Застосування в ГІС даних аерокосмічного знімання.

Методи дистанційного зондування Землі (ДЗЗ) базуються на реєстрації і подальшій інтерпретації відбитої сонячної радіації від поверхні ґрунту, рослинності, води та інших об'єктів. Винос пристроїв, що реєструють, у повітряний або навколоземний простір дозволяє одержати значно більш широке охоплення території порівняно з наземними методами досліджень. При дистанційному зондуванні значний вплив на якість і застосовність одержуваних даних чинять спектральний діапазон зйомки, просторова точність, радіометрична точність, просторове охоплення, оперативність і повторюваність зйомки, вартість даних.

Фіксування випромінювання виконується як з використанням хімічних фотографічних методів, так і електронних фоточутливих елементів. У першому випадку зображення поверхні Землі фіксується на фотоплівці, що вимагає доставки її на поверхню Землі, проявлення і друку знімків. Для наступного сеансу зйомки необхідний запуск нового космічного апарата, тому в наш час ця технологія практично не використовується на автоматичних супутниках (в основному на населених орбітальних станціях і кораблях). Основний обсяг даних ДЗЗ виробляється за допомогою електронних приладів, що фотореєструють відбиту сонячну радіацію так званих приладів із зарядовим зв'язком — ПЗЗ. Ці прилади дозволяють реєструвати різні діапазони хвиль відбитої сонячної радіації як у видимій, так і в ультрафіолетовій та інфрачервоній спектральних зонах.

На основі таких елементів створюються електронні скануючі пристрої, що можуть установлюватися на різних космічних апаратах, призначених для зйомки атмосфери, океану і поверхні суші. При встановленні радіолокаційних систем такі супутники можуть визначати висоту і довжину хвиль, рівень водної поверхні, розливи нафтопродуктів на поверхні води. З природно-ресурсних супутників ведуться спостереження за кольором і щільністю рослинного покриву, кольором і текстурою ґрунтів, кольором води, температурою земної поверхні. З космосу здійснюється високоточна зйомка для топографічного картографування, радіолокаційна зйомка рельєфу і вологості поверхневого шару ґрунту. Зйомка ведеться безупинно згідно з маршрутом прольоту супутника, дані постійно передаються на наземні станції.

На наземних станціях виконується обробка інформації, що надходить: здійснюються геометрична корекція (усуваються кутові перекручування крайових зон, лінійні перекручування уздовж лінії зйомки і т.ін.); радіометрична корекція (усуваються перешкоди, що виникають при зйомці, передачі і прийомі даних, атмосферні перешкоди, вирівнюється освітленість); нарізка на ділянки визначеного розміру, прив'язування до системи координат і т.ін. Такі матеріали можуть передаватися замовнику протягом тижня після зйомки. Багато комерційних систем можуть проводити зйомку визначеної ділянки, для чого змінюється кут нахилу знімальної камери або орбіта супутника. У центрах обробки інформації накопичені великі архіви цифрових даних.

У наш час діють кілька комерційних систем дистанційного зондування, дані яких активно поширюються і на Україні. Досить поширені дані американської системи Landsat (рис. 5.3), французької SPOT, індійської Irs, російської «Ресурс». Дані високої просторової точності пропонуються знімальними системами Iconos і QuickBird (США).

Додаткова обробка й аналіз даних ДЗЗ (виділення і порівняння різних спектральних діапазонів, сполучення знімків з різним просторовим дозволом, класифікація і виділення зон з визначеними характеристиками) виконуються за допомогою спеціального програмного забезпечення. Найбільш відомими програмними пакетами обробки даних ДЗЗ є ERDAS IMAGINE (США) і ErMapper (Австралія).

 

18. Методика побудови моделі поверхні та аналіз поверхонь в ГІС (визначення ухилу, азимуту та експозиції схилу, форми, взаємної видимості).

Моделювання – одне з найрозповсюдженіший понять у науці. Спочатку словом «модель» позначали зменшену копію, а в подальшому під моделлю стали розуміти будь-який образ будь-якого об’єкта, процесу чи явища, у якості його «замінника», «представника», що описує його особливості та властивості.

Процедура моделювання властивостей об’єктів у ГІС реалізовується програмними засобами, тобто її виконання є однією з функцій програмного комплексу ГІС.

