การวางแผนการถ่ายภาพทางอากาศ

          การถ่ายทางอากาศให้ประสบความสำเร็จ จะต้องมีการวางแผนอย่างรอบคอบก่อนที่จะลงมือปฏิบัติ ซึ่งสิ่งแรกที่จะต้องคำนึงถึงคือ ผลผลิตแผนที่ (Map products) ที่ต้องการ และอื่นๆ เช่น มาตราส่วน ความละเอียดถูกต้อง (Accuracy) งบประมาณและระยะเวลาในการปฏิบัติ เป็นต้น

การวางแผนการบินถ่ายภาพ

          ความสำเร็จในการสำรวจถ่ายภาพทางอากาศขึ้นอยู่กับ ภาพที่มีคุณภาพดี ซึ่งจะได้จาก การวางแผนอย่างระมัดระวัง และการปฏิบัติที่เที่ยงตรงตาม แผนการบิน (Flight Map) และเกณฑ์กำหนด (Specification)

1.) แผนที่แนวบิน (Flight Map) แสดงตำแหน่งถ่ายภาพที่จะเตรียมขึ้นบินในบริเวณโครงการ โดยนักบินจะเลือกสิ่งเด่นๆที่ปรากฏในแนวบินอย่างน้อยสองจุด และบังคับเครื่องบินให้เส้นแนวบิน (line of flight) ผ่านเหนือจุดนั้นๆ หรือใช้ระบบ GPS เพื่อนำร่องไปตามเส้นแนวบินที่กำหนดไว้ล่วงหน้า พื้นที่โครงการที่เป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าจะสามารถครอบคลุมได้สะดวกที่สุดตามแนว เหนือ - ใต้ หรือ ตะวันออก – ตะวันตก โดยหลังจากเลือกความยาวโฟกัสของกล้อง มาตราส่วนภาพถ่าย ส่วนซ้อน และส่วนเกยแล้วก็สามารถเตรียมแผนที่แนวบินได้

2.) เกณฑ์กำหนด (Specification) ซึ่งจะเป็นการกำหนดองค์ประกอบในการพิจารณาวางแผนงานถ่ายภาพทางอากาศ เช่น ส่วนซ้อนและส่วนเกย วัตถุประสงค์ มาตราส่วนภาพถ่าย ระดับสูงบิน การครอบคลุมพื้นที่ สภาพอากาศ ฤดูกาล เป็นต้น

ส่วนซ้อนและส่วนเกย

          ส่วนซ้อน (end lap) “พื้นที่ที่ทับกันอยู่ของภาพประชิดในแถบบิน”

          ส่วนเกย (side lap) “พื้นที่ที่ทับกันอยู่ระหว่างแถบบินที่ประชิดกัน”

โดยปกติในการบินถ่ายภาพจะใช้ส่วนซ้อน 60 + 5 % เพื่อจะครอบคลุมพื้นที่สำหรับมองสามมิติต่อเนื่องกันไป และป้องกันผลกระทบอันเนื่องมาจาก ความเบน ความเอียง ความต่างระดับบิน และความแตกต่างของภูมิประเทศ

ส่วนเกย มีความจำเป็นเพื่อไม่ให้เกิดช่องโหว่ระหว่างแถบบิน ซึ่งมีผลมาจากการบินแนว (drift) ความเบน ความเอียง ความแตกต่างระดับบิน และความแตกต่างของภูมิประเทศ ซึ่งกำหนดให้มีส่วนเกยอย่างน้อย 30%

       

วัตถุประสงค์ของการถ่ายภาพ

          วัตถุประสงค์จะต้องถูกกำหนดขึ้นเพื่อให้ได้ภาพถ่ายทางอากาศตรงตามความต้องการใช้งาน โดยทั่วไปคุณลักษณะของภาพถ่ายทางอากาศ แบ่งได้เป็น

          1.) คุณลักษณะเชิงคณิต (metric qualities) มีความจำเป็นสำหรับงานแผนที่ภูมิประเทศ ซึ่งต้องการความละเอียดเชิงปริมาณในการรังวัดภาพถ่าย ซึ่งได้จากกล้องที่ได้วัดสอบ ฟิล์มเคลือบไวแสงอนุภาคละเอียด และพลังการจำแนกสูง

