צילום אוויר

הסהר המלכותי הג'ורג'יאני שבבאת', אנגליה, בתצלום אוויר מכדור פורח

"בוסטון, כפי שעיט ואווז בר רואים אותה" - צילום האוויר הישן ביותר ששרד עד ימינו. הצילום נעשה ב-1860 מכדור פורח בגובה של 630 מטרים מעל העיר האמריקאית בוסטון על ידי הצלם ג'יימס וולאס בלאק ומפעיל כדור פורח סמואל ארצ'ר קינג. בתצלום ניתן לראות שתי כנסיות ידועות של בוסטון: כנסיית השילוש הקדוש והכנסייה הדרומית הישנה.

צילום אוויר הוא צילום המבוצע באמצעות מצלמה המוצבת על גבי פלטפורמה אווירית (מטוס, מזל"ט או לוויין). התוצאה של צילום אוויר קרויה "תצלום אוויר", ובראשי תיבות - "תצ"א".

היסטוריה

צילום האוויר הראשון צולם מכדור פורח בשנת 1858 על ידי הצרפתי פליקס טוּרְנָשוֹן הידוע בכינויו נדאר. צילום האוויר הראשון ממטוס נעשה בשנת 1908 על ידי האמריקאי ווילבור רייט. בסוף המאה ה-19 החל צילום פני כדור הארץ על ידי מצלמות המוצבות על מטוסים או בלונים פורחים, למטרות מיפוי. בראשית המאה ה-20 נעשה שימוש בכלי טיס שונים למטרות תצפית, אך צילומים למטרות מודיעיניות נעשו רק במהלך מלחמת העולם הראשונה. כדי לזרז את הגעת תצלומי האוויר לגופי המודיעין היו מטוסי צילום שנשאו עליהם חדר חושך קטן. במהלך המלחמה הקרה עשתה ארצות הברית ניסיון לשלוח בלוני ריגול לא מאוישים עם ציוד צילום למטרות מודיעיניות, אך הפרויקט נכשל.

כיום רב השימוש במטוסים זעירים לא מאוישים לצילומי אוויר, גם לצרכים מודיעיניים וגם לצרכים מסחריים. מטוסים אלו יכולים לצלם מגובה נמוך יותר מאשר מטוסים בגודל מלא, ועלות הטסתם זולה יותר.

צילום אווירי של חוף שרתון

שימושים

• יצירת עזרים לעריכת מפות מדויקות
• ביקורת על גידולים חקלאיים
• מעקב אחר בניה בלתי - חוקית
• איסוף מודיעין צבאי, לצורך מעקב אחר פעולות אויב
• לצורכי חפירות ארכאולוגיות
• צילום סרטי קולנוע
• צילום לצורך שיווק, למשל של נכסי דלא ניידי (נדל"ן)
• בקרת נזקי אסונות טבע - שטפונות, שריפות, התפרצויות געשיות וכיוצא בזה
• מדידות שטחים, בניינים, מגרשים
• איתור תופעות ומעקב אחר מגמות גאולוגיות וטופוגרפיות, למשל: שינויי קווי חוף, שקיעת קרקעות

סוגי תצלומים

ניתן לחלק את תצלומי האוויר לשני סוגים, על פי זווית צילום הקרקע. צילום אלכסוני (או - צילום משופע) משמש בעיקר לצרכים צבאיים, בשל היכולת לצלם שטח גדול בצילום אחד, וכן בשל הצורך לצלם אזורים שלא ניתן לטוס בהם (למשל צילום שטח של מדינת אויב מבלי לטוס מעל שטחה). צילום אנכי משמש לצרכים אזרחיים, למשל הפקת מפות. בכל אחד משני אופני הצילום הללו ניתן לצלם תמונות עם חפיפה מזערית ("מונו"), המאפשרת ליצור בשלב מאוחר יותר פסיפס של אזור נרחב יותר, או לחלופין - צילום עם חפיפה גדולה יותר בין כל זוג תמונות ("סטריאו"), המאפשרת להסתכל על התמונות בצורה תלת-ממדית. במקרה זה, אחוז החפיפה הנדרש לראייה סטריאוסקופית הוא 56%.

