Współczesna lotnicza kamera pomiarowa jest złożonym aparatem fotograficznym o znacznym stopniu zautomatyzowania i przystosowania do pracy w różnych warunkach. Kamera taka składa się z następujących podstawowych zespołów: korpusu, kasety, stożka obiektywowego, podwieszenia, urządzenia sterującego pracą kamery.

Korpus kamery stanowi podstawę dla kasety i umożliwia umieszczenie kamery na podwieszeniu łączącym ją z podłogą samolotu. Stanowi on me­chaniczną i termiczną osłonę dla stożka obiektywowego umieszczonego we­wnątrz. W korpusie znajduje się silnik elektryczny napędzający mechanizmy kamery, tu również jest umieszczony mechanizm migawki oraz blok wskaźni­ków rejestrujących dane dotyczące wykonywanego zdjęcia. W dolnej części korpusu jest otwór obiektywowy, który może być przesłonięty filtrami.

Wewnątrz korpusu znajduje się najważniejszy zespół kamery, jakim jest stożek obiektywowy. Zwykle stożek stanowi całość z korpusem, może być jednak wymienialny. W dolnej części stożka znajduje się obiektyw z wbudowaną między soczewkami migawką centralną i przysłoną, górną część stanowi ramka tłowa tworząca z obiekty­wem sztywną całość. Ramka tłowa określa format zdjęcia, na jej brzegu znaj­dują się znaczki tłowe, materializujące układ współrzędnych tłowych zdjęcia, a także wskaźniki, takie jak: numer kamery, numer kolejny zdjęcia, odległość obrazu, wysokościomierz, zegar, libella pudełkowa, ewentualnie szary klin i inne. Znaczki tłowe i wskaźniki w momen­cie ekspozycji są sztucznie podświetlane i przez układy optyczne rzutowane na przylegający do ramki materiał światłoczuły.

Materiał światłoczuły we współczesnych kamerach lotniczych stanowi film zwojowy (dawniej również płyty szklane). Film ten znajduje się w kase­cie kamery. Układ rolek podających, odmierzających i odbierających, napędzanych silnikiem z korpusu kamery, automatycznie przewija pożądany odcinek filmu między kolejnymi ekspozycjami. Ze względu na jakość geome­tryczną uzyskiwanych zdjęć ważne jest, aby w momencie ekspozycji film stanowił płaszczyznę przylegającą do ramki tłowej. Zapewnia to system wy­równywania filmu znajdujący się w kasecie. Istnieją różne sposoby wypłaszczania filmu. Przeważa sposób pneumatyczny, polegający na przyssaniu filmu do płyty, a następnie mechanicznym przyciśnięciu jej do ramki tłowej. Film jest przysysany przez małe otworki w płycie połączone z pompą próżniową lub specjalnie ukształtowaną dyszą umieszczoną na zewnątrz kabiny samolotu (tzw. dysza Yenturiego). Inny sposób wyrównywania filmu to przyciśnięcie go do płyty szklanej umieszczonej w płaszczyźnie ramki tłowej. Płyta taka optycznie stanowi skła­dową część obiektywu. Zwykle jest na niej wytrawiona bardzo precyzyjna siatka kwadratów zwana siatką reseau. Siatka ta odfotografuje się na zdjęciu i może służyć do określenia lokalnych deformacji materiału świat­łoczułego uwzględnianych przy precyzyjnych opracowaniach. Kasetę charakte­ryzuje ważny parametr, jakim jest jej cykl pracy. Na cykl ten składają się takie operacje, jak: odciągnięcie płyty dociskającej film od ramki tłowej, wyrównanie ciśnień, przewinięcie filmu, przyssanie filmu do płyty, dociśnięcie filmu do ramki tłowej, naciągnięcie i wyzwolenie migawki. Kamera wykonuje zdjęcia przez otwór w podłodze samolotu. Z podłogą połączona jest przez podwieszenie. Podwieszenie kamery przez układ amortyzatorów gumowo-sprężynowych łagodzi wibracje samolotu przenoszone na korpus. Ponadto konstrukcja podwieszenia pozwala nachylać kamerę wokół dwóch wzajemnie prostopadłych osi i obracać ją w płaszczyźnie poziomej. Umożliwia to przybliżone spoziomowanie kamery oraz nadanie jej pożądanej orientacji względem kierunku lotu.

