گزارش کار فتوگرامتری(به دست آوردن ارتفاع) عکسهاي هوايي امروزه حداقل در دو رشته بزرگ علمي يعني فتوگرامتري به معني کلي تهيه نقشه از عکسهاي هوايي و ديگري تفسير به معني شناسايي و تشخيص عوارض و اشياء از روي تصوير به کار مي روند و داراي شروع و تاريخ همزماني مي باشند که بتدريج و با پيشرفتهاي تکنولوژي، اين دو رشته توسعه يافته و در نتيجه، استفاده و ابزار براي دو گروه کم کم از هم فاصله گرفته و در هر يک، تخصص هاي جداگانه اي به وجود آمده و بتدريج نيز اضافه خواهد شد.
عکسبرداري هوايي براي هر دو مصارف فوق داراي قدمت چندان زيادي نيست، بلکه تاريخ آن کم و بيش مقارن با پيدايش هنر و علم عکاسي و همچنين، صنعت هوانوردي است. اولين گزارش کتبي اختراع عکسبرداري به علوم آکادمي علوم و هنرهاي فرانسه به سال 1839 باز مي گردد. اين عکسبرداري توسط دو فرانسوي به نامهاي Daguerre و Niepce انجام گرفت. اولين گزارش قطعي پرواز هواپيما نيز مربوط به 17 دسامبر 1903 بوسيله برادران آمريکايي Wright مي باشد، بنابراين بايد توجه نمود که تاريخ عکسبرداري هوايي به زمان بينابين دو تاريخ فوق برمي گردد. اولين عکسبرداري هوايي از اروپا (فرانسه) به وسيله G.S.Tournachon که بعداً Nadar ناميده شد، در 1858 در پاريس انجام گرديد و مقارن با او، يعني مجدداً در همان سال شخص ديگري به نام Laussedat با دوربين عکاسي و فيلمهاي شيشه اي که با خود در بالن داشت، از دهکده اي نزديک عکسبرداري نمود. او توانست از عکسها نقشه توپوگرافيک تهيه نمايد و دومي موفق به تجزيه و تحليل رياضي براي برگردان تصوير پرسپکتيو به تصوير ارتوفتو شد.
در آمريکا، اولين عکس هوايي که با بالن گرفته شد، به تاريخ 13 اکتبر 1860 ثبت گرديد. اين عکس از ارتفاع 1200 پايي (365 متري) از بندر بوستون گرفته شده و در اتحاد جماهير شوروي سابق، تاريخ اولين عکسبرداري هوايي به سال 1886 بر مي گردد.
اولين فيلمبرداري هوايي بوسيله ويلبر رايت در 1909 با هواپيما از چنتوچيلي ايتاليا انجام شد. ولي استفاده عظيم از عکسهاي هوايي، در ارتش و از جنگ جهاني اول بود، در حالي که براي مصارف غير نظامي، از جنگ جهاني دوم به طور وسيع آغاز گرديد.
با پيشرفت در صنايع شيميايي و تهيه فيلم بهتر و همچنين تکنولوژي هوايي، در مجموع، اين شاخه از علوم توسعه پيدا نمود. دوربينهاي عکسبرداري هوايي با پيشرفتهاي شگرف در صنعت و هنر ساختمان عدسيها به حد بسيار مرغوب رسيد. ساختمان انواع فيلمهاي سفيد و سياه بصورت پانکروماتيک و مادون قرمز توسعه يافت و فيلم رنگي نيز از 1935 بصورت کداکرم عرضه گرديد. فيلمهاي رنگي کاذب نيز کاربردي عظيم در تفسير پيدا نمود.
عکسبرداري هوايي:
عکسبرداري هوايي داراي دو کاربرد است:
کارتوگرافها و نقشه کشها، اندازه گيريهاي جزئيات را براي تهيه نقشه روي عکس هوايي انجام ميدهند.
مفسر عکسهاي هوايي از آنها براي تعيين شرايط محيطي و کاربري زمين استفاده ميکنند. اگرچه هم نقشه و هم عکسهاي هوايي ديدي مثل چشم پرنده، از زمين را نمايش ميدهند، ولي با اين وجود عکسهاي هوايي نقشه نيستند. نقشه ها نمايش افقي سطح زمين بوده و از نظر جهات و هندسه (حداقل در محدوده هايي که يک جسم سه بعدي بصورت دوبعدي ديده ميشود) دقيق ميباشند. به عبارت ديگر عکسهاي هوايي نشانگر ميزان بالايي از انحراف شعاعي ميباشند. اين انحراف، انحراف توپوگرافي بوده و تا زماني که تصحيحات انجام نگيرد، اندازه گيريها با عکسها دقيق نخواهند بود. با اين وجود عکسها ابزاري قوي براي مطالعه پيرامون زمين هستند. چون بيشتر سيستمهاي اطلاعات جغرافيايي ميتوانند اين انحراف شعاعي را تصحيح کنند، عکسهاي هوايي عاليترين منبع اطلاعاتي براي بيشتر پروژه ها مي باشند، خصوصاً آنهايي که نياز به داده هاي مکاني از يک منطقه در فواصل متناوب، در يک دوره طولاني دارند. همچنين کاربردهاي خاص آنها شامل بررسيهاي کاربري زمين و تحليلهاي بومي است.
در شرايط موجود، عکسهاي هوايي در اکثر رشته هاي علمي براي پيشبرد عمليات شناسايي و اندازه گيري به کار برده مي شوند و در نتيجه پاسخگوي بسياري از مجهولات بخصوص در زمينه هاي نظامي مي باشد. کاربردهاي عکسهاي هوايي در پاره اي از رشته ها عبارتند از:
نقشه برداري هوايي و تهيه نقشه، امور کشاورزي و منابع طبيعي، رشته هاي مختلف زمين شناسي و اکتشاف معادن، حفاظت خاک و آبخيزداري، مطالعات طبقه بندي خاک و خاکشناسي، طراحي پروژه هاي زهکشي و هيدرولوژي، امور مرتعداري، پيش بيني و برآورد محصولات کشاورزي، تشخيص ضايعات و امراض مهم نباتي، مطالعات محيط زيست و آماربرداري در شکارباني، تشخيص پاره اي از آلودگيهاي شيميايي و فيزيکي، بررسي مسائل جغرافيايي، بررسي توسعه شهري و شهر سازي، طراحي راهها و شاهراهها و کنترل ترافيک، تشخيص حدود املاک، اقيانوس نگاري، بررسي مد درياها، تشخيص پاره اي از مسائل جامعه شناسي و باستانشناسي، بررسي مسائل اکولوژيکي، بررسي و کنترل سيلابها، مطالعه يخچالهاي طبيعي، تعيين مسير ماهواره، تهيه مدلهاي سه بعدي و......
