عکس‌برداری هوایی

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
(تغییرمسیر از عکاسی هوایی)
پرش به ناوبری پرش به جستجو
فارسیEnglish
نگاره‌ای هوایی از فراز کلیسای ناجی در خون در شهر سن پترزبورگ، روسیه.

عکس‌برداری هوایی به تکنیک برداشت عکس از سطح زمین از نقاط مرتفع گفته می‌شود. این اصطلاح اغلب در مورد عکس‌هایی به‌کار می‌رود که از هوا برداشت شده‌است. عکس‌هوایی عبارت است از یک تصویر واقعی از عوارض و خصوصیات ظاهری سطح زمین که توسط هواپیما و با استفاده از یک دوربین عکس‌برداری هوایی گرفته شده‌است. استفاده از عکس‌های هوایی به منظور بررسی‌ها و مطالعات زمین‌شناسی، جاده‌سازی، شهرسازی، کشاورزی، مدیریت منابع طبیعی، حفاظت از محیط زیست و مهم‌تر از همه برای تأمین اهداف نظامی و امنی رایج است. در گذشته در بسیاری از کشورها از عکس‌های هوایی به جای نقشه اصلی در صحرا استفاده می‌کردند.

دوربین‌های عکس‌برداری هوایی[ویرایش]

دوربین‌های عکس‌برداری هوایی تجهیزاتی هستند که برای تهیه عکس‌های هوایی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این دوربین‌ها معمولاً از ابعاد بزرگ برخوردار هستند. دوربین‌های عکس‌برداری هوایی دارای فاصله کانونی ثابت هستند و عدسی به کار رفته در آن‌ها از نوع متریک می‌باشد. عدسی متریک به عدسی گفته می‌شود که اعوجاج آن ثابت بوده و از ۲۰ میکرون کمتر باشد. این دوربین‌ها معمولاً بر روی کف هواپیما نصب می‌گردند و امکان تراز نمودن آن‌ها وجود دارد. دوربین‌های هوایی مورد استفاده در عکس‌برداری هوایی تاکنون عمدتاً از نوع دوربین‌های آنالوگ بودند. (دوربین‌هایی که از فیلم استفاده می‌کنند). امروزه دوربین‌های عکس‌برداری هوایی رقومی نیز به بازار ارائه شده و به مرور در پروژه‌های عکس‌برداری‌های مورد استفاده قرار می‌گیرند.

جایگاه‌های دوربین در یک هواپیمای شناسایی میراژ ۳ آر

دوربین‌های آنالوگ[ویرایش]

دوربین‌های عکس‌برداری هوایی آنالوگ معمولاً دارای ابعاد ۲۳ * ۲۳ سانتی‌متر می‌باشند. دوربین‌های عکس‌برداری هوایی دارای پنج قسمت اصلی زیر هستند:

  • پایه اتصال به بدنه: این پایه ضمن جلوگیری از انتقال لرزش هواپیما به دوربین، امکان تراز کردن دوربین را نیز فراهم می‌آورد.
  • بدنه و عدسی: عدسی مهم‌ترین بخش یک دوربین عکسبرداری هوایی می‌باشد.
  • سیستم کنترل: این سیستم امکان عکس‌برداری متوالی و تنظیم نوردهی فیلم را فراهم می‌آورد.
  • مخزن فیلم: مخزن فیلم قابل جدا کردن از دوربین می‌باشد. با سیستم تخلیه هوا فیلم در لحظه عکس‌برداری به صورت کاملاً تخت قرار می‌گیرد.
  • چشمی ناوبری: با استفاده از این چشمی، عکاس امکان تنظیم پوشش طولی و حذف زاویه دریفت را دارد.
نمای هوایی شهر بندرعباس در شب - اسفند ۱۳۹۷

از انواع دوربین‌های عکس‌برداری هوایی آنالوگ می‌توان به دوربین Leica RC30/ASCOT اشاره کرد.

تصویری از قله دماوند از بالا

دوربین‌های رقومی[ویرایش]

دوربین‌های عکس‌برداری هوایی رقومی با ابعاد بزرگ یا متوسط برای اولین بار در سال ۲۰۰۲ در نمایشگاه ISPRS شهر آمستردام به صورت تجاری به بازار عرضه گردیدند. این دوربین‌ها از نظر نوع CCD مورد استفاده به دو نوع دوربین با آرایه خطی و آرایه سطحی تقسیم‌بندی می‌گردند.

دوربین‌هایی که از آرایه خطی استفاده می‌نمایند بسیار مشابه سیستم‌های تصویر برداری ماهواره‌ها می‌باشند. در این دوربین‌ها بهره‌گیری از گیرنده تعیین موقعیت ماهواره‌ای GPS و تجهیزات تعیین وضعیت IMU ضروری می‌باشد. از انواع این نوع از دوربین‌های عکس‌برداری هوایی رقومی می‌توان به دوربین‌های Leica ADS ۸۰ و DiMac اشاره کرد.

دوربین‌هایی که از آرایه‌های سطحی استفاده می‌کنند کم و بیش تصاویری با هندسه مشابه دوربین‌های آنالوگ تولید می‌کنند. بهره‌گیری از تجهیزات تعیین موقعیت ماهواره‌ای و تعیین وضعیت اگرچه مزایایی به همراه دارد اما در این دوربین‌ها به عنوان یک ضرورت مطرح نمی‌باشد. از انواع این دوربین‌ها می‌توان به دوربین‌های Vexel Ultracam و DMC اشاره نمود.

