Aerofotograafia all mõistetakse maapinna pildistamist erivarustusega lennuaparaadilt. Aerofotomõõdistamisi on tehtud pisut üle saja aasta. Hägustest mustvalgetest maapinnajäädvustustest on nüüdseks saanud suure eraldusvõimega ja mitmekülgselt töödeldavad digitaalfotod.

Aerofotograafia ajalooline areng algas 19. sajandil, kui leiutati fotograafia, täpsemalt: 1839. aastal avaldati Prantsusmaal dagerrotüüpia tehnoloogia. Esimese kasutuskõlbliku aerofotokaamera valmistas samuti prantslane, nimelt Aimé Laussedat 1895. a. Esimesed õhuülesvõtted tegi 1858. aastal Pariisi fotograaf ja õhusõitja, tuntud kui Nadar. Ta pildistas õhupallilt tavalise fotoaparaadiga.

Õhufotod said ülemaailmse tunnustuse osaliseks, kui ameeriklane George R. Lawrence jäädvustas 1906. aastal maavärinajärgset San Francisco linna panoraamkaamera abil, mis oli mitme tuulelohega õhku tõstetud. Sellega seostatakse ka aerofotomõõdistuse algust. Lennukile paigutatud kaameraga pildistati esimest korda 1909. aastal Itaalias.

Aerofotomõõdistamise ehk analüütilise fotogramm-meetria teoreetilised ideed ja alused töötati välja juba 19. saj lõpus. Nende rakendamine andis praktilisi tulemusi aga alles 20. sajandil, kui hakati tootma vastavaid aparaate. Esimese maailmasõja ajal hakkas õhufotosid kasutama luureteenistus: rindekaartide täpsustamiseks pildistati lennukitelt vastaste positsioone. Pärast Esimest maailmasõda ilmusid Saksamaal Zeissi firmalt esimesed fotogramm-meetria aparaadid, mis võimaldasid pildistusandmeid kasutada topograafilise mõõdistuse tarbeks (# 1). Alates 1920. aastatest muutus aerofotograafiline mõõdistusviis valdavaks ja hakkas välja tõrjuma seni kasutuses olnud mensulmõõdistust.

Olenevalt optika, elektroonika, fotograafia ja infotehnoloogia arengust saab fotogramm-meetria arengu jagada kolmeks etapiks. Esiteks, praeguseks juba vananenud analoogtehnoloogial põhinevad diferentsiaal- ja universaalmeetodid ning analüütiline fotogramm-meetria. 1950. aastatest algas aga üleminek digitaaltehnoloogiale. Saja aasta jooksul on tuulelohelt pildistamine arenenud infotehnoloogial rajanevaks aerofotomõõdistuseks. Aegade vältel on pildistamiseks kasutatud tuulelohet, õhupalli, diriþaablit, aeroplaani, helikopterit ja lennukit. Ühtlasi on lisandunud maapinna pildistamine lähikosmosest ehk Maa kaugseire. Esimesed telepildid Maast saadi 1960. aastate alguses. Kaugseiret koos satelliitgeodeesia mõõtmisandmetega on hakatud nimetama Maa kaugseiremõõdistuseks, mille tulemusel on koostatud hulk globaalseid ortofotokujutisi (vaadeldavad ka internetis). On asutud tegema ülesvõtteid ka lähimatest planeetidest ja kuust.

Aerofotomõõdistuse analoogtehnoloogia, nüüd juba ajalugu. Fotogramm-meetria lähteandmed on aerofotod. Eriseadmete ja mõningate geodeesia mõõtmisvõtete abil transformeeritakse aerofotode jada ortofotokujutiseks ehk fotoplaaniks, mida kasutatakse topograafilise mõõdistuse lähtealusena. Ortofotokujutis ise on vahetu geograafilise info kandja.

Analoogtehnoloogia põhjal kaeti maa-ala kindla skeemi järgi pildistamismarsruudiga. Erilennukile paigutatud aerokaameraga tehti maapinnast võtteid üksikkaadrite kaupa. Et fikseerida pildistusparameetrid, olid kaameral lisaseadmed (# 2). Pildistus kavandati kaadrite ülekattumistega. Nõnda vähendati paratamatuid fotograafilisi moonutusi ja tagati fotogramm-meetriliseks töötluseks vajalik stereoefekt. Pildistamise mõõtkava, mis olenes lennu kõrgusest ja kaamera objektiivi fookuskaugusest, arvestati 1,5 kuni 2,5 korda väiksem koostatava kaardi mõõtkavast. Näiteks kui kaardi mõõtkava oli 1 : 10 000, siis pildistati umbes 1 : 20 000.

