Τηλεκατευθυνόμενα μη επανδρωμένα συστήματα λήψης εικόνων για τη θεματική και μετρητική τεκμηρίωση του αστικού και περιαστικού χώρου

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΧΩΡΟΤΑΞΙΑΣ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ Τηλεκατευθυνόμενα μη επανδρωμένα συστήματα λήψης εικόνων για τη θεματική και μετρητική τεκμηρίωση του αστικού και περιαστικού χώρου Φλιούκα Παρασκευή Επιβλέπων Καθηγητής: Στυλιανίδης Ευστράτιος Θεσσαλονίκη, Σεπτέμβριος 2013

2 Η ερευνητική εργασία µε τίτλο Τηλεκατευθυνόµενα µη επανδρωµένα συστήµατα λήψης εικόνων για τη θεµατική και µετρητική τεκµηρίωση του αστικού και περιαστικού χώρου εκπονήθηκε από την φοιτήτρια του Τµήµατος Μηχανικών Χωροταξίας και Ανάπτυξης του ΑΠΘ, Φλιούκα Παρασκευή. Η εκπόνηση της εργασίας γίνεται στο πλαίσιο της ολοκλήρωσης των προπτυχιακών σπουδών, ενώ την ευθύνη για το περιεχόµενο, τις πηγές και τις αναφορές που χρησιµοποιούνται φέρει αποκλειστικά η υπογράφουσα την εργασία.

3 Ευχαριστίες Με την ευκαιρία ολοκλήρωσης της παρούσας προπτυχιακής ερευνητικής εργασίας θα ήθελα να ευχαριστήσω θερµά τον καθηγητή µου, κο Στυλιανίδη Ευστράτιο, για την ευκαιρία που µου έδωσε να ασχοληθώ µε το συγκεκριµένο θέµα, καθώς και για την εµπιστοσύνη, βοήθεια και γνώση που µου παρείχε κατά τη διάρκεια της συνεργασίας µας. Επιπλέον, θα ήθελα να ευχαριστήσω τους στενούς φίλους και συναδέλφους για τη στήριξη τους, καθ όλη τη διάρκεια εκπόνησης της έρευνας.

4 Πίνακας περιεχομένων Ευχαριστίες... 3 Περίληψη... 6 Abstract Εισαγωγή στη φωτογραφία Ιστορία της φωτογραφίας Φως και χρώµα Η σκοτεινή κάµερα θάλαµος Πλατφόρµες εξάρτησης εικονοληπτικών συστηµάτων Ορνιθόπτερα Αερόστατα-Μπαλόνια Χαρταετοί Πύραυλοι-Ρουκέτες Περιστέρια-Ανεµόπτερα- Αεροπλάνα ορυφόροι Μη επανδρωµένα εναέρια οχήµατα (UAV) Εφαρµογές Φωτογραµµετρική αποτύπωση της πολιτιστικής κληρονοµιάς µε τη χρήση µπαλονιού Καταγραφή διαχρονικών µεταβολών στην επιφάνεια της γης Απόκτηση υψηλής χωρικής ανάλυσης δεδοµένων για γεω-επιστήµες Φωτογραµµετρική αποτύπωση της αρχαιολογικής περιοχής Pinchango Alto στο Περού Τηλεκατευθυνόµενα µη επανδρωµένα συστήµατα λήψης εικόνων Ορισµός τηλεκατευθυνόµενου µη επανδρωµένου συστήµατος Ιστορικά στοιχεία Κατηγοριοποίηση τηλεκατευθυνόµενων µη επανδρωµένων εναέριων οχηµάτων σήµερα Πλοήγηση Πλατφόρµες µη επανδρωµένων εναέριων οχηµάτων, εφαρµογές και αισθητήρες που χρησιµοποιούν Μπαλόνια Χαρταετοί Αερόπλοια Ελικόπτερα Αεροσκάφη σταθερών πτερύγων Επισκόπηση αισθητήρων που έχουν χρησιµοποιηθεί Παραδείγµατα Εφαρµογών Μοντέλο UAV σε αστικές περιοχές UAV ως βάση για την τηλεπισκόπηση κατολισθήσεων... 44

5 3.6.3 Συλλογή δεδοµένων υψηλής χωρικής και φασµατικής ανάλυσης µε UAV Συµπεράσµατα Βιβλιογραφία Ηλεκτρονικές Πηγές Παράρτηµα ΚατάλογοςΕικόνων Κατάλογος Πινάκων... 53

6 Περίληψη Η έρευνα στον τοµέα των µη επανδρωµένων αεροσκαφών έχει αυξηθεί τα τελευταία χρόνια. Η ανάγκη για χρήση ευέλικτων αυτόνοµων συστηµάτων που θα αντικαθιστούν τον ανθρώπινο παράγοντα, έχει οδηγήσει στην ανάπτυξη πλατφόρµων ικανών να συµµετέχουν σε ποικιλία εφαρµογών. Τα συγκεκριµένα συστήµατα αποτελούν µία πολύτιµη πηγή συλλογής δεδοµένων για τον έλεγχο, την επιτήρηση, τη χαρτογράφηση και την τρισδιάστατη µοντελοποίηση. Στην παρούσα ερευνητική εργασία, επιχειρείται η προσέγγιση της εξέλιξης αυτών των συστηµάτων και η επισκόπηση των εφαρµογών τους µέχρι σήµερα, µε το ενδιαφέρον να επικεντρώνεται στις εξελίξεις στον τοµέα της χωρικής τεκµηρίωσης. Στο πρώτο κεφάλαιο, επιχειρείται µια ιστορική αναδροµή σχετικά µε την ανάπτυξη της φωτογραφικής αποτύπωσης και των φωτογραφικών µεθόδων, φτάνοντας στην ανάγκη ανάπτυξης συστηµάτων, για από αέρος αποτύπωση του χώρου. Στο δεύτερο κεφάλαιο, παρουσιάζονται τα είδη πλατφόρµων εξάρτησης φωτογραφικών µηχανών (εκτός των µη επανδρωµένων συστηµάτων) που αναπτύχθηκαν και δοκιµάστηκαν µε το πέρασµα του χρόνου και παρουσιάζονται συνοπτικά εφαρµογές αυτών. Στο τρίτο κεφάλαιο, η έρευνα εστιάζεται κατεξοχήν στα µη επανδρωµένα συστήµατα αεροφωτογράφισης. Καταγράφεται η εξέλιξη της πλατφόρµας τους, από την εµφάνιση τους µέχρι σήµερα, καθώς και εφαρµογές στις οποίες έγινε χρήση τέτοιων συστηµάτων διεθνώς. Το τεύχος ολοκληρώνεται µε το τέταρτο κεφάλαιο και τη συλλογή συµπερασµάτων. Abstract Research in the field of unmanned aircraft has increased in recent years. The need for use of flexible autonomous systems that will replace the human factor has led to the development of a platform able to participate in a variety of applications. These systems are a valuable source of data collection for monitoring, surveillance, mapping and three-dimensional modeling. In this research work, an attempt to approximate the evolution of these systems and reviewing their applications up to date, focusing on developments in the field of spatial documentation. The first chapter, attempts a historical overview on the development of photographic surveying and photographic methods, reaching the need to develop systems for aerial mapping space. The second chapter presents the dependency types platforms cameras (except of unmanned systems) that were developed and tested with the passage of time. In the third chapter, the research focuses predominantly on unmanned aerial photogrammetric systems. The evolution of the platform is recorded, from their appearance to date, and applications in which use of such systems was made. The issue ends with the conclusions.