عکس‌برداری هوایی در ایران[ویرایش]

یک عکس هوایی از اثر تاریخی هفت‌برکه گراش - دهه ۳۰ خورشیدی

در ایران در سال ۱۳۳۱ از حوزه زاینده رود اصفهان عکس‌های هوایی برداشته شد و عکسبرداری توسط شرکت K.L.M به منظور انجام امور عمرانی آن حوزه انجام گرفت. در سال ۱۳۳۴ به منظور تهیه نقشه صحیح از کلیه استان‌ها کشور عکس‌برداری هوایی شروع گردید. از سال ۱۳۳۲ با آغاز فعالیت سازمان نقشه‌برداری کشور به صورت پیوسته از مناطق مختلف ایران عکس‌برداری هوایی انجام گرفته‌است. در حال حاضر آرشیوی مشتمل بر ۸۰۰۰ حلقه فیلم هوایی بالغ بر دو میلیون قطعه عکس هوایی از مناطق مختلف کشور تهیه گردیده که به صورت مرتب در زمینه‌های مختلف از جمله فعالیت‌های تحقیقاتی و ارجاع به مراجع قضائی مورد استفاده قرار می‌گیرند. بطور کلی از تمامی مناطق کشور عکس‌های هوایی در مقیاس‌های پنجاه و پنج هزارم مربوط به دهه ۳۰ هجری شمسی، بیست هزارم مربوط به دهه چهل و چهل هزارم مربوط به دهه هفتاد و همچنین عکس‌های هوایی ده‌هزارم یا پنج هزارم از اکثر شهرهای کشور موجود می‌باشد.

نحوه عکس‌برداری هوایی[ویرایش]

عکس‌برداری هوایی، به وسیلهٔ یک دوربین عکس‌برداری هوایی که به طرف زمین در هواپیما نصب می‌شود، صورت می‌گیرد. نوع دوربین، مسیر خطوط پرواز و ارتفاع پرواز طوری طراحی و برنامه‌ریزی می‌گردند که عکس مورد نظر بدست آید. سپس دوربین به‌طور اتوماتیک در فواصل معین عکس‌برداری می‌کند. در حاشیه عکس، شماره عکس و شماره حلقه فیلم و فاصله کانونی عدسی دوربین، ارتفاع پرواز و مقیاس تقریبی عکس و تاریخ عکس‌برداری و زاویه محور نوری دوربین با خط قائم بر زمین چاپ می‌گردد.

اصول برجسته بینی در عکس هوایی[ویرایش]

یک از تفاوت‌های اصلی عکس‌های هوایی که به منظور تفسیر و تهیه نقشه برداشته می‌شود با عکس‌های معمولی، امکان برجسته‌بینی یعنی تشخیص بعد سوم (اختلاف ارتفاع) از روی آن‌ها و با کمک وسائل برجسته‌بینی می‌باشد. معمولاً عکس‌های هوائی به‌طور متوسط دارای ۶۰ درصد پوشش مشترک پشت سر هم و عکس‌های هر نوار (مسیر پرواز هواپیما)که با نوار مجاور دارای پوشش مشترک جانبی ۳۰ درصد می‌باشد که پوشش مشترک اولی امکان برجسته‌بینی را به یک جفت عکس پشت سر هم می‌دهد.

مکانسیم برجسته بینی (درک عمق و فاصله) در انسان[ویرایش]

معیار درک عمق

هر چشم یک تصویر با یک زاویه را جداگانه مشاهده و هر دو در مغز انسان تشکیل یک تصویر کامل را داده که به این ترتیب ممکن است به کیفیت اجسام، فاصله، عمق و اندازه آن‌ها پی برد و محاسبات لازم را انجام داد. در دید معمولی فاصله اجسام بستگی به زاویه‌ای دارد که هر دو چشم با نقطه مورد نظر تشکیل می‌دهد. با توجه به شکل روبرو زوایای A و B نسبت مستقیم به فاصله بین اجسام ۱ و ۲ دارد. این زوایا در روی شبکیه به صورت کمان‌های a و b اندازه‌گیری می‌شوند. حداقل گمانی که هر فرد می‌تواند مشاهده کند آن را معیار درک عمق می‌دانند. برای درک بهتر دید با یک چشم یا دو چشم آزمایش‌های ساده پایین را تجربه کنید.

  • آزمایش اول: یک سکه را بر روی میز قرار دهید و با یک چشم و از سطحی معادل سطح میز به آن نگاه کنیم و سعی نمائیم که انگشت خود را از بالا روی آن بگذریم در خیلی از موارد اشتباه خواهد شد و انگشت ممکن است کم و بیش در حوالی سکه جای بگیرید.
  • آزمایش دوم: دو انگشت اشاره خود را در جلو (۲۵ سانتیمتر) چشم قرار داده و به تدریج آن‌ها رو بهم نزدیک کنید در حالی که سعی می‌شود با چشم راست به انگشت اشاره دست راست و با چشم چپ به انگشت اشاره دست چپ نگاه کنیم به تدریج که انگشتان بهم نزدیک می‌شوند و قبل از این که عملاً بهم برسند این احساس حاصل می‌شود که انگشتان بر روی یکدیگر قرار گرفته‌اند در حالی که عملاً در این مرحله هنوز چند سانتیمتر فاصله بین این دو وجود دارد.

عمل انطباق در چشم منحصراً فیزیولوژیکی و تجسمی است در واقع دو عکس مسطح و مختلف از جسمی که بر روی شبکیه هر یک از چشم‌ها منعکس شده تبدیل به یک عکس برجسته خیالی می‌گردد این عمل در دستگاه اعصاب (مغز) نیز انجام می‌شود.

اصول برجسته‌بینی[ویرایش]

برای اینکه بتوان دو تصویر تهیه نمود که قابلیت برجسته‌بینی داشته باشند، باید چهار شرط اصلی زیر در مورد آن‌ها صدق کند:

الف) هر دو تصویر مورد برجسته بینی، یک منطقه را بپوشاند.

ب) مقیاس هر دو تصویر تقریباً با هم مساوی باشد.

ج) محورهای دوربین عکس‌برداری در هر دو تصویر در یک صفحه قرار گیرند.

د) فاصله بین دو ایستگاه عکس‌برداری، با مقایسه با فاصله دوربین تا تصویر، متناسب باشد.

دید کاذب (Pseudoscopic view) حالتی است که انسان در موقع مشاهده دو تصویر، کلیه عوارض برجسته را فرورفته و برعکس فرورفتگی‌ها را برجسته می‌بیند. علت این پدیده عبارتست از:

الف) چنانچه جای تصویر سمت راست و چپ با هم عوض شده باشند.

