航拍

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January 18, 2022

航空摄影(或机载图像)是从飞机或其他飞行物体上拍摄的照片。航拍平台包括固定翼飞机、直升机、无人驾驶飞行器(UAV 或“无人机”)、气球、飞艇和飞艇、火箭、鸽子、风筝、降落伞、独立伸缩和车载杆。安装的摄像机可以远程或自动触发;手持照片可由摄影师拍摄。航空摄影不应与空对空摄影相混淆,后者使用一架或多架飞机作为追逐飞机,“追逐”并拍摄飞行中的其他飞机。

历史

早期的

1858 年,法国摄影师兼热气球飞行者加斯帕德-费利克斯·图尔纳雄 (Gaspard-Félix Tournachon) 于 1858 年在法国巴黎上空首次进行航空摄影。然而,他制作的照片已不复存在,因此最早幸存的航拍照片的标题是“波士顿,老鹰和大雁看到它”。它由詹姆斯·华莱士·布莱克和塞缪尔·阿彻金于 1860 年 10 月 13 日拍摄,从 630 米的高度描绘了波士顿。风筝航空摄影由英国气象学家 ED Archibald 于 1882 年开创。他使用定时器上的炸药从空中拍摄照片。同年,Cecil Shadbolt 设计了一种从气球的篮子里拍摄照片的方法,包括垂直向下看的照片。他的一张照片是从斯坦福山上空 2,000 英尺(610 米)处拍摄的,是现存最早的在不列颠群岛拍摄的航拍照片。在 1882 年摄影协会展览上展出了同一幅照片,即从 2,000 英尺高的气球车上拍摄的瞬时地图照片。法国人亚瑟·巴图 (Arthur Batut) 于 1888 年开始使用风筝进行摄影,并写了一本关于他的方法的书1890 年,塞缪尔·富兰克林·科迪 (Samuel Franklin Cody) 开发了他先进的“举人战风筝”,并凭借其功能成功地引起了英国陆军部的兴趣。 1908 年,Albert Samama Chikly 在 Hammam-Lif 和 Grombalia 之间使用气球拍摄了有史以来第一次鸟瞰图。 1909 年 4 月 24 日,第一次使用安装在比空气重的飞机上的电影摄影机,在 3:28 的无声电影短片《Wilbur Wright und seine Flugmaschine》中出现在罗马上空。在 1882 年摄影协会展览上展出了同一幅图像,即从 2,000 英尺高的气球车上拍摄的瞬时地图照片。法国人亚瑟·巴图 (Arthur Batut) 于 1888 年开始使用风筝进行摄影,并写了一本关于他的方法的书1890 年,塞缪尔·富兰克林·科迪 (Samuel Franklin Cody) 开发了他先进的“举人战风筝”,并凭借其功能成功地引起了英国陆军部的兴趣。 1908 年,Albert Samama Chikly 在 Hammam-Lif 和 Grombalia 之间使用气球拍摄了第一张鸟瞰图。 1909 年 4 月 24 日,第一次使用安装在比空气重的飞机上的电影摄影机,在 3:28 的无声电影短片《Wilbur Wright und seine Flugmaschine》中出现在罗马上空。在 1882 年摄影协会展览上展出了同一幅图像,即从 2,000 英尺高的气球车上拍摄的瞬时地图照片。法国人亚瑟·巴图 (Arthur Batut) 于 1888 年开始使用风筝进行摄影,并写了一本关于他的方法的书1890 年,塞缪尔·富兰克林·科迪 (Samuel Franklin Cody) 开发了他先进的“举人战风筝”,并凭借其功能成功地引起了英国陆军部的兴趣。 1908 年,Albert Samama Chikly 在 Hammam-Lif 和 Grombalia 之间使用气球拍摄了第一张鸟瞰图。 1909 年 4 月 24 日,第一次使用安装在比空气重的飞机上的电影摄影机,在 3:28 的无声电影短片《Wilbur Wright und seine Flugmaschine》中出现在罗马上空。在 1882 年摄影协会展览中展出。法国人 Arthur Batut 于 1888 年开始使用风筝进行摄影,并于 1890 年写了一本关于他的方法的书。塞缪尔·富兰克林科迪开发了他先进的“举人战风筝”并成功地引起了英国战争的兴趣办公室以其功能。 1908 年,Albert Samama Chikly 在 Hammam-Lif 和 Grombalia 之间使用气球拍摄了第一张鸟瞰图。 1909 年 4 月 24 日,第一次使用安装在比空气重的飞机上的电影摄影机,在 3:28 的无声电影短片《Wilbur Wright und seine Flugmaschine》中出现在罗马上空。在 1882 年摄影协会展览中展出。法国人 Arthur Batut 于 1888 年开始使用风筝进行摄影,并于 1890 年写了一本关于他的方法的书。塞缪尔·富兰克林科迪开发了他先进的“举人战风筝”并成功地引起了英国战争的兴趣办公室以其功能。 1908 年,Albert Samama Chikly 在 Hammam-Lif 和 Grombalia 之间使用气球拍摄了第一张鸟瞰图。 1909 年 4 月 24 日,第一次使用安装在比空气重的飞机上的电影摄影机,在 3:28 的无声电影短片《Wilbur Wright und seine Flugmaschine》中出现在罗马上空。并以其能力成功地引起了英国陆军部的兴趣。 1908 年,Albert Samama Chikly 在 Hammam-Lif 和 Grombalia 之间使用气球拍摄了第一张鸟瞰图。 1909 年 4 月 24 日,第一次使用安装在比空气重的飞机上的电影摄影机,在 3:28 的无声电影短片《Wilbur Wright und seine Flugmaschine》中出现在罗马上空。并以其能力成功地引起了英国陆军部的兴趣。 1908 年,Albert Samama Chikly 在 Hammam-Lif 和 Grombalia 之间使用气球拍摄了第一张鸟瞰图。 1909 年 4 月 24 日,第一次使用安装在比空气重的飞机上的电影摄影机,在 3:28 的无声电影短片《Wilbur Wright und seine Flugmaschine》中出现在罗马上空。