7 1 Εισαγωγή στη φωτογραφία 1.1 Ιστορία της φωτογραφίας Το ενδιαφέρον για τη φωτογραφία εκδηλώθηκε γύρω στο ύο από τα απαραίτητα στοιχεία που θα τη συναρτούσαν υπήρχαν ήδη από αιώνες περιµένοντας το σωστό εφευρέτη να τα βάλει στη σωστή θέση αφενός µια σωστή θεωρία φωτός και χρώµατος και αφετέρου ένα όργανο καταγραφής. Αυτό που έλειπε ήταν η ανακάλυψη ενός φωτοευαίσθητου γαλακτώµατος, που θα µπορούσε να γίνει µόνιµο και σταθερό (Jensen J. R., 2007, σ. 61) Φως και χρώμα Για περισσότερο από 1000 χρόνια οι ινδοί αστρολόγοι δίδασκαν ότι το λευκό χρώµα του ήλιου συντίθεται από όλα τα χρώµατα. Η πεποίθηση του Αριστοτέλη ότι όλα τα χρώµατα προκύπτουν από µίξη του λευκού µε το µαύρο επικράτησε το 17ο αι π.χ. Ακόµη και ο Leonardo Da Vinci δε µπορούσε να αποφασίσει, υποστηρίζοντας, ότι υπήρχαν έξι κύρια χρώµατα ή οκτώ. Έπρεπε ο Isaac Newton να θέσει τη σωστή έννοια φωτός και χρώµατος, το 1672, δηµοσιεύοντας τη «Νέα θεωρία για το φως και τα χρώµατα». Ο Newton ανακάλυψε πως χρησιµοποιώντας το πρίσµα, µπορούσε να διασπείρει λευκό φως σ ένα φάσµα χρωµάτων κόκκινο, πορτοκαλί, κίτρινο, πράσινο, µπλε και ιώδες. Χρησιµοποιώντας ένα δεύτερο πρίσµα βρήκε ότι µπορεί να ξανα-συνδυάσει τα χρώµατα σε λευκό φως. Ήταν ο πρώτος που κατέγραψε επιστηµονικά τη φασµατική φύση του φωτός. Οι ιδέες του βοήθησαν την αρχή της εποχής της σύγχρονης οπτικής (Jensen J. R., 2007, σ. 61) Η σκοτεινή κάμερα θάλαμος Θεµελιώδεις αρχές των µηχανών λήψης ήταν ήδη γνωστές από τον 4ο αι. π.χ. στην Κίνα και την Ελλάδα. Μια µηχανή γνωστή ως σκοτεινός θάλαµος χρησιµοποιούνταν από καλλιτέχνες σαν σχεδιαστικό βοήθηµα. Ο σκοτεινός θάλαµος χρησιµοποιούσε έναν απλό φακό που τοποθετούνταν µέσα σε ένα κουτί για να εστιάσει εικόνες από τον έξω κόσµο πάνω σε έναν καθρέπτη και έπειτα σε µια πλάκα από γυαλί. Το άτοµο έπειτα σκίτσαρε την επιθυµητή πληροφορία πάνω σε ένα σχετικά διαφανές χαρτί (π.χ. το λεπτό ριζόχαρτο). Με αυτόν τον τρόπο µπορούσαν να καταγραφούν οι σχετικές αναλογίες και το σχήµα των αντικειµένων. Το πρόβληµα που είχαν να αντιµετωπίσουν αυτά που θα εφεύραν τη φωτογραφία στο µέλλον, ήταν το πώς να διατηρήσουν την εικόνα πάνω στο γυαλί. Εφεύρεση του φωτο-ευαίσθητου γαλακτώµατος και µεθόδων για τη σταθεροποίηση της εικόνας. Ο Joseph Nicephore Niepce ( ) παρήγαγε την πρώτη φωτογραφική εικόνα στον κόσµο περίπου στα Η εικόνα λήφθηκε από ένα παράθυρο του σπιτιού του στο χωριό Saint Loup de Varenne, κοντά στο Charlon-sur-Saone, στη Γαλλία και απεικονίζει κτίρια και την αυλή του. Αυτή ήταν η πρώτη επιτυχηµένη µόνιµη φωτογραφία. Την τεχνική που χρησιµοποίησε ο Niepce την ονόµασε ηλιογραφία, σκίτσο του ήλιου, εµπνευσµένο από τις ελληνικές λέξεις ήλιος και γραφή (Jensen J. R., 2007, σ. 62). Μετά το θάνατο του Niepce, ο Daguerre συνέχισε να πειραµατίζεται µε διάφορα γαλακτώµατα και σταθεροποιητές εικόνας. Στις 7/1/1839 παρουσίασε τη διαδικασία, στην οποία είχε δώσει και το όνοµά του, γνωστή ως Daquerreotype (Ντακεροτυπία).

8 Η διαδικασία περιελάµβανε τα ακόλουθα βήµατα (Jensen J. R., 2007, σ. 63): Μια γυαλισµένη επιφάνεια από άργυρο τοποθετούνται πάνω σε φύλλο χαλκού Η πλάκα γινόταν φωτοευαίσθητη εκθέτοντας την στους ατµούς ιωδιούχουν κρυστάλλων µέσα σε ένα κουτί. Ο ατµός αντιδρούσε µε το ασήµι, παράγοντας τη φωτοευαίσθητη ένωση του ιωδιούχου αργύρου. Η φωτοευαίσθητη πλάκα τοποθετούνταν στον σκοτεινό θάλαµο και ξεκινούσε η έκθεση. Η έκθεση συχνά διαρκούσε αρκετά λεπτά, στη διάρκει ατων οποίων συµµετέχοντες (ή το τοπίο) έπρεπε να παραµείνει ακίνητο. Κατά την έκθεση, η πλάκα κατέγραφε τη λανθάνουσα εικόνα του τοπίου, η οποία ενώ ήταν χηµικά παρούσα, παρέµενε µη ορατή στο ανθρώπινο µάτι. Η λανθάνουσα εικόνα δηµιουργούνταν τοποθετώντας την εκτεθειµένη πλάκα σε ένα κουτί, το οποίο είχε ένα πιάτο θερµασµένου υδραργύρου στον πάτο. Στα σηµεία όπου φωτόνια φωτός, είχαν χτυπήσει την πλάκα, η εξάτµιση του υδραργύρου δηµιουργούσε τις φωτεινές περιοχές της εικόνας. Όπου λίγα φωτόνια φωτός χτήπησαν την πλάκα, δεν δηµιουργούνταν αµάλγαµα. Η πλάκα τοποθετούνταν τότε µέσα σε διάλυµα κοινού άλατος (χλωριούχο νάτριο), το οποίο έκαναν τον ιωδιούχο άργυρο που δεν είχε εκτεθεί να µην επηρεάζεται από επιπλέον επίδραση φωτός. Η πλάκα έπειτα πλενόταν σε νερό και στέγνωνε. Το αποτέλεσµα ήταν µια θετική εικόνα. Λίγα χρόνια αργότερα το θειικό νάτριο, το οποίο ανακαλύφθηκε από τον Herschel το 1819, χρησιµοποιούνταν ως σταθεροποιητής αντιδραστήριο αντί για χλωριούχο νάτριο. Η διαδιακασία του Daguerre κατέγραφε την εικόνα µε πολύ καλή λεπτοµέρεια. υστυχώς, δεν υπήρχε τρόπος να παραχθούν αντίτυπα εκτός από το να ξανατραβηχτεί η φωτογραφία. Αυτό που χρειαζόταν ήταν µια διαδικασία που θα µπορούσε να παράγει πολλαπλά αντίτυπα από µία µόνο έκθεση. Το 1839, ένας άγγλος ονόµατι William Henry Fox Talbot ( ), ο οποίος ήταν µέλος της Royal Society (αντίστοιχο της Γαλλικής Ακαδηµίας Επιστηµών), ανακάλυψε ότι µια εικόνα σχηµατισµένη σε χαρτί επικαλυµένο µε ιωδιούχο άργυρο, αν και σχεδόν ορατή, µπορούσε να αναπτυχθεί ή να ενισχυθεί µε γαλλικό οξύ και νιτρικό άργυρο. Χρησιµοποίησε κερωµένα διάφανα αρνητικά, µε υποθειώδες νάτριο, για να κάνει θετικά αντίτυπα σε χαρτί από χλωριούχο άργυρο. Οι φωτογραφίες που φτιάχνονταν µε αυτό τον τρόπο δεν ήταν ισάξιες µε τη διαδικασία του Daguerre σε λαµπρότητα και οξύτητα, αλλά το calotype (από την ελληνική λέξη καλός και για το όµορφος και τύπος για το εντύπωση), ως διαδικασία κατέστησε δυνατή την παραγωγή ενός αριθµού από θετικά αντίγραφα από το αρνητικό. Το Pencil of Nature (1844) του Talbot, ήταν το πρώτο βιβλίο που εικονογραφήθηκε. Η διαδικασία του Talbot είναι βασικά η ίδια διαδικασία που χρησιµοποιείται σήµερα στην επίγεια και εναέρια φωτογραφία (Jensen J. R., 2007, σσ ). Η φωτογραφία θεωρήθηκε θαυµατουργή εκείνη την εποχή, διότι πριν το 1839 ήταν αδύνατο να γνωρίζεις ακριβώς πώς ήταν ένα άτοµο ή ένας τόπος, χωρίς πραγµατικά να γνωρίζεις το άτοµο ή να έχεις επισκεφθεί τον τόπο. Το 1851, ο άγγλος Frederick Scott Archer ανακάλυψε ότι µια πλάκα γυαλιού αλειµένη µε κολλώδιο (νιτροκυτταρίνη διαλυµένη σε αιθέρα και αλκοόλη) µπορούσε να χρησιµοποιηθεί ως