ب) اگر مسیر تابش نور در موقع دید با جهت نور هنگام عکاسی مطابقت نداشته باشد یا به عبارت دیگر، سایه‌ها مخالف جهت تفسیرکننده قرار گیرند.

سیستم‌های برجسته‌بینی[ویرایش]

۱- آناگلیف (Anagliph):

در این سیستم، دو عکس از یک منظره با دو رنگ مکمل که معمولاً قرمز و آبی هستند، بر روی هم چاپ یا روی صفحه‌ای تصویر می‌شوند. سپس با نگرش از درون دو فیلتر به همان رنگ‌ها که ممکن است مانند عینک به چشم بزنند، دو تصویر از هم جدا شده و با هر چشم یک تصویر مستقل به مغز منتقل و از آنجا، با توجه به اصول برجسته بینی، تصویر سه بعدی مشاهده می‌شود. از مشکلات این روش پایین بودن کیفیت و روشنی تصویر می‌باشد.

۲- وکتوگراف (Vectograph): در این سیستم از نور پلاریزه استفاده می‌شود. این روش نیز مشابه روش فوق است با این تفاوت که تفکیک دو تصویر به وسیلهٔ عمل پلاریزه انجام می‌شود. یکی از تصاویر با ۴۵ درجه زاویه نسبت به افق پلاریزه می‌شود و فقط می‌تواند با عدسی مشاهده گردد که دارای نور پلاریزه ۴۵ درجه‌ای ولی برعکس باشد و دیگری دارای زاویه ۹۰ درجه نسبت به اولی است که می‌تواند از درون عدسی برعکس عدسی اول دیده شود؛ لذا با ایجاد دو تصویر جداگانه از یک صحنه و استفاده از این روش در مرکز بینایی، باعث عمق سه بعدی می‌گردد. این سیستم در مسائل مربوط به تهیه نقشه جایی نداشته و فقط آسانی مشاهده آن به وسیلهٔ هر فردی، از مزایای این روش می‌باشد.

۳- تری ویژن (Trivision): این عکس‌ها بدون کمک هر وسیله‌ای می‌توانند به صورت برجسته دیده شوند. جدایی تصویر به صورت مکانیکی و استفاده از کاغذهای مخصوص که روی آن‌ها را سطح نازک و موجداری پوشانیده، انجام می‌گردد. این تصاویر را معمولاً از فواصل کم و با دوربینهایی با زاویه خیلی باز و فیلم مخصوص می‌گیرند. این سیستم در تهیه نقشه مصرفی ندارد و فقط به لحاظ تبلیغاتی یا تهیه مناظر زیبا برای دکور بکار می‌رود.

۴- سیستم هولوگرافی (Holographic System): در این نوع بازسازی مدل‌های برجسته یا 3D، از اشعه لیزر استفاده می‌گردد و مشاهده تصویر سه بعدی نیز به سادگی انجام می‌شود.

اطلاعات حاشیه‌ای عکس‌های هوایی[ویرایش]

  • شماره عکس: همراه با شماره پشت سرهم در پارهای از موارد شماره نوار یا شماره بلوک مورد عکسبرداری ذکر می‌گردد. این شماره‌ها برای تنظیم و استفاده از عکس‌های هوائی کمال ضرورت را دارد.
  • فاصله کانونی: معمولاً بر حسب میلی‌متر تا صدم آن در حاشیه عکس هوائی نوشته یا چاپ می‌شود؛ که برای محاسبه مقیاس عکس ضروری است.
  • علائم کناری عکس (Fiducial Marks): این علائم معمولاً به صورت ضربدر در گوشه عکس‌های هوائی یا شکاف مثلثی شکل در وسط اضلاع ممکن مشخص می‌گردد.
  • آلتیمتر: ارتفاع سنج که ارتفاع پرواز هواپیما رو نسبت به سطح مبدأ که عموماً آب دریاهای آزاد می‌باشد نشان می‌دهد.
  • ساعت: به لحاظ اطلاع از زمان دقیق عکسبرداری ئ نیز تجزیه وتحلیل سایه اهمیت دارد.
  • تراز: برای نشان دادن میزان تقریبی انحراف دوربین در حین پرواز و عکسبرداری
  • شماره دوربین: در بررسی‌های دقیق تر عکس هائی هوائی مورد استفاده است.

مقیاس عکس‌هوایی[ویرایش]

مقیاس عکس‌هوایی، عبارت است از نسبت یک فاصله معین بر روی یک عکس‌هوایی (عکس‌هوایی تقریباً قائم) به همان فاصله بر روی سطح زمین. مقیاس را معمولاً به صورت یک کسر (۱/۵۰۰۰۰) یا به صورت یک تقسیم (۱:۵۰۰۰۰) می‌نویسند.

مقیاس ۱:۵۰۰۰۰ یعنی یک سانتی‌متر بر روی عکس یا نقشه معادل با ۵۰۰۰۰ سانتی‌متر یا ۵۰۰ متر بر روی زمین می‌باشد. در یک عکس‌هوایی که از مناطق غیر مسطح گرفته شده، مقیاس در نقاط مرتفع‌تر بزرگتر و در نقاط پایین‌تر کوچک‌تر است. علت آن است که نقاط مرتفع به دوربین نزدیک‌تر از نقاط پایین‌تر هستند. در حالی‌که مقیاس یک نقشه در سرتاسر نقشه یکسان است.

