Министерство образования и науки РФ
Федеральное агентство по образованию

Пензенский государственный университет
архитектуры и строительства

Кафедра «Землеустройство и геодезия».

РЕФЕРАТ
на тему
«Общие вопросы дешифрирования снимков»

Специальность: «Земельный кадастр»

Обозначение: 120301 Группа: ЗМК-31

Руководители работы: Пресняков В.В.
Тюкленкова Е. П.

Работа защищена: Оценка:

Пенза 2010

Введение
Технологии оперативного доступа и обработки космической информации для ведения мониторинга природных ресурсов, промышленно-хозяйственной деятельности и чрезвычайных ситуаций претерпели за последнее время серьезные изменения. Уникальная информация о состоянии земной поверхности стала доступна региональным структурам, в круг обязанностей которых входит проведение мониторинговых наблюдений и принятие решений по результатам анализа складывающейся в регионах обстановки. Развитие коммуникационных сетей дало возможность вовлечь в процесс обработки дистанционной информации различных специалистов и сделать доступными обширные архивы материалов космической съемки. Подобный информационный скачок явился стимулом развития методологии и технологии обработки и применения данных космического зондирования земли в традиционных сферах: геологическом картографировании, оценке лесов, мониторинге земель, прогнозировании и мониторинге чрезвычайных и аварийных ситуаций, экологическом мониторинге, оценке метеообстановки, ледовой разведки. Кроме того, что не менее важно, стали появляться новые направления использования оперативной космической информации в отраслях, которые принято характеризовать, как находящиеся "на стыке различных направлений". К таковым следует отнести картографирование местообитаний редких и ценных видов животных (в том числе оценка мест предполагаемых кормовых участков, гнездований, коридоров миграции) для последующего планирования природоохранных и промысловых мероприятий, выявление массивов уникальных растительных группировок и ареалов редких видов растений (мониторинг площадей старовозрастных лесов севера Европейской части России). По материалам регулярных разносезонных съемок из космоса стал возможным оперативный анализ социально-экономических особенностей, отражающихся в структуре и динамике ресурсопользования, проведение исторических реконструкций для целого ряда административных территорий в различных ландшафтных зонах.

1. Этапы дешифрирования.
Детальное дешифрирование рекомендуется проводить в три этапа – предварительный (предполевой), полевой и окончательная камеральная обработка материалов.
Предполевой этап . После получения геологического задания на проведение геологосъемочных или другого вида тематических исследований составляется проект и смета на их проведение, подбирается состав исполнителей. В составе группы, занимающейся дешифрированием, должен быть геолог, хорошо знающий геологическое строение данной территории, геоморфолог, или геолог, знающий геоморфологию, топограф и техник для выполнения технических и графических работ.
После укомплектования партии исполнителями, техническими средствами, топокартами и аэрокосмоматериалами, проводятся подготовительные работы предшествующие дешифрированию. К ним относится сбор опубликованных и фондовых материалов по району работ – как текстовых, так и графических.
Если масштаб результативных карт 1:50000, то дешифрирование ведется на АС масштаба 1:25000, которых заказывают два комплекта. На одном комплекте выполнят геоморфологическое дешифрирование (элементы геоморфологии отрисовывают тушью на четных или нечетных по нумерации снимках), вторая же, оставшаяся половина комплекта, используется для составления фотосхемы, на которой проводится структурное и геологическое дешифрирование. Второй комплект снимков является контрольным.
Результаты геоморфологического дешифрирования со снимков переносят на прозрачную основу в масштабе фотосхемы (т.е. не изменяя масштаба АС).
Параллельно с проведением геоморфологического дешифрирования, графический фондовый материал – тематические карты, структурные планы, результативные карты геофизических исследований – трансформируются в масштаб фотосхемы на прозрачную основу. Собранный и подготовленный таким образом геолого-геофизический материал используется при проведении геологического дешифрирования в качестве накладок.
Как уже отмечалось ранее, детальное дешифрирование начинается с переноса на рабочую фотосхему элементов разрывной и пликативной тектоники с карты результатов регионального дешифрирования. Если в пределах исследуемого района есть детально изученные участки (бурением, горными выработками), то они могут служить эталонными при установлении ландшафтных индикаторов разрывной и пликативной тектоники, оруденения и т.д.
Затем, сопоставляя особенности ландшафта и геолого-геофизический материал на прозрачных накладках, проводят структурное или геологическое дешифрирование начиная с дизъюнктивной тектоники, а затем устанавливают и пликативные формы, определяют элементы залегания слоев и отрисовывают карту предварительного дешифрирования в масштабе 1:25000.
Полевой этап . В процессе предполевого геоморфологического и геологического дешифрирования возникают вопросы, решить которые в камеральный период не представляется возможным. Все они могут быть решены только при непосредственном наблюдении объекта, т.е. в полевых условиях. В предполевой период составляется перечень таких неясностей и составляются маршруты для их разрешения. Во время полевых маршрутов легко уточняются на местности некоторые геоморфологические индикаторы: суффозионно-карстовые и собственно карстовые формы, эрозионные уступы и останцы, эллювиальные развалы, речные террасы разбраковываются на пойменные и надпойменные, для последних устанавливается номер террасы.
Результаты маршрутных исследований записываются в полевой журнал и наносятся на отдешифрированные ранее АС после окончания маршрута.
В комплекс полевых исследований входят и аэровизуальные наблюдения (с самолета или вертолета), которые условно можно подразделить на региональные и детальные.
Региональные наблюдения проводятся с высоты 0,5 км-1-2 км. Они позволяют в короткий срок ознакомится с исследуемой территорией и получить представления о геологических и геоморфологических особенностях района. В этом случае они выполняют роль рекогносцировочных работ. Наблюдения с воздуха дают возможность одновременно наблюдать значительную площадь земной поверхности и помогают уточнить и выявлять зоны тектонических нарушений, региональные уступы, поверхности выравнивания, интенсивность расчленения рельефа, изучать речные террасы, выявлять аномальные участки речных долин, взаимосвязь отдельных морфоструктур и т.д.
Детальные аэровизуальные наблюдения выполняют, в основном, те же функции, что и региональные, но в более детальном масштабе. Высота облета обычно 200-300 м.
Время проведения аэровизуальных наблюдений в начале или конце полевого сезона.
Окончательная камеральная обработка результатов дешифрирования – в этот этап вносятся окончательные коррективы в результаты дешифрирования, схемы и карты приводятся в отчетный масштаб, проводится окончательная увязка геологических и аэрофотогеологических результатов.
Пишется текстовая часть отчета, отчетные карты выполняются в чистовом варианте, затем следует защита отчета и процедура сдачи его в фонды.

