Дистанционные геоизображения и его основные виды. Основные виды съемок и классификации снимков.

По размерности все геоизображения подразделены на три класса: плоские картографические и дистанционные (2-мерные), объемные или блоковые (3-мерные) и динамические (3- и 4-мерные). Кроме того, существует множество производных и комбинированных геоизображений, таких как фотокарты, динамические блок-диаграммы, дисплейные анаглифы, виртуальные изображения и др.

Дистанционные (рисунок ниже): с картографическими: ФОТОКАРТЫ, ФОТОПЛАНЫ, КОСМОКАРТЫ, ИКОНОКАРТЫ.

Чисто дистанционные: ФОТОТЕЛЕВИЗИОННЫЕ, СКАНЕРНЫЕ, РАДИОЛОКАЦИОННЫЕ, ГИДРОЛОКАЦИОННЫЕ И ДР. СНИМКИ, ФОТОПЛАНЫ.

Основные виды съемок и классификация снимков.

Билет 11 новый из книжки

Плоские геоизображения

Это наиболее обширный и разнообразный класс,
к которому относятся следующие виды геоизображений:

— картографические

— фотографические

— телевизионные

— сканерные

— локационные

— машиннографические и дисплейные

Коротко охарактеризуем названные геоизображения.

Картографические геоизображения — математически
определенные, уменьшенные, генерализованные, услов-
но-знаковые изображения Земли, других небесных тел
или космического пространства, показывающие разме-
щение, свойства и связи различных природных и соци-
ально-экономических явлений.
служит средством познания, практической деятельнос-
ти и передачи информации.

Хотя в приведенном определении подразумеваются
прежде всего карты, это далеко не единственные кар-
тографические произведения. Кроме них, как известно,
существуют планы — крупномасштабные изображения
небольших участков местности и атласы — системати-
ческие собрания карт, созданных по единой программе,
как целостные картографические произведения. К плос-
ким картографическим изображениям принадлежат еще
и карты-транспаранты, отпечатанные полиграфическим
способом на прозрачной пленке и предназначенные для
проектирования на экран с большим увеличением, а так-
же карты на микрофишах - миниатюрные фотокопии
карт, позволяющие компактно хранить большие масси-
вы картографической информации, и др.

Следует также отметить особые анаморфи-
рованные карты или анаморфозы, которые приобрели в
настоящее время известную популярность.В настоящее время раз-
рабатываются математические приемы и компьютерные
технологии объективизации анаморфированных постро-
ений [59, 60 и др.].

Особенно информативны синтетические карты, ин-

тегрирующие и обобщающие аналитическую информа-

цию.

картографическое геоизображение всегда пропущено через голову и руки картографа.

Фотографические геоизображения — это уменьшен-

ные, наглядные образные копии земных и планетных

объектов, получаемые посредством покадровой регис-

трации их собственного или отраженного излучения на

светочувствительных материалах. Фотоснимки всегда

получают в центральной проекции, что и определяет их

геометрические свойства. Поэтому искажения в средней

области снимка невелики, но резко возрастают к краям.

Снимки получают разными способами. При аэро-

фотосъемке - с помощью специальных аэрофотоаппа-

ратов, установленных на самолетах, вертолетах, воздуш-

ных шарах. Из космоса фотосъемку ведут с применени-

ем более сложных фотографических систем, оснащен-

ных, как правило, несколькими объективами, дающими

изображения одновременно в разных зонах спектра. При

подводных съемках дна океанов и морей фотокамеры

опускают на глубину в особых водонепроницаемых бок-

сах или буксируют судном по грунту на специальных

“санях”. Для наземной фотосъемки используют фототе-

одолиты - инструменты, с помощью которых выполня-

ют высокоточное фотографирование местности. Как

правило, все фотосъемки делают с большим перекрыти-

ем (до 60 % площади снимка), что позволяет впоследст-
вии восстанавливать стереоскопическое изображение
местности.

Фотоснимки могут быть сделаны в видимой, ближ-
ней инфракрасной, инфракрасной и ультрафиолетовой
зонах электромагнитного спектра. При этом они могут
быть черно-белыми, зональными, черно-белыми пан-
хроматическими, цветными, цветными спектрозональ-
ными и даже - для лучшей различимости некоторых
объектов — ложноцветными, т. е. выполненными в ус-
ловных цветах.