رابطه ریاضی (الف) برای محاسبه مقیاس متوسط عکس هوایی

محاسبه مقیاس متوسط عکس‌هوایی[ویرایش]

الف) استفاده از رابطه روبرو

  • در این فرمول f عبارت است از فاصله کانونی دوربین عکس‌برداری
  • (H - h) عبارت است از ارتفاع متوسط پرواز هواپیما تا سطح عکس‌برداری شده

ب) اندازه‌گیری یک فاصله بر روی سطح زمین و اندازه‌گیری همان فاصله بر روی عکس‌هوایی

ج) کمک گرفتن از یک نقشه توپوگرافی

تفاوت تصاویر ماهواره‌ای با عکس‌های هوایی[ویرایش]

مهم‌ترین تفاوت بین یک تصویر ماهواره‌ای با یک عکس‌هوایی در وسعت منطقه زیر پوشش است. مثلاً یک کوادرانت عکس ماهواره‌ای، گاهی وسعتی در حدود ۷۰۰ تا ۸۰۰ عکس‌هوایی در مقیاس ۱:۲۰۰۰۰ را در بر می‌گیرد. به عبارت دیگر برای داشتن دید کلان نسبت به یک منطقه بهتر است از تصاویر ماهواره‌ای استفاده کرد. زمان تفسیر یک تصویر ماهواره‌ای خیلی کمتر از یک عکس‌هوایی است. از دیگر مزایای تصاویر ماهواره‌ای می‌توان به قیمت ارزان‌تر آن‌ها در مقایسه با عکس‌های هوایی اشاره کرد.

از دیگر تفاوت‌های تصاویر ماهواره‌ای با عکس‌های هوایی می‌توان به تکرارپذیری تصاویر ماهواره‌ای، چند طیفی بودن تصاویر ماهواره‌ای و قدرت تفکیک طیفی بهتر تصاویر ماهواره‌ای اشاره کرد. از سوی دیگر عکس‌های هوایی معمولاً قدرت تفکیک مکانی بهتری دارند.

تفاوت عکس هوایی با نقشه از نقطه نظر تصویر[ویرایش]

نقشه، یک تصویر قائم از سطح زمین است. این تصویر به یک نسبت معین (که اصطلاحاً مقیاس نقشه نامیده می‌شود) کوچک شده‌است. به عبارت بهتر، پرتوهایی که نقاط روی سطح زمین را بر روی سطح یک نقشه تصویر می‌کنند موازی یکدیگر بوده و در نتیجه تصویر حاصل به یک نسبت مشخص کوچک می‌شود؛ ولی عکس‌هوایی یک تصویر مرکزی است و پرتوهایی که نقاط روی سطح زمین را بر روی فیلم دوربین تصویر می‌کنند همگی از یک نقطه به نام مرکز تصویر (مرکز پرسپکتیو) عبور می‌کنند. تصویر مرکزی اساساً ماهیتی سه‌بعدی دارد و به همین علت، اندازه‌گیری اختلاف ارتفاع بین عوارض گوناگون، با استفاده از یک‌سری تجهیزات ویژه، امکان‌پذیر است.

مقیاس یک نقشه در سرتاسر سطح یک نقشه، ثابت است در حالی‌که مقیاس یک عکس‌هوایی در سرتاسر سطح آن یکسان نیست. یکسان نبودن مقیاس در سطح یک عکس‌هوایی به علت یکسان نبودن ارتفاع نقاط گوناگون در سطح عکس رخ می‌دهد.

ارتفاع نقاط گوناگون بر روی سطح یک نقشه به روش‌های متنوعی نوشته می‌شود یا به نمایش درمی‌آید، در صورتی‌ که اندازه‌گیری اختلاف ارتفاع نقاط بر روی عکس‌های هوایی، احتیاج به تخصص، مهارت و تجهیزات ویژه دارد.

از سوی دیگر، عوارض قراردادی مانند مرزهای سیاسی، تقسیمات کشوری، اسامی عوارض و … بر روی نقشه‌ها نوشته می‌شوند، در حالی که یک عکس‌هوایی فاقد این نوع از اطلاعات است.

منابع[ویرایش]

نشریه نقشه‌برداری شماره ۷۹ سال ۱۳۸۵

مصاحبه کوتاهی با نخستین عکاس هنری- هوایی ایران

  • سیستم اطلاعات جغرافیائی (GİS) در فائو
  • نقشه‌برداری-انتشارات دانشگاه علم وصنعت
  • دورتی هارپر - چشمی در آسمان - ترجمه دالکی - احمد قادری - مرتضی تهران - مرکز نشر دانشگاهی ۱۳۶۳
  • ریچاردی - عکس‌های هوایی - ترجمه وامفی ابوالقاسم - تهران مرکز نشر دانشگاهی ۱۳۶۷

جستارهای وابسته[ویرایش]

پیوند به بیرون[ویرایش]

عکس هوایی، ویکی‌پدیا

An aerial photograph using a drone of Westerheversand Lighthouse, Germany.
Air photo of a military target used to evaluate the effect of bombing.
Air photography from flight

Aerial photography (or airborne imagery) is the taking of photographs from an aircraft or other flying object.[1] Platforms for aerial photography include fixed-wing aircraft, helicopters, unmanned aerial vehicles (UAVs or "drones"), balloons, blimps and dirigibles, rockets, pigeons, kites, parachutes, stand-alone telescoping and vehicle-mounted poles. Mounted cameras may be triggered remotely or automatically; hand-held photographs may be taken by a photographer.

Aerial photography should not be confused with air-to-air photography, where one or more aircraft are used as chase planes that "chase" and photograph other aircraft in flight.

History

Early history

Honoré Daumier, "Nadar élevant la Photographie à la hauteur de l'Art" (Nadar elevating Photography to Art), published in Le Boulevard, May 25, 1862.

Aerial photography was first practiced by the French photographer and balloonist Gaspard-Félix Tournachon, known as "Nadar", in 1858 over Paris, France.[2] However, the photographs he produced no longer exist and therefore the earliest surviving aerial photograph is titled 'Boston, as the Eagle and the Wild Goose See It.' Taken by James Wallace Black and Samuel Archer King on October 13, 1860, it depicts Boston from a height of 630m.[3][4]

Antique postcard using kite photo technique. (circa 1911)

Kite aerial photography was pioneered by British meteorologist E.D. Archibald in 1882. He used an explosive charge on a timer to take photographs from the air.[5] Frenchman Arthur Batut began using kites for photography in 1888, and wrote a book on his methods in 1890.[6][7] Samuel Franklin Cody developed his advanced 'Man-lifter War Kite' and succeeded in interesting the British War Office with its capabilities.