2. МЕТОДЫ ДЕШИФРИРОВАНИЯ

3.Классификация объектов дешифрирования
Свойства объектов и изображений, такие как размер, используют для дешифрирования, другие, вследствие невозможности или нецелесообразности их определения, например, массу, звук, запах - нет. Свойства объектов или изображений, определяемые и используемые для классификации при дешифрировании, называют признаками. Исходя из предварительно принятых понятий искомых объектов и дешифрируемых изображений, сформулируем: признаки - это классификационные свойства объектов или изображений. С помощью признаков можно не только различать объекты (изображения), но и однотипные объединять в группы. Последнее положение обусловливает два пути сужения области поиска во множестве объектов (изображений): объединением имеющих данный признак либо исключением не имеющих его. Из совокупности признаков объекта (изображения), известных дешифровщику, у него складывается соответствующий образ. Классификации объектов (изображений) и их признаков не совпадают (один признак может быть присущ многим объектам), но классификация признаков неразрывно свя-зана с классификацией объектов (изображений). Это обстоятельство надо учитывать при систематизации изображений, объектов и признаков. Признаки объектов называют демаскирующими, а изображений - дешифровочными. Демаскирующие и дешифровочные признаки могут совпадать или различаться. Например, форма может быть присуща объекту и изображению, а при мелком масштабе изображения - только объекту. Некоторые свойства объектов, не являясь обычно демаскирующими признаками (например, спектрозональные излучения), не только служат носителями для передачи изображений, но при преобразовании в изображения сами становятся дешифровочными признаками. Качественные признаки служат для сравнения изображений (объектов) по их свойствам (например, есть - нет, больше - меньше, светлее - темнее и т. п.), а количественные, кроме того, численно выражают это сравнение. Прямые признаки являются свойствами дешифрируемого изображения (объекта), которые определяют путем его наблюдения и измерения. Косвенные признаки выражают взаимосвязи дешифрируемого изображения с окружающими. Эти признаки определяют путем изучения взаимосвязей, наблюдения и измерения изображений (объектов) как дешифрируемых, так и окружающих их. В данном случае изображения (объекты), окружающие, дешифрируемые и известные дешифровщику, сами становятся признаками. По достаточному количеству косвенных признаков можно отдешифрировать объект, изображения которого нет на снимке. Прямые и косвенные признаки изображений могут быть первичными и вторичными. Первичные признаки определяют путем наблюдения и измерения изображений, вторичные - путем обработки первичных признаков. Существуют и другие разновидности признаков, причем с развитием средств получения и обработки изображений их количество увеличивается. Разделение признаков целесообразно учитывать при их систематизации с целью создания банков признаков и формализации операций дешифрирования. С учетом сущности понятия «признак» уточним понятия «объект» и «изображение» в топографическом дешифрировании.
Объект - это единица классифицированного множества объектов местности, состоящая из совокупности демаскирующих признаков. Изображение - это единица классифицированного множества изображений объектов местности, состоящая из совокупности дешифровочных признаков. Примеры классификации признаков имеются в. Желательно, чтобы классификация признаков способствовала автоматизации и оптимизации процесса дешифрирования. С учетом принятых формулировок понятий объектов, изображений и признаков установим сущность процесса дешифрирования. По общности целей и действий дешифрирование относится к процессам определения свойств объектов по источникам информации, которыми могут быть: сам объект, его описание, музыкальные образы и т. д. Особенностью, выделяющей дешифрирование из этих процессов, является то, что в качестве источников информации о наличии свойств объектов используются изображения, их признаки. В этом заключается сущность дешифрирования. Общность целей и действий обусловливает целесообразность учета возможности применения для формализации дешифрирования известных детерминированных и вероятностных методов обработки указанных выше источников информации. Чтобы техническими средствами решать интеллектуальные задачи обработки изображений, надо уяснить действия дешифровщика с позиции возможности их формализации. Дешифровщик, обрабатывая изображения, определяет известные ему признаки и по ним отбирает изображения, которые соответствуют объектам, интересующим потребителей, классифицирует отдешифрированные изображения и приводит их к форме, понятной потребителю. При этом дешифровщик сопоставляет совокупность выявленных признаков с классификацией признаков изображений объектов и самих объектов, а затем по совпадающим признакам устанавливает соответствие изображений объектам.
Классификации признаков изображений объектов и самих объектов, используемые дешифровщиком, как правило, совпадают с классификацией признаков объектов для потребителей. Признаки изображений и объектов, используемые при дешифрировании, как правило, не совпадают по количеству и содержанию со свойствами определяемых объектов. В процессе дешифрирования признаки изображений объектов обязательно используются и являются основными, а признаки объектов могут и не использоваться.
Исходя из изложенного, примем формулировку: дешифрирование - это процесс определения объектов и их свойств с использованием признаков изображений. Для краткости рассматриваемый процесс
и т.д.................

Визуальный метод дешифрирования, прямые и косвенные признаки дешифрирования.

Материалы, используемые при визуальном дешифрировании

Понятие о дешифрировании снимков. Классификация дешифрирования.

Дешифрированием (интерпретацией) называется анализ видеоинформации с целью извлечения сведений о поверхности и недрах Земли (других планет, их спутников), расположенных на поверхности объектах, происходящих на поверхности и в близповерхностном пространстве процессах.

В состав сведений входят, например, определение пространственного положения объектов, их качественных и количественных характеристик, выяснение границ простирания изучаемых процессов и данные о их динамике и многое другое. В задачи дешифрирования входит также получение из иных источников информации, которая не может быть считана непосредственно со снимков, например сведений о наличии, положении и свойствах неотобразившихся объектов, названий населенных пунктов, рек, урочищ. Такими источниками могут служить материалы ранее выполненного дешифрирования, планы, карты, вспомогательные снимки, справочная литература, непосредственно местность.Результаты визуального дешифрирования фиксируются условными знаками на дешифрируемом изображении, машинного - тоновыми, цветовыми, знаковыми или иными условными обозначениями.

Другое определение дешифрирования:

Дешифрирование снимков (интерпретация)- процесс распознавания объектов местномти по фотографическому изображению и выявление их содержания с обозначением условными знаками качественных и количественных характеристик.