Различают геометрические свойства снимков, опре-
деляющие их измерительные возможности, а также изо-
бразительные свойства, которые характеризуют способ-
ность снимков наглядно и подробно передавать сфотог-
рафированные объекты. Если геометрические свойства
снимков можно оценить количественно, то изобрази-
тельные свойства имеют качественный характер, хотя
в принципе тоже могут быть выражены количественно.
Важная характеристика фотоизображений — их разре-
шающая способность, т. е. возможность воспроизводить
раздельно малые детали объектов. Считается, что изо-
бразительные качества более всего зависят от детальности
разрешения снимка.

Кроме одиночных снимков, к фотографическим гео-
изображениям принадлежат также негативы, монтажи
снимков, фотосхемы и фотопланы, панорамные снимки
и фотопанорамы, фронтальные фотоснимки и фотопла-
ны местности. Они весьма разнообразны по видам, диа-
пазонам, дешифровочным свойствам и другим парамет-
рам. Тем не менее, активно продолжается поиск все
новых вариантов фотографирования, особых пленок и
светочувствительных эмульсий, всевозможных спектраль-
ных комбинаций, которые бы удовлетворяли тем или
иным конкретным исследовательским задачам, улавли-
вали самые тонкие особенности излучения объектов.

Телевизионные геоизображения - телеснимки, теле-
фильмы, телепанорамы и др. - наглядные образные ко-
пии реальных объектов, получаемые путем регистрации
изображения на светочувствительных экранах передаю-
щих телевизионных камер (видиконов). В интервалах
между экспозициями изображение считывается электрон-
ным лучом, управляемым магнитными или электроста-
тическим полями, преобразуется в видеосигнал и по ра-

диоканалам передается на приемную аппаратуру. Здесь
видеосигнал вновь становится изображением, либо за-
писывается на магнитную ленту видеомагнитофона. Раз-
решающая способность телевизионных изображений
составляет 102 - 104 линий.

Телевизионные геоизображения значительно разли-
чаются по своим свойствам, они могут быть узко- и
широкополосными, иметь разные устройства развертки
в оптическом канале или в канале формирования виде-
осигнала, разные видеоусилители и т. п. При одновре-
менном формировании сигнала и накоплении имеется
возможность вести непосредственную передачу изобра-
жения, а если используются фототелевизионные систе-
мы, то процессы регистрации и считывания видеосиг-
нала разнесены во времени.

Обычно, телевизионная съемка ведется с борта са-
молета или со спутника, причем захватывается доволь-
но значительная полоса местности - от 1 до 2 тысяч
километров в ширину в зависимости от высоты полета и
фокусного расстояния объектива. Высокоорбитальные
спутники позволяют получать изображение всей плане-
ты в целом. Геометрические искажения телеви-
зионных изображений довольно значительны, они бо-
лее всего зависят от наклона оси съемочной камеры от-
носительно земной поверхности, а разрешающая спо-
собность телеснимка определяется освещенностью объ-
ектов и техническими параметрами съемки.

Телевизионную съемку можно вести в нескольких
зонах спектра: в видимых и ближнем инфракрасном ди-
апазонах с помощью съемочных камер, снабженных не-
сколькими, (обычно тремя) в ид иконами. По сравнению
с фотографической съемкой телевизионная более опе-
ративна и поэтому более удобна для непрерывного сле-
жения (мониторинга) за объектами и процессами. На
космических аппаратах обычно устанавливаются систе-
мы, обеспечивающие передачу плоских черно-белых и
цветных изображений, хотя в принципе возможно и при-
менение стереоскопических съемочных систем. В связи
с широким применением телевизионных съемок в ис-

следованиях окружающей среды и природных ресурсов
создаются специализированные телевизионные широко-
полосные многоканальные комплексы.

Сканерные геоизображения - снимки, полосы, “сце-
ны” - уменьшенные наглядные копии реальных объек-
тов, получаемые путем поэлементной и построчной ре-
гистрации их собственного или отраженного излучения.
Само слово “сканирование” означает управляемое пе-
ремещение луча или пучка (светового, лазерного и др.)
с целью последовательного обзора (осмотра) какого-либо
участка.

В ходе сканерной съемки с самолета или спутника
сканирующее устройство (плоское качающееся зеркало
или зеркальная призма) последовательно полоса за пол-
осой просматривает местность поперек направления дви-
жения носителя. При этом отраженный сигнал поступа-
ет на точечный фотоприемник, и в результате получа-
ются снимки с полосчатой или строчной структурой,
причем строки состоят из небольших элементов - пик-
селов, каждый из которых отражает суммарную осред-
ненную яркость небольшого участка местности (несколь-
ко десятков или сотен квадратных метров), и детали внут-
ри пиксела неразличимы. Пиксел - это элементарная
ячейка сканерного изображения.

