Аэрометод является одним из основных методов исследования и изучения поверхности земли и атмосферы, так как позволяет получить наиболее объективную информацию и обеспечивает возможность широкого использования ее в различных областях народного хозяйства, науки и техники.

В зависимости от используемого в качестве носителя информации участка спектра электромагнитных колебаний аэрометоды делятся на аэрофотосъемку, использующую видимую и ближнюю инфракрасную части спектра, и аэрогеофизическую съемку. Аэрогеофизическую съемку, в свою очередь, можно разделить на аэромагнитную, аэрорадиометрическую или аэрогаммасъемку, аэроспектрометрическую, аэрорадиолокационную, аэроэлектросъемку, аэрогравиметрическую и другие виды съемок.

Воздушное фотографирование, осуществляемое аэрофотоаппаратом, установленным на самолете или каком-либо другом летательном аппарате, характеризуется следующими особенностями.
1. Воздушное фотографирование осуществляется с нежесткого основания, совершающего сложное движение под действием непрерывных аэродинамических возмущений и вибраций.
2. Между объектом фотографирования и фотографирующей системой всегда находится слой атмосферы, обладающий свойством светорассеяния с ярко выраженной спектральной избирательностью.
3. Освещенность объектов фотографирования и их контраст изменяются в довольно значительном диапазоне, что предъявляет повышенные требования ко всей фотографирующей аппаратуре и к оптической системе в особенности.
4. Скорость изображения достигает таких значений, что вызывает сдвиг изображения и требует принятия специальных мер для его компенсации.
5. Изменяющиеся условия полета (температура, давление) влияют на параметры фотографирующей системы, что требует разработки способов компенсации этого влияния на качество изображения.
6. Малые размеры изображения объектов фотографирования требуют повышенной разрешающей способности системы объектив - фотослой и увеличения добротности фотографирующей системы.

Важной особенностью воздушного фотографирования является постоянство фокусировки и независимость ее от высоты фотографирования, поскольку оптическая система аэрофотоаппарата настроена на бесконечность.

Современный аэрофотоаппарат (рис. 1.1) состоит из аэрофотокамеры, аэрофотоустановки и командного прибора. В аэрофотокамере происходит построение оптического изображения и восприятие его светочувствительным слоем фотоматериала. В аэрофотокамеру входят кассета, камерная и объективная части. Кассета аэрофотоаппарата служит для размещения светочувствительного материала и механизмов перемотки и выравнивания аэрофотопленки в фокальной плоскости аэрофотокамеры.

По конструктивному оформлению кассеты аэрофотоаппаратов могут быть съемными и выполненными совместно с камерной или объективной частями аэрофотокамеры. В последнем случае аэрофотопленка может размещаться в специальных пеналах.

Для того чтобы исключить влияние изменения положения центра тяжести при перематывании аэрофотопленки со сматывающей катушки на наматывающую, в процессе эксплуатации в аэрофотоаппаратах с большим запасом аэрофотопленки следует кассетную часть изолировать от остальных частей аэрофотокамеры.

В камерной части размещены элементы кинематической связи механизмов объективной части и кассеты, а также различные вспомогательные устройства.

Для получения высококачественных аэрофотоснимков очень важно, чтобы не нарушалось относительное расположение камерной и объективной частей, так как в камерной части располагается прикладная рамка аэрофотокамеры, фиксирующая положение ее фокальной плоскости. В этой же плоскости должен находиться и светочувствительный слой в момент экспонирования. Объективная часть аэрофотокамеры служит для размещения оптической системы аэрофотоаппарата.

В аэрофотокамере расположены следующие узлы и механизмы: механизм перемотки аэрофотопленки; выравнивающий механизм; распределительный механизм; оптическая система; аэрофотозатвор.

В аэрофотокамере могут располагаться также: механизм оптической компенсации сдвига изображения; механизм механической компенсации сдвига изображения; автоматический спуск или фотореле; автомат регулировки экспозиции; узел автоматической фокусировки аэрофотокамеры; узел регистрационных приборов; механизм смены светофильтров.

Аэрофотоустановка является промежуточным звеном между аэрофотокамерой и летательным аппаратам, на котором она установлена. Аэрофотоустановка служит для обеспечения требуемого положения аэрофотокамеры в пространстве и уменьшает вредные воздействия внешних и внутренних возмущений.

Командный прибор входит в комплект автоматических аэрофотоаппаратов и служит для дистанционного управления и контроля за работой всего аэрофотосъемочного оборудования.

