ГЛАВА VII

ВОЗДУШНОЕ ФОТОГРАФИРОВАНИЕ

Условные обозначения элементов планового воздушного фотографирования

f — фокусное расстояние объектива аэрофотоаппарата в см;

Н — высота фотографирования в м;

H_мин — минимально допустимая высота фотографирования, обеспечивающая получение резкого аэроснимка, в м;

1/m — численный масштаб фотографирования (аэроснимка);

M_c — линейный масштаб фотографирования (аэроснимка), м в 1 см;

M_к — линейный масштаб карты, м в 1 см;

E — экспозиция затвора аэрофотоаппарата в долях секунды;

E_макс — максимально допустимая экспозиция, обеспечивающая получение резкого аэроснимка;

W — путевая скорость самолета в м/сек или км/час;

l — длина стороны аэроснимка в см (P₁₈ — длина стороны аэроснимка 18 см);

a — длина рабочей стороны аэроснимка в см с учетом продольного перекрытия;

b — длина рабочей стороны аэроснимка в см с учетом поперечного перекрытия;

L_a — продольный захват на местности стороной аэроснимка в м;

L_в — поперечный захват на местности стороной аэроснимка в м;

P — сторона палетки в см (g_232 - длина стороны палетки снимка 18 см);

t — интервал между экспозициями при фотографировании маршрута в секундах;

N_сн — количество аэроснимков в маршруте;

S — длина фотографируемого маршрута в км;

l — величина сдвига;

l_к — расстояния между точками на карте в см;

l_c — расстояния между точками l_к на аэроснимке в см;

L₀ — действительный размер объекта в м;

l₀ — размер объекта L₀ на аэроснимке в см;

N_марш(N_зах) — количество маршрутов (заходов);

Z — ширина фотографируемой площади в м;

m — количество маршрутов качающейся аэрофотоустановки или количество аэрофотоаппаратов на самолете, предназначенных для одновременного фотографирования маршрутов;

Z_вm — захват на местности качающейся аэрофотоустановки по величине m.

Определение основных элементов планового воздушного фотографирования и их формулы

Плановым воздушным фотографированием называется такое фотографирование, при котором оптическая ось объектива аэрофотоаппарата -.отклонена от вертикали не более 5°.

Общие формулы

1. Масштабы снимка

а) Численный масштаб

1 / m = 1 / (H / f).

Пример. H = 7500 м, f = 50 см. Определить 1 / m.

Решение. 1) 1 / m = 1 / (7500 / 0,5) = 1 / 15000;

2) на навигационной линейке

б) Линейный масштаб

M_c = H / f.

Пример. H = 3000 м, f = 40 см. Определить M_c.

Решение. 1) M_c = 3000 / 40 = 75 м. в 1 см;

2) на навигационной линейке

в) Для перевода численного масштаба в линейный метрический (м в 1 см) нужно знаменатель численного масштаба, разделить на 100.

Пример. 1 / m = 1 / 15000. Определение M_c.

Решение. M_c = 15000 / 100 = 150 м в 1 см.

Кроме того, M_c можно определить по формулам:

M_c = l_к*M_к / l_c и M_c = L₀ / l₀.

2. Высота фотографирования

H = f * M_c.

Пример. f = 50 см, M_c = 80 м в 1 см. Определить высоту фотографирования Н.

Решение. 1) Н = 50*80 = 4000 м;

2) на навигационной линейке

Отклонение фактической высоты фотографирования от расчетной не должно превышать 100 м летом и 200 м зимой.

3. Максимально допустимая экспозиция (выдержка)

E_макс = M_c / 100*W

или

E_макс = 36 * M_c / 1000*W.

Пример. W = 120 м/сек (433 км/час), M_c = 45 м. Определить E_макс.

Решение. 1) E_макс = 45 / 100*120 = 1 / 266

или

E_макс = (36*45) / (1000*43) = 1 / 266 сек.;

2) на навигационной линейке

Для определения выдержки при воздушном фотографировании пользуются различными таблицами, имеющимися в учебниках и справочной литературе по аэрофоторазведывательной службе.

Одиночное плановое воздушное фотографирование

Захват на местности стороной аэроснимка

L = l*M_c.

Пример. l = 24 см, M_c = 120 м в 1 см. Определить L.

