Proiectarealucrărilor de aerofotografiere

Întocmireaplanurilorșiahărtilorpecaleaerofotogrametricănecesităacordareauneiatențiideosebitepregătiriisiexecutăriizborului de aerofotografiere. Calitateasiparametriitehniciaimaterialelorobținute au o influiență direct asupraprecizieisieficiențeiîntocmiriiacestorreprezentări.

Unitatea minimă pentru care se execută aerofotografierea este trapezul la scara 1: 25000. Sunt situații in care lucrarile aerofotogrametrice pot fi realizate pe suprafețe mai mici care cuprind obiectivul sau obiectivele urmărite a se inregistra cum ar fi cazul zonelor de importanță economică ridicată. Aerofotografierea se realizează pe directia E-V sau N-Sîn funcție de forma zonei peste care se zboară si de configurația terenului. În cazul lucrărilor speciale de aerofotografiere cum ar fi cele executate pentru cursuri de apă, autostrăzi, canale navigabile etc., în special pentru cele care se desfăsoară mai mult pe lungime decât pe lătime, aerofotografierea se realizează urmărind conturul acestora.

Proiectul de zbor constituie piesa esențialăîn realizarea aerofotografierii, indiferent de modalitatea de ridicare, ce cuprinde toate elementele care au efect asupra calității imaginilor si care condiționează la rândul lor rezultatele ce se obțin în problemele de cartografiere si fotointerpretare. În funție de scop, respectiv de obiectivele propuse, se stabilesc în prealabil o serie de elemente ce se aleg în mod convenabil, specifice înregistrărilor analogice.

Calculul principalelor elemente ale fișei tehnice se realizează pentru elemnte care nu depind de condițiile atmosferice specifice si de ora la care se realizează aerofotografierea. În acest sens se stabilesc și se calculează scara medie a fotogramelor, suprafața zonei de aerofotografiere, înalțimea și plafonul se zbor, suprafața medie de teren reprezentată pe o fotogramă, timpul de expunere, timpul de așteptare, baza de fotografiere și distanța dintre benzi, numărul de benzi, numărul de fotograme dintr-o bandă, numărul total de fotograme, metrajul de film necesar, durata zborului în zona se aerofotografiere, viteza de deplasare a avionului și unghiul de derivă.

1) Scara medie a fotogramelor (N F) pentru lucrările de restituție și redresare se calculeză cu relația lui Gruber.

N F=c√N p

în care: N p - numitoril scării planului, c - coeficientul lui Gruber (coeficient de randament)(200-250).

Referitor la coeficientul c, o valoare mare a acestuia presupune mai puține fotograme, mai puține repere fotogrametrice și, ca atare, un randament mai ridicat.

2) Stabilirea suprafeței zonei de aerofotografiere (St) reprezintă în funcție de lungimea (L) și lațimea ( l ) zonei pe care se preiau fotograme și se exprimă în hectare.

3) Înaltimea și plafonul de zbor (Z) se calculează în funcție de înalțimea relativă de zbor deasupra terenului (h)și cota medie ( Zm ) a zonei de înregistrat cu relația:

Z= Zm + h

Înalțimea relativă de zbor (h) rezultă din relația scării fotogramelor (N) și a distanței focale (f) a camerei aerofotogrametrice, alese înainte (f/h=1/N), iar cota medie a terenului în funcție de cota maximă (Zmax) și cota minimă ¿) din zonă conform relației:

Zm=Zmax+2 Zmin

34) Suprafață medie de teren reprezentată pe o fotogramă(S) se exprimă în hectare și se

calculează cu relația: S= L2

În care L = l ∙ NF

5) Viteza rezultantă de deplasare a avionului ¿¿) rezultă din compunerea vectorilor V a și V v

conform relației: V r1,2= √V a

2+V v2−2V aV v cosa1,2

În care cos a1,2 se consideră cu semnul corespunzător.Camera aerofotogrametrică se recomndă să fie mare unghiulară, deoarece pentru aceeași

înalțime de zbor acoperă o suprafața mai mare, deci asigură un randament mai ridicat, iar pentru aceeași suprafată acoperită asigură o înalțime de zbor mai mică, reducând astfel influieța negativă a atmosferei asupra calitații imaginii.