第一次世界大战

航空摄影的使用在战争期间迅速成熟,因为侦察机配备了摄像头来记录敌人的行动和防御。在冲突开始时,航空摄影的用处并未得到充分认识,侦察是通过从空中绘制地图来完成的。德国于 1913 年采用了第一台航空照相机,即 Görz。法国人用几个配备了侦察照相机的 Blériot 观测飞机中队开始了战争。法国陆军制定了在创纪录的时间内将印刷品送到战地指挥官手中的程序。弗雷德里克·查尔斯·维克多·劳斯 (Frederick Charles Victor Laws) 于 1912 年与皇家飞行队第一中队(后来的皇家空军第一中队)开始航空摄影实验,从英国飞船 Beta 上拍摄照片。他发现以 60% 重叠拍摄的垂直照片可用于在立体镜中观看时产生立体效果,从而产生深度感知,这有助于制图和从航空图像中获得的情报。皇家飞行队侦察飞行员在 1914 年开始使用相机记录他们的观察结果,到 1915 年的新教堂战役,整个德国战壕系统都被拍摄下来。 1916 年,奥匈帝国在意大利上空拍摄了垂直相机轴航拍照片,用于制图。 1915 年,John Moore-Brabazon 船长在 Thornton-Pickard 公司的帮助下发明了第一台专用且实用的航拍相机,大大提高了航拍的效率。摄像机被插入飞机的地板中,可以由飞行员每隔一段时间触发一次。 Moore-Brabazon 还率先将立体技术结合到航空摄影中,通过比较不同角度拍摄的照片,可以辨别风景上物体的高度。到战争结束时,航空相机的尺寸和焦距有了显着增加并且越来越频繁地使用,因为它们证明了其关键的军事价值;到 1918 年,双方每天两次拍摄整个前线,自冲突开始以来已拍摄了超过 50 万张照片。 1918 年 1 月,艾伦比将军使用 AFC 第一中队的五名澳大利亚飞行员拍摄了巴勒斯坦 624 平方英里(1,620 平方公里)的区域,以帮助修正和改进土耳其前线的地图。这是航空摄影作为制图辅助工具的开创性用途。伦纳德·塔普林中尉、艾伦·朗西曼·布朗、HL 弗雷泽、爱德华·帕特里克·肯尼和 LW 罗杰斯拍摄了一块从土耳其前线延伸至后方 32 英里(51 公里)的土地。从 1 月 5 日开始,他们与战斗机护航一起飞行以抵御敌方战斗机。使用皇家飞机制造厂 BE.12 和 Martinsyde 飞机,他们不仅克服了敌人的空袭,而且还必须与 65 英里/小时(105 公里/小时)的风、防空火力和故障设备抗衡才能完成任务。罗杰斯拍摄了一块从土耳其前线延伸至其后方 32 英里(51 公里)的土地。从 1 月 5 日开始,他们与战斗机护航一起飞行以抵御敌方战斗机。使用皇家飞机制造厂 BE.12 和 Martinsyde 飞机,他们不仅克服了敌人的空袭,而且还必须与 65 英里/小时(105 公里/小时)的风、防空火力和故障设备抗衡才能完成任务。罗杰斯拍摄了一块从土耳其前线延伸至其后方 32 英里(51 公里)的土地。从 1 月 5 日开始,他们与战斗机护航一起飞行以抵御敌方战斗机。使用皇家飞机制造厂 BE.12 和 Martinsyde 飞机,他们不仅克服了敌人的空袭,而且还必须与 65 英里/小时(105 公里/小时)的风、防空火力和故障设备抗衡才能完成任务。

