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航拍

(攝影術語)

鎖定
航拍又稱空拍空中攝影航空攝影,是指從空中拍攝地球地貌,獲得俯視圖,此圖即為空照圖。航拍的攝像機可以由攝影師控制,也可以自動拍攝或遠程控制。航拍所用的平台包括飛機直升機熱氣球小型飛船火箭風箏降落傘等。為了讓航拍照片穩定,有的時候會使用如Spacecam等高級攝影設備,它利用三軸陀螺儀穩定功能,提供高質量的穩定畫面,甚至在長焦距鏡頭下也非常穩定。
航拍圖能夠清晰的表現地理形態,因此除了作為攝影藝術的一環之外,也被運用於軍事交通建設、水利工程生態研究、城市規劃等方面。2010年代之後,由於多軸遙控飛行器的普及,有不少業餘玩家進行航拍活動。
中文名
航拍
外文名
Aerial photograph
又    稱
空中攝影或航空攝影
起源用途
實現航拍的攝影師和氣球駕駛者
硬    件
傳感器 飛行裝備
工作過程
共8路電壓數據需要採集

航拍歷史

納達爾是首位實現航拍的攝影師和氣球駕駛者,他於1858年在法國巴黎上空拍攝。航拍的軍事用途於第一次世界大戰期間由飛行員得到了發展,新沙佩勒戰役是其中著名的戰役之一。

航拍用途

航拍挑戰

空中攝影的挑戰包括:
  • 透視矯正-空中拍攝的照片,往往採取某一定角度拍照。這意味着,角度不正確的照片將與附近的物體大於遠的物體。透視矯正扭曲的形象,以便在同等大小的物體的真實世界有同等大小的照片,見正射影像
  • 註冊-空中拍攝的照片通常映射到現實世界中的物體(例如街道、建築物等),航空照片可以轉換成一系列線的道路上載的照片。
  • 拼接-創建一個大面積的航空照片拼接這些照片,使他們形成一個單一的大型照片,此過程將創建“天衣無縫”的圖像。

航拍著名的航空攝影師

  • Nadar (1820–1910)
  • Eduard Spelterini(1852–1931)
  • O. G. S. Crawford (1886–1957)
  • Walter Mittelholzer (1894–1937)
  • Ladislaus Almásy (1895–1951)
  • 亞恩·阿蒂斯-貝特朗(Yann Arthus-Bertrand,1946)
  • Antoine de Saint-Exupéry (1900–1944)
  • Roger Henrard (1900–1975)
  • Boris Carmi (1914–2002)
  • Roger Agache(* 1926)
  • Georg Gerster (1928)
  • Irwin Scollar (1928)
  • Otto Braasch (1936)
  • Gerhard Launer (1949)
  • 喬治‧史坦梅茲(1957)
  • 橫山松三郎:日本軍人,於1878年在日本首次使用氣球進行空中攝影。
  • 德川好敏:日本軍人,於1911年在日本首次使用飛機進行空中攝影)。
  • 齊柏林:導演,執導台灣首部空拍影像製作的電影《看見台灣》。
  • 陳敏明:辦有多場攝影展覽並出版多本空拍書籍。

航拍以航拍方式拍攝的紀錄片

航拍硬件

航拍傳感器

1、AD公司的MEMS角速率傳感器ADXRS150或者ADXRS300,價格一樣,量程分別為150和300度/秒,國際上流行的小型飛控的首選陀螺,其精度能滿足小型無人機的飛行控制。數量上需要3個,分別對應3軸
2、AD公司的MEMS加速度傳感器ADXL202或者ADXL210,價格也一樣,量程分別為+-2g和+-10g,也是小型飛控的首選。數量需要2個,每個2軸,總共4軸,但是有一軸是重複的
3、氣壓高度傳感器和氣壓空速傳感器。兩個傳感器雖然都是氣壓傳感器,但是量程是有所區別的,作為高度傳感器的量程通常選用:15kpa~115Kpa。空速傳感器是差壓傳感器,其量程通常選用0~4Kpa,從而獲得比較高的分辨率。
4、如果要控制直升機、旋翼機等能懸停的飛機,還需要磁傳感器以獲取懸停或者低速運動時的機頭指向,固定翼飛機有一定飛行速度,這個傳感器不是必須的。
5、如果要做自動降落功能,還必須有超聲波傳感器等測量對地高度的傳感器。因為氣壓高度傳感器跟氣壓場有關係,所以經過一段時間氣壓場變化後,絕對高度將會不再準確,因此飛機在自動滑跑降落時必須在離地0.5米至1米的平飄需要測量相對地面高度的傳感器來完成。

