航空写真

航空写真（または空中画像）は、航空機またはその他の空中プラットフォームから写真を撮ることです。^[1]動画を撮影する場合は、航空ビデオ撮影とも呼ばれます。

航空写真撮影のプラットフォームには、固定翼航空機、ヘリコプター、無人航空機(UAV または「ドローン」)、気球、飛行船、ロケット、鳩、凧、またはスカイダイビングやウイングスーツでのアクションカメラの使用などがあります。手持ちカメラは写真家が手動で操作しますが、マウントカメラは通常、遠隔操作または自動トリガーされます。

航空写真は通常、風景や地表の物体に焦点を当てた鳥瞰図の画像を指します。空対空写真と混同しないでください。空対空写真では、1機以上の航空機が追跡機として使用され、飛行中の他の航空機を「追跡」して撮影します。 高所写真撮影では、ケーブルで吊るされた高い構造物（スカイカムなど）または非常に高いポールの上から望遠撮影することで、航空写真に非常によく似た鳥瞰画像（実際には航空写真ではないが）を作成することもできます。ポールは、手で持つ（一脚や自撮り棒など）、地面にしっかりと固定する（監視カメラやクレーン撮影など）、または車両の上に取り付けられます。

航空写真撮影は、1858年にフランスのパリ上空で、フランスの写真家で気球乗りの ​​ガスパール＝フェリックス・トゥルナション（通称「ナダール」）によって初めて実施されました。 ^[3]しかし、彼が撮影した写真は現存せず、現存する最古の航空写真は「鷲と雁が見たボストン」と題されています。 1860年10月13日にジェームズ・ウォレス・ブラックとサミュエル・アーチャー・キングによって撮影されたもので、630メートルの高さからボストンを写しています。 ^{[4] [5]}

凧を使った航空写真は、1882年にイギリスの気象学者E・D・アーチボルドによって初めて開発された。アーチボルドはタイマー付きの爆薬を使って空中から写真を撮影した。^[6]同年、セシル・シャドボルトはガス気球の籠から写真を撮る方法を考案し、垂直下向きのショットも撮影した。^{[7] [8]彼が}スタンフォード・ヒルの上空2,000フィート（610メートル）から撮影した写真の1つは、イギリス諸島で撮影された現存する最古の航空写真である。^[7]同じ写真のプリント「気球の籠から2,000フィートの高さで撮影した瞬間地図写真」は、1882年の写真協会の展示会で展示された。^[8]

フランス人のアーサー・バトゥは1888年に凧を使った写真撮影を始め、1890年にその手法に関する本を執筆した。^{[9] [10]} サミュエル・フランクリン・コーディは高度な「マンリフター戦争凧」を開発し、その性能でイギリス陸軍省の関心を引くことに成功した。

1908年、アルバート・サママ・チクリーは、ハマム・リフとグロンバリアの間で気球を使用して史上初の航空写真を撮影しました。^[11] 空気より重い航空機に取り付けられた映画用カメラが初めて使用されたのは、1909年4月24日、ローマ上空で撮影された3分28秒の短編無声映画『ウィルバー・ライトとその飛行船』でした。

戦争中、偵察機に敵の動きや防御を記録するカメラが搭載されたため、航空写真の使用は急速に成熟しました。戦争が始まった当初は、航空写真の有用性は十分に認識されておらず、偵察は上空からの地図のスケッチで行われていました。

ドイツは 1913 年に最初の航空カメラであるゲルツを採用しました。フランスは偵察用のカメラを搭載したブレリオ観測機のいくつかの飛行隊で戦争を開始しました。フランス軍は、記録的な速さで野戦指揮官の手にプリントを届ける手順を開発しました。

