Основные элементы цифрового фотоаппарата

Основы фотографии.

Фотогра́фия— получение и сохранение изображения при помощи светочувствительного материала или светочувствительной матрицы в фотокамере. В более широком смысле, фотография — это искусство получения фотоснимков, где основной творческий процесс заключается в поиске и выборе композиции, освещения и момента (или моментов) фотоснимка. Такой выбор определяется умением и навыком фотографа, а также его личными предпочтениями и вкусом, что также характерно для любого вида искусства.

Принцип действия

Принцип действия фотографии основан на получении изображений и фиксировании их с помощью химических и физических процессов, получаемых с помощью света, то есть электромагнитных волн, излучаемых непосредственно или отражённых.

Изображения с помощью отражённого от предметов видимого света получали ещё в глубокой древности и использовали для живописных и технических работ. Метод, названный позже ортоскопической фотографией, не требует серьёзных оптических приспособлений. В те времена использовались лишь малые отверстия и, иногда, щели. Проецировались изображения на противоположные от этих отверстий поверхности. Далее метод был усовершенствован с помощью оптических приборов, помещаемых на место отверстия. Это послужило основой для создания камеры, ограничивающей получаемое изображение от засветки не несущим изображение светом. Камера была названа обскурой, изображение проецировалось на её заднюю матовую стенку и перерисовывалось по контуру художником. После изобретения методов химической фиксации изображения камера-обскура стала конструктивным прообразом фотографического аппарата. Название «фотография» было выбрано как наиболее благозвучное из нескольких вариантов во Французской академии в 1839 году.

В зависимости от принципа работы светочувствительного материала фотографию принято делится на три больших подраздела:

· Плёночная фотография — основана на фотоматериалах, в которых происходят фотохимические процессы. Разновидностью плёночной считается моментальная фотография, позволяющая получать готовый снимок в течение нескольких секунд.

· Цифровая фотография — в процессе получения и сохранения изображения происходят перемещения электрических зарядов (обычно в результате фотоэффекта и при дальнейшей обработке), но не происходит химических реакций или перемещения вещества. Правильнее было бы называть такую фотографию электронной, так как в ряде устройств, традиционно относимых к «цифровым», происходят аналоговые процессы.

· Электрографические и иные процессы, в которых не происходит химических реакций, но происходит перенос вещества, образующего изображение. Специального общего названия для этого раздела не выработано, до появления цифровой фотографии часто употреблялся термин «бессеребряная фотография».

История фотографии.

Оптическая история фотографии насчитывает примерно тысячу лет. Самую первую камеру-обскуру можно назвать «комнатой, часть которой освещена солнцем». Арабский математик и ученый X века Альгазен из Басры, который писал об основных принципах оптики и изучал поведение света, заметил природный феномен перевёрнутого изображения. Он видел это перевёрнутое изображение на белых стенах затемнённых комнат или палаток, поставленных на солнечных берегах Персидского залива, — изображение проходило через небольшое круглое отверстие в стене, в открытом пологе палатки или драпировки. Альгазен пользовался камерой-обскурой для наблюдений за затмениями солнца, зная, что вредно смотреть на солнце невооруженным глазом.

Чёрно-белая фотография

Чёрно-белая фотография — исторически первый вид фотографии. После появления цветной, а затем и цифровой фотографии, чёрно-белые снимки сохранили свою популярность. Зачастую цветные фотографии преобразуются в чёрно-белые для получения художественного эффекта.

В 1726 году А. П. Бестужев-Рюмин (1693—1766) химик-любитель,, физик, профессор Галльского университета в Германии обнаружили, что под влиянием света растворы солей железа меняют цвет. В 1725 году, пытаясь приготовить светящееся вещество, он случайно смешал мел с азотной кислотой, в которой содержалось немного растворённого серебра. Шульце обратил внимание на то, что, когда солнечный свет попадал на белую смесь, то она становилась тёмной, в то время как смесь, защищённая от солнечных лучей, совершенно не изменялась. Затем он провёл несколько экспериментов с буквами и фигурами, которые вырезал из бумаги и накладывал на бутылку с приготовленным раствором, — получались фотографические отпечатки на посеребрённом меле. Профессор Шульце опубликовал полученные данные в 1727 году, но у него не было и мысли постараться сделать найденные подобным образом изображения постоянными. Он взбалтывал раствор в бутылке, и изображение пропадало. Этот эксперимент, тем не менее, дал толчок целой серии наблюдений, открытий и изобретений в химии, которые спустя немногим более столетия привели к изобретению фотографии. В 1818 г. немецкий ученый X. И. Гротгус (1785—1822) продолжил изучение и установил влияние температуры на поглощение и излучение света.

