photographie aérienne et spatiale

Photographie de la surface terrestre prise d’un avion, d’un ballon ou d’un hélicoptère.

On distingue les photographies horizontales (axe de prise de vue vertical), les plus fréquentes, les photographies obliques et les photographies panoramiques, sur lesquelles apparaît l’horizon.

Historique

Les premières photographies aériennes furent réalisées en 1858, à partir d’un ballon, par Félix Tournachon, dit Nadar (1820-1910), au-dessus du Petit Bicêtre. En 1860, aux États-Unis, S. A. King et J. W. Black prirent les premiers clichés au-dessus de Boston à l’aide de ballons captifs. Le même procédé fut employé pendant la guerre de Sécession pour étudier les défenses de Richmond, alors qu’en 1886 Kovanka, en Russie, s’en servit pour photographier les forteresses de Kronchtadt et de Saint-Pétersbourg. Mais c’est seulement avec l’utilisation des émulsions photographiques au gélatino-bromure d’argent en 1878 que la photographie aérienne devint facilement réalisable. Avant l’apparition de l’avion, tous les supports furent essayés, depuis les batteries de cerfs-volants de A. Batut en 1887 et les fusées d’Amaul en 1906 jusqu’au modeste pigeon voyageur de l’Allemand J. Neubronner en 1909. Le faible champ des objectifs fit concevoir des chambres à objectifs multiples, comme celle de Triboulet (1880), qui comportait un objectif central et six objectifs périphériques, celle de l’Anglais Woodburry (1881), celle de Louis Cailletet (1897), celle du Russe R. Thiele (1898) et celle de l’Autrichien Theodor Scheimpflug (1904). De 1895 à 1912, Thiele en Russie, le capitaine Tardivo en Italie, Cailletet et le capitaine Saconney en France, Adams aux États-Unis, Scheimpflug et E. Dolezal en Autriche, E. Deville au Canada firent de nombreuses prises de vue aériennes.

L’utilisation de l’avion pour la photographie aérienne, en France par Hubert Latham (1883-1912), en Allemagne par M. Casser, débuta en 1912 et se développa beaucoup en Europe pendant la Première Guerre mondiale. Après celle-ci, de nombreux chercheurs s’attachèrent à améliorer les techniques de la photographie aérienne en vue de leur utilisation photogrammétrique ; parmi ceux-ci figurent Georges Poivilliers (1892-1968), Henri Roussilhe (1879-1945) et Robert Ferber en France, E. Santoni et les frères A. et U. Nistri en Italie, Sherman Mills Fairchild aux États-Unis, James Williamson en Angleterre ainsi que les firmes Zeiss en Allemagne et Wild en Suisse ; les progrès portèrent surtout sur l’augmentation du champ des objectifs photographiques, l’automatisation des chambres de prise de vue, l’amélioration des méthodes de navigation aérienne et les techniques d’enregistrement de l’inclinaison du cliché et de l’altitude de l’avion.

Actuellement, les chambres multiples ont été abandonnées au profit des chambres à grand champ (champ de 90°) et à super grand champ (champ de 120°), dont la haute qualité des objectifs, jointe à celle des émulsions photographiques modernes, permet d’obtenir des photographies aériennes extrêmement satisfaisantes.

Matériel

• Les avions photographiques doivent avoir un plafond de vol élevé, une grande autonomie, une excellente visibilité vers l’avant et le bas pour permettre une navigation précise et pour les prises de vue à grande échelle, une vitesse assez faible ; ils doivent être servis par un personnel hautement qualifié.

• Les chambres de prise de vue sont montées avec un système amortisseur des vibrations des moteurs sur un cadre mobile pour pouvoir corriger constamment l’angle de dérive de l’avion ; un viseur cinémodérivométrique à lunette verticale permet d’orienter l’axe longitudinal du cliché parallèlement au déplacement apparent du terrain et de régler la cadence photographique en fonction de la vitesse réelle de l’avion par rapport au sol. Les chambres à plaques de verre, qui ont été longtemps préférées pour la stabilité du support, sont maintenant remplacées par des chambres à films (filins en polyester), plus légères, à objectifs de meilleure qualité. Les chambres photographiques aériennes modernes sont automatisées pour le déclenchement de l’obturateur, l’avancement du film et sa mise à plat par un système d’aspiration ; le format de cliché le plus répandu est de 23 × 23 cm. Ces chambres sont formées d’un cône rigide sur lequel plusieurs objectifs, de distances focales différentes, peuvent s’adapter selon les besoins et sont pourvues d’un obturateur central qui parvient à un temps d’exposition de 1/500 à 1/1 000 de seconde. Les distances principales les plus courantes vont de 85 à 310 mm.

• Les objectifs modernes ont des angles de champ allant de 90 à 140°, de nombreux verres dont les surfaces sont traitées avec une couche antiréfléchissante et pèsent plus de 20 kg ; ils ont un pouvoir résolvant moyen de l’ordre de 100 lignes par millimètre et sont corrigés du chromatisme pour des longueurs d’ondes allant de 0,4 μ à 0,9 μ, c’est-à-dire dans l’étendue du spectre visible et dans l’infrarouge ; leur distorsion (défaut de similitude du faisceau incident et du faisceau émergent) entraîne une erreur linéaire inférieure à ± 10 μ dans le plan du cliché.

• Les émulsions utilisées sont des émulsions en noir et blanc panchromatiques et infrarouges, des émulsions en couleurs et en fausses couleurs.

• La méthode de prise de vue aérienne consiste à couvrir le terrain de bandes parallèles de clichés, en général de direction est-ouest, ayant entre elles une zone commune de 10 p. 100 de leur largeur : dans une même bande, deux clichés consécutifs ont une partie commune (recouvrement) de 60 p. 100 qui permettra l’examen stéréoscopique (fig. 1).

Propriétés géométriques de la photographie aérienne horizontale

Un cliché horizontal ab pris avec une chambre métrique de focale f d’un point de vue S à une hauteur de vol H au-dessus d’un terrain AB horizontal est à une échelle moyenne
(fig. 2)