フレデリック・チャールズ・ビクター・ローズは1912年にイギリス空軍第1飛行隊（後のイギリス空軍第1飛行隊）と共に航空写真の実験を開始し、イギリスの飛行船ベータ号から写真を撮影した。彼は、60%のオーバーラップで撮影した垂直方向の写真は、ステレオスコープで見たときに立体感を生み出すために使用できることを発見し、これにより地図作成や航空写真から得られる情報に役立つ奥行きの知覚が生み出された。イギリス空軍偵察パイロットは1914年に観察記録にカメラを使用し始め、 1915年のヌーヴ・シャペルの戦いまでには、ドイツ軍の塹壕全体の写真が撮影されていた。^[12] 1916年にオーストリア・ハンガリー帝国は地図作成のためにイタリア上空の垂直カメラ軸航空写真を撮影した。

最初の専用で実用的な航空カメラは、1915年にジョン・ムーア・ブラバゾン大尉がソーントン・ピッカード社の協力を得て発明したもので、航空写真の効率を大幅に向上させた。このカメラは航空機の床に挿入され、パイロットが間隔を置いて作動させることができた。ムーア・ブラバゾンはまた、立体視技術を航空写真に取り入れた先駆者で、異なる角度で撮影した写真を比較することで、風景の中の物体の高さを判別できるようにした。^{[13] [14]}

戦争の終わりまでに、航空カメラはサイズと焦点距離が劇的に拡大し、軍事的に極めて重要であることが証明されるにつれて、ますます頻繁に使用されるようになった。1918年までに両軍は前線全体を1日2回撮影し、紛争開始以来50万枚以上の写真を撮影した。1918年1月、アレンビー将軍は、第1飛行隊AFCのオーストラリア人パイロット5名に、トルコ戦線の地図の修正と改善に役立てるため、パレスチナの624平方マイル (1,620 km ² ) の地域を撮影させた。これは、航空写真を地図作成の補助として使用した先駆的な事例であった。レナード・タプリン中尉、アラン・ランシマン・ブラウン中尉、HL・フレイザー中尉、エドワード・パトリック・ケニー中尉、およびLW・ロジャース中尉は、トルコ軍の前線から後方地域まで32マイル (51 km) にわたる一帯を撮影した。1月5日から、彼らは敵の戦闘機を追い払うために戦闘機の護衛とともに飛行した。彼らは王立航空機工場のBE.12とマーティンサイドの飛行機を使用して、敵の空襲を克服しただけでなく、時速65マイル（105km/h）の風、対空砲火、故障した機器にも対処し、任務を遂行しなければなりませんでした。^[15]

英国初の商業航空写真撮影会社は、1919年に第一次世界大戦の退役軍人フランシス・ウィルスとクロード・グラハム・ホワイトによって設立されたエアロフィルム社である。同社はすぐに事業を拡大し、英国だけでなくアフリカやアジアでも大規模な契約を獲得した。業務はエッジウェアのスタッグレーン飛行場で、ロンドン飛行学校の航空機を使用して開始された。その後、航空機製造会社（後のデ・ハビランド航空機会社）が、パイロット起業家のアラン・コブハムとともにエアコDH.9を雇用した。^[16]

1921年から、エアロフィルムは測量と地図作成の目的で垂直写真撮影を行っていた。1930年代には、同社は写真測量（航空写真からの地図作成）の科学の先駆者となり、同社の顧客には陸地測量局もあった。 ^[17] 1920年、オーストラリア人のミルトン・ケントは、カール・ツァイスAGから購入した半板斜め航空カメラを航空写真事業に使い始めた。^[18]

航空写真の商業利用で成功したもうひとりの先駆者は、アメリカ人のシャーマン・フェアチャイルドだ。彼は自身の航空機会社フェアチャイルド・エアクラフトを設立し、高高度航空調査任務用の特殊航空機の開発と製造を行った。^[19] 1935年にフェアチャイルドの航空調査機の1機は、2台の同期カメラを組み合わせたユニットを搭載していた。各カメラには5つの6インチレンズと10インチレンズがあり、23,000フィートから写真を撮影した。各写真は225平方マイルをカバーした。最初の政府契約の1つは、土壌浸食を調査するためのニューメキシコ州の航空調査だった。^[20] 1年後、フェアチャイルドは1つのユニットに9つのレンズを備えたより優れた高高度カメラを発表した。これは30,000フィートから1回の露出で600平方マイルの写真を撮影できるものだった。^[21]