Первое закреплённое изображение было сделано в 1822 году французом Жозефом Нисефором Ньепсом, но оно не сохранилось до наших дней. Поэтому первой в истории фотографией считается снимок «вид из окна», полученный Ньепсом в 1826 году с помощью камеры-обскуры на оловянной пластинке, покрытой тонким слоем асфальта. Экспозиция длилась восемь часов при ярком солнечном свете. Достоинством метода Ньепса было то, что изображение получалось рельефным (после протравливания асфальта), и его легко можно было размножить в любом числе экземпляров.

В 1839 году француз Луи́-Жак Манде́ Даге́р опубликовал способ получения изображения на медной пластине, покрытой серебром. Пластина обрабатывалась парами иода, в результате чего покрывалась светочувствительным слоем иодида серебра. После тридцати минутного экспонирования Дагер перенёс пластину в тёмную комнату и какое-то время держал её над парами нагретой ртути. В качестве закрепителя изображения Дагер использовал поваренную соль. Снимок получился довольно высокого качества — хорошо проработанные детали как в света́х, так и в тенях, однако копирование снимка было невозможно. Свой способ получения фотографического изображения Дагер назвал дагеротипия.

Практически в то же самое время англичанин Уильям Генри Фокс Тальбот изобрёл способ получения негативного фотографического изображения, который назвал калотипией. В качестве носителя изображения Тальбот использовал бумагу, пропитанную хлористым серебром. Эта технология соединяла в себе высокое качество и возможность копирования снимков (позитивы печатались на аналогичной бумаге).

Кроме того, в 1833 году метод получения фотографии при помощи нитрата серебра опубликовал франко-бразильский изобретатель и художник Эркюль Флоранс. Свой метод он не запатентовал и в дальнейшем не претендовал на первенство.

Сам термин «фотография» появился в 1839 году, его использовали одновременно и независимо два астронома — английский, Джон Гершель, и немецкий, Иоганн фон Медлер

Цветная фотография

Цветная фотография появилась в середине XIX века. Первый устойчивый цветной фотоснимок был сделан в 1861 году Джеймсом Максвеллом по методу трёхцветной фотографии (метод цветоделения).

Для получения цветного снимка по этому методу использовались три фотокамеры с установленными на них цветными светофильтрами (красным, зелёным и синим). Получившиеся снимки позволяли воссоздать при проекции (а позднее, и в печати) цветное изображение.

Вторым важнейшим шагом в развитии метода трехцветной фотографии стало открытие в 1873 г. немецким фотохимиком Германом Вильгельмом Фогелем сенсибилизаторов, то есть веществ, способных повышать чувствительность серебряных соединений к лучам различной длины волны. Фогелю удалось получить состав, чувствительный к зелёному участку спектра.

Практическое применение трехцветной фотографии стало возможным после того, как ученик Фогеля, немецкий ученый Адольф Мите разработал сенсибилизаторы, делающие фотопластину чувствительной к другим участкам спектра. Он также сконструировал фотокамеру для трёхцветной съемки и трёхлучевой проектор для показа полученных цветных снимков. Это оборудование в действии впервые было продемонстрировано Адольфом Мите в Берлине в 1902 г.

Большой вклад в дальнейшее совершенствование метода трёхцветной фотографии внёс ученик Адольфа Мите Сергей Прокудин-Горский, разработавший технологии, позволяющие уменьшить выдержку и увеличить возможности тиражирования снимка. Прокудин-Горский также открыл в 1905 г. свой рецепт сенсибилизатора, создававшего максимальную чувствительность к красно-оранжевому участку спектра, превзойдя в этом отношении А. Мите.

