




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としては、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、あるいはスカイダイビングやウィングスーツでのアクションカメラの使用などが挙げられます。手持ちカメラは撮影者が手動で操作する場合もありますが、マウントカメラは通常、遠隔操作または自動トリガーで作動します。

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、 1機以上の航空機を追尾機として使用して飛行中の他の航空機を「追跡」して撮影する 空対空写真と混同してはならない。また、高所からの写真撮影では、ケーブルで吊るされた高い構造物(例:スカイカム)や非常に高いポールの頂上から手持ち(例:一脚や自撮り棒)、地面にしっかりと固定された(例:監視カメラやクレーン撮影)、または車両の上に取り付けられた状態で望遠撮影することで、航空写真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る。

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しておらず、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この写真は、高度630メートルからボストンを撮影したものです。 [ 4 ] [ 5 ]
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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。彼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 ]同じ年、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、これには垂直下向きのショットも含まれていた。[ 7 ] [ 8 ]彼の写真の一つはスタンフォード・ヒルの上空2,000フィート(610メートル)から撮影されたもので、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「高度2,000フィートの気球の籠から撮影した瞬間の地図写真」が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・バトゥットは1888年に凧を使った写真撮影を始め、1890年にその方法について本を書いた。[ 9 ] [ 10 ]サミュエル・フランクリン・コーディは先進的な「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興味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・リフとグロム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・ライトと彼の飛行機』です。

航空写真の利用は戦時中に急速に成熟し、偵察機には敵の動きや防御状況を記録するカメラが搭載されるようになりました。戦争勃発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作成によって行われていました。
ドイツは1913年に最初の航空カメラ「ゲルツ」を採用しました。フランスは偵察用カメラを搭載したブレリオ観測機の飛行隊を複数編成して戦争を開始しました。フランス軍は、記録的な速さで戦場指揮官に写真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の写真は、立体鏡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、これによって奥行きの認識が生まれ、地図作成や航空写真から得られる情報収集に役立つことが分かった。イギリス空軍の偵察パイロットは1914年に観察記録にカメラを使い始め、 1915年のヌーヴ・シャペルの戦いまでには、ドイツ軍の塹壕システム全体が写真に撮られていた。[ 12 ] 1916年にはオーストリア=ハンガリー帝国が地図作成のためにイタリア上空で垂直カメラ軸航空写真を撮影した。
最初の専用かつ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・ピカード社の協力を得て発明したもので、航空写真撮影の効率を大幅に向上させました。このカメラは航空機の床に埋め込まれ、パイロットが一定間隔で作動させることができました。ムーア=ブラバゾンはまた、航空写真撮影に立体視技術を取り入れた先駆者でもあり、異なる角度で撮影した写真を比較することで、地形上の物体の高さを判別できるようにしました。[ 13 ] [ 14 ]
戦争の終わりまでに、航空カメラはサイズと焦点力が劇的に増大し、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年までには、両軍は1日に2回前線全体を撮影し、開戦以来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、トルコ戦線の地図の修正と向上に役立てるため、オーストラリア空軍第1飛行隊のオーストラリア人パイロット5名にパレスチナの624平方マイル (1,620 km 2 )の地域を撮影させた。これは、地図作成に航空写真を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フレーザー中尉、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奥深く32マイル (51 km)にわたる一帯の土地を撮影した。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、敵の空襲を克服しただけでなく、時速65マイル(105キロ)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ズ社でした。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ました。事業はエッジウェアのスタッグ・レーン飛行場から始まり、ロンドン飛行学校の航空機が使用されました。その後、エアクラフト・マニュファクチャリング・カンパニー(後のデ・ハビランド・エアクラフト社)が、パイロットの起業家アラン・コブハムと共にエアコDH.9を雇用しました。[ 16 ]
1921年以降、エアロフィルム社は測量および地図作成を目的とした垂直写真撮影を行っていました。1930年代には、航空写真から地図を作成する写真測量法の先駆者となり、顧客の中には陸地測量局もありました。 [ 17 ] 1920年、オーストラリア人のミルトン・ケントは、カール・ツァイス社から購入したハーフプレート式斜め航空カメラを航空写真事業に使用し始めました。[ 18 ]
航空写真の商業利用の先駆者として成功したもう一人の人物は、アメリカ人のシャーマン・フェアチャイルドである。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・製造を始めた。[ 19 ] 1935年のフェアチャイルド航空調査機の1機には、2台の同期カメラを組み合わせたユニットが搭載されていた。10インチレンズを備えた10個のレンズを2台使用して、この機は23,000フィートから写真を撮影した。1枚の写真がカバーする範囲は225平方マイルだった。政府からの最初の契約の1つは、ニューメキシコ州の土壌浸食を調査するための航空調査だった。[ 20 ] 1年後、フェアチャイルドは、30,000フィートから1回の露出で600平方マイルをカバーする写真を撮影できる、1台に9個のレンズを備えたより優れた高高度カメラを発表した。[ 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 、空中偵察は高速小型航空機の方が適しているかもしれないといち早く提唱しました。高速で高高度を飛行する航空機が偵察や迎撃を回避できるからです。今ではこの提唱は当然のことのように思われますが、当時としては革新的な考えでした。
彼らはスピットファイアの武装と無線機を取り外し、予備燃料とカメラを搭載した機体の使用を提案した。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において非常に優れた性能を示し、その目的のために特に多くの派生型が製造された。当初は、後の第1写真偵察部隊(PRU)となる部隊で運用された。1928年、イギリス空軍は航空カメラ用の電熱システムを開発。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影できるようになった。[ 22 ]メドメンハム空軍基地を拠点として、こうした写真の収集と解析は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ました。彼は第1PRUの他のメンバーと共に、高高度高速立体写真撮影技術の先駆者となり、多くの重要な軍事目標や諜報目標の位置を明らかにするのに役立ちました。RVジョーンズによると、写真はV-1飛行爆弾とV-2ロケットの大きさと特徴的な発射機構を特定するために使用されました。コットンはまた、専門偵察機の試作や写真機材のさらなる改良といった構想にも取り組みました。最盛期には、イギリス軍は1日に100回以上の偵察飛行を行い、5万枚の画像を解析に使用していました。同様の取り組みは他の国々でも行われました。
インド空軍のパイロット、FSフセインは大日本帝国の航空母艦に駐留していた際、広島と長崎への原爆投下後の状況を撮影する任務を負っていた。[ 24 ]放射線被曝の危険性を知らずに、1969年に44歳で亡くなった。[ 25 ]
垂直航空写真は、地図作成[ 26 ](特に、地形図[ 27 ] [ 28 ]の基礎となる写真測量)、土地利用計画、[ 26 ]航空考古学に使用されています。[ 26 ]斜め航空写真は、映画製作、環境研究、[ 29 ]送電線検査、[ 30 ]監視、建設進捗、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としては、 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・プロジェクトがあります。航空写真を使用して、考古学者はアンコール・ボレイの城壁内の112の水域(貯水池、人工のプール、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。[ 31 ]アメリカ合衆国では、多くのフェーズI環境サイトアセスメントにおいて、資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、混雑地域上空において高度1,000フィート未満で飛行することは禁止されており、非混雑地域上空においては、人、船舶、車両、または建造物から500フィート以上離れて飛行することも禁止されている。ただし、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。[ 32 ]

