عکس هوایی
تصویر هوایی چیست؟
عکاسی هوایی که معمولاً از طریق هواپیما گرفته می‌شود، به طور گسترده در ایجاد نقشه‌های توپوگرافی در سراسر جهان استفاده می‌شود. همچنین، این تصاویر یک منبع داده نسبتاً ارزان و در دسترس هستند. این تصاویر می‌تواند داده‌های سیاه‌وسفید، رنگی یا رنگی IR را به‌صورت فیلم یا فایل دیجیتال ارائه دهد. همه عکس‌ها با مقداری اعوجاج هندسی ذاتی همراه هستند. بااین‌حال، می‌توان این اعوجاج را اصلاح نموده و یک عکس ارتوفتو تهیه کرد. ازآنجایی‌که تاریخ تصویربرداری هوایی به قبل از تصاویر ماهواره‌ای برمی‌گردد، منبع ارزشمندی از داده‌های تاریخی ارائه می‌دهد. مطالعات کاربری زمین اغلب بر عکس‌های هوایی تمام‌رنگی برای گردآوری تاریخچه کاربری زمین تکیه دارند. مزیت دیگر تصویربرداری هوایی این است که چون اغلب اوقات هواپیماها در ارتفاعات نسبتاً پایین پرواز می‌کنند، در نتیجه جزئیات دقیقی مانند ساختمان‌ها، پایه‌های درختان، جاده‌ها، آب‌ها و غیره ثبت می‌شود و این اطلاعات برای تفسیر بصری بسیار مفید است.
به طور معمول، عکس‌های هوایی با استفاده از یک دوربین بسیار دقیق به‌صورت عمودی از یک هواپیما گرفته می‌شود. چندین عامل وجود دارد که می‌توان برای تعیین اینکه چه چیزی یک عکس را از عکس دیگری در همان منطقه متفاوت می‌کند بررسی کرد، از جمله نوع فیلم، مقیاس و هم‌پوشانی. سایر مفاهیم مهم مورداستفاده در عکاسی هوایی عبارت‌اند از: پوشش سه‌بعدی، علائم اطمینان، فاصله کانونی، اعداد رول و فریم، خطوط پرواز و نقشه‌های شاخص. مطالب زیر با توضیح این مفاهیم فنی پایه به شما کمک می‌کند تا اصول تصویربرداری هوایی را درک کنید.
مفاهیم پایه تصویربرداری هوایی
فیلم: اغلب مأموریت‌های عکس هوایی با استفاده از فیلم سیاه‌وسفید انجام می‌شود، بااین‌حال فیلم رنگی، مادون‌قرمز، مادون‌قرمز و رنگ کاذب گاهی برای پروژه‌های خاص استفاده می‌شود.
فاصله کانونی: فاصله از وسط لنز دوربین تا سطح کانونی (فیلم). با افزایش فاصله کانونی، اعوجاج تصویر کاهش می‌یابد. زمانی که دوربین کالیبره می‌شود فاصله کانونی دقیقاً اندازه‌گیری می‌شود.
مقیاس: نسبت فاصله بین دو نقطه روی یک عکس به فاصله واقعی بین همان دو نقطه روی زمین (یعنی 1 واحد در عکس معادل با «x» واحد روی زمین است). اگر امتداد 1 کیلومتری بزرگراه، 4 سانتی‌متر را در یک عکس هوایی پوشش دهد، مقیاس به‌صورت زیر محاسبه می‌شود:
روش دیگری که برای تعیین مقیاس یک عکس استفاده می‌شود، یافتن نسبت بین فاصله کانونی دوربین و ارتفاع هواپیما از سطح زمین مورد عکس‌برداری است.
(شکل 1)
اگر فاصله کانونی دوربین 152 میلی‌متر باشد و ارتفاع هواپیما از سطح زمین (AGL) 7600 متر باشد، با استفاده از معادله فوق، مقیاس به‌صورت زیر خواهد بود:
مقیاس ممکن است به سه صورت بیان شود:
- معادل واحد
- مقیاس کسری
- نسبت
مقیاس عکاسی 1 میلی‌متری روی عکس مقدار 25 متر را روی زمین نشان می‌دهد. این مقیاس به‌صورت زیر نمایش داده می‌شود:
- معادل واحد – 1mm = 25 متر
- 1/25000 – مقیاس کسری
- 1:25000 – نسبت
دو اصطلاحی که معمولاً هنگام بحث از مقیاس مطرح می‌شود عبارتند از:
مقیاس بزرگ – عکس‌های با مقیاس بزرگ‌تر (مثلاً 1:25000) مناطق کوچک را با جزئیات بیشتری پوشش می‌دهند. یک عکس در مقیاس بزرگ به این معنی است که ویژگی‌های زمین در اندازه بزرگ‌تر و با جزئیات بیشتر وجود دارند. سطح پوشش زمینی که در عکس دیده می‌شود کمتر از مقیاس‌های کوچک‌تر است.
مقیاس کوچک – عکس‌های با مقیاس کوچک‌تر (مثلاً 1:50000) مناطق بزرگ را با جزئیات کمتر پوشش می‌دهند. یک عکس در مقیاس کوچک به این معنی است که ویژگی‌های زمین در اندازه کوچک‌تر و با جزئیات کمتر وجود دارند. سطح پوشش زمینی که در عکس دیده می‌شود بیشتر از مقیاس‌های بزرگ‌تر است.