Urządzenie sterujące pracą kamery reguluje współdziałanie poszczegól­nych jej mechanizmów. Pozwala m.in. na nastawienie czasu ekspozycji, przy­słony i pokrycia podłużnego zdjęć. W zestaw tego urządzenia wchodzi zwykle luneta sprzężona z korpusem kamery, przez którą operator kamery może ob­serwować powierzchnię fotografowanego terenu. Kamera lotnicza wykonuje zdjęcia w ruchu, stąd, aby uniknąć poruszenia zdjęcia, czas naświetlania musi być względnie krótki. W kamerach pomiarowych stosuje się wyłącznie migawki centralne nie powodujące zniekształceń geo­metrycznych obrazu (w przeciwieństwie do migawek szczelinowych, które nie naświetlając całego obrazu równocześnie, powodują zdeformowanie porusza­jącego się w czasie ekspozycji obrazu powierzchni ziemi). Migawka jest zwy­kle wbudowana w obiektyw, w miejscu największego zwężenia wiązki pro­mieni świetlnych. Składa się z kilku cienkich blaszek odchylanych mechaniz­mem sprężynowym na czas ekspozycji. Takie migawki pozwalają uzyskać najkrótszy czas naświetlania rzędu 1/250 s. Obecnie przy wykonywaniu zdjęć lotniczych w dużych skalach konieczne są czasy krótsze. W tym celu skon­struowano specjalne migawki centralne typu rotacyjnego. Migawka taka składa się z kilku współosiowo wirujących tarcz z wycięciami. Prędkości obrotowe tarcz są różne. Naświetlenie następuje tylko wtedy, gdy wszystkie wycięcia znajdują się na osi obiektywu i jest odsłonięta dodatkowa blaszka uruchamia­na mechanizmem sprężynowym. Migawki rotacyjne mają dużą sprawność świetlną i pozwalają uzyskiwać czasy naświetlania do 1/1000 s.

Istnieje znaczna różnorodność współcześnie produkowanych lotniczych kamer pomiarowych. Ze względu na walory użytkowe, najważniejszymi para­metrami kamery są - jej format negatywu i odległość obrazowa - określające kąt rozwarcia obiektywu. Dominują­cy jest obecnie format 23x23 cm, rzadziej, wychodzący z użycia format 18x18 cm. Ze względu na kąt rozwarcia obiektywu wyróżnia się kamery normalnokątne o kącie rozwarcia około 60°, szerokokątne o rozwarciu 90° i nadszerokokątne o rozwarciu 120°.

Typowe odległości obrazu dla obu podstawowych formatów są następujące:

Ck (23x23 cm) (18x18 cm)

Kamery normalnokątne 300 mm 210 mm

Kamery szerokokątne 152 mm 115 mm

Kamery nadszerokokątne 88 mm 70 mm

Z rozwarciem obiektywu wiąże się fotografowana powierzchnia. Z tej samej wysokości kamera szerokokątna obejmuje powierzchnię około 4 razy większą, a nadszerokokątna aż 12 razy większą niż kamera normalnokątna.

Zależność zasięgu zdjęcia od odległości obrazowej kamery

Z wyboru kąta rozwarcia obiektywu wiąże się problem tzw. martwych pól i stosunku bazowego. Martwe pola są fragmentami terenu zasłoniętymi przez przeszkody. Wielkości tych pól - niemożliwych do opracowa­nia metodami fotogrametrycznymi - zależą od wysokości przeszkody i kąta rozwarcia obiektywu.

Tworzenie się „martwych pól" na zdjęciu

Stosunek bazowy to stosunek długości bazy (tj. odległości sąsied­nich miejsc fotografowania) do wysokości lotu. Sąsiednie dwa zdjęcia (często mówimy „fotogramy") tworzą stereogram pozwalający przestrzennie ujrzeć i opracować teren odfotografowany zarówno na jednym, jak i na drugim zdjęciu. Dokładność określenia wysokości punktów terenowych jest wprost pro­porcjonalna do tego stosunku. Oznacza to, że dokładność określenia wysokoś­ci na podstawie zdjęć nadszerokokątnych, będzie większa niż na podstawie zdjęć normalnokątnych w tej samej skali. Reasumując, widać, że np. płaskie, odkryte tereny rolnicze należy fotogra­fować kamerą szeroko- czy nadszerokokątną, a tereny miejskie, o zwartej wysokiej zabudowie, podobnie jak tereny górskie — kamerą normalnokątną.

5. Kamery lotnicze.

---