9 γαλάκτωµα. Ανέπτυξε έναν τρόπο να γίνεται επάλειψη της πλάκας µε την ουσία. Η πλάκα γινόταν ευαίσθητη στο φως τοποθετώντας την µέσα σε νιτρικό άργυρο. Τα ιόντα αργύρου αντιδρούσαν µε το ιόντα ιωδίου και δηµιουργούσαν φωτοευαίσθητο ιώδιο µέσα στο κολλώδιο. Η πλάκα εκτιθόταν ενώ ήταν ακόµη υγρή και έπειτα τοποθετούνταν σε πυρογαλλικό οξύ, σε υποθειώδες νάτριο και ξεπλενόταν. Η διαδικασία µε το κολλώδιο έπρεπε να πραγµατοποιηθεί σε µια τοποθεσία. Αυτό απαιτούσε ένα ολοκληρωµένο σκοτεινό δωµάτιο αν η φωτογραφία θα ήταν στο πεδίο. Από το 1851 έως το 1888 αυτή ήταν η πιο διάσηµη διαδικασία φωτογράφισης, αντικαθιστώντας ολοκληρωτικά τις διαδικασίες του Daguerre και calotype. Σηµαντικές εξελίξεις στη φωτογραφία έγιναν, αφού ο Richard L. Maddox, ένας λονδρέζος γιατρός, επινόησε τη διαδικασία ξηρής πλάκας το 1871, κατά την οποία χρησιµοποιούσε ζελατίνη, ως το µέσο αναστολής των φωτοευαίσθητων αλάτων αργύρου. Αυτή η διαδικασία ήταν σαφώς ανώτερη από αυτή µε το κολλώδιο, επειδή αφενός το γαλάκτωµα ήταν περισσότερο ευαίσθητο (περίπου 60 φορές) και αφετέρου γιατί µπορούσε να αναπτυχθεί όταν το γαλάκτωµα ήταν στεγνό. εν ήταν πλέον απαραίτητο να έχεις ένα υγρό εργαστήριο κοντά. Το πιο ευαίσθητο γαλάκτωµα ήταν επίσης σηµαντικό γιατί σταµατούσε την πράξη γρηγορότερα, αυξάνοντας σηµαντικά την ποιότητα της λεπτοµέρειας στην επίγεια και εναέρια φωτογραφία. Βασισµένος σε αυτή τη λογική ο Leon Warnerke επινόησε το κυλινδρικό φιλµ στα Πριν το 1888, το ευρύ κοινό µπορούσε να αγοράσει µια κάµερα και ένα φιλµ, αλλά δεν ήξεραν πώς να το αναπτύξουν και να εκτυπώσουν τις φωτογραφίες. Το 1888, ο George Eastman έκανε την επανάσταση στη φωτογραφία. Βασιζόµενος στη δουλειά του Warnerke, χρησιµοποίησε γαλάκτωµα ζελατίνης, στο οποίο αναστέλλονταν φωτοευαίσθητα άλατα αργύρου. Αυτό το υλικό καλυπτόταν µε χαρτί και παράγονταν σε κυλινδρική µορφή. Αυτή η καθαρή, εύχρηστη µορφή φιλµ εξέλιξε και ανέπτυξε τη χρησιµότητα της φωτογραφίας (Jensen J. R., 2007, σσ ).

