Fotografía aérea

La fotografía aérea fue practicada por primera vez por el fotógrafo y aeronauta francés Gaspard-Félix Tournachon , conocido como "Nadar" , en 1858 sobre París , Francia. ^{[ 3 ]} Sin embargo, las fotografías que produjo ya no existen y, por lo tanto, la fotografía aérea más antigua que se conserva se titula "Boston, vista por el águila y el ganso salvaje". Tomada por James Wallace Black y Samuel Archer King el 13 de octubre de 1860, muestra Boston desde una altura de 630 m. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

La fotografía aérea con cometa fue iniciada por el meteorólogo británico ED Archibald en 1882. Utilizó una carga explosiva con temporizador para tomar fotografías desde el aire. ^{[ 6 ]} Ese mismo año, Cecil Shadbolt ideó un método para tomar fotografías desde la cesta de un globo aerostático , incluyendo tomas verticales hacia abajo. ^{[ 7 ] [ 8 ]} Una de sus imágenes, tomada desde 2000 pies (610 m) sobre Stamford Hill , es la fotografía aérea más antigua que se conserva tomada en las Islas Británicas. ^{[ 7 ]} Una copia de la misma imagen, «Una fotografía instantánea de un mapa tomada desde la cesta de un globo, a 2000 pies de altura» , se mostró en la exposición de la Sociedad Fotográfica de 1882. ^{[ 8 ]} 

El francés Arthur Batut comenzó a usar cometas para fotografía en 1888 y escribió un libro sobre sus métodos en 1890. ^{[ 9 ] [ 10 ]} Samuel Franklin Cody desarrolló su avanzada "Cometa de guerra elevadora de hombres" y logró interesar al Ministerio de Guerra británico con sus capacidades.

En 1908, Albert Samama Chikly filmó las primeras vistas aéreas utilizando un globo entre Hammam-Lif y Grombalia . ^{[ 11 ]} El primer uso de una cámara de cine montada en una aeronave más pesada que el aire tuvo lugar el 24 de abril de 1909, sobre Roma en el cortometraje mudo de 3:28, Wilbur Wright und seine Flugmaschine .

El uso de la fotografía aérea maduró rápidamente durante la guerra, ya que los aviones de reconocimiento fueron equipados con cámaras para registrar los movimientos y las defensas del enemigo. Al comienzo del conflicto, no se apreciaba del todo la utilidad de la fotografía aérea, pues el reconocimiento se realizaba mediante el trazado de mapas desde el aire.

Alemania adoptó la primera cámara aérea, una Görz , en 1913. Los franceses comenzaron la guerra con varios escuadrones de aviones de observación Blériot equipados con cámaras para reconocimiento. El ejército francés desarrolló procedimientos para hacer llegar las copias impresas a los comandantes de campo en tiempo récord.

Frederick Charles Victor Laws comenzó experimentos de fotografía aérea en 1912 con el Escuadrón N.° 1 del Royal Flying Corps (más tarde Escuadrón N.° 1 de la RAF ), tomando fotografías desde el dirigible británico Beta . Descubrió que las fotos verticales tomadas con un 60 % de superposición podían usarse para crear un efecto estereoscópico cuando se veían en un estereoscopio, creando así una percepción de profundidad que podía ayudar en la cartografía y en la inteligencia derivada de imágenes aéreas. Los pilotos de reconocimiento del Royal Flying Corps comenzaron a usar cámaras para registrar sus observaciones en 1914 y para la Batalla de Neuve Chapelle en 1915, todo el sistema de trincheras alemanas estaba siendo fotografiado. ^{[ 12 ]} En 1916, la Monarquía Austrohúngara hizo fotos aéreas de eje de cámara vertical sobre Italia para la elaboración de mapas.