          2.) คุณลักษณะเชิงภาพ (pictorial qualities) จำเป็นสำหรับการวิเคราะห์ในเชิงคุณภาพ เช่น การแปลภาพถ่าย ซึ่งจะต้องใช้เลนส์ที่มีคุณภาพสูง ฟิล์มมีความไวแสงสูงและอนุภาคใหญ่

          สำหรับงาน แผนที่ภูมิประเทศ ควรถ่ายด้วยกล้องมุมกว้าง หรือ กว้างพิเศษ (ทางยาวโฟกัสสั้น) เพื่อที่อัตราส่วน base-height ratio (B/H) สูง อันจะทำให้มุมเหลื่อม (parallactic angle) มีขนาดใหญ่ เนื่องจากความคลาดเคลื่อนในการคำนวณตำแหน่งและระดับความสูงของจุดคู่ภาพสามมิติจะเพิ่มขึ้นเมื่อ H เพิ่มขึ้น และลดลงเมื่อ x parallax เพิ่มขึ้น อัตราส่วน B/H สูง จะแทนลักษณะของ H ต่ำ และ x parallax ใหญ่ ซึ่งเป็นสภาพที่เหมาะสมที่จะให้ความถูกต้องสูงในการทำแผนที่ หรืองานเชิงปริมาณภาพถ่าย

มาตราส่วนภาพถ่าย

          ในงานแผนที่ภูมิประเทศมาตราส่วนถูกกำหนดโดยมาตราส่วนที่ต้องการ และความละเอียดถูกต้องทางราบและทางดิ่ง โดยมาตราส่วนที่เหมาะสมนั้นจะขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ในการใช้งาน ถ้ามาตราส่วนใหญ่เกินไปก็จะสิ้นเปลืองงบประมาณ หรือถ้าเล็กเกินไปแผนที่นั้นก็ใช้งานไม่ได้ตามวัตถุประสงค์

          ความละเอียดถูกต้องทางราบ ความละเอียดถูกต้องซึ่งสามารถวัดได้บนแผนที่ ขึ้นอยู่กับมาตราส่วนแผนที่โดยตรง มาตรฐานความละเอียดถูกต้องของแผนที่แห่งชาติสหรัฐอเมริกา กำหนดให้ ตำแหน่งของรายละเอียดบนแผนที่ สามารถร่างได้อย่างถูกต้องภายใน 0.8 มม. สำหรับแผนที่มาตราส่วนใหญ่กว่า 1:20,000 และ 0.5 มม. สำหรับแผนที่มาตราส่วน 1:20,000 และเล็กกว่า

          ความละเอียดถูกต้องทางดิ่ง ผลผลิตสุดท้ายในการแสดงทรวดทรงภูมิประเทศส่วนมากจะแสดงโดย เส้นชั้นความสูง (contour lines) แผนที่ที่ต้องการความถูกต้องที่สูงขึ้น (ช่วงเส้นชั้นความสูงจะลดลง) ทำให้ต้องลดระดับสูงบินลง (มาตราส่วนภาพจะขยายใหญ่ขึ้น) ความละเอียดถูกต้องแผนที่แห่งชาติสหรัฐอเมริกา กำหนดให้ ค่าความสูงที่จะประมาณค่าในช่วงได้อย่างถูกต้องจากแผนที่ อยู่ภายในครึ่งหนึ่งของระยะเส้นชั้นความสูง

          ตารางต่อไปนี้ แสดงความสัมพันธ์ของมาตราส่วนและระยะเส้นชั้นความสูง ของแผนที่มาตราส่วนใหญ่ ในบริเวณที่ลักษณะภูมิประเทศมีความสูงต่ำเฉลี่ยปานกลาง

Map scale	Contour interval
1:500	0.5 m.
1:1,000	1 m.
1:2,000	2 m.
1:5,000	5 m.
1:10,000	10 m.