Решение. 1) L = 24*120 = 2880 м.

2) На навигационной линейке

Сторона контура палетки

P = L / M_к.

Пример. L₂₄ = 2880 м, M_к = 1000 м в 1 см, L₁₈ = 2160 м. Определить Р.

Решение: 1) P₂₄ = 2880 / 1000 = 2,88 см » 29 мм;

2) P₁₈ = 2160 / 1000 = 2,16 см » 21 мм;

3) на навигационной линейке

Маршрутное плановое воздушное фотографирование

Маршрутным плановым воздушным фотографированием называется фотографирование полосы местности рядом аэроснимков, перекрывающих друг друга. Как правило, продольное перекрытие берется 30%. Для получения стереоскопического изображения перекрытие берется не менее 60%.

В зависимости от расположения объекта фотографирования маршрут фотографирования может быть прямолинейным или криволинейным.

Захват на местности рабочей стороной снимка

Пример. a = 18 см, M_c = 80 м в 1 см. Определить L.

Решение: 1) L = 18*80 = 1440 м;

2) на навигационной линейке

Количество аэроснимков в маршруте

N_сн = S / L.

Пример. S = 11500 м; L = 1440 м. Определить N_сн.

Решение. 1) N_сн = 11500 / 1440 = 8 снимков;

2) на навигационной линейке

Маршрутная палетка строится на основании размеров контура палетки для одиночного аэроснимка с учетом перекрытия.

Интервал между экспозициями

t = 36*a*M_с / 10*W;

a*M_с / W = L / W,

где L — захват на местности в м стороной аэроснимка с учетом перекрытия.

Пример, a = 120 м, M_с = 130 м в 1 см, W = 400 км/час (111 м/сек). Определить t.

Решение. 1) t = (36*12*130) / (10*400) = 14 сек.;

2) t = 12*130 / 111 = 1560 / 111 = 14 сек.;

3) на навигационной линейке

Минимально допустимая высота маршрутного фотографирования при заданном перекрытии снимков

H_мин = t_мин*W*f / a.

Пример. t_мин = 2 сек., W = 140 м/сек, f = 50 см, a = 14 см. Определить H_мин.

Решение:

H_мин = 2*140*50 / 14 = 1000 м.

При расчете по этой формуле необходимо учитывать и минимально допустимую высоту фотографирования, при которой не произойдет сдвига аэроснимка и он будет достаточно резким. При данных условиях полета и Е = 1 / 200 = 0,005 сек.

H_мин = 100*W*E*f = 100*140*0,005*50 = 3500 м.

При расчете контура площадной палетки учитывается продольное и поперечное перекрытия аэроснимков.

Фотографирование криволинейного маршрута в воздухе производится как фотографирование ряда коротких прямолинейных маршрутов или с поворотом (без крена) или с разворотом и новым заходом на следующий фотографируемый участок.

Для каждого участка криволинейного маршрута необходимо рассчитать путевую скорость, компасный курс, интервал между экспозициями, а при фотографировании с поворотом интервал между ч экспозициями уменьшить в два-три раза.

Площадное плановое воздушное фотографирование

Площадным плановым воздушным фотографированием называется фотографирование с воздуха участка местности несколькими параллельными плановыми маршрутами, перекрывающими друг друга.

При фотографировании площади одним или несколькими самолетами с установкой на каждом самолете по одному аэрофотоаппарату перекрытие между маршрутами должно быть 50%. При применении нескольких аэрофотоаппаратов на одном самолете и при применении качающихся аэрофотоустановок необходимо перекрытие 20—30%.

Количество заходов, необходимых для фотографирования заданной площади,

N_марш = N_зах = Z / Z_В = Z / в*M_c

(фотографирование площади с самолета с одним неподвижно установленным аэрофотоаппаратом).

Пример. Z = 10800 м, в = 15 см, M_с = 120 м в 1 см. Определить N_марш.

Решение. 1) N_марш = 10800 / 15*120 = 10800 / 1800 = 6;

2) на навигационной линейке

При фотографировании площади с самолета, на котором установлено несколько аэрофотоаппаратов на неподвижных установках или аэрофотоаппарат на качающейся аэрофотоустановке, захват на местности по ширине фотографируемой за один заход полосы Z_вm определяется с достаточной точностью по приближенной формуле:

Z_вm = в*M_c*m.