La primera cámara aérea práctica y diseñada específicamente para este fin fue inventada por el capitán John Moore-Brabazon en 1915 con la ayuda de la compañía Thornton-Pickard , lo que mejoró enormemente la eficiencia de la fotografía aérea. La cámara se insertaba en el suelo de la aeronave y el piloto podía activarla a intervalos. Moore-Brabazon también fue pionero en la incorporación de técnicas estereoscópicas a la fotografía aérea, lo que permitió discernir la altura de los objetos en el paisaje comparando fotografías tomadas desde diferentes ángulos. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

Hacia el final de la guerra, las cámaras aéreas habían aumentado drásticamente en tamaño y potencia focal , y se usaban cada vez con mayor frecuencia al demostrar su valor militar crucial; para 1918, ambos bandos fotografiaban todo el frente dos veces al día y habían tomado más de medio millón de fotos desde el comienzo del conflicto. En enero de 1918, el general Allenby empleó a cinco pilotos australianos del Escuadrón n.° 1 de la AFC para fotografiar un área de 1620 km² en ^Palestina como ayuda para corregir y mejorar los mapas del frente turco. Este fue un uso pionero de la fotografía aérea como ayuda para la cartografía . Los tenientes Leonard Taplin , Allan Runciman Brown , HL Fraser, Edward Patrick Kenny y LW Rogers fotografiaron un bloque de tierra que se extendía desde las líneas del frente turco hasta 51 km de profundidad en sus zonas de retaguardia. A partir del 5 de enero, volaron con una escolta de cazas para repeler a los cazas enemigos. Utilizando aviones Royal Aircraft Factory BE.12 y Martinsyde , no solo superaron los ataques aéreos enemigos, sino que también tuvieron que lidiar con vientos de 65 mph (105 km/h) , fuego antiaéreo y equipos defectuosos para completar su misión. ^{[ 15 ]}    

La primera empresa comercial de fotografía aérea del Reino Unido fue Aerofilms Ltd, fundada en 1919 por los veteranos de la Primera Guerra Mundial Francis Wills y Claude Graham White. La empresa pronto se expandió, obteniendo importantes contratos en África y Asia, además de en el Reino Unido. Las operaciones comenzaron desde el aeródromo de Stag Lane en Edgware, utilizando aeronaves de la London Flying School. Posteriormente, la Aircraft Manufacturing Company (más tarde De Havilland Aircraft Company ) contrató un Airco DH.9 junto con el piloto y empresario Alan Cobham . ^{[ 16 ]}

Desde 1921, Aerofilms realizó fotografía vertical con fines topográficos y cartográficos. Durante la década de 1930, la empresa fue pionera en la ciencia de la fotogrametría (cartografía a partir de fotografías aéreas), siendo el Ordnance Survey uno de sus clientes. ^{[ 17 ]} En 1920, el australiano Milton Kent comenzó a utilizar una cámara aérea oblicua de media placa adquirida a Carl Zeiss AG en su negocio de fotografía aérea. ^{[ 18 ]}

Otro pionero exitoso del uso comercial de la fotografía aérea fue el estadounidense Sherman Fairchild, quien comenzó con su propia empresa de aeronaves, Fairchild Aircraft, para desarrollar y construir aeronaves especializadas para misiones de reconocimiento aéreo a gran altitud. ^{[ 19 ]} Una aeronave de reconocimiento aéreo de Fairchild en 1935 llevaba una unidad que combinaba dos cámaras sincronizadas. Utilizando dos unidades de diez lentes cada una con una lente de diez pulgadas, la aeronave tomaba fotos desde 23 000 pies. Cada foto cubría doscientas veinticinco millas cuadradas. Uno de sus primeros contratos gubernamentales fue un reconocimiento aéreo de Nuevo México para estudiar la erosión del suelo. ^{[ 20 ]} Un año después, Fairchild presentó una cámara de gran altitud mejorada con nueve lentes en una sola unidad que podía tomar una foto que cubría 600 millas cuadradas con cada exposición desde 30 000 pies. ^{[ 21 ]}

En 1939, Sidney Cotton y el oficial de vuelo Maurice Longbottom de la RAF fueron de los primeros en sugerir que el reconocimiento aéreo podría ser una tarea más adecuada para aeronaves pequeñas y rápidas, que aprovecharían su velocidad y su gran techo de servicio para evitar ser detectadas e interceptadas. Si bien esto parece obvio hoy en día, con las modernas tareas de reconocimiento realizadas por aeronaves rápidas que vuelan a gran altitud, en aquel entonces era una idea radical.