10 2 Πλατφόρµες εξάρτησης εικονοληπτικών συστηµάτων Η επιθυµία του ανθρώπου να πετάξει και η προοπτική της από αέρος παρατήρησης της γης οδήγησαν σε αξιοθαύµαστες εφευρέσεις. Ακόµη και στην πρώιµη µυθολογία γίνονται αναφορές σε πτήσεις. Για παράδειγµα, ο αίδαλος έφτιαξε φτερά από πούπουλα και κερί για τον εαυτό του και το γιο του µε σκοπό να δραπετεύσουν από τη φυλακή. Ο Έλληνας ήρωας Περσέας χρησιµοποιούσε σανδάλια µε φτερά και πέταξε για να σώσει την Ανδροµέδα. Μετά από πολύ καιρό ο άνθρωπος κατέληξε σε µια σειρά από ανακαλύψεις που του επέτρεψαν να υπερνικήσει τη βαρύτητα και να έχει µια εναέρια οπτική. Κάποιες από τις εναέριες πλατφόρµες που δηµιουργήθηκαν ήταν περισσότερο χρήσιµες και ασφαλείς από άλλες. 2.1 Ορνιθόπτερα Οι πρώτες απόπειρες πτήσεων αφορούσαν ανθρώπους που προσπαθούσαν να µιµηθούν πουλιά. Κατασκεύαζαν µηχανήµατα τα οποία ονοµάζονταν ορνιθόπτερα. Πηδούσαν από σηµεία που βρίσκονταν ψηλά, όπως λόφους, δεµένοι στα µηχανήµατα και συχνά σκοτώνονταν. Στα σηµειωµατάρια του Leonardo Da Vinci, µεταξύ 1488 και 1514, υπάρχουν πολλά σχέδια από ορνιθόπτερα και απλά ελικόπτερα. εν είναι γνωστό αν τα σχέδια έγιναν από τον ίδιο. Πρότεινε όµως ότι τα µηχανήµατα θα έπρεπε να χρησιµοποιηθούν πάνω από νερό για ασφάλεια (Jensen J. R., 2007, σ. 66). 2.2 Αερόστατα-Μπαλόνια Τα θερµού αέρα µπαλόνια ανακαλύφθηκαν από τους Joseph και Etienne Montgolfier το 1873 στη Γαλλία. Έκαιγαν άχυρο και µαλλί για να παράγουν τον χαµηλής πυκνότητας αέρα, ο οποίος ανύψωνε το µπαλόνι και το καλάθι από το έδαφος. Οι πρώτοι επιβάτες ήταν ζώα. Οι πρώτοι άνθρωποι που πέταξαν µε µπαλόνι ήταν οι J.F. Pilatre de Rozier και Marquis d Arlandes, πάνω από το Παρίσι. Οι άνθρωποι που πέταξαν στον ουρανό µε µπαλόνι, συχνά αποκαλούσαν τους εαυτούς τους αεροναύτες. Η πρώτη γνωστή αεροφωτογραφία λήφθηκε το 1858, από τον αεροναύτη Gaspard Felix Tournachon (ο ίδιος αυτοαποκαλούνταν Ναδάρ). Ο Tournachon είχε όραµα στο πόσο θα µπορούσε να συνεισφέρει η αεροφωτογράφιση στο µέλλον, και στις 23 Οκτωβρίου 1858, αιτήθηκε για πατέντα αυτού που σήµερα αποκαλούµε εναέρια έρευνα τη χαρτογράφηση της γης από µια σειρά επικαλυπτόµενων αεροφωτογραφιών. Αργότερα τον ίδιο µήνα, ανέβηκε σε ένα εξαρτηµένο από το έδαφος µπαλόνι πάνω από το Παρίσι. Υπέστη πολλές αποτυχίες στην προσπάθειά του να κάνει λήψη µιας φωτογραφίας, διότι το αέριο που έφευγε από το µπαλόνι απευαισθητοποιούσε τις γυάλινες πλάκες που είχαν επαληφθεί µε κολλώδιο. Τελικά οι προσπάθειές του στέφθηκαν µε επιτυχία πανω από τη Val de Bievre, στα προάστια του Παρισιού, όπου πέταξε ψηλά µε ένα εξαρτηµένο µπαλόνι, µόλις 80 µέτρα πάνω από το έδαφος, εξέθεσε µια φωτογραφική πλάκα και έπειτα τραβήχτηκε απότοµα κάτω στη γη. Η πρώτη αυτή εναέρια φωτογραφία δεν έχει διασωθεί. Οι πρώτες επιτυχηµένες αεροφωτογραφίες, οι οποίες σώζονται, λήφθηκαν δύο χρόνια αργότερα, στις 13 Οκτωβρίου 1860, από το εξαρτηµένο µπαλόνι Queen of the Air, στις Ηνωµένες Πολιτείες από τον James W. Black και το Samuel A. King, από ύψος 1200 ποδιών πάνω από τη

11 Βοστώνη της Μασαχουσέτης. Οι φωτογραφίες λήφθηκαν χρησιµοποιώντας υγρές πλάκες από κολλώδιο. Κατά τη διάρκεια του εµφυλίου πολέµου στην Αµερική, ο συνταγµατάρχρης McClellan χρησιµοποιήσε µπαλόνια για να παρακολουθήσει τις θέσεις και τις κινήσεις του αντιπάλου του. Για παράδειγµα, τον Ιούνιο του 1862, ο συµµαχικός στρατός χρησιµοποιήσε εξαρτηµένα από το έδαφος µπαλόνια σε υψόµετρο 1400 ποδιών, για να συγκεντρώσει πληροφορίες και να σχεδιάσει χάρτες των οχυρώσεων του Richmond, της Virginia. Το αερόστατο Interpid, φουσκώθηκε µε χρήση ενός συστήµατος που παρήγαγε υδρογόνο. Πιστεύεται ότι αρκετές αεροφωτογραφίες λήφθηκαν µε εξαρτηµένα µπαλόνια. Παρόλα αυτά, καµία φωτογραφία του εµφυλίου πολέµου δεν έχει διασωθεί. Στο µεταξύ, στην Ευρώπη, ο Gaspard Felix Tournachon (Nadar) ήταν ακόµη ενεργά απασχολούµενος µε την αεροφωτογράφιση µε χρήση µπαλονιών. Στην πραγµατικότητα, σχεδίασε ένα µπαλόνι τεραστίων διαστάσεων, το οποίο ονόµασε Le Geant (The Giant) το Το µπαλόνι είχε κυβικά πόδια αερίου και χωρούσαν άνετα 12 επιβάτες. Καµία αεροφωτογραφία που τραβήχτηκε µε το Le Geant δε σώζεται. Παρόλα αυτά, ο Ναδάρ, έκανε αρκετές επιτυχηµένες πλάγιες λήψεις, χρησιµοποιώντας ίσως την πρώτη κάµερα µε πολλαπλούς φακούς από το Hippodrome µπαλόνι, δεµένο στα 1700 ποδια, πάνω από το Παρίσι, το Η διαδικασία µε τη στεγνή πλάκα, που εφυήρε ο Richard Maddox το 1871 ήταν ένα πραγµατικό δώρο στην απόκτηση αεροφωτογραφιών από µπαλόνια, διότι δεν απαιτούνταν η ύπαρξη εργαστηρίου κοντά και το γαλάκτωµα ήταν γρηγορότερο, µε αποτέλεσµα µια λιγότερο θολή εικόνα. Αυτό οδήγησε στη λήψη µεγάλου αριθµού εικόνων κατά το τέλος του 19ου αι. Ο Gaston Tissandier δηµοσίευσε το πρώτο εγχειρίδιο στη φωτογραφία µε χρήση πλατφόρµων εξαρτηµένων από µπαλόνια, La Photographie en Balloon. Αξιόλογη έρευνα πραγµατοποιήθηκε από τις δυνάµεις της αεροπορίας των Ηνωµένων Πολιτειών αλλά και τη CIA, στο διάστηµα , σχετικά µε τη χρησιµότητα µη επανδρωµένων µπαλονιών, που πετούσαν σε µεγάλα υψόµετρα, µε κάµερες που φωτογράφιζαν αναγνωριστικά µεγάλες γεωγραφικές εκτάσεις. Αυτό ονοµαζόταν Grayback Program. Ένα δοκιµαστικό µπαλόνι εκτοξεύτηκε από τη CIA από τη Σκωτία, περιπλανήθηκε πάνω από τη Σοβιετική Ένωση και ανακτήθηκε κοντά στη Νότια Κορέα. Παρόµοια µπαλόνια εκτοξεύτηκαν και ανακτήθηκαν στις Η.Π.Α. Βασισµένοι σε αυτές τις επιτυχίες το αναγνωριστικό µπαλόνι Genetrix ξεκίνησε τον Οκτώβριο του Σκοπός ήταν να αποκτηθούν φωτογραφίες που θα κάλυπταν όλη τη χερσαία έκταση της Σοβιετικής Ένωσης, µε πρόταση ανύψωσης και ανάκτησης 2500 µη επανδρωµένων, υψηλού υψοµέτρου µπαλονιών. Περίπου 448 µπαλόνια εκτοξεύθηκαν από την Σκωτία, τη Νορβηγία, τη υτική Γερµανία και την Τουρκία. Οι κάµερες από αυτά τα µπαλόνια τράβηξαν αεροφωτογραφίες, καλύπτοντας έκταση τετραγωνικών µιλίων σοβιετικού και κινεζικού εδάφους, συµπεριλαµβανοµένου και του σηµαντικού πυρηνικού διυλιστηρίου στο Dononovo της Σιβηρίας. Η αεροφωτογράφιση από εξαρτηµένα και µη µπαλόνια συνεχίζεται µέχρι σήµερα. Η σταθεροποίηση του µπαλονιού κατά τη διάρκεια των λήψεων παραµένει ακόµη και σήµερα ένα σηµαντικό πρόβληµα. Επίσης, τα µη εξαρτηµένα µπαλόνια βρίσκονται στο έλεος των ανέµων,