В современных сложных фотографирующих комплексах командные приборы могут являться промежуточным звеном, связывающим аэрофотооборудование с навигационной системой и с бортовыми вычислительными устройствами.

Все современные аэрофотоаппараты имеют специальные устройства для впечатывания в межкадровый промежуток или в площадь аэрофотоснимка по его краям или углам необходимой информации об элементах внутреннего и внешнего ориентирования снимка, параметрах полета, пространственном положении самолета в момент фотографирования, дате и времени фотографирования и других данных.

В некоторых аэрофотоаппаратах впечатывается сенситометрический клин для облегчения фотохимической обработки аэрофильма и ее оценки. Количество и характер фиксируемой в процессе фотографирования дополнительной информации определяется назначением аэрофотооборудования и конструктивными параметрами самолета (наличием бортовой ЭВМ, навигационных вычислительных устройств).

Фиксация указанных данных может быть осуществлена при помощи специальной точечной или мозаичной матрицы в закодированном виде, например в двоичном коде. Преобразование данных в световые сигналы осуществляется промежуточным электронным блоком, а передача их для фиксирования на фотопленке может быть осуществлена при помощи элементов из жгутов волоконного стекла.

Совокупность действий механизмов аэрофотоаппарата, которые необходимы для выполнения каждого очередного экспонирования аэрофотопленки, называется циклом работы аэрофотоаппарата.

Отдельные виды действий механизмов аэрофотоаппарата, составляющие в совокупности цикл его работы, называются элементами цикла.

К основным элементам цикла относятся следующие виды действий: перемотка аэрофотопленки; выравнивание аэрофотопленки; взвод и спуск аэрофотозатвора; подъем прижимного стола; работа аэрофотоустановки; работа механизма компенсации.

Количество элементов цикла и порядок их чередования определяются конкретной конструкцией аэрофотоаппарата. Строгая последовательность действий механизмов аэрофотоаппарата, которая должна сохраняться в течение всего периода эксплуатации, устанавливается в процессе механической юстировки.

Цикл работы аэрофотоаппарата обычно изображают в виде графика, называемого циклограммой. Циклограмма характеризует последовательность элементов цикла в зависимости от времени или числа оборотов двигателя.

При составлении циклограммы необходимо иметь в виду:
1. Спуск аэрофотозатвора должен совпадать с неподвижным и выровненным положением пленки в плоскости прикладной рамки аэрофотокамеры.
2. Началу перемотки аэрофотопленки должно предшествовать освобождение ее от действия выравнивающего механизма.
3. Выравнивание аэрофотопленки должно заканчиваться после перемотки проэкспонированного участка пленки.

Цикл работы аэрофотоаппарата происходит в течение определенного промежутка времени, называемого продолжительностью цикла работы аэрофотоаппарата.

У современных аэрофотоаппаратов продолжительность цикла работы аэрофотоаппарата может изменяться от нескольких десятых долей секунды у специальных аэрофотоаппаратов и до нескольких секунд у топографических.

Для уменьшения продолжительности цикла работы отдельные элементы цикла необходимо совмещать по времени. Продолжительность цикла работы аэрофотоаппарата зависит от схемы его работы. Аэрофотоаппараты, работающие по импульсной схеме, имеют постоянное значение продолжительности цикла, а аэрофотоаппараты, работающие по непрерывной схеме, - переменное значение, изменяемое в определенном интервале в зависимости от условий фотографирования.

Современные аэрофотоаппараты работают по импульсной схеме, обеспечивающей постоянство продолжительности элементов цикла, удобство механической юстировки и высокую точность продольного перекрытия.

Рациональное построение циклограммы работы аэрофотоаппарата должно предусматривать такой порядок чередования элементов цикла, при котором экспонирование аэрофотопленки происходило бы при колебаниях аэрофотоаппарата, меньших пороговых значений этих колебаний [19, 21]. В этом случае первым элементом цикла должно быть срабатывание аэрофотозатвора.

Общие технические требования к аэрофотоаппаратам определяются спецификой эксплуатации всего аэрофотооборудования. К ним относятся малые габариты и масса, высокая надежность, возможность дистанционного управления и контроля, максимально возможная автоматизация основных процессов, удобство в эксплуатации и простота в обслуживании, малая стоимость и минимум потребляемой энергии.