Et aerofotosid transformeerida ja monteerida ortofotokujutis, pidi iga stereopaar (kaks kõrvuti asuvat ülekattumisega õhufotot) hõlmama vähemalt neli geodeetiliselt määratud tugipunkti. Esmajoones kasutati maastikul tähistatud ja aerofotodel tunnetatud geodeetilise võrgu punkte, kuid tavaliselt neist ei piisanud. Seepärast määrati fototriangulatsiooni mõõtmiste- ja arvutustega tugipunke juurde. Fototransformaatori abil suurendati fotokujutis etteantud mõõtkavasse ja kõrvaldati pildistusmoonutused. Suurendatud fotokujutised monteeriti fotokaardi või -plaani lehtedeks. Stereofotogramm-meetrilise aparatuuri abil sai mõõdistada ja kaardile kanda maapinna reljeefi samakõrgusjooned. Võrreldes endise, traditsioonilise mensulmõõdistusega oli ajavõit suur.

Õhuluures oli määrav aerofilmi lahutusvõime. Sõjaluurel on aerofotograafia arengus olnud määrav tähtsus. Pärast Teist maailmasõda, külma sõja ajal, kasutasid õhuluuret agaralt vastasseisu mõlemad pooled. Aerokaamera saadeti vastase maa-ala kohale kas piloodiga või piloodita luurelennukeil või isegi õhupallidel.

Varsti pärast koer Laika edukat kosmoselendu startisid aerokaameraga luuresatelliidid. 1959. aastal lennutati orbiidile esimene luuresatelliit, mille kaamerate abil saadi maapinnast kuni kuuemeetrise lahutusvõimega fotod. Aerokaameraid ja -filme täiustati ning arendatigi eeskätt õhuluure huvides. Eriti püüti suurendada aerofilmi lahutusvõimet. Näiteks möödunud sajandi keskel, kui Nõukogude Liidus olid tsiviilkasutuses meetrise lahutusvõimega filmid, kasutati õhuluures juba detsimeetrise lahutusega aerofotosid.

Õhufoto lahutusvõime oleneb peamiselt kaamera optilise süsteemi täiuslikkusest ja aerofilmi keemilistest omadustest. Fotokujutise lahutusvõimet iseloomustab võrdse jämedusega mustade ja valgete joonte hulk kujutise 1 mm ulatuses (lp/mm). Nüüdisaegse filmikaamera objektiivi lahutusvõime on kuni 100 lp/mm ja parimate aerofilmide lahutusvõime 80–125 lp/mm. Nõnda suudetakse fotol ühe kilomeetri kõrguselt eristada umbes 6 x 7 cm suurust maapinnaobjekti. Kuid fotogramm-meetrilise töötluse käigus paratamatult lahutusvõime halveneb. Mida parema lahutusvõimega aerofototehnikat kasutada, seda väiksemas mõõtkavas ehk kõrgemalt saab pildistada. Õhuluures on see määrava tähtsusega. Tsiviilelus tähendab see aga mõõdistustööde ökonoomsust.

Olulised olid ka aerofilmi spektraalomadused. Mustvalge (pankromaatiline) aerofilm fikseerib kujutise nähtava valguse spektri osas. Multispektraalne (spektrotsonaalne) aerofilm on tundlik mingis spektri kitsas lõigus ja fikseerib kujutise moonutatud värvides. Niimoodi saadakse valevärvifoto, kusjuures näiteks rohelise spektrilõigu puhul on taimkatte kujutis tunduvalt detailsem (# 3). Pildi lahutusvõime, mis oleneb filmi emulsiooni teralisusest, on mõlema filmitüübi puhul hea.

