Фото съемка и лабораторная обработка материалов

Поэтому освещенность и выдержку можно изменять с шагом, кратным двум, что увеличивает  шкалу дискретности экспонирования. Создание точной экспозиции при фотосъемке позволяет  получить изображения  с заданными изобразительными свойствами.

Основные характеристики аэрофотообъектива, определяющие метрические и изобразительные свойства снимков, - фокусное расстояние, дисторсия, разрешающая способность, угол поля изображения, светораспределение по полю изображения.

Фокусным  расстоянием f объектива (главным расстоянием аэрофотоаппарата) называют расстояние от задней узловой точки объектива до главного фокуса. Через главный фокус перпендикулярно оптической оси проходит фокальная плоскость, в которой строится изображение и где располагается аэрофотопленка. Фокусное расстояние определяют при фотограмметрической калибровке АФА  с точностью до 0,01 мм (или до 0,001 мм) и записывают в аттестат аэрофотообъектива. В АФА применяют объективы с фокусными расстояниями от 20…30 мм до нескольких метров. Фокусное расстояние АФА f и высота фотографирования (расстояние до поверхности объекта) Н определяют масштаб аэрофотографирования:

                                                 1/т = f/Н,

где m – знаменатель масштаба фотографирования.

При неизменной высоте фотографирования чем больше фокусное расстояние, тем крупнее масштаб  съемки.

Важная характеристика топографических АФА – дисторсия объектива. Дисторсия – частный случай аберрации, приводит к искажению связки проектирующих лучей, строящих оптическое изображение, т.е. к искажению центральной проекции. Искажение происходит в результате неодинакового преломления различно направленных  к объективу проектирующих лучей (рис. 2).

Луч из точки А, падающий на объектив S под углом ω к главной оптической оси S0, выходит из него под углом ώ. Вследствие этого точка А изобразится на снимке в точке á вместо точки а.

Смещение  точек по полю снимка неравномерно и приводит к нарушению подобия изображения снимаемого объекта. Геометрически дисторсию в какой-либо точке снимка можно представить вектором, определяющим направление и величину смещения изображения данной точки от ее неискаженного положения. Различают радиальную дисторсию, имеющую направление к центру или от центра снимка, и тангенциальную дисторсию, направление которой перпендикулярно радиальному. Дисторсию определяют при фотограмметрическом исследовании АФА в дискретных точках по всей площади кадра. Для различных типов объективов ее значение варьируется от 0,002…0,005 мм до десятых долей миллиметра. Объективы, в которых дисторсия практически не искажает изображение, называются ортоскопическими. При компьютерных технологиях фотограмметрической обработки снимков возможен учет искажений, вызванных дисторсией. В положение точек изображения вводят поправки, по модулю равные значению дисторсии.

Под разрешающей способностью объектива понимают свойство раздельно воспроизводить оптическое изображение двух близко расположенных точек или линий. При ее определении используют штриховые и радиальные миры, аналогично определению разрешающей способности съемочных систем. В центре изображения, построенного объективом, разрешающая способность выше, чем на краю. Поэтому при изучении мелких деталей снимаемых объектов предпочтительнее использовать центральные части снимков. В длиннофокусных объективах падение разрешающей способности от центра к краю незначительно. Существуют аэрофотообъективы, у которых разрешающая способность практически не изменяется по полю изображения.

Светораспределение  в плоскости снимка определяет фотометрические свойства аэрофотообъектива. Освещенность, создаваемая в фокальной плоскости, уменьшается от центра к краю. Функция светораспределения описывается согласно закону Ламберта формулой

                                                       Е_β = Е₀cosⁿ β,

Где Е_β –освещенность в точках поля изображения; Е₀ – освещенность в центре поля изображения; β – угол, образуемый главной оптической осью и направлением на точку;   n – коэффициент, равный 1,2,3,4 в зависимости от типа объектива.

Неравномерность светораспределения приводит к тому, что объекты одинаковой яркости при отображении их в  центре или на краю снимка имеют  различную оптическую плотность (цвет).

Угол, образованный лучами, исходящими из задней узловой  точки объектива и опирающимися на диагональ прикладной рамки АФА, называют углом поля изображения (рис.3). По величине угла поля изображения (2β) аэрофотоаппараты подразделяют на узкоугольные (менее 15^о), нормальноугольные (15…60^о), широкоугольные (более 60^о).

