Виды дешифрирования: визуальное, автоматизированное, общегеографическое, тематическое, индикационное.

· аэрозольное – на взвешенных частицах.; не подчиняется з-ну, зависит от количества частиц, их размера и цвета.

Скопление более крупных молекул и частиц аэрозоля создают ахроматичный рассеянный свет. Дымка – свечение слоя атм., находящегося между объектом и наблюдателем (съемочной системой), вызванное рассеянием света на флуктуационных неоднородностях газов и на тв. частицах. Она ослабляет световой поток, регистрируемый приемником излучения; создает дополнительное свечение, что приводит к понижению контраста на снимках.

2) Поглощение.

Основные поглатители: кислород,озон, водяной пар,угл. газ.

Озон-полностью поглощает ультрафиолетовое излучение с длиной волны меньше 0,3 мкм. Полосы поглощения для озона и кислорода неглубокие и неширокие.

Угл.газ.-работают в ниж. атмосфере. Полосы поглощения:2,7; 4,3; 15 мкм работают в ИК. В них очень сильно искажается излучение. Чем меньше яркость ,тем содержание угл.газа больше.

Вод.пар-работает в тропосфере. Полосы поглощения: 1,45; 1,95;2,3-3,4;4,5-8,0 мкм.

На длине волны =6, при определённой концентрации вод, пар поглощает всё.

3 )преломление( рефракция ) -изменение направления проходящего излучения

1. Основные съемочные системы, их классификация.(с.73 в учебнике)

1. По диапазону э-м спектра :

Оптические:

Фотографические, оптико-электронные системы

Радиотехнические:

1. Микроволновый сканирующий радиометр – пассивн. с.с

2. Радиолокатор бокового обзора (РЛС БО) – строчные системы. (определяется ширина строки ->находится пространственное разрешение) РЛО БО имеет пространств. разрешение 50-600 м. РЛ с сист. апиртурой до 1 м. Недостаток работ: потеря пространственного разрешения.

3. По способу построения изображения:

-кадровые:

Все изображение получается одномоментно, строят изображение по правилам центрального проектирования.

А) телевизионные: изображение на экране фотолучевой трубки.

Б) Цифровые: изо-е в центральной проекции строится на ПЗС-матрице, обеспечивая лучшее пространственное разрешение, чем фотоприемники.

В) Мозаичные (оптико-мех. Сканеры). Сканирование осущ-ся качающимся зеркалом поперек маршрута, ширина полосы, увиденной зеркалом, зависит от угла обзора (от 3 до 5 градусов)

- строчные:

Формируют изображение постепенно

Варианты сканерной съемки:

Сканеры – линейные (строки не строго параллельны – поэтому погрешности), поперечные (линейка ПЗС располагается в продольном отношении), продольные (оптимальный вариант сканера – линейка ПЗС поперек, перпендикулярна направлению полета строки форм-ся за счет перемещ носителя.) Вместо зеркальных – оптико-эл. сканеры с ПЗС-линейкой, где строка формируется сразу. Имеют хорошее разрешение, возможность опреативного получения информации. Регистрируя яркости в цифровом виде обеспечивают автоматизированную обработку результатов съемки. Но при этом дорогие и технически уязвимые.

В микроволном диапазоне используются микроволн. Радиометры – сканирующие и несканир-е. Все сканирующие съемочные системы рад. по пр-вен. разрешению на:

МСУ-М - многоканальное сканир. устройство в неск-ко отдаленных спектральных каналах, низк разрешение – больше 50 м.

