Γενικά στοιχεία για αερομεταφερόμενους απεικονιστές και δεδομένα

Αεροφωτογραφία είναι η φωτογραφία (φωτογραφική απεικόνιση) που λαμβάνεται από αερομεταφερόμενα συμβατικά συστήματα απεικόνισης.

Σήμερα, αυτός ο γενικός ορισμός έχει επεκταθεί αφού πέραν της φωτογραφικής απεικόνισης συμπεριλαμβάνει και τη ψηφιακή. Η κατακόρυφη φωτογράφηση της γης η οποία έδωσε την πρώτη αεροφωτογραφία, πραγματοποιήθηκε για πρώτη φορά τον προηγούμενο αιώνα (περίπου το 1850), όταν ο NADAR πήρε το πρώτο φιλμ, χρησιμοποιώντας για την ανύψωση της μηχανής ένα μπαλκόνι. Από τότε μέχρι σήμερα η χρήση της αεροφωτογραφίας γνώρισαν μια σημαντική εξέλιξη και κυρίως μετά το 1950 οπότε και δημιουργήθηκε το Διεθνές Ινστιτούτο της Φωτογραμμετρίας και Φωτοερμηνείας από το Τεχνικό Πανεπιστήμιο του Delf και το Γεωπονικό Πανεπιστήμιο του Wageningen.

Η αεροφωτογραφία ως σύνθετη πηγή πληροφόρησης δίνει τη δυνατότητα να πραγματοποιηθεί η μελέτη διαφόρων φαινομένων σε σύντομο χρονικό διάστημα και με μεγάλη αξιοπιστία. Από εμπειρία έχει αποδειχθεί ότι ο χρόνος μελέτης μειώνεται μέχρι και 50% με τη χρήση αεροφωτογραφιών. Η μελέτη αεροφωτογραφιών μπορεί να δώσει στοιχεία τόσο ποιοτικά όσο και ποσοτικά των αντικειμένων που μελετούνται.

Οι αεροφωτογραφίες ανάλογα του τρόπου καταγραφής τους διακρίνονται σε αναλογικές και ψηφιακές. Στις αναλογικές αεροφωτογραφίες τα αντικείμενα καταγράφονται φωτογραφικά, δηλαδή οπτικά, σε φιλμ, ενώ στις ψηφιακές τα δεδομένα λήψης αποθηκεύονται ως μια συνεχής εικόνα σε ηλεκτρομαγνητικό μέσο. Τα αναλογικά φωτογραφικά συστήματα απεικόνισης, που αποτελούνται από τη φωτογραφική μηχανή και το φιλμ, μπορούν να καταγράψουν ακτινοβολία μόνο στο ορατό φάσμα και σε τμήματα του κοντινού υπέρυθρου.

Τα σπουδαιότερα αερομεταφερόμενα συστήματα απεικόνισης είναι τεσσάρων τύπων:

• Οι κλασσικές φωτογραφικές μηχανές πλαισίου.

• Οι φωτογραφικές μηχανές συνεχούς λήψεως ή λωρίδας, που λειτουργούν με την αρχή της συνεχούς κίνησης του φιλμ, με βάση το εστιακό επίπεδο της φωτογραφικής μηχανής και με ταχύτητα ανάλογη αυτής του αεροπλάνου.

• Οι πανοραμικές φωτογραφικές μηχανές, που καλύπτουν μεγάλη περιοχή σε μια λήψη με υψηλή και ομοιόμορφη διακριτική ικανότητα.

• Οι πολυφασματικές φωτογραφικές μηχανές, με τέσσερα, έξι ή εννέα φακούς ταυτόχρονης καταγραφής του αντικειμένου.

