Контрольная работа по "Аэрокосмическим методам"

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Биологический институт

 

 

 

 

Контрольная работа по аэрокосмическим методам

 

 

 

 

Выполнила студентка 5 курса

Трофимская СВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Томск 2012

 ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ АЭРОФОТОСЪЕМКИ

  1. Состояние аэрофотосъемки до 1917 года

Важным событием, расширившим  возможности применения фотографирования во многих областях науки и техники, явилось изобретение мокрого коллодионного процесса в 1851 г. Уже в 1855 г. француз Ф. Надар предпринял попытку фотографирования с летательного аппарата, а в 1858 г. получил первый снимок земной поверхности с высоты 80 м. У Надара нашлось много последователей по проведению воздушного фотографирования. Получают свою первую воздушную фотографию в 1862 г. американцы при осаде крепости Ричмонд. В 1883 г. фотографирует предместья Лондона Сесиль Шедбольте. Прекрасные по своим изобразительным свойствам снимки земной поверхности получают в разные годы Трибулье, Поль-Демаре, Тиссандье, Пикар и др. Это позволяет директору Парижской консерватории искусств и ремесел Э. Лосседе собрать интересную коллекцию воздушных снимков.

В России инициатором  воздушного фотографирования явился поручик А. Н. Кованько, который 18 мая 1886 г. осуществил первую опытную съемку над Петербургом, используя для этого обыкновенный фотоаппарат с форматом снимка 12x16 см. Снимки были получены с высоты 800—1300 м при наклонном п отнесиом положении оси фотоаппарата. Фотографирование производилось с воздушного шара, принадлежащего Русскому техническому обществу. Немалая заслуга в развитии фотографирования земной поверхности принадлежала члену этого общества В. И. Срезневскому. В. И. Срезневский был первым, кто изготовил фотокамеру с форматом 24X24 см для воздушного фотографирования. Это явилось шагом вперед в создании специальной аппаратуры, так как до этого времени использовались фотокамеры, предназначенные для любительских портретных снимков. Следует отметить, что в этой камере объектив был прочно закреплен в положении, отфокусированном на бесконечность, т. е. осуществлен принцип постоянства элементов внутреннего ориентирования. Материалом, на котором строилось изображение, являлись стеклянные пластинки, покрытые светочувствительным слоем.

Значительный вклад в  развитие воздушного фотографирования сделал капитан русской армии С. А. Ульянин. Им была разработана конструкция фотоаппарата с парусной тележкой. Аппарат представлял собой складную фотокамеру, снабженную центральным затвором, который автоматически срабатывал от импульса тока, посылаемого электрической батареей по команде анероида-высотомера при наборе заданной высоты съемки. В одной из моделей этого аппарата для фиксирования элементов внешнего ориентирования снимка впечатывались показания барометра и уровня, а также снималась линия видимого горизонта дополнительной камерой. В то же время стремление увеличить площадь фотографирования за одну экспозицию при проведении всякого рода инженерных изысканий привело к созданию многокамерных аппаратов. Первый топографический аппарат для одновременного фотографирования на нескольких пластинках был построен французом Трибулье, в 1884 г. и состоял из шести боковых горизонтально расположенных камер и седьмой вертикальной (имеется в виду положение оптических осей). Успешно решить эту задачу в России удалось инженеру Р. Ю. Тиле. В 1889 г. он построил многокамерный автоматический аппарат, названный панорамографом. Аппарат состоял из шести наклонных камер и одной центральной, оптическая ось которой при фотографировании занимала вертикальное положение. Фотокамера имела формат кадра 14x14 см, фокусное расстояние объективов 95 мм, поле зрения одного аппарата 72°. В этой же камере впервые появляются на прикладной рамке координатные метки, позволяющие строить на снимке прямоугольную систему координат. Для того чтобы экспонирование выполнялось в момент, когда центральная камера занимала отвесное положение, Р. Ю. Тиле применил изобретенный им же электронивелир, приводивший в действие электрический затвор. Создание такого аппарата явилось значительным шагом вперед и позволило впервые выполнять маршрутное фотографирование для создания планов. Следует отметить, что уже в этот период делается попытка определения пространственного положения панорамографа в момент фотографирования: его пространственные координаты определяются геодезическим методом, а углы наклона снимков — по снимкам линии видимого горизонта.