МСУ-С – многозональн сканиру устр-во …среднего разрешения (до 50 м)

МСУ-Э - высокое разр. (экспериментальные) – 10 м и меньше

По используемым приемникам

- фотографические: (ч-б, спектральная, спектрозональная)

Космический фотоаппарат (кадровая съемочная система) – КФА – имеют бльшие фокусные расстояния

Работа со светочувствительными слоями

Аэрофотоаппарат- АФА (осн. Показатель фотоаппаратов – фокусное расстояние в мм от центра проектирования до плоскости в которой строится изображение. длинноволновый фокус (200-300 мм), нормальнофокусный, короткофокусный (70), среднефокусный (100-120) Чем короче фокус, тем больше искажение на снимке. Предпочтительнее дальнефокусные снимки. Преимущественно короткофокусные позволяют выделить форму рельефа с небольшими различиями, или на малых участках). Узкоугольная оптика лучше для дешифрирования (меньше искажение), масштаб вертикальный и горизонтальный одинаковый. В широкоугол – вертик масштаб преувеличен – полезно дя мест-ти с плоховыр рельефом.

оптико- электронные (сканерные)

Основная функция – формирование пространственного распределения яркостей.

Цифровые фотокамеры, сканеры с ПЗС матрицей – построчное просматривание ( угол от 5 до 50 гр.)

5. По регистрируемому излучению:

a. Пассивные – регистрируется естественно отраженное солнечное или собственное излучение Земли

b. Активные- радиолокаторы, лидары – позиционируют отраженный сигнал по времени его возврата

По виду конечной продукции

- цифровые показатели (количественные оценки):

Энергетические (тепловые) и спектрально-энергетические

- изображение

1. Основные свойства приемников излучения

1. пространственное разрешение – определяется размером датчика (проекция на поверхность З с учетом коэф-та) зависит от формы объекта (объекты одного размера разной формы могут проявляться и не проявляться) прежде всего проявл линейные объекты, площадные могут не проявл. R=a*H/f, а –размер датчика, H – высота орбиты (полета), f – фокусное расстояние оптической системы.

2. общая и спектральная чувствительность - Общая чувствительность – возможность приемника передавать яркостные контрасты (градиенты). количественная мера светочувствительности, определяемая экспериментально при стандартизированных условиях экспонирования белым светом фотоматериала и его последующей обработки. Измеряется по получаемой оптической плотности фотоматериала, или, для электронных устройств, по величине выходного сигнала устройства. Также называется интегральной или фотографической чувствительностью. Для краткости именно общая светочувствительность обычно называется светочувствительностью или чувствительностью фотоматериала.

Спектральная чувствительность - количественная мера, измеренная при экспонировании монохроматическим светом определённой длины волны. Также это наименование применяется к графику зависимости спектральной чувствительности от длины волны (или частоты) электромагнитного излучения. Чувствительность большинства плёнок не является строго равномерной по всему диапазону видимого света с резким обрывом на границе.

3. спектральное разрешение – опр-ся числом и шриной спектр зон, в кот приемник регистрирует отдельные пришедшие яркости.

Преимущества: детальная регистрация кривой в момент съемки, позволяет вырезать очень узкие полосы для регистрации излучения.

4. радиометрическое разрешение – опр-ся числом уровня квантования (насколько можно разложить пришедшие яркости) единичный снимок никогда не занимает весь радиометрический диапазон

5 тепловое разрешение - ?

От 0,2 до 0, 5 гр.

6. временное разрешение- интервал, через который система повторяет съемку данной территории с одной орбиты съем системы. Снимает терр со своей орбиты и терр снятую на предыдущем витке. От 15 до 30 минут для геостационарных метеорологических спутников. 16-17 для ресурсных спутников.

7. географическое разрешение – разраб в данное время . – привязка дешифриров объектов при конкретном пространств разрешении.

1. Фотографические приемники излучения. (с. 45)

Основаны на хим принципе действия: основа – светочуствительный слой, в котором при воздействии излучения выделяются микроскопические кристаллы серебра, от размеров которых зависит светочувствительность слоя. (чем крупнее, тем выше св). Светочувствительный слой светлее или темнее

Ф/г пленки:

Ч-б

Цветные (орто-, панхроматические)

Спектрозональные

Цветные пленки: Синий, зеленый, красный

Спектрозональные пленки – нет синего чувствительного слоя, вместо него ввод слоя чувствительного к инфракрасным лучам. Спектрозональн пленки – ложноцветная передача. При ложноцветной передачи число цвет. оттенков возрастает по сравнению с цвет. снимками

13. Электрические приемники излучения.

