Познакомимся с аэрофотоснимками. Сейчас основное и ведущее место в создании карт заняла аэрофотосъемка. Она позволяет исключительно быстро получать изображение земной поверхности больших пространств.
Аэрофотосъемка - это фотографирование местности специальным фотоаппаратом. Сквозь люк фюзеляжа самолета глядит он объективом вниз, и на пленку фотографируется земная поверхность. Аэрофотоснимок, или, как принято называть аэроснимок, представляет собой подробную картину местности. На нем запечатлеваются все детали земной поверхности с точностью, недоступной самому зоркому наблюдателю.
На аэроснимках можно безошибочно опознать населенные пункты, проследить реки, отчетливо увидеть дороги, отличить обычный лес от редкого или низкорослого, луг от пашни и т. д. Чтение аэроснимков, или, как говорят специалисты, дешифрирование, основано на опознавательных (дешифровочных) признаках, основными из которых служат форма объектов, их размер и тон изображения. Несколько слов о тонах изображения. В летний солнечный день реки и озера нам кажутся светлыми, а шоссейные дороги - темными. На черно-белых снимках, наоборот, шоссе изображаются светлыми узкими полосами, а водные пространства - темными гладкими тонами, и, чем глубже водоем, тем тон изображения темнее. Тут все зависит от отражательной способности объектов местности.
На рисунке 54, а показан аэроснимок крупного масштаба. Без особых затруднений вы опознаете на нем каждое строение в населенном пункте, небольшое озеро, леса, дороги и другие местные предметы. И если все это показать в условных топографических знаках, то у нас получится план местности (рис. 54, б).
Вы можете определить и масштаб аэроснимка. Для этого нужно измерить на нем изображение любого объекта, размер которого вам известен. Длина дома, например, равна примерно 9 м, а на снимке изображение его составляет 3 мм. Поделив одно на другое, получим именованный масштаб, равный 30 м в 1 см (9:0,3).
Глядя на наш снимок, у вас, возможно, возник вопрос: а с какой высоты выполнено фотографирование? Оказывается, на такой, казалось бы, простой вопрос нельзя дать однозначного ответа. Дело в том, что масштаб зависит не только от высоты съемки, но и от фокусного расстояния аэрофотоаппарата и равен отношению первого на второе. Масштаб нашего снимка может получиться при условии съемки фотоаппаратом с фокусным расстоянием 10 см с высоты 300 м (300:10 = 30 м в 1 см) и фотоаппаратом с фокусным расстоянием 100 см с высоты 3000 м (3000:100 = 30 м в 1 см). Итак, аэроснимки одного и того же масштаба можно получать с разных высот. Вот к такому неожиданному результату привели наши расчеты!
От аэроснимка к карте. Было бы неверным полагать, что по аэроснимкам легко и просто создается топографическая карта. План местности, составленный нами по снимку (рис. 54, б),- это еще далеко не карта. Мы не видим на нем рельефа, отсутствуют подписи собственных названий объектов местности, не даны буквенно-цифровые характеристики местных предметов. А самое главное, он не привязан к каркасу опорных пунктов, и такой план можно назвать лишь картосхемой.
Местные предметы, изображенные на аэроснимке, могут занять на карте точное положение лишь в том случае, если они будут посажены на сеть опорных пунктов. По тем местам, где пролетел самолет, будь то непроходимая тайга или недоступные вершины хребтов, пройдут геодезисты. Они покроют местность геодезическими пунктами и сделают точнейшие измерения расстояний, углов, чтобы определить положение наиболее характерных точек местности, изображенных на снимках.
Определенные геодезистами опорные пункты топографы наносят по координатам на планшет и на основе их составляют фотопланы. Для этого аэроснимки приводят к одному масштабу и приклеивают их на планшет так, чтобы изображения опорных пунктов попали точно на соответствующие точки, нанесенные по координатам. С фотопланом топограф выходит в поле, дешифрирует на нем местные предметы, определяет их характеристики и рисует рельеф.
Работа на фотоплане ведется, как при мензульной съемке, только все значительно упрощается. Уже не надо снимать местные предметы; их нужно только отдешифрировать и вычертить условными знаками. При съемке рельефа необязательно посылать реечника на характерные точки местности. Достаточно навести кипрегель на контурную точку, а расстояние до нее можно снять с фотоплана.
Топографическую съемку на фотопланах выполняют только на равнинной или слегка холмистой местности. Для сильно холмистой и тем более горной местности применяют другой способ съемки - стереотопографический с применением специальных приборов. В таком случае карту составляют в помещении, или, как говорят топографы, в камеральных условиях. Об этом мы расскажем немного позже.