Propusieron el uso de Spitfires con su armamento y radios retirados y reemplazados por combustible adicional y cámaras. Esto condujo al desarrollo de las variantes de reconocimiento fotográfico del Spitfire . Los Spitfires demostraron ser extremadamente exitosos en su función de reconocimiento y se construyeron muchas variantes específicamente para ese propósito. Inicialmente sirvieron en lo que más tarde se convertiría en la Unidad de Reconocimiento Fotográfico n.° 1 (PRU). En 1928, la RAF desarrolló un sistema de calefacción eléctrica para la cámara aérea. Esto permitió que los aviones de reconocimiento tomaran fotografías desde altitudes muy elevadas sin que las partes de la cámara se congelaran. ^{[ 22 ]} Con base en la RAF Medmenham , la recopilación e interpretación de dichas fotografías se convirtió en una empresa considerable. ^{[ 23 ]}

Las fotografías aéreas de Cotton se adelantaron a su tiempo. Junto con otros miembros de la 1.ª Unidad de Reconocimiento Aéreo (1 PRU, por sus siglas en inglés), fue pionero en las técnicas de fotografía estereoscópica de alta velocidad y gran altitud , fundamentales para revelar la ubicación de numerosos objetivos militares y de inteligencia cruciales. Según RV Jones , las fotografías se utilizaron para determinar el tamaño y los mecanismos de lanzamiento característicos tanto de la bomba volante V-1 como del cohete V-2 . Cotton también trabajó en ideas como un prototipo de avión de reconocimiento especializado y en el perfeccionamiento de equipos fotográficos. En su apogeo, los británicos realizaban más de 100 vuelos de reconocimiento al día, obteniendo 50.000 imágenes diarias para su interpretación. Otros países llevaron a cabo esfuerzos similares.

Mientras estaba destinado en un portaaviones en el Japón imperial , FS Hussain , piloto de la Real Fuerza Aérea India , recibió la tarea de fotografiar las consecuencias de los bombardeos atómicos de Hiroshima y Nagasaki . ^{[ 24 ]} Desconocía los riesgos de la exposición a la radiación , lo que le causó la muerte en 1969 a la edad de 44 años. ^{[ 25 ]}

Los avances en los modelos radiocontrolados han hecho posible que las aeronaves modelo realicen fotografía aérea a baja altitud. Esto ha beneficiado la publicidad inmobiliaria , donde las propiedades comerciales y residenciales son el sujeto fotográfico. En 2014, la Administración Federal de Aviación de EE. UU. prohibió el uso de drones para fotografías en anuncios inmobiliarios. ^{[ 33 ]} La prohibición se ha levantado y la fotografía aérea comercial con drones o UAS está regulada por la Ley de Reautorización de la FAA de 2018. ^{[ 34 ] [ 35 ]} Los pilotos comerciales deben cumplir los requisitos para una licencia de la Parte 107, ^{[ 36 ]} mientras que el uso amateur y no comercial está restringido por la FAA. ^{[ 37 ]}

