержанию ↑

Камера разработана Carl Zeiss Jena для аэрофотосъемки.

Объективы для аэрофотосъемки

камера для съемок с воздушного шара

к содержанию ↑

Первая Мировая Война дала толчок развитию аэрофотографии, но после войны интерес стал угасать.

Объективы для аэрофотосъемки

Объективы для аэрофотосъемки

Объективы для аэрофотосъемки

аэрофотокамера для съемки с рук

Объективы для аэрофотосъемки

к содержанию ↑

После войны аэрофотография переместилась в гражданский сектор. Sherman Fairchild сделал серию аэрофотографий с небольшим нахлестом (перекрытием) и изготовил карту Манхэттена. Эта фотография имела успех и многие нашли способ картографии с воздуха более дешевым и быстрым, нежели с земли. Так аэрофотография стала коммерчески успешной.

Объективы для аэрофотосъемки

(слева) камера Fairchild'а стала стандартом для аэрофотографии(в центре) Нижний Манхэттен, карта составлена из 100 аэрофотографий, сделанных Fairchild Aerial Camera Corporation на высоте 3000 метров, 4 августа 1921г.(справа) Ocean City, New Jersey. Часть береговой линии New Jersey в 1920г., предполагается, что фото сделано Fairchild Aerial Camera Company.

Камеры Fairchild'а впоследствии были использованы для космических программ Apollo 15,16 и 17 для картографии лунной поверхности.

к содержанию ↑

Carl Zeiss разработали аналоговую камеру RMK C1

камера Carl Zeiss RMK C1

камера Carl Zeiss RMK C1

к содержанию ↑

Willy Merté вместе с Ernst Wandersleb (Carl Zeiss) разработали объектив Biotessar (Biotessar 1:2,8 F=16,5 cm ?).

Biotessar 1:2,8 F=16,5 cm

Biotessar - оптическая схема

Biotessar — оптическая схема

к содержанию ↑

Willy Merté (Carl Zeiss) разработал объектив ORTHOMETAR 21cm F4.5.

ORTHOMETAR 21cm F4.5

ORTHOMETAR 21cm F4.5

к содержанию ↑

В Финляндии использовалась камера Zeiss RMK С/6.

к содержанию ↑

RMK P 21

RMK P 21

Объектив: ORTHOMETAR 4.5/210Формат кадра: 18×18 см

к содержанию ↑

Разработан Carl Zeiss Topogon 200/6.3, которым снимали на большой формат 11X14".

Carl Zeiss Topogon 20/6.3

Carl Zeiss Topogon 200/6.3

Carl Zeiss Topogon - оптическая схема

Carl Zeiss Topogon оптическая схема

До него использовали Bausch & Lomb Metrogon 153/6.3 для съемки на большой формат.Более подробной информации по Метрогону не нашёл.

к содержанию ↑

Разработан Carl Zeiss Biogon 35/2.8. В варианте для среднего формата (Carl Zeiss 75/4.5 Aerial Biogon) используется для аэрофотосъемки всю войну.

Объективы для аэрофотосъемки

Carl Zeiss Jena Biogon (ver.1). Этот дальномерный экземпляр встает на Contax II, Contax III

Объективы для аэрофотосъемки

оптическая схема Carl Zeiss Jena Biogon 35/2.8 (ver.1)

В тоже время продолжалась разработка больших камер для аэрофотографии, была выпущена RMK P 10.

RMK P 10

RMK P 10

Объектив: Topogon 6.3/100 или 6.3/200

к содержанию ↑

HS 1818

HS 1818

Объектив: сменный, TOPOGON 100/6.3 или TOPOGON 210/6.3.

к содержанию ↑

Роберт Рихтер (Carl Zeiss) разработал супер-широкоугольный объектив PLEON 8/7.25 с углом обзора 148град. Объектив имел сильную дисторсию и использовался в камере Rb 7/18 (разведывательная).

В Швеции Виктор Хассельблад сделал камеру для аэрофотосъемки Ross Handheld Aerial Camera HK 7 на основе немецкой GXN Handkamera Hk 12.5/7×9, которую получили со сбитого немецкого самолёта.

GXN Handkamera Hk 12.5/7x9

GXN Handkamera Hk 12.5/7×9

Объектив: Schneider Kreuznach Xenon 2/12.5cmФормат кадра: 7×9 см

Ross Handheld Aerial Camera HK 7

Ross Handheld Aerial Camera HK 7

Камера использовалась с объективами:— Carl Zeiss «Biotessar 2,8/13,5 cm»— Meyer «Telemegor 5,5/250»

Скорость затвора: 1/150, 1/250 и 1/400 сек

Камерой пользовались для съемки «с рук». Кадры должны были перехлестываться (перекрываться) на 60% для картографических нужд.