1939 年、イギリス空軍のシドニー コットンとモーリスロングボトム飛行士 は、空中偵察は、速度と高い実用高度を利用して探知や迎撃を回避する高速小型航空機の方が適しているかもしれないと最初に提唱した人物の 1 人でした。これは今では当然のことのように思われますが、現代の偵察任務は高速で高高度を飛ぶ航空機によって行われており、当時は過激な考えでした。^{[引用が必要]}

彼らは、スピットファイアから武装と無線機を取り外し、代わりに予備の燃料とカメラを搭載することを提案した。これがスピットファイア PR型の開発につながった。スピットファイアは偵察任務で非常に優れた性能を発揮し、その目的のために特別に作られた型が数多くあった。当初は、後に第 1 写真偵察部隊(PRU) となる部隊で運用された。1928 年、RAF は航空カメラ用の電気加熱システムを開発した。これにより、偵察機はカメラ部品が凍結することなく、非常に高い高度から写真を撮ることができるようになった。^[22] RAF メドメンハム を拠点として、このような写真の収集と解釈が大きな事業となった。^[23]

コットンの航空写真は時代をはるかに先取りしていた。彼は第 1 PRU の他のメンバーとともに、多くの重要な軍事および諜報目標の位置を明らかにするのに役立つ高高度高速立体写真撮影技術の先駆者となった。RVジョーンズによると、写真はV-1 飛行爆弾とV-2 ロケットの両方のサイズと特徴的な発射メカニズムを確立するために使用された。コットンはまた、専門偵察機のプロトタイプや写真撮影装置のさらなる改良などのアイデアにも取り組んだ。ピーク時には、イギリスは 1 日に 100 回以上の偵察飛行を行い、1 日に 50,000 枚の画像を解析した。同様の取り組みは他の国々でも行われた。^[要出典]

垂直航空写真は、地図作成^[24]（特に、地形図^{[25] [26]}の基礎となる写真 測量）、土地利用計画、^[24]航空考古学[ ^24]に使用されています。斜め航空写真は、映画制作、環境研究^{[27] 、}送電線検査^{[28] 、}監視、建設進捗状況、商業広告、不動産譲渡、芸術プロジェクトに使用されています。考古学の分野で航空写真がどのように使用されているかの一例は、1995年から1996年にかけてカンボジアのアンコール・ボレイ遺跡で行われたマッピングプロジェクトです。航空写真を使用して、考古学者はアンコール・ボレイの城壁に囲まれた遺跡内の112の水域（貯水池、人工的に作られたプール、自然の池）を含む考古学的特徴を特定することができました。^[29]米国では、多くのフェーズI環境サイトアセスメントで不動産分析のために航空写真が使用されています。

アメリカ合衆国では、離着陸に必要な場合を除き、大型有人航空機は混雑地域上空で高度1000フィート以下を飛行することは禁止されており、非混雑地域上空では人、船舶、車両、構造物から500フィート以内に近づくことは禁止されている。ヘリコプター、動力パラシュート、重心移動制御航空機については一定の例外が認められている。^[30]

ラジコン模型の進歩により、模型飛行機で低高度の空中写真撮影が可能になった。これは、商業施設や住宅を撮影対象とする不動産広告に役立った。2014年、米国連邦航空局は、不動産広告での写真撮影にドローンを使用することを禁止した。^[31]この禁止は解除され、ドローンやUASを使用した商業用空中写真撮影は、2018年のFAA再認可法の下で規制されている。^{[32] [33]}商業パイロットはパート107ライセンスの要件を満たす必要があり、^[34]アマチュアおよび非商業的な使用はFAAによって制限されている。^[35]