צילום אנכי

תצ"א (תצלום אוויר) של אחוזתו של אוסאמה בן לאדן באבוטאבאד

בעת צילום אנכי, המטוס המצלם יוצר חפיפה של בין 60% ל-80% בין שני צילומים סמוכים זאת על מנת שלא להחטיא שטח צילום ולהגביר את היכולת להתאים את התצלום למפה בעזרת נקודות בקרה, כלומר נקודות שמיקומן ידוע. החפיפה מאפשרת גם ראייה תלת-ממדית של השטח באמצעות מכשיר הנקרא סטריאוסקופ. יתרון נוסף לצילום אנכי סטריאוסקופי הוא היכולת לבצע מדידות של אורך, רוחב ואף גובה של אלמנטים בתמונה.

תצלומים אוויריים סובלים מעיוותים הנגרמים מתנועת המטוס בצירים שונים, משינויים במהירות הטיסה ומעיוותי קנה-מידה הנובעים ממרחק העצם המצולם מהמטוס. אחת הדרכים להתגבר על עיוותים אלה היא באמצעות הפיכתם לאורתופוטו, תצלום אוויר מיושר שהעיוותים הוסרו ממנו. האורתופוטו מהווה, למעשה, "מפת תצלום", אשר בו קנה המידה בכל אחד משני הצירים שווה, וזו המשמעות של הסרת העיוותים. יצירת האורתופוטו נעשית על ידי חיבור של כמה צילומים סמוכים, שמשתמשים רק במרכז של כל אחד מהם, כיוון שבמרכז יש פחות עיוותים. נעזרים במפה טופוגרפית להתאמת האורתופוטו לנקודת ייחוס גאוגרפית אחת.

צילום אלכסוני

תצלום משופע של היישוב רעות

תצלום אלכסוני מאפשר לזהות את פרטי הנוף בקלות, מכיוון שהם מופיעים בו כפי שרגילים לראות אותם בעת הימצאות בשטח. קנה המידה אינו אחיד בצילום משופע ולכן לא עושים בו שימוש. בזכות זווית הצילום האלכסונית ניתן לצלם שטח גדול בהרבה מאשר בצילום אנכי שמצולם מאותה נקודה, וכן מתאפשר לצלם שטחי אויב בלא שיהיה צורך לטוס מעליהם. חסרונו הבולט של התצלום המשופע הוא שמופיעים בו "שטחים מתים", כלומר שטחים שמוסתרים על ידי פרטי נוף גדולים (הרים, בניינים וכו'). יתרונו של הצילום האלכסוני הוא שניתן להציג למשתמש את התמונה כפי שהוא יראה אותה במציאות - למשל צילום בזווית שטוחה מאוד עבור טיסת מסוקים או צילום יעד מכיוון תקיפתו המתוכננת מהאוויר. בצילום אלכסוני נעשה שימוש במצלמות בעלות אורך מוקד גדול מאוד (60 עד 120 אינץ) שנישאו על ידי מטוסי קרב בעלי יכולת טיסה בגובה רב.

צילום אוויר בגלים בתדר תת-אדום

בתצלום אוויר בגלי תת-אדום ניתן להבחין באזורים שיש בהם צמחייה על ידי זיהוי הכלורופיל שבה. כאשר צמח מת מתפרק הכלורופיל ונעלם. כל מה שנראה בתצלום בצבע ירוק הוא אזור ללא צמחייה, ומה שנראה בתצלום בגווני כחול או טורקיז הוא אזור שבו יש צמחייה המכילה כלורופיל.

