Система геоизображений

Классификация геоизображений

19-4886

Понятие и определение

Геоизображения

Никогда прежде ученые и практики, работающие в области наук о Земле и обществе, не имели дела с таким обилием карт самого разного назначения и тематики, а кроме того, аэро- и космических снимков, трехмерных моделей, электронных карт, анимаций и иных экранных изображений. Прогресс геоинформационного картографи­рования, дистанционного зондирования и средств телекоммуни­кации привел к тому, что карты традиционного типа перестали быть единственным и безраздельным средством познания окружа­ющего мира. Съемки в любых масштабах и диапазонах, с различ­ным пространственным охватом ведутся на земле и под землей, на поверхности океанов и под водой, с воздуха и из космоса.

Все множество карт, снимков и других подобных моделей мож­но обозначить общим термином — «геоизображения». Опре­деление его таково: геоизображение — любая пространствен­но-временная, масштабная, генерализованная модель земных (планетных) объектов или процессов, представленная в графи­ческой образной форме. В этой формулировке отмечены глав­ные свойства, присущие всем геоизображениям (масштаб, ге-нерализованность, наличие графических образов), и указана их специфика — это изображения Земли и планет*.

Геоизображения отображают недра Земли и ее поверхность, океаны и атмосферу, педосферу, социально-экономическую сфе­ру и области их взаимодействия.

* Слово «гео» применительно к другим планетам вполне правомерно, по­скольку планетологи давно согласились отказаться от терминов «селенология» и «селенография», «ареология» и «ареография» и т.п. и перешли к более удобным и понятным названиям: геология и география Луны, геология и география Марса, Венеры и др.

290 Глава XVI. Геоизображения

Классификация геоизображений 291

16.2. Виды геоизображений

Геоизображения подразделяют на три класса:

♦ плоские, или двухмерные — карты, планы, анаморфозы, фо­тоснимки, фотопланы, телевизионные, сканерные, радио­локационные и другие дистанционные изображения;

♦ объемные, или трехмерные — анаглифы, рельефные и физи­ографические карты, стереоскопические, блоковые, голог-рафические модели;

♦ динамические трех- и четырехмерные — анимации, картог­рафические и стереокартографические фильмы, киноатласы, виртуальные изображения и т.п.

Основные виды карт, аэро- и космические снимки, другие пространственные модели были рассмотрены выше (см. гл. I и X). Многие из них давно вошли в практику, другие появились сравни­тельно недавно, а некоторые находятся еще в стадии эксперимен­тальной разработки, как, например, голографические геоизобра­жения. Новые компьютерные технологии постоянно порождают новые и новые геоизображения, наилучшим образом удовлетво­ряющие требованиям усложняющихся научных исследований и практических приложений.

В пределах каждого вида есть десятки разновидностей: карты всевозможной тематики, снимки в разных диапазонах спектра, блок-диаграммы в любых проекциях и ракурсах. Но кроме того, существует еще множество комбинированных геоизображений, со­четающих в себе свойства разных моделей. Таковы, например, ком­бинации карт и снимков: фотокарты, ортофотокарты, космокар-ты. Обычно это полиграфические оттиски с аэро- или космичес­ких фотопланов, в которые впечатаны координатные сетки и рамка, картографические обозначения и надписи (см. разд. 1.7 и 11.5). Ши­роко известны топографические и тематические фотокарты: космо-тектонйческие, космофотогеоботанические и т.д. Они удобны для проёктно-изыскательских работ, геологической разведки, сельско­хозяйственного освоения земель и т.д. Применяют и упрощенные монтажи космических снимков с нанесенной на них координат­ной сеткой, так называемые «иконокарты», оперативно составля­емые в крупных масштабах на малоизученные территории.

К комбинированным изображениям принадлежат и фототеле­визионные снимки, в которых преимущества четких и малоиска-

женных фотографий сочетаются с оперативностью телевизионно­го способа их передачи на Землю. Есть много примеров сочетания и синтезирования телевизионных и сканерных, сканерных и ра­диолокационных изображений. К комбинированным трехмерным геоизображениям можно отнести дисплейные стереомодели и анаг­лифы. Взгляд на них через специальные очки создает полную ил­люзию объемного изображения. Разработаны методы построения цифровых голограмм, в том числе и метахронных. Виртуальное изображение (см. разд. 14.7), совмещающее трехмерную модель ре­льефа, фотоизображение ландшафта и компьютерную анимацию, — один из наиболее ярких примеров многомерного комбинирован­ного геоизображения.

