КРЫМСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Им. В.И. ВЕРНАДСКОГО «АКАДЕМИЯ БИОРЕСУРСОВ и
ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ»
Факультет землеустройства и геодезии
Кафедра геодези и геоинформатики
Методические указания
ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РОБОТЫ3 КУРСА
(Курсовая работа)
«ФОТОГРАММЕТРИЯ И ДЗЗ»
(ДЛЯ СТУДЕНТОВ ЗЕМЛЕУСТРАИТЕЛЬНЫХ И СПЕЦІАЛЬНОСТЕЙ, очного,заочного обучения)
Тема: «Создание Фотокарты масштаба 1:5000 в программе
«Digitals»
Симферополь 2017 г.
Составитель: ст. преподаватель В.А.Нечаев
Одобрено кафедрой геодезии и геоинформатики:
Протокол № от 2017г.
Зав. кафедрой, кандидат геол.-мин. наук, доцент, В.Е. Пономарев
Одобрено и рекомендовано к печати методической комиссией факультета «Землеустройства и геодезии» протокол № заседания методической комиссии
Протокол № от 2017г.
Глава методической комиссии,
доктор с/х наук, профессор _____________А.А.Титков
Ответственный за выпуск, зав. кафедрой, кандидат геол.-мин. наук, доцент,
В.Е. Пономарев
СОДЕРЖАНИЕ:
| ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ……………………………………………. | |
| I. ВВЕДЕНИЕ ИСХОДНЫХ КООРДИНАТ ИЗ КАТАЛОГА…. | |
| 1.1 Открытие Digitals и внесение исходных координат…………. | |
| 1.2 Привязка космоснимка………………………………………… | |
| 1. 3 Загрузка карты в Digitals и создание ортофотоплана……….. | |
| 1.4 Цифрование карты…………………………………………….. | |
| 1.5 Создание растровой карты по картматериалам……………… | |
| II. Способы дешифрирования космоснимков…… | |
| 2.1 Основные понятия ………………………………………….. | |
| 2.2 Общие положения по дешифрированию…………………… | |
| 2.3 Дешифровочные признаки…………………………………. | |
| 2.4 ЛР1 Изучение дешифровочных признаков………………. | |
| III. Топографическое дешифрирование………….. | |
| 3.1 ЛР2 Топографическое дешифрирование аэрофотоснимков…. | |
| СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………. | |
| ПРИЛОЖЕНИЯ…………………………………………………….. |
Исходные данные:
| Название пункта | Х | У | Z | |
| Юго-западный угол перекрестка дорог Ялта-Васильевка | 5 362 010,16 | 4 608 334,02 | 212,8 | |
| Автобусная останвка | 5 362 166,06 | 4 607 422,95 | 159,7 | |
| Перекресток асфальтной дороги и поворота на Сорочинское поле | 5 364 659,28 | 4 606 719,79 | 159,4 | |
| Перекресток полевых дорог в пределах виноградников | 5 364 782,44 | 4 608 014,48 | 142,7 | |
| Крестообразный перекресток ул. Субхи | 5 364 641,08 | 4 608 693,97 | 148,7 | |
| Север-западный угол газона при повороте на Ялту | 5 361 947,96 | 4 609 267,91 | ||
| Юго-западный угол перекрестка дорог Ялта-Васильевка | 5 362 010,16 | 4 608 334,02 | ||
Порядок выполнения работы
1.Открытие Digitals и внесение исходных координат.
1.1. Два раза щелкнуть по иконке;
1.2. Создать лист масштаба 1:5 000;
1.3. Выбрать во вкладке "СБОР" любой линейный объект;
1.4. Создать ломанную линию из 5-8 точек;
1.5. Перейти во вкладку "ПРАВКА";
1.6. Выделить созданный объект (должна линия выделиться красным цветом);
1.7. Щелкнуть ПКМ и в появившемся окне выбрать "СВОЙСТВА";
1.8. Открылась таблица с каталогом координат точек исходной линии;
1.9. В данной таблице выбрать "РЕДАКТИРОВАТЬ";
1.10. Изменить координаты точек на исходные пункты (обязательно необходимо вносить данные исходных пунктов по порядку!);
1.11. По окончанию выбрать "ЗАКРЫТЬ";
1.12. Ваша линия изменилась с учетом уже исходных координат;
1.13. Сохранить данный проект.