Основное требование, предъявляемое к аэрофотоаппаратам, - обеспечение высокого качества изображения, которое может быть выполнено только при следующих условиях:
1. Максимальная разрешающая способность по всему полю изображения и высокая добротность.
2. Минимальная величина сферической и хроматической аберраций, а также астигматизма.
3. Высокая ортоскопичность оптической системы.
4. Большая светосила оптической системы и правильная передача контраста изображения.
5. Отсутствие влияния работы аэрофотозатвора на качество изображения. Затвор не должен вносить искажений в изображение и должен иметь высокий оптический коэффициент полезного действия.
6. Высокоточное выравнивание аэрофотопленки в фокальной плоскости аэрофотокамеры.
7. Высокое качество амортизации аэрофотокамеры.
8. Постоянство элементов внутреннего ориентирования: фокусного расстояния камеры и главной точки снимка.

Важными требованиями являются возможность стабилизации оптической оси и введение поправки на угол сноса, а также сохранение заданного интервала между циклами.

Удовлетворение этих требований обеспечивает постоянство перекрытия между снимками. При разработке и проектировании аэрофотооборудования, выполняемого в соответствии с техническим заданием, первоочередной задачей является выбор структурной схемы, разработка функциональных и принципиальных схем (оптической, кинематической, электрической) и выполнение предварительных расчетов.

В техническом задании должны быть указаны назначение аэрофотоаппарата, требования к качеству изображения, вид и форма носителя информации, запас аэрофотопленки, спектральный диапазон фотографирования, габаритные и массовые соотношения, степень и характер автоматизации, характеристики носителя и условия эксплуатации, сведения об источниках энергии.

В процессе дальнейшего проектирования необходимо решить следующие основные вопросы: определить параметры оптической системы, размер кадра, требования к механизмам перемотки и выравнивания аэрофотопленки, параметры аэрофотозатвора, продолжительность цикла и составить циклограмму, параметры элементов привода аэрофотоаппарата и отдельных его механизмов, требования к приборам управления и их состав, требования к аэрофотоустановке. На этом этапе проектирования могут быть решены и уточнены и другие дополнительные вопросы, такие как, например, необходимость компенсации сдвига изображения, стабилизация положения оптической оси в момент фотографирования, характер регулирования экспозиции.

Особое, внимание при разработке аэрофотооборудования следует обращать на уменьшение габаритных и массовых соотношений, получение необходимой точности - высокого качества изображения, на технологичность конструкции, рациональное построение циклограммы, высокую надежность элементов, механизмов и всего прибора в целом, на уменьшение потребляемой энергии, удобство эксплуатации в различных условиях и максимальную степень автоматизации.

Рассмотрим наиболее характерные системы классификации, определяющие основные параметры конструкции аэрофотоаппарата. По принципу работы аэрофотоаппараты могут быть неавтоматические, полуавтоматические и автоматические. По схеме работы механизмов аэрофотоаппараты делятся на импульсные аэрофотоаппараты и аэрофотоаппараты непрерывного действия. По характеру движения аэрофотопленки во время цикла их можно разделить на кадровые аэрофотоаппараты и аэрофотоаппараты непрерывного изображения на цикличные и бесцикличные.

По решению задач современные аэрофотоаппараты можно классифицировать на аэрофотоаппараты дневного фотографирования для измерительных, топографических целей, аэрофотоаппараты кадровые, панорамные и щелевые для дневного фотографирования, аэрофотоаппараты для ночного фотографирования, аэрофотоаппараты научного и прикладного назначения. По характеру используемого светочувствительного материала аэрофотоаппараты делятся на пластинчатые и пленочные.

По величине фокусного расстояния аэрофотоаппараты могут быть короткофокусные (f'<100 мм), среднефокусные (f'<500 мм), длиннофокусные (f'>500 мм).
По углу поля зрения аэрофотоаппараты могут быть узкоугольные (2W<50°), нормальные (2W<80°), широкоугольные (2W>110°), сверхширокоугольные (2W>150°).
По формату аэрофотоснимка аэрофотоаппараты могут быть условно классифицированы на малоформатные (менее 18x18 см), нормальноформатные (18x18 см), крупноформатные (более 18x18 см).
По свойствам аэрофотоснимка или по положению оптической оси аэрофотоаппараты могут быть: плановые, перспективные, панорамные. Плановые аэрофотоаппараты характеризуются вертикальным положением оптической оси с максимальным отклонением ее от вертикали на угол ±3°. Перспективные аэрофотоаппараты имеют постоянное отклонение оптической оси от вертикали на угол более 3°.

Аэрофотоаппараты для панорамного фотографирования отличаются наличием бесконечно узкой связки проектирующих лучей, вращающейся вокруг оси, проходящей через заднюю узловую точку системы аэрофотоаппарата.