Радиолокационная съёмка (РЛС) делится на съёмку бокового обзора и съёмку кругового обзора. Наибольшее расстояние до объектов, при котором они обнаруживаются, называется дальностью действия. При радиолокационной съёмке посылаются сигналы, излучающие энергию в определённых направлениях и принимают сигналы так же с определённых направлений. Чем у же диаграмма направленности, тем выше разрешающая способность РЛС.
Одним из современных методов сбора и обработки данных о местоположении объектов и рельефе местности, а также их качественных и количественных характеристиках, является комбинированный метод на основе лазерной локации и цифровой аэрофотосъёмки.
Наиболее интенсивно развиваются и широко распространены для картографических целей методы аэрофотосъёмки, космической съёмки и комбинированный метод лазерной локации и цифровой аэрофотосъёмки, последний применяется преимущественно для крупномасштабного картографирования и особенно эффективен для линейных объектов. Эти методы рассматриваются далее более детально.
4.Исходные определения
ВРоссии до середины тридцатых годов комплекс работ по созданию карт по фотоснимкам местности, полученным с летательного аппарата, называли аэрофотосъёмкой. Впоследствии термин аэрофо-
тосъёмка отнесли только к лётно-съёмочному процессу, включая проектирование, самолётовождение, фотографирование и вспомогательные операции. Аэрофотографией назвали процессы экспонирования и фотолабораторной обработки аэрофотоснимков.
Понятие аэрофототопография охватывает комплекс процессов по созданию топографических карт по фотоснимкам местности, полученным с авиационного летательного аппарата. Сюда входят лётносъёмочные работы, привязка снимков, дешифрирование, построение сетей фототриангуляции, изготовление фотоосновы карты, стереоскопическая съёмка рельефа, составление топографической карты и др.
Вконце двадцатых – начале тридцатых годов в России внедряется аэрофотограмметрический метод в геодезическое производство. Появляется название аэрогеодезическое производство и термин «аэрогеодезия», который в большей степени дублирует аналогичный термин «аэрофототопография», но охватывает более широкий спектр применения
15
различного рода аэроснимков и других данных дистанционного зондирования для получения отраслевых видов информации.
Прикладные тематические направления трансформировали понятие термина «фототопография» и изменили его содержание. Выделилась фотограмметрия, которая стала включать в себя комплекс процессов, непосредственно использующих геометрию изображения (измерение, преобразование, построение сетей, рисовку рельефа и т.п.).
Втрадиционной фотограмметрии излагаются теория и технология, построенные на математическом аппарате и практических приемах, в основе которых лежит представление о статической центральной проекции местности, получаемой в условиях, ко-
гда фотоаппарат и местность взаимно неподвижны (фототеодолитная съёмка) или их передвижением во время экспонирования кадра можно пренебречь (стереотопографическая аэрофотосъёмка).
Вусловиях космических съёмок применяют динамические съёмочые системы. Первыми динамическими съёмочными системами были телевизионные и тепловизионные сканеры. Геометрия сканерных снимков отличается от обычных аэрофотоснимков тем, что процесс построения проекции местности из отдельных фрагментов в пределах снимка (сцены) растянут по времени и значительно зависит от подвижности носителя.
Качественной особенностью ряда динамических систем является то, что они работают в более широком диапазоне электромагнитных волн. Это обстоятельство даёт возможность получать более полную информацию об окружающей среде и о земных ресурсах. В на-
стоящее время динамические съёмочные системы широко приме-
няются не только в космических съёмках, но и в аэросъёмках.
Аппаратуру, с помощью которой в съёмочных системах воспринимается энергия, несущая информацию об объектах съёмки называют съёмочными устройствами (СУ). Разновидностями СУ являются фотокамеры, телекамеры, сканеры, тепловизоры, ИК – и СВЧ – радиометры, радарные установки и т.п.
5. Краткий исторический очерк развития традиционной фотограмметрии
Истоки фотограмметрии как науки о свойствах изображений и о методах их преобразования относятся к эпохе Возрождения, когда
16
были заложены основы теории построения таких изображений и определения по ним формы, размеров и положения объектов.
Начав свою историю с решения топографических задач, фотограмметрия на протяжении почти полутора веков развивалась, главным образом, под влиянием требований картографии, являющейся и в настоящее время основной отраслью науки и техники, в которой снимки используются в огромном количестве и с наибольшей полнотой.
Начальный период развития фотограмметрии продолжался до 1900 г. и характеризуется возникновением, разработкой ее основ и эпизодическим применением для решения задач картографирования.
Зарождение фотограмметрии связывается с открытием фотографии, когда на заседании Парижской академии наук и Академии изящных искусств 7 января 1839 г. французским астрономом и физиком Д. Ф. Араго было сделано сообщение об изобретении парижским художником Луи Жаком Манде Дагером способа получения фиксированного изображения на галоидном серебряном слое. Первым, указавшим на возможность применения таких фотоснимков местности для целей топографии, и применившим ее в 1852 г. при составлении плана, был французский военный инженер подполковник Эмэ Лосседа. Спустя три года, в 1855 г., французский фотограф Феликс Турнашон (Надар) взял патент на воздушную фотографию и получил первые в истории человечества воздушные снимки улиц Парижа с аэростата.
Вконце 1850-х гг. Эмэ Лосседа сконструировал «фотограмметрический аппарат», прообраз фототеодолита, разработал приемы составления планов по наземным фотоснимкам, выполнил фотографическую съемку Парижа с высоких зданий и преобразовал полученные снимки в топографический план города, точность которого в несколько раз превосходила точность геодезического метода.