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りました。これは、商業施設や住宅を撮影対象とする不動産広告にメリットをもたらしました。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ました。[ 33 ]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ます。[ 34 ] [ 35 ]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、[ 36 ]アマチュアおよび非商用での使用はFAAによって制限されています。[ 37 ]
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地域への撮影アクセスを向上させます。小型飛行機は実物大飛行機に取って代わるものではありません。実物大飛行機は飛行時間、高度、そして搭載機材の積載量が大きいからです。しかし、実物大飛行機では危険な状況では、小型飛行機は役立ちます。例えば、送電線上にある変圧器の点検や、農地上空での低空飛行などです。これらは大型の無線操縦ヘリコプターであれば可能です。このような模型には、プロ仕様のジャイロスコープ式カメラプラットフォームが使用可能です。26ccの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無線操縦式ニトロホークヘリコプターが挙げられます。[ 38 ]ジャイロスコープによる安定化映像に加え、FPV(一人称視点)技術の導入により、信頼性の高い航空写真撮影ツールとしての無線操縦式ヘリコプターの利用が増加しました。多くの無線操縦航空機、特にドローンは、Wi-Fiを利用して機体のカメラからパイロットまたは機長(PIC)の地上局にライブ映像をストリーミング配信できるようになりました。[ 39 ]
オーストラリアでは、民間航空安全規則第101部(CASR第101部)[ 40 ]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操縦士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士は、民間航空安全局(CASA)による免許も必要である。[ 41 ] 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することができ、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飛行許可を得ている違法な操縦者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)保有者のリストを整備・公開している。[ 42 ]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)以下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。[ 43 ]
2006 年、すべての商用 RC 模型飛行を禁止する FAA 規制が強化され、米国内のどの高度でも飛行許可が下りる前に正式な FAA 認証が求められるようになりました。
2014年6月25日、FAA(連邦航空局)は、14 CFR Part 91(事件番号FAA–2014–0396)「模型飛行機に関する特別規則の解釈」に基づき、米国領空における無人航空機の商業利用を禁止しました。[ 44 ] 2014年9月26日、FAAは空撮におけるドローンの使用許可を開始しました。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りません。ドローンは、人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ません。[ 45 ]
2012年のFAA近代化改革法は、第336条において模型飛行機に関する特別規則を制定した。第336条において、議会は模型飛行機は航空機であるとするFAAの長年の見解を確認した。同法の規定では、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。[ 46 ]
アメリカ合衆国では公共の場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。 [ 47 ]
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の操縦者に対して強制措置を取ることができる:公法112-95、第336条(b)。[ 33 ]
2016年6月21日、FAAは小型無人航空機に関する規則(パート107)の概要を発表しました。この規則では、小型無人航空機の運航者に対するガイドラインが定められており、昼間のみの運航、高度400フィート(120メートル)の天井高度、操縦者は無人航空機を視界内に維持しなければならないことなどが定められています。[ 48 ]
2017年4月7日、FAAは連邦規則集第14編第99.7条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、米軍基地の側方境界線から400フィート以内における無人航空機の飛行は、基地またはFAAから特別許可を取得しない限り禁止されます。[ 49 ]
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。[ 50 ]
20kg(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)の非商用飛行に関する基本ルール。
第 241 条「人または財産の安全を危険にさらす行為」では、航空機が人または財産に危険を及ぼすような行為を、無謀または過失により引き起こしたり許可したりしてはならないと規定されています。
第94条では小型無人航空機について以下のように規定しています。
第95条は小型無人偵察機について次のように規定している。
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。[ 51 ]


