Материалы аэрокосмической съемки

ТЕХНОЛОГИЯ И МЕТОДЫ ДЕШИФРИРОВАНИЯ СНИМКОВ

Логическая структура процесса дешифрирования

1) обнаружение объектов, т.е. акт ощущения и восприятия;

2) индикация или распознавание объектов и формирование понятий и суждений;

3) интерпретация или объяснение, ври котором совершается переход от незнания к знанию или от неполного знания к более полному знанию.

Для визуального дешифрирования широко используются контактные аэрофотоснимки, которые получают путем контактной печа­ти негатива с фотобумагой.

Репродукции накидного монтажа получаются путём фотографиро­вания накидного монтажа из последовательно смонтированных на жёсткой основе по маршрутам залёта аэрофотоснимков.

Фотосхемой называют непрерывное фотографическое изображение местности, составленное из нескольких аэро- или космических фотосним­ков без использования опорных точек.

Фотоплан – географическое изображение местности в заданном масштабе, которое получается в результате монтажа трансформированных и редуцированных аэрофотоснимков на геодезически подготовленную ос­нову.

Фотокарты получаются путем совмещения фотокартографического и картографического изображений с точностью и в рамках карты. Возможны два варианта фотокарт.

Фотоглобусы – это глобусы, изображение на которых смонтировано из космических снимков с нанесенной на них сеткой географических параллелей и меридианов.

11.3. Методы дешифрирования аэрокосмических снимков.

Полевое дешифрирование. При полевом дешифрировании опознавание объектов производится в поле, на местности, путем сличения объекта в натуре с его изображением на снимке. Основные достоинства данного метода следующие: высокая степень достоверности дешифрирования и максимальная полнота получаемых результатов. Кафедра недостаткам следует отнести: высокая трудоемкость, большие затраты времени и трудовые затраты.

Полевое дешифрирование состоит из трех этапов: подготовительный, полевое дешифрирование и оформление результатов.

Комбинирование дешифрирование.

Существует три варианта комбинированного дешифрирования. Первый заключается в том, что в камеральных условиях проводится сплошное дешифрирование снимков, т.е. выделение контуров объектов (почв, растительности) без их классификационной принадлежности, его иногда называют контурным дешифрированием. Второй вариант заключается в том, что камеральное дешифрирование выполняется на основании ключевых участков или аэрофотоэталонов, которые предварительно были отдешифрированы в полевых условиях.

Третий вариант от предыдущих отличается тем, что сплошное камеральное дешифрирование выполняется с использованием ранее составленной тематической каты, а контроль его проводится на ключевых участках или маршрутах исследования.

Компьютерная обработка аэрокосмических снимков.

Компьютерная обработка снимков позволяет решать следующие задачи:

- геометрическое преобразование снимков, изготовление фотопланов и фотокарт;

- яркостные и цветовые преобразования;

- получение количественных характеристик;

- визуализация цифровых данных дистанционного зондирования;

- автоматизированное дешифрирование снимков (классификация).

Основными этапами компьютерной обработки аэрокосмического изображения являются: ввод и внутреннее представление изображений; координатная привязка, и фотограмметрическое преобразование снимков; геометрическая коррекция; предварительная обработка изображения; автоматизированное дешифрирование.

Ввод и внутреннее представление изображений. Наиболее удобной для компьютерной обработки является информация, полученная с помощью санирующих систем, принимаемая в цифровой форме. Сигналы сканеров записываются на магнитную ленту и могут быть преобразованы для ввода в компьютер. При использовании фотографических аэрокосмических снимков, для получения их растровых изображений, используются фотограмметрические сканеры, имеющие высокую геометрическую и радиометрическую (яркостную) точность.

После того, как изображение получено в цифровом виде, принципиальным вопросом является внутреннее представление данного изображения в системе. Чаще всего используется табличное представление в виде матрицы.

Координатная привязка и геометрическая коррекция фотограмметрического преобразования снимков. После ввода изображения снимка в компьютер приступают к его координатной привязке и геометрическому преобразованию с целью перевода изображения в необходимую картографическую проекцию. Информация, поступающая с российских спутников серии «Космос», американских «Ландсат» и французского SPOT, координатная привязка и геометрическая коррекция осуществляется по орбитальным данным в автоматизированном режиме. При работе с аэрофотоснимками данные задачи решаются с использованием опорных точек, на основании которых проводится фотограмметрическая обработка снимков. В Республике Беларусь для этих целей используется цифровая фотограмметрическая система «Realistic-M».

Предварительная обработка изображения проводится практически всегда, независимо какие снимки (сканерные, фотографические) подвергаются обработке. Это обусловлено наличием во входном изображении шумов и искажений.

Наиболее сложным этапом компьютерной обработки изображения является автоматизированное дешифрирование, т.е. выделение границ объектов или сегментация. Дешифровщику при работе со снимками постоянно приходится, основываясь на дешифровочных признаках опознавать и выделять однородные объекты. При компьютерном дешифрировании космических снимков одним из распространенных является подход на основе спектральных признаков. Он базируется на том, что яркость хроматических объектов (имеющих определенную окраску) в разных спектральных зонах не одинаково и характеризуется коэффициентом спектральной яркости. Таким образом, каждый элемент растра – пиксел соответствует яркости объекта для определенной области электромагнитного спектра. Каждый пиксел растра записывается как числовой элемент матрицы в файле данных.

12. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПРИМЕНЕНИЯ АЭРОКОСМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ

Метеорология и климатология. Океанология. Геология. Геоморфология. Гидрология. Гляциология. География почв. (с использованием микроволновой техники) Геоботаника. Зоогеография. Ландшафтоведение. География населения. География транспорта. География сельского хозяйства.

13. АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ

система планомерных повторных наблюдений и оценок среды, выполняемых на основе материалов аэрокосмических съемок, с определенными целями.

Выделяются три уровня (градации) мониторинга с точки зрения организации его функционирования:

-Мониторинг, проводимый отдельными учреждениями (частный) на локальном уровне и используемые для исследований различные виды аэрокосмических материалов, как правило, высокого разрешения, отличаются очень большим разнообразием решаемых задач. Эти исследования могут быть как плановыми данного учреждения, так и выполняться по заказу других организаций.

-Отраслевой мониторинг. В нашей республике реализуются отдельные проекты отраслевого мониторинга. Министерство лесного хозяйства совместно с РУП «Космоаэрогеология» приступили к разработке отраслевой системы мониторинга на основе применения аэрокосмической техники, предусматривающей решение комплекса задач по изучению и картографированию лесной растительности, оценке состояния лесного фонда, охране лесов от пожаров, а также, собственно, природоохранных задач.

-Глобальный мониторинг. В соответствии с обеспечением международной геосферно-биосферной программы «Глобальные изменения», впервые сделана попытка представить Землю как единую глобальную систему и разработать модель ее функционирования. Для регулярного получения информации об изучаемых явлениях используются данные наблюдения с оперативных спутников. Для получения глобальных карт спутниковые данные собираются (монтируются по виткам).

По целям и решаемым задачам аэрокосмический мониторинг можно разделить на следующие виды:

- дозорный (сигнальный), оповещающий о необходимости органи­зации детальных наблюдений за каким-либо объектом или районом;

- целевой, обеспечивающий наблюдение определенных объек;

- комплексный картографо-аэрокосмический контролируемой территории.

Мониторинг атмосферы.

Важной глобальной проблемой является истощение озонового слоя, которая обуславливается выбросами в атмосферу промышленных фреонов. Наблюдения в ультрафиолетовом диапазоне со спутников «Нимбус-2» и «Метеор» обнаружена озоновая дыра над Антарктидой. По данным спектрометрирования на отдельных витках, с помощью компьютера, строятся ежедневные глобальные карты распределения озона в атмосфере, позволяющие давать оперативную оценку областей разрушения озонового слоя, исследовать их сезонную и межгодовую динамику.

Использование лазерной съемки позволяет получать количественные показатели концентрации различных веществ (углекислого газа, окиси азота, двуокиси серы и т.д.) в атмосфере.

Мониторинг океана.

глобальной экологической проблемой - изменение биомассы океана, обусловленной изменением теплового баланса Земли, на основе парникового эффекта. Вторая-связана с загрязнением океана нефтепродуктами, а также минеральными взвесями.

Существует два метода разделения изображения минеральных взвесей и биологических компонентов (фитопланктон) на аэрокосмических изображениях. Первый заключается в фотографировании в различных зонах спектра. Если яркость изображения в красной зоне спектра коррелирует с содержанием минеральных взвесей, то в ближней инфракрасной зоне наблюдается корреляция с содержанием хлорофилла. Другой метод основан на том, что содержащийся в фитопланктоне хлорофилл меняет цвет воды океана, который можно фиксировать со спутника. Разработанный для этого цветовой сканер CZCS регулярно передавал со спутника «Нимбус-2» информацию о цветовых характеристиках вод. На основании этих данных и судовых наблюдений были составлены глобальные цифровые карты океана с осреднением за различные интервалы времени, показывающие зоны океанической пустыни в теплых тропических водах и зоны повышенной концентрации фитопланктона в холодных шельфовых зонах полярных вод.

Для выявления очагов загрязнения поверхности океана нефтепродуктами используются различные методы. Фотографическая съемк а имеет сравнительно ограниченные возможности. Применима инфракрасная тепловая съемк а, основанная на фиксации различной температуры между системой нефть-вода и чистой водой. Пассивная СВЧ-радиометрия базируется на том, что яркостная температура поверхности с пленкой выше, чем чистой поверхности, причем увеличение ее пропорционально толщине пленки. Активная радиолокация дает возможность определять границы нефтяных загрязнений при аварийных разливах нефти, если толщина пленки превышает 1 мм.

Антропогенное воздействие на природную среду. Космические снимки являются эффективным средством изучения процессов опустынивания и облесения. Опустынивание обезлесения, мониторинг изменений границ и площадей лесов также основываются на применении космической информации. Для лесов умеренной зоны мониторинг -с использованием зимних снимков.

В результате исследований установлено, что если в тропической зоне идет повсеместное сокращение лесов, то в борреальных лесах картина более сложная и требует детального исследования с использованием космической информации.

Хорошие возможности предоставляют космические снимк и для изучения техногенного воздействия на природу.

Воздейст­вие, связанное с использованием территории как ресур­са,характерно для горнодобывающей промышлен­ности;вскрышные работы с образованием карьеров, террико­нов, хранилищ горнообогатительных предприятий; под­земные выработки, вызывающие проблемы просадок грунта; организация сети скважин и нефтепроводов при нефтедобыче.

Кроме того, космические снимки предоставляют возможность для изучения многочисленных экологических проблем, возникающих в связи с антропогенным воздействием в условиях вечной мерзлоты в тундровых районах, с развитием эрозионных процессов в земледельческих районах степной зоны и др.

Дата добавления: 2014-01-04