Эл. пр-ки – фотореакция на пришедшее излучение. Преобразуют отраженное излуч. в электрич. сигнал.

Под возд-ем излучения они вырабатывают эл сигнал, сила кот. должна быть пропорциональна яркости.

Три вида эл. приёмников:

1. Фотоэлектрические:

a) В кач-ве чувствительного эл-та исп. различные металлы. Под действием пришедшего излучения из поверхности светочувствительного слоя металла вырываются потоки электронов, кот и формируют ответный эл. сигнал. Могут работать лишь в видимом диапазоне. В зависимости от металла может меняться спектральная чувствительность.

b) Хорошего фотометрического качества. Работают электрические полупроводники. Приемники – фотосопротивления или фоторезисторы. Меняется сопротивление и как следствие сила тока. Исп различные полупроводники, спектральную чувствительность можно продлить на весь ИК диапазон. Отсутствие четкой корелляции яркостного сигнала. Среди этого вида (1b) есть особый подвид – ПЗС приемники (фотодиод) – приборы зарядовой связи; многоэлементные приборы, состоящие из 1000-1млн-ов мелких фотодиодов, размер которых примерно 0,2 мм. Есть ПЗС-линейки и ПЗС-матрицы. ПЗС имеют лучшее пространственное разрешение (до 0,5м).

· Голометры

Оптико-электронная

Тепловая (дальний ик), лазерная (цф, видимый, ик), гиперспектральная (видимый, ик)

Радиосъемка:радиотепловая (микроволновая), радиолокационная.

1. Фотографические съемки

Выполняется и аэро- и космическая съемка.

В зависимости от направления оптической оси аэрофотоаппарата различают:

1)плановую (вертикальную) фотосъемку, при которой ось направляют отвесно, снимок горизонтален, угол наклона снимка не более 3* (из-за технических колебаний)

2)перспективную фотосъемку: ось фотоаппарата направляют под углом к вертикали, снимок при этом охватывает большую площадь, чем при плановой, и более привычен глазу.

По характеру покрытия местности:

1)одномаршрутная съемка (речные долины, прибрежная полоса; выборочный маршрут);

2)многомаршрутная = площадная: участок покрывается серией параллельных прямолинейных аэросъемочных маршрутов, обычно прокладываемых с запада на восток; с продольным перекрытием (в среднем 60%) – стереоскопическая пара, при этом поперечное перекрытие соседних маршрутов = 30%.

Важен выбор времени съемки (наличие снежн.покрова, фенофаза растений, состояние с/х угодий, режим водных объектов и пр.). Обычно аэрофотосъемку выполняют в летние безоблачные дни в околополуденное время.

До 90-х гг лучшим пространственным разрешением было 2 м. Эти снимки отличаются хорошей изобразительностью. У них хорошие геометрические свойства (не искажаются от центра к краям). Но сейчас лучше цифровые снимки.

1. Тепловая съемка

Тепловые работы: энергетический подход (температурное профилирование), спектрально-энергетический подход (получение спектральной кривой), съемка = получение изображение (получение теплового снимка – температура акваторий, геотермальные области, тепловое загрязнение = сброс промышленных вод, также те, что связаны с гидрогеологическими и мелиоративными работами = где испарение там холоднее, кроме того горные породы являются селективными излучателями – относятся к тепловым).

