Техническое дешифрирование аэрокосмических снимков

1.4.1 Способы дешифрирования космических снимков

1. на местности (полевое дешифрирование) – Достоинства: высокая степень достоверности, изучение местности на момент деш. (современность). Недостатки: невысокая производительность, высокая стоимость, метео-зависимость.
2. в лабораториях (камеральное дешифрирование) – Достоинства: малая затрата времени и труда. Недостатки: не обеспечивает полноты и достоверности результатов.
Но в обоих случаях присутствует зависимость от сроков, инструментов и кадров.

Полевое дешифрирование
Полевое дешифрирование состоит из:
• Наземного дешифрирования,
• Аэровизуального дешифрирования,
• Подспутниковых наблюдений.
Полевое дешифрирование заключается в сопоставлении изображения на снимке (фотоплане, фотосхеме) с местностью.
Наземное дешифрирование может быть:
• сплошным,
• выборочным,
• маршрутным (чаше при географических исследованиях) – включает описания, сбор образцов, измерения, фотографирование эталонных участков.
Обычно:
• на открытой местности дешифровщик может наблюдать полосу шириной до 500 м,
• в залесенной, с пересеченным рельефом – не более 300 м.
Наземное дешифрирование включает все этапы подготовки. При этом:
• просмотр (по возможности стереоскопический – стереоочками, полевыми карманными стереоскопами – «Топопрет»)
• и подготовка снимков (для равнинной территории – единого масштаба снимков; для горной местности – масштаб отдельно для долин и отдельно для склонов и хребтов).
После просмотра снимков составляется предварительный вариант легенды.
Достоинство наземного дешифрирования: возможно одновременно собирать дополнительные сведения и данные об объектах, а также выполнять и другие работы.
Аэровизуальное дешифрирование (дешифрирование с воздуха) выполняется с борта вертолета (скорость 2 км./мин.) или легкого самолета. Время работы специалиста – около 2 часов. Заранее необходимо:
• проработать маршрут полета (нанести его на карту или снимок). При высоких требованиях к детальности определить высоту (200-400 м., макс. до 800 м.) и скорость полета (не более 100 км.час.),
• подготовить и систематизировать съемочный материал.
Обработка данных при аэровизуальном дешифрировании: оформление, корректировка или расшифровка неясных мест в записях выполняется в тот же день.
Достоинство: большое число ориентиров и большой охват территорий. Возможность наземных наблюдений.
Подспутниковые наблюдения – это единовременное получение информации об объекте на земле, с воздуха и из космоса.
Виды работ могут быть комплексными, это:
• Съемка с самолета разной аппаратурой,
• Синхронно со съемкой из космоса,
• Спектрометрирование с воздуха и на земле,
• Описание состояния всех объектов земной поверхности на снимаемом участке, измерения, взятие проб.
Достоинство космических снимков: большое охват территорий. Большая достоверность.
Недостатки космических снимков: процесс сложен организационно, низкое разрешение, видно мало ориентиров.
Применяется для изучения и картографирования природных ресурсов.

Камеральное дешифрирование
Камеральное дешифрирование - это распознавание объектов на снимке в лабораторных условиях, путем сопоставления изображения с имеющимися эталонами и знаниями и опыту самого дешифровщика.
2 метода камерального дешифрирования (распознавания, извлечения информации):
1.Визуальное – выполняет дешифровщик по фотоматериалам и на экране монитора (самое распространенное).

2.Автоматизированное – выполняется приборами – на персональных компьютерах или на специальных приборах

(требует качественных снимков).
Каждый из них имеет свои достоинства и недостатки.
Визуальное дешифрирование – это процесс, выполняемый исполнителем независимо от того, в каком виде представлен снимок (фотоотпечаток, изображение на экране монитора, изображение на специальных приборах.
Визуальное дешифрирование использует 2 вида восприятия:
1. Зрительное восприятие,
2. Логическое восприятие.
Зрительное восприятие – условно делится на восприятие:
А) Яркости,
Б) Цвета,
В) Размера,
Г) Объема.
Восприятие яркости – это величина физиологическая. Она характеризует ощущение светачеловеком в противоположность яркости, реально существующему свойству окружающего мира.
Это восприятие основывается на способности воспринимать яркостные различия, которую принять характеризовать пороговыми значениями световой чувствительности зрения.