Пример. в = 12 см, M_c = 80 м в 1 см, m = 2. Определить Z_вm.

Решение. Z_вm = 12*80*2 = 1920 м (в практике условно принято считать, что в этом случае маршруты фотографируются планово).

По более точной формуле

Z_вm = 2*H*tg (b / 2),

где (b — угол между крайними лучами объективов аэрофотоаппаратов, установленных на одном самолете, или угол между крайними лучами объектива одного аэрофотоаппарата при его качании.

Пример. b = 50°, Н = 3000 м, tg (50/2)= 0,4663. Определить Z_вm.

Решение. Z_вm = 2*3000*0,4663 = 2798 м.

Количество заходов равно:

N_зах = Z / Z_вm.

Пример. Z = 20000 м; Z_вm = 2800 м.

Решение. 1) N_зах = 20000 / 2800 = 7,5,

округляем в большую сторону: N_зах = 8;

2) на навигационной линейке

Перспективное воздушное фотографирование

Условные обозначения элементов воздушного перспективного фотографирования (рис. 49)

Рис.49 Элементы перспективного фотографирования

1 / m — численный масштаб по главной горизонтали;

M_c (или m_гг) — линейный масштаб по главной горизонтали;

1 / n_сп — численный масштаб по переднему лсп плану;

M_сп — линейный масштаб по переднему плану;

1 / n_су — численный масштаб по удаленному плану;

M_су — линейный масштаб по удаленному плану;

Н — высота перспективного фотографирования в м;

F — фокусное расстояние аэрофотоаппарата в см;

a — угол отклонения оптической оси аэрофотоаппарата от вертикали;

a₁ — угол отклонения от вертикали луча, идущего от центра объектива к переднему плану;

a₂ — угол отклонения от вертикали луча, идущего от центра объектива к удаленному плану;

kl — короткая сторона аэроснимка, наклонная к горизонту;

NE — главная горизонталь аэроснимка;

o — главная точка аэроснимка;

f — фокусное расстояние объектива;

S — точка стояния (оптический центр объектива);

S_O — проекция точки стояния самолета в момент фотографирования;

O — точка визирования (центр фотографируемого объекта);

S_OK (Д_пп) — удаление проекции точки стояния самолета от переднего плана;

S_OO (Д_тв) — удаление проекции точки стояния самолета от точки визирования;

S_OL (Д_уп) — удаление проекции точки стояния самолета от удаленного плана;

KL(Д) — глубина фотографирования;

AB — захват по переднему плану фотографируемого участка;

CD — захват по удаленному плану фотографируемого участка;

АВСD — площадь, фотографируемая па местности;

j — угол зрения объектива аэрофотоаппарата по короткой стороне снимка;

t — интервал между выдержками в секундах;

a — сторона снимка, параллельная линии полета, в см;

W — путевая скорость самолета в м/сек;

L₁ — захват местности в м от переднего края аэроснимка до горизонтали, от которой начинается перекрытие следующим аэроснимком; при 50% перекрытии L₁ = Д_тв - Д_пп.

Перспективным воздушным фотографированием называется фотографирование, выполняемое в полете при наклонном положении оптической оси аэрофотоаппарата.

Расчет основных элементов воздушного перспективного фотографирования

Высота фотографирования

H = M_c*f*cos a .

Пример. M_c = 60 м в 1см, f = 30 см; a = 65° (соs 65° = 0,4226). Определить H.

Решение.

1) Н = 60*30*0,4226 » 760 м;

2) на навигационной линейке

где 25° есть дополнение к 90°, т. е. 90 — 65 = 25°.

Минимально допустимые высоты перспективного фотографирования в сторону, при которых снижение резкости изображения не затрудняет дешифрирования снимка, приведены в табл. 25.

Масштаб перспективного фотографирования по главной горизонтали

1 / n₀ = E*cos a / H,

или

M_c = H / F*cos a.

Минимально допустимыми масштабами при перспективном фотографировании в зависимости от предназначения аэроснимков принято считать следующие (см. табл. 26):

Масштабы перспективного фотографирования определяются по формулам: переднего плана:

1 / n_сп = F*cos a / H,

или

M_сп = H / F*cos a₁;

удаленного плана:

1 / n_су = F*cos a₂ / H,

или

M_су = H / F*cos a₂.