وسايل عکسبرداري هوايي:
1.دوربين عکسبرداري:از نظر کلي، دوربينهاي عکسبرداري هوايي نيز شبيه به دوربينهاي معمولي بوده با اين تفاوت که از لحاظ ساختماني، طوري ساخته شده اند که مي توان آنها را در هواپيما و جاي ثابت نصب نمود و قادراند پاره اي از مراحل عکسبرداري هوايي را بطور اتوماتيک انجام دهند. اين دوربينها طوري طراحي شده اند که فاصله فيلم تا عدسي ثابت بوده و فاصله نقطه real modal عدسي تا فيلم معادل فاصله کانوني خواهد بود. اين نقطه عبارتست از نقطه اي بر روي محور اپتيکي عدسي که شعاعهاي ورودي به سيستم عدسي پس از عبور از نودال جلو يا نودال اول عدسي، از نودال عقب، به موازي خط ورود، از عدسي خارج مي شوند.
هر دوربين عکاسي از اجزاء زير تشکيل شده است:
الف) بدنه به اضافه قسمت محرکه
ب) عدسي به اضافه فيلتر
ج) تشکيلات پلک (Shutter)
د) مخزن فيلم
2.منظره ياب: شامل لوله اي از عدسيهاي مختلف و ابزار اپتيکي است که در جنب دوربين در کف هواپيما نصب مي شود و عکاس هوايي و يا ناوبر هواپيما را قادر مي سازد با نگاه از درون آن، موقعيت لحظه به لحظف هواپيما و دوربين را نسبت به نقاط زميني زير هواپيما بداند. از اين وسيله و شبکه هاي درون آن، در هدايت هواپيما بر روي خط پرواز استفاده مي نمايند.
3.اسکنرهاي چند طيفي:دوربينهاي عکسبرداري با اسکنرهاي چند طيفي داراي اختلاف فاحشي با دوربينهاي معمولي هستند. به عبارت ساده تر، بر خلاف دوربينهاي معمولي که تصوير از درون عدسي بر روي فيلم ثبت مي شود، در اين سيستم، دوربينها انعکاسات امواج الکترومغناطيسي را گرفته و به صورت خطي و نوارهاي عکس متصل به هم ضبط مي نمايد. ضمناً قادر است که تصاوير را در طول موجهاي معين تهيه نمايد و سپس با ترکيب مناظر حاصل از چند طول موج و استفاده از فيلترها و کارگيري تکنيک مربوطه، موفق به تهيه عکس رنگي کاذب گردد.
4.هواپيما:هر نوع هواپيمايي که داراي استانداردهاي زير باشد مي تواند براي مصارف عکسبرداري هوايي به کار گرفته شود: داراي پنجره هاي مناسب و در نتيجه ديد کافي براي خلبان، ناونر و خدمه باشد، داراي فضاي کافي براي نصب دوربين و ابزار مربوطه بوده و همچنين از نظر سوخت نيز بايد لااقل براي شش ساعت پرواز با خود بنزين حمل نمايد و بالاخره هواپيما بايد داراي ثبات کافي در هوا بوده و کمترين لرزش را داشته باشد تا تصوير حاصله داراي حداقل خطاي عکس گردد.
5.وسائل ناوبري:در هواپيماهاي عکسبرداري معمولي، امور راهنمايي خلبان و هواپيما وسيله ناوبر و عملاً بصورت ديد مستقيم بر روي زمين و استفاده از نقشه و خطوط پرواز مي باشد. امروزه از ابزارهاي پيشرفته براي عکسبرداري استفاده مي شود که پس از معرفي طول و عرضهاي جغرافيايي نقاط مورد نظر، هواپيما، اتوماتيک به طرف آنها هدايت مي شود.
اصول برجسته بيني:
يکي از تفاوتهاي عکسهاي هوايي با عکسهاي معمولي، امکان برجسته بيني يعني تشخيص بعد سوم از روي آنها و با کمک وسائل برجسته بيني مي باشد. معمولاً عکسهاي هوايي بطور متوسط داراي 60 درصد پوشش مشترک پشت سر هم و عکسهاي هر نوار با نوارهاي مجاور داراي پوشش مشترک جانبي 30 درصد مي باشد که پوشش اولی مکان برجسته بيني را به يک جفت عکس پشت سر هم مي هد.
براي اينکه بتوان دو تصوير تهيه نمود که قابليت برجسته بيني داشته باشند، بايد چهار شرط اصلي زير در مورد آنها صدق کند:
الف) هر دو تصوير مورد برجسته بيني، يک منطقه را بپوشاند.
ب)مقياس هر دو تصوير تقريباً با هم مساوي باشد.
ج) محورهاي دوربين عکسبرداري در هر دو تصوير در يک صفحه قرار گيرند.
د) فاصله بين دو ايستگاه عکسبرداري، با مقايسه با فاصله دوربين تا تصوير، متناسب باشد.
ديد کاذب (Pseudoscopic view):
حالتي است که انسان در موقع مشاهده دو تصوير، کليه عوارض برجسته را فرورفته و برعکس فرورفتگيها را برجسته مي بيند. علت اين پديده عبارتست از:
الف) چنانچه جاي تصوير سمت راست و چپ با هم عوض شده باشند.
ب) اگر مسير تابش نور در موقع ديد با جهت نور هنگام عکاسي مطابقت نداشته باشد و يا به عبارت ديگر، سايه ها مخالف جهت تفسير کننده قرار گيرند.