При увеличении угла поля изображения увеличивается  неравномерность светораспределения от центра к краю и уменьшается  разрешающая способность снимка. В узкоугольных АФА эти изменения  выражены в меньшей степени. Для  устранения неравномерности светораспределения, которая в широкоугольных аппаратах  может быть значительной, применяют  напыление объективов металлическим  порошком, с плотностью слоя уменьшающегося от центра к краю.

Аэрофотоаппарат помещают в аэрофотоустановку (АФУ), предназначенную для его крепления на летательном аппарате, ориентирования в заданном положении и уменьшения влияния вибрации. Продольную сторону прикладной рамки (снимка) АФА ориентируют по направлению полета летательного аппарата, а также устанавливают заданный угол наклона снимка. Данные действия проводят вручную или автоматически. В зависимости от возможных задаваемых углов отклонения оптической оси АФА от отвесного направления различают АФУ: плановые – при этом углы отклонения не привышают 3^о; перспективные – с углами отклонения до 40…45^о. Для уменьшения влияния продольных и поперечных наклонов  летательных аппаратов в момент экспонирования применяют гиростабилизирующие аэрофотоустановки, обеспечивающие горизонтальность плоскости снимка с точностью до 7…10 мин.

Командный прибор(интервалометр) предназначен для автоматического включения аэрофотоаппарата через определённый промежуток времени. По принципу работы их разделяют на электрические и оптико-электронные. После подачу электрического сигнала с командного прибора выполняется цикл последовательных операций для получения аэрофотоснимков: перемотка пленки ,взвод затвора, выравнивание пленки в плоскость, экспонирование(срабатывание затвора). Длительность цикла различна у большинства АФА и находится в интервале 1, 2…2,5 с.

Управляют всем комплексом узлов аэрофотоаппарата с пульта управления. Здесь же осуществляется синхронизация работы АФА и сопровождающей съемку специальной аппаратуры. Например, космической навигационной аппаратуры GPS, позволяющей определять пространственное положение снимка в системе координат  на момент съёмки.

Топографические аэрофотоаппараты  предназначены для получения снимков, которые используют при создании топографического планово-картографиских материалов , сельскохозяйственных и земельно-кадастравых планов, мониторинге территорий и т.п. Применяют отечественные аэрофотоаппараты типа АФА-ТЭ ( топографический электрический с выравниванием плёнки вакуумным способом) и АФА-ТЭС (топографический электрический с выравнивающим стеклом в плоскости прикладной рамки ), а также зарубежные АФА.

Новейшие научно-технические  достижения в электронике, оптике, фотографии, вычислительной технике позволили  разработать и перейти к использованию  нового поколения аэрофотосъёмочного оборудования. Отличительные особенности  современного оборудования следующие:

  Наличие сменных объективов с различными фокусными расстояниями, их быстрая и удобная смена во время съёмки;

  Высокая (более  100 лин/мм) разрешающая способность изображения, практически одинаковая по всему полю кадра;

  Остаточная дисторсия  2…3 мкм;

  Наличие большого  диапазона выдержек 1/100..1/1000 с и  компенсаторов сдвига изображения,  что позволяет производить аэрофотосъёмку  с малых высот и на больших  скоростях летательных аппаратов;

  Оптико-электронные командные приборы, управляющие работой камеры в полуавтоматическом режиме.

  Наличие стабилизирующих  платформ, обеспечивающих получение  снимков с углами наклона не  более 10 мин, автоматическое регулирование  экспозиций.

  Управляют работой  аэрофотоаппарата и съёмочным  процессом в целом с помощью  специального бортового компьютера. Компьютер помещён в крепкий  корпус, не содержит движущихся  частей, имеется электронная защита, что значительно снижает вероятность  его выхода из строя в полёте. Программно обеспечиваются следующие функциональные возможности:

  Графическое  отображение на дисплее маршрута  полёта и разворотов над фотографируемым  участком местности;

  Точное открытие  затвора в точке пространства  с заданными координатами и  регистрацией их на краю снимка  в системе WGS-84;дальнейшей фотограмметрической обработке: время суток, дата, точность определения координат центров фотографирования и т.п.