Las aeronaves modelo a pequeña escala ofrecen un mayor acceso fotográfico a estas áreas previamente restringidas. Los vehículos en miniatura no reemplazan a las aeronaves de tamaño real, ya que estas últimas son capaces de tiempos de vuelo más prolongados, mayores altitudes y mayor carga útil de equipo. Sin embargo, son útiles en cualquier situación en la que operar una aeronave de tamaño real sería peligroso. Algunos ejemplos incluyen la inspección de transformadores en la parte superior de líneas de transmisión eléctrica y vuelos lentos a baja altura sobre campos agrícolas, ambos realizados por un helicóptero radiocontrolado de gran escala. Existen plataformas de cámara giroscópicas de grado profesional disponibles para su uso con este tipo de modelo; un helicóptero modelo grande con un motor de gasolina de 26 cc puede izar una carga útil de aproximadamente siete kilogramos (15 libras) . Un ejemplo es el helicóptero radiocontrolado Nitrohawk desarrollado por Robert Channon entre 1988 y 1998. ^{[ 38 ]} Además de las imágenes estabilizadas giroscópicamente, el uso de helicópteros RC como herramientas fiables de fotografía aérea aumentó con la integración de la tecnología FPV (vista en primera persona). Muchas aeronaves radiocontroladas, en particular los drones, ahora son capaces de utilizar Wi-Fi para transmitir video en vivo desde la cámara de la aeronave a la estación terrestre del piloto o del piloto al mando (PIC). ^{[ 39 ]}

En Australia, la Parte 101 del Reglamento de Seguridad de la Aviación Civil (CASR Parte 101) ^{[ 40 ]} permite el uso comercial de aeronaves no tripuladas y pilotadas a distancia. Según este reglamento, las aeronaves no tripuladas pilotadas a distancia para uso comercial se denominan Sistemas de Aeronaves Pilotadas a Distancia (RPAS), mientras que las aeronaves radiocontroladas para fines recreativos se denominan aeronaves modelo. Según la Parte 101 de la CASR, las empresas/personas que operan aeronaves pilotadas a distancia comercialmente deben poseer un certificado de operador, al igual que los operadores de aeronaves tripuladas. Los pilotos de aeronaves pilotadas a distancia que operan comercialmente también deben estar autorizados por la Autoridad de Seguridad de la Aviación Civil (CASA). ^{[ 41 ]} Si bien un RPAS pequeño y una aeronave modelo pueden ser prácticamente idénticos, a diferencia de las aeronaves modelo, un RPAS puede ingresar al espacio aéreo controlado con autorización y operar cerca de un aeródromo.

Debido a la presencia de varios operadores ilegales en Australia que hacen afirmaciones falsas sobre su supuesta aprobación, CASA mantiene y publica una lista de titulares de certificados de operador remoto (ReOC) aprobados. ^{[ 42 ]} Sin embargo, CASA ha modificado la normativa y, a partir del 29 de septiembre de 2016, se permite el uso comercial de drones de menos de 2 kg (4,4 lb) . ^{[ 43 ]}  

Las regulaciones de la FAA de 2006 que prohibían todos los vuelos comerciales de modelos de radiocontrol se han actualizado para exigir una certificación formal de la FAA antes de que se otorgue permiso para volar a cualquier altitud en los EE. UU.

El 25 de junio de 2014, la FAA, en la resolución 14 CFR Parte 91 [Expediente n.° FAA–2014–0396] «Interpretación de la regla especial para aeronaves modelo», prohibió el uso comercial de aeronaves no tripuladas sobre el espacio aéreo de EE. UU. ^{[ 44 ]} El 26 de septiembre de 2014, la FAA comenzó a otorgar el derecho a usar drones para filmar tomas aéreas. Los operadores deben ser pilotos con licencia y deben mantener el dron a la vista en todo momento. No se pueden usar drones para filmar en áreas donde las personas puedan estar en riesgo. ^{[ 45 ]}

La Ley de Modernización y Reforma de la FAA de 2012 estableció, en la Sección 336, una norma especial para aeronaves modelo. En dicha sección, el Congreso confirmó la postura de larga data de la FAA de que las aeronaves modelo son aeronaves. Según los términos de la Ley, una aeronave modelo se define como "una aeronave no tripulada" que "(1) es capaz de realizar un vuelo sostenido en la atmósfera; (2) vuela dentro del alcance visual de la persona que opera la aeronave; y (3) vuela con fines recreativos o de afición". ^{[ 46 ]}