Пример. Н = 200 м, a = 65°, j = 34° F = 21 см.

Определить M_с, M_сп и M_су.

Решение.

1) a₁ = a - j / 2 = 65°—17° = 48°;

2) a₂ = a + j / 2 = 65° + 17° = 82°;

3) M_с = 200 / (21*cos 65°) = 200 / 21*0,422 = 22,56 м в 1 см;

4) M_сп = 200 / (21*cos 48°) = 200 / 21*0,669 = 14,23 м в 1 см;

5) M_су = 200 / (21*cos 82°) = 200 / 21*0,013 = 68,51 м в 1 см.

Определение масштаба перспективного фотографирования по навигационной линейке производится двумя приемами.

Пример. Н = 600 м, F = 50 см, a = 70°, j = 20°. Определить M_с, M_сп и M_су.

Решение.

1) Определяем

a₁ = 70 - 10 = 60°;

a₂ = 70 + 10 = 80°.

2) Дополнения до 90° — a; 90° — a₁, и 90° — a₂ будет 20°, 30° и 10°.

3) Находим промежуточную величину X (отношение высоты к фокусному расстоянию) по навигационной линейке:

4) Последовательно совмещая величину X с синусами дополнительных углов (20°, 30°, 10°), получаем масштабы:

Mс

M_с = 35 м в 1см;

Mсп

M_сп = 24 м в 1см;

Mсу

M_су = 70 м в 1см.

Захват на местности по переднему плану

AB = M_сп*l .

Пример. M_сп = 25 м в 1 см, l = 30 см. Определить АВ.

Решение. 1) АВ = 25*30 = 750 м;

2) на навигационной линейке

Захват на местности по удаленном плану

CD = M_су*l.

Решение однотипно с предыдущим примером.

Удаление проекций точек стояния самолета

Д_пп = H*tg a₁;

Д_тв = H*tg a;

Д_уп = H*tg a₂.

Пример. F = 21 см, Н = 200, j = 34°, a = 65°.

Находим: a₁ = 48° и a₂ = 82°. Определить Д_пп, Д_тв и Д_уп.

Решение.

1) Д_пп = 200*tg 48° = 200*1,11 = 222 м,

или на навигационной линейке

2) Д_тв = 200*tg 65° = 200*2,144 = 428,8 м,

или на навигационной линейке

3) Д_уп = 200*tg 82° = 200*7,115 = 1423 м,

или на навигационной линейке.

Глубина перспективного фотографирования

Д = Д_уп - Д_пп.

Определим Д по данным предыдущего примера:

Д = 1423 - 222 = 1201 м.

Как правило, карты для расчета перспективного фотографирования применяются масштаба 1 : 50000 или 1 : 100000.

Размеры перспективной палетки (в см) рассчитываются путем деления соответствующих величин на линейный масштаб карты.

Входной ориентир выбирается на линии пути в 5—10 км от проекции точки стояния самолета (O).

Интервал между экспозициями при перспективном маршрутном фотографировании определяется:

— при фотографировании в сторону, если

a = 30 см, M_сп = 20 м в 1 см, W = 120 м/сек,

t = a*M_сп / W = 30*20 / 120 = 5 сек.;

— при фотографировании в сторону “встык” (с нулевым перекрытием по переднему плану снимка) величина а берется без учета процента перекрытия;

— при фотографировании вперед, если

L₁ = 1400 м и W = 130 м/сек,

t = L₁ / W = 1400/130 = 10 сек.

Как правило, процент перекрытия по углу зрения объектива берется равным 50; в этом случае

L₁ = Д_тв - Д_пп.

Необходимое число аэроснимков для фотографирования маршрута определяется:

— при фотографировании в сторону, если

S = 8 км, а = 20 см, M_cп = 25 м в 1 см,

N_сн = S / a*M_cп = 8000 / 20*25 = 16 аэроснимков;

— при фотографировании вперед

N_сн = S / L₁.