Οι φωτογραφικές μηχανές που χρησιμοποιούνται και οι παραγόμενες αεροφωτογραφίες είναι διαφόρων τύπων και επιλέγονται ανάλογα με το αποτέλεσμα το οποίο επιθυμείται. Οι φωτογραφικές μηχανές, ανάλογα με την εστιακή απόσταση τους, διακρίνονται σε:

• Μικρής εστιακής απόστασης (μέχρι 150mm)

• Κανονικής εστιακής απόστασης (μέχρι 150-300mm)

• Μεγάλης εστιακής απόστασης (> 300mm)

Τα φιλμ που χρησιμοποιούνται στο φωτογραφικό σύστημα είναι ασπρόμαυρα ή έγχρωμα. Τα ασπρόμαυρα φιλμ διακρίνονται σε:

• Παγχρωματικά (είναι τα κοινά ασπρόμαυρα): αυτά είναι ευαίσθητα σε όλα τα τμήματα του ορατού φάσματος (0,40 - 0,75μm), δηλαδή από την ιώδη έως την βαθιά ερυθρή ακτινοβολία, συμπεριλαμβανομένου και του κοντινού υπεριώδους. Στις φωτογραφίες αυτές τα αντικείμενα αναπαρίστανται, σε τόνους του γκρι, από το λευκό για αντικείμενα ισχυρής ανακλαστικής ικανότητας μέχρι το μαύρο για αντικείμενα ισχυρής απορροφητικότητας.

• Ασπρόμαυρα υπέρυθρα: αυτά είναι ευαίσθητα για όλη την ακτινοβολία στο τμήμα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος μεταξύ 0,40 - 0,90μm, δηλαδή πέραν του ορατού καλύπτουν κυρίως την υπέρυθρη ακτινοβολία.

• Ορθοχρωματικά: αυτά είναι ευαίσθητα για την ακτινοβολία στο τμήμα μεταξύ 0,35 - 0,60μm, δηλαδή καλύπτουν από το υπεριώδες μέχρι το πράσινο.

Τα έγχρωμα φιλμ απαντούν σε τρεις τύπους, που είναι:

• Τα κανονικά έγχρωμα αρνητικά φιλμ τα οποία εμφανιζόμενα δίνουν έγχρωμο αρνητικό, το οποίο στη συνέχεια θα χρησιμοποιηθεί για την εκτύπωση των φωτογραφιών.

• Τα έγχρωμα διαθετικά, τα οποία εμφανιζόμενα δίνουν έγχρωμες διαφάνειες.

• Τα έγχρωμα υπέρυθρα φιλμ, τα οποία απαντούν σαν διαθετικά κυρίως φιλμ (φιλμ για διαφάνειες).

Στα κανονικά έγχρωμα αρνητικά φιλμ το κάθε χρώμα αναπαριστά το συμπληρωματικό χρώμα του αντικειμένου που φωτογραφίζεται, για παράδειγμα τα αντικείμενα του ερυθρού χρώματος αναπαρίστανται στο φιλμ με το κυανό, του μπλε με το κίτρινο, του άσπρου με το μαύρο κλπ.

Στα έγχρωμα διαθετικά φιλμ το αντικείμενο αναπαρίσταται με το φυσικό του χρώμα και η διαδικασία παραγωγής θετικών διαφανειών γίνεται με τη μέθοδο της αντίστροφης εμφάνισης. Στην περίπτωση των διαθετικών φιλμ (διαφάνειες) τα χρώματα πλησιάζουν τα φυσικά και επομένως η μελέτη τους μπορεί να γίνει στα ίδια τα φιλμ, ενώ στα αρνητικά τα χρώματα είναι τα συμπληρωματικά των φυσικών και επομένως πρέπει να γίνει η εμφάνιση της θετικής φωτογραφίας και μετά να ακολουθήσει η μελέτη της. Οι αεροφωτογραφίες, ανάλογα με το ύψος λήψης, διακρίνονται σε χαμηλής και υψηλής λήψης. Ταυτόχρονα τόσο οι φωτογραφικές μηχανές όσο και οι αεροφωτογραφίες, ανάλογα με την γωνία κάλυψης του πεδίου (σε μοίρες) διακρίνονται σε:

• Μικρής γωνίας λήψης (<60^o)

• Κανονικής γωνίας λήψης (60 - 75^o)

• Μεγάλης γωνίας λήψης (75 - 100^o)

• Υπερμεγέθους γωνίας λήψης (> 100^o)