В зависимости от содержания дешифрирование делят на:

Общегеографическое

специальное (тематическое, отраслевое ).

Общегеографическое дешифрирование включает две разновидности:

Топографическое дешифрирование -производится для обнаружения, распознавания и получения характеристик объектов, которые должны быть изображены на топографических картах.Оно является одним из основ процессов технологической схемы обновления и создания карт.

Ландшафтное дешифрирование –выполняется для регионального и типологического райнирования местности и решения специальных задач.

Специальное (тематическое, отраслевое) дешифрирование производится для решения ведомственных задач по определению характеристик отдельных совокупностей объектов. Разновидностей тематического дешифрирования очень много. сельскохозяйственное, лесохозяйственное. геологическое, почвенное, геоботаническое и др. и другого ведомственного назначения. Если конечной задачей специального дешифрирования является составление тематических карт, например сельскохозяйственных, почвенных или геоботанических, то. при отсутствии подходящей топографической основы, специальное дешифрирование сопровождается топографическим.

Основой методической классификации дешифрирования на его современном уровне развития являются средства считывания и анализа видеоинформации. Исходя из этого, можно выделить следующие основные методы дешифрирования:

визуальный , в котором информация со снимков считывается и анализируется человеком:

машинно- визуальный , в котором видеоинформация предварительно преобразуется специализированными или универсальными интерпретационными машинам с целью облегчения последующего визуального анализа полученною изображения:

автоматизированный (диалоговый), в котором считывание со снимков и анализ. или непосредственный анализ построчно записанной видеоинформации, выполняются специализированными пли универсальными интерпретационными машинами при активном >части оператора:

автоматический (машинный), в котором дешифрирование полностью выполняется интерпретационными машинами. Человек определяет задачи и задает программу обработки и видеоинформации.

Во всех методах можно выделить низшие уровни классификации - способы и варианты способов.

Принципиальная схема дешифровочного процесса в любом методе остается неизменной - распознавание выполняется путем сопоставления и определения степени близости некоторого набора признаков дешифрируемою объекта с соответствующими эталонными признаками, находящимися в памяти человека или машины. Процессу распознавания при этом предшествует процесс обучения (или самообучения), при котором определяется перечень подлежащих дешифрированию объектов, отбирается совокупность их признаков и устанавливается допустимая степень их различия.

При недостаточном объеме априорной информации о классах объектов и их признаках человек и машина может поделить изобразившиеся объекты по близости некоторых признаков на однородные группы - кластеры, содержание которых определяется затем человеком или машиной с помощью дополнительных данных.

2. Визуальный метод дешифрирования, прямые и косвенные признаки дешифрирования .

Природные объекты, изображающиеся на снимках могут опознаваться и интерпретироваться дешифровщиком по их свойствам, которые находят отражение в дешифровочных признаках этих объектов. все дешифровочные признаки можно разделить на две группы: прямые дешифровочные признаки и косвенные.

К прямым признакам относят те свойства и характеристики объектов, которые непосредственно отображаются на снимках и могут восприниматься визуально или с использованием технических средств.

К прямым дешифровочным признака м относят форму и размеры изображения объектов в плане и по высоте, общий (интегральный) тон черно-белого или цвета цветного (спектрозонального) изображений, текстуру изображения.

Форма в большинстве случаев является достаточным признаком для разделения объектов природного и антропогенного происхождения. Объекты, созданные человеком, как правило, отличаются правильностью конфигурации. Так, например, любые здания и сооружения имеют правильные геометрические формы. То же можно сказать о каналах, шоссейных и железных дорогах, парках и скверах, пахотных и культурных кормовых угодьях и других объектах. Форма объектов используется иногда как косвенный признак для определения характеристик других объектов.

Размеры дешифрируемых объектов в большинстве случаев оцениваются относительно. Об относительной высоте объектов судят непосредственно по их изображению на краях снимков, полученных с помощью широкоугольных съемочных систем. О размерах, а также и о форме по высоте можно судить по падающим от объектов теням. Разумеется, что площадка, на которую падает тень, должна быть горизонтальной.

Размеры изображения объектов так же как и форма, искажаются вследствие влияния рельефа местности и специфики используемой в съемочной системе проекции.

Тон изображения является функцией яркости объекта в пределах спектральной чувствительности приемника излучений съемочной системы. В фотометрии аналог тона - оптическая плотность изображения. непостоянство данного признака связано со следующими факторами: условиями освещения, структуры поверхности, типа фотографического материала и условий его обработки, зоны электромагнитного спектра и других причин.Тон оценивается визуально путем отнесения изображения к определенной ступени нестандартизированной ахроматической шкалы, например тон светлый, светло-серый, серый и т. д. Число ступеней определяется порогом световой чувствительности зрительного аппарата человека.

Опытным путем установлено, что человеческий глаз Опытным путем установлено, что человеческий глаз может различать до 25 градаций серого тона, в практических целях чаще используется серая шкала тонов от семи до десяти ступеней (табл. 2).

Таблица 1Количественные характеристики плотности изображения

С помощью компьютеров возможно различать до 225 уровней серого тона по снимкам и пленкам. Кроме этого, эти уровни, в зависимости от поставленной задачи, можно группировать по определенным ступеням с их количественными характеристиками. Существенное влияние на тон фотоизображения оказывают фактурные свойства объектов, от которых зависит распределение отраженного от поверхности объекта света в пространство.

Оптическая плотность служит кодом, который передает свойства объектов.. Совершенно различные по цвету объекты могут отобразиться на черно-белом фотоснимке или телевизионном изображении одинаковым тоном. Учитывая нестабильность показателя, при дешифрировании фототон оценивают только в сочетании с другими дешифровочными признаками (например, структурой). Тем не менее именно фототон выступает как основной дешифровочный признак, формирующий очерта­ния границ, размеры и структуру изображения объекта.

Тон может быть достаточно информативным признаком при правильно выбранных элементах съемочной системы и условиях съемки.

Тон изображения пашни может значительно изменяться во времени и пространстве, гак как существенно зависит от состояния поверхности незанятых полей (перепаханная, боронованная, сухая, влажная и др.), от вида и фенофазы культур на занятых полях.