Pildistada sai ka nähtava valguse loomulikes värvides, kuid värvusfilmi lahutusvõime oli tunduvalt väiksem ja kaardistamiseks sobimatu (# 4). Õhuluures kasutati ka infrapunast spektriosa ehk soojuskiirgust, mis võimaldas fikseerida soojuskiirgust eristavaid objekte pimedal ajal. Praegu tiirleb Maa-lähedasel orbiidil sadu luuresatelliite, mille pardal olev digitaalkaamera ja muu aparatuur salvestab ning edastab juhtimiskeskusele pidevalt infot maapinnal toimuva kohta. Digitaalaerokaamera spektraalsed omadused on hoopis paremad ja olenevad peamiselt valgustundlike sensorite tehnilistest parameetritest.

Aerofotograafiline mõõdistamine Eestis: esimesest kaitseväe aerofotost kaugseireni.

Teadaolevalt katsetasid Eestis õhufotosid ja nende fotogramm-meetrilist töötlust 1930. aastatel Sõjavägede staabi topograafid. Siht oli korrigeerida kaitseväe taktikalist kaarti. Tol ajal piiras õhufotode tarvitust vastavate seadmete puudumine. Et täpsustada muutunud paikkondade situatsiooni, kasutati üksikuid õhufotosid ilma fotogramm-meetriliste seadmeteta. Staabis kavatseti tõsimeeli fotogramm-meetria kasutusele võtta, kuid alanud maailmasõja tõttu jäi see tegemata.

Ulatuslikud aerofotograafiatööd algasid Eestis sotsialistliku maareformi tarbeks. Aastail 1947–1956 korraldasid Nõukogude Liidu keskorganid vabariigi haldusala aerofotomõõdistamise, et koostada fotoplaanid mõõtkavas 1 : 10 000 (Kagu-Eestis 1 : 5000). Kuna õhufotod kätkesid tähtsat sõjateavet, allusid aerofototööd Nõukogude Liidu kindralstaabi tsensuurile. Kindralstaabi piirangute pärast, aga ka Aerofloti erilennusalga lendurite töö ebatäpsuste tõttu ei hõlmanud esimene mõõdistus ligi 8% vabariigi haldusalast. Fotoplaanid ja kõik nende valmistamisega seotud materjalid olid avalikuks kasutamiseks keelatud. Aerofotode originaale hoiti Nõukogude Liidu keskhoidlates.

Esimest Eesti fotokaarti kasutati 1949. aastal alanud kollektiviseerimise käigus asutatud kolhooside ja sovhooside maade piiristustöödeks ja maakasutusplaanide valmistamiseks, nüüd juba vabariigi põllumajandusministeeriumi jt. ametkondade korraldusel.

Piiratud ulatusega aerofotomõõdistused jätkusid 1966. aastast Eesti NSV ametkondade tellimusel. Põllumajandusministeerium tellis mustvalgeid aerofotosid, et koostada maafondi põhikaart ja projekteerida maaparandust (# 5). Ka metsakorraldajad hakkasid kasutama takseerimistöödeks õhufotosid, eelistatult rohelise tundlikkusega valevärvifotosid. Neid alasid, mida lubati pildistada, jäi üha vähemaks. Näiteks 1970. aastate lõpul ei võinud õhufotosid teha Eesti haldusalast ühel neljandikul, sest seal oli rohkesti militaarobjekte.

Fotogramm-meetrilisi töid tegid tol ajal üleliidulised spetsialiseeritud ettevõtted. Vabariiklikel ametkondadel ja ettevõtetel olid ulatuslikud topogeodeetilised ja kartograafilised tööd keelatud. Luba teha õhufotosid tuli taotleda Nõukogude Liidu keskorganitelt, pildistas Aerofloti lennusalk. Alles 1980. aastatel õnnestus Eesti Maaparandusprojektil ulatuslike maaparandustööde tõttu hankida luba ja seadmed, asutamaks kohapealne fotogramm-meetrialabor.

Teine ajajärk, mil Nõukogude Liidu keskorganite algatusel kasutati laialdaselt õhufotosid, oli 1970–1989. Tollal tellis kindralstaap uue suuremõõtkavalise topograafilise kaardi, mille jaoks oli vajalik aerofototopograafiline mõõdistus.