عکسهاي هوايي امروزه حداقل در دو رشته بزرگ علمي يعني فتوگرامتري به معني کلي تهيه نقشه از عکسهاي هوايي و ديگري تفسير به معني شناسايي و تشخيص عوارض و اشياء از روي تصوير به کار مي روند و داراي شروع و تاريخ همزماني مي باشند که بتدريج و با پيشرفتهاي تکنولوژي، اين دو رشته توسعه يافته و در نتيجه، استفاده و ابزار براي دو گروه کم کم از هم فاصله گرفته و در هر يک، تخصص هاي جداگانه اي به وجود آمده و به تدريج نيز اضافه خواهد شد
تئوری :
انواع تصویر کردن:
1.تصویر موازی
2.تصویر مرکزی
تصویر موازی تصويري است که تمام اشعه هاي تصوير با هم موازي هستند. تصوير موازي مي تواند بصورت تصوير قائم يا مايل باشد.
تصویر کردن مرکزی اینگونه است که وقتي تمام اشعه هاي تصوير از نقطه اي ثابت بگذرند و بر صفحه تصوير ثبت شوند ، تصویر مرکزی ایجاد می شود. اين نقطه ثابت را مرکز تصوير گويند.
در فتوگرامتري هوائي از تصوير مركزي استفاده مي شود.
نگاتیو،پوزیتیو و عکس:
تعريف نگاتيو : تصوير مركزي نقاط سطح زمين بر روي يك صفحة حساس به نور را نگاتيو گويند. درتصوير نگاتيو صفحه تصوير و سطح شئ در طرفين مرکز تصوير قرار دارند.
تعريف پوزيتيو : تصوير چاپ شده نگاتيو بر روي يک صفحه شفاف يا کاغذ ويا شيشه را پوزيتيو گويند. در تصوير پوزيتيو صفحه تصوير و سطح شئ در يک طرف مرکز تصوير قرار دارند.
تعريف عکس : تصوير مركزي نقاط سطح زمين بر روي يك صفحة مسطح را عكس گويند.
محور نوری ، فاصله کانونی و فاصله اصلی:
محور اپتيكي يا نوري: اگر از مركز تصوير خطي عمود بر صفحة تصوير رسم كنيم به آن محورنوري دوربين مي گويند. اين محور عکس را در نقطه اي بنام نقطه اصلي عکسي ( p ) قطع مي کند. تصوير اين نقطه را روي سطح زمين، نقطه اصلي زميني ( P ) گويند.
فاصله کانوني: فاصله مرکز تصوير تا سطح فيلم را فاصله کانوني گويند و آنرا با f نمايش مي دهند.
فاصله اصلي: فاصله مرکز تصوير تا صفحه پوزيتيو را فاصله اصلي گويند و آنرا با c نمايش مي دهند.
محور شاغولی و زاویه تیلت:
محور شاغولي: اگر از مركز تصوير خطي در امتداد شاغولي ترسيم كنيم به آن محور شاغولي دوربين مي گويند. اين محور عکس را در نقطه اي بنام نقطه ناديريا شاغولي عکسي ( n ) قطع مي کند. تصوير اين نقطه را روي سطح زمين، نقطه نادیر زميني ( N ) گويند.
زاوية تيلت: زاوية بين محور شاغولي و محور نوري دوربين را زاوية تيلت گويند. اگر اين دو محور برهم منطبق باشند عكس را قائم و در غير اينصورت عكس را غير قائم (مايل يا خيلي مايل) گويند. به دليل تكانهاي هواپيما در زمان عكسبرداري اين زاويه معمولاً صفر نيست و عكسي را كه زاوية تيلت آن كمتر از باشد، عکس قائم گويند.
چند نکته:
عکس قائم کمترین اختلاف را با نقشه داشته و کمترین پوشش زمینی را دارد.
عکس خیلی مایل بیشترین اختلاف را با نقشه داشته و بیشترین پوشش زمینی را دارد.
زوج عکس: دو عکس متوالي در يک باند پرواز را زوج عکس هوايي گويند.
مدل: قسمت مشترک زوج عکس هوايي را که مي توان بصورت سه بعدي مشاهده کرد، مدل گويند.
محور ايزوسنتر: اگر از مركز تصوير نيمساز زاوية تيلت را رسم كنيم به آن محور ايزوسنتر گويند. اين محور عکس را در نقطه اي بنام نقطه ايزوسنتر يا همبار يا هم مرکز عکسي ( i ) قطع مي کند. تصوير اين نقطه را روي سطح زمين، نقطه ايزوسنتر ¬زميني ( I ) گويند.
خط اصلي: اگر سه نقطة p ، i و n را بهم وصل كنيم، خط حاصل را خط اصلي گويند. خط اصلي بيانگر جهت ماکزيمم تيلت بر روي عكس است.
موازی های بدون شیب:
اگر بر روي عكس عمودهايي بر خط اصلي ترسيم كنيم، اين خطوط حاصل را موازيهاي بدون شيب مي گويند. اين موازي ها داراي اين خاصيت هستند كه درصورت ثابت بودن ارتفاع پرواز مقياس روي آنها، مقداري ثابت است. از اين خاصيت براي بدست آوردن مقياس هر نقطه در روي عكس هاي تيلت دار استفاده مي شود.
نقطه فرار،ارتفاع پرواز:
نقطة فرار: اگر خطوط موازي بر روي يك عكس ، تصوير شوند در اينصورت همديگر را در نقطه اي قطع خواهند كردكه اين نقطه تقارب را اصطلاحاً نقطة فرار(Vanishing Point) گويند.
ارتفاع پرواز: فاصلة قائم بين مركز دوربين يا مركزتصوير تا سطح زمين یا سطح مبنا را ارتفاع پرواز گويند.
مقیاس:
مقياس عبارت است از نسبت يك طول معين بر روي عكس به طول معادل بر روي زمين.