Вклад Эмэ Лосседа в развитие зарождающейся науки столь значителен, что некоторые специалисты называют его отцом фотограмметрии.
ВРоссии методы фотограмметрии начали применять в последние десятилетия XIX века. Это относится к изысканиям для строительства железных дорог на Кавказе (Н. Ф. Виллер, 1891 г.) и в Забайкалье (П. И. Щуров, Р. Ю. Тиле, 1897 г.), а также съемкам на Новой Земле (Ф. Н. Чернышев, Б. Б. Голицын, 1895–1896 гг.). Первые воздушные снимки в России были получены 18 мая 1886 г. командиром военно-воздухоплавательной части поручиком А. М. Кованько.
17
Второй этап развития фотограмметрии, продолжавшийся с начала века и до 60-х гг. XX века, характеризуется становлением, развитием и массовым применением методов аэрофототопографической съемки на базе специальных фотограмметрических приборов.
Стереотопографический метод зародился на рубеже XIX и XX вв., когда Штольце (Германия) предложил использовать в фотограмметрии пространственную стереоскопическую модель местности. Выполненные в тот период исследования привели к разработке методов измерения такой модели на основе метода мнимой (К. Пульфрих, 1899 г.) и действительной (Е. Девиль, 1901 г.) марки. В 1901 г. К. Пульфрихом был создан прибор для измерения снимков – стереокомпаратор, давший мощный толчок становлению стереометодов и ставший первым шагом в развитии аналоговой фотограмметрии.
В1908 г. австрийским фотограмметристом Э. Орелем был сконструирован автостереограф (позднее – стереоавтограф) для обработки наземных снимков. Его усовершенствованная модель серийно выпускалась предприятием К. Цейсс (Германия) с 1909–1912 гг. до 40-х гг. практически без модернизации.
Первые в России самостоятельные исследования по обработке воздушных фотоснимков принадлежат В. Ф. Найденову, автору труда «Измерительная фотография и применение ее в воздухоплавании» (1907 г.). Огромное значение для развития и применения в России фотограмметрических методов имели два издания: первой в России книги Г. Н. Шебуева и Н. Н. Веселовского «Геометрические основания фотограмметрии» (1899 г.) с систематическим изложением вопросов фотограмметрии и трехтомного труда Р. Ю. Тиле «Фототопография в современном развитии» (1908–1909 гг.).
Успехи авиации того периода сделали актуальной задачу воздушного фотографирования, что обусловило активизацию работ по созданию аэрокамер и специальных фотографических объективов для них. Большая заслуга в этом принадлежит С. А. Ульянину, Р.Ю. Тиле, В. М. Потте, а также работавшим в этом направлении в более поздний период М. М. Русинову, Д. С. Волосову, Ф. В. Дробышеву, С. П. Шокину, Г. Г. Гордону и др.
Всилу исторических, политических и особых экономических условий первой четверти прошлого столетия, имевшиеся к этому времени западные инструментальные разработки были для России недоступны. Это обусловило создание собственных оригинальных, дешевых и эффективных методов решения задач картографирования об-
18
ширных территорий, позволивших за сравнительно короткий промежуток времени не только выполнить теоретические исследования и создать соответствующую техническую базу, но и выполнить на их основе огромный объем работ по картографированию страны.
К таким методам относится, прежде всего, разработанный под руководством профессора Н. М. Алексапольского комбинированный метод аэрофототопографической съемки (1923–1928 гг.), идея которого заключается в создании контурной части карты по материалам аэрофотосъемки с помощью фототрансформатора, а высотной части – на основе полевых работ. При этом обеспечение снимков опорными точками выполняли методом графической фототриангуляции, идея которой была предложена С. Финстервальдером (1926 г.), а первые опыты по ее использованию выполнены К. Ашенбреннером (1926 г.), Н. М. Алексапольским и Ф. В. Дробышевым (1928 г.).
В 1930–1936 гг. усилиями целого ряда крупнейших фотограмметристов страны А. С. Скиридова, Г. В. Романовского, М. Д. Коншина, Г. П. Жукова, Ф. В. Дробышева, Н. М. Алексапольского и др. был разработан дифференцированный способ стереотопографической съемки, в котором высотная часть карты создавалась уже в камеральных условиях. Теоретическую основу этого способа составили разработанные в этот период способы сгущения планового и высотного обоснования, а техническую базу – фототрансформатор, топографический стереометр Дробышева СТД, стереокомпаратор и прецизионный стереометр.
Вгоды Великой Отечественной войны методы фотограмметрии применялись для создания и обновления топографических карт. Фотоснимки, получаемые с самолетов в боевых условиях, использовались в разведывательных целях, для составления фотосхем и фотокарт.
Втечение 1945–1947 гг. было восстановлено разрушенное войной высокоточное геодезическое и фотограмметрическое приборостроение, и основные усилия были направлены на совершенствование аэрофототопографического метода создания и обновления карт. К этому времени трудами профессоров М. Д. Коншина, Г. В. Романов-
ского, А. Н. Лобанова, Ф. В. Дробышева, В. Я. Финковского, Н. П. Лаврова, Г. П. Жукова, И. Т. Антипова была разработана теория обработки аэроснимков с преобразованными связками проектирующих лучей, определившая развитие фотограмметрии на ближайшие десятилетия. На основе этой теории была создана серия принципи-
19