12 κάνοντας την πλοήγησή τους ιδιαίτερα δύσκολη πάνω από την επιθυµητή θέση (Jensen J. R., 2007, σσ ). 2.3 Χαρταετοί Κάµερες τοποθετούµενες σε µεγάλους χαρταετούς χρησιµοποιήθηκαν επίσης για την απόκτηση αεροφωτογραφιών. Ο Frenchman Arthur Batut πρωτοστάτησε στην ανάπτυξη της αεροφωτογράφισης από χαρταετούς. Το 1890, δηµοσίευσε το La Photographie Aerienne par Cerf-volant, στην οποία υπογράµµισε τη χρησιµότητα της αεροφωτογράφισης µε χρήση χαρταετού για τον εξερευνητή (που παρακολουθεί το τοπίο), τον αρχαιολόγο (για τον εντοπισµό ερειπίων), το στρατιωτικό (για αναγνώριση) και τον αγρονόµο (για να διαπιστώσει αρρώστιες των αµπελώνων). Ο Batut αισθάνθηκε ότι η χρήση χαρταετού θα µπορούσε να φέρει την αεροφωτογράφιση πολύ κοντά στο ευρύ κοινό (Batut, 1890, Tennant, 1903). Ο George R. Lawrence of Chicago παρολίγο να σκοτωθεί δύο φορές, στην προσπάθειά του να κάνει λήψη αεροφωτογραφιών από εξαρτηµένα µπαλόνια. Μια φορά, έπεσε 228 ποδια σε µια γόνδολα από ένα µπαλόνι πάνω από τις µάντρες του Σικάγο και σώθηκε επειδή η γόνδολα προσγειώθηκε πάνω σε καλώδια τηλέγραφου. Έπειτα, δεν ήταν παράξενο, το ότι στράφηκε προς τους χαρταετούς. Συχνά χρησιµοποιούσε 17 χαρταετούς, συνδεδεµένους σαν «τραίνο» µεταξύ τους (αν και συνήθως επαρκούσαν 5-10) για να ανυψώσει κάµερες που ζύγιζαν έως και 2000 λίµπρες. Ονόµαζε αυτή τη συλλογή δεµένων χαρταετών Captive Aircraft (Baker, 1994). Μια βάση εξάρτησης κρεµόταν από το χαµηλότερο χαρταετό στη σειρά, επιτρέποντάς του να ρυθµίζει την κάµερα σε µια κατεύθυνση πριν την ανύψωση. Ένα σύστηµα φραγµάτων, γραµµών και βαριδίων απέτρεπε την κάµερα από το να γυρίσει οριζόντια ενώ την ίδια στιγµή µειωνόταν η τάση της κάµερας να ταλαντεύεται. Ο Lawrence ενεργοποιούσε το κλείστρο, ενσωµατώνοντας ένα µονωµένο καλώδιο στη γραµµή του χαρταετού, το οποίο έφερε ηλεκτρικό ρεύµα στην κάµερα (Newhall, 1969, Baker, 1994). Κάποιες από τις πιο διάσηµες αεροφωτογραφίες του Lawrence τραβήχτηκαν έξι εβδοµάδες µετά την 18η Απριλίου 1906, τη µέρα που έγινε ο µεγάλος σεισµός στο Σαν Φραντσίσκο. Στην αρχή, η βροχή µούσκεψε το καλώδιο και δεν µπορούσε να ενεργοποιηθεί το κλείστρο. Έπειτα, ο ήλιος στέγνωσε τη γραµµή, επιτρέποντας πάλι το κλείστρο να λειτουργήσει. Πανοραµικά αρνητικά λήφθηκαν από πανοραµική κάµερα που είχε µια κυψελοειδή πλάκα 18,75 * 48 ιντσών. Οι φωτογραφίες που λήφθηκαν τότε ήταν οι µεγαλύτερες που παράχθηκαν ποτέ από αεροµεταφερόµενη πλατφόρµα. Η κάµερα κάλυψε 160ο θέαση, παράγοντας ευρείας γωνίας και υψηλής λεπτοµέρειας αεροφωτογραφίες της κατεστραµµένης πόλης (Baker, 1994). Το µεγαλύτερο πρόβληµα µε τους χαρταετούς και τα µπαλόνια είναι ότι δεν µπορούν να πλοηγηθούν µε την αυστηρή σηµασία της λέξης. Παρόλα αυτά όµως, έχουν ληφθεί εξαιρετικές αεροφωτογραφίες µε τη χρήση τους (Jensen J. R., 2007, σ. 70). 2.4 Πύραυλοι-Ρουκέτες Πολύ πριν εφευρεθούν τα αεροπλάνα, γίνονταν λήψεις αεροφωτογραφιών εκτοξεύοντας µια κάµερα στον ουρανό. Το 1888, η La Nature περιέγραφε µια φωτο-ρουκέτα, που επινοήθηκε από τον Amadee Denisse. Το 1891, ο Ludwig Rahrmann έλαβε γερµανική πατέντα για ένα σύστηµα

13 φωτογράφισης το οποίο εκτοξευόταν στον ουρανό, µε χρήση ρουκέτας ή µεγάλης διαµέτρου όπλου. Η κάµερα επέστρεφε στο έδαφος µε χρήση αλεξίπτωτου (Newhall, 1969). Το 1903, ο Alfred Maul πατεντάρισε µια κάµερα ρουκέτα. Αεροφωτογραφίες από ρουκέτα, οι οποίες λήφθηκαν από υψόµετρο 2600 ποδιών, δηµοσιεύτηκαν στο Illustrated London News το εκέµβριο του 1912 (Jensen J. R., 2007, σ. 71). 2.5 Περιστέρια-Ανεμόπτερα- Αεροπλάνα Όλα τα περιστέρια, ανεµόπτερα και αεροπλάνα πετυχαίνουν διαρκή πτήση βασιζόµενα στην αρχή της αεροδυναµικής. Άερας που φυσάει πάνω και κάτω από ένα φτερό, κάνει το φτερό να αποκτήσει αεροδυναµική άντωση αν αυτό έχει το κατάλληλο σχήµα. Ένα επίπεδο φτερό παλεύει µε τη ροή του αέρα προκαλώντας αντίσταση, ενώ ένα καµπύλο φτερό επιτρέπει στον αέρα να ρέει οµαλά γύρω του. Ένα φτερό που είναι καµπύλο επάνω και σχεδόν ίσιο κάτω δηµιουργεί αεροδυναµική άνωση. Τα µόρια του αέρα που περνούν πάνω από την επιφάνεια του φτερού έχουν να διανύσουν µεγαλύτερη απόσταση και έτσι πρέπει να κινηθούν πιο γρήγορα, δηµιουργώντας λιγότερη πίεση από τον άερα που βρίσκεται κάτω από το φτερό και πηγαίνει µε πιο αργή ταχύτητα. Η υψηλότερη πίεση του αέρα κάτω ασκεί πίεση επάνω, προκαλώντας την ανύψωση του φτερού. Στρέφοντας το φτερό προς τα πάνω, αυξάνεται η αεροδυναµική άνωση ακόµη περισσότερο (Jensen J. R., 2007, σ. 71). Περιστέρια Το 1903, ο Julius Neubronner πατεντάρισε µια κάµερα δεµένη σε στήθος περιστεριού, η οποία ζύγιζε µόλις 2,5oz. Το περιστέρι έχει την ιδιότητα ότι µε το που αρχίζει να ανυψώνεται κάνει µια σπιροειδή πορεία µέχρι να εντοπίσει τη φωλιά του την οποία εντοπίζει από απόσταση 20 µιλίων. Σε αυτή τη φάση, είναι δυνατή η λήψη φωτογραφιών από διαφορετικές οπτικές. Έπειτα, αφού εντοπίσει τη φωλιά του, πετάει σε ευθεία γραµµή µε την ταχύτητα ενός τραίνου. Έτσι η πορεία του µπορεί να καταγραφεί φωτογραφικά αφού ο τρόπος µε τον οποίο πετάει είναι γνωστός.λήψεις γίνονταν αυτόµατα κάθε 30 δευτερόλεπτα (Jensen J. R., 2007, σ. 71). Ανεµόπτερα Ο George Cayley και ο John Stringfellow βελτίωσαν την αεροδυναµική και τους µηχανισµούς ελέγχου των ανεµόπτερων. Ο δάσκαλος του Cayley ήταν ο πρώτος άνθρωπος που πέτυχε πτήση µε ανεµόπτερο το Από το 1891 έως το 1896, ένας γερµανός πολιτικός µηχανικός, ονόµατι Otto Lilienthal ολοκλήρωσε περίπου 2000 πτήσεις µε ανεµόπτερο. Μερικές φορές πετούσε για περισσότερο από 1000 πόδια. Οι Orville και Wilbur Wright ήταν συνεπαρµένοι µε την ιδέα της πτήσης. Αρχικά πειραµατίστηκαν µε ανεµόπτερα στην Kitty Hawk, NC, όπου έπενεαν συνεχώς άνεµοι και το µόνο εµπόδιο ήταν οι αµµόλοφοι. Βασίστηκαν στα σχέδια των Lilienthal και Chanute και τελικά σχεδίασαν τα δικά τους ανεµόπτερα το 1900 (Jensen J. R., 2007, σ. 71). Αεροπλάνα Το 1903, οι αδερφοί Wright κατασκεύασαν µια µηχανή 12 ίππων και την πρώτη λειτουργική προπέλα για αεροπλάνο. Με τη ρίψη ενός νοµίσµατος, δόθηκε η ευκαιρία στον Wilbur Wright