Dado que en Estados Unidos todo aquello que puede ser visto desde un espacio público se considera fuera del ámbito de la privacidad , la fotografía aérea puede documentar legalmente características y sucesos en propiedad privada. ^{[ 47 ]}

La FAA puede emprender acciones coercitivas contra las personas que operan aeronaves modelo que ponen en peligro la seguridad del sistema nacional del espacio aéreo: Ley Pública 112-95, sección 336(b). ^{[ 33 ]}

El 21 de junio de 2016, la FAA publicó su resumen de las normas para aeronaves no tripuladas pequeñas (Parte 107). Las normas establecieron directrices para los operadores de UAS pequeños, incluyendo operar solo durante el día, un techo de 400 pies (120 m) y que los pilotos deben mantener el UAS dentro del alcance visual. ^{[ 48 ]}  

El 7 de abril de 2017, la FAA anunció instrucciones especiales de seguridad conforme al artículo 99.7 del Título 14 del Código de Regulaciones Federales (14 CFR § 99.7). A partir del 14 de abril de 2017, se prohíben todos los vuelos de UAS a menos de 400 pies de los límites laterales de las instalaciones militares estadounidenses, a menos que se obtenga un permiso especial de la base o de la FAA. ^{[ 49 ]}

La fotografía aérea en el Reino Unido tiene regulaciones estrictas sobre dónde puede volar un dron. ^{[ 50 ]}

Fotografía aérea con aeronaves ligeras de menos de 20 kg (44 lb) . Normas básicas para el vuelo no comercial de aeronaves no tripuladas pequeñas (SUA).  

El artículo 241, relativo a poner en peligro la seguridad de cualquier persona o propiedad, establece que ninguna persona debe causar o permitir, de forma imprudente o negligente, que una aeronave ponga en peligro a ninguna persona o propiedad.

El artículo 94 menciona lo siguiente sobre las aeronaves pequeñas no tripuladas:

1. Nadie debe causar ni permitir que se arroje ningún objeto o animal (esté o no sujeto a un paracaídas) desde una aeronave pequeña no tripulada de manera que ponga en peligro a personas o bienes.
2. La persona a cargo de una aeronave pequeña no tripulada solo podrá pilotarla si está razonablemente convencida de que el vuelo puede realizarse de forma segura.
3. La persona a cargo de una aeronave no tripulada pequeña debe mantener contacto visual directo y sin ayuda con la aeronave, suficiente para monitorear su trayectoria de vuelo en relación con otras aeronaves, personas, vehículos, embarcaciones y estructuras con el fin de evitar colisiones. ( 500 m (1600 pies) )  
4. La persona a cargo de una aeronave pequeña no tripulada que tenga una masa superior a 7 kg (15 lb), sin incluir el combustible pero sí cualquier artículo o equipo instalado o acoplado a la aeronave al inicio del vuelo, no debe pilotar la aeronave:   
   1. En el espacio aéreo de clase A, C, D o E, a menos que se haya obtenido el permiso de la unidad de control de tráfico aéreo correspondiente;
   2. Dentro de una zona de tráfico aeroportuario durante las horas de vigilancia notificadas de la unidad de control de tráfico aéreo (si la hubiere) en ese aeródromo, a menos que se haya obtenido el permiso de dicha unidad de control de tráfico aéreo;
   3. A una altura de más de 400 pies sobre la superficie.
5. La persona responsable de una aeronave pequeña no tripulada no debe volarla con fines comerciales, salvo que cuente con un permiso otorgado por la CAA.

El artículo 95 establece lo siguiente con respecto a las pequeñas aeronaves de vigilancia no tripuladas:

1. No debe volar su aeronave sobre ninguna zona congestionada ni a menos de 150 metros de la misma.
2. A más de 150 m (490 pies) o a menos de 150 m (490 pies) de una concentración organizada al aire libre de más de 1.000 personas.  
3. A menos de 50 m (160 pies) de cualquier embarcación, vehículo o estructura que no esté bajo el control de la persona a cargo de la aeronave.  
4.  Durante el despegue o el aterrizaje, una aeronave pequeña de vigilancia no tripulada no debe volar a menos de 30 metros (98 pies) de ninguna persona, a menos de 50 metros (50 m) de distancia de la persona a bordo. Esta restricción no se aplica a la persona a cargo de la aeronave ni a ninguna persona bajo su control.  