مقياس را مي توان به 3 صورت نشان داد:
مقياس عددي1200 :1
مقياس كسري 1200/1
مقياس لفظي 1 اينچ= 1000 فوت
اطلاعات موجود در عکس های هوایی:
علائم اطمينان يا فيدوشال ماركها
حباب تراز
ساعت
ارتفاع سنج
اعداد و ارقام روي عكس
اطلاعات مربوط به دوربين
الف)فیدوشال مارک ها:
در گوشه ها و كناره هاي عكس علايمي به شكل دايره با يك نقطة مركزي و يا دايره با علامت بعلاوه(+) حك مي شود. كه معمولاً به رنگ سفيد هستند. اين علائم چهار تا و يا هشت تاست از اين علائم در سه مورد زير استفاده مي شود:
تعيين مركز عكس جهت تعريف سيستم مختصات عكس
براي توجيه داخلي
براي پالايش عكس (حذف خطاهاي سيستماتيك روي مختصات عكس)
ب) حباب تراز:
درقسمت كناري عكس يك سري دواير متحد المركز وجود دارد كه وضعيت تقريبي افقي بودن دوربين عكسبرداري را در لحظة عكسبرداري ثبت مي كند. در لحظة عكسبرداري بايد سعي شود حباب تراز از حالت وسط زياد منحرف نشود تا عكس تيلت دار بدست نيايد.
ج) ساعت:
در قسمت كناري عكس ساعتي وجود دارد كه زمان عكس برداري را ثبت مي كند. از اين ساعت براي تشخيص سايه استفاده مي شود. مثلاً تير برق در عكس قائم بصورت نقطه ظاهر مي شود و فقط با استفاده از ساية آن مي توان آن را تشخيص داد.
چ)ارتفاع سنج:
دستگاهي است كه ارتفاع پرواز را در لحظة عكسبرداري ثبت مي كند.
خ)اعداد و ارقام روی عکس:
اين شماره ها براي اهداف مختلف از جمله ساختن اندكس عكس، موزائيك عكس، ساختن مدلهاي مستقل جهت تبديل استفاده مي شود.
چند تعریف:
ايستگاههاي عكسبرداري: لحظه اي راكه دريچه دوربين باز مي شود و عكسبرداري انجام مي گيرد را لحظه عکسبرداري و مکان آن را، ايستگاه عكسبرداري مي گويند.
باز هوايي: فاصله بين دو ايستگاه عكسبرداري را باز هوايي گويند و با B نمايش مي دهند.
باز عکسي: فاصله بين تصوير دو ايستگاه عكسبرداري را بر روي عکس، باز عکسي گويند و با b نمايش مي دهند.
باز مدل: فاصله بين دو مرکز تصوير پروژکتور دستگاه تبديل را باز مدل گويند و با bm نمايش مي دهند.
بلوک عکسي: چنانچه منطقه اي شامل دو يا چند نوار عكسي باشد، بلوك عكسي ناميده مي شود.
پوشش طولی و عرضی:
در موقع عكسبرداري، عكسهاي هوائي به گونه اي گرفته مي شوند كه در مسير عكسبرداري هر عكس با عكس قبلي خود حدود 60 درصد پوشش داشته باشد كه به آن پوشش طولي(L%) گويند. همچنين بايستي پوششي حدود 20 درصد بين باندهاي پرواز وجود داشته باشد که به آن پوشش عرضي (q%) گفته مي شود.
شرح عملیات:
هدف:به دست آوردن ارتفاع ساختمان
وسایل مورد نیاز:
استریوسکوپ(stereoscope):
نام دستگاهی است که با استفاده از آن میتوان تصاویری که چشم چپ و چشم راست به تنهایی میبیند را با هم ادغام کرده و تصویر سه بعدی مجازی را نشان بدهد. استریوسکوپ دارای دو لنز چشمی است. هر لنز چشمی تصویر را بزرگتر و کمی دورتر از حد معمول نشان میدهد. و برای کسی که دید عمقی نرمال دارد لبه های عکس در هم فرو میرود و یک پنجره استریو دیده میشود. در حال حاضر تصاویر به نحوی تولید میشوند که این پنجره در پشت عکس دیده میشود.که گاهی تصاویر طوری دیده میشود که به نظر قسمتی از تصاویر جلو آمده است اما همیشه به همین منوال نیست.در بعضی از آنها از محدود کننده دید برای جلوگیری از سردرگمی چشم ها استفاده میشود. بیشتر مردم میتوانند با تمرین توانایی دیدن این تصاویر را بدون استریوسکوپ را به دست آورند.اما این کار باعث خستگی و درد چشم میشود. اگرچه در حال حاضر دستگاه های زیادی وجود دارندکه با استفاده از آنها میتوان تصاویر سه بعدی را مشاهده کرد.همانند عینک های قرمز-سبز(آبی) که با استفاده از آنها میتوان تصاویر مخصوص را به صورت برجسته دید.
خط کش
-برای بدست آوردن یک ساختمان دو روش وجود دارد:
1)جابه جایی ناشی از ارتفاع
2)اختلاف پارالاکس
یکی از راه های سه بعدی بینی تصویر ، استفاده از استریوسکوپ و دوعکس است که پوشش دهنده ی یکدیگرند.برای این منظور ، روی دو عکس یک قسمت مشابه(در این جا ساختمان) را که در هر دو موجود باشد ،انتخاب می کنیم. سپس یکی از انگشتان خود یکی را روی ساختمان در تصویر اول و انگشت دیگر را روی همان ساختمان در تصویر دوم قرار می دهیم.سپس با نگاه کردن در چشمی استریوسکوپ، به قدری انگشتان خود را جا به جا می کنیم تا هر دو روی هم بیفتد .
اینک ساختمان مورد نظر را برجسته می بینیم . به محض اینکه دو ساختمان را استریوسکوپ یکی وسه بعدی دیدیم ، با استفاده از مراحل زیر ، اختلاف ارتفاع ساختمان را بدست می آوریم . مرحله ی اول به این صورت است که چهارگوشه ساختمان ها را به صورت متناظر در دو تصویر مشخص کرده و سپس با استفاده از دو تصویر و اطلاعات موجود در آن ها ،موارد زیر را بدست می آوریم:
1)فاصله ی نقاط متناظر در ساختمان ها
2)فاصله ی مراکز در ساختمان ها(فیدوشال مارک ها)
3)مقیاس
4)فاصله ی فیدوشال مارک تا یک ضلع ساختمان( )
5)فاصله ی دو نقطه ی متناظر روی ساختمان(r∆)
در مرحله ی آخر فرمول ها را نوشته و مقادیر خواسته شده را به دست می آوریم.