The first use of a motion picture camera mounted to a heavier-than-air aircraft took place on April 24, 1909, over Rome in the 3:28 silent film short, Wilbur Wright und seine Flugmaschine.

World War I

Giza pyramid complex, photographed from Eduard Spelterini's balloon on November 21, 1904

The use of aerial photography rapidly matured during the war, as reconnaissance aircraft were equipped with cameras to record enemy movements and defences. At the start of the conflict, the usefulness of aerial photography was not fully appreciated, with reconnaissance being accomplished with map sketching from the air.

Germany adopted the first aerial camera, a Görz, in 1913. The French began the war with several squadrons of Blériot observation aircraft equipped with cameras for reconnaissance. The French Army developed procedures for getting prints into the hands of field commanders in record time.

Frederick Charles Victor Laws started aerial photography experiments in 1912 with No.1 Squadron of the Royal Flying Corps (later No. 1 Squadron RAF), taking photographs from the British dirigible Beta. He discovered that vertical photos taken with 60% overlap could be used to create a stereoscopic effect when viewed in a stereoscope, thus creating a perception of depth that could aid in cartography and in intelligence derived from aerial images. The Royal Flying Corps recon pilots began to use cameras for recording their observations in 1914 and by the Battle of Neuve Chapelle in 1915, the entire system of German trenches was being photographed.[8] In 1916 the Austro-Hungarian Monarchy made vertical camera axis aerial photos above Italy for map-making.

A German observation plane, the Rumpler Taube.

The first purpose-built and practical aerial camera was invented by Captain John Moore-Brabazon in 1915 with the help of the Thornton-Pickard company, greatly enhancing the efficiency of aerial photography. The camera was inserted into the floor of the aircraft and could be triggered by the pilot at intervals. Moore-Brabazon also pioneered the incorporation of stereoscopic techniques into aerial photography, allowing the height of objects on the landscape to be discerned by comparing photographs taken at different angles.[9][10]

By the end of the war aerial cameras had dramatically increased in size and focal power and were used increasingly frequently as they proved their pivotal military worth; by 1918 both sides were photographing the entire front twice a day, and had taken over half a million photos since the beginning of the conflict. In January 1918, General Allenby used five Australian pilots from No. 1 Squadron AFC to photograph a 624 square miles (1,620 km2) area in Palestine as an aid to correcting and improving maps of the Turkish front. This was a pioneering use of aerial photography as an aid for cartography. Lieutenants Leonard Taplin, Allan Runciman Brown, H. L. Fraser, Edward Patrick Kenny, and L. W. Rogers photographed a block of land stretching from the Turkish front lines 32 miles (51 km) deep into their rear areas. Beginning 5 January, they flew with a fighter escort to ward off enemy fighters. Using Royal Aircraft Factory BE.12 and Martinsyde airplanes, they not only overcame enemy air attacks, but also had to contend with 65 mph (105 km/h) winds, antiaircraft fire, and malfunctioning equipment to complete their task.[11]

Commercial aerial photography

The first commercial aerial photography company in the UK was Aerofilms Ltd, founded by World War I veterans Francis Wills and Claude Graham White in 1919. The company soon expanded into a business with major contracts in Africa and Asia as well as in the UK. Operations began from the Stag Lane Aerodrome at Edgware, using the aircraft of the London Flying School. Subsequently, the Aircraft Manufacturing Company (later the De Havilland Aircraft Company), hired an Airco DH.9 along with pilot entrepreneur Alan Cobham.[12]

New York City 1932, aerial photograph of Fairchild Aerial Surveys Inc.

From 1921, Aerofilms carried out vertical photography for survey and mapping purposes. During the 1930s, the company pioneered the science of photogrammetry (mapping from aerial photographs), with the Ordnance Survey amongst the company's clients.[13] In 1920, the Australian Milton Kent started using a half-plate oblique aero camera purchased from Carl Zeiss AG in his aerial photographic business.[14]

Another successful pioneer of the commercial use of aerial photography was the American Sherman Fairchild who started his own aircraft firm Fairchild Aircraft to develop and build specialized aircraft for high altitude aerial survey missions.[15] One Fairchild aerial survey aircraft in 1935 carried unit that combined two synchronized cameras, and each camera having five six inch lenses with a ten-inch lenses and took photos from 23,000 feet. Each photo covered two hundred and twenty five square miles. One of its first government contracts was an aerial survey of New Mexico to study soil erosion.[16] A year later, Fairchild introduced a better high altitude camera with nine-lens in one unit that could take a photo of 600 square miles with each exposure from 30,000 feet.[17]

World War II

Sidney Cotton's Lockheed 12A, in which he made a high-speed reconnaissance flight in 1940.

In 1939 Sidney Cotton and Flying Officer Maurice Longbottom of the RAF were among the first to suggest that airborne reconnaissance may be a task better suited to fast, small aircraft which would use their speed and high service ceiling to avoid detection and interception. Although this seems obvious now, with modern reconnaissance tasks performed by fast, high flying aircraft, at the time it was radical thinking.[citation needed]

They proposed the use of Spitfires with their armament and radios removed and replaced with extra fuel and cameras. This led to the development of the Spitfire PR variants. Spitfires proved to be extremely successful in their reconnaissance role and there were many variants built specifically for that purpose. They served initially with what later became No. 1 Photographic Reconnaissance Unit (PRU). In 1928, the RAF developed an electric heating system for the aerial camera. This allowed reconnaissance aircraft to take pictures from very high altitudes without the camera parts freezing.[18] Based at RAF Medmenham, the collection and interpretation of such photographs became a considerable enterprise.[19]

Cotton's aerial photographs were far ahead of their time. Together with other members of the 1 PRU, he pioneered the techniques of high-altitude, high-speed stereoscopic photography that were instrumental in revealing the locations of many crucial military and intelligence targets. According to R.V. Jones, photographs were used to establish the size and the characteristic launching mechanisms for both the V-1 flying bomb and the V-2 rocket. Cotton also worked on ideas such as a prototype specialist reconnaissance aircraft and further refinements of photographic equipment. At the peak, the British flew over 100 reconnaissance flights a day, yielding 50,000 images per day to interpret. Similar efforts were taken by other countries.[citation needed]

Uses

Abalone point, Irvine Cove, Laguna Beach: an example of low-altitude aerial photography

Aerial photography is used in cartography[20] (particularly in photogrammetric surveys, which are often the basis for topographic maps[21][22]), land-use planning,[20] archaeology,[20] movie production, environmental studies,[23] power line inspection,[24] surveillance, commercial advertising, conveyancing, and artistic projects. An example of how aerial photography is used in the field of archaeology is the mapping project done at the site Angkor Borei in Cambodia from 1995–1996. Using aerial photography, archaeologists were able to identify archaeological features, including 112 water features (reservoirs, artificially constructed pools and natural ponds) within the walled site of Angkor Borei.[25] In the United States, aerial photographs are used in many Phase I Environmental Site Assessments for property analysis.