Наряду с методом цветоделения с начала XX века стали активно развиваться и другие процессы (методы) цветной фотографии. В частности, в 1907 году были запатентованы и поступили в свободную продажу фотопластины «Автохром» Братьев Люмьер, позволяющие относительно легко получать цветные фотографии. Несмотря на многочисленные недостатки (быстрое выцветание красок, хрупкость пластин, зернистость изображения), метод быстро завоевал популярность, и до 1935 г. в мире было произведено 50 млн автохромных пластинок.

Устройство фотоаппарата.

Фотоаппарат — устройство для получения и фиксации фотоснимков, конструкция которого включает несколько компонентов:

· объектив — оптическая система, формирующая оптическое изображение на светочувствительном материале;

· затвор, определяющий время, в течение которого свет падает на светочувствительный материал (его роль может исполнять крышка объектива, вращающаяся призма в сверхскоростных фото-кинокамерах);

· корпус, защищающий светочувствительный материал от засветки посторонним светом в процессе съёмки, вместе с оправой объектива или объективной доской корпус может служить для наводки на резкость;

· кассета со светочувствительным материалом (в одноразовых фотоаппаратах ею служит корпус) или светочувствительная матрица с сопутствующим ей оборудованием;

Матрица

Видоискатели

Видоискатель — элемент фотоаппарата, показывающий границы будущего снимка и в некоторых случаях резкость и параметры съёмки. На бытовых цифровых фотоаппаратах в качестве видоискателя используются ЖК экраны (на зеркальных в режиме LiveView и на компактных камерах) и различные виды электронных и оптических видоискателей.

Процессор

Экспозиция.

Экспозиция (фото) — количественная величина результата воздействия освещения на светочувствительный материал, характеризующая его степень пригодности для показа после проявления;

· Светочувствительные материалы и электронные преобразователи света в электрические сигналы обладают ограниченной фотографической широтой и способны воспроизвести относительно узкий диапазон яркостей объекта съёмки. Поэтому, для правильного отображения всех участков снимаемой сцены необходимо точное дозирование количества света, получаемого светоприёмником

· Слишком малая экспозиция (недодержка) производит малое воздействие и приводит к получению тёмного — недоэкспонированного — изображения, в котором отсутствуют детали в тёмных участках объекта съёмки, а иногда изображение отсутствует вообще. Слишком большая экспозиция (передержка) приводит к получению изображения с отсутствующими деталями в светлых местах (светах), а иногда и полному отсутствию изображения. Второй случай особенно ярко проявляется в цифровых фотоаппаратах и кинокамерах, когда переэкспонирование приводит к появлению «пробитых» участков изображения с полностью отсутствующей информацией вследствие выраженного эффекта «насыщения матрицы».

· Экспозиция должна быть такой величины, чтобы позволить фотоматериалу с определённой светочувствительностью получить количество света, необходимое для воспроизведения максимального диапазона сюжетно важных яркостей в пределах доступной шкалы. Светочувствительность — это сенситометрическая характеристика любого светочувствительного элемента. Чем больше светочувствительность матрицы (фотоплёнки, фотобумаги), тем меньшая требуется экспозиция.

изображение состоит из металлического серебра, цветное — из красителей. В понятие позитивного процесса входит как экспонирование позитивного материала для получения скрытого изображения, так и лабораторная обработка, в результате которой скрытое изображение становится видимым.

Негативный процесс.

Негативный процесспревращение скрытого фотографического изображения,возникшего во время съемки в светочувствительном слое фото- или киноматериала, в видимое - негатив.Основные операции негативного процесса - проявление и фиксирование. При Н. п. экспонированный светочувствительный материал подвергаетсяпроявлению фотографическому (См. Проявление фотографическое)— избирательному восстановлениюподвергшихся действию света микрокристаллов галогенида серебра в зёрна металлического серебра,которые и образуют негативное изображение; в цветном фотокиноматериале на базе изображения изметаллического серебра возникает изображение из красителей. Н. п. включает Фиксированиефотографическое— превращение оставшихся после проявления галогенидов серебра в растворимые соли,промывку — удаление водой растворимых веществ, сушку — удаление из фотокиноматериала воды. Вслучае необходимости для исправления негативного изображения фотокиноматериал подвергаютослаблению фотографическому (См. Ослабление фотографическое) или усилению фотографическому (См.Усиление фотографическое).