Такие сложные комбинированные модели, сочетающие в себе разные свойства, можно назвать гипергеоизображениями (или для краткости — гиперизображениями).

В разных комбинациях они синтезируют геометрические, яр-костные, динамические, стереоскопические свойства. Кроме вир­туальных моделей, к ним можно отнести и статичные «пейзажные карты» — особые трехмерные изображения, в которых реалисти­ческая наглядность художественных пейзажей соединяется с точ­ностью блок-диаграмм, и цветокодированные космофотокарты, охватывающие всю планету или крупные ее регионы, и многие другие. Гиперизображения — это почти всегда программно-управ­ляемые модели, конструируя которые можно задавать те или иные свойства и изменять их по мере необходимости.

Для того чтобы ориентироваться во всем многообразии гео­изображений, необходимы их упорядочение и группировка, по­зволяющие найти место для простых, производных и комбиниро­ванных вариантов. Кроме того, важно, чтобы система классифика­ции оставляла возможность для пополнения и расширения ее по мере появления новых видов геоизображений, что происходит постоянно.

Классификация геоизображений должна не только группиро­вать и содержать наиболее полный перечень их, но, главное, пред­сказывать возможность появления новых видов и типов геоизоб-

19*

Глава XVI. Геоизображения

Классификация геоизображений 293

ражений с теми или иными свойствами. В этом состоит важная программирующая роль всякой классификации и систематизации. Здесь во многом следует опереться на опыт картографических клас­сификаций, поскольку именно они разработаны наиболее под­робно (см. разд. 1.4—1.6 и гл. VIII).

Возможны разные подходы к классификации геоизображений, поскольку они обладают многими общими свойствами и одновре­менно существенными различиями. Прежде всего, геоизображе­ния подразделяют по способу их получения:

♦ съемки — комплекс натурных инструментальных наблюде­ний и регистрации (наземных, подземных, водных, подвод­ных, аэро- и космических) с целью получения первичных геоизображений;

♦ лабораторное создание — операции по обработке и преобра­зованию (коррекция, обобщение, монтирование и т.п.) пер­вичных съемочных материалов для получения производных геоизображений;

♦ конструирование — выполнение аналитических, фотомехани­ческих или компьютерных процедур для создания реальных или абстрактных геоизображений с заданными свойствами.

Можно подразделять все геоизображения по тематике или со­держанию, как это принято для карт, но тогда перечень оказыва­ется практически неисчерпаемым, ведь карты и снимки отражают все явления природы и многие социально-экономические сюже­ты, а снимки в инфракрасном и радиоволновом диапазонах спо­собны передать даже те физические свойства объектов, которые не видны или не воспринимаемы человеком. Поэтому от класси­фикации геоизображений по содержанию придется отказаться ввиду невозможности объять необъятное.

Есть и другие основания для классификации. Например, по уровню генерализованное™ изображений, по длительности их использования (скажем, долговременные, оперативные, мгновен­ные и т.д.). Космические снимки различают по технологии получе­ния, спектральному разрешению, масштабу, обзорности, повто­ряемости съемки, а кроме того, применяют многопараметричес­кую классификацию по комплексу показателей.

Ниже приводится одна из классификаций геоизображений по двум важным признакам: статичности-динамичности и раз­мерности. \ '

I \

Таблица 16.1 Классификация геоизображений

Статические	Динамические
2-мерные	3-мерные	4-мерные
Плоские	Объемные	Плоские	Объемные
Карты, снимки, планы, фотокарты, электронные карты, синтези­рованные изображения	Анаглифы, блок-диаграммы, рельефные модели, голограммы	Кинофильмы, анимации, слайд-фильмы, ЭВМ-фильмы, многовременные снимки, метахронные блок-диаграммы, киноатласы	Стереофильмы, стереоанимации, кино­голограммы, динамические блок-диаграммы, динамические голограммы, виртуальные изображения

Есть еще одна классификация, которая подразделяет геоизоб­ражения на типы: аналитический, комплексный и синтетический (см. разд. 8.1—8.3), включая и комбинированные варианты — ана-литико-синтетический и комплексно-синтетический.

Аналитические геоизображения избирательно характеризуют какое-либо явление или процесс, отдельные их свойства вне связи с другими явлениями или свойствами. Таковы, например, анали­тические карты, отличающиеся высокой избирательностью, и снимки, полученные в узких зональных диапазонах, хотя степень аналитичности (избирательности) снимков существенно иная.

