مقدمه
عکسبرداری هوایی، تفکیکی نسبتاً جدید است که تاریخ آن کم و بیش مقارن با پیدایش هنر و علم عکاسیو همچنین صنعت هوانوردی است. اولین گزارش کتبی اختراع فن عکاسی به آکادمی علوم و هنرهای فرانسه به سال 1839 باز می‌گردد. برای اولین بار فردی فرانسوی به نام لوئیس داگور (Luis Daguevre) روش استفاده از فن عکاس را اختراع کرد. اولین عکس هوایی که در دنیا گرفته شد از طریق بالون و بوسیله شخصی به نام نادار Nadar در سال 1858 میلادی صورت گرفت. با اختراع هواپیما و جنگنده‌های نظامی و پیشرفت‌های هوایی در طول جنگهای اول و دوم جهانی و نیاز به تهیه نقشه‌های دقیق به منظور هدفهای نظامی، عکسبرداری هوایی رو به توسعه گذاشت. گفتنی است که استفاده عظیم از عکسهای هوایی در امور نظامی در طول جنگ اول بوده در حالیکه برای مصارف غیر نظامی در جنگ جهانی دوم بطور وسیع آغاز شد.
انواع عکسهای هوایی
بطور کلی عکسهای هوایی بر اساس این که محور دوربین عکسبردارینسبت به سطح زمین عمود یا مایل باشد به چند دسته تقسیم می‌شوند:
1. عکسهای هوایی قائم: محور دوربین از این نوع از عکسها عمود بر سطح زمین است.
2. عکسهای هوایی کمی مایل: از این نوع عکسها، محور دوربین عکسبرداری با خط قائم بر سطح زمین تشکیل زاویه داده ولی افق در این عکسها دیده نمی‌شود و محدود است.
3. عکسهای هوایی بسیار مایل: در این عکسها، تمایل محور دوربین عکسبرداری زیاد بوده، بطوری که افق در اینگونه عکسها دیده می‌شود.
ویژگیهای عکسهای هوایی
اندازه متعارف عکسهای هوایی، معمولا 23×23 سانتیمتر است. برای شناسایی و تفصیل عکسهای هوایی اطلاعاتی بر روی آنها درج می‌شود، عبارتند از: شماره عکس و شماره خط پرواز، فاصله کانونی، ارتفاع پرواز، تاریخ و زمان عکسبرداری، تراز دوربین، شماره طرح یا شماره بلوک، شماره دوربین و علائم گوشه‌ای و حاشیه‌ای عکس.
کاربرد عکسهای هوایی وماهوارهای در جغرافیا
جغرافیای کاربردی بدون استعانت از عکس هوایی، تصاویر ماهواره ایی، نقشه و فن آوری و ابزار، مفهومی ندارد. هر نوع برنامه ریزی دارای هدفهای فیزیکی، اجتماعی و اقتصادی مشخص است که انجام و اجرای آن می‌بایست بدون تخریب محیط زیست صورت گیرد. روشهایی که از اوایل قرن بیستم تا به امروز در مطالعات و تحقیقات جغرافیایی مورد استفاده قرار گرفته و در برنامه ریزیها نیز اساس کار به شمار می‌رود، استفاده و به کار گیری عکسهای هوایی و تصاویر ماهواره ایی و تفسیر آنها و بکار گیری سیستم کامپیوتری و تحلیل مکانی است. از این رو کاربرد عکسهای هوایی و ماهواره ایی کمک ارزنده ایی به شناخت وضع موجود نموده و اطلاعات ذیقیمتی را در این رابطه به دست می‌دهد که امر برنامه ریزی و آمایش سرزمین را آسانتر می‌کند.
مزایای عکسهای هوایی نسبت به نقشه
عکسهای هوایی تصاویر حقیقی عوارض هستند و آنها را به شکل واقعی به ما نشان می‌دهند، در حالیکه نقشه ترسیمی بوده و علامت و نشانه‌های قراردادی از عوارض هستند. عکسهای هوایی جدیدترین و تازه‌ترین اطلاعات و تغییرات سطح زمین را نشان می‌دهد. جزئیات عوارض و پدیده‌هایی که در عکسهای هوایی مشاهده می‌شوند، در نقشه وجود ندارد. عکسهای هوایی ساده‌تر، سریع تر و ارزانتر از نقشه‌ها تهیه می‌شوند و از نقاطی که به علل جغرافیایی یا نظامی غیر قابل دسترس بوده و نمی‌توان نقشه تهیه کرد، می‌توان عکسبرداری نمود.