垂直写真は真下から撮影されます。[ 52 ]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、校正され、幾何学的特性が記録された特殊な大型カメラで撮影されます。

航空写真は合成されることが多く、目的に応じていくつかの方法があります。以下にいくつか例を挙げます。
縦向きの写真は、地図として使用できるよう幾何学的に「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)の作成によく使用されます。言い換えれば、オルソフォトとは、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。遠近法の補正は当然必要ですが、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法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。
オルソ写真は地理情報システムで広く利用されており、例えば地図作成機関(例えばOrdnance Survey)が地図を作成する際に用いられます。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、広く利用できるようになります。
大量のオルソフォトは、通常複数のソースから取得され、「タイル」(通常256 x 256ピクセル)に分割され、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、同様のオルソフォトを使用して新しい地図データを作成できます。Google Earthは、オルソフォトまたは衛星画像をデジタル標高モデルに重ね合わせ、3Dの景観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、「落葉」または「葉付き」と表記されることがあります。落葉の写真は、葉が少ない、または全く葉がない状態であり、地面や地面にあるものをより詳しく観察するために使用されます。葉付きの写真は、作物の健全性と収穫量を測定するために使用されます。林業においては、落葉の写真で他の種類の樹木と区別しやすい樹種もあれば、葉付きの写真で区別しやすい樹種もあります。[ 53 ]
ビデオ技術の進歩に伴い、航空ビデオの人気が高まっています。直交座標ビデオは、パイプライン、農地、その他の重要な地点を航空機で撮影し、マッピングします。GPSを使用することで、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、その他のデータと、GPS やその他の位置設計からの位置と日時情報を含むデジタル メディアをタイムリーに統合したものです。
空撮動画は、情景把握や物体追跡に活用できる新たな空間マルチメディア技術として注目されています。入力動画は低空飛行する航空機によって撮影され、通常、地表以外の構造物からの強い視差を含んでいます。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、データ収集とデータ処理の精度と費用対効果が向上します。現在、データ収集のために様々な航空機プラットフォームが検討されています。
映画制作では、シネ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。 [ 54 ]例えば、AERIGONシネマドローンは、大作映画の低空飛行ショットに使用されます。[ 55 ]
概念と方法
設備と技術
個人、組織、歴史