Αερομεταφερόμενοι απεικονιστές και δεδομένα

Γενικά στοιχεία

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.

Στοιχεία αεροφωτογραφιών

Τα στοιχεία των αεροφωτογραφιών αποτελούν ένα σύνολο αποτυπωμένων (καταγραφικών) δεδομένων και γεωμετρικών σημείων. Τα γεωμετρικά σημεία των αεροφωτογραφιών καταγράφονται εν μέρει κατά την στιγμή της λήψης και τα υπόλοιπα καθορίζονται στη συνέχεια, επάνω σε αυτές. Αναλυτικότερα, τα σημαντικότερα από τα στοιχεία των αεροφωτογραφιών είναι τα ακόλουθα:

Στοιχεία λήψης: αναγράφονται στο περιθώριο της αεροφωτογραφίας και αφορούν:

• Τον αύξοντα αριθμό της φωτογραφίας
• την ημερομηνία και την ώρα λήψης
• το ύψος πτήσης
• την οριζοντιότητα της βάσης στήριξης της μηχανής λήψης (με καταγραφή φυσαλίδας οριζοντίωσης
• και την εστιακή της απόσταση

Ενδεικτικά σημεία: είναι τέσσερα σημεία, τα οποία δείχνονται με αιχμές ή βέλη ή σταυρούς στο μέσο των πλευρών ή στις γωνίες της αεροφωτογραφίας.

Ύψος λήψης: είναι η απόσταση του σημείου λήψης της αεροφωτογραφίας από την φωτογραφούμενη γήινη επιφάνεια. Αυτό προκύπτει όταν, από το ύψος πτήσης του αεροπλάνου. Η αφαιρεθεί το μέσο υψόμετρο του γήινου ανάγλυφου h.

Φωτογραφικό Ναδίρ: είναι το σημείο τομής της αεροφωτογραφίας από την κατακόρυφο που διέρχεται από το κέντρο του φακού. Σαν επίγειο Ναδίρ θεωρείται το σημείο τομής του εδάφους από αυτήν την κατακόρυφο.

Κύριο σημείο: είναι το γεωμετρικό κέντρο της αεροφωτογραφίας, το οποίο καθορίζεται από την τομή των ευθειών που ενώνουν τα απέναντι ενδεικτικά σημεία. Στις κατακόρυφες αεροφωτογραφίες το κύριο σημείο συμπίπτει με το Ναδίρ, ενώ στις πλάγιες αυτά δεν συμπίπτουν.

Συζυγές κύριο σημείο: σε μια αεροφωτογραφία το συζυγές κύριο σημείο είναι η απεικόνιση επάνω σε αυτή του κυρίου σημείου της αμέσως διπλανής αεροφωτογραφίας. Σε συνεχόμενες αεροφωτογραφίες με επικάλυψη 60% υπάρχουν, σε κάθε μια από αυτές, δυο συζυγή σημεία, το ένα αριστερά και το άλλο δεξιά του κύριου σημείου, που προκύπτουν αντίστοιχα από τα κύρια σημεία της αριστερής και δεξιάς αεροφωτογραφίας. Δυο συνεχόμενες αεροφωτογραφίες της ίδιας πτήσης ονομάζονται ζεύγος αεροφωτογραφιών.

Απόσταση βάσης: είναι η απόσταση του κύριου από το συζυγές σημείο στην ίδια αεροφωτογραφία.

Άξονας λήψης: είναι η ευθεία που ενώνει το σημείο λήψης (κέντρο φακού κάμερας) με το κύριο σημείο της αεροφωτογραφίας.

Διεύθυνση λήψης: είναι η προέκταση του άξονα λήψης στο χώρο.

Γωνία λήψης: είναι η γωνία που σχηματίζεται από τον άξονα ή τη διεύθυνση λήψης με την κατακόρυφο.

Γραμμή πτήσης: είναι η γραμμή που ακολουθεί το αεροπλάνο. Η γραμμή αυτή προκύπτει και από τις αεροφωτογραφίες με την ένωση του κύριου και συζυγών σημείων. Αυτή διαφοροποιείται κατά την πτήση, κυρίως λόγω καιρικών συνθηκών.