商业的

英国第一家商业航空摄影公司是 Aerofilms Ltd,由第一次世界大战的退伍军人弗朗西斯·威尔斯和克劳德·格雷厄姆·怀特于 1919 年创立。该公司很快扩展到在非洲和亚洲以及英国拥有主要合同的业务。运营始于 Edgware 的 Stag Lane 机场,使用的是伦敦飞行学校的飞机。随后,飞机制造公司(后来的德哈维兰飞机公司)与飞行员企业家 Alan Cobham 一起聘请了 Airco DH.9。从 1921 年起,Aerofilms 进行了垂直摄影,用于测绘目的。在 1930 年代,该公司开创了摄影测量科学(从航空照片绘制地图),公司的客户包括 Ordnance Survey。 1920 年,澳大利亚人 Milton Kent 开始在他的航空摄影业务中使用从 Carl Zeiss AG 购买的半板倾斜航空相机。 航空摄影商业用途的另一位成功先驱是美国人 Sherman Fairchild,他创办了自己的飞机公司 Fairchild Aircraft,以开发和为高空航测任务建造专用飞机。 1935 年的一架 Fairchild 航测飞机搭载了由两个同步相机组合而成的装置,每个相机有五个六英寸镜头和一个十英寸镜头,从 23,000 英尺处拍摄照片。每张照片都覆盖了 225 平方英里。它的首批政府合同之一是对新墨西哥州进行空中调查,以研究土壤侵蚀。一年后,Fairchild 推出了一种更好的高空相机,在一个单元中配备九个镜头,每次从 30,000 英尺曝光时可以拍摄 600 平方英里的照片。

第二次世界大战

1939 年,英国皇家空军的 Sidney Cotton 和飞行军官 Maurice Longbottom 率先提出空中侦察可能是一项更适合快速小型飞机的任务,这些飞机将利用它们的速度和高服务上限来避免被发现和拦截。虽然这在现在看起来很明显,现代侦察任务由快速、高空飞行的飞机执行,但当时这是一种激进的想法。他们提议使用喷火式战斗机,拆除武器和无线电,取而代之的是额外的燃料和相机。这导致了 Spitfire PR 变体的开发。事实证明,喷火战斗机在其侦察任务中非常成功,并且有许多专门为此目的而制造的变体。他们最初为后来成为第一摄影侦察单位 (PRU) 的单位服务。 1928 年,英国皇家空军为航拍相机开发了一种电加热系统。这使得侦察机可以从非常高的高度拍摄照片而不会冻结相机部件。在 RAF Medmenham,收集和解释此类照片成为一项重要的事业。Cotton 的航拍照片远远领先于他们的时代。他与 1 PRU 的其他成员一起开创了高空、高速立体摄影技术,这些技术有助于揭示许多重要的军事和情报目标的位置。根据 RV Jones 的说法,照片被用来确定 V-1 飞弹和 V-2 火箭的尺寸和特征发射机制。科顿还致力于开发原型专业侦察机和进一步改进摄影设备等想法。在高峰期,英国人每天飞行超过 100 次侦察飞行,每天产生 50,000 张图像进行解读。其他国家也采取了类似的努力。