Позитивный процесс.

Позити́вный проце́сс — получение позитивного изображения на светочувствительном материале с негатива. Конечная стадия классического двухступенчатого негативно-позитивного процесса. совокупность операций, позволяющих получить с негативапозитивное изображение (см. Позитив). П. п. состоит из печатания (экспонирования) и химико-фотографической обработки экспонированного материала (фотобумаги, позитивных плёнок, диапозитивныхпластинок и др.). У применяемых в этом случае кино- и фотоматериалов эмульсия менеесветочувствительна и более контрастна, чем у негативных. Кроме того, у черно-белых материалов онаобычно несенсибилизирована (см. Сенсибилизация). Печатание с негатива может производиться двумяспособами: контактным и проекционным (оптическим). При контактной печати эмульсия позитивногоматериала плотно прижимается к эмульсии негатива и экспонируется светом, прошедшим через негатив.Поэтому позитивное изображение получается в том же масштабе, что и негативное, и обладает присущиминегативу резкостью и разрешением мелких деталей. Печатание производится в копировальных рамках,контактных станках и кинокопировальных аппаратах.

Проекционная печать осуществляется проецированием негативного изображения на эмульсиюпозитивного материала, находящегося от негатива на некотором расстоянии, с помощью объектива. Этодаёт возможность в широких пределах менять масштаб изображения, печатать часть негатива, устранятьперспективные искажения и делать фотомонтажи, комбинируя несколько изображений в одном позитиве.Для проекционной печати используют увеличители разных конструкций. Обработка экспонированныхпозитивных материалов по физико-химической сущности протекающих процессов не отличается отобработки негативных материалов (см. Негативный процесс). Иногда позитивы дополнительно подвергаютфотографическому окрашиванию (см. Окрашивание фотографических изображений).

Позитивное изображение в цветах, близких к натуральным цветам объекта съёмки, получают припечати с цветных негативов на многослойные цветные позитивные материалы (см. Цветная фотография).Особенностью цветной печати является применение корректирующих светофильтров для устраненияцветовых искажений.

Цифровая съемка.

Основное качество, позволившее цифровой фотосъёмки завоевать признание всего мира, очевидно. При съёмки с использованием цифровой камеры вы сразу получаете результат: вам не нужно нести плёнку в фотомастерскую, не нужно проявлять и печатать самому. Вам не нужен сканер для перевода снимка в цифровое изображение. Фотографии, сделанные минуту назад, можно моментально отправлять по электронной почте друзьям, родным или коллегам. Обычно снимок может быть безвозвратно испорчен, но цифровая камера не даст сбоя там, где нужно «остановить мгновение» и сразу же проверить результат. И это естественно: чтобы увидеть только что сделанный цифровым фотоаппаратом снимок, его вовсе не нужно распечатывать! Достаточно сразу же посмотреть на жидкокристолическом экране камеры, что у вас получилось, и решить стоит, оставлять данный снимок или нет.

Получается этот любопытный эффект следующим образом: изображение, свет, проходящий через объектив цифровой камеры, падает не на пленку, как мы к тому привыкли, а на сенсор. Сенсор — самая важная часть цифрового фотоаппарата — представляет собой матрицу светочувствительных элементов, которые, реагируя на падающий свет, подают разные электронные сигналы. Полученные сигналы обрабатываются специальным микропроцессором и преобразуются в цифровой вид. Вот, собственно, и все — фотография готова.
Кроме современности идеи и простоты использования есть у цифровых камер и другие преимущества перед пленкой:
Во-первых, скорость обработки. В мгновение ока он переносится из фотоаппарата в компьютер, что открывает неограниченный простор творчеству. Фотографию можно чуть улучшить или ухудшить, изменить цвета, увеличить их насыщенность или наоборот, сделать снимок черно-белым.