عکسبرداري هوايي براي هر دو مصارف فوق داراي قدمت چندان زيادي نيست، بلکه تاريخ آن کم و بيش مقارن با پيدايش هنر و علم عکاسي و همچنين، صنعت هوانوردي است. اولين گزارش کتبي اختراع عکسبرداري به علوم آکادمي علوم و هنرهاي فرانسه به سال 1839 باز مي گردد. اين عکسبرداري توسط دو فرانسوي به نامهاي Daguerre و Niepce انجام گرفت. اولين گزارش قطعي پرواز هواپيما نيز مربوط به 17 دسامبر 1903 بوسيله برادران آمريکايي Wright مي باشد، بنابراين بايد توجه نمود که تاريخ عکسبرداري هوايي به زمان بينابين دو تاريخ فوق برمي گردد. اولين عکسبرداري هوايي از اروپا (فرانسه) به وسيله G.S.Tournachon که بعداً Nadar ناميده شد، در 1858 در پاريس انجام گرديد و مقارن با او، يعني مجدداً در همان سال شخص ديگري به نام Laussedat با دوربين عکاسي و فيلمهاي شيشه اي که با خود در بالن داشت، از دهکده اي نزديک عکسبرداري نمود. او توانست از عکسها نقشه توپوگرافيک تهيه نمايد و دومي موفق به تجزيه و تحليل رياضي براي برگردان تصوير پرسپکتيو به تصوير ارتوفتو شد.
در آمريکا، اولين عکس هوايي که با بالن گرفته شد، به تاريخ 13 اکتبر 1860 ثبت گرديد. اين عکس از ارتفاع 1200 پايي (365 متري) از بندر بوستون گرفته شده و در اتحاد جماهير شوروي سابق، تاريخ اولين عکسبرداري هوايي به سال 1886 بر مي گردد.
اولين فيلمبرداري هوايي بوسيله ويلبر رايت در 1909 با هواپيما از چنتوچيلي ايتاليا انجام شد. ولي استفاده عظيم از عکسهاي هوايي، در ارتش و از جنگ جهاني اول بود، در حالي که براي مصارف غير نظامي، از جنگ جهاني دوم به طور وسيع آغاز گرديد.
با پيشرفت در صنايع شيميايي و تهيه فيلم بهتر و همچنين تکنولوژي هوايي، در مجموع، اين شاخه از علوم توسعه پيدا نمود. دوربينهاي عکسبرداري هوايي با پيشرفتهاي شگرف در صنعت و هنر ساختمان عدسيها به حد بسيار مرغوب رسيد. ساختمان انواع فيلمهاي سفيد و سياه بصورت پانکروماتيک و مادون قرمز توسعه يافت و فيلم رنگي نيز از 1935 بصورت کداکرم عرضه گرديد. فيلمهاي رنگي کاذب نيز کاربردي عظيم در تفسير پيدا نمود.
عکسبرداري هوايي:
عکسبرداري هوايي داراي دو کاربرد است:
کارتوگرافها و نقشه کشها، اندازه گيريهاي جزئيات را براي تهيه نقشه روي عکس هوايي انجام ميدهند.
مفسر عکسهاي هوايي از آنها براي تعيين شرايط محيطي و کاربري زمين استفاده ميکنند. اگرچه هم نقشه و هم عکسهاي هوايي ديدي مثل چشم پرنده، از زمين را نمايش ميدهند، ولي با اين وجود عکسهاي هوايي نقشه نيستند. نقشه ها نمايش افقي سطح زمين بوده و از نظر جهات و هندسه (حداقل در محدوده هايي که يک جسم سه بعدي بصورت دوبعدي ديده ميشود) دقيق ميباشند. به عبارت ديگر عکسهاي هوايي نشانگر ميزان بالايي از انحراف شعاعي ميباشند. اين انحراف، انحراف توپوگرافي بوده و تا زماني که تصحيحات انجام نگيرد، اندازه گيريها با عکسها دقيق نخواهند بود. با اين وجود عکسها ابزاري قوي براي مطالعه پيرامون زمين هستند. چون بيشتر سيستمهاي اطلاعات جغرافيايي ميتوانند اين انحراف شعاعي را تصحيح کنند، عکسهاي هوايي عاليترين منبع اطلاعاتي براي بيشتر پروژه ها مي باشند، خصوصاً آنهايي که نياز به داده هاي مکاني از يک منطقه در فواصل متناوب، در يک دوره طولاني دارند. همچنين کاربردهاي خاص آنها شامل بررسيهاي کاربري زمين و تحليلهاي بومي است.
در شرايط موجود، عکسهاي هوايي در اکثر رشته هاي علمي براي پيشبرد عمليات شناسايي و اندازه گيري به کار برده مي شوند و در نتيجه پاسخگوي بسياري از مجهولات بخصوص در زمينه هاي نظامي مي باشد. کاربردهاي عکسهاي هوايي در پاره اي از رشته ها عبارتند از:
نقشه برداري هوايي و تهيه نقشه، امور کشاورزي و منابع طبيعي، رشته هاي مختلف زمين شناسي و اکتشاف معادن، حفاظت خاک و آبخيزداري، مطالعات طبقه بندي خاک و خاکشناسي، طراحي پروژه هاي زهکشي و هيدرولوژي، امور مرتعداري، پيش بيني و برآورد محصولات کشاورزي، تشخيص ضايعات و امراض مهم نباتي، مطالعات محيط زيست و آماربرداري در شکارباني، تشخيص پاره اي از آلودگيهاي شيميايي و فيزيکي، بررسي مسائل جغرافيايي، بررسي توسعه شهري و شهر سازي، طراحي راهها و شاهراهها و کنترل ترافيک، تشخيص حدود املاک، اقيانوس نگاري، بررسي مد درياها، تشخيص پاره اي از مسائل جامعه شناسي و باستانشناسي، بررسي مسائل اکولوژيکي، بررسي و کنترل سيلابها، مطالعه يخچالهاي طبيعي، تعيين مسير ماهواره، تهيه مدلهاي سه بعدي و......