معایب عکسهای هوایی نسبت به نقشه
مقیاس عکسهای هوایی در همه جای آن کاملا ثابت نیست و از مرکز عکس به طرف حاشیه، مقیاس تغییر می‌کند، در حالیکه نقشه ثابت است. برای استفاده از عکسهای هوایی نیازمند آموزشهای تخصصی تری نسبت به استفاده از نقشه می‌باشد. برای استفاده از عکسهای هوایی، نیاز به وسایل و امکانات مخصوص می‌باشد، در حالیکه استفاده از نقشه‌ها با وسایل ساده میسر می‌باشد. اطلاعات حاشیه‌ای عکسهای هوایی مانند اطلاعات حاشیه‌ای نقشه کامل نیست و از عکسهای هوایی ممکن است عوارض کوچک به وسیله و پدیده‌های بزرگ یا بوسیله سایه عوارض پوشیده و پنهان شوند.
کاربرد عکسهای هوایی در شهرسازی
مقدمات ایجاد جاده یا راه آهن با بررسی عکسهای هوایی آن منطقه شروع می‌شود. پس از مطالعه عکس ها و با توجه به وضع پستی و بلندی ها و ساختمان آن ها و شرایط طبیعی دیگر مانند باتلاق ها و شن زارها کوتاه ترین مسیر انتخاب می‌گردد. سپس مطالعات دیگری از نقطه نظر خطرات حاصل از ریزش ها، لغزش ها، سیل و طغیان آب ها انجام می‌شود. پس از این مطالعات بررسی دقیق دیگری از نظر تعیین محل پل ها حجم موادی که باید جابجا شود و امکانات استفاده از مصالح زمینی است. از این رو بررسی دقیق دیگری از نظر تعیین محل پل ها، حجم موادی که باید جابجا شود و امکانات استفاده از مصالح ساختمانی به عمل می‌آید.
این تحقیقات مطمئن تر و کم خرج تر از مطالعات زمینی است. از اینرو بررسی و تفسیر عکسهای هوایی در مکان یابی شهرها و شهرک ها، بنادر و سدها نقش اساسی دارد. بسیاری از کارهای مهندسی دیگر با بررسی‌های مقدماتی توسط عکسهای هوایی انجام می‌شود. مثلاْ طرح‌های زهکشی و آبیاری یا تحقیق در شیب زمین ها و خاک‌های منطقه که بر روی عکس مشخص است. محل حفر چاه ها و خطرات پر شدن سدها و غیره از موارد دیگری است که به کمک عکسهای هوایی می‌توان به بررسی آن ها پرداخت. البته اغلب اطلاعات به دست آمده باید به طرق مختلف بر روی زمین کنترل شود، ولی استفاده صحیح از عکسهای هوایی مقدار زیادی از هزینه‌های اولیه طرح ها را کاهش می‌دهد. در مجموع می‌توان چنین بیان کرد که عکسهای هوایی در شهرسازی جهت طراحی راههای ارتباطی، مکان یابی کاربرهای مختلف شهری، تعیین محل سدها، پل ها، ایجاد شهرک‌های جدید و بنادر کاربرد وسیعی دارند.
کاربرد عکسهای هوایی در مطالعات صنعتی شهرها
رشد شهرها به تناسب اشتغال ساکنین آن ها به کارهای صنعتی صورت گرفته است. البته بعضی شهر ها هم به سبب ایجاد مراکز خدماتی چون دانشگاه و یا مراکز مذهبی ایجاد شده اند، در هر صورت شغل قسمت اعظم ساکنین شهرها فعالیت‌های غیر کشاورزی و بیشتر صنعتی و خدماتی است. در بعضی شهرها بویژه شهرهای معدنی، اکثر ساکنین آن به کارهای صنعتی اشتغال دارند. به طور معمول صنایع به سه دسته عمده تقسیم می‌شوند: صنایع استخراجی، صنایع تبدیلی و صنایع تولیدی.
صنایع استخراجی
این صنایع به فعالیت هایی گفته می‌شود که طی آن موادی از منابع زمین استخراج می‌گردد؛ مانند صنعت استخراج ذغال سنگ، نفت، استخراج سنگ معدن، استخراج نمک از معدن و آب دریا، برداشتن ماسه و شن از معادن ماسه و غیره. ویژگی و نشانه‌های عمده صنایع استخراجی بر روی عکسهای هوایی عبارتند از: تل‌های بزرگ مواد زاید، تل‌های بزرگ مواد معدنی استخراج شده، ماشین آلات حفاری، ماشین آلات و یا لوله و تسمه‌های انتقال مواد، فضای بسیار بزرگ، سطح زمین بهم خورده و ساختمانهای نسبتاْ ساده و موقتی.