用途

垂直航空摄影用于制图(特别是摄影测量调查,通常是地形图的基础)、土地利用规划、航空考古。倾斜航拍用于电影制作、环境研究、电力线检查、监视、施工进度、商业广告、交通运输和艺术项目。 1995 年至 1996 年在柬埔寨吴哥博雷遗址进行的测绘项目是如何在考古领域使用航空摄影的一个例子。通过航拍,考古学家能够识别出考古特征,包括吴哥博雷围墙遗址内的 112 个水景(水库、人工建造的水池和天然池塘)。在美国,航拍照片用于许多第一阶段的环境场地评估以进行财产分析。

飞机

在美国,除非起飞和着陆需要,全尺寸有人驾驶飞机被禁止在 1000 英尺以下的高度飞越拥挤区域,并且与任何人、船只、车辆或结构的距离不超过 500 英尺拥挤的地区。直升机、动力降落伞和重量转移控制飞机允许某些例外情况。

无线电控制

无线电遥控模型的进步使模型飞机进行低空航拍成为可能。这有利于房地产广告,其中商业和住宅物业是摄影主题。 2014 年,美国联邦航空管理局禁止在房地产广告中使用无人机拍摄照片。禁令已经解除,使用 UAS 无人机的商业航拍受 2018 年美国联邦航空局重新授权法案的监管。商业飞行员必须完成第 107 部分许可证的要求,而业余和非商业用途受到美国联邦航空局的限制。小比例模型飞机为这些以前受限制的区域提供了更多的摄影机会。微型飞行器不能取代全尺寸飞机,因为全尺寸飞机能够飞行更长的时间,更高的海拔和更大的设备有效载荷。然而,它们在全尺寸飞机运行有危险的任何情况下都很有用。例如,检查输电线路顶部的变压器和在农田上空进行缓慢的低空飞行,这两项工作都可以通过大型无线电遥控直升机来完成。专业级的陀螺稳定相机平台可用于此类模型;配备 26cc 汽油发动机的大型直升机模型可以提升大约 7 公斤(15 磅)的有效载荷。除了陀螺稳定的镜头外,随着 FPV(第一人称视角)技术的集成,RC 直升机作为可靠的航空摄影工具的使用也增加了。许多无线电控制的飞机现在能够利用 Wi-Fi 将实时视频从飞机的摄像头传回飞行员或机长 (PIC) 的地面站。

规定

澳大利亚

在澳大利亚,民航安全条例第 101 部分(CASR 第 101 部分)允许无人驾驶和遥控飞机的商业用途。根据这些规定,商用无人遥控飞机被称为遥控飞机系统(RPAS),而用于娱乐目的的无线电遥控飞机被称为模型飞机。根据 CASR 第 101 部分,商业操作遥控飞机的企业/个人需要持有运营商证书,就像有人驾驶飞机运营商一样。商业运营的遥控飞机的飞行员也需要获得民航安全局 (CASA) 的许可。虽然小型遥控驾驶航空器和模型飞机实际上可能是相同的,但与模型飞机不同,遥控驾驶航空器可以在获得批准后进入管制空域,并在靠近机场的地方运营。由于澳大利亚的一些非法运营商谎称已获批准,因此 CASA 维护并发布了一份批准的远程运营商证书 (ReOC) 持有人名单。但是,CASA 修改了规定,从 2016 年 9 月 29 日起,2 公斤(4.4 磅)以下的无人机可以用于商业目的。