Таким образом, видно, что работы С. А. Ульянина и Р. Ю. Тиле впервые поставили применение воздушного фотографирования на научную основу с учетом требований последующей обработки полученной информации. По оригинальности и комплектности решения задачи составления планов местности по фотоснимкам они превосходят зарубежные разработки того времени. Здесь следует упомянуть полковника В. Ф. Найденова, известного своими оригинальными разработками в воздушной фотограмметрии того времени. Им выполнены большие работы по использованию снимков для составления планов местности в России.

 Однако до появления авиации воздушная съемка использовалась в

небольших масштабах. С появлением летательных 
аппаратов типа самолетов наблюдается интенсивное их использование в качестве носителей для фотографирования земной поверхности. Так как авиационная техника того времени находилась в армии, то естественно, что первое фотографирование было выполнено военными для целей воздушной разведки. 
           В связи с использованием в качестве носителя самолета процесс фотографирования стал называться аэрофотосъемкой. Техника аэрофотосъемочных и фотограмметрических работ быстро 
развивается. В 1910 г. создается Международное фотограмметрическое общество, объединяющее в настоящее время 70 стран 
мира.

Метод фотографирования с летящего самолета требовал разработки новых конструкций фотоаппаратов, автоматизации отдельных циклов работы АФА. Эта задача решается полковником В. М. Потте, создавшим в 1913 г. автоматический пленочный аэрофотоаппарат для плановой съемки с однодисковым затвором (большинство операций в котором выполнялось автоматически). Впервые был применен фотографический материал на гибкой основе, предложенный в 1887 г. полковником Н. К. Козловым. Аэрофотоаппарат конструкции Потте сыграл важную роль в развитии аэрофотосъемки как отечественной, так и за рубежом. Многие страны мира (Франция, Германия и др.) заимствовали идею русского пленочного аэрофотоаппарата при создании своих фотографических аппаратов.

Русские талантливые  инженеры создали немало оригинальных аппаратов и вспомогательных устройств для воздушного фотографирования, однако их производство тормозилось в связи с отсталостью царской России, слабым развитием оптико-механической промышленности.

Теоретические и практические вопросы аэрофотосъемки того времени обобщены в таких трудах, как «Фотография в современном развитии» Р. Ю. Тиле, «Измерительная фотография и применение ее в воздухоплавании» В. Ф. Найденова и ряде других.

2. Развитие аэрофотосъемки  в СССР

Для обеспечения  молодого социалистического государства  картографическими материалами необходимы были новые методы получения информации о территории страны.

Такими методами являлись аэрофототопографические, которые требовали нового парка аэросъемочного оборудования, носителей, специальной методики самолетовождения при аэрофотосъемке.

В 1918 г. под командованием  В. С. Цвет-Колядинского создается первый в стране аэрофотосъемочный отряд Рабоче- крестьянского Красного военно-воздушного флота, который, используя главным образом аэрофотоаппарат Потте, выполняет ряд опытных съемок в районе гг. Тулы, Калинина, Москвы. Так как в это время методы и приборы аэросъемного самолетовождения разработаны не были, то приложение съемочных маршрутов проводилось вдоль естественных ориентиров или же по специально маркированной местности. С 1921 г. фотографирование с воздуха начинают выполнять в пределах топографических трапеций, а для навигации используют авиационные компасы, проводятся работы с больших высот.