صنایع تبدیلی
صنایع تبدیلی به آن دسته از صنایع گفته می‌شود که شکل ظاهری یا ساختمان شیمیایی مواد خام (معدنی) را عوض می‌کنند؛ مانند کارخانه‌های چوب بری که از چوب‌های جنگلی تخته درست می‌کنند. برای تبدیل و تغییر مواد اولیه انرژی لازم است. این انرژی از طریق انرژی مکانیکی، شیمیایی و یا حرارتی تامین می‌شود. ماده اولیه مورد نیاز صنایع تبدیلی مواد معدنی است که با استفاده از انرژی بسیار به محصولات نهایی تبدیل می‌شوند. دو ویژگی عمده این صنایع وجود تل‌های بزرگ مواد اولیه و تشکیل تولید انرژی است.
صنایع تولیدی
صنایع تولیدی به صنایعی گفته می‌شود که با استفاده از محصولات صنایع تبدیلی، ابزار، وسایل و ماشین آلات دیگری می‌سازند. مثلاْ، در صنعت نساجی که جزو صنایع تولیدی است با استفاده از پنبه و نخ نایلونی یا ابریشمی پارچه بافته می‌شود. در کارخانه تولید پوشاک با استفاده از پارچه تهیه شده در کارخانه نساجی لباس تهیه می‌شود. در کارخانه اتومبیل سازی با استفاده از ورق‌های آهن، آلومینیوم و سایر مواد دیگر ماشین تولید می‌شود. صنایع تولیدی بسیار متنوع تر از سایر صنایع هستند. در اغلب این صنایع محصولات نهایی در داخل ساختمانهای بزرگ انبار می‌شوند و مواد زاید بسیار اندک است. صنایع تولیدی به دو دسته صنایع سنگین (شامل صنایع مربوط به ماشین آلات سنگین از قبیل اتوبوس، سواری، کشتی، قطار و هواپیما و نظایر آن می‌شود.) و صنایع سبک (شامل صنایع سبک چون رادیو، دوچرخه، یخچال، پارچه و … می‌شود) تقسیم می‌شود.
کاربری‌های برنامه ریزی منطقه‌ای و شهری
برنامه ریزان منطقه‌ای و شهری تقریباْ نیازمند مستمر اخذ داده جهت تنظیم برنامه ها و سیاست‌های دولت هستند. این سیاست ها و برنامه ها ممکن است از حوزه اجتماعی، اقتصادی و فرهنگی شروع و تا برنامه ریزی منابع طبیعی و محیط زیست ادامه یابد.
نقش موسسه‌های برنامه ریزی روز به روز پیچیده تر می‌شود و به سوی فعالیت‌های وسیع تر و متنوع تر گسترش می‌یابد. نتیجتاْ، نیاز فزاینده‌ای جهت دسترسی به موقع، از منابع داده به اشکال گوناگون و به صورت دقیق و به لحاظ اقتصادی قابل توجیه، برای این موسسات وجود دارد.
بسیاری از این نیازمندی‌های داده از طریق تفسیر عکس هوایی به خوبی تأمین می‌گردد.
یک مثال کلیدی تهیه نقشه‌های کاربری زمین/پوشش زمین می‌باشد، مثال دیگر کاربری تفسیر عکس هوایی جهت استفاده از داده برای اهداف ارزشیابی میزان مناسبت کاربری اراضی می‌باشد.
در اینجا ما راجع به قابلیت تفسیر عکس هوایی در تخمین جمعیت، مطالعات کیفیت ساختمان، مطالعات عبور و مرور و پارک نمودن، فرآیندهای انتخاب مکان و شناسایی تغییرات شهری بحث می‌کنیم.
(تخمین جمعیت) از طریق تفسیر عکس هوایی به طور مستقیم حاصل می‌شود. روش انجام کار به اینصورتمی باشد که با استفاده از عکسهای هوایی متوسط تا بزرگ مقیاس، تعداد واحدهای مسکونی در یک مـنـطـقـه (خانه تک خانواری، چند خانواری) تخمین زده می‌شود و سپس تعداد واحدهای مسکونی در میانگین تعداد افراد خانواده ساکن در هر واحد مسکونی نوع خاص ضرب می‌شود. تشخیص انواع خانه براساس مشخصه هایی نظیر اندازه و شکل ساختمانها، حیاط ها، باغها و راههای ماشین رو می‌باشد. تفسیر عکسهای هوایی همچنین می‌تواند در مطالعات کیفیت خانه سازی کمک نماید. بسیاری از عوامل زیست محیطی مؤثر در کیفیت خانه سازی می‌تواند به راحتی از عکسهای هوایی تفسیر گردد. در صورتی که سایر چیزها (نظیر شرایط داخلی ساختمان ها) نمی تواند مستقیماْ تفسیر گردند.
یک تخمین معقول از کیفیت خانه سازی می‌تواند معمولاْ از طریق تجزیه و تحلیل آماری تعداد محدودی از عوامل کیفیت زیست محیطی که به طور دقیق انتخاب شده اند، حاصل شود.