美国

2006 年美国联邦航空局 (FAA) 将所有商业 RC 模型飞行接地的规定已升级,要求获得正式的 FAA 认证,然后才能获得在美国任何高度飞行的许可。 2014 年 6 月 25 日,美国联邦航空局在裁决 14 CFR 第 91 部分 [卷号 FAA–2014–0396]“模型飞机特殊规则的解释”中,禁止在美国领空上商业使用无人驾驶飞机。 2014 年 9 月 26 日,美国联邦航空局开始授予在航空电影制作中使用无人机的权利。操作员必须是有执照的飞行员,并且必须始终保持无人机在视野中。无人机不能用于在人们可能面临危险的地区拍摄。2012 年美国联邦航空局现代化和改革法案在第 336 节中制定了模型飞机的特殊规则。在第 336 条中,国会确认了 FAA'模型飞机是飞机的长期立场。根据该法案的条款,模型飞机被定义为“无人驾驶飞机”,它“(1)能够在大气中持续飞行;(2)在操作飞机的人的视线范围内飞行;和( 3) 出于爱好或娱乐目的飞行。“因为在美国,任何能够从公共空间观看的东西都被视为隐私范围之外,航拍可以合法地记录私人财产上的特征和事件。美国联邦航空局可以采取执法行动对危害国家空域系统安全的航模操作人员。公法 112-95,第 336(b) 节。2016 年 6 月 21 日,美国联邦航空局发布了小型无人机规则摘要(第 107 部分)。该规则为小型无人机操作员制定了指导方针,包括仅在白天操作,飞行距离为 400 英尺(120 m)。天花板和飞行员必须将 UAS 保持在可视范围内。 2017 年 4 月 7 日,美国联邦航空局根据 14 CFR § 99.7 发布了特殊安全说明。自 2017 年 4 月 14 日起,除非获得基地和/或 FAA 的特别许可,否则禁止在美国军事设施横向边界 400 英尺范围内进行所有 UAS 飞行。除非获得基地和/或 FAA 的特别许可,否则禁止使用军事设施。除非获得基地和/或 FAA 的特别许可,否则禁止使用军事设施。

英国

英国的航空摄影对无人机的飞行地点有严格的规定。 20 公斤(44 磅)以下的轻型飞机的航空摄影。 SUA(小型无人机)非商业飞行的基本规则。第241条危害人身、财产安全。任何人不得鲁莽或疏忽导致或允许飞机危及任何人或财产。第九十四条小型无人驾驶飞机 1. 任何人不得导致或允许任何物品或动物(无论是否附有降落伞)从小型无人驾驶飞机上坠落,以危及人身或财产。 2. 小型无人机的负责人只有在合理地确信可以安全飞行的情况下,方可驾驶该飞行器。 3.小型无人机的负责人必须保持直接,与飞机的独立视觉接触足以监控其相对于其他飞机、人员、车辆、船只和结构的飞行路径,以避免碰撞。 (500 m (1,600 ft)) 4. 质量超过 7 kg (15 lb) 的小型无人驾驶飞机的负责人,不包括燃料,但包括安装在飞机上或安装在飞机上的任何物品或设备4.1 在 A、C、D 或 E 类空域内飞行,除非获得相应空中交通管制单位的许可; 4.2 在该机场的空中交通管制单位(如果有)的通知值班时间内在机场交通区内,除非已获得任何此类空中交通管制单位的许可; 4.3 高于地表 400 英尺的高度 5.小型无人航空器的负责人不得为商业目的驾驶该航空器,但经民航局许可的除外。第九十五条小型无人侦察机 1. 不得在任何拥挤区域上空或 150 米范围内飞行。 2. 超过或小于 150 m (490 ft) 的有组织的 1,000 人以上的露天集会。 3. 在任何不受飞机负责人控制的船只、车辆或结构 50 m (160 ft) 范围内。 4. 在距离任何人 50 m 以内,在起飞或着陆期间,不得在距离任何人 30 m (98 ft) 范围内飞行小型无人侦察机。小型无人侦察机的负责人或负责人控制的人员不在此限。质量超过 20 公斤的模型飞机被称为“大型模型飞机”——在英国,大型模型飞机只能根据 ANO 的豁免进行飞行,该豁免必须由 CAA 颁发。