Самое время сказать о недостатках, которые, в основном, скрываются в экономическом аспекте.
Цифровые фотоаппараты стремительно развиваются и, как следствие, дешевеют. Вложение денег в плёночную камеру — это инвестиция на несколько лет. А платить несколько сотен долларов, если через год за эту цену можно будет купить камеру в два раза более совершенную — это повод для раздумий.
В путешествии насыщенном сюжетами память цифровой камеры может быстро исчерпать себя. Выходов несколько: брать с собой дополнительные модули памяти, ноутбук или специальное устройство для сброса на него цифровой информации — всё это немалые пока дополнительные затраты.

Итак, мы выяснили, что плёнки в цифровом фотоаппарате нет, а ваш снимок проецируется на матрицу, считывается электроникой и записывается на микросхему — карточку памяти.Матрица — главный элемент цифрового фотоаппарата — может состоять из одного, двух, трёх, четырёх и т.д. миллионов элементов. На корпусе обычно это обозначается как, например, «2.1 mega pixels». Словно мозаика ваше изображение складывается из кусочков, и, соответственно, чем этих кусочков больше, тем выше качество изображения, тем оно ровнее и чётче.
Однако здесь есть одно «но». Для лучшего качества нужно не только больше элементов матрицы, но и больше место на карте памяти. Карты памяти, представляющие собой небольшую квадратную пластину с микрочипом, бывают разных модификаций и объёмов — 8, 16, 32, 64, 128, 256 мегабайт.

Мультиспектральная съемка.

Мультиспектральная съемкаактивно используется фермерскими хозяйствами для оценки состоянии сельхоз угодий, поиска очагов заболеваний, плохой всхожести, нехватки удобрений; в случае применения в лесном хозяйстве аэроснимки служат источником информации для проведения экологического мониторинга, инвентаризации, поиска сухостоя, фитосостояния древостоя – поражения жуком короедом.(в четырех спектральных каналах – R, G, B, NIR (с наличием каналов в красной и ближней инфракрасной областях спектра)).
Мультиспектральная съемка и NDVI
Мультиспектральные камеры, использующие ближний инфракрасный спектр в контрасте с красным спектром от стандартных цифровых камер, дают агрономам показатель растительности, известный также как «показатель естественной разницы растительности» (Normalized Difference Vegetation Index – NDVI). «Через соотношение между ближними инфракрасными и красными длинами волн, этот показатель демонстрирует разницу в растительности и позволяет агрономам выделить аномальные участки и говорить о проблемных территориях», - говорит Левис.
«С помощью показателя NDVI агрономы могут выделить плодородные участки земли, измерить уровень усталости почвы и определить общее состояние поля». результатов NDVI от нормы может указать на градобитие, кротов, заражение сельскохозяйственными вредителями и на нехватку азотных удобрений, наряду с другими возможными проблемами. Фермеры могут застраховать культуры от градобития, а страховые компании могут осуществить страховые выплаты на основании данных мультиспектральных снимков с воздуха, которые подтверждают размер и место гибели урожая. Мультиспектральные снимки дают земледельцам более точные данные уровня азота непосредственно в листьях. Для фермеров очень важно не переборщить с удобрениями, так как внесенные в большом количестве они загрязняют воду и почву».

Инфракрасная съемка.

Изображения, полученные при помощи инфракрасных фильтров, позволяют нам попасть в сказку, которая в то же время является неотъемлемой частью нашего повседневного пространства.