Формат кадра: 7 x 9 см

к содержанию ↑

Первые фотографии из космоса с помощью ракет V-2.

Объективы для аэрофотосъемки

к содержанию ↑

Выпущен новый Carl Zeiss Biogon 35/2.8, который намного лучше прежнего по характеристикам.

Объективы для аэрофотосъемки

Carl Zeiss Biogon 35/2.8 (дальномерный, на Contax IIa, IIIa)

к содержанию ↑

Разработан аналог Биогона — Wild Aviogon

к содержанию ↑

Carl Zeiss разработали и начали использовать аналоговую камеру RMK 21/18.

Объективы для аэрофотосъемки

Carl Zeiss RMK 21/18

Объектив: TOPAR 4/210

Объективы для аэрофотосъемки

Topar 210/4

Новый объектив показал себя очень хорошо, и в два раза новая система превзошла по разрешению старую, с объективом Orthometar, таким образом, позволяя снимать с вдвое большей высоты.

Формат кадра: 18 cm x 18 cmВыдержка 1/100 сек и 1/1000 сек

Запатентован новый тип затвора: вращающийся.

Объективы для аэрофотосъемки

aerotop shutter

к содержанию ↑

Westinghouse при финансовой поддержке USAF разрабатывает первый airborne radar (SLAR). Это специальный радар, который устанавливается на самолете или спутнике и перпендикулярно движению летательного аппарата снимает изображение.

Объективы для аэрофотосъемки

Объективы для аэрофотосъемки

Лаконичная рекламная брошюра на SLAR покажет основные моменты в работе.

  slar_brochure_2013_web.pdf

к содержанию ↑

Разработан новый объектив: PLEOGON 153/5.6. Он был разработан на основе Topogon'а, но имел намного превосходящие характеристики ( Дисторсия меньше 5 мкм. Для сравнения, у Топогона 100/6.3 дисторсия равна 50 мкм).

PLEOGON 153/5.6

PLEOGON 153/5.6

к содержанию ↑

Разработали и начали использовать аналоговую камеру RMK с объективом Orthometar 210/4.5.

Объективы для аэрофотосъемки

Carl Zeiss RMK

Объективы для аэрофотосъемки

Zeiss RMK

Carl Zeiss разработали аналоговую камеру RMK 15/23.

RMK 15/23

Carl Zeiss RMK 15/23

Формат кадра: 23 cm x 23 cm.

В тоже время в ГДР на заводе VEB Carl Zeiss Jena сделали камеру MRB.

Carl Zeiss Jena MRB

Carl Zeiss Jena MRB

к содержанию ↑

СССР запускает Спутник-1 с которого делает первые космические фотографии.

Объективы для аэрофотосъемки

Объективы для аэрофотосъемки

к содержанию ↑

США начинает фотографировать Землю со спутников-шпионов CORONA.

Объективы для аэрофотосъемки

к содержанию ↑

Появилось новое семейство камер с индексом «А». Это было обусловлено тем фактом, что растительность оказалось лучше снимать на инфракрасную плёнку.До этого момента были использованы панхроматические плёнки с чувствительностью к спектру света от 400-700нм. Когда появилась необходимость снимать на инфракрасную плёнку, объектив Pleogon тоже был доработан и его ХА скорректированы до 800нм. К новой версии объектива тоже добавилась литера «А» и он стал «PLEOGON A 5.6/153».

RMK A 15/23

RMK A 15/23

к содержанию ↑

Zaitor and Tsuprun создают прототип 9-объективной мультиспектральной камеры.В этом же году происходит «Кубинский ракетный кризис» и аэрофотосъемка явилась важным инструментом для выявления активности на Кубе.

Объективы для аэрофотосъемки

Объективы для аэрофотосъемки

к содержанию ↑

Появление камер RMK A 21/23, RMK A 30/23 и RMK 60/23.

RMK A 30/23

RMK A 30/23

К ним поставлялись объективы: TOPAR A 5.6/305, TOPARON A 4/210 и TELIKON A 6.3/610.

Объективы для аэрофотосъемки

к содержанию ↑

Модификация объектива Плеогон — PLEOGON A1 5.6/153.

к содержанию ↑

Представлен широкоугольный объектив S-PLEOGON A 4/85 с углом обзора 125град и дисторсией 7 мкм.

к содержанию ↑

Представлена камера RMK A 8.5/23.