14 να πετάξει πρώτος µε τη µηχανοκίνητη αυτή κατασκευή στις 14 εκεµβρίου Στις 17 εκεµβρίου 1903, στο Kill Devil Hills, Kitty Hawk, NC, ο Orville Wright πέταξε για 12 δευτερόλεπτα και σε µήκος 120 πόδια. Και οι δύο αδερφοί πέταξαν αρκετές φορές εκείνη την ηµέρα, µε τον Wilbur να πετάει τη µεγαλύτερη απόσταση των 852 ποδιών. Η επανδρωµένη µηχανοκίνητη πτήση είχε ξεκινήσει. Το πρωτότυπο Wright Flyer ελεγχόταν από τον πιλότο, που καθόταν επιρρεπής στο χαµηλότερο φτερό. Οι στροφές επιτυγχάνονταν µε τη στροφή του σώµατος από τη µια στην άλλη πλευρά. Αυτό προκαλούσε κίνηση στο πηδάλιο και στροφή στα φτερά. Το αριστερό χέρι του πιλότου έλεγχε την κίνηση ανόδου καθόδου. Όπως είναι προφανές, δεν ήταν δυνατή η λήψη φωτογραφιών, αφού και τα δύο χέρια του πιλότου ήταν απαραίτητα για το χειρισµό του αεροπλάνου. Οι αδερφοί Wright κατασκεύασαν ένα βελτιωµένο αεροπλάνο το 1907, επιτρέποντας στον πιλότο και τον επιβάτη να στέκονται στο χαµηλότερο φτερό. Η πρώτη φορά που ένα αεροπλάνο χρησιµοποιήθηκε ως πλατφόρµα για την απόκτηση αεροφωτογραφιών ήταν το 1908, όταν ο φωτογράφος L.P. Bonvillain συνόδευσε τον Wilbur σε µια πτήση. Τράβηξε ταινία πάνω από το Camp d Auvours, κοντά στο Le Mans, στη Γαλλία. Η πρωτότυπη ταινία δεν βρέθηκε, αλλά µια µεγέθυνση µιας εικόνας δηµοσιεύτηκε σε γαλλικό περιοδικό το 1908 (Jensen J. R., 2007, σσ ). Πολυάριθµες νέες αεροπορικές εταιρείες δηµιουργήθηκαν από το 1907 έως το Αεροπλάνα που κατασκευάστηκαν από αυτές τις εταιρείες αλλά και από άλλες στη Γερµανία, τη Γαλλία και τη Βρετανία χρησιµοποιήθηκαν για στρατιωτική αναγνώριση και άλλους σκοπούς κατά τη διάρκεια των δύο παγκοσµίων πολέµων. Για να γίνει λήψη µιας αεροφωτογραφίας στα πρώτα χρόνια του 1ου Π.Π., ήταν απαραίτητο για τον αεροπόρο να στοχεύσει µε την κάµερα που κρατούσε στο χέρι του έξω από το αεροπλάνο, να κάνει την έκθεση και έπειτα να αλλάξει την πλάκα πριν πραγµατοποιήσει νέα λήψη. Οι κάµερες ήταν αρχικά δεµένες στο στήθος του φωτογράφου ή σε µια πλευρά του αεροπλάνου. Η αεροφωτογράφιση ήταν ένα πολύ επικίνδυνο καθήκον, ειδικά στα πρώτα χρόνια διαµόρφωσής της (Jensen J. R., 2007, σ. 74). Η αναγνώριση µέσω αεροφωτογραφιών έπαιξε πολύ σηµαντικό ρόλο και στον 2ο Π.Π. Τα περισσότερα φωτο αναγνωριστικά αεροπλάνα του 2ου Π.Π. είχαν ελάχιστη αµυντική ικανότητα. Ως εκ τούτου, συχνά συνοδεύονταν από πολεµικά αεροσκάφη. Εκατοµµύρια αναγνωριστικών αεροφωτογραφιών τραβήχτηκαν κατά τη διάρκεια του πολέµου από τροποποιηµένα αεροπλάνα, όπως το P-38. Επιπρόσθετα, τα βοµβαρδιστικά αεροπλάνα συχνά τραβούσαν φωτογραφίες αµέσως µετά το βοµβαρδισµό για να εκτιµήσουν την αποτελεσµατικότητά τους. Η Γερµανία εισήγαγε τις πλατφόρµες σε αεροσκάφη κοντά στο τέλος του 2ου Π.Π. (Jensen J. R., 2007, σ. 76). Το εκέµβριο του 1954, ο Eisenhower έδωσε εντολή στη CIA να συµφωνήσει µε τον Lockheed (σε συνεργασία µε τις δυνάµεις της Αεροπορίας) να αναπτύξουν ένα αεροπλάνο για αναγνωριστική φωτογράφιση, που θα µπορούσε να πετάξει πάνω από τη Σοβιετική Ένωση κατά βούληση και να καταγράψει τη στρατιωτική τους δύναµη. Αυτό οδήγησε στη δηµιουργία του U- 2 αεροσκάφους. Το αρχικό αεροσκάφος βάφτηκε µαύρο για να αποφευχθεί η αντανάκλαση του ήλιου. Μπορούσε να πετάξει στα πόδια πάνω από τη θάλασσα και να τραβήξει φιλµ 3600 ποδιών, υψηλής ανάλυσης, σε µια µόνο αποστολή. Η κάµερα κατασκευάστηκε από τον Dr.