Инфракрасная фотография началась в пленочную эпоху, когда появились специальные пленки, способные к регистрации инфракрасного излучения. Излучение, формирующее цветное изображение, воспринимаемое человеческим глазом, имеет длину волны в пределах от 0,38 мкм (фиолетовый цвет) до 0,74 мкм (красный цвет). Пик чувствительности глаза приходится, как известно, на зеленый цвет, имеющий длину волны примерно 0,55 мкм. Диапазон волн с длиной менее 0,38 мкм называют ультрафиолетовым, а более 0,74 мкм (и до 2000 мкм) — инфракрасным. Источниками инфракрасного излучения являются все нагретые тела. Отраженное солнечное ИК-излучение чаще всего формирует картинку на пленке или матрице фотоаппарата. Поскольку самое распространенное применение инфракрасная фотография нашла в пейзажном жанре, необходимо отметить, что лучше всего ИК-излучение отражают трава, листья и хвоя, и поэтому они на снимках получаются белыми. Все тела, поглощающие ИК-излучение, на снимках выходят темными (вода, земля, стволы и ветви деревьев).Для получения инфракрасного изображения необходимо использовать ИК-фильтры, обрезающие большую часть или все видимое излучение. Для инфракрасной фотографии характерны очень длинные выдержки (увеличивающиеся примерно на 10–12 ступеней по сравнению с обычной фотосъемкой). Это связано с двумя причинами. Во-первых, причиной длинных выдержек, как уже отмечалось выше, является ограниченный диапазон воспринимаемого камерой ИК-излучения. Во-вторых, при съемке в ИК-диапазоне приходится сильно зажимать диафрагму (f8 — f32) для устранения ошибок наведения на резкость путем увеличения ГРИП, поскольку автофокус камеры настроен для наведения в видимом диапазоне. В заключение отметим основные плюсы инфракрасной фотографии: отсутствие дымки на снимках и всегда хорошо проработанное небо, отсутствие мусора, поскольку он не отражает ИК-лучи, и, конечно, важнее всего — возможность увидеть необычный, неповседневный мир, в котором, помимо сказочного цвета, все движущиеся объекты исчезают или превращаются в «призраков».

Спектр инфракрасного излучения делится примерно на три участка, границы между которыми строго не определены:
Ближнее (IR-A): 750–1400 нм
Среднее (IR-B): 1400–30.000 нм
Дальнее (IR-C): 30.000–1.000.000 нм (0,03-1 мм)

Разница между ними состоит в способности передавать энергию молекулам воды и, тем самым, живым организмам. Дальнее инфракрасное излучение, обладающее такой способностью, воспринимается нами как тепло. Матрица цифровой камеры не может зафиксировать волны этой части спектра, поэтому для инфракрасной фотографии представляет интерес только ближнее инфракрасное излучение..

Тепловая съемка.

Тепловая съемка - регистрация электромагнитного излучения объектов в тепловой инфракрасной (ИК) области спектра и представление его в виде изображения.

Тепловое излучение, интенсивность которого зависит от температуры, может быть обнаружено приёмниками теплового излучения и преобразовано в видимое изображение, представляющее различия в температуре объектов. Тепловая съемка может осуществляться как в дневное, так и в ночное время. При дистанционном зондировании Земли в тепловом диапазоне используются окна прозрачности с длиной волны 3–5, 8–14 мкм. В этом диапазоне проявляется собственное излучение объектов земной поверхности.

Первые системы регистрации теплового излучения были созданы в 1930-х гг. и нашли применение в период второй мировой войны для обнаружения военных и промышленных объектов. Первые тепловые снимки земной поверхности были получены с метеорологических спутников TIROS, Метеор, дававшими тепловые снимки Земли с пространственным разрешением около 10 км. В последние десятилетия появилась аппаратура для многозональной и гиперспектральной съемки, охватывающая также и тепловой диапазон (ASTER, MODIS), установленная на спутниках Terra и Aqua, а пространственное разрешение тепловых снимков повысилось до 1 км у метеорологических систем (MODIS), до 60-90 м у ресурсных (Landsat ETM+, ASTER).

Результаты тепловой съемки поверхности Земли находят очень широкое применение в самых разных областях: от изучения и прогнозирования глобальных климатических процессов и энергетического баланса на основе мониторинга и картографирования тепловых полей Земли, температуры морской поверхности с разным пространственным разрешением, наблюдений за вулканической деятельностью, определения состава горных пород и поиска полезных ископаемых, обнаружения очагов возгорания и мониторинга лесных пожаров, до определения состояния подземных тепловых сетей, картографирования и диагностики состояния нефте- и газопроводов. В последние годы все более широкое распространение получает изучение влияния «тепловых островов» городских территорий, контроль выбросов промышленных отходов.