RMK A 8.5/23

RMK A 8.5/23

Модификация объектива Плеогон — PLEOGON A2 5.6/153.

Кроме того представлена разведывательная камера KRb 8/24 C

KRb 8/24 C

KRb 8/24 C

Объективы для аэрофотосъемки

принцип работы разведывательной камеры

Объектив: 3 x ZEISS TOPAR AS 80/2Формат кадра: 71.5 mm x 71.5 mm

к содержанию ↑

Модификация объектива Плеогон — PLEOGON A 4/153.

к содержанию ↑

Представлена мультиспектральная камера MUK 8/24

Объективы для аэрофотосъемки

MUK 8/24

Объектив: 3 x ZEISS TOPAR AS 2/80Формат кадра: 71.5 mm x 71.5 mmСкорость затвора: 1/100 to ½ 000 sec

к содержанию ↑

Представлена мультиспектральная strip-камера SK 2

Strip-камера непрерывно «сканировала» местность через небольшую щель.

Объективы для аэрофотосъемки

SK 2

Объектив: ZEISS BIOGON 4,5/53, сменный, а также ZEISS UV- SONNAR 4,3/105Ширина плёнки: 115 mm

к содержанию ↑

Модификация объектива Плеогон — PLEOGON A2 4/153.

к содержанию ↑

Объективы для аэрофотосъемки

Carl Zeiss Jena MKF-6M

MKF-6M мультиспектральная камера с 6-ю объективами для фотографирования поверхности Земли из космоса. Она была одним из важнейших изобретений ГДР, касающимся полётов в космос.

К камере прилагаются шесть плёночных кассет и контрольная панель (на снимке их нет). Цветные фильтры помещаются перед объективами, чтобы захватывать только требуемый спектр света. Дополнительная информация впечатывается в край снимка. Высокая скорость космического корабля (примерно 28,000 км/ч) приводит к некоторому размытию картинки. Чтобы минимизировать этот эффект рама камеры перемещается в направлении движения корабля.

MKF-6M была впервые использована в 1976, как часть Союз-22. Она была стандартным оборудованием на Салют-6 и Салют-7, а также на космической станции Мир.

к содержанию ↑

Технические данные MKF-6

Рекомендуемая высота полёта: 200 — 400 kmОбъектив: 6 x Pinatar 4/125, 10 lensesФокусное расстояние: 125 mmЗатвор: вращающийсяВремя экспозиции: 1/20 — 1/200 sФормат негатива: 55 x 81 mmРазрешение: max. 18 m

к содержанию ↑

Представлена разведывательная камера KRb 6/24 (KA-106A)

Объективы для аэрофотосъемки

KRb 6/24 (KA-106A )

Объективы для аэрофотосъемки

Процесс работы камеры

Объективы для аэрофотосъемки

Результат работы камеры

Объектив(ы): 5 x ZEISS TOPAR AS 2/57Формат кадра: 50 mm x 40 mm,Скорость затвора: 1/150 to ½ 000 sec,

к содержанию ↑

В ГДР на заводе VEB Carl Zeiss Jena сделали камеру LMK.

LMK— Первая камера, управляемая с компьютера— Первая камера с FMC— Первая камера с гиро-стабилизированным креплением

Carl Zeiss Jena LMK

Carl Zeiss Jena LMK

Объективы для аэрофотосъемки

к содержанию ↑

RMK A 30/23

RMK A 30/23

Эта камера отправилась в космос на американском космическом шаттле в декабре 1983, как часть оборудования первой космической миссии SPACELAB.

Эта камера была модифицирована для использования в космосе. Она имела 7-ми линзовый объектив, практически свободный от дисторсии. Она также была известна как «метрическая камера». Снимки с этой камеры могли быть использованы для построения карты масштаба 1:50,000. Неотсоединяемый магазин содержал 150 м плёнки, которой хватало на 550 снимков. Камера использовала чёрно-белую и инфракрасную плёнку. Также камера была оборудована механизмом, для компенсации движения космического корабля (примерно 28,000 км/ч).

Технические данные RMK A 30/23

Рекомендуемая высота для съемки: примерно 250 кмОбъектив: Topar A1, 7-lensesЗатвор: вращающийсяВремя экспозиции: 1/250 -1/1000 секФормат негатива: 230 x 230 ммРазрешение: max. 21 m

ZEISS RMK A 30/23

фото сделано камерой ZEISS RMK A 30/23 на цветную инфракрасную плёнку в ходе космической программы Spacelab

к содержанию ↑

Carl Zeiss разработали и начали использовать аналоговую камеру KS 153.