צילומי התת-אדום נועדו בעיקר לצרכים חקלאיים על מנת לזהות ולהבדיל בין שטחים שיש בהם צמחייה או חקלאות ושטחים צחיחים. ניתן להסיק מהתצלומים את צפיפות הצמחייה באזורים ספציפיים ולעתים אף לקבוע את סוג הצמחים או הגידולים החקלאיים באזור מסוים, וכן לאתר קיומן של מחלות צמחים הפוגמות בעלוות הצומח.

יכולת זו משמשת, בין היתר, למתן פיצויים לחקלאים בעקבות נזקים ולאיתור גידולים לא חוקיים, למשל סמים.

בצילום תת-אדום ניתן להבחין גם בהסוואה מלאכותית ולכן נעשה בו שימוש באזורים בהם יש חשד כי קיימים מתקנים מסווים. על-פי רוב צילום תת-אדום נעשה במקביל לצילום בסרט רגיל ובפענוח מבוצעת השוואה בין נקודות חשודות בין שני הסרטים.

בדרך כלל, לכל תצלום אוויר מוצמד מידע נילווה (meta-data) המוטבע על גבי התמונה או נרשם בקובץ נתונים נלווה. מידע זה מסייע לשימוש בתמונה ולבניית מודלים מתימטיים הקשורים לתוכנה.

דוגמאות למידע נלווה לצילום אווירי אנכי

• מספר תצלום/מספר רצף, מספר גיחה.
• שעת הצילום.
• גובה המטוס מעל פני הים.
• הגורם המצלם.
• אורך המוקד (מסמל את רוחב שדה הראיה של העדשה בזמן הצילום).
• סוג המצלמה.
• בועת פילוס המראה יציבות בזמן הצילום.
• צלבי מרכז.

פענוח תצ"א

קיים מקצוע (אזרחי, צבאי) בשם תצ"א, שבו מתמחה האדם בטכניקות פיענוח תצלומי אוויר ושימוש בעזרי פענוח.

כאשר נגשים לפענוח תצ"א, חמשת הקריטריונים שצריך להתחשב בהם הם: "צץ גגס" - צל, צורה, גוון, גודל יחסי, וסימני לוואי. תהליך לוגי זה שגובש בבריטניה במהלך מלחמת העולם השנייה, נועד לנטרל זיהויים מוטעים הנובעים מניחושים.

בצל אפשר להבדיל בין צל "מוטל", על פני הקרקע שנוצר בשל אובייקט, לבין צל "מוכל" שנוצר בשל בור, חפירה וכדומה. על פי הצל אפשר לאבחן את מהותו של האובייקט ולצמצם את אפשרויות הניחוש. בצורה מדובר בסווג אובייקט לפי צורתו, למשל צורה מלבנית יכולה להיות רכב, או בית וצורה עגולה מגדל מים, מאגר מים או ראש תל. צורתו של כביש אחרת מצורה של מסילת ברזל שבה העיקולים מתונים. גוון (או צבע) נותן אינדיקציה נוספת, ומצביע על החומרים שמהם מורכב האובייקט המפוענח כמו למשל סוג הדרך (כבושה, סלולה). גם ניתן לזהות עומקו של מאגר מים ואף את איכות המים לפי צבעם. גודל יחסי יכול לקבוע זיהוי של אובייקט יחסית לאובייקט מוכר וידוע שנמצא לידו, למשל האם ריבוע מסוים הוא טנק, משאית או שיריונית. סימני לוואי הם שאר הסימנים בשטח שיכולים לתת מידע נוסף לאפשרות של פענוח התצ"א. למשל אבחנה בין מחנה אהלים צבאי לאזרחי יכול להיעשות, לפי תוואי לוואי, שכן במאהל צבאי ישנן סימני לוואי ייחודיים לעומת מאהל אזרחי או למשל צורה של עקבות שאופיינים לפי סוג הרכב. כאשר קיימת חפיפה מתאימה בין צילומים עוקבים נעשה שימוש באבחנת גובה העצמים והשוואתו לצילומים קודמים, כדי ללמוד על שינויים באתר המסוים.