کتابخانه ملی تصاویر هوایی دارای مقیاس‌های عکاسی متنوعی است، مانند 1:3000 مناطق انتخاب شده (مقیاس بزرگ) و 1:50000 (مقیاس کوچک).
علائم اعتباری: علائم ثبتی کوچکی که در لبه‌های یک عکس قرار می‌گیرند. زمانی که دوربین کالیبره می‌شود، فواصل بین علائم اعتباری دقیقاً اندازه‌گیری می‌شود و این اطلاعات توسط نقشه‌نگاران هنگام تهیه نقشه توپوگرافی استفاده می‌شود.
هم‌پوشانی: مقداری است که یک عکس، مساحت تحت پوشش عکس دیگر را شامل می‌شود و به‌صورت درصد بیان می‌شود. تصاویر هوایی برای به‌دست‌آوردن 60٪ هم‌پوشانی روبه‌جلو (بین عکس‌ها در امتداد خط پرواز مشابه) و 30٪ هم‌پوشانی جانبی (بین عکس‌ها در خطوط پرواز مجاور) طراحی شده است.
(شکل 2)
پوشش استریوسکوپی: نمای سه‌بعدی که هنگام مشاهده دو عکس روی‌هم (به نام جفت استریو) با استفاده از استریوسکوپ حاصل می‌شود. هر عکس از جفت استریو نمای کمی متفاوت از همان ناحیه را ارائه می‌کند که مغز انسان آن را ترکیب کرده و به‌عنوان یک نمای سه‌بعدی تفسیر می‌کند.
شماره رول و عکس: به هر عکس هوایی یک شماره شاخص منحصربه‌فرد باتوجه‌به رول و فریم عکس اختصاص داده می‌شود. به‌عنوان‌مثال، عکس A23822-35 سی و پنجمین عکس حاشیه‌نویسی شده روی رول A23822 است. این شماره شناسایی به شما امکان می‌دهد عکس را در بایگانی کتابخانه عکس هوایی ملی (NAPL) به همراه اطلاعات فراداده مانند تاریخ گرفته شده، ارتفاع هواپیما (بالاتر از سطح دریا)، فاصله کانونی دوربین و شرایط آب‌وهوایی جستجو کنید.
خطوط پرواز و نقشه‌های فهرست: در پایان یک مأموریت تصویربرداری، پیمانکار نقشه‌برداری هوایی، مکان مرکز اولین، آخرین و هر پنجمین عکس را به همراه شماره رول و قاب آن بر روی نقشه سیستم توپوگرافی ملی (NTS) ترسیم می‌کند. مراکز عکس با دایره‌های کوچک نشان داده می‌شوند و خطوط مستقیمی ترسیم می‌شوند که دایره‌ها را به هم متصل می‌کنند تا عکس‌ها را در همان خط پرواز نشان دهند.
این نمایش گرافیکی نقشه شاخص عکس هوا نامیده می‌شود و به شما امکان می‌دهد عکس‌ها را با موقعیت جغرافیایی آنها مرتبط کنید. عکس‌های مقیاس کوچک بر روی برگه‌های نقشه NTS با مقیاس 1:250 000 و عکس‌های بزرگ‌تر بر روی نقشه‌های سیستم توپوگرافی ملی (NTS) در مقیاس 1:50000 فهرست می‌شوند.
(شکل 3)
از عکس‌های هوایی برای چه کاری می‌توان استفاده کرد؟
عکاسی هوایی، ویژگی‌های فرهنگی و طبیعی در حال تغییر روی سطح زمین را ثبت می‌کند.
ویژگی‌های جغرافیایی مانند:
- کوه‌ها
- دره‌ها
- زمین‌های مسطح
- رودخانه‌ها از محل سرچشمه تا دهانه آن
منابع زمین را آشکار می‌کند، مانند:
دریاچه‌ها
جنگل‌ها
همچنین، موارد زیر را ضبط می‌کند:
- مناطق مسکونی و صنعتی
- شبکه‌های جاده ای و ریلی
کاربردهای عملی زیادی دارد مانند:
- نقشه‌برداری
- برنامه‌ریزی شهری و روستایی
- مطالعات اثرات زیست‌محیطی
- پرونده‌های حقوق مدنی
- ارزیابی املاک و مستغلات
- و حتی هنر دیوار
تصویربرداران هوایی از عکس‌های عمودی و مایل برای برنامه‌ریزی پروژه‌های کاربری زمین، تولید فیلم، مطالعات محیطی، باستان‌شناسی، بازرسی خطوط برق، نقشه‌برداری نفت و گاز، نظارت، تبلیغات تجاری و حتی پروژه‌های هنری استفاده می‌کنند.
در یک عکس هوایی چه اطلاعاتی می‌توانم پیدا کنم؟
بر خلاف نقشه، ویژگی‌های یک عکس هوایی تعمیم‌یافته یا نمادین نیستند. عکس‌های هوا تمام ویژگی‌های قابل‌مشاهده روی سطح زمین را از نمای بالا ثبت می‌کنند. اگرچه ویژگی‌ها قابل‌مشاهده هستند، اما همیشه به‌راحتی قابل‌شناسایی نیستند. فرایند مطالعه و جمع‌آوری اطلاعات موردنیاز برای شناسایی خصوصیات مختلف فرهنگی و طبیعی را تفسیر عکس می‌گویند. با تفسیر دقیق، تصاویر هوایی یک منبع عالی از داده‌های مکانی برای مطالعه محیط‌زیست زمین هستند.