Цвет изображения является спектральной характеристикой и определяет энергию светового потока.. Цветоваягамма изображений является существенным признаком дешифрирования. Этот признак следует рассматривать в двух аспектах. В первом случае, когда изображение на воздушных и космических снимках формируется в цветах, близких к естественным цветам (цветные снимки), распознавание и классификация объектов местности не вызывает особых затруднений. В данном случае учитываются такие характеристики цвета, как его светлотаи насыщенность, а также различные оттенки одного и того же цвета. В другом случае цветное изображение формируется в произвольных цветах (псевдоцветах), как это имеет место при спектрозональной съёмке. Смысл этого сознательного искажения цветовой гаммы натуры на изображении состоит в том, что на снимках наблюдатель легче воспринимает цветовые контрасты деталей изображения, поэтому цветные воздушные и космические снимки обладают более высокой дешифрируемостью, чем черно-белые. Наи­луч­шие результаты получают при дешифрировании спектро­зональных аэро­снимков с более высоким цвето­вым контрастом

Цвета спектрозонального аэроснимка менее стабильны, чем цветного снимка в естественных цветах. При необходимости они могут быть значительно изменены с помощью светофильтров.

Существует особый приём при дешифрировании, когда цвет на изображениях используется для кодирования деталей изображения, имеющих одинаковую оптическую плотность. Этот метод широко используется при дешифрировании зональных снимков, полученных в результате многозональных съёмок. Он весьма эффективен при проведении ландшафтного дешифрирования. В этом случае отдельные элементарные ландшафтные единицы можно закодировать каким-либо цветом, исходя из их родственных признаков и свойств.

Тень как дешифровочный признак играет важную роль при дешифрировании объектов и их свойств. Падающая тень, отбрасываемая объектом на земную поверхность, расположенную со стороны, противоположной Солнцу, подчёркивает объёмность объекта и его форму. Её очертание и размер зависят от высоты Солнца, рельефа местности (участка), на которую падает тень, и направления освещения.

Существует несколько способов определения высоты объекта по падающей тени:

где l - длина тени объекта на аэроснимке;

m - знаменатель масштаба снимка;

n - относительная длина тени, которая берётся из таблиц В.И. Друри (см. Смирнов Л.Е., 1975)

где b₁ - длина тени объекта на аэроснимке;

h₂ - высота известного объекта на аэроснимке;

b₂ - длина тени на аэроснимке известного объекта

По форме падающей тени можно распознавать как искусственные объекты (постройки, столбы, пункты триангуляции), так и естественные объекты. Падающие тени в качестве признаков дешифрирования широко используются при изучении растительности. .Падающие тени отображают вытянутую форму силуэта объ­екта. Это свойство используют при дешифрировании изгородей, телеграфных столбов, водонапор­ных и силосных башен, наружных зна­ков пунктов геодезической сети, отдельных деревьев, а также резко выра­женных форм рельефа (обрывов, промоин и пр.). При этом следует иметь в виду, что на размер тени оказывает влияние рельеф местности.Для каждой породы характерна своя специфическая форма кроны, что находит отражение в её тени и позволяет определить её видовой состав. Например, форма падающей тени ели напоминает остроугольный треугольник, тогда как у сосны она овальная. Однако следует помнить, что тень - весьма динамичный дешифровочный признак (изменяется в течение суток). Она может превышать размер объекта при низком положении Солнца над горизонтом

Текстура (структура изображения) - характер распределения оптической плотности по полю изображения объекта. Структура изображения – наиболее устойчивый прямой дешифровочный признак, практически не зависящий от условий съемки. Структура представляет собой сложный признак, объединяющий неко­то­рые другие прямые дешифровочные признаки (форму, тон, размер, тень) компактной группы однородных и разнородных деталей изображения местности на снимке. Повторяемость, размещение и количество этих деталей приводят к выявлению новых свойств и способствуют повышению достоверности дешифрирования. Важность этого признака повышается с уменьшением масштаба снимка. Например, текстура массива леса образуется изображением на снимках крон отдельных деревьев, а при высоком разрешении съемочной системы - изображением также элементов крон - ветвей или даже листьев; текстура чистой пашни формируется отображением пахотных борозд или отдельных комьев.

Имеется достаточно большое число структур, образованных сочетаниями точек, площадей, узких полос различной формы, ширины и длины. Некоторые из них рассмотрены ниже.

Зернистая структура характерна для изображения лесов. Рисунок создается серыми пятнами округлой формы (кронами деревьев) на более темном фоне, создаваемом затененными промежутками между деревьями. Аналогичную структуру имеет изображение культурной растительности (садов).

Однородная структура образуется однотипной формой микрорельефа и характерна для низинных травянистых болот, степной равнины, глинистой пустыни, водоемов при спо­кой­ном состоянии воды.

Полосчатая структура характерна для изображений огородов и распаханных пашен и является следствием параллельного расположения борозд.

Мелкозернистая структура характерна для изображения кустарников различных пород.

Мозаичная структура образуется растительностью или почвенным покровом неодинаковой влажности и характерна для беспорядочно расположенных участков различного тона, размеров и форм. Аналогичная структура, создаваемая чередованием прямоугольников различ­ного раз­мера и плотности, характерна для изображения приуса­дебных участ­ков,

Пятнистая структура характерна для изображений садов и болот.

Квадратная структура характерна для некоторых типов лесных болот и населенных пунктов городского типа. Она образуется сочетанием участков леса, разделенных светлыми полосами болота, и читается как сочетания площадей однородного тона. Такую же структуру создают изображения многоэтажных зданий (относительно крупные прямоугольники) и элементов внутриквартальной за­стройки в насе­ленных пунктах.

По мере уменьшения масштаба текстура создается более крупными элементами местности, например отдельными полями пашни.. Текстура относится к наиболее информативным признакам. Именно по текстуре человек безошибочно опознает леса, сады, населенные пункты и многие другие объекты. Для перечисленных объектов текстура сравнительно устойчива во времени.

Косвенные признаки можно разделить на три основные группы. природные, антропогенные и природно-антропогенные. Косвенные дешифровочные признаки достаточно устойчивы, и за­висят от масштаба в меньшей степени.

К природным относятся взаимосвязи и взаимообусловленности объектов и явлений в природе. Их называют также ландшафтными . Такими признаками могут быть, например, зависимость вида растительного покрова от типа почвы, ее засоленности и увлажненности или связь рельефа с геологическим строением местности и их совместная роль в почвообразовательном процессе.