Съемка ведется постоянно в процессе полета, и по-
этому местность сканируется в виде непрерывной ши-
рокой ленты или полосы. Отдельные участки этой пол-
осы называют “сценами”. Ширина снимаемой полосы и
разрешение на местности зависят от угла сканирования,
которые у разных сканеров варьируют по величине при-
мерно от 10° (для детального сканирования) до 100° для
сканеров обзорного типа. Геометрические свойства ска-
нерных снимков зависят не только от угла обзора, но и
от мгновенного (элементарного) угла фиксации и высо-
ты полета. Именно эти параметры и определяют шири-
ну снимаемой полосы, размер пиксела на снимке и раз-
решение. В целом, сканерное изображение уступает по
качеству кадровым снимкам, однако, сканерная съемка
обеспечивает получение изображений в узких спектраль-
ных диапазонах и в этом ее громадное преимущество
перед другими видами съемок.

Существует ряд модификаций сканерной съемки,
позволяющих получать изображения с иными геометри-
ческими радиометрическими свойствами. Так, сканиру-

ющие устройства с линейками полупроводниковых при-
емников обеспечивают съемку сразу целой строки, при-
чем она получается в проекции, близкой к централь-
ной, что существенно уменьшает геометрические иска-
жения. На этом принципе основано, например, получе-
ние многоэлементных снимков, регистрируемых с по-
мощью многоэлементных линейных и матричных при-
емников излучения (приборов с зарядовой связью -
ПЗС). Они дают возможность получать по каналам ра-
диосвязи снимки очень высокого разрешения на мес-
тности — до нескольких метров.

Сканирование - наиболее распространенный в на-
стоящее время вид дистанционного зондирования, чаще
всего применяемый при съемках из космоса. Но ска-
нерные изображения получают и при аэросъемке, и при
подводной съемке, например, с помощью сканирующих
эхолотов, последовательно ощупывающих морское дно.
Применяются не только системы, регистрирующие от-
раженное излучение, но и активные сканирующие сис-
темы, облучающие местности лазерным лучом и фикси-
рующие отраженный сигнал.

Для обширных территорий создают монтажи сканер-
ных снимков, фотокарты и даже особые сканерные “фо-
топортреты”. Они передают облик всей планеты, отдель-
ных стран и материков так, как они видны из космоса.

К сканерным близки локационные геоизображе-
ния ~ радиолокационные, выполняемые со спутников и
самолетов, и гидролокационные, которые получают при
подводной съемке дна озер, морей и океанов.

Бортовые радиолокаторы типов обеспечивают кру-
говой либо боковой обзор. В радиолокационных стан-
циях кругового обзора антенна совершает круговой или
секторный обзор, а локаторы бокового обзора, устанав-
ливаются на движущемся носителе и ведут съемку по
правому и левому бортам, так что луч антенны произво-
дит обзор снимаемой поверхности перпендикулярно к
направлению движения носителя. Антенна бокового об-
зора неподвижна, что позволяет использовать синтези-
рованные апертуры с когерентной обработкой сигналов,
а это значительно повышает разрешающую способность
радиолокационных изображений.

Съемка в радиодиапазоне обладает немалыми пре-
имуществами: радиоволны имеют большую длину, чем
световые, поэтому они проходят через облачность и ту-

ман, почти не поглощаясь. Ночная темнота тоже не по-
меха для съемки, она ведется при любой погоде и в лю-
бое время суток, причем благодаря боковому обзору на
снимках прекрасно проявляется рельеф поверхности,
отчетливо видны детали его расчленения, характер ше-
роховатости. При съемке океанов хорошо читаются не-
ровности и волнение водной поверхности. Радиолока-
ция дала возможность проникнуть сквозь мощный об-
лачный слой Венеры и впервые подробно рассмотреть
рельеф этой планеты. Четкость радиолокационного изо-
бражения определяется отражательной способностью
снимаемого объекта, его размерами и очертаниями, а
также углом падения луча и длиной радиоволны, кото-
рая должна быть меньше, чем размеры самого объекта.

Среди новых видов локационных изображений от-
метим снимки, сделанные в ультрафиолетовом и види-
мом диапазонах с помощью лазерных локаторов - лида-
ров. Непрерывное техническое совершенствование ска-
нерных и локационных систем, множественность съемоч-
ных диапазонов, возможности их широкого комбиниро-
вания — все это создает поистине неисчерпаемое разно-
образие видов съемки и вариантов геоизображений.