Platforms

Aircraft

In the United States, except when necessary for take off and landing, full-sized manned aircraft are prohibited from flying at altitudes under 1000 feet over congested areas and not closer than 500 feet from any person, vessel, vehicle or structure over non-congested areas. Certain exceptions are allowed for helicopters, powered parachutes and weight-shift-control aircraft.[26]

Radio-controlled model aircraft

A drone carrying a camera for aerial photography
Two drones that can be used to take aerial photographs

Advances in radio controlled models have made it possible for model aircraft to conduct low-altitude aerial photography. This had benefited real-estate advertising, where commercial and residential properties are the photographic subject when in 2014 the US Federal Aviation Administration, issued an order banning the use of "Drones" in any commercial application related to photographs for use in real estate advertisements.[27] The ban has been lifted and commercial aerial photography using drones of UAS is regulated under the FAA Reauthorization Act of 2018.[28][29] Commercial pilots have to complete the requirements for a Part 107 license,[30] while amateur and non-commercial use is restricted by the FAA.[31]

Small scale model aircraft offer increased photographic access to these previously restricted areas. Miniature vehicles do not replace full size aircraft, as full size aircraft are capable of longer flight times, higher altitudes, and greater equipment payloads. They are, however, useful in any situation in which a full-scale aircraft would be dangerous to operate. Examples would include the inspection of transformers atop power transmission lines and slow, low-level flight over agricultural fields, both of which can be accomplished by a large-scale radio controlled helicopter. Professional-grade, gyroscopically stabilized camera platforms are available for use under such a model; a large model helicopter with a 26cc gasoline engine can hoist a payload of approximately seven kilograms (15 lbs). In addition to gyroscopically stabilized footage, the use of RC copters as reliable aerial photography tools increased with the integration of FPV (first-person-view) technology. Many radio-controlled aircraft are now capable of utilizing Wi-Fi to stream live video from the aircraft's camera back to the pilot's or pilot in command's (PIC) ground station.[citation needed]

Regulations

Australia

In Australia Civil Aviation Safety Regulation 101 (CASR 101)[32] allows for commercial use of radio control aircraft. Under these regulations radio controlled unmanned aircraft for commercial are referred to as Unmanned Aircraft Systems (UAS), where as radio controlled aircraft for recreational purposes are referred to as model aircraft. Under CASR 101, businesses/persons operating radio controlled aircraft commercially are required to hold an operator certificate, just like manned aircraft operators. Pilots of radio controlled aircraft operating commercially are also required to be licensed by the Civil Aviation Safety Authority (CASA).[33] Whilst a small UAS and model aircraft may actually be identical, unlike model aircraft, a UAS may enter controlled airspace with approval, and operate within close proximity to an aerodrome.

Due to a number of illegal operators in Australia making false claims of being approved, CASA maintains and publishes a list of approved UAS operators.[34] However, CASA has modified the regulations and from the 29th of September 2016 drones under 2 kg may be operated for commercial purposes.[35]

United States

2006 FAA regulations grounding all commercial RC model flights have been upgraded to require formal FAA certification before permission is granted to fly at any altitude in the US.

June 25, 2014, The FAA, in ruling 14 CFR Part 91 [Docket No. FAA–2014–0396] "Interpretation of the Special Rule for Model Aircraft", banned the commercial use of unmanned aircraft over U.S. airspace.[36] On September 26, 2014, the FAA began granting the right to use drones in aerial filmmaking. Operators are required to be licensed pilots and must keep the drone in view at all times. Drones cannot be used to film in areas where people might be put at risk.[37]

The FAA Modernization and Reform Act of 2012 established, in Section 336, a special rule for model aircraft. In Section 336, Congress confirmed the FAA's long-standing position that model aircraft are aircraft. Under the terms of the Act, a model aircraft is defined as "an unmanned aircraft" that is "(1) capable of sustained flight in the atmosphere; (2) flown within visual line of sight of the person operating the aircraft; and (3) flown for hobby or recreational purposes."[38]

Because anything capable of being viewed from a public space is considered outside the realm of privacy in the United States, aerial photography may legally document features and occurrences on private property.[39]

The FAA can pursue enforcement action against persons operating model aircraft who endanger the safety of the national airspace system. Public Law 112–95, section 336(b).[27]

June 21, 2016, the FAA released its summary of small unmanned aircraft rules (Part 107). The rules established guidelines for small UAS operators including operating only during the daytime, a 400 ft. ceiling and pilots must keep the UAS in visual range.[40]

April 7, 2017, the FAA announced special security instructions under 14 CFR § 99.7. Effective April 14, 2017, all UAS flights within 400 feet of the lateral boundaries of U.S. military installations are prohibited unless a special permit is secured from the base and/or the FAA.[41]

United Kingdom

Aerial photography in the UK has tight regulations as to where a drone is able to fly.[42]

Aerial Photography on Light aircraft under 20 kg. Basic Rules for non commercial flying Of a SUA (Small Unmanned Aircraft).

Article 241 Endangering safety of any person or property. A person must not recklessly or negligently cause or permit an aircraft to endanger any person or property.

Article 94 small unmanned aircraft 1. A person must not cause or permit any article or animal (whether or not attached to a parachute) to be dropped from a small unmanned aircraft so as to endanger persons or property.