ระดับสูงบิน

          เมื่อเลือกความยาวโฟกัสของกล้องและมาตราส่วนภาพถ่ายที่ต้องการได้แล้ว ระดับสูงบินเหนือภูมิประเทศเฉลี่ย จะถูกกำหนดโดยอัตโนมัติจาก

          S_avg = f/ (H-h_avg)

          S_avg  : มาตราส่วนภาพถ่ายเฉลี่ย

          f     : ความยาวโฟกัสของกล้อง

          H    : ระดับสูงบินเหนือพื้นหลักฐาน

          ระดับสูงบินของภาพถ่ายที่ใช้ทำแผนที่ภูมิประเทศ ตามปกติจะอยู่ระหว่าง 500 – 10,000 ม. ภาพถ่ายจากระดับสูงจะครอบคลุมพื้นที่ได้กว้างและมีจำนวนภาพน้อยกว่าภาพถ่ายระดับต่ำ ภาพถ่ายจากระดับสูงมากๆต้องเสียค่าใช้จ่ายมากกว่าภาพถ่ายจากระดับต่ำเพื่อต้องใช้อากาศยานและเครื่องมือชนิดพิเศษ

การครอบคลุมพื้นที่

          เมื่อเลือก มาตราส่วน และขนาดของภาพถ่าย ได้แล้ว ก็จะสามารถคำนวณพื้นที่ที่ครอบคลุมโดยภาพหนึ่งภาพและพื้นที่สุทธิที่ครอบคลุมโดยรูปจำลองสามมิติ (stereoscopic neat model) ได้

          พื้นที่สุทธิครอบคลุมโดยรูปจำลองสามมิติ เป็นพื้นที่สามมิติระหว่างจุด principal point (P.P.) ที่อยู่ประชิดกันและต่อเลยไปทางด้านข้างทั้งสองจนถึงกึ่งกลางของส่วนเกย มีความสำคัญเนื่องจากจะแทนพื้นที่โดยประมาณที่ใช้ทำแผนที่ของแต่ละภาพคู่ซ้อน

          โดยถ้า  G => ด้านจัตุรัสบนพื้นดินของภาพถ่าย

                    B => ความกว้างตามแนวบินของ neat model

                   W => ความกว้างตั้งฉากกับแนวบินของ neat model

          และ end lap 60%  side lap 30% จะได้

                   B = 0.4 G และ 0.7 G

                   พื้นที่ครอบคลุมโดย neat model = B X W

สภาพอากาศ

          สภาพอากาศซึ่งมักจะไม่แน่นอนในแต่ละวัน เป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องพิจารณาในงานถ่ายภาพทางอากาศ วันที่ดีเหมาะแก่การถ่ายภาพทางอากาศคือ วันที่ไม่มีเมฆ อากาศแจ่มใสและสภาพอากาศไม่แปรปรวน ซึ่งจะแตกต่างกันไปตามเวลาในรอบปีและสถานที่ ดังนั้นควรมีฐานบินอยู่ใกล้พื้นที่โครงการเพื่อที่จะสังเกตสภาพอากาศได้โดยตรง

ฤดูกาล

          ฤดูการมีส่วนเกี่ยวข้องกับ สภาวะปกคลุมพื้นดิน และ มุมสูงของดวงอาทิตย์ การถ่ายภาพเพื่อการทำแผนที่ภูมิประเทศ ควรถ่ายเมื่อต้นไม้ผลัดใบ เพื่อที่ใบไม้จะไม่บดบังพื้นดิน แต่ถ้ามีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาป่าไม้ก็ต้องถ่ายในฤดูที่มีใบไม้เต็มต้น นอกจากนี้ องค์ประกอบอีกอย่างหนึ่งได้แก่ มุมสูงของดวงอาทิตย์ ซึ่งจะทำให้เกิดเงายาว จะไปบดบังรายละเอียด โดยทั่วไปมุมสูงของดวงอาทิตย์ต่ำที่สุดที่ยอมรับได้ในการถ่ายภาพทางอากาศ คือ ประมาณ 30 องศา จึงควรถ่ายภาพในช่วงกลางวันหลังจากดวงอาทิตย์ขึ้นสูงเกิน 30 องศา และก่อนที่จะต่ำกว่ามุมสูงนี้

อ้างอิงข้อมูลจาก : การวางแผนโครงการทำแผนที่จากภาพถ่ายทางอากาศ โดย พันโท กิตติศักดิ์ ศรีกลาง โรงเรียนแผนที่ กรมแผนที่ทหาร