În proiectarea zborului, camerele mari unghiulare sunt recomandate numai pentru terenurile practic orizontale. Folosirea unor astfel de camere în terenurile accidentale și foarte accidentate conduce la obținerea unor imagini care se deformează mult și în care apar versanți umbriți.

Emulsia fotografică are o importantă în raport cu aplicația, corelându-se în același timp cu sezonul de fotografiere. Pentru ridicări în plan se folosesc emulsii izopancromatice iar pentru fotointerpretarea vegetației și a categoriilor de folosința ale terenului sunt mult mai eficiente emulsiile infracromatice și spectrozonale. La scări mici, ce presupun o înalțime mare de zbor, emulsiile dure, cu coeficient de contrast sunt singurele capabile să evidențieze contrastele aslabe ale terenurilor acoperite de vegetație.

Filtrul poate contribui, în mare masură la obținerea unei imagini de calitate ridicată în anumite condiții date. Astfel un filtru galben este întotdeuna indicat pentru fotografiile de la înaltime, când în atmosferă abundă radiațiile de lungime de undă mică, pentru a elimina efectele perturbante. În general în combinațiafilm-filtru este hotărâtoare pentru reușita unei imagini fotografice dorite.

Senzorul și ora de fotografiere au importanță în funcție de scopul urmărit prin ridicarea aerofotogrammetrică. Astfel, dacă aerofotografierea se realizează pentru întocmirea de planuri topografice sau cadastrale, zborul trebuie realizat în perioada toamnă-iarnă sau iarnă-primăvară când nu există nu există strat de zăpadă și copacii nu sunt înfrunziți. Dacă aerofotografierea se efectuează în scop de fotointerpretare, zborul se realizează toamna când frunzele arborilor sunt colorate, în cazul speciilor forestiere sau vara, în cazul culturilor agricole. Orele de realizare a aerofotografierii sunt cele din jurul prânzului deoarece umbrelele aruncate pe sol sunt minime în cazul detaliilor înalte care pot masca din informația aflată în apropiere.

Întocmirea proiectului de aerofotografiere se realizeză pe baza elemntelor calculate în fișa tehnică a zborului. După precizarea tuturor datelor necesare zborului pe o hartă la scara 1: 50 000 se amplasează:

Conturul zonei de aerofotografiere, inclusiv buclele de intoarcere de la capetele benzilor; Traseele de aerofotografiere marcate cu linii întrerupte iar intrările și ieșirile din bandă prin

săgeți; O bază de fotografiere (b) și o distanța (A) dintre traseele de zbor, ambele redate prin cote; Acoperirile între fotograme (ax si a y); Centrele fotogramelor prin balustrare și numerotare în ordine crescătoare, de-a lungul traeelor

de zbor, în sensul de realizare a acestuia; Reperele de intrare, mijloc și ieșire pe fiecare banda. Reperul de intrare în bandă se reprezintă

printr-un triunghi (h=25mm), cel din mijlocul benzii (reperul de control) printr-un cerc (∅=25mm)iar cel de la ieșirea din bandă printr-un patrat (l=25 mm). Reperii pot fi intersecții de hotare, căi de comunicație , cursuri de ape, poduri situate pe traseul de zbor sau în apropierea acestuia. Poziția lor se stabilește prin suprapunere pe harta la scara 1:50 000;

Conturul a cinci fotograme amplasate la începutul a doua benzi adiacente și hașurarea unei acoperiri longitudinale și a uneia transversale

Proiectul de zbor realizat pe harti la scara 1: 50 000 sau 1: 100 000 se înmânează echipajului care execută aerofotografierea conform specificațiilor din acesta.

6) Baza de fotografiere și distanța dintre benzi este în funcție de acoperirea longitudinală (ax)în lungul direcției de zbor, între fotogramele de pe aceeași bandă și acoperirea transversală (a y) între fotogramele benzilor vecine. Pentru zborurile realizate în vederea achiziționarii de fotograme folosite la restituția fotogrametrică acoperirea longitudinală este de aproximativ 66% iar acoperirea transversală este de circa 33%.

