گروه مهندسی هوافضا

بخش اول:


تاريخچه:

عکسهاي هوايي امروزه حداقل در دو رشته بزرگ علمييعني فتوگرامتري به معني کلي تهيه نقشه از عکسهاي هوايي و ديگري تفسير به معنيشناسايي و تشخيص عوارض و اشياء از روي تصوير به کار مي روند و داراي شروع و تاريخهمزماني مي باشند که بتدريج و با پيشرفتهاي تکنولوژي، اين دو رشته توسعه يافته و درنتيجه، استفاده و ابزار براي دو گروه کم کم از هم فاصله گرفته و در هر يک، تخصص هايجداگانه اي به وجود آمده و بتدريج نيز اضافه خواهد شد.
عکسبرداري هوايي براي هردو مصارف فوق داراي قدمت چندان زيادي نيست، بلکه تاريخ آن کم و بيش مقارن با پيدايشهنر و علم عکاسي و همچنين، صنعت هوانوردي است. اولين گزارش کتبي اختراع عکسبرداريبه علوم آکادمي علوم و هنرهاي فرانسه به سال 1839 باز مي گردد. اين عکسبرداري توسطدو فرانسوي به نامهاي Daguerre و Niepce انجام گرفت. اولين گزارش قطعي پروازهواپيما نيز مربوط به 17 دسامبر 1903 بوسيله برادران آمريکايي Wright مي باشد،بنابراين بايد توجه نمود که تاريخ عکسبرداري هوايي به زمان بينابين دو تاريخ فوقبرمي گردد. اولين عکسبرداري هوايي از اروپا (فرانسه) به وسيله G.S.Tournachon کهبعداً Nadar ناميده شد، در 1858 در پاريس انجام گرديد و مقارن با او، يعني مجدداًدر همان سال شخص ديگري به نام Laussedat با دوربين عکاسي و فيلمهاي شيشه اي که باخود در بالن داشت، از دهکده اي نزديک عکسبرداري نمود. او توانست از عکسها نقشهتوپوگرافيک تهيه نمايد و دومي موفق به تجزيه و تحليل رياضي براي برگردان تصويرپرسپکتيو به تصوير ارتوفتو شد.
در آمريکا، اولين عکس هوايي که با بالن گرفته شد،به تاريخ 13 اکتبر 1860 ثبت گرديد. اين عکس از ارتفاع 1200 پايي (365 متري) از بندربوستون گرفته شده و در اتحاد جماهير شوروي سابق، تاريخ اولين عکسبرداري هوايي بهسال 1886 بر مي گردد.
اولين فيلمبرداري هوايي بوسيله ويلبر رايت در 1909 باهواپيما از چنتوچيلي ايتاليا انجام شد. ولي استفاده عظيم از عکسهاي هوايي، در ارتشو از جنگ جهاني اول بود، در حالي که براي مصارف غير نظامي، از جنگ جهاني دوم به طوروسيع آغاز گرديد.
با پيشرفت در صنايع شيميايي و تهيه فيلم بهتر و همچنينتکنولوژي هوايي، در مجموع، اين شاخه از علوم توسعه پيدا نمود. دوربينهاي عکسبرداريهوايي با پيشرفتهاي شگرف در صنعت و هنر ساختمان عدسيها به حد بسيار مرغوب رسيد. ساختمان انواع فيلمهاي سفيد و سياه بصورت پانکروماتيک و مادون قرمز توسعه يافت وفيلم رنگي نيز از 1935 بصورت کداکرم عرضه گرديد. فيلمهاي رنگي کاذب نيز کاربرديعظيم در تفسير پيدا نمود.

عکسبرداري هوايي:

عکسبرداري هوايي داراي دوکاربرد است:
کارتوگرافها و نقشه کشها، اندازه گيريهاي جزئيات را براي تهيه نقشهروي عکس هوايي انجام ميدهند.
مفسر عکسهاي هوايي از آنها براي تعيين شرايط محيطيو کاربري زمين استفاده ميکنند. اگرچه هم نقشه و هم عکسهاي هوايي ديدي مثل چشمپرنده، از زمين را نمايش ميدهند، ولي با اين وجود عکسهاي هوايي نقشه نيستند. نقشهها نمايش افقي سطح زمين بوده و از نظر جهات و هندسه (حداقل در محدوده هايي که يکجسم سه بعدي بصورت دوبعدي ديده ميشود) دقيق ميباشند. به عبارت ديگر عکسهاي هوايينشانگر ميزان بالايي از انحراف شعاعي ميباشند. اين انحراف، انحراف توپوگرافي بوده وتا زماني که تصحيحات انجام نگيرد، اندازه گيريها با عکسها دقيق نخواهند بود. با اينوجود عکسها ابزاري قوي براي مطالعه پيرامون زمين هستند. چون بيشتر سيستمهاي اطلاعاتجغرافيايي ميتوانند اين انحراف شعاعي را تصحيح کنند، عکسهاي هوايي عاليترين منبعاطلاعاتي براي بيشتر پروژه ها مي باشند، خصوصاً آنهايي که نياز به داده هاي مکانياز يک منطقه در فواصل متناوب، در يک دوره طولاني دارند. همچنين کاربردهاي خاص آنهاشامل بررسيهاي کاربري زمين و تحليلهاي بومي است.
در شرايط موجود، عکسهاي هواييدر اکثر رشته هاي علمي براي پيشبرد عمليات شناسايي و اندازه گيري به کار برده ميشوند و در نتيجه پاسخگوي بسياري از مجهولات بخصوص در زمينه هاي نظامي مي باشد. کاربردهاي عکسهاي هوايي در پاره اي از رشته ها عبارتند از:
نقشه برداري هوايي وتهيه نقشه، امور کشاورزي و منابع طبيعي، رشته هاي مختلف زمين شناسي و اکتشاف معادن،حفاظت خاک و آبخيزداري، مطالعات طبقه بندي خاک و خاکشناسي، طراحي پروژه هاي زهکشي وهيدرولوژي، امور مرتعداري، پيش بيني و برآورد محصولات کشاورزي، تشخيص ضايعات وامراض مهم نباتي، مطالعات محيط زيست و آماربرداري در شکارباني، تشخيص پاره اي ازآلودگيهاي شيميايي و فيزيکي، بررسي مسائل جغرافيايي، بررسي توسعه شهري و شهر سازي،طراحي راهها و شاهراهها و کنترل ترافيک، تشخيص حدود املاک، اقيانوس نگاري، بررسي مددرياها، تشخيص پاره اي از مسائل جامعه شناسي و باستانشناسي، بررسي مسائل اکولوژيکي،بررسي و کنترل سيلابها، مطالعه يخچالهاي طبيعي، تعيين مسير ماهواره، تهيه مدلهاي سهبعدي و......


وسايل عکسبرداري هوايي

1-دوربينعکسبرداري:

از نظر کلي، دوربينهاي عکسبرداري هوايي نيز شبيه به دوربينهايمعمولي بوده با اين تفاوت که از لحاظ ساختماني، طوري ساخته شده اند که مي توان آنهارا در هواپيما و جاي ثابت نصب نمود و قادراند پاره اي از مراحل عکسبرداري هوايي رابطور اتوماتيک انجام دهند. اين دوربينها طوري طراحي شده اند که فاصله فيلم تا عدسيثابت بوده و فاصله نقطه real modal عدسي تا فيلم معادل فاصله کانوني خواهد بود. ايننقطه عبارتست از نقطه اي بر روي محور اپتيکي عدسي که شعاعهاي ورودي به سيستم عدسيپس از عبور از نودال جلو يا نودال اول عدسي، از نودال عقب، به موازي خط ورود، ازعدسي خارج مي شوند.
هر دوربين عکاسي از اجزاء زير تشکيل شده است:
الف) بدنهبه اضافه قسمت محرکه
ب) عدسي به اضافه *****
ج) تشکيلات پلک (Shutter)
د) مخزن فيلم


2-منظره ياب:
شامل لوله اي از عدسيهاي مختلف و ابزاراپتيکي است که در جنب دوربين در کف هواپيما نصب مي شود و عکاس هوايي و يا ناوبرهواپيما را قادر مي سازد با نگاه از درون آن، موقعيت لحظه به لحظف هواپيما و دوربينرا نسبت به نقاط زميني زير هواپيما بداند. از اين وسيله و شبکه هاي درون آن، درهدايت هواپيما بر روي خط پرواز استفاده مي نمايند.