小型模型飛行機は、これまで立ち入りが制限されていたこれらのエリアへの写真撮影アクセスを向上させます。小型飛行機はフルサイズの飛行機に代わるものではありません。フルサイズの飛行機は、より長い飛行時間、より高い高度、およびより大きな機器積載が可能だからです。しかし、フルサイズの飛行機では危険な状況では、小型飛行機は役に立ちます。たとえば、送電線の上にある変圧器の検査や、農地の上を低空でゆっくりと飛行する場合などです。これらはどちらも、大型の無線操縦ヘリコプターで実行できます。このようなモデルでは、プロ仕様のジャイロ安定化カメラ プラットフォームを使用できます。26cc ガソリン エンジンを搭載した大型模型ヘリコプターは、約 7 キログラム (15 ポンド) の積載物を持ち上げることができます。一例として、1988年から1998年にかけてロバート・チャノンが開発したラジオコントロールのナイトロホークヘリコプターが挙げられます^。[36]ジャイロスコープで安定化された映像に加えて、FPV（一人称視点）技術の統合により、信頼性の高い航空写真撮影ツールとしてのRCヘリコプターの使用が増加しました。多くのラジオコントロール航空機、特にドローンは、現在ではWi-Fiを利用して、航空機のカメラからパイロットまたは機長（PIC）の地上局にライブビデオをストリーミングすることができます。^[37]

オーストラリアでは、民間航空安全規則第101部（CASR第101部）^[38]で無人航空機および遠隔操縦航空機の商業利用が認められている。この規則では、商業用の無人遠隔操縦航空機は遠隔操縦航空機システム（RPAS）と呼ばれ、娯楽目的の無線操縦航空機は模型飛行機と呼ばれている。CASR第101部では、商業的に遠隔操縦航空機を運航する企業/個人は、有人航空機の運航者と同様に運航証明書を保持することが義務付けられている。商業的に運航する遠隔操縦航空機の操縦者は、民間航空安全局（CASA）から免許を取得することも義務付けられている。^[39] 小型RPASと模型飛行機は実際には同一である可能性があるが、模型飛行機とは異なり、RPASは承認を得て管制空域に進入でき、飛行場の近くで運航することができる。

オーストラリアでは、認可されていると偽って主張する違法なオペレーターが多数存在するため、CASAは認可された遠隔操縦者証明書（ReOC）保有者のリストを維持し、公開している。^[40]しかし、CASAは規制を改正し、2016年9月29日からは2kg（4.4ポンド）未満のドローンを商業目的で操縦することができるようになった。^[41]

2006 年、すべての商用 RC モデル飛行を禁止する FAA 規制が強化され、米国内のあらゆる高度での飛行許可を得るには正式な FAA 認定が必要になりました。

2014年6月25日、FAAは14 CFR Part 91 [Docket No. FAA–2014–0396]「模型飛行機に関する特別規則の解釈」の裁定において、米国領空での無人航空機の商業利用を禁止した。^[42] 2014年9月26日、FAAは空撮でのドローンの使用権を付与し始めた。操縦者は免許を持ったパイロットである必要があり、常にドローンを視界内に収めなければならない。ドローンは、人々が危険にさらされる可能性のある場所での撮影には使用できない。^[43]

2012年のFAA近代化改革法は、第336条で模型飛行機に関する特別規則を制定した。第336条では、議会は模型飛行機は航空機であるというFAAの長年の立場を確認した。同法の条項では、模型飛行機は「(1)大気圏内で持続飛行が可能であり、(2)操縦者の視界内で飛行し、(3)趣味またはレクリエーション目的で飛行する無人航空機」と定義されている。^[44]

米国では公共の場所から見えるものはすべてプライバシーの範囲外とみなされるため、航空写真は私有地の特徴や出来事を合法的に記録することができます。 ^[45]

FAAは、国家空域システムの安全を危険にさらす模型飛行機を操縦する者に対して強制措置を講じることができる。公法112–95、第336条(b)。^[31]