Моделювання об’єктів середовища та їх властивостей визначається як клас моделювання просторово-часових даних, організованих так, що кожний графічний об’єкт пов'язаний з однією чи декількома таблицями бази даних. Перетворення об’єкта веде за собою перетворення табличних даних, і навпаки, зміна даних у таблиці міняє характеристики об’єкта. Об’єктами моделювання є об’єкти середовища і об’єкти бази даних ГІС, «географічність» яких визначається їх позиційною прив’язкою до точок референц-еліпсоїда. (а не лише до карти).

При моделюванні об’єктів середовища у ГІС необхідно виділяти об’єкт чи об’єкти моделювання серед великої кількості інших об’єктів, що не приймають участь у процесі моделювання. Ця процедура називається активізацією об’єкта. Разом з тим під час моделювання застосовують спеціальний об’єкт S, що виконує роль шаблона (маски). Якщо позначити активізований об’єкт через А, а об’єкт,що створюється чи моделюється із змінюваного об’єкта через М, то загальну процедуру моделювання властивостей середовища у ГІС можна описати відношенням А*S → М, де * - символ відношення, а → - імплікація, тобто бінарна логічна зв’язка, яку можна охарактеризувати схемою «посилання → наслідок».

При створенні нового об’єкта необхідно визначити його атрибути, тобто співставити йому таблицю з даними. Об’єкт може створюватися як методом укрупнення, так і на основі розбивки крупнішого об’єкта.

Існує декілька способів моделювання властивостей об’єктів середовища у ГІС. Наприклад, річки, що є природними об’єктами і використовуються для транспортування людей і вантажів, служать політичними і адміністративними кордонами, я важливими елементами форми земної поверхні, можна змоделювати кількома способами: 1) у виді набору ліній, що утворюють сітку. З кожним відрізком лінії пов'язаний напрям течії чи інші характеристики річки. Ця модель може використовуватись для аналізу річкового стоку чи руху суден; 2) у вигляді кордону між областями. Річка може розділяти адміністративні області чи бути бар’єром для природних явищ, наприклад, обмежувати область проживання тварин; 3) у виді площадного об’єкта, що детально описує берег, протоки і суднохідні ділянки річки; 4) у виді хвилястої лінії, що утворює улоговину і моделі рельєфу. «Пройшовши» по цій лінії можна отримати профіль річки та визначити можливість наводнення при заданому рівні атмосферних опадів.

Ні одна з моделей не є найкращою сама по собі; вибір найбільш придатної моделі визначається типом створюваної карти чи контекстом вирішуваних задач. На розглянутому прикладі зрозуміло, що у ГІС-технологій є широкі можливості для моделювання різноманітних характеристик об’єктів середовища з можливістю подальшого їх аналізу та прогнозування.

У геоінформаційних системах властивості об’єктів середовища моделюються за допомогою точок, ліній і полігонів. Точки представляють об’єкти, що не мають площі і довжини, тобто ті, які замалі для представлення з площею чи довжиною у даному масштабі карти. Ліній представляють об’єкти, що мають довжину, але не мають площі, тобто ті, які занадто вузькі для представлення з площею у даному масштабі карти. А полігони використовуються для представлення різноманітних областей, земельних одиниць, ділянок перепису населення та ін., тобто суцільні обширні по площі об’єкти.

Для якнайкращого моделювання властивостей об’єктів середовища у ГІС використовується кілька способів, наприклад: 1) дороги показуються лініями з різними стилями, кольорами, шириною з метою представити різні типи доріг та інші атрибути; 2) водні об’єкти показуються голубим кольором, що позначає воду; 3) для багатьох об’єктів використовуються спеціальні умовні знаки, наприклад, широко відомі позначення залізниць та аеропортів; 4) вулиці підписуються назвами, а будівлі номерами; 5) особливо помітні чи важливі будівлі позначаються назвами та функціональними характеристиками та ін.

Отже, у технологій ГІС є унікальна можливість моделювання властивостей об’єктів середовища. Оскільки ці технології з кожним днем розвиваються, то і дане моделювання в подальшому удосконалюватиметься і сприятиме вирішенню поставлених спеціалістами задач.