Стереоскопическое наблюдение картографических фотоснимков

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

План

1. Способы стереоскопического наблюдения снимков

2. Критерии оценки качества результатов аэрофотосьемки

3. Информативность и дешифрируемость исходных снимков

4. Технология визуального дишифрирования

5. Понятие об автоматизированном методе дишифрирования

1. Способы стереоскопического наблюдения снимков

Главным условием получения стереоэффекта по фотоснимкам является раздельное их наблюдение, при котором каждый глаз видит один из двух снимков. Это условие можно выполнить, наблюдая и невооруженными глазами. Но при таком наблюдении возникает несоответствие между конвергенцией глаз и аккомодацией, так как расстояние от глаз до снимков невелико, а зрительные оси глаз устанавливаются почти параллельно друг другу, что затрудняет получение стереоэффекта и вызывает быстрое утомление. Чтобы облегчить стереоскопическое наблюдение снимков, используют оптические бинокулярные наблюдательные системы или применяют анаглифический, поляроидов или растровый способы.

В стереофотограмметрических приборах чаще всего используют способ наблюдения фотоснимков при помощи оптической бинокулярной наблюдательной системы. В такой наблюдательной системе применяют зеркала, призмы, линзы, установленные так, что каждый глаз наблюдателя может видеть изображение одного снимка из двух.

В разных фотограмметрических приборах применяются различные по устройству стереоскопические наблюдательные системы. Самые простые из них применяются в стереоскопах. Простейшая наблюдательная система состоит из четырех зеркал, которые установлены попарно параллельно под углом 45⁰ к плоскости аэрофотоснимков. На рис. 1 изображен ход лучей в простейшей наблюдательном системе и показано, где получается стереомодель.



Анаглифический способ получения стереоэффекта по фотоснимкам основан на использовании цветных светофильтров, позволяющих наблюдать раздельно два цветных изображения. Сущность этого способа состоит в том, что два изображения получают в двух взаимно дополнительных цветах (одно изображение окрашивают в синий цвет 2, другое -- в красный (рис. 2), причем их накладывают одно на другое, а затем наблюдают через очки с цветными светофильтрами, так что один глаз смотрит через синий светофильтр 2, другой -- через красный 1. Так как каждый светофильтр пропускает световые лучи только своего цвета, то каждый глаз наблюдателя видит лишь одно из двух изображений, а при их слиянии возникает мнимая стереомодель в серо-белых тонах (см. рис. 2). Анаглифический способ стереоскопического наблюдения фотоснимков применяется, например, на стереофотограмметрическом приборе -- мультиплексе.



Рис. 2

Способ поляроидов основан на применении светофильтров, поляризующих свет. Действие такого светофильтра состоит в том, что при прохождении через него света, в котором световые колебания происходят во всех направлениях, перпендикулярных к световому лучу, поляроид пропускает колебания только одного направления, а все другие задерживает.

В двух камерах, проектирующих на экран стереопару фотоснимков, устанавливают светофильтры-поляроиды так, чтобы поляризация света в камерах происходила в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Изображения двух снимков на экране наблюдают через очки, в которых тоже установлены светофильтры-- поляроиды, ориентированные так же, как в проектирующих камерах. Таким образом, в каждый глаз наблюдателя попадают световые колебания, идущие из одной проектирующей каморы, так что каждый глаз видит изображение только одного снимка, и поэтому возникает стереоэффект. Такой способ стереоскопического наблюдения снимков применяется очковом стереокино. В отличие от анаглифического способа поляроиды могут применяться для наблюдения цветных фотоснимков.

2. Критерии оценки качества результатов аэрофотосъемки

Аэрофотосъемка, производимая для создания топографических карт, выполняется согласно основным техническим требованиям. Требования, предъявляемые к аэрофотосъемочным материалам.

1. Фотографирование должно производиться аэрофотоаппаратом с форматом аэрофотоснимка 18x18 см, с фокусными расстояниями 55, 70, 100, 140 и 200 мм, объективы которых удовлетворяют требованиям в части разрешающей способности и фотограмметрической дисторсии.

Так, при f от 55 до 200 мм разрешающая способность соответственно должна увеличиваться от 25-30 до 40 лин/мм в центре и от 8-10 лин/мм на краях.