KS-153A/610mm

KS-153A/610mm

Объективы для аэрофотосъемки

процесс работы камеры

Объектив: ZEISS TELIKON A 4/612, KS-153A: TELIKON A1 4/610]Камера могла комплектоваться 3-мя или 5-ю объективами.

Формат кадра: 115 mm x 213 mm, KS-153A: 115 mm x 230 mmСкорость затвора: до 1/1 000 sec или [KS-153A: 1/150 - 1/2 000 sec]

к содержанию ↑

Модификация объектива Плеогон — PLEOGON A3 4/153.

к содержанию ↑

Carl Zeiss разработали и начали использовать аналоговую камеру RMK TOP.

«TOP» означает «Terminal OPerated», т.е. управляемая с терминала.

Больше не было необходимости в суперширокоугольных (85 mm) объективах и телеобъективах (605 mm). Только две камера были сконструированы: для широкоугольных объективов (153 mm) и нормальных объективов (305 mm).

RMK-TOP— Первая камера с импульсным затвором для точечных (Pin-Point) снимков.

камера Carl Zeiss RMK TOP

камера Carl Zeiss RMK TOP

Преимущества RMK-TOP

— улучшенные объективы PLEOGON A3 4/153 и TOPAR A3 5.6/305,— автоматическая оптимизация качества снимка с помощью контроля экспозиции— затвор теперь в виде вращающегося диска ( вращающийся затвор), управляемого импульсами и со временем постоянного доступа 50 мсек.— управляемая смена фильтра револьверного типа— программируемая запись дополнительных данных и опорных точек— улучшенный T-MC плёночный магазин с улучшенным FMC диапазоном,— новое гиро-стабилизированное T-AS крепление,— новый T-CU контрольный модуль на основе микропроцессора,— новый цифробуквенный пользовательский терминал T-TL, как главная пользовательская панель,— T-NT навигационный телескоп в виде модифицированного NT 2.

смена фильтров, затвор и диафрагма

смена фильтров, затвор и диафрагма

Объективы для аэрофотосъемки

фрагмент снимка камеры RMK TOP

При использовании плёнки KODAK PANATOMIC-X было достигнуто разрешение в 100 lp/mm на открытых диафрагмах.

Объективы для аэрофотосъемки

Кроме того представлена разведывательная камера KRb 8/24 F

KRb 8/24 F

KRb 8/24 F

к содержанию ↑

Воссоединение Восточной и Западной Германий и начало слияния двух половинок компании Carl Zeiss.

к содержанию ↑

Jenoptik Carl Zeiss избавляется от своих бизнесов, не имеющих отношения к оптике, и меняет название на Carl Zeiss Jena GmbH. Carl Zeiss Oberkochen получает 51% акций Carl Zeiss Jena (контрольный пакет), начиная слияние обеих компаний Carl Zeiss.

Военные заказы Carl Zeiss переводятся в новую дочернюю структуру ZEO (ZEISS ELTRO OPTRONICS) GmbH in Oberkochen. Позднее она же CARL ZEISS OPTRONICS GmbH.

к содержанию ↑

Z/I Imaging разработала цифровую картографическую камеру DMC.

Объективы для аэрофотосъемки

DMC

DMC:— Первая камера большого формата на раме (PAN это массив из 4-х камер)

— Угол обзора 69.3° x 42°— Panchromatic 13,824 x 7,680 пикс., 4 объектива f = 1:4.0 / 120mm (DMC-MS lens 25/4 и DMC-PAN 120/4)— Мультиспектральные 2,048 x 3,072 пикс., 4 канала RGB & NIR, 4 объектива f = 1:4.0 / 25mm— Затвор, изменяемая диафрагма— Хранилище 1200 GB = > 3000 снимков— Скорость съемки: 2 сек / снимок— Радиометрическое разрешение 12 bit— Вес (только камера) Компания Z/I Imaging является продуктом сотрудничества с компанией Intergraph. Филиал Z/I Imaging в Германии полностью принадлежит Carl Zeiss, но в США филиалом Z/I Imaging полностью владеет Intergraph. Общая доля делится так: Carl Zeiss: 40%, Intergraph: 60%.

Пишу такие подробности, чтобы было понятно, что эти камеры имеют прямое отношение к Carl Zeiss.