2016年6月21日、FAAは小型無人航空機規則（パート107）の概要を発表しました。この規則では、小型UASオペレーター向けのガイドラインが確立されており、昼間のみの運航、高度400フィート（120メートル）の天井、パイロットはUASを視界範囲内に維持する必要があることなどが定められています。^[46]

2017年4月7日、FAAは14 CFR § 99.7に基づく特別セキュリティ指示を発表しました。2017年4月14日より、基地および/またはFAAから特別許可を取得しない限り、米軍施設の横方向の境界から400フィート以内のすべてのUAS飛行は禁止されます。^[47]

英国では航空写真撮影においてドローンの飛行可能範囲について厳しい規制がある。^[48]

20 kg (44 ポンド) 未満の軽飛行機による航空写真撮影。SUA (小型無人航空機) の非商用飛行の基本ルール。

第241条 人または財産の安全を危険にさらすこと。人は、無謀または過失により、航空機が人または財産を危険にさらしたり、危険にさらすことを許してはならない。

第94条 小型無人航空機

1. 小型無人航空機から、人や財産に危険を及ぼすような物品または動物（パラシュートが付いているかどうかにかかわらず）を投下したり、投下を許可したりしてはならない。
2. 小型無人航空機の責任者は、飛行が安全に行えると合理的に確信できる場合にのみ、その航空機を飛行させることができる。
3. 小型無人航空機の責任者は、衝突を回避する目的で、他の航空機、人、車両、船舶、構造物との関係でその飛行経路を監視するのに十分な、航空機との直接の裸眼視認を維持する必要があります。（500メートル（1,600フィート））
4. 飛行開始時に燃料を除き機内に搭載または取り付けられている物品や機器を含めた質量が7kg（15ポンド）を超える小型無人航空機の責任者は、次の場合に航空機を飛行させてはならない。
   1. クラスA、C、DまたはEの空域では、適切な航空交通管制ユニットの許可が得られていない限り、
   2. 当該飛行場の航空交通管制ユニット（存在する場合）の通告された監視時間中の飛行場交通ゾーン内（ただし、当該航空交通管制ユニットの許可を得ている場合を除く）。
   3. 地表から400フィート以上の高さ
5. 小型無人航空機の責任者は、CAA から与えられた許可に従わない限り、商業運航の目的で航空機を飛行させてはならない。

第95条 小型無人偵察機

1. 混雑したエリアの上空または 150 メートル以内で航空機を飛行させてはなりません。
2. 1,000 人を超える野外集会が開催される場所の上空またはその 150 メートル (490 フィート) 以内。
3. 航空機の責任者の制御下にない船舶、車両または構造物から 50 メートル (160 フィート) 以内。
4. 小型無人監視機は、離陸または着陸中、人から 50 メートル以内、または人から 30 メートル (98 フィート) 以内を飛行してはならない。ただし、小型無人監視機の責任者または責任者の指揮下にある人物には適用されない。

質量が 20 kg を超える模型飛行機は「大型模型飛行機」と呼ばれます。英国内では、大型模型飛行機は CAA が発行する ANO の免除に従ってのみ飛行できます。

斜めから撮影された写真は斜写真と呼ばれます。地表に対して低い角度から撮影された写真は低斜写真と呼ばれ、高い角度から撮影された写真は高斜写真または急斜写真と呼ばれます。^[49]

垂直写真は真下から撮影されます。^{[50]垂直写真は主に}写真測量と画像解釈 に使用されます。写真測量に使用される写真は、伝統的に、幾何学的特性が校正され文書化された特殊な大判カメラで撮影されます。