Тепловые инфракрасные снимки, получаемые в тепловом инфракрасном диапазоне, отображают в отличие от других не оптические, а температурные характеристики поверхности – холодные и теплые объекты изображаются на них разными тонами. Можно получать снимки независимо от условий освещения, например полярной ночью, однако облачность является препятствием для съемки – на снимках отображается холодная верхняя поверхность облаков. Тепловая съемка выполняется нередко теми же сканирующими радиометрами, что и съемка в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне, дополненными тепловыми каналами. Пространственное разрешение тепловых снимков, передаваемых с метеоспутников, такое же, как и снимков в видимом диапазоне, - 1 км, температурные различия регистрируются с точностью 0,1 – 0,2 *С. При значительном охвате 2 – 3 тыс.км и большом угле сканирования для них характерны те же геометрические искажения, что и для сканерных снимком в видимом диапазоне. С ресурсных спутников передают тепловые снимки более высокого пространственного разрешения, достигающего 60 м при охвате 180 км. Тепловые снимки поступают и в многозональном варианте съемки, а также при гиперспектральной съемке в узких зонах теплового диапазона.

Тепловые снимки (инструмент - тепловизор) по охвату близки к оптико-механическим снимкам. Геометрия снимков как у оптико-механических (плохая – масштаб меняется от центра к краям, что плохо для картографирования, но для оценки состояния нормально).

Выполняются в дальнем ИК диапазоне, возможна многозональная регистрация, регистрируемое излучение – собственное тепловое массивное, регистрируется радиационная яркость.

1. Многозональная съемка

В современном аэрокосмическом зондировании многозональный принцип стал основным.

Многозональная регистрация – синхронная регистрация нескольких спектральных диапазонов.

Многозональная съемка выполняется одновременно в 3 – 7 узких спектральных зонах видимого и инфракрасного диапазона и иногда сочетается со съемкой в панхроматической зоне для получения снимков наиболее высокого пространственного разрешения. Сканеры с ПЗС-матрицами позволяют увеличить число спектральных зон до нескольких сотен (гиперспектральная съемка – выделяет конкретные экологические ситуации). При радиолокационной съемке многозональный принцип реализуется использованием нескольких длин радиоволн (частот) СВЧ-диапазона (многочастотная съемка) и разной поляризации зондирующего излучения (поляризационная съемка).

Плюсы (суть) при общей или близкой интегральной яркости на панхроматическом снимке плохо различаются, но если есть набор зональных снимков разных интервалов будут хороши видны различия.

В многозональном варианте регистрации по спектру от 4 до 6 зон.

Многозональная съемка сопровождается панхроматической.

Размер

Абсолютными размерами пользуются редко, обычно используют относительные размеры объектов. Так, в сельском населенном пункте из двух рядом расположенных строений больший размер имеет дом, меньший – подсобные помещения, хоз. постройки, сараи, чем лучше класс дороги ,тем она шире(в лесной зоне),в тундре наоборот.

Тень

Дешифровочный признак, позволяющий судить о пространственной форме объектов на снимке.

- падающая тень отбрасывается самим объектом, в большей степени определяет вертикальную протяженность, силуэт объекта.

- собственная тень позволяет судить о поверхности объектов, имеющих объемную форму,легко выделяются объекты с выраженным гребнем.(склоны)

Если существующую резкость разделить между освещенной частью и затемненной, то объект имеет угловатую форму.

Падающая тень – по ней можно судить о высоте объектов (это возможно сделать в случае, если тень падает на ровную поверхность). Позволяет отдешифрировать, те объекты, которые не отобразились из-за своей малой площади(трубы, башни).Всегда нужно знать время съёмки, чтобы знать положения солнца.

Существенную роль играет тень как дешифровочный признак рельефа. По выраженности границы тени определяют профиль водораздельных поверхностей, бровок эрозийных форм, гребней форм эолового рельефа, по размеру протяженности – относительную высоту или длину форм рельефа.

Значение тени как дешифровочного признака велико на крупномасштабных снимках

Полевое дешифрирование

Полевое дешифрирование заключается в сопоставлении изображения на снимках (фотоплане, фотосхеме) с местностью, в результате чего опознаются объекты и определяются их свойства.

Подготовительный этап при полевом дешифрировании включает в себя:

1) Определение масштабов снимков (формула 1/m = f/H, где m – масштаб, f – фокусное расстояние, H – высота полета);

2) В некоторых случаях нужно уточнить ориентировку каждого снимка;

3) Нужно спроектировать маршруты полевого обследования и выбрать снимки для создания эталонного дешифрирования. Маршруты должны охватывать все участки с разным рисунком и по ландшафтам, учитываются места, вызывающие затруднения.