История развития аэрофотосъемки.

Первый известный аэрофотоснимок был сделан в 1858году французским фотографом и воздухоплавателем, Гаспаром Феликсом Турнашоном (Gaspard-Félix Tournachon), известным больше под псевдонимом «Nadar». Еще в 1855 году он запатентовал идею использования аэрофотосъемки в картографии и геодезии, но ему потребовалось около 3х лет экспериментов, прежде чем он смог получить первые успешные фотографии с воздуха. Это был вид на французскую деревню Petit-Becetre с высоты 80 метров над землей из привязанного теплового аэростата. Это было незаурядным достижением, учитывая всю сложность технологического процесса получения фотографии в те годы, требовавшего наличия так называемой «темной комнаты» и остальных фото принадлежностей (тренога, объективы, химикалии, стеклянные пластины различных размеров, подходящие для данной камеры, дистиллированная вода, измерительные банки и подносы) общим весом до 120 фунтов, которые должны были располагаться к корзине воздушного шара! К сожалению самые ранние аэрофотоснимки Надара не сохранились. Старейшим фотоснимком с воздуха «дошедший» до наших дней является работа Джеймса Уоллеса Блэка (James Wallace Black) – это изображение города Бостон, сделанное так же с помощью теплового аэростата в 1860 году. В дальнейшем после изобретения сухих пластин уже не нужно было «возить» с собой так много оборудования для аэрофотосъемки и первый свободный полет аэростата с фото миссией был осуществлен над Парижем в 1879 году.

Дальнейшее развитие науки и техники делали процесс фотографирования проще, а фотокамеры компактнее — стало еще проще запускать камеры в небо. Для получения аэрофотоснимков, помимо аэростатов, первопроходцы так же использовали воздушных змеев, голубей и ракеты.

Одни из первых фотоснимков полученных с использованием воздушных змеев сделал Э. Д. Арчибальд в 1882 году. Так как фотокамеры в то время были еще достаточно громоздкими, он использовал цепочку из бумажных воздушных змеев с камерой находившейся на последнем змее.

В 1906 году Джордж Р.Лоуренс заснял последствия сильного землетрясения в Сан-Франциско с помощью запатентованной им системы из 17 воздушных змеев несущих на себе тяжелую панорамную камеру — 46 фунтов. Камера находилось на высоте 800 футов, а верхний змей на высоте около 2000 футов. Затвор камеры срабатывал от электрического импульса полученного с аппарата в стиле старого телефонного магнето.

Баварский Голубиный Корпус (The Bavarian Pigeon Corps) использовал своих голубей для почтового сообщения и для воздушной разведки. В 1903 Джулиус Неубрэннер спроектировал крошечную установленную нагрудную камеру для почтовых голубей. Камера могла работать в режиме интервальной съемки с частотой 1 раз в 30 секунд. Траектория полета была не всегда надежной и предсказуемой. Птицы в основном использовались в военных целях, однако в 1909 году на международной фотовыставке в Дрездене аэрофотоснимки привлекли большое внимание общественности и стали очень популярными.

Первый успешный аэрофотоснимок с установленной на ракете камеры был получен шведским изобретателем Альфредом Нобелем в 1897 году. Он наиболее известен в настоящее время по изобретению динамита и по Нобелевской премии (Он завещал свое огромное состояние на учреждение Нобелевской премии). В 1904 году немецкому инженеру Альберту Молу удалось получить аэрофотоснимок с использованием ракеты с высоты около 2000 футов, после чего камера отделилась от носителя и спустилась на парашюте. Он начал использование гироскопически-стабилизированных платформ для камер в 1907 году. В 1912 году Мол продемонстрировал свою усовершенствованную ракету австрийской армии, но к тому времени самолеты уже были более эффективными в разведывательной роли.

Первая аэрофотосъемка с самолета была произведена в 1909 году Уилбером Райтом. Он был в Италии и занимался переговорами по продаже самолетов итальянскому правительству, когда он взял с собой в полет пассажира который сделал киносъемку по заказу военных над местностью Ченточелли (Centocelli), недалеко от Рима.