В 1924 г. создается  в системе Всесоюзного общества добровольного воздушного флота аэрофотосъемочный отдел во главе с М. Д. Бонч-Бруевичем. Собрав группу энтузиастов (В. Ф. Дейнеко, Н. Н. Веселовский, Н. М. Алексапольский, М. Н. Цыганов и др.), М. Д. Бонч-Бруевич заложил основы для развития нового прогрессивного метода съемок, сыгравшего в последующем решающую роль в деле картографирования нашей страны.

На первом этапе  положение организации было трудным, так как её работа слишком зависела от заказов различных ведомственных организаций.

Много трудностей пришлось преодолеть, чтобы вывести отечественную аэрофотосъемку из стадии опытов на путь широкого развития. С 1926 по 1930 г. выполняются большие по оиьему летно-съемочные работы в Средней Азии (В. Ф. Дейнеко), на Украине, в Марийской и Чувашской АССР и других районах.

В 1929 г. организуются такие институты, как ЦНИИГАиК и Ленинградский институт аэросъемки; Московский геодезический институт начинает готовить специалистов по аэрофотогеодезии. К этому времени (1930 г.) аэрофотосъемочные отделы Добролета и Укрвоздухопути объединяются в единое предприятие «Госаэрофотосъемка» при Главном геодезическом управлении.

В 1953 г. предприятия  «Госаэрофотосъемки» передаются в Министерство гражданской авиации, в котором организуются аэросъемочные отряды, выполняющие летно-съемочные работы по заказам различных ведомств и организаций страны.

В ЦНИИГАиКе начинаются работы по созданию новых АФА, в результате которых в 1931 г. был сконструирован аэрофотоаппарат НАШ-1 при f' = 210 мм с форматом снимка 18Х Х18 см. Отсутствие в то время широкоугольных ортоскопических объективов вынуждает вернуться к многообъективному АФА, который создается Ф. В. Дробышевым в 1932г.

Этот аппарат  представлял собой механическое соединение однообъективных камер, синхронно работающих во время съемки и дающих один плановый снимок, окруженный восемью перспективными . В конструкции применен отечественный объектив с f_к=135 мм и форматом кадра 12x12 см. В том же году Ю. К. Юцевич разрабатывает специальное оптико-механическое приспособление к однообъективному аэрофотоаппарату, дающее возможность производить планово-перспективное фотографирование при неизменном положении оптической оси камеры.

Намечается и  другой путь увеличения захвата фотографируемой местности одним АФА. Так, профессор Б. Н. Чуриловский рассчитывает образец широкоугольной камеры с дисторсирующей оптикой (f = 37,5 мм, 2w=127°, формат 24X24 см). Для развертки снимков, полученных этим АФА, создается ортотрансформатор с антидисторсером. Однако очень сложный процесс обработки снимков, полученных этими фотоаппаратами, а также низкая точность получаемых результатов заставили искать пути расширения поля зрения объективов. Группа инженеров под руководством М. М. Русинова уже к 1935 г. создает первый широкоугольный объектив Лиар-6 с f=100 мм и 2w=100°. В дальнейшем профессором М. М. Русиновым создано много типов широкоугольных аэрофотообъективов, нашедших широкое применение в аэрофотоаппаратах.

В 1934 г. завод  «Геодезия» выпускает советский  автоматический аэрофотоаппарат АФА-13, снабженный междулинзовым затвором типа жалюзи с диапазоном выдержки от 1/70 до 1/200 с.

 В конце тридцатых годов под руководством А. И. Евсеева-Сидорова создан топографический фотоаппарат АФА СССР-39. В этом АФА впервые применяется выравнивание фильма прижимом на стекло и компенсация сдвига изображения.