Комплексные геоизображения совмещают показ нескольких эле­ментов или явлений близкой тематики. Одновременное изображе­ние двух, а иной раз трех—четырех показателей позволяет читате­лю самому их сопоставить и оценить закономерности размещения одного явления относительно другого. Примером могут служить электронные навигационные карты: на них совмещают батимет­рическое изображение, данные навигационной обстановки и те­кущей радиолокации.

Синтетические геоизображения отражают сложные явления вместе с их свойствами и взаимосвязями как единое целое. Они не содержат поэлементных характеристик, зато дают представление

294 Глава XVI. Геоизображения

о геосистемах в целом. Имеется определенная весьма значитель­ная аналогия между синтетическими картами и синтезированны­ми снимками, когда два, три или более негативов одной и той же местности, каждый из которых получен в достаточно узкой зоне спектра, интегрируются с целью получения синтезированного цветного изображения. Подбирая светофильтры и комбинируя ис­ходные негативы, исследователь вмешивается в процесс синтеза, меняет оттенки, повышает «вес» какой-либо составляющей, добиваясь четкого выделения интересующих его объектов, ска­жем, смешанных лесов, увлажненных ландшафтов или застроен­ных территорий. Существуют еще и комбинированные аналитико-синтетические и комплексно-синтетические изображения. Все фотокарты, космофотокарты, космофотогеологические и другие геоизображения, совмещающие фотографическое изображение ме­стности со знаковыми обозначениями отдельных ее элементов, можно рассматривать как комплексные или комплексно-синтети­ческие модели.

Появление все новых и новых видов и типов геоизображений, их почти безграничное разнообразие позволяет в каждом конкрет­ном случае выбирать оптимальные сочетания так, чтобы свойства разных пространственно-временных моделей дополняли друг дру­га. Множественность геоизображений обеспечивает всестороннее изучение сложных многомерных геосистем, выявление их структу­ры, иерархии, динамики.

Анализ свойств геоизображений показывает, что между раз­ными видами их часто нет резких границ, они как бы образуют единый ряд. Например, нет принципиальных различий между обыч­ными и электронными картами, хотя на последних могут переме­щаться знаки и изменяться цвета. А от электронных карт уже один шаг до анимаций. Точно так же существует плавный переход от карт и фотокарт к снимкам. При этом постепенно как бы ослабева­ют одни свойства и появляются другие. Например, при переходе от карт к снимкам нарастают свойства «копийности» или «сним-ковости». А при переходе от снимков к стереомоделям, фотоблок-диаграммам и потом к рельефным картам появляется трехмерность и объемность геоизображений.

Рис. 16.1. Схематическое представление системы геоизображений.

Условно систему геоизображений можно представить в виде круговой диаграммы, которая передает достаточно плавные изме­нения свойств, постепенные взаимные переходы. На рис. 16,1 по­казаны, конечно, далеко не все сектора-лепестки. Так, между кар­тами и снимками можно разместить еще перспективные карты, фотопланы и фотопортреты местности. Плоский график не спосо­бен передать все многообразие взаимных переходов и комбина­ций, это лишь одна из возможных моделей системы геоизображе­ний, отражающая постепенность изменения форм и свойств гра­фической визуализации. Центральную часть диаграммы занимают наиболее сложные графические модели, в разной степени синте­зирующие свойства карт, снимков, объемных и динамических изоб­ражений. Это упоминавшиеся выше гипергеоизображения. С разви-

296 Глава XVI. Геоизображения

Графические образы 297

тием компьютерных технологий становится вполне реальным де­лом конструирование гипергеоизображений с заданными свойства­ми, например с заранее рассчитанным освещением и распределе- | нием теней и т.п.

Ярким примером гипергеоизображений служат модели, полу­чаемые в процессе глобального мониторинга. Полосы космичес­кой съемки, виток за витком покрывающей земной шар, соединя­ют («сшивают»), проводят их яркостную и геометрическую кор­рекцию, затем трансформируют в заданную проекцию для карт мира, окрашивают в условные цвета и придают им свойства сте-роскопичности. В итоге полученная модель обладает точностью кар­ты, подробностью снимка и наглядностью стереомодели. К тому же такая электронная карта-снимок программно управляема и по мере поступления новых данных обновляется в режиме реального времени, т.е. приобретает черты компьютерной анимации.

Прогресс в области совершенствования системы геоизображе­ний так же бесконечен, как и в любой другой сфере творческого поиска. Возникают новые задачи, связанные с выбором оптималь­ных диапазонов космической съемки, наиболее выгодных картог­рафических проекций, новых изобразительных средств, способов генерализации, с учетом особенностей зрительного восприятия динамических изображений и т.п.

Дата добавления: 2015-06-04