وسايل عکسبرداري هوايي:
1.دوربين عکسبرداري:از نظر کلي، دوربينهاي عکسبرداري هوايي نيز شبيه به دوربينهاي معمولي بوده با اين تفاوت که از لحاظ ساختماني، طوري ساخته شده اند که مي توان آنها را در هواپيما و جاي ثابت نصب نمود و قادراند پاره اي از مراحل عکسبرداري هوايي را بطور اتوماتيک انجام دهند. اين دوربينها طوري طراحي شده اند که فاصله فيلم تا عدسي ثابت بوده و فاصله نقطه real modal عدسي تا فيلم معادل فاصله کانوني خواهد بود. اين نقطه عبارتست از نقطه اي بر روي محور اپتيکي عدسي که شعاعهاي ورودي به سيستم عدسي پس از عبور از نودال جلو يا نودال اول عدسي، از نودال عقب، به موازي خط ورود، از عدسي خارج مي شوند.
هر دوربين عکاسي از اجزاء زير تشکيل شده است:
الف) بدنه به اضافه قسمت محرکه
ب) عدسي به اضافه فيلتر
ج) تشکيلات پلک (Shutter)
د) مخزن فيلم
2.منظره ياب: شامل لوله اي از عدسيهاي مختلف و ابزار اپتيکي است که در جنب دوربين در کف هواپيما نصب مي شود و عکاس هوايي و يا ناوبر هواپيما را قادر مي سازد با نگاه از درون آن، موقعيت لحظه به لحظف هواپيما و دوربين را نسبت به نقاط زميني زير هواپيما بداند. از اين وسيله و شبکه هاي درون آن، در هدايت هواپيما بر روي خط پرواز استفاده مي نمايند.
3.اسکنرهاي چند طيفي:دوربينهاي عکسبرداري با اسکنرهاي چند طيفي داراي اختلاف فاحشي با دوربينهاي معمولي هستند. به عبارت ساده تر، بر خلاف دوربينهاي معمولي که تصوير از درون عدسي بر روي فيلم ثبت مي شود، در اين سيستم، دوربينها انعکاسات امواج الکترومغناطيسي را گرفته و به صورت خطي و نوارهاي عکس متصل به هم ضبط مي نمايد. ضمناً قادر است که تصاوير را در طول موجهاي معين تهيه نمايد و سپس با ترکيب مناظر حاصل از چند طول موج و استفاده از فيلترها و کارگيري تکنيک مربوطه، موفق به تهيه عکس رنگي کاذب گردد.
4.هواپيما:هر نوع هواپيمايي که داراي استانداردهاي زير باشد مي تواند براي مصارف عکسبرداري هوايي به کار گرفته شود: داراي پنجره هاي مناسب و در نتيجه ديد کافي براي خلبان، ناونر و خدمه باشد، داراي فضاي کافي براي نصب دوربين و ابزار مربوطه بوده و همچنين از نظر سوخت نيز بايد لااقل براي شش ساعت پرواز با خود بنزين حمل نمايد و بالاخره هواپيما بايد داراي ثبات کافي در هوا بوده و کمترين لرزش را داشته باشد تا تصوير حاصله داراي حداقل خطاي عکس گردد.
5.وسائل ناوبري:در هواپيماهاي عکسبرداري معمولي، امور راهنمايي خلبان و هواپيما وسيله ناوبر و عملاً بصورت ديد مستقيم بر روي زمين و استفاده از نقشه و خطوط پرواز مي باشد. امروزه از ابزارهاي پيشرفته براي عکسبرداري استفاده مي شود که پس از معرفي طول و عرضهاي جغرافيايي نقاط مورد نظر، هواپيما، اتوماتيک به طرف آنها هدايت مي شود.
اصول برجسته بيني:
يکي از تفاوتهاي عکسهاي هوايي با عکسهاي معمولي، امکان برجسته بيني يعني تشخيص بعد سوم از روي آنها و با کمک وسائل برجسته بيني مي باشد. معمولاً عکسهاي هوايي بطور متوسط داراي 60 درصد پوشش مشترک پشت سر هم و عکسهاي هر نوار با نوارهاي مجاور داراي پوشش مشترک جانبي 30 درصد مي باشد که پوشش اولی مکان برجسته بيني را به يک جفت عکس پشت سر هم مي هد.
براي اينکه بتوان دو تصوير تهيه نمود که قابليت برجسته بيني داشته باشند، بايد چهار شرط اصلي زير در مورد آنها صدق کند:
الف) هر دو تصوير مورد برجسته بيني، يک منطقه را بپوشاند.
ب)مقياس هر دو تصوير تقريباً با هم مساوي باشد.
ج) محورهاي دوربين عکسبرداري در هر دو تصوير در يک صفحه قرار گيرند.
د) فاصله بين دو ايستگاه عکسبرداري، با مقايسه با فاصله دوربين تا تصوير، متناسب باشد.
ديد کاذب (Pseudoscopic view):
حالتي است که انسان در موقع مشاهده دو تصوير، کليه عوارض برجسته را فرورفته و برعکس فرورفتگيها را برجسته مي بيند. علت اين پديده عبارتست از:
الف) چنانچه جاي تصوير سمت راست و چپ با هم عوض شده باشند.
ب) اگر مسير تابش نور در موقع ديد با جهت نور هنگام عکاسي مطابقت نداشته باشد و يا به عبارت ديگر، سايه ها مخالف جهت تفسير کننده قرار گيرند.