4) Условия проходимости местности и существование дорожной сети

Полевое дешифрирование может быть:

- наземным

- аэровизуальным

- подспутниковое наблюдение

Наземное

1) Главное – определить правильно начальную точку маршрута. Нужно начинать с четкой контурной точки. При открытой местности нужно отобразить 500 м влево и вправо, а при закрытой местности – 300 м;

2) Опознавание объектов и их обозначение на снимке;

3) Нанесение объектов, не изобразившихся на снимке из-за своих малых размеров или появившихся после выполнения съемки.

4) При тематическом полевом дешифрировании создается эталон дешифрирования, а также определяются прямые и косвенные признаки дешифрирования. Если нужно отобразить почвенный покров – проводят интерполяцию по растительному покрову.

Аэровизуальное дешифрирование

Если необходимо покрыть местность сплошной съемкой, рекомендуется высота полета 200 м при скорости 10 км/ч. В случае местности с мелкими контурами, то рекомендуемая высота порядка 300 м. Если местность с крупными контурами, тогда высота полета может быть поднята до 700-800 метров. Раньше использовалась в основном для удаленных районов.

Подспутниковые наблюдения –синхронная регистрация оптических свойств объекта на разных уровнях. Наблюдения возникли при разработке методики дешифрирования космических снимков. То есть синхронны наземные, воздушные (самолетные), орбитальные работы.

Главное правило полевого дешифрирования – что сделано за день, вечером должно быть четко зафиксировано.

28. Эталоны полевого дешифрирования

Эталон – образец дешифрирования, созданный на отдельном снимке из многих, покрывающих территорию исследования или картографирования.

Раньше способ камерального дешифриров-я с использованием полевых эталонов применялся при топографическом картографировании малообжитых труднодоступных районов страны, а позже стал применяться при всех видах тематического дешифрирования и картографирования.

Суть (основные моменты)

1. в поле с большой полнотой и детальностью дешифрируются отдельные снимки или группы снимков на типичных для данной территории ключевых участках.

2. эти снимки, становясь эталонами, используются при камеральном дешифрировании как источник сведений о местных объектах и признаках их дешифрирования.

3. эталоны сопровождаются описаниями, где указываются особенности местности, дается ее физико-географическая характеристика, отмечаются индивидуальные черты некоторых важных, но плохо распознающихся объектов и явлений.

2 подхода к содержанию эталонов:

Эталон признаков.

На нем выделяются независимо от величины все участки, которые отличаются друг от друга характером изображения, рисунка. Они обозначаются порядковыми номерами, соотносятся с местностью и описываются с указанием, какими из принятых условных знаков или их комбинациями следует показывать содержание контура на карте.

Эталон содержания.

эталонные снимки полностью дешифрируются в принятой системе картографических условных знаков, в которой будет передан окончательный результат. Так получается графическая схема дешифрирования – предкарта, содержание которой генерализованно по всем картографическим правилам.

Применение:

-рабочее эталонирование (топографичекое картографирование)

- способ систематизации признаков (работа со снимками всех масштабов)-à

- способ описания и изучения ГО Земли или ее частей.

Способ систематизации признаков.

- эталонирование разнообразных формальных признаков (структуры и текстуры) изображения, рассортированных и объясненных - изображение по форме. -> прямой (формальный) эталон – эталон прямых признаков.

- этал-е как способ систематизации ландшафтного многообразия территории – изображение по содержанию ---> целевой эталон: общегеографический (топографический), комплексный (ландшафтный).

↓

Многообразие создаваемых эталонов.

Эталоны длительного использования создаются в виде больших собраний эталонов- информационных систем (банки данных на компьютерной базе).

29. Камеральное дешифрирование (экономичнее полевого, но менее надежно)

К.д.- распознавание объектов на снимках в лабораторных условиях, путем сопоставления изображения с имеющимися эталонами и знаниями дешифровщика.