Baza de fotografiere (b), dată de distanța dintre două expuneri succesive, și depărtarea (d) exprimată exprimată prin distanța dintre două benzi vecine, se calculează în funcție de lungimea L= l∙ NF dedusă din relația scării:

b= L∙(1− ax

100 )b= L∙ (1-p)

respectiv,

d=L∙(1− a y

100 )d= L∙ (1-q)

7) Timpul de expunere (t e) condiționează direct calitatea imaginii și depinde de sensibilitatea

și coeficientul de contrast al emulsiei, strălucirea peisajului și contrastul acestuia, deschiderea relativăaobiectivului etc. Timpul de expunere se calculează pe baza a celir două viteze caracteristice celor două sensuri de zbor. Ca atare, anând două viteze rezultă doi timpi de expunere dintre care se alege cel mai mic și care se folosește pentru ambele sensuri de zbor. Calculul acestora se realizează cu relația:

t e1,2=e ∙ NF

V r1,2

În care V r1,2 este viteza deplasării avionului.Timpul stabilit trebuie să fie inferior valorii ce ar putea provoca trenarea, respectiv deplasarea

imaginii pe perioada expunerii, ca urmare a avansării avionului. În deneral se consideră că trenarea trebuie să fie mai mică decât 0,005 mm pentru a nu afecta aplicațiile curente. Problema trenării devine actuală în special în cazul înregistrarilor la scări mari și la viteze ridicate ale avionului.

Trenarea se calculează,pornind de la relația următoare:dD =

fh

Înlocuind distanța cu valoarea D= v ∙ t se obține:dv ∙t =

fh

Din care se determină timpul de trenare t: t= dv∙ fh

8) Timpul de așteptare (t a) reprezintă timpul în care avionul parcurge baza de aerofotografiere (b) și se calculează două valori caracteristice traseelor ″dus″ și ″întors″ cu urmatoarea

relație:t a1,2 = b

V r1,2

9) Numărul de benzi (N b) se

stabilește având în vedere traseele avionului orientate pe direcția

laturii lungi a zonei de aerofotografiere și se calculează cu relațiile:

N b' =

Lt

AN b= N b

' +1 această valoare se rotunjește la unități întregi

10) Numărul de fotograme dintr-o bandă (N f ) se calculează în funcție de baza de fotografiere(b) și lungimea totală a benzii (Lt) după relațiile următoare:

N f' =

Lt

AN f = N f

' +1 această valoare se rotunjește la unități întregi

11) Numărul total de fotograme (N t) se obține prin înmulțirea numărului de benzi (N b) cunumărul de fotograme dintr-o bandă (N f ):

N t= N b ∙N f

12) Metrajul de film necesar (M t) se calculează în funcție de numărul total de fotograme (N t) lacare se adaugă o constanta k egală cu 2 și care reprezintă intervalul de film neexpus dintre fotograme exprimat în centimetrii conform relației:

M t= N t (1 + k)

13) Durata zborului în zona de fotografiere (T z) se calculează în functție de timpii de asteptare(t a1 și t a2) și numărul total de fotograme (N t) după relațiile:

T a= ta1+t a22

T z '= N t ∙ T a

T z= k ∙ T z '

Unde k reprezintă un coeficient care are valoarea 1,3 și este introdus pentru a lua în calcul și timpul necesar parcugerii buclelor de întoarcere de la capetele benzilor de aerofotografiere.

Zborul și aerofotografierea

Înregistrarea propriu-zisă a zonei care urmează a fi ridicată în plan se realizează după întocmirea proiectului de zbor folosind avioane speciale, echipate în mod corespunzător cu o cameră aerofotogrammetrica și o serie de anexe care asigură funcționalitatea acesteia.

Echiparejele specializate în misiunile de aerofotografiere, formate din pilot, navigator și operator cameră fotogrammetrică, studiază documentația întocmită și sarcinile ce le revin. Astfel, pilotul extrage datele privitoare la distanțele ce trebuie parcurse, viteza și înalțimea de zbor, necesarul de carburanți, posibilitațile de aterizare și decolare în zona de lucru, cercetează funcționarea aparatelor de bord etc. Navigatorul are răspunderea pentru misiuni de aerofotografiere de a respecta scara fotogramelor, acoperirilor între fotograme, aerofotografierea intregii zone conform proiectului. De asemenea, trebuie să analizeze condițiile meteorologice și să stabilească momentul inceperii misiunii de aerofotografiere. Operatorul camerei aerofotogrammetrice cercetează la sol funcționarea camerei și anexele sale, se informează despre caracteristicile filmului care urmează să se utilizeze și cantitatea necesară pentru misiunea stabilită, urmareste încărcarea casetelor, ia cunostință de timpul de expunere calculat, intervalul dintre expuneri, valoarea unghiului de contraderivă etc.