Снимки в трех измерениях. Обычная фотография дает плоское изображение. Рассматривая снимок, мы не получаем полного и точного представления об объемности местных предметов или рельефа, об относительном положении их в пространстве. Другое дело - фотографии, снятые с двух разных точек. Если их вставить в стереоскоп - прибор, позволяющий рассматривать левый снимок левым глазом, а правый снимок правым глазом, то обе фотографии сливаются в одно четкое изображение. Тотчас же по плоским невыразительным снимкам создается волшебный мир объемных изображений местности.
Стереоскопические фотографии особенно ценились учеными-географами. Каждая серия снимков, привезенных путешественниками издалека, рассматривалась как необыкновенная новинка. Будто кусок трехмерного пространства привозили с собой географы из экспедиций. И этот кусок далекой страны оживал в стереоскопе.
Стереоскопическую пару перекрывающихся снимков можно рассматривать и без стереоскопа. Для тренировки получения стереоскопического эффекта приводится стереопара с тремя самолетами, пролетающими в трех различных вертикальных плоскостях (рис. 55). Расположите рисунок перпендикулярно к оси зрения на близком расстоянии от глаз и смотрите левым глазом на левый снимок, правым глазом на правый. Изображение будет у вас нерезким. Пристально смотря на рисунок, постепенно приподнимайте голову до расстояния наилучшего зрения. При этом вы заметите, как одно изображение будет наплывать на другое и наконец они сольются. Получится объемное, т. е. стереоскопическое, изображение, по которому можно легко определить, из какого самолета прыгнул каждый парашютист. Не обращайте внимания на то, что, кроме четкой объемной картины, слабо проглядываются еще изображения по краям.
От местности к стереоскопической модели, от стереомодели к карте. Вы спросите: какое отношение стереоскопический эффект имеет к созданию карт? А дело тут вот в чем. Фотографирование местности с самолета ведут через определенные интервалы. При каждой последующей экспозиции фотографируется часть местности, которая была уже сфотографирована на предыдущем снимке. В результате каждая пара смежных снимков на участке перекрытия будет стереоскопической. Рассматривая такую пару в стереоскоп, мы увидим объемную модель местности, по которой можно воспроизвести не только местные предметы, но и рельеф, т. е. произвести стереотопографическую съемку.
Проблема составления карты по аэроснимкам была решена вначале при помощи очень примитивных, а затем все более совершенных приборов, позволяющих быстро и точно обрабатывать пары стереоскопических снимков. На рисунке 56 вы видите один из таких приборов. Это стереограф, созданный лауреатом Ленинской премии Ф. Дробышевым. В камеры прибора вставляют перекрывающиеся аэроснимки, и перед объективом рождается стереоскопическая модель местности.
За стереографом сидит топограф, припав глазами к окулярам. Медленно вращаются штурвалы, и рядом на чистом листе ватмана ложатся бледные карандашные изгибы, соединяющие точки с одинаковой высотой над уровнем моря,- горизонтали. А если заглянуть в окуляры, то увидишь ослепительно яркое пространственное изображение местности, сильно уменьшенное в размерах. Словно летишь высоко-высоко, и где-то внизу медленно проплывают горы, долины, реки.
В середине окуляров находится крохотная точка - марка. С помощью штурвалов ведут эту марку вдоль склона, и карандаш прибора, связанный с механизмом перемещения марки, оставляет на бумаге тоненький след. Чтобы вести следующую горизонталь, на специальной шкале ставят отсчет, соответствующий высоте следующей горизонтали, и в результате марка поднимается или опускается на высоту сечения рельефа. Действия повторяют, и на планшете вырисовывается вторая горизонталь.
Перенесение контуров с модели на планшет также выполняют с помощью марки. Ее ведут так, чтобы она все время касалась контура и одновременно не отходила от поверхности модели. Для этого высоту марки нужно поднимать или опускать в зависимости от рельефа местности, по которой проходит контур.
В настоящее время на смену оптико-механическим восстанавливающим приборам приходит компьютерная техника. Современное оборудование позволяет автоматизировать обработку аэрофотоснимков. Основой его служит двойное сканирующее устройство. Сканирующий луч, пробегая по стереоскопической модели местности, созданной по аэрофотоснимкам, отмечает не только положение различных контуров, но и высоты рельефа. Результаты обрабатываются компьютером и записываются на магнитную пленку. Впоследствии с этой ленты воспроизводится картографическое изображение местности и печатается на бумаге будущий оригинал карты.
Топограф связан с оборудованием при помощи дисплея, на экране которого воспроизводится изображение обрабатываемых аэроснимков. Задача топографа- следить за работой приборов и своевременно вводить в компьютер необходимые данные.
Каким бы прибором ни создавалась стереоскопическая модель местности, она должна быть обязательно привязана к каркасу опорных пунктов. Каждый из этих пунктов, заранее нанесенных на планшет по координатам, находит свое изображение на модели и сливается с ним. Только в таком случае получится полное подобие местности с ее изображением на планшете.