Машиннографические и дисплейные геоизображения -
это карты или снимки, конструируемые с помощью ав-
томатических графопостроителей и дисплеев в вектор-
ном или растровом форматах.

Автоматические графопостроители представляют
собой автоматы для вычерчивания, гравирования, печа-
тания картографических изображений на бумаге, плас-
тике, фотопленке и других материалах. Они различают-
ся по конструкции, устройству чертежных или печатаю-
щих головок, точности воспроизведения, формату и
иным техническим характеристикам.

На ранних этапах автоматизированного картосостав-
ления использовались алфавитно-цифровые печатающие
устройства (АЦПУ) - автоматы типа пишущих маши-
нок, печатающие элементы которых представляли со-
бой изображения цифр или создавали эффект серых
шкал, растров разной плотности. На рис. 6 воспроизве-
дено такое своеобразное геоизображение - картограм-
ма, напечатанная на АЦПУ и характеризующая распре-

 

 

Рис. 5. Способы дистанционного получения геоизображений.

1 - наземная фототеодолитная съемка; 2 - аэрофотосъемка; 3 -
радиолокационная аэросъемка бокового обзора; 4 - съемка с раке-
ты; 5 - видиконная космическая съемка; 6 - сканерная космическая
съемка; 7 - подводная фотосъемка; 8 - подводная гидролокация бо-
кового обзора.

деление продукции растительности на земном шаре в
цифровой шкале - от 1 до 9. Подобное геоизображение
не обладает сколько-нибудь высокой точностью, но все
же дает вполне наглядное представление о глобальном
распределении показателя — от этой картосхемы иного
и не требуется.

Современные графопостроители дают значительно
более совершенные геоизображения. Различают две ос-
новные конструкции графопостроителей: планшетные
(горизонтальные и наклонные) и барабанные. Сущес-
твуют графопостроители шагового и непрерывного дей-
ствия, управляемые непосредственно от ЭВМ, которые
работают в автоматическом режиме либо сочетают оба
вида управления. По формату различают большие графо-
построители (площадью свыше 2 м²), средние (1 - 2 м²)
и малые (менее 1 м²), а по скорости черчения — высо-
коскоростные (действующие со скоростью более 1 м/с),
среднескоростные (0,3 — 1 м/с) и малоскоростные (ме-
нее 0,3 м/с). Прецизионные графопостроители обеспе-
чивают нанесение рисунка с ошибкой менее 0,05 мм,
среднеточные — 0,05 - 0,1 мм, а низкоточные — 0,1 мм
и более. Графопостроители имеют чертежные и грави-
ровальные головки разных конструкций, снабженные
карандашами, перьями, одним или несколькими цвет-
ными шариковыми стержнями, наборами гравироваль-
ных игл и резцов либо световым лазерным лучом для
нанесения рисунка на светочувствительные слои. Печа-
тающие графопостроители — принтеры — наносят рису-
нок с помощью электронных струйных распылителей,
позволяющих получать цветные растровые изображения
высокого качества (приложения 11, 16 и др.). Карты,
построенные с помощью высокоточных цветных графо-
построителей (плоттеров) совсем не отличаются от обыч-
ных карт “ручного” изготовления и даже превосходят
их по точности и изяществу рисунка.

На экраны дисплеев, входящих в состав автомати-
ческих картографических систем, выводятся дисплейные
или электронные карты — особый вид геоизображений,
конструируемых в векторном (линейно-точечном) и рас-
тровом (сеточно-площадном) форматах с помощью про-
граммных и технических средств в принятых системах
условных знаков. Векторный рисунок формируется све-
товым лучом — точка за точкой — в виде линий, знач-
ков, штриховок, а растровый - с помощью растровых
элементов при построчнр сканирующей развертке. Век-
торные геоизображения дают более четкие контуры, зато
растровые - хорошо передают цветные заливки и полу-
тона.

Для отображения картографической информации на
дисплеях необходимы библиотеки описаний условных

знаков и шрифтов, которые отыскиваются в файлах гра-
фических записей по коду изображаемого объекта. При
наличии такой библиотеки исходную картографическую
информацию можно задавать путем указания кодов объ-
ектов, расположенных на карте и данных, определяю-
щих местоположение каждого объекта [64].

