Литература

Лазерная локация земли и леса

8.2. Состояние и перспективы развития современной цифровой аэрофототопографии

Общие соображения

Начнем с определений. «Аэрофототопография – раздел топографии, изучающий методы создания топографических карт по материалам авиационных съемок» (БСЭ, 1978). Предлагаемое определение может быть и не столь изящно, но оно, тем не менее,  верно описывает суть аэрофототопографии, как прикладной дисциплины. Предельно упрощая проблему, можно также сказать аэрофототопография – это наука о том, как по аэрофотоснимкам сделать карту.

Исходя из приведенных определений, можно уже сейчас обратить внимание на ряд интересных обстоятельств, существенных для всего дальнейшего изложения.

Обстоятельство №1: аэрофототопография – это всего лишь раздел общей топографии, то есть всегда имеется возможность создавать топографические карты и планы не только аэросъемочными, но и всеми другими доступными и законными методами. Однако многие находят аэрогеодезические методы изящными, производительными и экономически эффективными. Возможно поэтому, эти самые методы как в чисто топографических, так и в «околотопографических» приложениях, безраздельно доминировали в течение всего 20 века. И в 21 веке их доминирование пока сохраняется.

Обстоятельство №2: аэрофотоаппарат (т.е. в простейшем случае любой фотоаппарат, устанавливаемый на летательный аппарат с целью съемки Земли) является во многом определяющим компонентом всего аэрофототопографического процесса. Речь идет не только о чисто этимологической близости терминов: аэрофотоаппарат – аэротопография. В геодезии масса подобных примеров – теодолитная или тахометрическая, а также мензульная, лазерно-локационная и, конечно, GPS-съемки. Здесь, как и в случае с аэрофототопографией, существенно наличие главного средства измерения или сбора данных, которое не только дает имя методу, но и, исходя из своей собственной логики, во многом определяет логику всего этого метода. Последнее обстоятельство чрезвычайно важно. И поэтому, коль скоро нашей целью является познание современной аэрофототопографии, наибольшее внимание нам придется уделить именно аэрофотоаппарату, его функциональности, логике практического использования, фотографическому и фотограмметрическому качеству и, конечно же, стоимости.

Обстоятельство №3, возникшее по результатам анализа предложенных канонических определений аэрофототопографии, перед началом рассмотрения дела по существу. Аэрофототопография – это такой вид человеческой деятельности, в которой правильным считается начать с установки фотоаппарата на борт летательного аппарата, а закончить производством полноценной топографической карты.

Признание этого факта позволяет изобразить «технологический каркас» аэрофототопографии следующим образом: оптическое приборостроение simbol_59.png аэрофотосъемка и фотограмметрия simbol_59.png геодезия simbol_59.png картография.

Как следует из приведенной выше схемы, исследование современного состояния и перспектив развития современной аэрофототопографии не сводится к оценке исключительно аэрофотоаппаратов – обособленно от тех задач, для решения которых их создают и потом покупают.

Классический подход и его носители

Классический подход к аэрофототопографии представлен фундаментальным трудом А.Н. Лобанова (1983). Приведем несколько классических положений, весьма существенных для правильного усвоения современного взгляда на аэрофототопографию:

  • считающийся базовым в классической аэрофототопографии, т.н. стереотопографический метод, предполагает использование аэросъемочных данных (то есть аэрофотоснимков) для создания как рельефной, так и контурной части карты;  
  • масштаб создаваемой топографической карты (плана) и морфология объекта съемки – два главных обстоятельства, оказывающих наиболее существенное влияние как на выбор аэрофотоаппарата (в частности, величины фокусного расстояния), так и режима съемки (высота, скорость, величина перекрытий);  
  • достижение нормативной точности выходного топографического материала в значительной степени зависит от качества наземных геодезических работ по планово-высотному обоснованию (определению координат опознаков) и развития фототриангуляционной сети. А последнее, в свою очередь, находится в очень сильной зависимости от качества пилотирования и выполнения аэросъемки в целом.

О текущем моменте

Что же нового произошло в аэрофототопографии за последние 20 лет, и не нашло своего отражения в трудах классиков? Перечислим основные тенденции:

  1. обязательным стало использование систем спутниковой навигации GPS/GLONASS как для определения пространственных координат точки фотографирования каждого аэрофотоснимка, так и для контроля пилотажно-навигационных параметров и управления аэрофотосъемочным процессом в целом; 
  2. активно стали применяться так называемые интегральные навигационные комплексы типа GPS/IMU, которые позволяют с достаточной точностью определять значения всех шести параметров внешнего ориентирования каждого аэрофотоснимка, как линейных, так и угловых. В некоторых случаях это позволяет полностью отказаться от работ по абсолютному пространственному ориентированию аэрофотоснимков, которое, как известно, выполняется с целью их последующего ортотрансформирования и геопозиционирования. В большинстве случаев наличие GPS/IMU данных позволяет существенно упростить и убыстрить процедуру создания фототриангуляционной сети;  
  3. чрезвычайно существенным обстоятельством является возможность выполнять одновременно аэрофотографическую и лазерно-локационную съемку; 
  4. Ну, и наконец, нельзя не отметить то, что практически все основные компоненты современной аэрофототопографии уже дефакто являются цифровыми. «Цифровизация» началась с картографии и фотограмметрии и, на сегодняшний день, можно сказать, победила окончательно. Цифровые методы доминируют и в геодезии, как в полевой, так и в камеральной фазе. В настоящее время разворачивается активный процесс перехода с аналоговых на цифровые аэрофотоаппараты.