عکسهاي هوايي امروزه حداقل در دو رشته بزرگ علمي يعني فتوگرامتري به معني کلي تهيه نقشه از عکسهاي هوايي و ديگري تفسير به معني شناسايي و تشخيص عوارض و اشياء از روي تصوير به کار مي روند و داراي شروع و تاريخ همزماني مي باشند که بتدريج و با پيشرفتهاي تکنولوژي، اين دو رشته توسعه يافته و در نتيجه، استفاده و ابزار براي دو گروه کم کم از هم فاصله گرفته و در هر يک، تخصص هاي جداگانه اي به وجود آمده و به تدريج نيز اضافه خواهد شد
تئوری :
انواع تصویر کردن:
1.تصویر موازی
2.تصویر مرکزی
تصویر موازی تصويري است که تمام اشعه هاي تصوير با هم موازي هستند. تصوير موازي مي تواند بصورت تصوير قائم يا مايل باشد.
تصویر کردن مرکزی اینگونه است که وقتي تمام اشعه هاي تصوير از نقطه اي ثابت بگذرند و بر صفحه تصوير ثبت شوند ، تصویر مرکزی ایجاد می شود. اين نقطه ثابت را مرکز تصوير گويند.
در فتوگرامتري هوائي از تصوير مركزي استفاده مي شود.
نگاتیو،پوزیتیو و عکس:
تعريف نگاتيو : تصوير مركزي نقاط سطح زمين بر روي يك صفحة حساس به نور را نگاتيو گويند. درتصوير نگاتيو صفحه تصوير و سطح شئ در طرفين مرکز تصوير قرار دارند.
تعريف پوزيتيو : تصوير چاپ شده نگاتيو بر روي يک صفحه شفاف يا کاغذ ويا شيشه را پوزيتيو گويند. در تصوير پوزيتيو صفحه تصوير و سطح شئ در يک طرف مرکز تصوير قرار دارند.
تعريف عکس : تصوير مركزي نقاط سطح زمين بر روي يك صفحة مسطح را عكس گويند.
محور نوری ، فاصله کانونی و فاصله اصلی:
محور اپتيكي يا نوري: اگر از مركز تصوير خطي عمود بر صفحة تصوير رسم كنيم به آن محورنوري دوربين مي گويند. اين محور عکس را در نقطه اي بنام نقطه اصلي عکسي ( p ) قطع مي کند. تصوير اين نقطه را روي سطح زمين، نقطه اصلي زميني ( P ) گويند.
فاصله کانوني: فاصله مرکز تصوير تا سطح فيلم را فاصله کانوني گويند و آنرا با f نمايش مي دهند.
فاصله اصلي: فاصله مرکز تصوير تا صفحه پوزيتيو را فاصله اصلي گويند و آنرا با c نمايش مي دهند.
محور شاغولی و زاویه تیلت:
محور شاغولي: اگر از مركز تصوير خطي در امتداد شاغولي ترسيم كنيم به آن محور شاغولي دوربين مي گويند. اين محور عکس را در نقطه اي بنام نقطه ناديريا شاغولي عکسي ( n ) قطع مي کند. تصوير اين نقطه را روي سطح زمين، نقطه نادیر زميني ( N ) گويند.
زاوية تيلت: زاوية بين محور شاغولي و محور نوري دوربين را زاوية تيلت گويند. اگر اين دو محور برهم منطبق باشند عكس را قائم و در غير اينصورت عكس را غير قائم (مايل يا خيلي مايل) گويند. به دليل تكانهاي هواپيما در زمان عكسبرداري اين زاويه معمولاً صفر نيست و عكسي را كه زاوية تيلت آن كمتر از باشد، عکس قائم گويند.
چند نکته:
عکس قائم کمترین اختلاف را با نقشه داشته و کمترین پوشش زمینی را دارد.
عکس خیلی مایل بیشترین اختلاف را با نقشه داشته و بیشترین پوشش زمینی را دارد.
زوج عکس: دو عکس متوالي در يک باند پرواز را زوج عکس هوايي گويند.
مدل: قسمت مشترک زوج عکس هوايي را که مي توان بصورت سه بعدي مشاهده کرد، مدل گويند.
محور ايزوسنتر: اگر از مركز تصوير نيمساز زاوية تيلت را رسم كنيم به آن محور ايزوسنتر گويند. اين محور عکس را در نقطه اي بنام نقطه ايزوسنتر يا همبار يا هم مرکز عکسي ( i ) قطع مي کند. تصوير اين نقطه را روي سطح زمين، نقطه ايزوسنتر ¬زميني ( I ) گويند.
خط اصلي: اگر سه نقطة p ، i و n را بهم وصل كنيم، خط حاصل را خط اصلي گويند. خط اصلي بيانگر جهت ماکزيمم تيلت بر روي عكس است.
موازی های بدون شیب:
اگر بر روي عكس عمودهايي بر خط اصلي ترسيم كنيم، اين خطوط حاصل را موازيهاي بدون شيب مي گويند. اين موازي ها داراي اين خاصيت هستند كه درصورت ثابت بودن ارتفاع پرواز مقياس روي آنها، مقداري ثابت است. از اين خاصيت براي بدست آوردن مقياس هر نقطه در روي عكس هاي تيلت دار استفاده مي شود.
نقطه فرار،ارتفاع پرواز:
نقطة فرار: اگر خطوط موازي بر روي يك عكس ، تصوير شوند در اينصورت همديگر را در نقطه اي قطع خواهند كردكه اين نقطه تقارب را اصطلاحاً نقطة فرار(Vanishing Point) گويند.
ارتفاع پرواز: فاصلة قائم بين مركز دوربين يا مركزتصوير تا سطح زمين یا سطح مبنا را ارتفاع پرواز گويند.
مقیاس:
مقياس عبارت است از نسبت يك طول معين بر روي عكس به طول معادل بر روي زمين.