Las aeronaves modelo con una masa superior a 20  kg se denominan "aeronaves modelo grandes". En el Reino Unido, las aeronaves modelo grandes solo pueden volar de acuerdo con una exención de la ANO, que debe ser emitida por la CAA.

Las fotografías tomadas en ángulo se denominan fotografías oblicuas . Si se toman desde un ángulo bajo con respecto a la superficie terrestre, se denominan oblicuas bajas , y las fotografías tomadas desde un ángulo alto se denominan oblicuas altas o pronunciadas . ^{[ 51 ]}

Las fotografías verticales se toman directamente hacia abajo. ^{[ 52 ]} Se utilizan principalmente en fotogrametría e interpretación de imágenes . Las imágenes que se utilizarán en fotogrametría se toman tradicionalmente con cámaras especiales de gran formato con propiedades geométricas calibradas y documentadas.

Las fotografías aéreas suelen combinarse. Dependiendo de su finalidad, esto puede hacerse de varias maneras, algunas de las cuales se enumeran a continuación.

• Se pueden crear panorámicas uniendo varias fotografías tomadas desde diferentes ángulos desde un mismo punto (por ejemplo, con una cámara de mano) o desde diferentes puntos con el mismo ángulo (por ejemplo, desde un avión).
• Las técnicas de fotografía estereoscópica permiten crear imágenes 3D a partir de varias fotografías de la misma zona tomadas desde diferentes puntos.
• En la pictometría , cinco cámaras montadas rígidamente proporcionan una imagen vertical y cuatro imágenes oblicuas bajas que se pueden utilizar conjuntamente.
• En algunas cámaras digitales, para la fotogrametría aérea, las imágenes obtenidas a partir de varios elementos de imagen, a veces con lentes separadas, se corrigen geométricamente y se combinan en una sola imagen dentro de la cámara.

Las fotografías verticales se utilizan a menudo para crear ortofotos , también conocidas como ortofotomapas , fotografías que han sido corregidas geométricamente para poder usarse como mapa. En otras palabras, una ortofoto es una simulación de una fotografía tomada desde una distancia infinita, mirando directamente hacia el nadir . Obviamente, se debe eliminar la perspectiva, pero también se deben corregir las variaciones del terreno. Se aplican múltiples transformaciones geométricas a la imagen, según las correcciones de perspectiva y terreno necesarias en una parte específica de la misma.

Las ortofotos se utilizan habitualmente en sistemas de información geográfica , como los que emplean las agencias cartográficas (por ejemplo, Ordnance Survey ) para crear mapas. Una vez alineadas o "registradas" las imágenes con coordenadas reales conocidas, pueden utilizarse ampliamente.

Los conjuntos de ortofotos, generalmente derivados de múltiples fuentes y divididos en "mosaicos" (cada uno de 256 x 256 píxeles), se utilizan ampliamente en sistemas de mapas en línea como Google Maps . OpenStreetMap ofrece el uso de ortofotos similares para generar nuevos datos cartográficos. Google Earth superpone ortofotos o imágenes satelitales sobre un modelo digital de elevación para simular paisajes en 3D.

Las fotografías aéreas pueden etiquetarse como "sin hojas" o "con hojas" para indicar si hay follaje caducifolio en la fotografía. Las fotografías sin hojas muestran menos follaje o ninguno, y se utilizan para ver el suelo y los objetos que hay en él con mayor detalle. Las fotografías con hojas se utilizan para medir la salud y el rendimiento de los cultivos . Para fines forestales, algunas especies de árboles son más fáciles de distinguir de otras con fotografías sin hojas, mientras que otras son más fáciles de distinguir con fotografías con hojas. ^{[ 53 ]}