Фотограмметрическая дисторсия не должна превышать 0,04 мм при фокусных расстояниях 55, 70, 100 мм; 0,03 мм при 140 мм и 0,02 мм при 200 мм.

Поверхность выравнивающего стола аэрофотоаппарата не должна отличаться от плоскости более чем на 0.01 мм.

Маршруты аэрофотосъемки должны быть параллельны рамкам трапеций и продолжаться за границы не менее чем на один базис фотографирования при расчетном продольном перекрытии порядка 60% и на два базиса при продольном перекрытии порядка 80--90%. Северные и южные рамки участков аэрофотосъемки должны обеспечиваться так, чтобы не меньше половины маршрута находилось за границей. Маршруты должны быть непрерывными в пределах трапеций масштаба топографической съемки.

Высота фотографирования над средней плоскостью съемочного участка не должна отличаться от заданной более чем на 3% в равнинных районах и на 5% и горных районах.

Если высота фотографирования меньше 1000 м, то фактическая высота фотографирования не должна отличаться от заданной больше чем на 50 м. Изменение высоты полета на маршруте не должно быть больше 50 м.

5 Продольное и поперечное перекрытия аэрофотоснимков должны быть выбраны согласно табл. 13 и 14 и не быть меньше минимально допустимых.

Фактическое число маршрутов на участке не должно превышать расчетное более чем на один при числе маршрутов до семи, на два -- от 7 до 14 и на три -- при 15 маршрутах и более.

6. Непараллельность, базиса фотографирования сторонам аэрофотоснимка («елочка») не должна превышать 5°.

7. Непрямолинейность маршрутов не должна быть больше 3%.

8. К фотографическому качеству аэронегативов предъявляются определенные требования (к вуали, фотографической плотности и контрастности).

Изображения облаков или теней от них, царапины, блики, пятна, полосы и другие дефекты не должны понижать точность фотограмметрических работ и препятствовать дешифрированию аэрофотоснимков. Фиксирование и промывка аэрофильма должны обеспечивать их долгосрочное хранение.

9.Если при аэрофотосъемке аэрофотоаппарат находился в гиростабилизирующей установке, то углы наклона аэрофотоснимков не должны превышать определенных допусков, которые зависят от масштаба аэрофотосъемки и высоты фотографирования.

Если при аэрофотосъемке гиростабилизирующая установка не использовалась, то при высоте фотографирования больше 750 м число аэрофотоснимков с углами наклона больше 2° не должно превышать 10% от общего их количества на участке. Аэрофотоснимки с углами наклона больше 3° не допускаются.

Не должно быть искажения фотоизображения вследствие недостаточного выравнивания аэропленки в плоскость в момент экспозиции.

Показания статоскопа и радиовысотомера должны быть для каждого аэрофотоснимка, если аэрофотосъемка предназначена для составления карт стереотопографической съемкой. Качество статограмм и высотограмм должно обеспечивать точность отсчета 0,2 мм.

Накидной монтаж должен быть изготовлен из всех аэрофотоснимков, если продольное перекрытие порядка 60%, через один аэрофотоснимок при 80% и через три при 90%.

Репродукцию с накидного монтажа монтируют, как правило, на четыре трапеции масштаба составляемой карты, составляющих одну трапецию более мелкого масштаба. При масштабе аэрофотосъемки 1:35000 и крупнее репродукции должны быть изготовлены с уменьшением в 3-4 раза и с уменьшением в 2-3 раза при аэрофотосъемке в более мелких масштабах.

Приемка и оценка летно-съемочного материала производится в летно-съемочной партии по следующим правилам.

1. Из аэрофотоснимков изготовляют накидной монтаж по съемочным участкам.

По накидному монтажу при помощи фотограмметрической линейки проверяется процент продольного и поперечного перекрытий аэрофотоснимков. Фотограмметрическая линейка для аэрофотоснимков формата 18X18 см имеет длину 18 см и разделена на 100% (через 2 или 5%).

При измерении продольного перекрытия штрих, подписанный цифрой 100, совмещают с правым краем правого аэрофотоснимка, а процент продольного перекрытия (с точностью до 1%) отсчитывают по линейке по правому краю левого аэрофотоснимка (рис. 270, а).

Подобным же образом измеряют поперечные перекрытия двух смежных маршрутов (рис. 270, б). Продольные и поперечные перекрытия измеряют в местах наименьших перекрытий и в местах, имеющих наибольшие отметки.

2. Непрямолинейность маршрутов определяется отношением наибольшей стрелки прогиба к длине L криволинейного участка маршрута и выражается в процентах, т. е.

(рис. 271).

Для определения непрямолинейности соединяют главные точки крайних аэрофотоснимков криволинейного участка маршрута, измеряют расстояние между ними L и отклонение главной точки наиболее отдаленного аэрофотоснимка.

3. Для определения непараллельности базиса фотографирования аэрофотоснимка монтируют по контурам два смежных аэрофотоснимка и измеряют транспортиром угол f, составленный базисом и стороной аэрофотоснимка (рис. 272).

4. Отклонение фактической высоты фотографирования Нф от заданной Нз определяется по формуле

Фактическую высоту фотографирования для равнинных районов аэрофотосъемки определяют по формуле

где d_т--длина диагонали для трапеции масштаба 1:М, d_ф -- среднее значение диагоналей всех трапеций масштаба 1:М, входящих в съемочный участок, D - длина диагонали на местности, D или d_т выбирают из таблиц, а d_ф измеряют по накидному монтажу.

Можно определить фактическую высоту фотографирования и путем сравнения одноименных отрезков, измеренных вдоль маршрута на накидном монтаже и по карте. В этом случае пользуются формулой

где l_сн --отрезок вдоль маршрута между контурными точками С и D, измеренный на накидном монтаже (рис. 273), l_к --расстояние между этими же точками, опознанными на карте, М -- знаменатель масштаба карты, Ам_ср -- средняя плоскость маршрута между выбранными точками вычисляется как среднее арифметическое из отметок точек С и D, взятых с карты,

Аср -- отметка средней плоскости съемочного участка.

Фактическую высоту фотографирования можно определить по показаниям радиовысотомера. Для этого выбирают 5--6 аэрофотоснимков, расположенных в разных местах съемочного участка. Если местность равнинная, то аэрофотоснимки выбирают такие, чтобы их главные точки опознавались на карте. Тогда показания радиовысотомера будут отнесены к главным точкам аэрофотоснимков и фактическая высота фотографирования будет

Н_ф=Н_R+А_о-А_ср.пл,

где А_о -- высота главной точки, снятая с карты.

Если местность имеет значительный рельеф, то выбирают аэрофотоснимки, у которых на карте опознается наивысшая точка М (рис. 274), расположенная в пределах полезной плошали аэрофотоснимка. Тогда

Н_ф=Н'_R+А_м-А_ср.пл,

где H_R' = H_Rcosy, a cosy находятся из треугольника omS:

Изменение высоты полета на маршруте контролируется по статограмме или барограмме полета.

Приемка негативов по фотокачеству, если отсутствует сенситометрическое оборудование, производится путем сопоставления их с эталонами. Качество негатива оценивается как хорошее или как допустимое.



6. Взаимные продольные и поперечные углы гиростабилизированных аэрофотоснимков проверяются с помощью полевого стереометра ПС-1 или другого прибора, имеющего равную или более высокую точность. Абсолютные продольные углы наклона контролируются по показаниям статоскопа.

Углы наклона нестабилизированных аэрофотоснимков при высоте фотографирования более 750 м проверяются по показаниям круглого уровня, который фотографируется на каждом аэрофотоснимке.

7. Выравнивание аэропленки в момент фотографирования проверяется путем просмотра аэронегативов и аэрофотоснимков или по контрольным нитям.

При просмотре аэронегативов должна отсутствовать видимая нерезкость фотоизображения. Так выявляется только грубый неприжим аэронленки.

При просмотре аэрофотоснимков при прямом стереоэффекте не должно быть заметных искажений форм рельефа (например, река имеет разные уклоны, наблюдаются не связанные с общим характером рельефа впадины или возвышенности и т. п.).

Если местность равнинная, то при рассматривании аэрофотоснимков при нулевом стереоэффекте стереомодель должна быть плоской.

Контрольные нити на аэрофотоснимках должны быть прямыми линиями или стрелка прогиба не должна превышать 0,10 мм. Величину измеряют синусной линейкой или параллактическими пластинами.

В сомнительных случаях, когда необходима более точная проверка, можно построить график величин f. На стереопаре выбирают четыре контурные точки (/, //, ///, IV), расположенные в ее углах, и несколько контрольных контурных точек, расположенных равномерно в пределах ее площади (k,l,m,i). Для выбранных точек измеряют поперечные параллаксы и ординаты. По четырем точкам строят график величин f. Если график состоит из равноотстоящих параллельных линий, то это указывает, что по углам стереопары пленка была хорошо выровнена. Затем с графика снимают величины f для контрольных точек и вычисляют для них поперечные параллаксы

q_вычi=У_if_i.

Равенство вычисленных и измеренных поперечных параллаксов свидетельствует о достаточном выравнивании пленки в пределах стереопары.

Погрешности выравнивания можно выявить и при взаимном ориентировании аэрофотоснимков на универсальных стереофотограмметрических приборах. Остаточные поперечные параллаксы свидетельствуют о погрешностях аэрофотоснимков, одной из которых является недостаточное выравнивание.

После проверки всех требований и допусков, установленных основными техническими требованиями, каждый съемочный участок оценивается. Аэрофотосъемка участка получает оценку «хорошо», если:

а) соблюдены все допуски, установленные основными техническими требованиями;

б) не менее 75% аэронегативов в съемочном участке имеют по фотографическому качеству оценку «хорошо»;

в) фактическое число маршрутов на равнине равно расчетному, а при аэрофотосъемке горной местности не более 110% расчетного.

Во всех других случаях аэрофотосъемка участков оценивается как удовлетворительная.

3. Технология визуального дешифрирования

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 света человеком в противоположность яркости, реально существующему свойству окружающего мира.

Это восприятие основывается на способности воспринимать яркостные различия, которую принять характеризовать пороговыми значениями световой чувствительности зрения.

Разностный порог (В_p) - это разность яркости объекта (Во) и окружающего фона (В_f): В_p = В_о - В_f

Пороговый контраст (К) (или дифференциальный порог) - это отношение разностного порога к яркости фона:

В_p

К = -----.

В_f

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 дешифрирования 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 дешифрируемые 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).

Возможности визуального дешифрирования:

· Анализ изображения выполняется на уровне объектов, размеры которых в несколько раз больше разрешения (пиксела).

· Количественные оценки (площади, длины и т.д.) могут быть получены лишь приближенно.

· Анализ яркости (тон изображения) на черно-белых изображениях возможен в пределах до 12 ступеней.

· Совместный анализ зональных снимков ограничен, т.к. сопоставление более 2-х снимков затруднителен.

· Форма объектов в плане определяется легко и однозначно.

· Форма объектов в пространстве (их вертикальная протяженность) легко определяется на паре смежных снимков (по стереоприбору или по тени).

· Пространственное размещение объекта определяется легко.

· Хорошо используются косвенные признаки.

· Возможно дешифрирование сразу по выверенной легенде.

· Результаты деш. обычно субъективны.

Преимущество визуального метода (перед автоматизированным): экономичность, легкость и быстрота получения пространственной информации (формы, размеры объектов, особенности их распределения), одновременное использование всех дешифровочных признаков (и прямых, и косвенных), применение дешифровщиком логического мышления и интуиции (что пока не умеет машина).

Недостаток визуального метод: субъективизм (зависимость от дешифровщика), малая надежность, зависимость от компетентности дешифровщика, качества дополнительных и съемочных материалов, качества и достоверности эталонов.

4. Понятие об автоматизированном методе дешифрирования

стереоскопический наблюдение аэрофотосъемка дешифрирование

Компьютерные технологии обработки снимков по специальным алгоритмам и программам (с обучением и без). Дают точность 70-85%.

Для фотограмметрических измерений снимков применяют специальные прецизионные оптико-механические приборы, а также компьютерные комплексы со специализированным программным обеспечением. Для обработки аэрокосмических снимков на персональных компьютерах можно использовать коммерческое программное обеспечение общего назначения. Географ должен уметь выбрать оптимальный вариант обработки из многих возможных, предоставляемых коммерческим программным обеспечением.

В компьютерной технологии используется эталонирование, так как для выполнения компьютерного дешифрирования необходимо получить калибровочную информацию, где учитывается описание:

· Абсолютная или относительная;

· Радиометрическая или геометрическая калибровка исследуемого объекта (размер, высота, цвет, излучение и т.д. объекта).

Задача компьютерного дешифрирования снимков сводится к классификации -- последовательной «сортировке» всех пикселов цифрового снимка на несколько групп.

Для этого предложены алгоритмы классификации двух видов -- с обучением и без обучения (кластеризации - от англ. «скопление, группа»).

При классификации с обучением пикселы многозонального снимка группируются на основе сравнения их яркостей в каждой спектральной зоне с эталонными значениями.

При кластеризации же все пикселы разделяют на группы-кластеры по какому-либо формальному признаку, не прибегая к обучающим данным. Затем кластеры, полученные в результате автоматической группировки пикселов, дешифровщик относит к тем или иным объектам.

Достоверность компьютерного дешифрирования формально характеризуется отношением числа правильно классифицируемых пикселов к их общему числу и составляет в среднем 70-- 85 %, заметно падая с увеличением набора дешифрируемых объектов.

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).

Преимущество метода:

* возможность преобразования яркостей цифровых снимков для улучшения их восприятия;

* применение математических операций;

* возможность наложения изображений снимков (при многозональной съемке);

* Сопоставление разновременных снимков одного и того же объекта (с целью изучения его изменений во времени).

Недостаток метода:

* результаты не всегда объективны (достоверность всего 60-80%);

* метод не совсем самостоятельный (часто помогает и дополняет исполнитель).

Визуальный и автоматизированный методы имеют свои достоинства и недостатки.

Возможности автоматизированного дешифрирования:

· Анализ изображения выполняется на уровне отдельных пикселов.

· Количественные оценки (площадь, длина и т.д.) получаются с высокой точностью.

· Детальный и точный анализ яркостных различий ограничен лишь свойствами цифрового снимка.

· Возможен хороший анализ многозонального снимка.

· Определить форму объекта в плане сложно (практически сейчас не решается).

· Форма объекта в пространстве может быть определена по паре смежных снимков (стереоочками и специальными программами).

· Пространственную информацию получить сложно.

· Определяются лишь яркость и структура. Использовать косвенные признаки практически невозможно.

· Используются лишь простые легенды (часто не совсем логичные).

· Результаты цифровой обработки объективны, но зависят от параметров, заданных исполнителем.

Применение: при топографическом картографировании малообжитых труднодоступных районов.

5. Информативность и дешифрируемость исходных снимков

Дешифрование - это процесс извлечения разнообразных информационных данных из фотоизображений земной поверхности.

Дешифрирование рассматривается как процесс обнаружения, распознавания и получения количественных и качественных характеристик объектов местности. Обнаружение объекта заключается в определении его положения, а распознавание - в определении основного признака объекта, т. е. типа объекта в принятой системе классификации.

При этом производится обнаружение, распознавание объектов, определение их географической сущности, установление их качественных и количественных характеристик и закрепление результатов изучения на снимке или карте условными знаками. Дешифрование не менее важно, чем сама аэрофотосъемка, так как является основным этапом создания и обновления топографических карт. Его качество зависит от оптических и геометрических свойств АФС, применяемых приборов, а также уровня знаний и опыта дешифровщика.

В зависимости от поставленных задач различают общегеографическое (топографическое и ландшафтное) и специальное (геологическое, почвенное, лесное, военное и др.) дешифрование.

Топографическое дешифрование АФС производится с целью обнаружения и получения характеристик тех объектов, которые должны быть изображены на топографической карте. Оно может производится полевым, камеральным и комбинированным методом.

При полевом дешифровании объекты распознаются непосредственно на местности путем сличения АФС с натурой; при камеральном - изучают снимки в лабораторных условиях; при комбинированном - также и в поле, и по созданным эталонам дешифрования участков характерных ландшафтов.

Дешифрование АФС производится визуально или с помощью стереофотограмметрических приборов: стереоскопа, стереометра, стереопроектора. Во всех случаях дешифрование должно опираться на знание основных географических закономерностей и особенностей исследуемой местности, а также на изучение дешифровочных признаков объектов. Их делят на прямые и косвенные. Дешифровочными признаками считают характерные свойства объектов, по которым эти объекты могут быть обнаружены и опознаны.

Свойства объектов, отобразившиеся на АФС, называют прямыми признаками: размеры, форма, тень, цвет изображения объекта, а также структура фотоизображения.

Форма - основной прямой дешифровочный признак, выявляющий наличие объекта и некоторые его свойства. Например, на плановых аэрофотоснимках плоские объекты (пашни, озера и т.д.) сохраняют свои очертания. Тогда как вертикальные объекты (трубы, сооружения башенного типа и т.д.) изображаются в ортогональной проекции в центре снимка, а при удалении от центра (главной точки) приобретают все более перспективное.

По радиальному направлению форму объектов на АФС определяют по изображению их теней. Различают тени собственную и падающую. Часть объекта, расположенная со стороны, противоположной Солнцу, имеет собственную тень. Падающая тень отбрасывается объектом на поверхность Земли (другие предметы). Длина тени зависит от высоты Солнца и самого объекта. По теням на АФС определяют высоту объектов.

Размер изображения зависит от масштаба снимка. Линейная величина объекта определяется по формуле L=lm, где l - длина (ширина) объекта на снимке; L - длина объекта в натуре; m - знаменатель масштаба снимка.

Тон фотоизображения объекта зависит от степени почернения фотоэмульсионного слоя или яркости изображаемого объекта. Разный тон изображения на АФС обусловлен различной отражательной способностью, цветом объектов, условиями освещенности, качеством съемочной аппаратуры и фотоматериалов. Объекты с высоким коэффициентом яркости имеют на АФС более светлый тон (светлоокрашенные, сухие, гладкие, наиболее освещенные). А шероховатые и сильно увлаженные - более темный.

Рисунок (структура) фотоизображения обусловлен повторяемостью и характером размещения отдельных деталей. Он создается закономерным сочетанием ряда элементов, составляющих объект, и передает структуру этого объекта.

Рисунок фотоизображения зависит от внутренних связей между компонентами ландшафта и процессов, происходящих в конкретном природном комплексе. Каждому природно-территориальному комплексу свойственен определенный рисунок, передающий его морфологические особенности. Различают бесструктурный рисунок, характерный для изображения спокойной водной поверхности, луговой растительности, и структурный - пятнистый, зернистый, точечный, полосатый и т.д. Например, пятнистый рисунок характерен для торфяно-бугристой тундры; полосатый - для изображения свежевспаханных полей; линейно-точечный - для посевов технических культур; зернистый отображает участки леса.

Существенное значение при дешифрировании АФС имеют косвенные признаки, основанные на связях и взаимозависимостях объектов местности. Зная географические закономерности, можно по прямым признакам опознать какие-то объекты и по ним выявить связанные с ними другие, хотя на снимке они не изображены.

При дешифрировании природных, экономических и других объектов широко применяют косвенные признаки. Так, например, грунтовая дорога подходит к реке и продолжается на другом ее берегу, очевидно, что через реку есть переправа. А если берега пологие, сильно разъезженные у воды, и на реке заметен перекат, то здесь возможен и брод. По рисунку проселочной дороги можно судить о грунтах местности: на влажных участках дорога сильно разбита, имеет много объездов; на песчаном грунте - границы дороги расплывчатые ; на глинистом грунте контур дороги резко выражен, как бы врезан. Направление течения реки можно определить по притокам, впадающим под острым углом к направлению течения; выносы притоков сносятся по течению реки; острова сужаются вниз по течению.

Объектами топографического дешифрования являются населенные пункты, пути сообщения, линии связи и электропередачи, элементы экономики и культуры, гидрографические объекты, рельеф, грунты и растительность.

Населенные пункты: четко выделяются структурой фотоизображения и геометрическими фигурами кварталов. Можно определить тип населенного пункта, характер планировки. Так, сельские населенные пункты располагаются на берегах рек, оврагов. Характерно наличие хозяйственных построек, приусадебных участков и т.д.

Пути сообщения: признаками являются форма и местоположение, светлый тон фотоизображения. Для железных дорог характерна прямолинейность отрезков пути, закругленность поворотов, наличие насыпей и выемок, придорожных сооружений. Автомобильные дороги на АФС изображаются светлыми линиями различной толщины и извилистости. Грунтовые дороги выделяются извилистыми светлыми линиями с наличиями объездов, разъезженных участков. Дороги с покрытием выделяются прямолинейностью, плавностью поворотов, наличие насыпей и выемок, мостов, обсадок.

Разъезженные участки дорог, объезды, выделенные на снимках, служат косвенными признаками для характеристики грунта, заболоченных участков местности.

Водные объекты на АФС имеют темный фототон. Для них характерны неправильные очертания, многообразие форм и окраски.

Реки, озера, пруды распознаются по форме островов, направлению притоков, мелей и т.д.

Рельеф местности во всем его многообразии наиболее четко распознается при стереоскопическом рассматривании аэрофотоснимков. Дешифровочными признаками служат плановая конфигурация, объемная форма, тень, структура фотоизображения, состав растительности и т.д.

Почвенно-растительный покров: прямыми дешифровочными признаками служат фототон, структура фотоизображения, форма падающей тени, рельеф полога в лесных сообществах, связь с рельефом и гидрогеографической сетью. Древесные насаждения опознаются на снимках по относительно темному тону и зернистой структуре. В тоже время структура фотоизображения зависит от формы, размера и яркости крон деревьев, состава и расположения из в лесном массиве. Для саженного леса характерна линейная структура, сады опознаются по правильному изображению «зерен». «Зерна» кустарников мельче, чем «зерна» деревьев, имеют рассредоточенное размещение и очень короткую тень. Травянистые и кустарниковые сообщества на снимках имеют общий серый тон, который сильно варьирует в зависимости от наличия вида растительности и степени влажности болот.

Пашни обладают четко выраженной геометрической формой границ, полосчатым рисунком и разнотонностью.

Отдешифрированные объекты изображают условными знаками на АФС или кальке. Изображение рельефа на АФС может быть получено или в поле путем топографической съемки, или путем рисовки рельефа на стереофотограмметрических приборах.

По степени дешифрируемости предъявляемые изображения объектов местности делят на три группы:

объекты, для которых возможно только обнаружение - степень дешифрируемости 33%;

объекты, которые можно распознать (в т. ч. и по косвенным признакам), однако невозможно определить для них обязательные характеристики - степень дешифрируемости 66 %;

распознанные объекты, для которых определены обязательные характеристики - степень дешифрируемости 100 %.

Результаты дешифрирования проверяются в процессе досбора информации по фондовым источникам и при полевом обследовании. Среди фондовых источников - картографические материалы, литературные источники и отраслевые банки данных. В их числе могут быть топографические и тематические карты, материалы дежурства, данные топографического мониторинга, кадастровая информация, ведомственные банки данных и др.

После досбора информации и проверки по фондовым материалам или посредством полевого обследования результаты дешифрирования подлежат сравнению с материалами дешифрирования других традиционных или перспективных ДДЗ.

Результаты оценки тестовых изображений показывают, что современные материалы космической панхроматической съемки с разрешением 1-2 м на местности позволяют получить при их дешифрирования до 2/3 необходимой топографической информации. При планировании работ по топографическому картографированию по материалам современной космической съемки необходимо учитывать, что 1/3 необходимой топографической информации должна быть получена дополнительно из фондовых источников или в результате полевого дообследования.

Список используемой литературы

1. Фотограмметрия: Часть 1 / Под общ. ред. доктора технич. наук проф. А. Н. Лобанова. -- М.: Геодезиздат, 1956. -- 412 с.

2. Бобир Н.Я., Лобанов А.Н., Федорук Г.Д., Фотограмметрия, М., 1974;

3. Дробышев Ф.В., Основы аэрофотосъемки и фотограмметрии, 3 изд., М., 1973;

4. Коншин М.Д., Аэрофотограмметрия, М., 1967; Лобанов А.Н., Аэрофототопография, М., 1971;

5. Дейнеко В. Ф., Аэрофотогеодезия, М., 1968;

6. Картография с основами топографии: Учебное пособие для студентов пед.ин-тов по спец. «География»/Г.Ю.Грюнберг, Н.А.Лапкина, Н.В.Малахов, Е.С.Фельдман; Под ред. Г.Ю.Грюнберга. - М.: Просвещение, 1991. - 368с.: ил.

7. Курошев Г.Д. Геодезия и топография: учебник для студ.вузов/Г.Д.Курошев, Л.Е.Смирнов. - 2-е изд., стер. - М.: Издательский центр «Академия», 2008. - 176 с.

8. Южанинов В.С. Картография с основами топографии: Учеб. пособие. - М.: Высш. Шк., 2001. - 302 с.: ил.

Размещено на Allbest.ru