航拍飛行裝備

航拍利用的無人機航拍飛控是一個集單片機技術、航拍傳感器技術、GPS導航航拍技術、通訊航拍服務技術、飛行控制技術、任務控制技術、編程技術等多技術並依託於硬件的高科技產物,因此要能設計好一個飛控,缺少上面所述的任何一項技術都是不可能的,越多的飛行經歷和經驗能為設計初期提供很多避免出現問題的方法,使得試飛進展能夠更順利,要知道飛控的調試主要就是試飛,不比別的自控產品,試飛是高風險的,一旦墜機,硬件損壞,連事故原因都很難分析,就更難解決問題了。這也是成熟的、可靠的飛控很少的原因。

航拍軟件

軟件包括飛控內部的軟件和地面站的軟件。
飛控內部軟件是飛控的靈魂,如果只有硬件只是電子垃圾。
一談到軟件很多朋友就是討論使用ucos、linux等等的操作系統。其實作為飛行控制這種實時性要求很強的控制系統,不一定要採用操作系統。使用操作系統對硬件和時序的控制能力降低,CPU的有效使用率降低,對內存的需求增加。在UP10和UP20中都沒有采用操作系統。
UP10完成了傳感器數據採集,GPS信息獲取,接收機信號獲取,舵機控制,與地面站通訊,飛行控制率計算,導航控制,任務控制等所有功能。其中舵機控制和接收機信號獲取擁有最高的優先級,與地面站的通訊優先級最低,合理處理CPU的優先級問題能夠避免CPU控制時序的混亂和相互的干涉問題。

航拍通訊程序

在編制與地面站的通訊程序部分,一定要考慮到無線通訊的誤碼率問題,所有上下行數據必須都要加以校驗,特別是飛行航點數據這些重要數據要反覆校驗,一旦錯誤將會將飛機導航到不可知的方向。 [2] 
導航邏輯一定要嚴謹,對於可能出現的一些問題要提前考慮到。
對於可能出現的GPS丟星,發動機停車,飛機機體解體,遙控失靈等問題要考慮補救措施。
舵機的反舵設置,不同佈局的混控設置等最好在飛控中都能實現。
對於地面站軟件,要考慮到方便、實用、可靠,美觀是其次的。其實要設計一個好的地面站也是需要經驗來支持的。

航拍其它

這個地面站軟件應該考慮到如下功能:
  • 地面站軟件集成化
  • 可以支持多種地圖:電子地圖,掃描配準地圖,自定義地圖
  • 飛行儀表(空速,地平儀,高度,轉速,羅盤,升降率)
  • 傳感器數據監測
  • 飛行中實時PID調節:地面站實時監控飛行數據,並動態顯示數據曲線,實時修改PID增益參數
  • 飛行中可以設定目標航點
  • 可以實時操作任務舵機位置,操作和顯示任務IO口
  • 可使用地面站遠程控制飛機飛行
  • 圖形化方便靈活的航點編輯方式(包括制式航線):可以直接在地圖上使用鼠標增加、刪除航點,可以直接拖動編輯所選擇的批量航點,可以手動修改航點數據。支持單點和所有航點上傳和下載。
  • 調整舵機旋轉方向和中立值
  • 記錄遙測數據
  • 顯示飛機的飛行軌跡和姿態
  • 危險告警(電壓、温度、GPS狀況、發動機轉速、高度、爬升率等)
  • 回放飛行數據
數傳電台的選擇不要一味的追求發射功率,可以通過好的增益天線來獲得遠距離的傳輸,飛機上數傳的安裝要避免對舵機、遙控接收機、飛控內部的傳感器造成干擾。
試飛前的準備工作要做充分,遙自控切換要切實可靠(調試初期出現任何問題要能及時切換到遙控狀態),準備好試飛計劃,做好飛行前檢查,做好飛行後總結,由簡到難,逐步實現自動控制。

航拍另見

  • 航拍攝影師分類
  • 空中園林藝術
  • 機載實時提示高光譜增強偵察
  • Douglas Douglas-Hamilton, 14th Duke of Hamilton1932年照片飛越珠穆朗瑪峯
  • Fairchild K-20早期航空相機
  • 風箏空中攝影
  • 國家古蹟記錄公共檔案遺產,擁有英格蘭最多的航拍資料
  • Astrocam
  • Oraclemodel photographic rocket
  • Pictometry
  • 衞星圖像
  • 無人飛行載具
  • ViewGL
  • Neuve Chapelle戰役
  • 美國聯邦航空條例
參考資料
  • 1.    飛越山西  .央視網[引用日期2020-10-18]
  • 2.    周嵐. 淺論無人機航拍發展及展望[J]. 科技創新與應用, 2016(33):68-68.