С помощью антропогенных косвенных признаков опознают объекты, созданные человеком. При этом используются функциональные связи между объектами, их положение в общем комплексе сооружений, зональная специфика организации территории, коммуникационное обеспечение объектов. Например, животноводческая ферма сельскохозяйственного предприятия может быть опознана по совокупности основных и вспомогательных построек, внутренней планировке территории, интенсивно выбитым прогонам, положению дешифрируемого комплекса сооружений относительно жилой зоны, характеру дорожной сети. Аналогично ремонтные мастерские опознаются по изображению расположенных на территории машин, конный завод надежно опознается по примыкающему к его территории манежу. При этом, каждое из сооружений комплекса отдельно, вне связи с прочими, не дешифрируется. . Например, соединяющая населенные пункты светлая извилистая ли­ния почти наверняка является изображением проселочной дороги; с той же вероятностью теряющиеся в лесу или в поле светлые извилистые линии – полевые или лесные дороги; постройка вблизи пересечения светлой извилистой полосы (грунтовой дороги) с железной до­ро­гой свидетельствует о наличии здесь переезда; обрывающаяся на берегу реки дорога и ее продолжение на другом берегу указывает на на­личие брода или парома; группа построек вблизи многократно раз­ветвляющейся железной до­роги подсказывает о наличии железнодо­рожной станции. Ло­гический анализ прямых и кос­венных дешифровочных при­знаков значи­тельно повышает достоверность дешифриро­ва­ния.

К природно-антропогенным косвенным признакам относятся, зависимость хозяйственной деятельности человека от определенных природных условий, проявление свойств природных объектов в деятельности человека и другое. Например, по размещению некоторых видов культур можно составить определенное суждение о свойствах почв, их увлажненности, по изменению влажности поверхности в местах расположения дрен дешифрируют элементы закрытой осушительной системы. Объекты, используемые при опознавании и определении характеристик недешифрующихся непосредственно объектов, называются индикаторами, а дешифрирование - индикационным. Такое дешифрирование может быть многоэтапным, когда непосредственные индикаторы дешифрируемых объектов опознаются с помощью вспомогательных индикаторов. Приемами индикационного дешифрирования решаются задачи по обнаружению и определению характеристик неотобразившихся на снимках объектов. Важнейшими индикаторами различных явлений при косвенном дешифрировании служат растительность, рельеф и гидрография.

Растительность является хорошим индикатором почв, четвертичных отложений, увлажнённости почвогрунтов и т.д. При дешифрировании могут использоваться следующие индикационные признаки растительности:

Морфологические признаки позволяют различать на аэрокосмических снимках древесную, кустарниковую и луговую растительность.

Флористические (видовые) признаки позволяют дешифрировать видовой состав, например, сосновые насаждения приурочены к песчаным автоморфным почвам, черноольховые – к дерново-глеевым почвам.

Физиологические признаки основаны на связи гидрогеологических и геохимических условий места произрастания с химическими свойствами пород. Например, на известняках лишайники имеют оранжевый цвет, а на гранитах - жёлтый.

Фенологические признаки базируются на различиях в ритмах развития растительности. Особенно это хорошо проявляется осенью у лиственных пород растительности в изменении окраски листьев. На цветных аэрокосмических снимках хорошо различается видовой состав растительности, который подчёркивает условия произрастания.

Фитоценотические признаки позволяют дешифрировать типы лесной растительности и ассоциации луговой растительности, которые приурочены к определённым условиям произрастания. Например, сосняки-лишайники произрастают на повышенных элементах рельефа с автоморфными рыхло-песчаными почвами, сосняки долгомошники приурочены к пониженным элементам рельефа и дерново-подзолисто-заболоченным почвам.

Рельеф является одним из важнейших индикаторов. Связь рельефа с другими компонентами природных комплексов, его большая роль в формировании внешнего облика ландшафтов и возможность непосредственного дешифрирования позволяют использовать рельеф как индикатор самых разнообразных природных объектов и их свойств. Такими индикаторами могут быть следующие морфометрические и морфологические особенности рельефа: а) абсолютные высоты и амплитуды колебаний высот на данном участке; б) общая расчленённость рельефа и углы наклона склонов; в) ориентировка отдельных форм рельефа и экспозиция склонов (солярная, ветровая), которые вместе с абсолютными высотами определяют климатические условия и водный режим на данной территории; г) связь рельефа с геологией; д) генезис рельефа, его возраст и современная динамика и др.

Гидрография является важным индикатором физико-географических и геологических условий. Тесная связь структуры и густоты гидрографической сети (озёр, рек и болот) с геологией и рельефом позволяет использовать аэрофоторисунок, особенно речной сети, как прямой ландшафтный признак при анализе местности в геоморфологическом, геологическом и палеографическом отношениях.

Дешифровочные признаки обычно используются совокупно, без подразделения их на какие-либо группы. Изображение на дешифрируемом участке обычно воспринимается человеком как единое целое - модель местности. На основе анализа модели создаемся предварительная гипотеза о сути объекта (явления) и его свойствах. Правильность гипотезы подтверждается или отвергаемся (иногда многократно) с помощью дополнительных признаков.

5. Информационные свойства снимков с точки зрения визуального дешифрирования

Для оценки информационных свойств снимка используют две характеристики:

1. информативность;

2. . дешифрируемость.

Информативность - экспертная оценка потенциальной возможности получения с данных снимков необходимых сведений об объектах. Подбор количественного критерия для оценки информативности снимка невозможен. информативность обычно оценивается словесно: высокая информативность,недостаточная информативность и т. д. В зависимости от целей дешифрирования (решаемых задач) одни и те же снимки могут признаны высокоинформативными и недостаточно информативными.

В основу формальной оценки объема информации, содержащейся в снимке, может быть положена ее связь с разрешающей способностью. Чем выше разрешающая способность снимков, тем больший объем информации в них содержится. На основе смысловой информации можно определить ценность ее для исследователя. Например, четкое изображение на инфракрасных аэроснимках породного состава лесной растительности указывает на эффективность использования данных снимков для дешифрирования ее видового состава. Путем дешифрирования аэрокосмических снимков можно получить самые разнообразные сведения, факты. Однако к информации относятся только те из них, которые отвечают поставленной задаче, цели.