Χάρτης πτήσης: είναι η απεικόνιση των γραμμών πτήσης ή πτήσεων σε τοπογραφικό χάρτη.

<b>Επικάλυψη αεροφωτογραφιών: είναι η κοινή έκταση που περιλαμβάνεται σε δυο διαδοχικές αερογωτογραφίες, είτε κατα τη γραμμή πτήσης (κατά μήκος επικάλυψη) και είναι συνήθως 60%, είτε μεταξύ δυο γραμμών πτήσης (κατά πλάτος ή εγκάρσια επικάλυψη) και είναι συνήθως 15 - 30%.

Κλίμακα αεροφωτογραφίας: αυτή καθορίζεται από τη σχέση Κ=1/Η/f Όπου Η= ύψος λήψης αεροφωτογραφίας, f=εστιακή απόσταση φακού σε mm. Στην περίπτωση που δεν έχει αναγραφεί στην αεροφωτογραφία το ύψος πτήσης, τότε κλίμακα υπολογίζεται με το καθορισμό δυο σημείων της αεροφωτογραφίας στον αντίστοιχο τοπογραφικό χάρτη, όπου μπορεί να καθοριστεί η απόσταση τους και στη συνέχεια η αναγωγή της απόστασης αυτής στην αεροφωτογραφία.

Σφάλματα και παραμορφώσεις των αεροφωτογραφιών

Συχνά υπάρχει η τάση να θεωρείται ότι μια αεροφωτογραφία δίνει εικόνα εδάφους όμοια με εκείνη του χάρτη, θεώρηση όμως η οποία δεν είναι σωστή. Ο τοπογραφικός χάρτης είναι μια σμίκρυνση της γήινης επιφάνειας (δηλ. του ανάγλυφου) σε ορθή προβολή επάνω σε ένα επίπεδο, το οποίο είναι το επίπεδο της θάλασσας που λαμβάνεται και ως επίπεδο απόλυτου υψομέτρου μηδέν. Η αεροφωτογραφία όμως, σε αναφορά με το ίδιο βασικό επίπεδο του χάρτη, αποτελεί κεντρική προβολή του εδάφους στο ίδιο οριζόντιο επίπεδο. Μια επίσης σημαντική διαφορά είναι το ότι, η αεροφωτογραφία είναι μια αντικειμενική παρουσίαση της εικόνας των αντικειμένων σε σχέση με το χάρτη όπου ορισμένα αντικείμενα μεγεθύνονται για τεχνικούς λόγους, κυρίως παρουσίασης τους, ενώ κάποια άλλα, που μπορεί να είναι σημαντικά σε μια θεματική έρευνα, υποβαθμίζονται. Εάν θεωρηθεί μια λήψη θετική, με άμεση επαφή κλισέ και εδάφους, τότε για το σημείο Μ του εδάφους ορίζεται στη φωτογραφία το σημείο m' το οποίο μπορεί να θεωρηθεί ως προβολή σε σχέση με το σημείο Ο και με την ίδια εστιακή απόσταση f. Αυτή αποτελεί και μια αρχή επάνω στην οποία στηρίζεται η μελέτη των αεροφωτογραφιών. Έτσι, η λήψη αεροφωτογραφιών και αν ακόμη γίνει με τις πλέον ευνοϊκές συνθήκες, συνοδεύεται από ορισμένα σφάλματα και παραμορφώσεις που οφείλονται κυρίως στα ακόλουθα:

Στη δυσκολία του αεροπλάνου να διατηρήσει ευθύγραμμη πορεία και σταθερό ύψος: το γεγονός αυτό συμβαίνει γιατί στα χαμηλότερα ατμοσφαιρικά στρώματα οι καιρικές συνθήκες μεταβάλλονται πολύ γρήγορα. Για το λόγο αυτό σπάνια και μόνο σε ειδικές περιπτώσεις επιχειρείται λήψη αεροφωτογραφιών μιας περιοχής από ύψος μικρότερο από 2km. Όσο μεγαλύτερο ύψος έχει η πτήση, τόσο οι δυσκολίες αυτές μειώνονται, όποτε και οι αεροφωτογραφίες παρουσιάζουν καλύτερη κυρίως γεωμετρική και κατά επέκταση τοπογραφική ακρίβεια. Η παρέκκλιση του αεροπλάνου από την προγραμματισμένη πορεία μεταβάλλει την παραλληλία των γραμμών πτήσης και κατ' επέκταση τις σχέσεις μεταξύ του κέντρου και των συζυγών κέντρων των αεροφωτογραφιών, με αποτέλεσμα η απεικόνιση σε δυο διαδοχικές αεροφωτογραφίες της ίδιας περιοχής να παρουσιάζει παραμορφώσεις στην ανάλυση της. Στη δυσκολία διατήρησης της απόλυτης οριζοντιότητας του αεροπλάνου κατά την πτήση: αυτό έχει σαν αποτέλεσμα την απόκλιση του άξονα λήψης της αεροφωτογραφίας από την κατακόρυφο. Το γεγονός αυτό έχει ως συνέπεια την παρουσία παραμορφώσεων εξαιτίας της έλλειψης σε διαδοχικές αεροφωτογραφίες παραλληλίας των αξόνων τους.

Σε προβλήματα ή ελαττώματα του συστήματος απεικόνισης των αεροφωτογραφιών: τα προβλήματα αυτά έχουν σχέση με τη φωτογραφική μηχανή, τους φακούς, τα φίλτρα και τα φιλμ.

Στην απουσία κάθετης προβολής των σημείων της γήινης επιφάνειας στην αεροφωτογραφία: η αεροφωτογραφία αποτελεί κωνική αποτύπωση των σημείων της επιφάνειας και όχι κάθετη προβολή όπως αποτελεί ο τοπογραφικός χάρτης. Το γεγονός αυτό δημιουργεί ακτινωτή μετατόπιση των σημείων της επιφάνειας της γης στην αεροφωτογραφία. Όσο μικρότερη είναι η γωνία λήψης τόσο μικρότερη είναι και η μετατόπιση αυτή.

Στην απουσία σταθερότητας της κλίμακας της αεροφωτογραφίας: η κλίμακα στις αεροφωτογραφίες μεταβάλλεται όχι μόνο από τη μια φωτογραφία στην άλλη, αλλά ακόμη και από θέση σε θέση στην ίδια αεροφωτογραφία, σε αντίθεση με τον τοπογραφικό χάρτη, ο οποίος παρουσιάζει ίδια κλίμακα σε όλη την επιφάνεια του. Το γεγονός αυτό οφείλεται στη συνεχή μεταβολή του ύψους του ανάγλυφου σε μια περιοχή. Όσο η μεταβολή αυτή είναι συχνότερη και εντονότερη, για παράδειγμα συχνές εναλλαγές ορεινών και πεδινών τοπίων, πολύ υψηλές και οξύληκτες κορυφές, τόσο η παραμόρφωση (διόγκωση) του ανάγλυφου στην αεροφωτογραφία είναι εντονότερη.

Η κλίμακα μιας αεροφωτογραφίας που έχει ληφθεί με μια φωτογραφική μηχανή εστιακής απόστασης φακού f, από ένα ύψος πτήσης Η και η οποία απεικονίζει σημεία διαφορετικού υψομέτρου δίνεται από τον τύπο: 1/Κ=f/H-h Από τη σχέση αυτή, και δεδομένης της εστιακής απόστασης f σταθερής, προκύπτει ότι, οι μεταβολές στο λόγο 1/Κ, δηλαδή στην κλίμακα, προέρχονται τόσο από μεταβολές του ύψους πτήσης (Η) όσο και από τα διαφορετικά υψόμετρα που έχουν τα διάφορα σημεία που απεικονίζονται (h).