2. The person in charge of a small unmanned aircraft may only fly the aircraft if reasonably satisfied that the flight can safely be made.

3. The person in charge of a small unmanned aircraft must maintain direct, unaided visual contact with the aircraft sufficient to monitor its flight path in relation to other aircraft, persons, vehicles, vessels and structures for the purpose of avoiding collisions. (500metres)

4. The person in charge of a small unmanned aircraft which has a mass of more than 7 kg excluding its fuel but including any articles or equipment installed in or attached to the aircraft at the commencement of its flight, must not fly the aircraft: 4.1 In Class A, C, D or E airspace unless the permission of the appropriate air traffic control unit has been obtained; 4.2 Within an aerodrome traffic zone during the notified hours of watch of the air traffic control unit (if any) at that aerodrome unless the permission of any such air traffic control unit has been obtained; 4.3 At a height of more than 400 feet above the surface

5. The person in charge of a small unmanned aircraft must not fly the aircraft for the purposes of commercial operations except in accordance with a permission granted by the CAA.

Article 95 small unmanned surveillance aircraft 1. You Must not fly your aircraft over or within 150 metres of any congested Area.

2. Over or within 150 metres of an organised open-air assembly of more than 1,000 persons.

3. Within 50 metres of any vessel, vehicle or structure which is not under the control of the person in charge of the aircraft.

4. Within 50 metres of any person, during take-off or landing, a small unmanned surveillance aircraft must not be flown within 30 metres of any person. This does not apply to the person in charge of the small unmanned surveillance aircraft or a person under the control of the person in charge of the aircraft.

Model aircraft with a mass of more than 20 kg are termed ‘Large Model Aircraft’ – within the UK, large model aircraft may only be flown in accordance with an exemption from the ANO, which must be issued by the CAA.

Types

Oblique

Oblique Aerial Photo

Photographs taken at an angle are called oblique photographs. If they are taken from a low angle relative to the earth's surface, they are called low oblique and photographs taken from a high angle are called high or steep oblique.[43]

An aerial photographer prepares continuous oblique shooting in a Cessna 206

Vertical

Vertical Orientation Aerial Photo

Vertical photographs are taken straight down.[44] They are mainly used in photogrammetry and image interpretation. Pictures that will be used in photogrammetry are traditionally taken with special large format cameras with calibrated and documented geometric properties.

A vertical still from a kite aerial thermal video of part of a former brickworks site captured at night. http://www.armadale.org.uk/aerialthermography.htm

Combinations

Aerial photographs are often combined. Depending on their purpose it can be done in several ways, of which a few are listed below.

  • Panoramas can be made by stitching several photographs taken in different angles from one spot (e.g. with a hand held camera) or from different spots at the same angle (e.g. from a plane).
  • Stereo photography techniques allow for the creation of 3D-images from several photographs of the same area taken from different spots.
  • In pictometry five rigidly mounted cameras provide one vertical and four low oblique pictures that can be used together.
  • In some digital cameras for aerial photogrammetry images from several imaging elements, sometimes with separate lenses, are geometrically corrected and combined to one image in the camera.

Orthophotos

Vertical photographs are often used to create orthophotos, alternatively known as orthophotomaps, photographs which have been geometrically "corrected" so as to be usable as a map. In other words, an orthophoto is a simulation of a photograph taken from an infinite distance, looking straight down to nadir. Perspective must obviously be removed, but variations in terrain should also be corrected for. Multiple geometric transformations are applied to the image, depending on the perspective and terrain corrections required on a particular part of the image.

Orthophotos are commonly used in geographic information systems, such as are used by mapping agencies (e.g. Ordnance Survey) to create maps. Once the images have been aligned, or "registered", with known real-world coordinates, they can be widely deployed.

Large sets of orthophotos, typically derived from multiple sources and divided into "tiles" (each typically 256 x 256 pixels in size), are widely used in online map systems such as Google Maps. OpenStreetMap offers the use of similar orthophotos for deriving new map data. Google Earth overlays orthophotos or satellite imagery onto a digital elevation model to simulate 3D landscapes.

Aerial video

The Cliffs of Moher, filmed with a drone (2014)

With advancements in video technology, aerial video is becoming more popular. Orthogonal video is shot from aircraft mapping pipelines, crop fields, and other points of interest. Using GPS, video may be embedded with meta data and later synced with a video mapping program.

This "Spatial Multimedia" is the timely union of digital media including still photography, motion video, stereo, panoramic imagery sets, immersive media constructs, audio, and other data with location and date-time information from the GPS and other location designs.

Aerial videos are emerging Spatial Multimedia which can be used for scene understanding and object tracking. The input video is captured by low flying aerial platforms and typically consists of strong parallax from non-ground-plane structures. The integration of digital video, global positioning systems (GPS) and automated image processing will improve the accuracy and cost-effectiveness of data collection and reduction. Several different aerial platforms are under investigation for the data collection.