2. Привязка ксмоснимка.
2.1. Выделить созданный объект;
2.2. Открылась таблицу с каталогом координат точек исходной линии;
2.3. В данной таблице выбрать "УСТАНОВИТЬ ОПОРУ", открылось приложение Models;
2.4. В этом приложении выбрать "МОДЕЛЬ" - "внешнее ориентирование";
2.5. В "Параметры внешнего ориентирования" - выбрать в виде съемки "Карта", а в окне "Левый снимок" открыть исходную карту,снимок. Если не отображается карта- то в типе открываемого объекта выбрать "все";
2.6. Нажать "ВЫПОЛНИТЬ";
2.7. Свести перекрестие с исходными пунктами на карте,снимке (для увеличения/уменьшения карты нужно использовать "+"/"-" или скрол);
2.8. По окончания нажать "ВЫХОД" и сохранить результаты ориентирования;
В целом этот космоснимок уже привязан для работы в программе Digitals, но для того, что бы его возможно было открывать (уже привязанным) в других программах, да и для удобств дальнейшего цифрования космоснимка необходимо создать ортофотоплан.
3.Загрузка карты в Digitals и создание ортофотоплана.
3.1. Открыть исходный проект в Digitals;
3.2. Во вкладке "Растр" - выбрать "открыть";
3.3. Прописываем путь где лежит исходный космоснимок и открываем;
3.4. Космоснимок должен загрузиться в Ваш проект - и узловые точки линии должны быть расположены на исходных пунктах космоснимока;
3.5. Заходим в "СБОР", выбираем любой линейный (площадной) слой и обводим прямоугольником контур космоснимка
3.6. Выделяем созданный объект и нажимаем комбинацию клавиш - Ctrl+R (или "Карта"- "установить рамку");
3.7. Выбираем "Орто"- "создать 1:5000" (выбираем необходимые параметры и нажимаем создать);
3.8. Должно появиться новое "пустое " окно;
3.9. Возвращаемся к нашему проекту и снова выбираем "Орто"- "трансформировать помеченное в....";
3.10. После трансформирования необходимо сохранить этот проект.
Рис. 1 Снимок Васильевка
4.Цифрование космоснимока.
4.1. Создаем новый проект масштаба 1:5000;
4.2. "Растр" - выбрать "открыть" и открываем уже новую карту (созданный ортофото план);
4.3. В "СБОРЕ" уже имеются все необходимые "слои" для создания карты,снимка масштаба 1:5000. Поочередно необходимо обвести все существующие объекты карты.
Обязательно периодически нужно сохраняться!!
5. Создание карты масштаба 1:5000 на основе космоснимока масштаба 1:5000.
5.1. Создаем новый проект масштаба 1:5000;
5.2. Выделяем все объекты оцифрованного космоснимка, копируем и вставляем в созданный проект;
5.3. При этом масштаб карты проекта поменяется. Что бы его поменять на 5000 нужно зайти в "Карта"- "свойства" и в параметрах рамки задать масштаб 1:5000;
5.4. После этого необходимо привести в соответствие цифровую карту,снимок с требованиями для создания карт масштаба 1:5000.
Рис. 2 Карта Васильевка
Способы дешифрирования космических снимков
1. на местности (полевое дешифрирование) – Достоинства: высокая степень достоверности, изучение местности на момент деш. (современность). Недостатки: невысокая производительность, высокая стоимость, метеозависимость.
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,инструментовикадров.