Οι αεροφωτογραφίες ανάλογα με τη γωνία λήψης τους διακρίνονται σε κατακόρυφες, όταν ο άξονας της φωτογραφικής μηχανής έχει τοποθετηθεί με τρόπο ώστε να βλέπει κατακόρυφα και πλάγιες, όταν αυτός είναι τοποθετημένος με διαφορετική της κατακόρυφου γωνία. Οι κατακόρυφες, που πλεονεκτούν έναντι των πλάγιων, είναι αυτές που χρησιμοποιούνται σήμερα σε όλες τις εφαρμογές. Η ανοχή απόκλισης τους από την κατακόρυφο είναι μέχρι 3⁰.

Οι κατακόρυφες αεροφωτογραφίες έχουν καλή και ομοιόμορφη σαφήνεια σε ολόκληρη την επιφάνεια τους και η εδαφική έκταση που καλύπτουν είναι ορθογώνια. Οι πλάγιες αεροφωτογραφίες, που χρησιμοποιούνται μόνο για πολύ συγκεκριμένες ανάγκες, ανάλογα με το μέτρο της γωνίας του άξονα της φωτογραφικής μηχανής ως προς την κατακόρυφο, διακρίνονται σε πολύ πλάγιες ή οριζόντια πλάγιες και σε λίγο πλάγιες.

Οι συνήθεις αεροφωτογραφίες είναι τετράγωνες σε διαστάσεις 14x14, 18x18 και 23x23cm. Επίσης παράγονται και αεροφωτογραφίες ορθογώνιου σχήματος προερχόμενες από μηχανές λωρίδας. Αυτές τυπώνονται με απευθείας επαφή του αρνητικού φιλμ επάνω στο φωτογραφικό χαρτί και συνεπώς αυτές αποτελούν μεγεθυσμένα παράγωγα. Τα προβλήματα που παρουσιάζονται με τη μεγαλύτερη φωτεινότητα των φωτογραφιών, εξαιτίας της απορρόφησης τμήματος του φάσματος από τα στερεά και τους ατμούς που συμμετέχουν στην ατμόσφαιρα, αντιμετωπίζονται με την προσθήκη ειδικών φωτογραφικών φίλτρων.

Η φωτογράφηση μιας περιοχής γίνεται με βάση ένα σχέδιο πτήσης του αεροπλάνου. Το αεροπλάνο κινείται σε καθορισμένες γραμμές πτήσης, οι οποίες είναι παράλληλες μεταξύ τους και προς την επιφάνεια της γης. Κατά την κίνηση του σε μια γραμμή πτήσης η φωτογραφική μηχανή παίρνει σειρά αεροφωτογραφιών που δημιουργούν τη ονομαζόμενη λωρίδα. Το σύνολο των λωρίδων σε σειρές αεροφωτογραφιών και σε γραμμές λήψης τους μας δίνει το χάρτη λήψης των αεροφωτογραφιών.

Ο χρόνος που παρεμβάλλεται μεταξύ της λήψης δυο διαδοχικών αεροφωτογραφιών της ίδιας λωρίδας, κατά την ίδια φορά πτήσης, υπολογίζεται κατά τρόπο ώστε αυτές να έχουν επικάλυψη απεικόνισης τουλάχιστον 60%. Η επικάλυψη αυτή ονομάζεται κατά μήκος επικάλυψη ή επικάλυψη λωρίδας. Η απόσταση μεταξύ δυο διαδοχικών λωρίδων, δηλαδή δυο συνεχόμενων γραμμών πτήσης, καθορίζεται κατά τέτοιο τρόπο ώστε οι αεροφωτογραφίες των λωρίδων αυτών να έχουν επικάλυψη 20-30%. Η επικάλυψη αυτή ονομάζεται πλευρική επικάλυψη. Οι επικαλύψεις αυτές των αεροφωτογραφιών είναι απαραίτητη προϋπόθεση για τη στερεοσκοπική (τρισδιάστατη) παρατήρηση τους η οποία μπορεί να επιτευχθεί μόνο στους χώρους επικάλυψης τους.