Προκειμένου να υπολογίσουμε τη μεταβολή της κλίμακας όταν μεταβάλλεται το υψόμετρο αντιστρέφουμε και διαφορίζουμε τη σχέση (1), οπότε μετά από κατάλληλη μαθηματική επεξεργασία έχουμε τις ακόλουθες σχέσεις:

(2)dK=1/fxdH-1/fxdh

Θεωρώντας ότι το ύψος πτήσεως Η του αεροσκάφους είναι κατά προσέγγιση σταθερό, δηλαδή dH=0, η σχέση (2) γίνεται

(3)dK=-1/fxdh

Το αρνητικό σημείο στη σχέση (3) δείχνει ότι με τη μείωση του h αυξάνεται το K και αντίστροφα. Επομένως ο τύπος προσδιορισμού της νέας κλίμακας γίνεται: 1/Κ'=1/(Κ+dK)=1/(K-dh/f)=f/(Kxf-dh) δηλαδή

(4)1/Κ'=f/(Kxf-dh)

Η σχέση (4) δίνει τη νέα κλίμακα σε σχέση με τη μεταβολή του υψομέτρου ενός σημείου της αεροφωτογραφίας. Για παράδειγμα αεροφωτογραφία κλίμακας 1:33.300 που λήφθηκε με φωτογραφική μηχανή εστιακής απόστασης f= 150mm, η κλίμακα της γίνεται 1:11.667 για υψομετρική διαφορά 500 μέτρων και 1:8.333 για υψομετρική διαφορά 1.000 μέτρων. Η μεταβολή της κλίμακας μιας φωτογραφίας εξαιτίας των διαφορετικών υψομέτρων των σημείων οφείλεται στη μετατόπιση των σημείων σε άλλες θέσεις, ανάλογα με το υψόμετρο τους, εξαιτίας της κωνικής απεικόνιση. Οι μετατοπίσεις αυτές είναι δυνατόν να υπολογιστούν με την ακόλουθη σχέση, που προκύπτει από τα όμοια τρίγωνα:

(5)r'= f x Δ x h_A / Η x (H-h_A) όπου

f = εστιακή απόσταση φωτογραφικής μηχανής Δ = απόσταση του σημείου Α από το κύριο σημείο της αεροφωτογραφίας h_A = υψόμετρο του σημείου Α H = ύψος πτήσης του αεροσκάφους r'= σφάλμα θέσεως

Από τη σχέση (5) φαίνεται ότι στη δημιουργία σφαλμάτων επιδρά αφενός η απόσταση από το κύριο σημείο της αεροφωτογραφίας και αφετέρου το υψόμετρο του σημείου (h_A), η αύξηση του οποίου επιδρά διπλά στην αύξηση της αριθμιτικής σχέσης (5), αφού υπάρχει πολλαπλασιαστικά στον αριθμητή και αφαιρετικά στον παρανομαστή. Προκειμένου να μελετηθεί η επίδραση των αλλαγών του υψομέτρου h ενός σημείου και στην απόσταση Δ από το κύριο σημείο της αεροφωτογραφίας, γίνεται ανάλυση των σφαλμάτων της σχέσης (5)

Για τη σωστότερη μελέτη των αεροφωτογραφιών για γεωτεχνικές εφαρμογές απαιτείται η ελαχιστοποίηση των σφαλμάτων αυτών. Αυτό έχει ως συνέπεια την ανάγκη διερεύνησης των σειρών πτήσεων με τις οποίες έχει καλυφθεί κατά καιρούς μια περιοχή, έτσι ώστε να επιλεγεί αυτή που παρουσιάζει τα λιγότερα σφάλματα. Γενικά, οι αεροφωτογραφίες που προορίζονται για γεωτεχνικές έρευνες και μελέτες πρέπει να πληρούν τους ακόλουθους όρους:

• Δεν πρέπει να παρουσιάζουν στην επιφάνεια τους λευκές περιοχές, φαινόμενο που οφείλεται κυρίως στην παρουσία νεφών κατά το χρόνο της λήψης τους.
• Να είναι κατά το δυνατόν κατακόρυφες.
• Να υπάρχει καλή παραλληλία στις διαδοχικές πορείες πτήσης.
• Να επικαλύπτονται, με το κατά το δυντόν υψηλότερο ποσοστό κάλυψης.
• Το ύψος πτήσης του αεροπλάνου κατά τη λήψη αεροφωτογραφιών να είναι σταθερό.
• Να είναι απαλλαγμένες από συστηματικά σφάλματα τα οποία οφείλονται στα συστήματα απεικόνισης.

