Качество на высоте

 

С древних времен человека тянуло в небесные просторы. Не смотря на неудачный опыт Икара, человечество не оставляло попыток покорить воздушное пространство. Часто бывает, что по достижении мечты теряется интерес и наступает разочарование. В данном случае произошло обратное. Попав в поднебесье, человек испытал невероятный восторг и получил сказочные впечатления. Многочисленные жертвы на пути освоения заоблачных вершин оправдались. Вполне естественно, что едва появилась техническая возможность, люди стремились запечатлеть увиденное с высоты.

Первый снимок с высоты нескольких сот метров был сделан в середине 19 века с появившегося в то время воздушного шара. В 1858 году Гаспар Турнашон провел первую аэрофотосъемку, положив начало данному направлению. С того момента фотографирование с высоты полета стало приобретать все большую популярность в виду большого практического значения и возможности решать при помощи аэрофотографий ряд важнейших задач. На начальном этапе первостепенное значение имело применение аэрофотографий в военной разведке и картографировании. Затем этот метод оказался полезным в геодезии, землепользовании, лесном и сельском хозяйстве, строительстве и архитектуре, ликвидации чрезвычайных ситуаций, рекламе и СМИ.

Фотографирование с летательных аппаратов оказалось делом очень перспективным, но достаточно сложным. Значительное влияние на качество снимка оказывали большое удаление объекта, быстрое перемещение, преломляющие свойства слоев атмосферы, ветровая обстановка, низкая внешняя температура и высокая влажность. Эти факторы существенно влияли на резкость, четкость, контрастность и детализацию объектов. Для обеспечения высокого качества снимков необходимо было особое устройство аэрофотоаппаратов, обеспечивающее высокую разрешающую способность, большое фокусное расстояние, глубину резкости, углы поля зрения и изображения, большой формат снимка, быструю смену кадра  и прочие параметры.

Еще более значимым фактором оказалось фотографирование в условиях постоянного поступательного движения, колебаний и вибрации, вертикального перемещения. Во время аэросъмки камера находится на постоянно подвижном основании, в связи с чем, центр проектирования объектива постоянно перемещается по отношению к плоскости снимка. Возникают линейные и угловые смещения аэрофотоаппарата, вызывающие отклонение оптической оси от вертикали оси съемки, что вызывает появление нерезкости снимков, изменения масштаба и несовпадение точек фотографирования с истинными координатами. Последние моменты особенно важны при картографировании. Необходимость устранения этих факторов привело к конструированию амортизирующих опорных рам и гиростабилизирующих платформ. Конечной целью конструкций было максимальное уменьшения отклонения центра проектирования от вертикали.

Одной из первых гиростабилизирующих установок стала аэроустановка Н-55, созданная группой советских ученых под руководством М. Д. Коншина и С. П. Шокина в 1954-1956 году. Она позволила получать снимки с углами наклона не более 10С, при большом проценте этого значения в пределах 30`. В основу конструкции установки лег способ использования гирорамных силовых систем. При силовой стабилизации трехстепенного гироскопа, состоящего из ротора, подвешенного в кордановом подвесе, внутренней и наружной рамок, внешнюю нагрузку воспринимает мотор стабилизации. Внешний возмущающий момент вызывает прецессионное движение внутренней рамки, на первом этапе обеспечивая стабилизацию системы, затем ползунок потенциометра на оси внутренней рамки подает напряжение, пропорциональное углу поворота, на стабилизирующий мотор, который обеспечивает стабильность системы в дальнейшем. Датчик вертикали находится на внешней рамке и также подает сигналы на коррекционный мотор. Это позволяет при оптимальной мощности применять гироскопы с малым кинетическим моментом для стабилизации аппаратов, имеющих значительную массу.

Другим принципом работы гиростабилизирующих устройств является использование в качестве индикатора гироскопа, определяющего значения углов отклонения оптической оси от истинной вертикали и подающего их на специальные системы слежения. Они в свою очередь координируют работу двигателей осей корданового подвеса, который представляет собой стабилизирующую платформу для аэрофотоаппарата. В качестве гироскопов используются устройства с различными принципами работы, способные обеспечить наибольшую точность измерений.

Прорыв в развитии электронно-вычислительной техники и космической геодезии в конце 20 века вывел аэрофотосъемку на качественно новый уровень. Цифровые технологии, портативные компьютеры с большим запасом памяти, спутниковые методы позиционирования дали в руки инженерам отличные инструменты и создали прекрасные возможности для творчества. Аэрофотоаппаратура с этого момента стала представлять аппаратно-программные комплексы, обеспечивающие высокое качество снимков на высоте. Гиростабилизирующие платформы превратились в одну из составляющих этих комплексов, находящуюся в тесной связи с другими его системами. Популярностью среди них стали пользоваться гиростабилизирующие платформы PAV30, Z/IT, GSM3000, но многие другие конструкции и системы не уступают им в качестве результата. Например, система AEROcontrol основана на оптиковолоконных гироскопах и GPS-приемнике, встроенном в компьютер, может быть полностью интегрирована с навигационной системой Standard CCNS4, управляющей сбором данных. Ряд нормативных документов указывают в качестве эталона гиростабилизаторы на основе доплеровского измерителя. Также результаты высокой точности получают при использовании гиростабилизирующих платформ с микропроцессорным контролером, использующем данные GPS-приемника и электронного магнитного комплекса.

Объявила себя лидером в этом направлении компания Pictorvision, создав гиростабилизирующую платформу Eclipse, которая уже приняла участие в съемках 3D для широкоформатного экрана с высоты. К преимуществам своего изобретения компания относит открытую конструкцию системы, позволяющая работать с различными моделями аэрофотокамер, шаровое крепление , ротор, выбранный с учетом максимального количества факторов, и управление функциями движения при помощи XR технологий. Перечисленные особенности обеспечивают высокий уровень стабильности, чувствительное и сверхточное рулевое управление, точность направления, отсутствие отклонений, абсолютный уровень горизонта, мгновенное реагирование на изменение параметров.

Как говорится, возможности безграничны, и нет предела совершенству. Гиростабилизирующая платформа воистину превратилась в  предмет высокого искусства, все более приравнивая фотографирование в полете по качеству к таковому на земле.