Дисплеи позволяют быстро укрупнять или умень-
шать изображение, окрашивать его в разные цвета, по-
ворачивать и “оживлять”, заставляя двигаться. При ото-
бражении динамических ситуаций экранные карты пос-
тоянно меняются, воспроизводя эволюцию. Иногда го-
ворят об “эфемерных” или “мгновенных” изображени-
ях, которые быстро сменяют друг друга и исчезают с
экрана. Нужны особые навыки, чтобы воспринимать и
читать такие изображения. Конечно, предусмотрена воз-
можность остановить нужный кадр и закрепить картог-
рафическое изображение на бумаге (то есть получить его
копию) с помощью графопостроителей и печатающих
устройств. На получение цветных или черно-белых коп-
ий экранных карт уходит лишь несколько минут.

Интересное применение экранные электронные кар-
ты получили при кораблевождении, особенно в прибреж-
ных и опасных зонах. Их большое удобство состоит в
том, что на дисплее одновременно совмещаются картог-
рафическая и радиолокационная навигационная инфор-
мация. На электронной карте легко показать положение
судна, пройденный путь, расчетный маршрут. Можно
отметить маяки, указать навигационные опасности, особо
выделить изобату безопасных глубин для судна и т.п.
А самое главное — с помощью электронной карты мож-
но имитировать маневрирование корабля, “проигрывать”
условия его проводки в опасных местах, быстро прини-
мать решения в сложных ситуациях. Электронные кар-
ты широко применяются теперь и в аэронавигации,
и при слежении за полетами космических кораблей.
В последние годы появились дисплейные системы, раз-
мещаемые в салонах автомобилей, так что водитель ви-
дит перед собой движущуюся электронную карту мес-
тности, по которой он проезжает.

Прошу прощения за нередактирование данных, ибо мне тоже надо читать

12. Объёмные или трёхмерные геоизображения: анаглифы, стереоизображения, блок-диаграммы, голографии.

Стереоизображения – картина или видеоряд, использующий два отдельных изображения, позволяющих достичь стереоэффекта. Чтобы создать стереоизображение в программе трёхмерного моделирования, надо сделать двойной рендеринг сцены — с двух камер, соответствующих глазам наблюдателя. Метод параллельного взгляда позволяет посмотреть полноцветную стереокартинку без наличия какого-либо оборудования, стереоэффект достигается за счет сведения глаз дальше плоскости изображения. Способ пригоден только для просмотра относительно небольших изображений размером 60—70 мм каждое, что обусловлено межзрачковым расстоянием человека. "Вольностей" с масштабированием изображения способ тоже не допускает. Метод перекрёстного взгляда (cross-eye) аналогичен предыдущему, но глаза сводятся перед изображением ("на переносице"). Предыдущий способ, при котором глаза смотрят как бы дальше изображения, предпочтительнее, поскольку вызывает меньшее напряжение глаз. С одной стороны, кросс-пара может быть произвольного размера и произвольно отмасштабирована при просмотре, с другой стороны — мнимое изображение возникает между экраном и наблюдателем, что ограничивает размеры изображённого объекта либо превращает его в "кукольную копию".

Голографии - изображения обладающие уникальным свойством - восстанавливать полноценное объемное изображение реальных предметов. Голография, представляющая собой фотографический процесс в широком смысле этого слова, принципиально отличается от обычной фотографии тем, что в светочувствительном материале происходит регистрация не только интенсивности, но и фазы световых волн, рассеянных объектом и несущих полную информацию о его трехмерной структуре. Как средство отображения реальной действительности, голограмма обладает уникальным свойством: в отличие от фотографии, создающей плоское изображение, голографическое изображение может воспроизводить точную трехмерную копию оригинального объекта. Такое изображение со множеством ракурсов, изменяющихся с изменением точки наблюдения, обладает удивительной реалистичностью и зачастую неотличимо от реального объекта.

Анаглифы - метод получения стереоэффекта для стереопары обычных изображений при помощи цветового кодирования изображений, предназначенных для левого и правого глаза. Для получения эффекта необходимо использовать специальные (анаглифи́ческие) очки, в которых вместо диоптрийных стёкол вставлены специальные светофильтры, как правило, для левого глаза — красный, для правого — голубой или синий. Стереоизображение представляет собой комбинацию изображений стереопары, в которой в красном канале изображена картина для левого глаза (правый её не видит из-за светофильтра), a в синем (или синем и зелёном — для голубого светофильтра) — для правого. То есть каждый глаз воспринимает изображение, окрашенное в противоположный цвет.

Блок-диаграммы – трёхмерные плоские картокрафические рисунки, совмещающие изображение какой-либо поверхности с продольными и поперечными вертикальными разрезами. Тематика их различна; геоморфологические, геологические отражают устройство земной поверхности одновременно с разрезами земной коры, почвенные дают представление о сложения почвенного профиля.