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).
Источник: Дистанционные методы контроля
Фотосхема — последовательная группа аэрофотоснимков, прошедших совмещение по общим контурам и смонтированных в единую основу без соблюдения масштабности. С целью понимания районирования и пространственной ориентации составляется единый фотоплан.
Фотоплан — группа аэрофотоснимков района, приведенных к единому масштабу, прошедших трансформирование (угловое исправление наклона) и смонтированных на общей основе с соблюдением цветности и исключением швов соединения. Ортотрансформирование и привязка фотоплана к координатам является следующим этапом обработки аэроснимков и получением ортофотоплана.
Ортофотоплан – это серия уравненных, ортотрансформированных и привязанных аэроснимков, объединенных в единую ортомозаику и исключением видимых «призраков» зданий и других объектов, где в работе используются черно-белые, цветные и спектральные аэроснимки, отвечающих фотометрическому качеству.
Дешифрирование аэрофотоснимков — это метод исследования объекта или территории по ее аэрофотоснимкам, основанный на обнаружении и выявлении характеристик района, описании их качественных и количественных данных и описании условными знаками, общепринятыми в геодезии и землеустройстве.
Ортотрансформирование, орторектификация, ортокоррекция — преобразование аэрофотоснимков и устранение геометрических искажений, вызванных особенностями рельефа, характеристиками оптики, где основными параметрами искажений являются дисторсия и ошибки фотоаппарата, при этом происходит преобразование снимка в ортогональную проекцию с целью дальнейшего получения ортофотоплана.
Ортогональная проекция — это все точки на снимке наблюдаются строго вертикально в надир, что особенно актуально для высоких вертикальных объектов, используется в технологии TrueOrtho.
Фототриангуляция - это метод определения координат точек местности по фотоснимкам. Фототриангуляция применяется для сгущение геодезической сети для обеспечения снимков опорными точками, необходимыми для составления топографической карты. Существует два вида фототриангуляции:
- пространственная - где за основу берут все три координаты точки по осям XYZ;
- плановая - опредеение координат по двум осям, обычно - XY и характеризуют положение точки в горизонтальной плоскости.
Фотограмметрия - определение размеров, форм и конфигурации объекта по фотоснимку.
Воздушное лазерное сканирование - метод построения цифровой модели рельефа на основе данных с высокочастотного воздушного сканера Lidar, где каждая точка имеет координату по осям XYZ с точностью до 0,5 см. Данные служат для построения высокоточных ортофотопланов, т.к. плотность точек на квадратный метр составляет несколько десятков.
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ДЕШИФРИРОВАНИЮ
Дешифрирование – это распознавание объектов местности, необходимых для составления плана или других целей, и выявление их содержания с обозначением в условных знаках качественных и количественных характеристик.
Любую необходимую для решения некоторой задачи информацию о местности, расположенных на ней объектах можно получить путем непосредственных наблюдений (контактный способ). У этого способа сбора информации есть определенные преимущества — возможность тщательного натурного изучения объектов и взятия при необходимости проб для лабораторного анализа. Это обеспечивает самый высокий уровень достоверности получаемых сведений. Но наряду с этим способу свойственны и существенные
Недостатки.
Например, ограниченность зоны одновременного обзора, анализа и выявления
взаимосвязей между элементами природного и антропогенного ландшафтов,
ограниченность спектральной чувствительности зрительного аппарата человека, невысокая производительность и оперативность выполнения обследований, сложность работы в труднодоступных районах, довольно сложная в ряде задач процедура документирования результатов обследований и др.
Аэрокосмические средства и методы получения семантической информации о местности, объектах и процессах в значительной мере восполняют недостатки контактного способа сбора информации, а в некоторых случаях полностью заменяют его. Некоторые задачи, особенно поисковые (разведывательные), решают только с помощью аэрокосмических съемок.