Στερεοσκοπική εικόνα

Η επικάλυψη μεταξύ δυο διαδοχικών αεροφωτογραφιών της ίδιας πτήσης (ζεύγος αεροφωτογραφιών), που συνήθως είναι 60% κατά μήκος και 20-30% κατά πλάτος, δίνει την δυνατότητα στερεοσκοπικής παρατήρησης στις περιοχές που επικαλύπτονται. Η δυνατότητα αυτή οφείλεται στην ιδιότητα της όρασης να συνθέτει στερεοσκοπική εικόνα με την παρατήρηση από τους οφθαλμούς των ίδιων σημείων με διαφορετική γωνία. Η παρατήρηση λοιπόν ίδιων σημείων σε δυο συνεχόμενες αεροφωτογραφίες με διαφορετικό οφθαλμό το καθένα δημιουργεί οπτικά στερεοσκοπική εικόνα. Με κατάλληλη άσκηση λοιπόν είναι δυνατόν να επιτύχουμε με γυμνούς οφθαλμούς στερεοσκοπική παρατήρηση σε δυο διαδοχικές επικαλύτόμενες αεροφωτογραφίες, γεγονός όμως που είναι κουραστικό. Η στερεοσκοπική παρατήρηση των αεροφωτογραφιών υποβοηθάτε με όργανα που καλούνται στερεοσκόπια. Τα όργανα αυτά έχουν κατασκευαστεί με τρόπο ώστε πέραν από την ευκολία στερεοσκοπικής παρατήρησης, με τη βοήθεια διατήρησης σταθερής απόστασης μεταξύ των αεροφωτογραφιών και οφθαλμών, να παρέχουν δυνατότητες ακριβέστερης ανάλυσης των αεροφωτογραφιών. Τα στερεοσκόπια που χρησιμοποιούνται σήμερα είναι γενικά τριών τύπων:

• Τα στερεοσκόπια τσέπης.
• Τα κατοπτρικά στερεοσκόπια.
• Τα κατοπτρικά στερεοσκόπια ρυθμιζόμενων φακών μεγάλης μεγένθυσης.

Τα στερεοσκόπια τσέπης αποτελούνται από δυο απλούς φακούς στερεωμένους επάνω σε ένα πλαίσιο με πτυσσόμενα πόδια. Η μεγένθυση στα στερεοσκόπια αυτά είναι σταθερή και δεν ξεπερνάει το 2 έως 3Χ. Σε μερικούς τύπους η απόσταση μεταξύ των φακών είναι δυνατόν να αυξομειωθεί, έτσι επιτυγχάνεται καλύτερη παρατήρηση, αφού μπορεί να ρυθμιστεί η απόσταση των φακών με βάση την απόσταση των οφθαλμών που είναι διαφορετική από άνθρωπο σε άνθρωπο. Το πρόβλημα στον τύπο αυτό είναι η δυνατότητα παρατήρησης μικρού πεδίου, ενώ για τη δημιουργία στερεοσκοπικής εικόνας απαιτείται αναδίπλωση της μιας εκ των δυο αεροφωτογραφίας (στερεοσκοπικό ζεύγος). Τα στερεοσκόπια του τύπου αυτού χρησιμοποιούνται κυρίως στην ύπαιθρο. Τα κατοπτρικά στερεοσκόπια στηρίζονται σε ειδικά διαμορφωμένη βάση στα πλάγια της οποίας είναι τοποθετημένα τα κάτοπτρα, τα οποία μαζί με τους προσοφθάλμιους μεγεθυντικούς φακούς και με δυο παρεμβαλλόμενα πρίσματα αποτελούν δυο επιμέρους συμμετρικά οπτικά συστήματα στο ενιαίο σύστημα. Οι φακοί στον τύπο αυτό είναι δυνατόν να αυξομειωθούν, ενώ υπάρχει δυνατότητα μεγαλύτερης από τα προηγούμενα ρυθμιζόμενης μεγέθυνσης (6 έως 8Χ). Το όλο οπτικό σύστημα του τύπου αυτού, πέραν της μεγαλύτερης μεγένθυσης, δίνει τη δυνατότητα παρατήρησης μεγάλων περιοχών των αεροφωτογραφιών. Τα στερεοσκοπία αυτά χρησιμοποιούνται κυρίως στο εργαστήριο. Τα στερεοσκόπια ρυθμιζόμενων φακών μεγάλης μεγένθυσης είναι βαριά και δύσκολα μεταφερόμενα όργανα, για αυτό χρησιμοποιούνται μόνο στο εργαστήριο. Αποτελούνται από ένα σύστημα κατόπτρων και ρυθμιζόμενων φακών και έχουν αυτόνομο φωτισμό, τον οποίο δεν διαθέτουν οι δυο προηγούμενοι τύποι. Επίσης παρέχουν την δυνατότητα ταυτόχρονης παρατήρησης από δυο άτομα. Στις αεροφωτογραφίες μια από τις βασικές προϋποθέσεις για τη δημιουργία στερεοσκοπικής εικόνας είναι η μεταξύ τους κατάλληλη επικάλυψη. Στη στερεοσκοπική εξέταση, οι δυο με κανονική επικάλυψη διαδοχικές αεροφωτογραφίες (κατά 60% περίπου) της αυτής φωτογραφικής σειράς ονομάζονται στερεοσκοπικό ζεύγος. Για μια πρόχειρη εξέταση ενός στερεοσκοπικού ζεύγους, μετακινούμε με αργές κινήσεις τις αεροφωτογραφίες κάτω από το στερεοσκόπιο τσέπης για να είναι δυνατή η επίτευξη της στερεοσκοπικής εικόνας. Προκειμένου όμως για εργασία μεγαλύτερης ακρίβειας ή για φωτογραμμετρικές μετρήσεις, η τοποθέτηση των αεροφωτογραφιών γίνεται με τον ακόλουθο τρόπο:

• Παίρνουμε δυο γειτονικές αεροφωτογραφίες της ίδιας φωτογραφικής σειράς.
• Βρίσκουμε τα γεωμετρικά τους κέντρα.
• Βρίσκουμε, στερεοσκοπικά, τα συζυγή κέντρα της καθεμιάς αεροφωτογραφίας πάνω στη διπλανή της. Έτσι σε κάθε αεροφωτογραφία έχουμε δυο σημεία.
• Τοποθετούμε τις δυο αεροφωτογραφίες πάνω στο τραπέζι εργασίας σε κατάλληλη μεταξύ τους απόσταση και κατά τρόπο ώστε τα τέσσερα σημεία κέντρα τους βρίσκονται πάνω στην ίδια ευθεία.
• Θέτουμε το στερεοσκόπιο παράλληλα προς την ευθεία, πάνω στην οποία βρίσκονται τα τέσσερα παραπάνω σημεία, που είναι στην πραγματικότητα η γραμμή πτήσης του αεροπλάνου.

Εάν όλες οι παραπάνω εργασίες έγιναν καλά, θα έχουμε μια πάρα πολύ καλή στερεοσκοπική εικόνα. Στη θέση αυτή στερεώνουμε τις αεροφωτογραφίες, οι οποίες, έτσι, είναι έτοιμες για τη στερεοσκοπική εξέταση τους. Εφόσον η περιοχή παρουσιάζει υψηλό ανάγλυφο διαπιστώνεται εύκολα μια κατακόρυφη διόγκωση, η οποία όπως έχει προαναφερθεί οφείλεται στην επιμήκυνση των κατακόρυφων αποστάσεων σε σχέση με τις οριζόντιες. Η διόγκωση αυτή βοηθάει πολύ την παρατήρηση σε περιοχές χαμηλού ανάγλυφου, ενώ δημιουργεί προβλήματα σε περιοχές υψηλού και οξύληκτου ανάγλυφου.

Σχετικές σελίδες

Γενικά στοιχεία για αερομεταφερόμενους απεικονιστές και δεδομένα

Στοιχεία αεροφωτογραφιών

Σφάλματα και παραμορφώσεις των αεροφωτογραφιών

Στερεοσκοπική εικόνα

Ψηφιακές αεροφωτογραφίες

Ψηφιακές ορθοφωτογραφίες