Тридцатые годы явились временем создания принципиально нового метода фотографирования — щелевого, предложенного инженером Р. И. Семеновым в 1935 г. Вообще десятилетие 1930—1940 гг. отмечалось бурным развитием аэрофотосъемки и ее применением в народном хозяйстве. Развивается производственная база аэрофотосъемки. На вооружение специальных аэрофотосъемочных отрядов поступают более совершенные отечественные самолеты, среди которых был самолет конструкции Калинина К-4, получивший широкое применение при аэрофотосъемке. Великая Отечественная война прерывает работы по созданию аэрофотооборудования, хотя в 1941 г. и создается такой аэрофотоаппарат, как АФА-33. Начиная с 1946 г. в ЦНИИ-ГАиКе под руководством С. П. Шокина и Г. Г. Гордона возобновляются работы по созданию нового аэрофотоаппарата, который получает название АФА-ТЭ. Он выпускается с объективами, имеющими различные фокусные расстояния, и предназначается для топографических съемок всех масштабов. Большие внимание уделяется приборам, фиксирующим или определяющим элементы внешнего ориентирования. Создаются и применяются при аэросъемке такие приборы, как радиовысотомер (РВТД), статоскоп, гиростабилизующие установки (Н-55, ГСУ).

К 1961 г. под руководством Г. В. Романовского создается комплект аэрофотосъемочных приборов для топографической съемки под названием ТАУ. В этот комплект вошли радиовысотомер РВТД-А, жидкостной статоскоп с границами регистрации отклонения высоты полета ±25 м, аэрофотоаппарат АФА-41 и гироустановка новой конструкции. Аппарат АФА-41, наряду с АФА-ТЭ, нашел широкое применение в летно-съемочных подразделениях для фотографирования в мелких и средних масштабах. Он снабжен центральным затвором с выдержками от f1/60 до f1/500 с, а выравнивание фильма производится прижимом к плоскости стекла, имеющего калиброванную координатную сетку.

Работы по совершенствованию  АФА-ТЭ приводят к появлению  фотоаппаратов серии АФА-ТЭС, созданных в ЦНИИГАиК под руководством В. Б. Ильина и В. Д. Дервиза. В этих АФА используется роторный затвор С. П. Шокина и Г. Г. Гордона, обеспечивающий выдержки от f1/70 до f1/800 с с ОКПД 75%. Аппарат снабжен автоматом регулирования величины экспозиции, обеспечивающим получение интегральной плотности с ошибкой +- 15%, при коэффициенте контрастности К=1.

Различными организациями  конструируются специальные аэрофотоаппараты для нужд геологии, гидрогеологии, лесного и сельского хозяйства. Из всех их следует отметить малоформатный аппарат, созданный в различных модификациях на кафедре аэросъемки МИИГАиК и названный АФА МИИГАиК. В этом АФА применены широкоугольный ортоскопический объектив М. И. Русинова и оригинальная конструкция кассеты с плавающими катушками.

Одновременно проводится большая работа в области аэрофотографии, направленная на разработку новых фотоматериалов, их внедрения в производство. Осуществляется комплексный научный подход к аэросъемке как науке. Здесь следует отметить таких ученых, как В. Я. Михайлов, М. Н. Цыганов, А.С. Кучко, М. Д. Коншин, Н. П. Лаврова.

Наряду с созданием  аэрофотоаппаратов, значительное развитие получили приборы и методы самолетовождения при аэрофотосъемке. Широкое применение нашли приборы, позволяющие выполнять инструментальные методы приложения аэросъемочных маршрутов. На смену дистанционным фотоэлектрическим фотосъемочным компасам (1939 г.) и солнечнотеневым указателям (1948—1950 гг.) пришли новые курсовые системы с использованием автопилотов и специальных программных устройств разворота. В последние годы практически все виды летно-съемочных работ в системе ГА выполняются с применением автомата программного разворота (АПР), разработанного в НИИ ГА СССР для самолетов типа ИЛ-14 и АН-30, обеспечивающего особо точное самолетовождение. АПР обеспечивает автоматическое пилотирование двумя способами при стабилизации захода на маршрутах в пределах 50 м и точности курса ±0, 5°.