Для определения максимального количества информации введено понятие «полная информация», под которой следует понимать ту информацию, которую в каждом конкретном случае можно извлечь из снимков, полученных при оптимальных технических и погодных условиях съемки, а также масштабе. Однако часто используются снимки, обладающие свойствами, отличными от оптимальных. Содержащееся в них количество информации в общем случае меньше полной информации и составляет оперативную информацию. В оперативную информацию входят те из необходимых сведений, которые можно рассчитывать: полу чить путем дешифрирования данных снимков. Однако извлеченная информация почти всегда меньше оперативной из-за ошибок дешифрирования. Ошибки при дешифрировании объектов могут возникать по следующим причинам: при дешифрировании слабоконтрастных объектов; ложное опознавание объектов из-за совпадения дешифровочных признаков (например, известняки и снежники). Однако часто дешифровщик сталкивается с помехами и шумом, которые не представляют ценности для исследователя. К помехам можно отнести наличие бликов, а также изображение на снимках толщи атмосферы, которая в виде дымки накладывается на изображение, или таких атмосферных явлений, как туман, пыльные бури и др. Качественное разнообразие и количество извлеченной информации в значительной степени определяются свойствами информационного поля снимков.

Простота сопоставления снимков с натурой, внешнее совпадение изображения объектов с тем, как мы их видим, определяют наглядность снимков. Объекты узнаются на снимках, если их изображение соответствует непосредственному зрительному образу и если оно хорошо известно из практики, например, облачность. Наглядность снимков всегда особенно ценилась. Предполагалось, что именно возможность прямого визуального распознавания является главным достоинством снимков с летательных аппаратов. Но по мере развития метода большое значение стали придавать выразительности изображения. Изображение тем выразительнее, чем интенсивнее и контрастнее выделены на нем объекты и явления, являющиеся предметом дешифрирования.

Таким образом, выразительность изображения характеризуется простотой дешифрирования объектов и явлений, наиболее существенных для решения поставленной задачи. Наглядность и выразительность в известном смысле противоположные, взаимоисключающие свойства аэрокосмического изображения. Так, наибольшей наглядностью обладают цветные в натуральных цветах снимки. Меньшая наглядность у цветных спектрозональных снимков, но зато при дешифрировании, например, лесной растительности они имеют большую выразительность. Наглядность и выразительность изображения связаны с его масштабом, но оптимальные по выразительности и наглядности масштабы снимков не совпадают друг с другом. Наглядность возрастает с укрупнением масштаба.

Дешифрируемость аэрокосмических снимков - это сумма их свойств, определяющих количество информации, которую можно получить путем дешифрирования снимков для решения данной задачи.Известно, что одни и те же снимки обладают разной дешифрируемостью по отношению к разным объектам и задачам. задачи. Количественно ее можно выразить через отношение оперативной информации (I 0), содержащейся в данных снимках, и Iп полной информации:

Однако часто для определения дешифрируемости снимков используется относительная дешифрируемость, которая характеризуется через отношение полезной информации (I), которую несет аэроснимок, к полной информации, которая может быть получена по аэроснимку:

Величина Dc называется коэффициентом дешифрируемости. Понятие «полная информация» может быть истолковано по-разному, в соответствии с этим относительная дешифрируемость может характеризовать различные свойства аэроснимков. Если за полную информацию принять максимальную информационную емкость аэроснимков, то коэффициент дешифрируемости будет показывать загруженность аэроснимков бесполезными сведениями, иными словами «уровень шума

По этой же формуле (Dc = I / Imax) может быть вычислена и относительная дешифрируемость отдельных объектов. При соответствующем подходе она позволяет сравнивать аэроснимки, снятые на различной пленке, отпечатанные на различной бумаге и т. д. Таким образом, через коэффициент дешифрируемости выражается ценность аэроснимка как источника информации.

Полнота дешифрирования может быть охарактеризована через отношение использованной (распознанной) полезной информации (I 1) ко всей полезной информации, содержащейся в данных

аэроснимках:

Полнота дешифрирования в большой мере зависит от подготовки дешифровщиков, их опыта и специальных знаний.

Под достоверностью дешифрирования следует понимать вероятность правильного опознавания или истолкования объектов. Она может оцениваться через отношение количества правильно распознанных объектов (n) к сумме всех распознанных объектов.

Дешифрируемость может быть улучшена путем увеличения изображения, изменения контраста, уменьшения смаза и других преобразований.

Необходимая для исследований информация (предметно-содержательная и геометрическая) извлекается из снимков двумя основными методами, это дешифрирование и фотограмметрические измерения.

Дешифрирование, которое должно дать ответ на основной вопрос - что изображено на снимке, позволяет получать предметную, тематическую (в основном качественную) информацию об изучаемом объекте или процессе, его связях с окружающими объектами. В визуальном дешифрировании обычно выделяют чтение снимков и их интерпретацию (толкование). Умение читать снимки базируется на знании дешифровочных признаков объектов и изобразительных свойств снимков. Глубина же интерпретационного дешифрирования существенно зависит от уровня подготовки исполнителя. Чем лучше знает дешифровщик предмет своего исследования, тем полнее и достовернее информация, извлекаемая из снимка.

Дешифрирование - это процесс распознавания: объектов, их свойств, взаимосвязей по их изображениям на снимке. Это и метод изучения и исследования объектов, явлений и процессов на земной поверхности, который заключается в распознавании объектов по их признакам, определении характеристик, установлении взаимосвязей с другими объектами.

В зависимости от условий и места выполнения дешифрирование радиолокационных снимков может быть подразделено на полевое, аэровизуальное, камеральное и комбинированное.

Полевое дешифрирование

При полевом дешифрировании дешифровщик непосредственно на местности ориентируется по характерным и легко опознаваемым объектам местности и, сравнивая контуры объектов с их радиолокационными изображениями, наносит результаты опознавания условными знаками на снимок или топографическую карту. При полевом дешифрировании попутно, непосредственными измерениями, определяются числовые и качественные характеристики объектов (характеристики растительности, водоемов, сооружений при них, характеристики населенных пунктов и т. д.). При этом на снимок или карту могут быть нанесены объекты, не изобразившиеся на снимке вследствие своих малых размеров или потому, что они не существовали в момент съемки. При полевом дешифрировании специально или попутно создаются эталоны (ключи), с помощью которых в дальнейшем в камеральных условиях облегчается опознавание объектов однотипной местности. Недостатками полевого дешифрирования снимков являются его трyдоемкость по времени и затратам и сложность его организации.