Объективы для аэрофотосъемки

Z/I Imaging

Для тех, кому интересно почитать о компании Z/I Imaging (на англ.яз) и перспективы, которые видит Carl Zeiss в развитии подобных камер, прилагаю исходный документ.

  spiller_decrypted.pdf

Объективы для аэрофотосъемки

Объективы для аэрофотосъемки

RAW-data

Объективы для аэрофотосъемки

Четыре снимка с перехлестом (перекрытием) складываются в один

Объективы для аэрофотосъемки

Объективы для аэрофотосъемки

1 пиксель = 1 метр

Объективы для аэрофотосъемки

CCD сенсоры камеры DMC

Объективы для аэрофотосъемки

MTF график для панхроматической головки камеры DMC

к содержанию ↑

Carl Zeiss (компания Z/I Imaging) разработала цифровую картографическую камеру RMK-D.

Объективы для аэрофотосъемки

Carl Zeiss RMK-D

Объективы для аэрофотосъемки

внутреннее устройство камеры RMK-D

Объективы для аэрофотосъемки

RMK-D Байеровский CCD сенсор

RMK-DПервая супер-среднеформатная камера (40 MPixel) с FMC и полным разрешением во всех цветовых каналах.

Среднеформатная камера: полоса обзора примерно 50% от DMC или RMK TOPОбъектив: RMK-D S-Biogon 45/4Мультиспектральные сенсоры: RGB и NIR параллельно1:1 цветовое соотношение: для RGB для IR — не фильтр БайераLarge base to height ratio of 0.4 for high stereo accuracy (суть: большое расстояние между опорными снимками для бОльшего стереоэффекта, высокая стерео-точность)Рамовая камера: Высокая геометрическая точностьСкорость кадров: 1 кадр/секFMC (компенсация движения самолёта) встроено: основано на TDIСовместима: Работает с ISMP software, Z/I Mission software, ASMS and Z/I Inflight sensor management systems.Крепления камеры: совместимо с T-AS и Z/I Mount.Высокое разрешение: 8cm GSD на высоте полета 500mПодходит для самолётов: таких же как и для DMC, RMK TOP, LMK или RC30

Объективы для аэрофотосъемки

к содержанию ↑

Carl Zeiss (компания Z/I Imaging) разработала цифровую картографическую камеру DMC II.

ZI-Imaging DMC II

ZI-Imaging DMC II

Объективы для аэрофотосъемки

внутреннее устройство камеры DMC II

Объективы для аэрофотосъемки

сенсоры камеры DMC II

DMC II— Первая цифровая камера большого формата (140, 230 и 250 Мпикс) с одним чипом для PAN картинки.

Объективы:: S-Biogon 45/4, 92мм или 112мм...Размер пикселя: 5.6 микрона.Угол обзора: 45,5° x 38,6°Сенсор: 4 цветных RGBN сенсора плюс очень большой единый панхроматический CCD сенсор 140 или 250 MPixel (опционально).

Объективы для аэрофотосъемки

Объективы для аэрофотосъемки

Объективы для аэрофотосъемки

Объективы для аэрофотосъемки

Объективы для аэрофотосъемки

необходимая высота полёта в зависимости от размера сенсора

к содержанию ↑

1. Для аэрофотосъемки использовались разные типы камер, от камеры для съемки «с рук» до камеры на раме.

2. С однообъективных камер довольно быстро перешли на многообъективные.

3. Со съемки ч/б картинки перешли сначала на ч/б + инфракрасная картинка, а потом уже и на отдельные каналы (ч/б + цветные каналы меньшего разрешения)

4. Если ориентироваться на высококачественные объективы, то нужно смотреть, какой объектив ставился для панхроматической съемки (Ортометар, Топогон, Плеогон и т.д.).

5. Итоговая картинка с современной аэрофотокамеры не имеет ничего общего со съемкой одним объективом, т.к. для получения такой картинки используется сложение картинок с нескольких объективов, в том числе в разных спектрах. Результирующее разрешение такой камеры на порядок превосходит возможности отдельного объектива.

к содержанию ↑

Бонусный видеоролик про аэрофотосъемку

Уфф... Наконец я осилил часть темы «Аэрофотосъемка». На написание этой статьи ушла неделя...

к содержанию ↑

нажмите кнопку, чтобы показать скрытое содержимое

к содержанию ↑ По просьбе читателя «нарыл» про компьютерное управление этой камерой. Не скажу, что данные документы отвечают полностью на вопрос, но кое-что почерпнуть про LMK, можно.

  040Grimm.pdf

  050Grimm.pdf

  317_XXVII-part2.pdf

  441_XXVII-part2.pdf

  petrie.pdf

Большего не нашёл. Вообще в ГДР в то время с компьютерами не очень было, мне кажется...Это, видимо, было что-то примитивное. Это же 1982г!

evtifeev.com