مقياس را مي توان به 3 صورت نشان داد:
مقياس عددي1200 :1
مقياس كسري 1200/1
مقياس لفظي 1 اينچ= 1000 فوت
اطلاعات موجود در عکس های هوایی:
علائم اطمينان يا فيدوشال ماركها
حباب تراز
ساعت
ارتفاع سنج
اعداد و ارقام روي عكس
اطلاعات مربوط به دوربين
الف)فیدوشال مارک ها:
در گوشه ها و كناره هاي عكس علايمي به شكل دايره با يك نقطة مركزي و يا دايره با علامت بعلاوه(+) حك مي شود. كه معمولاً به رنگ سفيد هستند. اين علائم چهار تا و يا هشت تاست از اين علائم در سه مورد زير استفاده مي شود:
تعيين مركز عكس جهت تعريف سيستم مختصات عكس
براي توجيه داخلي
براي پالايش عكس (حذف خطاهاي سيستماتيك روي مختصات عكس)
ب) حباب تراز:
درقسمت كناري عكس يك سري دواير متحد المركز وجود دارد كه وضعيت تقريبي افقي بودن دوربين عكسبرداري را در لحظة عكسبرداري ثبت مي كند. در لحظة عكسبرداري بايد سعي شود حباب تراز از حالت وسط زياد منحرف نشود تا عكس تيلت دار بدست نيايد.
ج) ساعت:
در قسمت كناري عكس ساعتي وجود دارد كه زمان عكس برداري را ثبت مي كند. از اين ساعت براي تشخيص سايه استفاده مي شود. مثلاً تير برق در عكس قائم بصورت نقطه ظاهر مي شود و فقط با استفاده از ساية آن مي توان آن را تشخيص داد.
چ)ارتفاع سنج:
دستگاهي است كه ارتفاع پرواز را در لحظة عكسبرداري ثبت مي كند.
خ)اعداد و ارقام روی عکس:
اين شماره ها براي اهداف مختلف از جمله ساختن اندكس عكس، موزائيك عكس، ساختن مدلهاي مستقل جهت تبديل استفاده مي شود.
چند تعریف:
ايستگاههاي عكسبرداري: لحظه اي راكه دريچه دوربين باز مي شود و عكسبرداري انجام مي گيرد را لحظه عکسبرداري و مکان آن را، ايستگاه عكسبرداري مي گويند.
باز هوايي: فاصله بين دو ايستگاه عكسبرداري را باز هوايي گويند و با B نمايش مي دهند.
باز عکسي: فاصله بين تصوير دو ايستگاه عكسبرداري را بر روي عکس، باز عکسي گويند و با b نمايش مي دهند.
باز مدل: فاصله بين دو مرکز تصوير پروژکتور دستگاه تبديل را باز مدل گويند و با bm نمايش مي دهند.
بلوک عکسي: چنانچه منطقه اي شامل دو يا چند نوار عكسي باشد، بلوك عكسي ناميده مي شود.
پوشش طولی و عرضی:
در موقع عكسبرداري، عكسهاي هوائي به گونه اي گرفته مي شوند كه در مسير عكسبرداري هر عكس با عكس قبلي خود حدود 60 درصد پوشش داشته باشد كه به آن پوشش طولي(L%) گويند. همچنين بايستي پوششي حدود 20 درصد بين باندهاي پرواز وجود داشته باشد که به آن پوشش عرضي (q%) گفته مي شود.
شرح عملیات:
هدف:به دست آوردن ارتفاع ساختمان
وسایل مورد نیاز:
استریوسکوپ(stereoscope):
نام دستگاهی است که با استفاده از آن میتوان تصاویری که چشم چپ و چشم راست به تنهایی میبیند را با هم ادغام کرده و تصویر سه بعدی مجازی را نشان بدهد. استریوسکوپ دارای دو لنز چشمی است. هر لنز چشمی تصویر را بزرگتر و کمی دورتر از حد معمول نشان میدهد. و برای کسی که دید عمقی نرمال دارد لبه های عکس در هم فرو میرود و یک پنجره استریو دیده میشود. در حال حاضر تصاویر به نحوی تولید میشوند که این پنجره در پشت عکس دیده میشود.که گاهی تصاویر طوری دیده میشود که به نظر قسمتی از تصاویر جلو آمده است اما همیشه به همین منوال نیست.در بعضی از آنها از محدود کننده دید برای جلوگیری از سردرگمی چشم ها استفاده میشود. بیشتر مردم میتوانند با تمرین توانایی دیدن این تصاویر را بدون استریوسکوپ را به دست آورند.اما این کار باعث خستگی و درد چشم میشود. اگرچه در حال حاضر دستگاه های زیادی وجود دارندکه با استفاده از آنها میتوان تصاویر سه بعدی را مشاهده کرد.همانند عینک های قرمز-سبز(آبی) که با استفاده از آنها میتوان تصاویر مخصوص را به صورت برجسته دید.
خط کش
-برای بدست آوردن یک ساختمان دو روش وجود دارد:
1)جابه جایی ناشی از ارتفاع
2)اختلاف پارالاکس
یکی از راه های سه بعدی بینی تصویر ، استفاده از استریوسکوپ و دوعکس است که پوشش دهنده ی یکدیگرند.برای این منظور ، روی دو عکس یک قسمت مشابه(در این جا ساختمان) را که در هر دو موجود باشد ،انتخاب می کنیم. سپس یکی از انگشتان خود یکی را روی ساختمان در تصویر اول و انگشت دیگر را روی همان ساختمان در تصویر دوم قرار می دهیم.سپس با نگاه کردن در چشمی استریوسکوپ، به قدری انگشتان خود را جا به جا می کنیم تا هر دو روی هم بیفتد .
اینک ساختمان مورد نظر را برجسته می بینیم . به محض اینکه دو ساختمان را استریوسکوپ یکی وسه بعدی دیدیم ، با استفاده از مراحل زیر ، اختلاف ارتفاع ساختمان را بدست می آوریم . مرحله ی اول به این صورت است که چهارگوشه ساختمان ها را به صورت متناظر در دو تصویر مشخص کرده و سپس با استفاده از دو تصویر و اطلاعات موجود در آن ها ،موارد زیر را بدست می آوریم:
1)فاصله ی نقاط متناظر در ساختمان ها
2)فاصله ی مراکز در ساختمان ها(فیدوشال مارک ها)
3)مقیاس
4)فاصله ی فیدوشال مارک تا یک ضلع ساختمان( )
5)فاصله ی دو نقطه ی متناظر روی ساختمان(r∆)
در مرحله ی آخر فرمول ها را نوشته و مقادیر خواسته شده را به دست می آوریم.