Дешифрирование аэрокосмических снимков, трансформированных фотоснимков, фотопланов и фотосхем является одним из основных процессов составления планов и карт для нужд землеустройства, государственного учета земель и земельного кадастра, а также входит составной частью в технологический процесс топографического и ландшафтного картографирования.
Дешифрирование классифицируют по содержанию и технологии выполнения. В зависимости от содержания дешифрирование делят на следующие виды:
топографическое (при мелкомасштабном картографировании — ландшафтное) и специальное (тематическое, отраслевое).
При топографическом дешифрировании выявляют, анализируют и показывают условными знаками элементы ландшафта, подлежащие нанесению на топографические карты (при ландшафтном — на географические карты).
Набор объектов при специальном дешифрировании носит избирательный
характер. Одновременно с целевыми объектами специального дешифрирования на дешифрируемых материалах показывают в большинстве случаев и топографические элементы в упрощенном виде. Они облегчают привязку специальной информации при нанесении ее на имеющиеся карты, или их используют для составления специальных карт, если подходящая топографическая основа отсутствует.
По технологии выполнения можно выделить следующие основные методы дешифрирования:
− визуальный, при котором информацию считывает со снимков и анализирует человек; в зависимости от места выполнения выделяют камеральный,
полевой и комбинированный способы, которые можно поделить на варианты;
− машинно-визуальный, при котором с помощью компьютера или специализированных устройств выполняют предварительную обработку первичных снимков с целью облегчения их визуального дешифрирования;
− автоматизированный, при котором интерпретационная обработка снимков выполняется машиной в диалоговом режиме;
− автоматический, при котором интерпретационная система решает отлаженные задачи без вмешательства оператора.
Визуальное дешифрирование представляет собой сложный многоэтапный
процесс логического анализа изображений. Распознавание объектов и определение их характеристик часто сливаются в единый процесс с многократным чередованием анализа ситуаций в целом, а также их отдельных элементов и фрагментов. Человек превосходит машину в решении логических задач. Он может на основе ограниченной информации, используя логический аппарат, преобразовывать дешифровочные признаки применительно к конкретным временным и пространственным условиям, учитывать изменение признаков в зависимости от положения анализируемого участка в кадре и изменения условий освещения дешифрируемых объектов, использовать существующие природные и функциональные взаимосвязи между элементами ландшафта, исключать некоторые шумы и др. (феномен восприятия). Поэтому визуальное дешифрирование во многих случаях превосходит машинное (автоматизированное) по достоверности результатов. Визуальное дешифрирование может выполняться методами: полевым, комбинированным, камеральным и аэровизуальным.
Полевой способ дешифрирования выполняют, сличая снимок с местностью. Специалист при этом может находиться на земле (наземный вариант) или на борту летательного аппарата (аэровизуальный вариант). Полевое дешифрирование характеризуется наивысшей полнотой и достоверностью результатов. Однако ввиду сезонности и трудоемкости выполнения, а также повышенной себестоимости применяют его только в случаях, когда камеральное дешифрирование не обеспечивает нужного качества результатов.
Камеральный способ дешифрирования заключается в логическом анализе
изображения с использованием всего комплекса дешифровочных признаков
(визуально-логический вариант). В процессе дешифрирования используют
вспомогательные материалы (карты, данные о юридических границах земле-
пользований и др.). Достоверность камерального дешифрирования повышается при использовании снимков-эталонов типичных участков, дешифрированных в поле (эталонный вариант).
Комбинированный способ дешифрирования сочетает в себе процессы и
технологические приемы предыдущих способов. В зависимости от последовательности их чередования могут быть выделены варианты. В одном из них предварительно выполняют камеральное дешифрирование, а затем полевую доработку сложных участков с попутным контролем результатов камерального дешифрирования. В другом, сначала выполняют избирательное полевое дешифрирование (обычно вдоль транспортных путей), а затем камеральное с использованием дешифрированных в поле снимков в качестве эталонов. Комбинированное дешифрирование сочетает в себе достоинства первых двух способов.