3-اسکنرهاي چندطيفي:
دوربينهاي عکسبرداري با اسکنرهاي چند طيفي داراي اختلاف فاحشي بادوربينهاي معمولي هستند. به عبارت ساده تر، بر خلاف دوربينهاي معمولي که تصوير ازدرون عدسي بر روي فيلم ثبت مي شود، در اين سيستم، دوربينها انعکاسات امواجالکترومغناطيسي را گرفته و به صورت خطي و نوارهاي عکس متصل به هم ضبط مي نمايد. ضمناً قادر است که تصاوير را در طول موجهاي معين تهيه نمايد و سپس با ترکيب مناظرحاصل از چند طول موج و استفاده از *****ها و کارگيري تکنيک مربوطه، موفق به تهيهعکس رنگي کاذب گردد.

4-هواپيما:

هر نوع هواپيمايي که داراياستانداردهاي زير باشد مي تواند براي مصارف عکسبرداري هوايي به کار گرفته شود: داراي پنجره هاي مناسب و در نتيجه ديد کافي براي خلبان، ناونر و خدمه باشد، دارايفضاي کافي براي نصب دوربين و ابزار مربوطه بوده و همچنين از نظر سوخت نيز بايدلااقل براي شش ساعت پرواز با خود بنزين حمل نمايد و بالاخره هواپيما بايد دارايثبات کافي در هوا بوده و کمترين لرزش را داشته باشد تا تصوير حاصله داراي حداقلخطاي عکس گردد.

5-وسائل ناوبري:

در هواپيماهاي عکسبرداري معمولي،امور راهنمايي خلبان و هواپيما وسيله ناوبر و عملاً بصورت ديد مستقيم بر روي زمين واستفاده از نقشه و خطوط پرواز مي باشد. امروزه از ابزارهاي پيشرفته براي عکسبردارياستفاده مي شود که پس از معرفي طول و عرضهاي جغرافيايي نقاط مورد نظر، هواپيما،اتوماتيک به طرف آنها هدايت مي شود.

روزنه نسبي (Relative aperture):
نسبت فاصله کانوني هر عدسي به قطر همان عدسي را اصطلاحاً روزنه نسبييا f:stop گويند که معرف سرعت سيستم عدسي مي باشد. مثلاً دوربيني با فاصله کانوني 40 ميليمتر و قطر عدسي 10 ميليمتر داراي روزنه نسبي معادل 4:f در حالت باز بودنکامل ديافراگم خواهد بود.

اصول برجسته بيني:
يکي از تفاوتهاي عکسهايهوايي با عکسهاي معمولي، امکان برجسته بيني يعني تشخيص بعد سوم از روي آنها و باکمک وسائل برجسته بيني مي باشد. معمولاً عکسهاي هوايي بطور متوسط داراي 60 درصدپوشش مشترک پشت سر هم و عکسهاي هر نوار با نوارهاي مجاور داراي پوشش مشترک جانبي 30درصد مي باشد که پوشش اولي امکان برجسته بيني را به يک جفت عکس پشت سر هم ميهد.
براي اينکه بتوان دو تصوير تهيه نمود که قابليت برجسته بيني داشته باشند،بايد چهار شرط اصلي زير در مورد آنها صدق کند:
الف) هر دو تصوير مورد برجستهبيني، يک منطقه را بپوشاند.
ب)مقياس هر دو تصوير تقريباً با هم مساويباشد.
ج) محورهاي دوربين عکسبرداري در هر دو تصوير در يک صفحه قرار گيرند.
د) فاصله بين دو ايستگاه عکسبرداري، با مقايسه با فاصله دوربين تا تصوير، متناسبباشد.

ديد کاذب (Pseudoscopic view)
حالتي است که انسان در موقع مشاهدهدو تصوير، کليه عوارض برجسته را فرورفته و برعکس فرورفتگيها را برجسته مي بيند. علتاين پديده عبارتست از:
الف) چنانچه جاي تصوير سمت راست و چپ با هم عوض شدهباشند.
ب) اگر مسير تابش نور در موقع ديد با جهت نور هنگام عکاسي مطابقت نداشتهباشد و يا به عبارت ديگر، سايه ها مخالف جهت تفسير کننده قرار گيرند.