15 Edwin Land, εφευρέτη της Polaroid. Η αρχική επάνδρωση του U-2 ήταν δύο µηχανές: η µια µπορούσε να τραβήξει αντικέιµενα από δύο έως τρία πόδια, από υψόµετρο ποδιών και η άλλη ήταν κάµερα καταγραφής, που µπορούσε να παράγει συνεχόµενη ταινία µε ολόκληρη την πτήση (Jensen J. R., 2007, σσ ). 2.6 Δορυφόροι Ο πρώτος δορυφόρος που κατασκευάστηκε µε σκοπό να τεθεί σε τροχιά γύρω από τη γη ήταν ο Sputnik 1, ο οποίος εκτοξεύθηκε από τη Σοβιετική Ένωση στις 24 Οκτωβρίου Σε µια στιγµή, επιβεβαίωσε µια παγκόσµια, «ανοικτών ουρανών» πολιτική για αντικείµενα που τίθενται σε τροχιά. Οι Ηνωµένες Πολιτείες ξεκίνησαν το δορυφορικό πρόγραµµα αναγνώρισης Corona στο τέλος της δεκαετίας του 1950 και ξεκίνησαν διαδικασίες εκτόξευσης στις 28 Φεβρουαρίου Τα προγράµµατα ήταν σε συνεργασία της CIA και των αµερικανών δυνάµεων της αεροπορίας. Οι πρώτες οκτώ αναγνωριστικές αποστολές δεν έφεραν καµία εικόνα. Παρόλα αυτά στις 18 Αυγούστου 1960, η αποστολή 9009 στέφθηκε µε επιτυχία. Αυτή η ένατη αποστολή ανακτήθηκε στον αέρα και έγινε όχι µόνον η πρώτη Corona αποστολή που επέστρεψε από το διάστηµα µε αναγνωριστικά φιλµ, αλλά το πρώτο αντικείµενο που επέστρεψε από το διάστηµα και ανακτήθηκε στον αέρα. Η εποχή της δορυφορικής παρακολούθησης είχε αρχίσει. Σε µια µόνο αποστολή, παράχθηκαν περισσότερες φωτογραφίες της Σοβιετικής Ένωσης, από όλες τις προηγούµενες U-2 αποστολές (Jensen J. R., 2007, σ. 81). Keyhole (KH) ήταν η λέξη κωδικός που δόθηκε στις αµερικανικές διαστηµικές αναγνωριστικές δραστηριότητες για τα Corona, Argon και Landyard προγράµµατα. Η συντοµογραφία KH αναφερόταν στα φωτογραφικά συστήµατα που έφεραν αυτά τα αναγνωριστικά προγράµµατα, π.χ. ΚΗ-1, ΚΗ-2, ΚΗ-3 και ΚΗ-4 ήταν αισθητήρες του Corona. Η αρχική χωρική ανάλυση του Corona ήταν 40 πόδια για τον ΚΗ-1 το 1960 και τελικά 4,5 6 πόδια για τον ΚΗ-4Β το 1972 (Jensen J. R., 2007, σ. 81). Όλες οι ΚΗ κάµερες είχαν εστιακή απόσταση 24 ίντσες. Όλοι οι ΚΗ-4 δορυφόροι περιείχαν δίδυµες πανοραµικές κάµερες, που µπορούσαν να τραβήξουν στερεοσκοπικές εικόνες. Μια ΚΗ- 4 παγχρωµατική εικόνα τραβήχτηκε στις 20 Οκτωβρίου 1964, τέσσερις µέρες µετά πό την πρώτη πυρινική δοκιµή της Κίνας στο Lop Nor. Το Corona έπαιξε σηµαντικό ρόλο στην παρακολούθηση πυρηνικών εγκαταστάσεων (Jensen J. R., 2007, σσ ). Παρά τη µεγάλη τους σηµασία, οι πρώιµοι αναγνωριστικοί δορυφόροι ήταν κάθε άλλο παρά τέλειοι. Επέστρεφαν τις εικόνες τους µέσω αερόστατου µέσα σε µια κάψουλα, µερικές φορές µέρες ή ακόµη και εβδοµάδες µετά τη λήψη. Αυτή η καθυστέρηση προφανώς δεν ήταν θεµιτή. Και ο εξαήµερος πόλεµος στο Ισραήλ το 1967 και η Σοβιετική εισβολή στην Τσεχοσλοβακία το 1968 τελείωσαν πριν προλάβουν οι Ηνωµένες Πολιτείες να αποκτήσουν τις δορυφορικές εικόνες των επίµαχων σηµείων (Jensen J. R., 2007, σ. 82). Είναι σηµαντικό το γεγονός ότι και η Σοβιετική Ένωση και οι Ηνωµένες Πολιτείες ξεκίνησαν τα διαστηµικά, τροχιακά, αναγνωριστικά τους συστήµατα το Εξαιτίας όµως της προηγµένης τεχνολογίας των αµερικανών, το Corona εκτοξεύθηκε το 1959 ενώ το σοβιετικό Zenit-2 το Η τελευταία εικόνα από το Corona τραβήχτηκε το Μάιο του Περισσότερες από

16 εικόνες τραβήχτηκαν, που αντιστοιχούσαν σε περίπου 2,1 εκατοµύρια πόδια φιλµ σε κουτιά (Jensen J. R., 2007, σ. 82). Πρόσφατα, έγινε γνωστό ότι εικόνες από το πρόγραµµα Corona, χρησιµοποιήθηκαν για συνδυασµούς χαρτούν και ανανέωσή τους. Με εκτελεστική εντολή του, ο πρόεδρος των Η.Π.Α. William Clinton, στις 22 Φεβρουαρίου 1995, άλλαξε τον κόσµο της δορυφορικής φωτοαναγνώρισης. Η εντολή έλεγε πως όλα τα δεδοµένα που συλλέχθησαν από τα συστήµατα Corona, Argon και Lanyard, έπρεπε σε διάστηµα 18 µηνών να δηµοσιοποιηθούν. Σήµερα, υπάρχει ιστοσελίδα από την οποία µπορεί κανείς να πάρει αντίτυπα των φωτογραφιών του Corona (Jensen J. R., 2007, σσ ). Στις Ηνωµένες Πολιτείες, τουλάχιστον τέσσερις τύποι δορυφόρων συλλέγουν πληροφορίες. Ο LaCrosse σαρώνει τη γη µε µικροκύµατα και µπορεί να δει µέσω νεφοκάλυψης αντικείµενα έως και 3 πόδια, αυξάνοντας τη δουλειά των οπτικών συστηµάτων όταν ο καιρός δεν είναι καλός. Τα σηµερινά δορυφορικά συστήµατα είναι σαφώς πιο εξελιγµένα από αυτά τύπου Corona. Πιστεύεται ότι υπάρχουν σένσορες που µπορούν να δουν αντικείµενα ακόµη και 6 ίντσες µικρά, χρησιµοποιώντας την CCD (charge-coupled-device) τεχνολογία (Jensen J. R., 2007, σ. 84). Οι Ferrets (δορυφόροι σηµάτων SIGINT) ακούνε µε πολύ ευαίσθητους δέκτες σε ράδιο και µικροκυµατικές εκποµπές. Ακόµη και στις αρχές του 1970, ένας ferret ονόµατι Rhyolite µπορούσε να καταγράψει σήµατα που στόχευαν σε Σοβιετικύς και Κινεζικούς πυραύλους ενώ την ίδια στιγµή κατέγραφαν περισσότερες από συνοµιλίες σε τηλέφωνα ή walkie-talkie. Τα TDRS (tracking and data relay satellite Systems, περιστρέφονται γύρω από τη γη σε απόσταση µιλίων πάνω από τον ισηµερινό σε γεωστατική τροχιά. Μπορούν επίσης να χρησιµοποιηθούν για να µεταδώσουν δεδοµένα από τους δορυφόρους στη γη (Jensen J. R., 2007, σ. 84). Συνθήκες συµµόρφωσης, συµφωνίες ελέγχου οπλισµών και συνοριακές διαµάχες συνεχίζουν να καταγράφονται από τα κράτη, χρησιµοποιώντας υψηλών αναλύσεων εικόνες, που λαµβάνονται από δορυφορικές πλατφόρµες. Ευτυχώς, η ανθρωπότητα αφιέρωσε κάποιους από τους πόρους της στην τοποθέτηση πλατφόρµων στο διάστηµα για ειρηνικούς σκοπούς. Στις πιο αξιόλογες συγκαταλέγονται οι Skylab, Landsat Multispectral Scanner (MSS) ( ), Landsat Thematic Mapper ( έως σήµερα), Landsat Enhanced Thematic Mapper (1999 έως σήµερα), το φωτογραφικό πρόγραµµα Space Shuttle και αρκετοί µετεωρολογικοί δορυφόροι. Εµπορικές εταιρείες εκτόξευσαν τους IKONOS 2 το 1999, ImageSat το 1999, Quickbird το 2001 και OrbView-3 το 2003, όλοι µε ονοµαστική παγχρωµατική ανάλυση <2X2m. Ψηφιακές εικόνες τόσο υψηλής χωρικής ανάλυσης, περιέχουν τόση χωρική λεπτοµέρεια που µπορούν να φωτοερµηνευτούν σαν να ήταν µια τυπική αναλογική αεροφωτογραφία (Jensen J. R., 2007, σ. 84). 2.7 Μη επανδρωμένα εναέρια οχήματα (UAV) Είναι λυπηρό ότι αρκετές από τις βελτιώσεις στην αναλογική και ψηφιακή εναέρια συλλογή δεδοµένων και στην τέχνη και την επιστήµη της φωτοερµηνείας, έλαβαν χώρα κατά τη διάρκεια του 1 ου Π.Π., του 2 ου Π.Π., του πολέµου της Κορέας, του πολέµου του Βιετνάµ, του πολέµου του Κόλπου. Μία από τις σηµαντικότερες εξελίξεις είναι η χρήση των µη επανδρωµένων εναέριων