В горных или труднопроходимых районах может быть применено аэровизуальное дешифрирование. Его производят непосредственно на борту летательного аппарата (самолета, вертолета) и используют для ускорения процесса дешифрирования больших однородных массивов с малым числом контуров лесов, болот, тундры и др.
При машинно-визуальном методе дешифрирования снимки подвергаются
предварительно машинной обработке с целью облегчения их визуального анализа. Решение о целесообразности такой обработки и ее виде принимают экспертно при оценке дешифрируемости снимков. В процессе обработки могут
выполняться следующие операции: квантование видеосигналов, синтезирование и фильтрация изображений.
Квантование уровней видеосигналов — процесс разбиения диапазона
уровней видеосигналов на несколько соприкасающихся интервалов с получением нового изображения, на котором отнесенные к каждому интервалу участки отображаются условным цветом или ахроматическим тоном. Необходимость этой процедуры обусловлена ограниченными возможностями зрительного аппарата человека в восприятии яркостных (тоновых) контрастов.
Синтезирование изображений выполняют в основном при дешифрировании зональных снимков. Некоторая совокупность таких снимков более информативна, чем один широкозональный снимок.
При многозональных аэро- космических съемках яркость регистрируют в четырех и более зонах спектра электромагнитных излучений.
Идею синтезирования изображений используют также для объединения в единое изображение видеоинформации, получаемой в оптическом и радиодиапазонах. Та же идея может быть использована и для совмещения разновременной видеоинформации с целью наблюдения развития динамических процессов, например эрозионных, оценки степени старения карт и др.
Фильтрацию изображения выполняют с целью устранения с изображения избыточной информации, мешающей выполнению поставленной задачи. К фильтрационным процедурам можно отнести также устранение шумов,например полосчатости изображений, полученных с помощью сканирующих съемочных систем, уменьшение смаза изображения и др.
При реализации автоматизированного метода оператор выбирает способ обработки, выполняет «обучение» системы, контролирует качество работы классификатора, вносит коррективы в программы и т. д.
В автоматизированных интерпретационных системах можно использовать только признаки, обладающие достаточно высокой информативностью (специфичностью и инвариантностью в пределах кадра и на других обрабатываемых снимках), а также удобно выражающиеся в цифровой форме. Такими признаками могут быть цвет (тоновая шкала ахроматических снимков недостаточно широка) и текстура изображения. Последний признак может быть использован при дешифрировании только объектов с достаточно стабильной текстурой, например лесов.
Информация о цвете может быть выражена дискретно через яркости в одной или нескольких узких спектральных зонах. Регистрируют зональные яркости с помощью многозональных съемочных систем.
Общая теория метода автоматического цифрового дешифрирования разработана на основе теории распознавания образов, причем терминология описания приближена к терминологии, используемой в теории распознавания образов.
Разработанная теория реализована для простых случаев дешифрирования (изображений мало и они имеют признаки, которые четко разделяют эти изображения), но не обеспечивает автоматического дешифрирования всего многообразия изображений объектов местности. Оператор же успешно решает проблему топографического дешифрирования, хотя не может сам определять статистические и вероятностные признаки, он может опознавать ограниченное количество изображений при использовании ограниченного количества признаков.
Общие принципы дешифрирования следующие:
- данный метод базируется на закономерных зависимостях между свойствами наземных объектов и характером их воспроизведения на аэрокосмических снимках, между самими объектами в натуре и между элементами изображения заснятой территории;
- получение аэрокосмических снимков с возможно более высокой для избранных целей дешифрируемостью (т.е. потенциальной информативностью) предопределяется рациональным выбором условий аэросъемки;
- эффективность дешифрирования аэрокосмических снимков (т.е. раскрытия содержащейся в них информации) обусловлена особенностями выделяемых объектов местности, наличием соответствующих дешифровочных признаков, совершенством общей методики работ и специализированных её вариантов, обеспеченностью приборами и материалами картографического значения, а также подготовленностью исполнителей (квалификация, надлежащее зрение, знание района).