 Одним из современных  типов аэросъёмочного оборудования  является разработанный фирмой  RC-30 с навигационной системой ASCOT. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Фотоматериалы различают  по их назначению, техническим характеристикам, строению, качественному составу  и т.п. Их изготавливают в виде фотопленки, фотопластинок, фотобумаги.

Схема  расположения основных слоев черно-белой аэрофотопленки показана на рисунке 4. На основу (подложку) 5 наносится один или два фотоэмульсионных (светочувствительных) слоя 2, 3. Имеются вспомогательные слои: защитный слой 1 (задубленная желатина) покрывает эмульсионный слой и защищает его от механических повреждений, слои 4 обеспечивают надежное соединение отдельных слоев и подложки, противоореольный слой 6 поглощает лучи, отразившиеся от подложки.

Светочувствительный ( фотоэмульсионный) слой изготавливают  из фотоэмульсии, которая  представляет собой желатину с распределенными  в ней частицами светочувствительного вещества (галогенидами серебра). В  фотоэмульсию также добавляют  вещества, улучшающие ее свойства:

      стабилизирующие  вещества, способствующие сохранению  фотографических  свойств эмульсионного  слоя в течение длительного  времени;

      дубящие  вещества, повышающие механическую  прочность и теплостойкостть  фотоэмульсии;

      оптические  сенсибилизаторы (органические красители), способствующие увеличению чувствительности  фотослоя к лучам зеленой, красной  или инфракрасной зоны спектра.

Толщина светочувствительного слоя на аэрофотопленке в сухом состоянии  колеблется от 5 до 25 мкм. В этом слое кристаллы (зерна) галоидного серебра, размеры которых около 1 мкм, располагаются  беспорядочно в 20…40 ярусах. Расположение кристаллов, их пространственное распределение по толщине слоя, по размерам определяет структуру непроявленного фотоэмульсионного слоя. Эта характеристика важна тем, что изначально устанавливает качественные параметры будущего изображения.

В качестве основы (подложки) используют прозрачные и непрозрачные материалы. К материалам, применяемым для создания аэрофотопленок, предъявляют высокие требования: механическая прочность и эластичность, малая деформация при сушке после фотохимической обработки, прозрачность и оптическая однородность, устойчивость к температурным изменениям и химическому воздействию реактивов. Основы аэрофотопленок изготавливают из триацетата, лавсана или материала типа «кронар» и «эстар».

Критерием подложки, определяющим позиционную точность изображения на снимке, является ее деформация, которая может быть плоскостной, определяемой по двум взаимно перпендикулярным направлениям в плоскости снимка, и вертикальной вследствие непостоянства  толщины аэрофотопленки (изменение  толщины на 4…8 мкм). Плоскостную  деформацию разделяют на равномерную  и неравномерную. Исследования деформаций различных типов аэрофотопленок позволяет сделать следующие  выводы:

      наибольшую (0,06…0,25%) равномерную деформацию наблюдают у пленок на триацетатной основе, что при формате снимка 180х180 мм приводит к изменению длины линии на 0,1…0,5 мм; равномерная деформация может изменяться для различных кадров в одном аэрофильме двукратно; при нагревании (при вводе снимка в компьютер при помощи сканера) величина деформации может изменяться полуторакратно; у лавсановых основ равномерная  деформация в два раза меньше, чем у триацетатных;

       неравномерная деформация (неодинаковая  в различных направлениях) для  обоих типов основ составляет  в среднем 0,01…0,02%, что соответствует  на краю снимка 7…14 мкм. Данный  вид деформации имеет небольшие  изменения от воздействия различных  факторов;

       локальная или местная деформация  для аэрофотопленок на триацетатной  основе достигает 6 мкм, для  лавсановой подложки – 4 мкм;  при цифровом методе фотограмметрической  обработки снимков локальную 

деформацию учитывают  с помощью контрольных меток (крестов), впечатываемых в каждый снимок при съемке. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Получение фотографического изображения основано на фотографическом  эффекте. Под воздействием энергии  излучения  некоторые природные  или созданные человеком вещества изменяют свое состояние. При этом вещества, являющиеся результатом фотохимической реакции, образуют фотоизображение. В  фотографическом процессе наиболее  часто используют галогениды серебра (галоидное серебро): бромистое (ArBr), хлористое (ArCl), йодистое (ArI ) и их сочетания: