Дешифрирование – процесс получения семантической информации со снимков и анализ аэрокосмических снимков. Дешифрирование фотоснимков есть выявление распознавание и определение характеристик объектов, изобразившихся на фотоснимке местности с последующей интерпретацией.
Основной целью дешифрирования является извлечение максимального количества информации, необходимой для решения поставленной задачи. Дешифрирование состоит в обнаружении и определении географической сущности изображенных на снимках объектов, установлении их качественных характеристик, выявлении взаимосвязей между компонентами ландшафта и закреплении результатов. Для выполнения работ по дешифрированию аэроснимков необходимы знания в области геодезии, фотограмметрии, картографии.
В процессе дешифрирования аэроснимков используются закономерности фотографического воспроизведения и пространственного размещения объектов земной поверхности, которые получили название - дешифровочные признаки: прямые и косвенные.
Прямые дешифровочные признаки (демаскирующие признаки) - это свойства объектов, нашедшие отражение на снимке и используемые для распознавания.
1. Форма объектов может быть, правильная и неправильная. К неправильной форме относятся:
· площадная (лесные массивы, пашни, сенокосы, водохранилища, стадионы и т.д.);
· линейная (ЛЭП, дороги, каналы, трубо-, газопроводы).
Форма не возвышающихся над земной поверхностью объектов, например, пашни, изменяется в зависимости от рельефа местности (величина и направление наклона поля относительно центра проекции) и их удаленность от точки надира. На плановом снимке перспективные искажения формы объектов визуально не воспринимаются.
2. Размер: R=M·L
где, М – масштаб;
L – длина контура объекта.
Размеры дешифрируемых объектов в большинстве случаев, как уже отмечалось ранее, оценивают 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, площадка, на которую падает тень, должна быть горизонтальной.
3. Тон изображения является функцией яркости объекта в пределах спектральной чувствительности приемника излучений съемочной системы. В фотометрии аналог тона — оптическая плотность, выражающаяся через десятичный логарифм непрозрачности изображения. Тон оценивают визуально путем отнесения его интенсивности к определенной ступени нестандартизированной ахроматической шкалы, например тон светлый, светлосерый, серый и т. д.)
4. Цвет изображения объектов на цветных снимках на 2-3 порядка больше, чем черно-белых. При визуальном дешифрировании достаточно 15 тонов цветности (красный, красно-оранжевый, оранжевый, оранжево-желтый, желтый, желто-зеленый, зеленый, зелено-голубой, голубой, синий, сине-фиолетовый, фиолетовый, фиолетово-пурпурный, пурпурный, пурпурно-красный), 3 типа насыщенности (сильный, средний, слабый) и 3 типа светлоты (светлый, средний, темный).
5. Тень:
· собственная (по ней определяется направление). Собственная тень – это тень, лежащая на самом предмете, т.е. его теневая сторона, не освещенная солнцем. Такая тень подчеркивает объемность объекта.
· отбрасываемая. Падающая тень передает форму объектов в привычном виде.
6. Текстура изображения - характер распределения оптической плотности по полю изображения объекта на снимке. Через текстуру передаются структурные особенности объекта (форма, размер и взаимное положение слагающих объект или образующих его поверхность элементов и их яркость).
8. Дешифрирование аэрофотоснимков. Косвенные дешифровочные признаки
Признаки бывают:
- прямые;
- косвенные.
Косвенные можно разделить на 3 группы:
- природные;
- антропогенные;
- и природно- антропогенные.
Природные (ландшафтные) косвенные признаки отражают взаимосвязи и взаимообусловленности естественных объектов и явлений. Их называют также ландшафтными. Такими признаками могут быть, например, зависимость вида естественного травяного покрова от типа почвы, ее засоленности, кислотности и увлажненности или связь рельефа с геологическим строением местности и их совместная роль в почвообразовательном процессе. В некоторых случаях по косвенным признакам дешифрируют объекты, вообще не изобразившиеся на снимках, например, по изобразившимся растениям ведут разведку залежей грунтовых вод в аридной зоне, полезных ископаемых.
С помощью антропогенных косвенных признаков опознают объекты, созданные человеком.
К природно-антропогенным косвенным признакам относятся: зависимость хозяйственной деятельности человека от определенных условий, проявление свойств природных объектов в деятельности человека и др. Например, по размещению некоторых видов культур можно составить суждение о свойствах почв.
9. Изготовление контурного плана местности методом графического трансформирования
Понятие о трансформировании аэрофотоснимком
Для того чтобы понять суть фотомеханического трансформирования (его еще называют оптико-механическим), предположим, что элементы внутреннего и внешнего ориентирования снимка известны. Восстановим связку проектирующих лучей и поместим ее в положение, которое она занимала в момент фотографирования, затем пересечем связку горизонтальной плоскостью E (рисунок 2).
В результате на экране получим трансформированное изображение наклонного снимка.
Рис. 2 Перспективное трансформирование
На практике, установку связки относительно экрана выполняют по опознакам. Для этого на экран укладывают основу с, опознаками (их должно быть не менее четырех), выполненную в масштабе, который равен заданному масштабу трансформированного изображения. На снимке делают отверстия (диаметром 0.2 – 0.3 мм) в точках, где изобразились опознали, и с помощью проектора проецируют его на экран. Затем взаимным перемещением основы и проектора добиваются, чтобы изображения спроектированных на экран отверстий совпали с соответствующими трансформационными точками на основе, после чего последнюю убирают. В результате изображение на экране будет соответствовать трансформированному снимку. Его нужно только зафиксировать, например, сфотографировать.
Трансформированием снимков может выполняться и цифровыми методами. При создании и обновлении карт различного назначения по аэрокосмическим снимкам создаются трансформированные изображения местности в проекции карты. Эти изображения могут быть созданы по одиночным снимкам или по нескольким перекрывающимся снимкам. Цифровое трансформирование выполняется с точностью, соответствующей точности, предъявляемой действующими нормативными документами к точности карт соответствующего масштаба.
Цифровые трансформированные изображения используют для создания контурной части карт, путем векторизации цифровых изображений в среде CAD или ГИС, а также как самостоятельные картографические документы. Процесс цифрового трансформирования состоит из двух этапов. На первом этапе процедура геометрического трансформирования создает «бланк» подходящего размера и устанавливает масштаб (размер пиксела). На втором - определяются пиксельные значение (плотности) каждого пиксела трансформированного изображения. С этой целью, изменяются параметры геометрического трансформирования каждого выводимого пиксела, для того чтобы определить его положение в системе координат строк и столбцов исходного растрового изображения.
Принципиальная схема цифрового трансформирования снимков представлена на рисунке 3. Исходными материалами при цифровом трансформировании снимков служат:
• цифровое изображение исходного фотоснимка;
• цифровая модель рельефа (в большинстве случаев используется регулярная сетка ЦМР в виде сетки квадратов на местности);
• элементы внутреннего и внешнего ориентирования снимка;
• параметры внутреннего ориентирования снимка в системе координат цифрового изображения.
Рис. 3 Схема цифрового трансформирования снимков
Изготовление контурного плана методом графического трансформирования.
В состав подготовительных работ входят подготовка аэрофотонегативов и определение коэффициента деформации бумаги. Для трансформирования аэрофотонегативы укладывают эмульсией вниз и централизуют. Экран приводят в горизонтальное положение и отчеты по шкалам децентраций ставят на нуль-пункты. На экран кладут подложку для учета деформации фотобумаги, а на нее - основу с трансформационными точками.
Процесс трансформирования по опорным точкам заключается в совмещении точек основы с проектирующимися соответствующими точками, наколотыми на аэрофотонегативе. Совмещение осуществляют методом приближений, используя установочные движения фототрансформатора и перемещение основы по экрану.
Имеются различные способы выполнения совмещения точек при трансформировании, которые видоизменяются в зависимости от конструктивных особенностей фототрансформатора, так как различные их типы имеют различные установочные движения. На фототрансформаторе можно применять любой способ совмещения с учетом особенности его конструкции.
Трансформирование считается выполненным, если при точном совмещении центральной точки не совмещения для остальных трансформационных точек не превышает 0,4 мм.
После совмещения опорных точек объектив диафрагмируют, закрывают светофильтром, основу с подложкой убирают. Предварительно определяют опытным путем выдержки, обеспечивающую хорошую переработку деталей, и на экран кладут фотобумагу, которую прижимают к экрану покрывным стеклом.
Проявленные отпечатки должны быть равномерно переработаны по всей площади. Затем отпечатки сушат.
При больших превышениях трансформирование производят по зонам.
Фотоплан - это одномасштабное изображение местности, смонтированное из трансформированных снимков.
Размеры изготовленного фотоплана должны соответствовать размеру трапеции, иметь соответствующую разграфку.
Фотопланы графические оформляются в следующих цветах:
- контуры, подписи, зарамочное оформление — черным;
- гидрография и солончаки — зеленым;
- рельеф - коричневым;
- водные пространства - голубым;
- площади с твердым покрытием — розовым.
Фотоплан монтируют на твердой основе из трансформированных снимков.
По окончании монтажных работ осуществляют корректуру фотоплана и окончательное его оформление. Корректура производится посредством оценки смещения одноименных контуров по порезам между снимками, ПО рамкам соседних трапеций и опорным точкам.
Точность смонтированного фотоплана проверяют по точкам, порезам и сводкам со смежными фотопланами.
Результаты проверки отмечаются в контрольных листах, на которые схематически наносят рамку трапеций, километровую сетку, опорные точки и линии порезов.
Откорректированный фотоплан оформляют. На него наносят и вычерчивают условными знаками все геодезические пункты, рамку трапеции, выходы километровой сетки, выполняют зарамочное оформление. После этого наносят по координатам дополнительные точки, не участвовавшие в работе. С мозаичного фотоплана изготавливают фотокопии на матовой или полуматовой фотобумаге, наклеенной на алюминий. Чтобы получить фотокопию, изготавливают с помощью репродукционной камеры негатив фотоплана, сохраняя точно теоретические размеры рамок трапеции. Затем получают копии путем контактной печати с негатива.
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение А
Оценка величины продольного перекрытия
| № маршрута | Начальная и конечная аэр. фотоснимка | Результат изменения | Количество | общая оценка | ||
| отл. 50-60 | хорошо 60-65 | не удовл. | ||||
| 1. | 57-58 59-60 | 61% 61% | - | + + | - | хорошее качество |
Оценка величины поперечного пересечения
| № маршрута | Начальная и конечная аэр. фотоснимка | Результат изменения | Количество | общая оценка | ||
| отл. 30-31 | хорошо 28-30 | не удовл. | ||||
| 1. 2. | 40-42 173-174 | 61% 61% | - | + + | - | хорошее качество |
Определение разномасштабности аэрофотоснимка
| Направление | № маршрута | № снимка | Расстояние между точками на аэр. ки | %, разность, масштабность | Примечание отл. 1-2 % |
| продольное | 57-58 59-60 | Е-1.5 Е-1.52 Е-2.44 Е-2.44 | 1.31 % 1.63% | хорошо-3% удовл.- 4% |
Определение прямолинейности маршрута полёта
| № маршрута | № снимка | Длина маршрута | Величина прогиба | % прогиба | Оценка | Примечание |
| 1. | 15.5 | отл. | от 0-1 – отл. от 1-2 – хор. от 2-3 – удов. |
Приложение Б
Расчет рабочей площади снимка.
Рис. 4- Калуга, Правый берег геодезический полигон
Определение рабочей площади снимка геодезического полигона
(продольное перекрытие).
(поперечное перекрытие).
М=1:10000
|
Приложение В
Рис.5- Калуга, Правый берег геодезический полигон
Дешифрование по 5 (пяти) основным прямым визуальным признакам 
черно-белого аэрофотоснимка.
1) Ч/б снимок, Калуга, Правый берег геодезический полигон
М 1:100
Объект дешифрирования – пруд
1) Форма объекта: площадная
2) R=7,4 * 100 = 740 м;
3) Тон: черный
4) Тень: отсутствует
5) Текстура: крупнозернистая
Вывод: качество снимка хорошее, наличие шумов и бликов минимально, засветы отсутствуют, снимок хорошо просматривается. Границы пруда видны отчетливо.
2) Ч/б снимок, Калуга, Правый берег геодезический полигон
М 1:100
Объект дешифрирования – луг
1) Форма объекта: площадная
2) R=7,9 * 100=790 м;
3) Тон: серый
4) Тень: отсутствует
5) Текстура: крупнозернистая
Вывод: Качество снимка хорошее, наличие шумов и бликов минимально, засветы отсутствуют, снимок хорошо просматривается. Границы луга видны отчетливо.
3) Ч/б снимок, Калуга, Правый берег геодезический полигон
М 1:100
Объект дешифрирования – лес
1) Форма объекта: площадная
2) R=19,1 * 100 = 1 910 м;
3) Тон: черный
4) Тень: собственная, северного направления
5) Текстура: крупнозернистая
Вывод: Качество снимка хорошее, наличие шумов и бликов минимально, засветы отсутствуют, снимок хорошо просматривается. Границы леса видны отчетливо.
4) Ч/б снимок, Калуга, Правый берег геодезический полигон
М 1:100
Объект дешифрирования – дорога
1) Форма объекта: линейная
2) R=17,8 * 100 = 1 780 м
3) Тон: белый
4) Тень: отсутствует
5) Текстура: мелкозернистая
Вывод: Качество снимка хорошее, наличие шумов и бликов минимально, засветы отсутствуют, дорога видна, снимок хорошо просматривается.
Приложение Г
Дешифрирование по косвенным признакам основных объектов топографического дешифрирования.
| № п/п | Объекты топографического дешифрирования | Главные дешифровочные признаки |
| Пашня | Искусственные прямолинейные границы контуров. Форма имеет правильные геометрические фигуры. Если снимок ч/б в зависимости от коэффициента увлажненности и типа растительности тон изменяется, от светло – серого до серого. | |
| Луг | Криволинейные очертания границ. Площадной объект. Серый тон. Сухой луг светлее заливного. | |
| Еловый лес | Пестрый рисунок из-за разновысотности деревьев. Кроны светлее и меньше, чем промежутки между ними. Стереофотограмметрические приборы выявляют конусообразность деревьев. | |
| Сосновый лес | Однообразный светло – серый рисунок, характерный для деревьев примерно одинаковой высоты. Кроны закругленные | |
| Лиственный лес | Значительно светлее хвойного, небольшие промежутки между кронами. | |
| Кустарник | Более слабый тон по сравнению с лесом, короткие тени. Нет сплошного густого массива, нет просек. | |
| Сады | Четкие ряды деревьев, которые изображаются на снимках в виде черных точек. | |
| Тропинки | Тонкие светло-серые линии. | |
| Проселочные дороги | Извилины, неровные края земляного полотна, переменная всю ширина | |
| Автомобильные дороги | Очень светлые широкие полосы одинаковой ширины, обрамленные светлыми полосками (обочинами, кюветами). Геометрически правильные закругления. | |
| Железные дороги | Светлые полосы с плавными, геометрически правильными закруглениями, с прилегающими широкими полосами (полосами отвода). | |
| Мосты на дорогах | Изменение ширины полотна. Тени от опор и пролетных строений. | |
| Скаты | Различная освещенность. Скаты, обращенные к солнцу, светлее ровных мест и скатов, наклоненных от солнца. | |
| ЛЭП и связи | На залесенных участках легко опознаются по просекам, на открытых местах — по незапаханным полосам, на пашне — по теням. | |
| Водная поверхность | Водная поверхность глубоких и спокойных водоемов отображается черным тоном, который заметно светлее в мелких местах с песчаным дном, в водоемах с мутной водой, с поверхностью, покрытой рябью от ветра. | |
| Колодцы | Темные пятнышки (мокрые места) и ведущие к ним тропинки. | |
| Броды | Большое количество дорожек и тропинок, выходящих к берегу реки. В русле видны отмели светлого тона. | |
| Геодезические знаки (сигналы и пирамиды) | Сигналы и пирамиды на аэрофотоснимках М1:50 ООО совершенно не опознаются; в масштабе 1:35 ООО они могут быть опознаны на пашне по наличию незапаханных под знаками площадей. На аэрофотоснимках М1:18 ООО можно различить тени от знаков, а в М 1:8 ООО непосредственно опознаваемы сами знаки. |
Дешифрование по косвенным признакам основных объектов топографического дешифрирования
Рис.6- Калуга, Правый берег геодезический полигон
Черно – белый аэрофотоснимок, г. Калуга, Правый берег геодезический полигон
| № п/п | Объекты топографического дешифрирования | Главные дешифровочные признаки | Наличие | Количество |
| Пашня | - | - | ||
| Луг | Криволинейные очертания границ. Площадной объект. Серый тон. Сухой луг светлее заливного. | + | ||
| Еловый лес | Пестрый рисунок из-за разновысотности деревьев. Кроны светлее и меньше, чем промежутки между ними. Стереофотограмметрические приборы выявляют конусообразность деревьев. | + | ||
| Сосновый лес | - | - | ||
| Лиственный лес | Значительно светлее хвойного, небольшие промежутки между кронами. | + | ||
| Кустарник | Более слабый тон по сравнению с лесом, короткие тени. Нет сплошного густого массива, нет просек. | + | ||
| Сады | - | - | ||
| Тропинки | Тонкие светло-серые линии. | + | ||
| Проселочные дороги | Извилины, неровные края земляного полотна, переменная всю ширина | + | ||
| Автомобильные дороги | Очень светлые широкие полосы одинаковой ширины, обрамленные светлыми полосками (обочинами, кюветами). Геометрически правильные закругления. | + | ||
| Железные дороги | - | - | ||
| Мосты на дорогах | - | - | ||
| Скаты | - | - | ||
| ЛЭП и связи | На залесенных участках легко опознаются по просекам, на открытых местах — по незапаханным полосам, на пашне — по теням. | + | ||
| Водная поверхность | Водная поверхность глубоких и спокойных водоемов отображается черным тоном, который заметно светлее в мелких местах с песчаным дном, в водоемах с мутной водой, с поверхностью, покрытой рябью от ветра. | + | ||
| Колодцы | - | - | ||
| Броды | - | - | ||
| Геодезические знаки (сигналы и пирамиды) | - | - |
Вывод: Качество снимка среднее, из-за чего не удалось выявить геодезические знаки. Сложность работы – средняя, снимок слишком затемнен, поэтому некоторые объекты плохо просматриваются или не видны.