Визуальное деш-е (процесс выполняемы исполнителем).

Повышается внимание к полученным источникам данных.

Начинается с обязательного стереопросмотра дешифровочной местности (модель всегда богаче плоского изображения). К просмотру стереомоделей нужно обращаться неоднократно. В случае дешифрирования с аэроснимком выяснить наличие преувеличения вертикального масштаба моделей.

Порядок дешифрирования

В горных районах дешифрирование начинается с рельефа, в сильно обводненных районах (дельтах рек, тундре) более целесообразно сначала анализировать гидрографическую сеть. Однако начинать дешифрирование с нб значимых удается не всегда, чаще распознавание начинается с физиономичных (наилучшим образом читаемых). Это характерные черты местности. Использование эталонов, к-рые создаются при полевом дешифрировании на подготовительном этапе.

Преимущества:

- легкость получения пространственной информации (форма, размеры, особенности распределения объектов)

- одновременное использование всей совокупности дешифровочных признаков, в особенности косвенных.

- логическое мышление и интуиция

- стереоскопическое восприятие модели рельефа

Автоматизированное деш-е.

Цифровая обработка снимков (отнесение каждого пикселя к какому-то классу).

Преимущества:

- возможность преобразования яркостей цифровых снимков для улучшения их восприятия

- разнообразные математические операции

- при обработке многозональных снимков

- при сопоставлении разновременных съемочных и картографических материалов.

По территориальному охвату:

- площадная – верх ориентирован на север

- маршрутная (трассы, линейные сооружения) – верх зависит от маршрута.

По геометрическим условиям:

- идеальная - местность строго горизонтальна, оптич. ось фотокамеры – отвесна

- плановая – угол < 3 градусов

- перспктиdная – преднамеренно большие углы (до 40 градусов) Делается при больших наклонах Земли или для макс. Охвата территории при одном облёте.

Аэросъемка выполняется в основном с самолетов. Аэроснимки получают способом фотографирования. Их преимущество- очень высокая детальность и оперативность на небольших территориях.

Показателем детальности изображения на снимке служит масштаб.

Аэросъемка - сложный процесс. Рекогносцировка на местности, геодезические пункты. Выбирается съемка в нужных диапазонах в зависимости от потребности. Летит самолет и снимает по маршруту.
Далее – мензульная съемка, снимается рельеф. В поле сразу дешефрируется то,что невозможно дешефрировать камерально. Далее – процесс дешифрирования.

Снимок отличается от поверхности, но его можно трансформировать по углам, т. е. повернуть, как надо. Для этого есть поперечный, продольный углы и угол поворота. Снимки трансформируются, склеивается – фотоплан. И можно получить три вида фотодокументов- фотоплан, ортофотоплан и фотосхема.

Для характеристики детальности аэроснимка используется величина пространственного разрешения- размер на местности самой малой детали, воспроизведённой на снимке.

Пространственное разрешение фотогр снимков зависит от высоты съемки, свойств объектива камеры, разрешающей способности пленки и фотобумаги.

Разрешение снимков, полученных оптико-электронными съемочными системами(сканерами), определяется размером элемента изображения, пиксела:R=s√2 s-размер пиксела в метрах.

Снимок получается в центральной проекции. Св-ва центральной проекции:
1.любая точка плоскости основания изображается в картинной плоскости точкой.
2.Прямая плоскости основания в общем случае изображается в картинной плоскости прямой
3.Прямые, лежащие в плоскости осно- вания параллельно линии направления съёмки, изображаются на фотоснимке в виде пучка прямых, сходящихся в глав- ной точке схода.
4.Параллельные прямые плоскости основания, проведенные под произ- вольным углом к линии направления съёмки, изображаются в плоскости фотоснимка в виде пучка прямых, схо- дящихся на линии истинного горизонта (в боковой точке схода).

5. Прямые, перпендикулярные к плоск -ости основ