Pe lângă cercetarea documentației cuprinsă în proiectul de aerofotografiere și repartizarea sarcinilor, fiecare mimbru al echipajului trebuie să-și extragă într-o formă cât mai sintetică și să-și pregătescă, pentru a avea la îndemână, hărțile și celelalte date necesare împlinirii misiunii. Între membrii echipajului trebuie să existe o coordonare perfectă a acțiunilor și răspunderi precise.

Înainte de începerea aerofotogarfierii se execută un zbor de recunoaștere pentru a identifica cu ajutorul hărților limitele zonei, reperele ce se vor utiliza la intrarea și ieșirea din bandă și alte puncte caracteristice existente.

În funcție de condițiile atmosferice existente in momentul respectiv pe baza indicațiilor exponometrului, se verifică timpul de expunere stabilit anterior și dacă este necesar se corectează. De asemenea se verifica direcția și intensitatea vântului fața de traseele de zbor pentru cunoașterea mărimii exacte și sensului unghiului de contraderivă.

Astazi, echipamentul de aerofotogarfiere este modern, având în componența mai multe sisteme și subsisteme electronice care ajută la urmărirea și desfășurarea in condiții bune a zborului. În acest sens mai multe din operațiunile și obligațiile amintite mai sus ce revin echipajului sunt preluate de aparatura electronică, membrii echipajului urmărind funcționarea acestora.

Calculul elementelor necesare păstrării direcțiilor axelor benzilor stabilite prin proiect, constă în determinarea:

Unghiului de drum al direcțiilor ce corepund axelor benzilor;

Vitezei de parcurs a avionului in sensurile ″dus″ și ″întors″, necesară calculării ulterioare a timpului de expunere precum și a timpului dintre două expuneri succesive

Unghiului de contra derivă, care se înregistrează la camera aerofotogrammetrică.Unghiul de drum θ se determină după hartă și corespunde unghiului pe care îl face direcția

axelor benzilor stabilită prin proiect cu direcția nord. Ținând seama că axele benzilor se dispun în general dupa direcția E-V, unghiul de drum θ este aproape 90⁰.

Viteza de parcurs a avionului se stabilește având țn vedere că aceasta este influiențată, în cea mai mare măsură, de viteza si direcția vântului.

Se consideră că prin proiect se prevede deplasarea avionului pe direcția AB care face cu direcția nord unghiul θ. Dacă nu ar exista vânt, s-ar putea putea realiza o preluare corectă a fotorammelor, cu condiția ca latura să fie paralelă cu direcția AB ( I ). Sub influiența vântului însă, apare unghiul de derivă a carui valoare depinde de viteza vântului V v, de direcția sub care bate vântul θv, precum și de viteza avionului V a. Ca urmare, dacă iși va păstra direcția de parcurs paralela cu AB, el va ajunge in punctul C in loc de punctul B, iar fotogramele vor prezenta un decalaj (II).

Din compunerea vectorilor V a și V v se obține rezultanta V r care reprezintă viteza de parcurs intre punctele A și C. Valoarea unghiului de derivă va fi dată de relația :

sinσ = V v

V p∙ sin ε

Pentru ca avionul să poată ajunge în punctul B păstrându-și alinamentul AB stabilit, trebuie să i se dea o înlcinare axei față de AB sub un unghi σ , numit unghi de contraderivă, care este diferit de unghiu de derivă. În acest caz, dacă se va păstra poziția inițială a camerei atinci fotogramele, ca urmare a necompensării cu unghiul de contraderivă, ar prezenta o rotire fața de direcția AB (III). Pentru a compensa, camera aerofotogrammetrică trebuie rotită în jurul axei sale verticale cu unghiul σ , realizând astfel modul normal de preluare a fotogramelor (I).

În acest caz, unhiul de contraderivă va fi dat de relația:

sin σ = V v

V p∙ sin(v+ε )