2. ДЕШИФРОВОЧНЫЕ ПРИЗНАКИ
Дешифрированию объектов местности способствуют изобразительные свойства фотоснимков, складывающиеся из прямых и косвенных дешифровочных признаков.
Прямые дешифровочные признаки присущи практически всем объектам местности, изображающимся на снимках данного масштаба. Они характеризуют объект непосредственно и включают форму, размер, фототон, цвет, тень, структуру и др.
Форма – один из основных дешифровочных признаков, по которому устанавливается как наличие объекта, так и его основные свойства. Именно очертания объекта, или его форма, воспринимаются при дешифрировании в первую очередь.
Различают геометрически определенную и неопределенную форму объектов. Определенная, геометрически правильная форма является важнейшим признаком искусственных сооружений, в то время как неопределенная форма характерна для природных объектов как площадного характера (луга, леса),так и линейного (ручьи, бровки оврагов и др.). Так, профилированные дороги чаще всего изображаются чередованием прямолинейных участков, сопряженных плавными кривыми. Хозяйственные постройки, теплицы, мосты и др. имеют прямоугольную вытянутую форму.
Форма, однако, не является решающим дешифровочным признаков: извилистый контур может быть речкой и полевой дорогой; круглый контур может быть изображением бассейна и стога сена и т. п.
Размер уточняет сведения, которые дает форма объекта. При этом важно знать масштаб снимка, определяющий размер изображения, либо иметь некий эталон, позволяющий сравнивать размеры изображений леса и озера, отдельной постройки и стадиона, и т. п. Обычно для дешифрирования планового снимка достаточно знать средний масштаб фотографирования. Для выявления типа объекта всегда, часто подсознательно, выполняют оценку его размеров,площади, периметра, отношение площади к периметру и т. д.
Минимальные размеры изображения объектов на аэрофотоснимке определяются его разрешающей способностью, зависящей от разрешающей способности объектива и фотоэмульсии. Поскольку визуальное восприятие изображения возможно при его размере не менее 0,1 мм, при дешифрировании следует использовать лупу с увеличением до 12х.
Фототон – это степень почернения фотоматериала в соответствующем месте изображения объекта, зависящая от целого ряда факторов: отражательной способности объекта, его внешнего строения, освещенности, времени съемки, влажности, режима фотопечати и т. п.
Так, сухие дороги и каменные заборы изображаются почти белыми линиями. Светлосерыми, почти белыми, изображаются освещенные скаты крыш строений, сухая земля, мосты и пр. Водные пространства, поглощающие свет, изображаются темными тонами, и чем больше глубина, тем чернее, В то же время мутная, вспененная или покрытая рябью вода изображается серым тоном, и тем светлее, чем меньше ее прозрачность. Почва изображается тем темнее, чем больше ее влажность; растительность изображается тем чернее, чем темнее ее окраска в натуре. Полезно иметь в виду, что из 256 градаций фотоизображения глаз человека различает только 25, а для дешифрирования
вполне достаточно семи (белый, почти белый, светло-серый, серый, темносерый, почти черный и черный).
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.
Тень объекта является одним из существенных дешифровочных признаков. Различают тени собственные, образуемые в результате различной освещенности поверхности объекта в сочетании с ее неровностями, и тени падающие. Так, различные части кроны дерева, скаты крыши, овраги, насыпи, и др. получают различное количество солнечных лучей на единицу поверхности, что определяет оптическую плотность и структуру их изображения. Форма отбрасываемой предметом тени и ее размер позволяют судить о высоте дерева, башни или глубине ямы, канавы и, следовательно, и о содержании объекта.
При этом на размер тени оказывает влияние рельеф местности. Падающие тени отображают вытянутую форму