See also

References

  1. ^ "aerial photograph". Merrian Webster. Retrieved 2 October 2017.
  2. ^ History of Aerial Photography Professional Aerial Photographers Association (retrieved 5 October 2016)
  3. ^ Ron Graham and Roger E. Read, Manual of Aerial Photography, London and Boston, Focal Press, ISBN 0-240-51229-4
  4. ^ Staff writer (April 3, 2013). "This Picture of Boston, Circa 1860, Is the World's Oldest Surviving Aerial Photo". Smithsonian Magazine. Retrieved April 17, 2013.
  5. ^ Archibald, Douglas (1897). "The Story of the Earth's Atmosphere". p. 174. Retrieved 2011-04-16.
  6. ^ Benton, Cris (June 25, 2010). "The First Kite Photographs". arch.ced.berkeley.edu. Archived from the original on 2011-06-09. Retrieved 2011-04-16.
  7. ^ "Arthur Batut Museum" (in French). Retrieved 2008-01-08.
  8. ^ "A Brief History of Aerial Photography".
  9. ^ "Royal Flying Corps Founded". History Today.
  10. ^ Marshall Cavendish Corporation (2003). How It Works: Science and Technology. Marshall Cavendish. p. 33. ISBN 9780761473145.
  11. ^ "Lieutenant Leonard T.E. Taplin, D.F.C". Southsearepublic.org. Archived from the original on 2012-07-15. Retrieved 2013-01-24.
  12. ^ "BFI Screenonline: Friese-Greene, Claude (1898-1943) Biography". www.screenonline.org.uk.
  13. ^ "Municipal Air Surveys. Contracts From Doncaster And Birkenhead". The Times. issue:44229,column:E. Gale:The Times digital archive 1785–1985. 25 March 1926. p. 11. Retrieved 30 August 2012. (subscription required)
  14. ^ A Modern Ariel with a camera, People [magazine], 15 July 1953, pp. 24-27
  15. ^ Donald, David (1997). The Complete Encyclopedia of World Aircraft. p. 382. ISBN 0-7607-0592-5.
  16. ^ Hearst Magazines (October 1935). "Wide Area Is Mapped From Air By Giant Ten Lens Camera". Popular Mechanics. Hearst Magazines. p. 535.
  17. ^ Hearst Magazines (April 1936). "Nine Lens Aerial Camera Films 600 Square Miles". Popular Science. Hearst Magazines. p. 571.
  18. ^ "Photography Before Edgerton".
  19. ^ Cotton, Sidney (1969). Aviator Extraordinary: The Sidney Cotton Story. Chatto & Windus. p. 169. ISBN 0-7011-1334-0.
  20. ^ a b c "Aerial Photography and Remote Sensing". University of Colorado Boulder. 2011. Archived from the original on October 30, 2014. Retrieved March 25, 2011.
  21. ^ Mills, J.P.; et al. (1997). "Photogrammetry from Archived Digital Imagery for Seal Monitoring". The Photogrammetric Record. 15 (89): 715–724. doi:10.1111/0031-868X.00080.
  22. ^ Twiss, S.D.; et al. (2001). "Topographic spatial characterisation of grey seal Halichoerus grypus breeding habitat at a sub-seal size spatial grain". Ecography. 24 (3): 257–266. doi:10.1111/j.1600-0587.2001.tb00198.x.
  23. ^ Stewart, J.E.; et al. (2014). "Finescale ecological niche modeling provides evidence that lactating gray seals (Halichoerus grypus) prefer access to fresh water in order to drink" (PDF). Marine Mammal Science. 30 (4): 1456–1472. doi:10.1111/mms.12126.
  24. ^ Yan G.; et al.(2007). "Automatic extraction of power lines from aerial images", IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, 4(3):387–391.
  25. ^ Stark, M. T., Griffin, P., Phoeurn, C., Ledgerwood, J., Dega, M., Mortland, C., ... & Latinis, K. (1999). Results of the 1995–1996 archaeological field investigations at Angkor Borei, Cambodia. Asian Perspectives 38(1)
  26. ^ United States Federal Aviation Regulations FAR part 91 section 119(14CFR91.119)
  27. ^ a b http://www.gpo.gov/fdsys/pkg/FR-2014-06-25/pdf/2014-14948.pdf
  28. ^ Guthrie, Brett (2018-10-05). "Text - H.R.302 - 115th Congress (2017-2018): FAA Reauthorization Act of 2018". www.congress.gov. Retrieved 2019-06-23.
  29. ^ Chavers·GearPhotography·October 4, Marcus; 2018 (2018-10-04). "Drone Enthusiasts and Industry Await FAA Reauthorization Act". News Ledge. Retrieved 2019-06-23.
  30. ^ "Certificated Remote Pilots including Commercial Operators". www.faa.gov. Retrieved 2019-06-23.
  31. ^ "Recreational Flyers & Modeler Community-Based Organizations". www.faa.gov. Retrieved 2019-06-23.
  32. ^ "Civil Aviation Safety Regulations 1998". Australian Civil Aviation Safety Authority. 2002-12-19. Retrieved 2013-01-24.
  33. ^ "Civil Aviation Safety Authority". Australian Civil Aviation Safety Authority. 2002-12-19. Retrieved 2013-01-24.
  34. ^ "List of UAS Operator Certificate Holders". Australian Civil Aviation Safety Authority. Retrieved 2013-01-24.
  35. ^ "Part 101 Amendments – Cutting red tape for remotely piloted aircraft". CASA. 2016. Retrieved 5 October 2016.
  36. ^ Huerta, Michael P. (18 June 2014). "Interpretation of the Special Rule for Model Aircraft" (PDF). FAA. Retrieved 5 October 2016.
  37. ^ "U.S. Transportation Secretary Foxx Announces FAA Exemptions for Commercial UAS Movie and TV Production". Press Release. FAA. 25 September 2014. Retrieved 4 October 2014.
  38. ^ Public Law 112–95, section 336(c).
  39. ^ California v. Ciraolo, 476 U.S. 206 (1986)
  40. ^ "SUMMARY OF SMALL UNMANNED AIRCRAFT RULE (PART 107)" (PDF). FAA. Retrieved 21 June 2016.
  41. ^ "Security Sensitive Airspace Restrictions". FAA. Retrieved April 7, 2017.
  42. ^ "UK Drone law". Aerial Republic. Retrieved May 17, 2017.
  43. ^ "Lecture 6.1: Classification of Photographs". The Remote Sensing Core Curriculum. University of Maryland, Baltimore County. 1999. Retrieved 2011-03-25.
  44. ^ Short, Nicholas (2010-04-28). "Elements of Aerial Photography". Remote Sensing Tutorial Page 10-1. NASA. Archived from the original on March 17, 2011. Retrieved 2011-03-25.

Further reading

  • Price, Alfred (2003). Targeting the Reich: Allied Photographic Reconnaissance over Europe, 1939–1945. [S.l.]: Military Book Club. N.B.: First published 2003 by Greenhill Books, London. ISBN 0-7394-3496-9

External links

Media related to Aerial photography at Wikimedia Commons The dictionary definition of aerial photography at Wiktionary