عوامل زیست محیطی که از طریق عکس هوایی تفسیر می‌شوند و در «مطالعات کیفیت خانه سازی» مفید به نظر می‌آیند مشتمل بر اندازه قطعه زمین، اندازه خانه، تراکم ساختمان، عقب نشینی خانه، میزان فضا در پشت خانه، شرایط و عرض خیابان، شرایط پیاده رو و جدول آن، عدم یا وجود راه ماشین رو، عدم یا وجود پارکینگ، کیفیت فضای سبز، حیاط و فضای باز تعمیرات، مجاورت با پارکینگ و مجاورت با اراضی مورد استفاده تخصیص یافته به صنایع می‌گردد. عکس برداری سیاه و سفید بزرگ مقیاس نوعاْ برای مطالعات کیفیت خانه سازی به کار برده شده است. به هر صورت، فیلم مادون قرمز رنگی بزرگ مقیاس تا متوسط مقیاس نشان داده است که در ارزیابی شرایط رویش گیاهی ارجحیت دارد. (چمن، بوته ها و درختان) تفسیر عکس هوایی می‌تواند در «مطالعات عبور و مرور و پارکینگ» کمک کند. شمارش متعارف وسایل نقلیه بر روی زمین، تعداد وسایل نقلیه در حال عبور و مرور از چند نقطه انتخابی در یک دوره زمانی را نشان می‌دهد. فضاهای وسایل نقلیه و بنابراین مناطق تجمع می‌تواند به وسیله مشاهده چنین عکس هایی ارزیابی شوند.
سرعتهای متوسط وسایل نقلیه می‌تواند در صورت آگاهی از مقیاس عکس و زمان بین عکس برداری‌های پوشش دار (پی در پی) تعیین شوند. تعداد و توزیع فضایی وسایل پارک شده در اراضی و مناطق باز و خیابانها می‌تواند از طریق عکسهای هوایی فهرست شوند.
بر روی عکس هوایی همه وسایل نقلیه مناطق شهری قابل رؤیت نیست، لذا بدیهی است که وسایل نقلیه‌ای که در تونلها و در پارکینگهای سرپوشیده می‌باشند، دیده نمی شوند. دریک منطقه دارای ساختمانهای بلند، خیابانهای نزدیک به لبه عکس به علت جابه جایی شعاعی و برجستگی ساختمانها ممکن است از دید مخفی بمانند. به علاوه، ممکن است تشخیص وسایل نقلیه در مناطق دارای سایه بر روی فیلم هایی که دارای کنتراست زیاد هستند، مشکل باشد. تفسیر عکس هوایی می‌تواند در تعیین موقعیت‌های مختلف و مسائل مربوط به انتخاب منطقه (سایت) نظیر (تعیین موقعیت محورهای حمل و نقل)، (انتخاب منطقه (سایت) مناسب برای دفن زباله به لحاظ بهداشتی)، (انتخاب محل برای نیروگاه) و (تعیین موقعیت خطوط انتقال) کمک نماید.
روشهای تصمیم گیری مشابهی در هریک از فرآیندهای تصمیم گیری مربوط به موارد فوق وجود دارد. ابتدا عواملی که باید در فرآیند انتخاب مسیر یا محوطه یا مکان تعیین شوند، مشخص می‌گردند. عوارض طبیعی و مصنوعی (فرهنگی) به علاوه انواع سیاسی، اجتماعی و اقتصادی در نظر گرفته می‌شوند. سپس فایلهای داده در برگیرنده اطلاعات این عوامل جمع آوری شده و مسیرها و یا مکانهای مختلف تجزیه و تحلیل می‌شوند و مسیر یا مکان نهایی انتخاب می‌شود. تفسیر عکس هوایی و فتوگرامتری در جمع آوری بسیاری از داده‌های طبیعی و مصنوعی که مربوط به توپوگرافی، زمین شناسی، خاکها، مواد ساختمانی بالقوه، رویش، کاربری اراضی، موقعیت اراضی حاصلخیز، مکانهای تاریخی/باستانی و حوادث غیرمترقبه طبیعی (زلزله، سرخوردن زمین، سیلها، آتشفشان ها و امواج عظیم دریا در اثر آتشفشان) می‌گردد، مفید هستند.
روشهای گوناگونی برای به دست آوردن چنین داده‌های طبیعی و مصنوعی از طریق تفسیر عکس هوایی در جاهای دیگر در این فصل تشریح شده است.
وظیفه تجزیه و تحلیل داده به طور قابل ملاحظه‌ای با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) تسهیل شده است. تهیه نقشه (شناسایی تغییرات مناطق شهری) و تجزیه و تحلیل می‌تواند از طریق تفسیر عکسهای هوایی در تاریخهای مختلف تسهیل شود.