צילום אווירי בשימוש רחפנים (רבי להב)

צילום מהאוויר בעזרת רחפן

צילום אווירי בעזרת רחפן עין הים חדרה

צילומי אוויר פרויקט נדל"ן בפרדס חנה בעשור האחרון טכנולוגיית הרחפנים מרובי הלהבים התפתחה בצורה ניכרת על ידי שיפור איכות המנועים, צריכת החשמל שלהם אל מול ההספק וכוח הדף שהם מעניקים בעיקר איכות הסוללות קיבולת מול משקל וכיום רחפנים מודרניים מאפשרים נשיאת משקל של קילוגרמים רבים המאפשרים נשיאת מצלמות איכותיות באיכות גבוהה על גבי מיצבים לחלוטין בוידאו ובסטילס. כיום ניתן למצוא יותר ויותר רחפנים בשימוש צילום אוויר ליישומים מגוונים, החל מתעשיית הקולנוע והטלוויזיה, בתעשיית השיווק והפרסום, לצרכים נדל"ניים, לתיעוד תשתיות ומעקבי בנייה, לצרכים חקלאיים, ארכיאולוגיים, צבאייםואבטחתיים.

יתרונות השימוש ברחפנים לביצוע צילומי אוויר:

- עלות נמוכה משמעותית לכל אלטרנטיבה אחרת.

צילומי אוויר באמצעות רחפן

צילום מהאוויר בעזרת רחפן טיילת נתניה

- רובם המכריע של הרחפנים מונע חשמלית ולכן הרבה יותר ידידותי לסביבה

- צילום בגבהים מגוונים, החל מגובה פני הקרקע ועד לגובה מאות מטרים (מוגבל בטיחותית בכל מדינה לפי הנחיות רשות התעופה האזרחית הנהוגות במקום)

- מערכות שקטות ומיוצבות.

תצלום אוויר בעזרת רחפן

צילום אווירי בעזרת רחפן מגדל מים בבית אליעזר

- מערכות אמינות ובטיחותיות וקלות לתחזוקה ותפעול.

- יכולת צילום בתוך מבנים.

- יכולת צפייה בצילומים מהאוויר בזמן אמת על ידי הקמת תחנה קרקעית המאפשרת צפייה באיכות HD בחומרים כמעט ללא השהייה.

- יכולת שידור חי של צילומי האוויר על בסיס האינטרנט

ראו גם

• פוטוגרמטריה
• צילום
• תצלומי לוויין
• מכ"ם מִפְתָּח סינתטי (SAR)
• NIIRS

לקריאה נוספת

• דובי טל ומוני הרמתי, קו האופק - צילומי אוויר של ארץ ישראל, הוצאת משרד הביטחון, 1990.
• ב"ז קדר, מבט ועוד מבט על ארץ-ישראל - תצלומי אוויר מימי מלחמת העולם הראשונה מול תצלומים בני זמננו, הוצאת משרד הביטחון ויד יצחק בן צבי, 1991.
• ישראל - אטלס מפות ותצלומי אוויר, הוצאת מפה, 2006.
• ב"ז קדר, ואבינעם דנין, חישה מרחוק - תצלומי אוויר ודימותי לוויינים ככלים במחקר הארץ, הוצאת יב"ז, 2000.
• שלמה, ‏הצילום האווירי כסוכנות איסוף מודיעין, מערכות 269, יוני 1979

קישורים חיצוניים

• טל מיכאל, ‏תמונת מצב, באתר חיל האוויר הישראלי
• צילומי אוויר של ישראל
• לאתר פטרון-תמונות אוויר
• שריאל שטילר, ‏מטוסי שחק וכפיר לצילום בחיל האויר, באתר "מרקיע שחקים"