类型

以一定角度拍摄的照片称为倾斜照片。如果从相对于地球表面的低角度拍摄,则称为低倾斜,从高角度拍摄的照片称为高或陡斜。

垂直的

垂直照片是直接向下拍摄的。它们主要用于摄影测量和图像解释。将用于摄影测量的照片传统上是使用具有校准和记录几何属性的特殊大画幅相机拍摄的。

组合

航拍照片经常被合并。根据它们的目的,它可以通过多种方式完成,下面列出了其中的几种。全景图可以通过拼接从一个地点(例如使用手持相机)或从不同地点以相同角度(例如从平面)以不同角度拍摄的几张照片来制作。立体摄影技术允许从不同地点拍摄的同一区域的多张照片创建 3D 图像。在象形测量中,五台刚性安装的相机提供一张垂直照片和四张低倾斜照片,可以一起使用。在一些用于航空摄影测量的数码相机中,来自多个成像元件(有时具有单独镜头)的图像经过几何校正并在相机中组合为一个图像。

正射影像图

垂直照片通常用于创建正射影像,也称为正射影像图,即经过几何“校正”以用作地图的照片。换句话说,正射影像是对从无限远处拍摄的照片的模拟,直视天底。显然必须删除透视,但也应校正地形的变化。根据图像特定部分所需的透视和地形校正,对图像应用多种几何变换。正射影像通常用于地理信息系统,例如由测绘机构(例如军械测量局)用于创建地图。一旦图像与已知的真实世界坐标对齐或“注册”,它们就可以被广泛部署。大型正射影像集通常来自多个来源并分为“图块”(每个图块的大小通常为 256 x 256 像素),广泛用于在线地图系统,例如 Google 地图。 OpenStreetMap 提供使用类似的正射影像来导出新的地图数据。 Google 地球将正射影像或卫星图像叠加到数字高程模型上以模拟 3D 景观。

视频

随着视频技术的进步,航拍视频变得越来越流行。正交视频是从飞机测绘管道、农田和其他兴趣点拍摄的。使用 GPS,视频可以嵌入元数据,然后与视频映射程序同步。这种“空间多媒体”是数字媒体的及时结合,包括静态摄影、动态视频、立体声、全景图像集、沉浸式媒体结构、音频和其他数据以及来自 GPS 和其他位置设计的位置和日期时间信息。航拍视频是新兴的空间多媒体,可用于场景理解和对象跟踪。输入视频由低空飞行平台捕获,通常由来自非地平面结构的强视差组成。数字视频的整合,全球定位系统(GPS)和自动图像处理将提高数据收集和减少的准确性和成本效益。几个不同的空中平台正在调查数据收集。在电影制作中,通常使用装有电影摄影机的无人机。例如,AERIGON 影院无人机用于大片中的低空拍摄。

也可以看看

参考

进一步阅读

价格,阿尔弗雷德(2003 年)。瞄准帝国:盟军对欧洲的摄影侦察,1939-1945。[Sl]:军事图书俱乐部。注意:2003 年由伦敦的 Greenhill Books 首次出版。ISBN 0-7394-3496-9

外部链接

维基共享资源中与航空摄影相关的媒体维基词典中航空摄影的字典定义 航空摄影和遥感 无人机“限制区”交互式地图 加州海岸记录项目 达林航空测量公司对特拉华河谷的鸟瞰图(1924-1941 年) ) 南卡罗来纳州哥伦比亚的历史航拍照片来自南卡罗来纳大学图书馆的纽约历史航拍照片、康奈尔大学图书馆和康奈尔资源信息科学研究所国家航空摄影收藏英国政府官方解密航空摄影档案。适合儿童的航拍技术 Graber 在南佛罗里达大学收集佛罗里达航拍照片 用于历史航拍照片 Dronesafe CAA 网站