Перспективное воздушное фотографирование площади производится одновременно перспективным фотографированием вперед несколькими аэрофотоаппаратами. Все аэрофотоаппараты работают одновременно от одного командного прибора. Данные для фотографирования площади рассчитываются, как и при маршрутном перспективном фотографировании. Перекрытие и масштаб рассчитываются по главной горизонтали среднего (средних) аэроснимка (аэроснимков) маршрутов.

Ночное воздушное фотографирование

Условные обозначения

I — сила света в свечах (св.);

E — освещенность поверхности в люксах (лк); отношение светового потока F к площади освещенной поверхности S;

H_осв — количество освещения, действующего на аэропленку в люксах; H_осв = Et;

t — время освещения в секундах;

t_max — максимально допустимое время экспозиции в секундах;

D — сдвиг изображения на фотоснимке в мм;

m — знаменатель численного масштаба фотографирования H / f;

H_р — высота взрыва ФОТАБ над землей в м.;

H_р.пр — предельно допустимая высота взрыва ФОТАБ в м.;

Da — величина проекции оптической оси аэрофотоаппарата на горизонт в м;

V_п — вертикальная скорость снижения самолета на планировании в м/сек;

a₁ — угол, заключенный между направлением на взрыв ФОТАБ и задним лучом зрения НАФА (наилучший угловой зазор);

a — угол наклона аэрофотоаппарата в градусах — угол, заключенный между вертикалью аэрофотоаппарата и направлением его оптической оси;

b₀ — половина угла зрения аэрофотоаппарата;

l — угловой зазор между направлением на взрыв ФОТАБ и задним лучом угла зрения аэрофотоаппарата;

g— угол отставания ФОТАБ (бомбы) в градусах;

j — угол прицеливания в градусах;

Q — характеристическое время падения бомбы;

Q' — условное характеристическое время бомбы (применяется при расчете данных на бомбометания по высотным целям и при ночном фотографировании);

h — запас высоты в м;

W_п — путевая скорость самолета при планировании в м/сек;

H_п — высота начала планирования в м;

H_з — заданная высота фотографирования в м,

S — расстояние от ориентира начала планирования до цели в м.

Особенности ночного воздушного фотографирования

Ночное воздушное фотографирование производится с освещением местности фотобомбой (рис. 50).

Рис.50 Схема сбрасывания фотобомбы при фотографировании аэрофотоаппаратом, установленным с наклоном оптической оси назад по отношению к направлению полета

Зимой для всех высот наилучшая высота взрыва фотобомбы равна половине высоты фотографирования.

Для более точного фотографирования заданных объектов ФОТАБ сбрасывается по углу прицеливания, который рассчитывается “по условному характеристическому времени” Q'. Ход решения проследим на примере:

tg j = (W*T ± Da) / H,

где Da = tg aH.

Пример. Н = 4000 м, W = 112 м/сек (440 км/ час), Q_ФОТАБ = 23, H_р = 3000 м, b₀ = 17°.Определить a и j.

Решение. Определяем по H_р = 3000 м. и Q = 23 условное характеристическое время Q' = 22,25.

По Q', W и H — H_р = 1000 м находим из баллистических таблиц:

g » 23°, T » 15,55 сек.

Далее последовательно определяем:

a = 17 + 2 — 23 = — 4°; tg 4° = 0,07;

Da = 0,07*4000 = - 280 м

(Da всегда имеет знак a, в данном случае минус);

tg j = (122*15*55 - 280) / 4000 = 1617 / 4000 = 0,4;.

tg 0,4 = 22°.

Интервал сбрасывания ФОТАБ равен интервалу между экспозициями при дневном маршрутном плановом фотографировании, так как фотографирование производится в момент взрыва ФОТАБ.

Предел допустимого отклонения от расчетных данных: по высоте ночного фотографирования — летом ± 150 м, зимой ±300 м, по скорости ± 5 — 10%.

Фотодонесения

В аэрофотослужбе в основном применяются три фотодонесения: письменное фотодонесение; фотосхема; схема с фотосхемы.

Во всяком фотодонесении должны быть указаны:

1. часть, производившая фотографирование;

2. фамилии и звания членов экипажа;

3. дата и время фотографирования;

4. район и пункты фотографирования;

5. масштаб, ряд и лист карты районов фотографирования;

6. время составления и время отправки фотодонесения;

7. фамилии производивших дешифрирование аэроснимков.