航空写真はよく合成されます。目的に応じていくつかの方法で合成できますが、そのうちのいくつかを以下に示します。

• パノラマは、 1 つの地点から異なる角度で撮影した複数の写真 (手持ちカメラなど)、または異なる地点から同じ角度で撮影した複数の写真 (飛行機など) をつなぎ合わせて作成できます。
• ステレオ写真技術により、同じエリアを異なる場所から撮影した複数の写真から 3D 画像を作成できます。
• ピクトメトリーでは、5 台の固定されたカメラが、一緒に使用できる 1 枚の垂直画像と 4 枚の低斜め画像を提供します。
• 航空写真測量用の一部のデジタル カメラでは、複数の撮像素子 (場合によっては別々のレンズを使用) からの画像が幾何学的に補正され、カメラ内で 1 つの画像に結合されます。

垂直写真は、地図として使用できるように幾何学的に「補正」された写真であるオルソフォト​​(オルソフォトマップとも呼ばれる)を作成するためによく使用されます。言い換えると、オルソフォトは無限遠から真下を天底に向けて撮影した写真のシミュレーションです。遠近感は当然除去する必要がありますが、地形の変化も補正する必要があります。画像の特定の部分に必要な遠近感と地形の補正に応じて、複数の幾何学的変換が画像に適用されます。

オルソ写真は、地図作成機関 ( Ordnance Surveyなど) が地図を作成するために使用する地理情報システムでよく使用されます。画像が既知の現実世界の座標に位置合わせ (登録) されると、広く展開できるようになります。

通常は複数のソースから取得され、「タイル」（通常、各タイルのサイズは 256 x 256 ピクセル）に分割された大量のオルソ写真のセットは、Google マップなどのオンライン マップ システムで広く使用されています。OpenStreetMapでは、同様のオルソ写真を使用して新しいマップ データを取得できます。Google Earth では、デジタル標高モデルにオルソ写真または衛星画像を重ねて、3D の風景をシミュレートします。

航空写真には、落葉樹の葉が写っているかどうかを示すために、「葉なし」または「葉あり」とラベルが付けられることがあります。葉なしの写真には葉が少ないか、まったく葉がないため、地面や地面にあるものをより詳しく見るために使用されます。葉ありの写真は、作物の健康状態と収穫量を測るために使用されます。林業の目的では、葉なしの写真で他の種類の木と区別しやすい樹種もあれば、葉ありの写真で区別しやすい樹種もあります。^[51]

ビデオ技術の進歩により、航空ビデオの人気が高まっています。直交ビデオは、パイプライン、農地、その他の関心地点を航空機でマッピングして撮影されます。GPS を使用すると、ビデオにメタデータを埋め込み、後でビデオ マッピング プログラムと同期させることができます。

この「空間マルチメディア」は、静止画、動画、ステレオ、パノラマ画像セット、没入型メディア構造、オーディオ、その他のデータを含むデジタル メディアと、GPS やその他の位置設計からの位置および日時情報とのタイムリーな統合です。

航空ビデオは、シーンの理解や物体の追跡に使用できる新しい空間マルチメディアです。入力ビデオは低空飛行の航空プラットフォームによって撮影され、通常は非地表構造物からの強い視差で構成されます。デジタルビデオ、全地球測位システム (GPS)、自動画像処理を統合することで、データ収集と削減の精度とコスト効率が向上します。データ収集には、いくつかの異なる航空プラットフォームが調査中です。

映画制作では、シネマカメラを搭載した無人航空機を使用するのが一般的です。 ^[52]たとえば、AERIGONシネマドローンは、大ヒット映画の低空飛行ショットに使用されます。^[53]

• プライス、アルフレッド (2003)。『Targeting the Reich: Allied Photographic Reconnaissance over Europe, 1939–1945 』。[Sl]: Military Book Club。注: 2003 年に Greenhill Books、ロンドンで初版発行。ISBN 0-7394-3496-9 

ウィキメディア・コモンズの航空写真に関連するメディア ウィクショナリーの航空写真の辞書定義

• 航空写真とリモートセンシング
• ドローン「制限区域」のインタラクティブマップ
• 国立航空写真コレクション 英国政府の機密解除された航空写真の公式アーカイブ。
• 子どもに適した航空写真撮影テクニック 2013-03-25 にWayback Machineでアーカイブ
• 歴史的航空写真の利用