17 οχηµάτων (UAV). Τα περισσότερο κοστοβόρα UAV ελέγχονται από οικιακή βάση και από έναν αναλυτή που γνωρίζει που ακριβώς βρίσκεται το όχηµα κάθε στιγµή µέσω ενσωµατωµένου GPS και αυτόµατης προώθησης βίντεο και/ή υπερύθρων. Τα UAV συνήθως χρησιµοποιούν ασύρµατη τεχνολογία για τη µετάδοση των εικόνων στη βάση ή µπορούν να αποθηκεύουν onboard τα δεδοµένα µέσω καταγραφέων δεδοµένων. Αναλυτικότερα τα συστήµατα αυτά περιγράφονται στο 3 ο κεφάλαιο.

18 2.8 Εφαρμογές Ο Πίνακας 1που ακολουθεί, συγκεντρώνει ορισµένες εφαρµογές που αφορούν την µετρητική και θεµατική τεκµηρίωση του χώρου και για τις οποίες έχουν χρησιµοποιηθεί πλατφόρµες µπαλονιού, αερόπλοιου και χαρταετού. Ορισµένες περιγράφονται αναλυτικότερα στη συνέχεια. Πίνακας 1: Πλατφόρµες εξάρτησης εικονοληπτικών αισθητήρων και εφαρµογές για την µετρητική και θεµατική τεκµηρίωση του χώρου A/ A 1 2 Πλατφόρµα Εξάρτησης Μπαλόνι (Balloon) Μπαλόνι (Balloon) Χαρακτηριστικ ά Πλατφόρµας Μετεωρολογικό µπαλόνι ηλίου, διαµέτρου 2m και χωρητικότητας 4m 3 Ύψος Πτήσης (m) Τύπος Μηχανής Λήψης 50m Nikon F-36 Μέγεθος φακού (MP) Αναλογική: 35mm Μπαλόνι Ηλίου m - - Εφαρµογή Φωτογραµµετρική αποτύπωση παράκτιων περιοχών Ταξινόµηση της βλάστησης υγροτόπων Πηγή (Rutzler, 1978) (Miyamoto, M.,, Kushida,K., & Yoshino, K., 2001) 3 Μπαλόνι (Balloon) Μετεωρολογικό µπαλόνι ηλίου, χωρητικότητας 30m Canon Powershot S50 5MP 1.5m 3 Καταγραφή διαχρονικών µεταβολών στην επιφάνεια της γης (Baker, Fitzpatrick, & Koehne, 2004)

19 4 Μπαλόνι (Balloon) Μπαλόνι Υδρογόνου, διαµέτρου 2.5m m Olympus C70 7.2MP Χωροταξική- Πολεοδοµική εφαρµογή µικρής κλίµακας, µε χρήση µπαλονιού. Μία επιλογή χαµηλού κόστους για αναπτυσσόµενες χώρες: Καµπότζη (Seang, T. & Mund,J., 2006) 5 Μπαλόνι (Balloon) Μετεωρολογικό µπαλόνι ηλίου, διαµέτρου 1.5m και χωρητικότητας 2m m Canon Powershot G5 5MP Χαρτογράφηση των υδροθερµικών περιοχών στο Yellowstone National Park (Friedrich, B., Becker,J., Brimer,B., & Merkel,B., 2007) 6 Αερόπλοιο (blimp) Mη άκαµπτο αερόπλοιο (norigid airship/blimp) ηλίου, χωρητικότητας 1.6m 3 450m Ricoh Caplio R5 7.2MP Χαρτογράφηση διαδρόµων ποταµών (Vericat, Brasington, Wheaton, & Cowie, 2008) 7 Μπαλόνι (Balloon) Μετεωρολογικά µπαλόνια, χωρητικότητας 8m 3 και 13.5m 3 250m Hasselblad EL and Nikon Χαρτογράφηση περιοχών (Verhoeven G. J., 2009) 8 Μπαλόνι (Balloon) Μπαλόνι ηλίου, χωρητικότητας 8m 3 50m Olympus Camedia C MP Χαρτογράφηση περιοχών (Verhoeven G. J., 2009)

20 9 Μπαλόνι (Balloon) Μετεωρολογικό µπαλόνι ηλίου Nikon F70 Αναλογική: Nikkor 28mm Χαρτογράφηση περιοχών (Verhoeven G. J., 2009) 10 Μπαλόνι (Balloon) Μπαλόνι θερµού αέρα, χωρητικότητας 250m m 3 Χαρτογράφηση περιοχών (Verhoeven G. J., 2009) 11 Μπαλόνι (Balloon) Μπαλόνι υδρογόνου, χωρητικότητας 100m Hasselblad 500 EL/M 15.3m 3 Αναλογική: Zeis Distagon 50mm/Biogo n 60mm Χαρτογράφηση περιοχών (Verhoeven G. J., 2009) 12 Μπαλόνι (Balloon) Μπαλόνι ηλίου 300m Canon EOS 5D 12.8MP Χαρτογράφηση περιοχών (Mihajlovic, Mitrovic, Cvijetinovic, & Vojinovic, Photogrammetr y of archaeological site Felix Romuliana at Gamzigrad using aerial digital camera and non-metric digital camera., 2008) 13 Μπαλόνι (Balloon) Μετεωρολογικό µπαλόνι υδρογόνου 100m Zeiss-Ikon Contraflex Αναλογική Χαρτογράφηση περιοχών (Verhoeven G. J., 2009) 14 Μπαλόνι (Balloon) Μπαλόνι ηλίου, χωρητικότητας 300m Nikon F2 300m 3 Αναλογική: Nikkor 35mm Αρχαιολογική πρόβλεψη (Verhoeven G. J., 2009)