Аэровизуальное дешифрирование аэрокосмоснимков

В последнее время в практике аэрофотографических работ все большее применение получает аэровизуальный метод дешифрирования аэрофотоснимков. Этот метод с успехом может быть применен при дешифрировании радиолокационных изображений местности. Сущность аэровизуального метода заключается в опознавании изображений объекта с самолета или вертолета. Наблюдение может вестись через оптические и инфракрасные приборы. Аэровизуальное дешифрирование радиолокационных изображений позволяет увеличить производительность и снизить стоимость работ полевого дешифрирования. Полученные в результате дешифрирования данного снимка данные позволят определить местоположение источников загрязнений и оценить их интенсивность.

Камеральное дешифрирование аэрокосмоснимков

При камеральном дешифрировании снимков опознавание объектов и их интерпретация производится без сличения изображений с натурой, путем изучения изображений объектов по их дешифровочным признакам. Камеральное дешифрирование снимков широко применяется при составлении контурных радиолокационных карт, обновлении топографических карт, геологических исследованиях, при исправлении и дополнении картографических материалов в труднодоступных районах.

Однако камеральное дешифрирование обладает существенным недостатком - невозможно полностью получить все необходимые сведения о местности. Кроме того, результаты камерального дешифрирования снимков соответствуют не времени выполнения дешифрирования, а моменту съемки. Поэтому представляется весьма целесообразным сочетание камерального и полевого или аэровизуального дешифрирования снимков, т. е. их комбинирование.

При комбинированном дешифрировании снимков основная работа по обнаружению и опознаванию объектов выполняется в камеральных условиях, а в поле или в полете выполняются и опознаются те объекты или их характеристики которые невозможно опознать камерально.

Дешифрирование снимков.

Полученные при аэрокосмической съемке снимки надо дешифрировать, то есть опознать изображенные на них объекты и определить их количественные и качественные характеристики.

Дешифрирование различают топографическое и тематическое. Цель топографического дешифрирования - получение информации о местности, необходимой для составления топографических карт и планов, тематического – получение специальной информации (например, экологической).

Дешифрирование снимков бывает камеральное и полевое.

Камеральное дешифрирование выполняется в стационарных условиях путем анализа изображений на снимках и сопоставления их с имеющимися эталонами. При этом используют прямые и косвенные дешифровочные признаки. Первые описывают изображение самого объекта (форму, размер, тон, цвет и др.), вторые дают информацию о не изобразившемся на снимке объекте (или не дешифрируемом по прямым признакам) на основе анализа его взаимосвязей с другими объектами.

Часто невозможно по снимку получить достаточные характеристики объектов, например, количество проводов на столбах линии связи, скорость течения реки, отличить луг от болота и др. Тогда камеральное дешифрирование дополняется более дорогим – полевым дешифрированием . При полевом дешифрировании специалист, обходя местность, непосредственно сравнивает изображения на снимке с объектами и устанавливает их характеристики.

Последние материалы

• Основные закономерности татического деформирования грунтов

  За последние 15...20 лет в результате многочисленных экспериментальных исследований с применением рассмотренных выше схем испытаний получены обширные данные о поведении грунтов при сложном напряженном состоянии. Поскольку в настоящее время в…

• Упругопластическое деформирование среды и поверхности нагружения

  Деформации упругопластических материалов, в том числе и грунтов, состоят из упругих (обратимых) и остаточных (пластических). Для составления наиболее общих представлений о поведении грунтов при произвольном нагружении необходимо изучить отдельно закономерности…

• Описание схем и результатов испытаний грунтов с использованием инвариантов напряженного и деформированного состояний

  При исследовании грунтов, как и конструкционных материалов, в теории пластичности принято различать нагружение и разгрузку. Нагружением называют процесс, при котором происходит нарастание пластических (остаточных) деформаций, а процесс, сопровождающийся изменением (уменьшением)…

• Инварианты напряженного и деформированного состояний грунтовой среды

  Применение инвариантов напряженного и деформированного состояний в механике грунтов началось с появления и развития исследований грунтов в приборах, позволяющих осуществлять двух- и трехосное деформирование образцов в условиях сложного напряженного состояния…

• О коэффициентах устойчивости и сопоставление с результатами опытов

  Так как во всех рассмотренных в этой главе задачах грунт считается находящимся в предельном напряженном состоянии, то все результаты расчетов соответствуют случаю, когда коэффициент запаса устойчивости к3 = 1. Для…

• Давление грунта на сооружения

  Особенно эффективны методы теории предельного равновесия в задачах определения давления грунта на сооружения, в частности подпорные стенки. При этом обычно принимается заданной нагрузка на поверхности грунта, например, нормальное давление р(х), и…

• Несущая способность оснований

  Наиболее типичной задачей о предельном равновесии грунтовой среды является определение несущей способности основания под действием нормальной или наклонной нагрузок. Например, в случае вертикальных нагрузок на основании задача сводится к тому…

• Процесс отрыва сооружений от оснований

  Задача оценки условий отрыва и определения требуемого для этого усилия возникает при подъеме судов, расчете держащей силы «мертвых» якорей, снятии с грунта морских гравитационных буровых опор при их перестановке, а…

• Решения плоской и пространственной задач консолидации и их приложения

  Решений плоской и тем более пространственных задач консолидации в виде простейших зависимостей, таблиц или графиков очень ограниченное число. Имеются решения для случая приложения к поверхности двухфазного грунта сосредоточенной силы (В…

Еще материалы

• Структура вулканических построек

  Среди аккумулятивных вулканических построек различаются лавовые плато, вулканы и экструзивные купола. ЛАВОВЫЕ ПЛАТО - это крупнейшие структуры вулканического происхождения, занимающие площади в сотни тысяч квадратных километров. Они образовались при площадных ареаль-ных…

• Обладнання для цементування та змішування компонентів

  Воно включає цементувальнi насоснi устатковання (агрегати), цементувальну головку та змiшувальнi устатковання. Особливiсть цих насосних устатковань – наявнiсть цементного бачка – зумовлена їх призначенням. Цементувальні насосні устатковання призначені для приготування, нагнітання і…

• Типы знаков и их закладка

  Для закрепления постоянного планово-высотного съемочного обоснования используют местные предметы. На застроенных территориях В городах, поселках, сельских населенных пунктах, промышлен, ных предприятиях, гидротехнических и линейных сооружениях-где это возможно, центры пунктов закрепляются, как правило…

  Географічні координати точки А (рис. 3.5) широту φ і довготу λ визначають на плані або карті, користуючись мінутними шкалами рамок трапеції. Для визначення широти через точку А проводять лінію паралельно…

• План, карта, цифровая модель местности.