Во время Первой мировой войны аэрофотосъемка вскоре заменила рисование эскизов и рисование наблюдателей с воздушных аэростатов. Карты сражений, используемые обеими сторонами, были составлены из аэрофотоснимков и к концу войны, обе стороны производили запись всего фронта, по крайней мере, два раза в день. Стали производиться камеры специально предназначенные для аэрофотосъемки, но стабильность и скорость срабатывания затвора все еще оставляли желать лучшего. И к концу войны Шерман Н. Феирчайд (Sherman M. Fairchild) разработал камеру с затвором расположенным внутри объектива. Такая конструкция значительно повысило качество получаемых фотоснимков, и стала стандартом для аэрофотокамер на следующие 50 лет.

Общие понятия об аэросъемке.

Одним из важнейших применений фотографии является воздушное и космическое фотографирование, т. е. получение снимков земной поверхности с летательных аппаратов – самолетов, вертолетов, искусственных спутников Земли и др. Аэрофотосъемкой называют совокупность работ по получению аэронегативов и аэроснимков или цифровых снимков местности с целью последующего их использования для создания планов и карт местности. Термин «Аэрофотосъемка» объединяет ряд взаимосвязанных процессов, в частности: - летно-съемочные работы, включающие разработку технических условий аэрофотосъемки, составление проекта и его исполнение; - полевые фотолабораторные работы, в случае традиционной аэрофотосъёмки, включающие фотографическую обработку экспонированных аэрофильмов, изготовление по ним отпечатков и иной первичной продукции; - полевые фотограмметрические работы, включающие регистрацию материалов аэрофотосъемки и оценку качества исполненной фотосъемки. Результатом традиционных работ являются аэронегативы, аэроснимки, а также зафиксированные в полете показания специальных приборов. Аэронегативы (аэроснимки) – фотографические изображения местности, покрывающие без разрывов заданный участок земной поверхности – используются для последующего преобразования и создания по ним карт и планов. Для обеспечения последующих работ смежные аэронегативы (аэроснимки) должны иметь перекрытия расчетной величины. В отличие от традиционной аэрофотосъёмки цифровая аэрофотосъёмка выполняется по двум технологиям, которые зависят от типа цифровых камер: летно-съемочные работы, в которых используют камеры с ПЗС линейками обязательно сочетаются две системы GPS + INS, то есть Глобальная система позиционирования и Инерциальная система, для определения положения изображения ПЗС-линейки в пространстве в каждый момент времени. В самолётном варианте изменения в высоте платформы, на которой установлена камера, трудно предсказуемы. Поэтому разработан и реализован второй технологический подход – матричный сенсор. Результатом цифровой аэрофотосъёмки являются цифровые аэрофотоснимки, а также зафиксированные в полете элементы внешнего ориентирования (линейные - Xs, Ys, Zs – координаты центра фотографирования; угловые - , , - ориентирование камеры относительно осей координат). Показания специальных приборов и оборудования, зафиксированные в процессе аэрофотосъемки, обеспечивают стабилизацию съемочной камеры в полете или последующее определение по ним пространственного положения аэроснимков в абсолютной или относительной системе координат с целью последующего их использования при выполнении фотограмметрических работ и преобразовании аэроснимков в планы и карты. К числу таких приборов относят гироскопы, системы глобального позиционирования, оборудование для определения высоты полета, превышений между центрами фотографирования, а также аэронавигационные системы и др. Наличие указанных данных во многом определяет технологию камеральной обработки материалов аэрофотосъемки, существенно влияет на оперативность, точность фотограмметрических построений и объемы полевых работ по их обеспечению. Аэрофотосъемочные работы выполняются специализированными подразделениями топографо-геодезической или землеустроительной службами на специально оборудованных летных средствах. Аэрофотосъемку можно классифицировать по нескольким критериям – по величине угла наклона, масштабу, способу прокладки аэросъемочных маршрутов и др. В зависимости от величины угла наклона между главной оп