Восприятие цвета. Цвет – это ощущение человека, возникающее при восприятии света с различными длинами волн. Глаз воспринимает диапазон волн от 0,39 до 0,70 мкм. Цветовой порог (или цветовая чувствительность) для разных участков спектра разный, например наиболее чувствителен глаз:
• Днем – к желто-зеленому участку спектра,
• При электрическом освещении – к оранжевому и красному.
Зависимость восприятия цвета от площади объекта:
• На малых полях – цвет разрушается.
• Для того чтобы определить цвет объекта, его площадь должна в 2-3 раза превышать размер, при котором он обнаруживается.
Цвет с трудом поддается измерениям. Применяют понятия: тон, насыщенность, светлота.
Восприятие размера. Способность глаза различать детали характеризуется «остротой зрения» – это минимальный угол, под котором видно 2 точки или 2 линии раздельно. Обычно это 20-45 сек.
Восприятие объема (стереоскопическое восприятие). Стереоскопическим восприятием называется зрительное представление об объемности предметов и их пространственном расположении. Рассматривают объект (на 2 снимках) обоими глазами – возникает «стереоскопическая модель». Глазной базис человека (расстояние между глазами) – от 55 до 75 мм. (среднее 65 мм).
Приборы для визуального восприятия:
• Увеличительные приборы – лупы (обзорные, штативные, Измерительные),
• Стереоскопические приборы (получение объемного изображения) – Линзово-зеркальный стереоскоп ЛЗС-1 (поле зрения 12 см. и увеличение 1,4 крат); интерпретоскоп (для деш. снимков 30Х30 или 23Х23 см.). Имеет возможность разного увеличения (2-15 крат) и для каждого снимка,
• Приборы для преобразования изображения,
• Синтезирующие проекторы,
• Комплексы синтезирующей аппаратуры.
При визуальном дешифрировании многозональных снимков применяют 3 приема:
1. Дешифрирование одного зонального снимка – проводится в случае, когда одна из съемочных зон в наибольшей степени удовлетворяет поставленной задаче. Обычно – снимок в ближней инфракрасной зоне (хорошо деш. спектр воды, растений – темный).
2. Дешифрирование серии зональных снимков,
3. Дешифрирование цветного синтезированного снимка.
Логическое восприятие – это особенность восприятия человеком действительности. Глядя на пейзаж, человек видит не отдельные пятна разной яркости или цвета, не линии и точки, а образы – лес, поле, дорогу…Составляя логическую цепочку, мы группируем отдельные признаки объектов в рисунок и определяем их, используя похожие образы. У всех людей логическое мышление разное.
Начало работы: просмотр снимков (от общего к частному, от крупных объектов к мелким), по возможности стереоскопически. Затем: изучение мелких участков с увеличением (по возможности использовать топографические карты более крупного масштаба), установление, набор и систематизация объектов (фактов), распределение их по важности и полезности, установление новых логических связей (с использованием косвенных методов).
Основной принцип камерального дешифрирования – это эталонное дешифрирование, основанное на сравнении изображения на снимке с образом (эталоном), сформировавшимся ранее у дешифровщика при работе с другими снимками.
Эталонирование (калибровка). Получить посредством дешифрирования (визуального или компьютерного) или фотограмметрической обработки необходимые характеристики изучаемого объекта только по снимкам без каких-либо натурных определений, без обращения к «земной правде» в большинстве случаев невозможно. Например, для спектрометрических определений по многозональному снимку, на которых основано компьютерное дешифрирование, требуется выполнить радиометрическую калибровку снимков (их эталонирование), а для получения размера объекта по снимку фотограмметрическим способом необходима его геометрическая калибровка.
Различают абсолютную и относительную калибровку. Процедура получения и учета калибровочной информации составляет необходимый элемент технологической схемы аэрокосмических исследований. Эта информация обязательна для любой обработки снимков, хотя объем ее бывает различным – чем выше требуемая точность определений по снимкам, тем он значительнее.
При обработке одиночных снимков ограничиваются относительной калибровкой, а нескольких, например многозональных, желательна их абсолютная калибровка.
Современные компьютерные технологии позволяют решать следующие группы задач:
• визуализация цифровых снимков;
• геометрические и яркостные преобразования снимков, включая их коррекцию;
• конструирование новых производных изображений по первичным снимкам;
• определение количественных характеристик объектов;
• компьютерное дешифрирование снимков (классификация).
Наиболее сложной является задача компьютерного (автоматизированного) дешифрирования, которая составляет фундаментальную проблему аэрокосмического зондирования как научной дисциплины и для решения которой прилагалось и прилагается много усилий.
Эталонами могут быть: специально подготовленные аэроснимки, карты территорий (тематические или более крупного масштаба), результаты целенаправленно выполненных полевых работ.
В результате находятся сходные признаки и объекту присваивается класс.
По такому же принципу работает автоматизированное дешифрирование; эталоны при этом называют «обучающей выборкой».
Особенности камерального дешифрирования: зависимость от дополнительных материалов(поэтому необходим сбор дополнительных материалов, в том числе – знать дату старых съемок).
Основной принцип – эталонное дешифрирования. В качестве эталонов могут быть: специально подготовленные снимки, тематические карты части территорий (более крупного масштаба), результаты целенаправленно выполненных полевых работ (наблюдения), крупномасштабные карты.
Эталон содержания – это снимок, полностью отдешифрированный в (принятых) условных обозначениях. При этом на ключевых (важных) участках или маршрутах собирается вся информация (описания, измерения, отбор образцов, фиксируется на карте данное место

 

 

*В работе приведены пример и методика использования ГИС-технологий при проведении геоботанических и флористических экспертиз территории в проектных работах. Показаны удобство и преимущество использования данных технологий именно для проектных работ. В качестве примера приведены экспертные работы при проектировании ветроэлектростанций в 2007-2009 гг.