Taasiseseisvunud Eesti Vabariigis tulid luua omariikluse infrastruktuurid, ennekõike teha maareform. Avalikustati kõik vabariigi territooriumi hõlmavad aerofotograafia-, topogeodeesia- ja kartograafiamaterjalid (v.a. need, mis olid olulised riigikaitse mõttes). Senine topograafiateave tuli uuendada. Esmajoones tuli teha uus aerofotograafiline mõõdistus.

Esialgu pildistati ja tehti ortofotod Rootsi riigi abiga. 1996. aastal sai alguse Rootsi ja Eesti ühisprojekt – meie haldusala ortofotokaart mõõtkavas 1 : 10 000. Selle projekti raames juurutati riigiettevõttes Eesti Kaardikeskus infotehnoloogial põhinev ortofotokaardistuse tehnoloogia. Kuni 2005. aastani telliti aerofotosid Rootsi maamõõduvalitsuselt.

Pildistati nii mustvalgele kui ka värvifilmile, mõõtkavas 1 : 20 000, hoonestusaladel 1 : 10 000. Metsakorraldajad sõlmisid aerofotomõõdistuse lepingu Soome ettevõttega.

1993. aastal käivitus Eesti ja Rootsi teine oluline koostööprojekt, mille eesmärk oli Eesti loodusvarade ja keskkonna seisundi monitooring ning loodusvarade baaskaardi koostamine SPOT satelliidiinfo alusel. Mustvalgete (nn. pan-tundlikkusega) ja multispektraalsete satelliidifotode alusel koostati ortofotokaardid: mustvalge mõõtkavas 1 : 50 000 ja multispektraalne mõõtkavas 1 : 100 000. Ortofoto- ja topokaartide põhjal valmis 1996. aastaks esimene Eesti digitaalkartograafiline andmebaas ja baaskaart 1 : 50 000. Siitpeale on geoinfosüsteemide loomiseks ja looduskeskkonna uuringuteks kasutatud kaugseire meetodit: käsikäes aero- ja satelliidifotosid.

Viimase kahe-kolme aasta jooksul on Eesti maa-amet soetanud digitaalkaamera, aerolaserskanneri ja teised digitaalse fotogramm-meetria seadmed. Maa-ameti internetiportaalis on baaskaardi ja põhikaardi ortofotokujutise taustal võimalik vaadata mitut aktuaalset teemakaarti.

Kaugseire; aero- ja satelliidifotod looduskeskkonna uuringuteks. 1960. aastate algul tehti Maast esimesed telepildid, et jälgida pilvelaamade liikumist. 1972. aastast seiravad Maad orbiidilt USA tsiviilotstarbelised multispektraalkaameratega satelliidid (Landsati seeria, esialgu 30-meetrise lahutusega skanner). Nüüdseks on nende kõrval käibel suure lahutusvõimega kaugseiresatelliitide seeriad. Neist tuntumad, mida on kasutatud ka Eesti geoinfosüsteemide loomisel, on SPOT ja IKONOS.

Peale geoinfosüsteemide kasutatakse kaugseiremeetodit edukalt selleks, et uurida Maal ja maapinna kohal aset leidvaid loodusprotsesse. Eestis on põhivaldkondadest seire all atmosfäär, kliimamuutused, taimkate (sh. metsad), veekogud, meri (sh. õlireostus), linnud ja põllumajandus. Saja arenguaasta järel on aerofotograafia Eesti Vabariigis igati infotehnoloogia-ajastu tasemel.

1. Liba, Natalja 2005. Fotogramm-meetria alused. Eesti Põllumajandusülikool, Tartu.

2. Potter, Heiki 1998. Uus Eesti põhikaart. – Eesti Loodus 49 (11/12): 524–526.

3. Potter, Heiki 1995. Kaardistamistöödest Eesti NSV-s. – Geodeet 8: 23–27.

4. Potter, Heiki 1993. Algamas on uus Rootsi aeg Eestimaa kaardistamisel. – Geodeet 5: 33–35.

5. Väljataga, Katrin; Kaukver, Karmen (toim.) 2008. Kaugseire Eestis. Tartu Observatoorium, Keskkonnaministeeriumi info- ja tehnokeskus. Tallinn.

6. http://xgis.maaamet.ee/, Maaameti Eesti fotokaart.

7. http://maps.google.com/, Maa satelliitkaart.