  Планом называется уменьшенное подобное изображение горизонтальной проекции небольшого участка местности. Для составления плана местности расположенные на ней точки проецируют на уровенную поверхность по направлению отвесных линий. Ввиду малости участка отвесные линии…

• Конструкции перекрытий

  Перекрытие жилого здания является конструкцией, воспринимающей нагрузку от массы людей, мебели и оборудования и передающей ее на стены. Перекрытия должны обладать необходимыми прочностными, тепло-техническими (перекрытия чердачные, над подвалами и над…

• Абразивність гірських порід

  АБРАЗИВНІСТЬ ГІРСЬКИХ ПОРІД 10.1 Основні поняття про зношування металів та абразивність гірських порід Деталі бурових машин і механізмів, буровий і породоруйнівний інструмент в процесі роботи зношується, через що змінюються їх розміри…

Геоморфологическое дешифрирование материалов

космической и аэрофотосъёмки

фотоизображений. Технические средства дешифрирования

Аэроснимок является основным источником информации о местности. Задача умелого использования аэрофотоснимка – определить (распознать) по фотоизображению объекты местности и его ландшафт. Это можно выполнить путём проведения дешифрирования фотоизображений.

Дешифрированием фотоснимков называется процесс выявления, распознания объектов местности и элементов ландшафта по их фотоизображению и определения их характеристик.

Различают два вида дешифрирования фотоснимков:

Топографическое;

Специальное.

Топографическое дешифрирование производиться с целью обнаружения (выявления), распознавания и получения характеристик объектов местности, которые должны быть изображены на топографической карте.

Специальное дешифрирование снимков имеет целью получения (распознавание) по фотоизображению объектов местности, элементов ландшафта и других характеристик для той или иной отрасли. Специальное дешифрирование может быть военным, геологическим, лесным, геоморфологическим, гидрогеологическим, почвенным, нетеологическим, медицинским, радиологическим и т.д.

Топографическое дешифрирование фотоснимков выполняется четырьмя методами:

Полевым;

Камеральным;

Аэровизуальным;

Комбинированным.

Полевое дешифрирование предусматривает выполнение работ непосредственно на местности. Продвигаясь по намеченному маршруту, специалист выявляет все объекты, которые надо нанести на топографическую карту, в том числе и не изобразившиеся на фотоснимке. Опознанные объекты и их характеристики вычерчиваются на фотоснимке в условных знаках. Полевой метод дешифрирования применяется при создании топографических карт комбинированным методом, при обновлении топографических карт, при полевой подготовке фотоснимков, а также при создании эталонов дешифрирования. Недостаток метода: в его трудоёмкости и дороговизне.

Камеральный метод дешифрирования фотоснимков предусматривает получение информации о местности по фотоснимкам без выхода в поле. Этот метод является основным и используется при СИМ АФТС. При этом методе широко используется всевозможный справочный материал и эталоны дешифрирования. Недостаток метода заключается в том, что он не может обеспечить 100% полноту и достоверность получения информации.

Аэровизуальный метод дешифрирования объектов местности осуществляется с самолётов и вертолётов по фотоизображению снимков.

Комбинированный метод дешифрирования предусматривает сочетание камерального и полевого дешифрирования. Основная тяжесть в данной комбинации принадлежит камеральному методу.

Мы познакомились с основными методами топографического дешифрирования. Но, зная принцип топографического дешифрирования, мы можем легко перейти к специальному дешифрированию и, в частности, говорить о геоморфологическом дешифрировании снимков.

Аэрофотометод является основным методом при выполнении картографирования в области специальных геологических наук, в частности и геоморфологии, а в отдалённых и труднодоступных районах, кроме того, высокоэффективен.

Материалы аэрофотоснимков представляют собой богатый источник информации.

Основным направлением использования аэрофотоснимков при геоморфологических исследованиях является изучение морфографии и морфометрии, генезиса и возраста рельефа, рельефообразующих процессов, динамики рельефа и восстановление истории его развития. Сведения, получаемые при анализе аэроснимков, значительно облегчают составление геоморфологической карты и тем самым содействуют выполнению геологических работ, прогнозированию и поискам месторождений ряда полезных ископаемых.

Изучение морфографии рельефа по аэроснимкам начинается с сопоставления последних с топографическими картами той же территории, что позволяет выделить на материалах аэрофотосъёмки наиболее возвышенные и пониженные участки территории, определить характер и степень их вертикальной и горизонтальной расчленённости, выявить форму водоразделов, характер профиля склонов и плановые очертания речных русел и долин. После получения этих общих сведений производят стереоскопическое дешифрирование аэроснимков с целью выделения и изучения по непосредственно наблюдаемой уменьшенной модели местности отдельных форм рельефа и элементов форм, многие из которых на топографических картах или не выражены, или изображены в искажённом виде. Детали строения рельефа, не просматриваемые стереоскопически, можно выявить по изображению подчёркивающих их падающих теней, по характеру почв и растительности и другим признакам.

Результаты дешифрирования с отдельных аэроснимков переносят на фотосхему или топографическую карту, на которых затем оконтуривают сочетания форм, т.е. морфологические комплексы. Анализ этих материалов даёт возможность сделать уже в предполевой период ряд ценных выводов о генезисе и возрасте изучаемого рельефа, а также об истории его формирования и о направленности развития.

Данные, полученные в результате камерального дешифрирования, должны быть проверены в полевых условиях, уточнены и дополнены количественными характеристиками.

Количественный анализ рельефа по аэроснимкам заключается в получении его плановых и высотных характеристик путём фотограмметрических и фотометрических измерений (морфометрия рельефа). Такой анализ позволяет делать выводы о закономерностях распределения отдельных форм, устанавливать их морфометрические характеристики, находить и оценивать связи рельефа с геологическим строением.

По аэроснимкам возможны определения относительных высот отдельных форм (например, грядовых песков, прямолинейных элементов и т.д.); частности (частоты встречаемости) тех или иных форм на картируемой площади; средней площади встречаемых форм или суммарной площади этих форм в пределах исследуемой территории; коэффициента извилистости речных долин, русел, ложбин и т.д.; коэффициентов вариаций мощности отложений, слагающих аккумулятивные формы.