Методы дешифрирования и цифровой обработки изображений

На снимке из Космоса земные объекты могут быть совершенно непохожими на свои реальные образы. Поэтому дешифровщики космических снимков, конечно же, обязательно зная механизм изучаемых явлений (например, биологический), местоположение и природно-хозяйственные условия опорных наземных объектов, очень часто пользуются методом аналогий, при котором основную роль играют такие характеристики снимков, как цвет, яркость, геометрия, размер, текстура.

А на земле, на опорных объектах работниками специальных служб измеряются наземные параметры, характеризующие состояние наблюдаемых объектов: урожайность сельскохозяйственных культур, засоленность, влажность, гумусность почвы, площадь листовой поверхности сельскохозяйственных растений, толщина снегового покрытия, загрязненность водных поверхностей нефтепродуктами и многие другие параметры, величины которых имеют тесную связь с яркостными характеристиками космических снимков. Такие опорные объекты называются тематическими полигонами.

Снимки могут быть цветными и черно-белыми. Цветные снимки информативнее, чем черно-белые, но в большинстве случаев они состоят из «псевдоцветов». Это не значит, что такие цвета всегда «не настоящие». Просто глаз человека и съемочная аппаратура имеют различные возможности для регистрации электромагнитных излучений, и у них по-разному может происходить восприятие цвета (например, как у собаки и человека).

Геометрия и размер объекта укажут, естественный это покров или искусственный.

Все снимки из Космоса выполняются в трех основных диапазонахэлектромагнитных излучений: видимом, тепловом и микроволновом. Снимки в тепловом и микроволновом диапазонах дают человеку возможность увидеть такие явления, которые он никогда бы не увидел собственными глазами.

При анализе пространственного распределения температур на тепловых снимках часто выявляются температурные аномалии. Это могут быть пожары, металлургические комбинаты, теплообменники атомных электростанций, утечки воды из оросительных каналов и водохранилищ, загрязнения водных поверхностей нефтепродуктами.

А вот на американском спутнике Terra находится аппаратура Modis, которая имеет 36 (!!!) спектральных каналов и все космические снимки с этого спутника предоставляются по системе Интернет в режиме свободного доступа.

Существует еще один вид разрешения снимков – радиометрическое разрешение - способность съемочной аппаратуры передавать количество яркостных оттенков черно-белой палитры изображения. Для сравнения можно представить себе, что человеческий глаз способен различить не более 8-10 тонов серого цвета, в то время, как снимок может содержать несколько тысяч тонов, которые могут быть выделены только с помощью компьютера.

Основные объекты на космических снимках - облака, дымы, снег, лед, вода, почвенная влага, растительный и почвенный покров, песок, скальные породы изображаются по-разному в зависимости от используемого спектрального канала и состояния основного объекта.

По геометрическому разрешению все космические снимки делятся на три основные группы: малое (километры – десятки километров), среднее (сотни метров) и высокое (метры-десятки метров).

Генерализацией называется степень обобщения изображения, т. е. когда изображение многих черт земной поверхности на снимках освобождается от мелких деталей.

Элементы технологии дешифрирования космических снимков.

Маски, которые используются при обработке цифровых спутниковых снимков - позволяют максимально открыть объект наблюдений.

Допустим, нас интересует не весь снимок, а только часть. Для того, чтобы получить необходимый нам результат, мы изготавливаем маски интересующих нас объектов, и в конечном итоге получаем, то, что нам надо.

Существуют несколько способов формирования объектового состава карт: визуальное дешифрирование, автоматическое дешифрирование с обучением, расчет индексов. При визуальном дешифрировании распознавание объектов проводится на основании специальных документов: дешифровочных атласов, в которых указаны характерные изображения объектов их отличительных характеристики, способы их переноса на картографические материалы.

11. Геоинформационные системы (ГИС) - автоматизированные информационные cистемы, предназначенные для обработки пространственно-временных данных, основой интеграции которых служит географическая информация.

В ГИС осуществляется комплексная обработка информации - от ее сбора до хранения, обновления и представления, в связи с этим ГИС рассматривается с различных позиций.

Как системы управления ГИС предназначены для обеспечения принятия решений по оптимальному управлению землями и ресурсами, городским хозяйством, по управлению транспортом и розничной торговлей, использованию океанов или других пространственных объектов. При этом для принятия решений в числе других всегда используют картографические данные.

Как автоматизированные информационные системы ГИС объединяют ряд технологий или технологических процессов известных информационных систем типа автоматизированных систем научных исследований (АСНИ), систем автоматизированного проектирования (САПР), автоматизированных справочно-информационных систем (АСИС) и др.

Основу интеграции технологий ГИС составляют технологии САПР.

Как геосистемы ГИС включают технологии таких систем, как географические информационные системы (ГИС), системы картографической информации (СКИ), автоматизированные системы картографирования (АСК) и т.п.

Как системы, использующие базы данных, ГИС характеризуются широким набором данных, собираемых с помощью разных методов и технологий.

Как системы моделирования ГИС используют максимальное количество методов и процессов моделирования, применяемых в других автоматизированных системах.

Как системы получения проектных решений ГИС во многом применяют методы автоматизированного проектирования и решают ряд специальных проектных задач, которые в типовом автоматизированном проектировании не встречаются.

Как системы представления информации ГИС являются развитием автоматизированных систем документационного обеспечения (АСДО) с использованием современных технологий мультимедиа.

Ученые подсчитали, что 85% информации, с которой сталкивается человек в своей жизни, имеет территориальную привязку. Поэтому перечислить все области применения ГИС просто невозможно. Этим системам можно найти применение практически в любой сфере трудовой деятельности человека.

ГИСэффективны во всех областях, где осуществляется учет и управление территорией и объектами на ней. ГИС позволяют точнейшим образом учитывать координаты объектов и площади участков; наиболее объективно оценивать участки и объекты, а также могут давать точную информацию о налогооблагаемой базе; вести мониторинг экологической ситуации и учет природных ресурсов.

Для космических и аэрофотоснимков важно то, что ГИС могут выявлять участки поверхности с заданным набором свойств, отраженных на снимках в разных участках спектра.

ГИСы рассматриваются как инструменты познания закономерностей структуры, организации экосистем и геосистем. Объединяющих геоморфологические, климатические, гидрологические и биологические элементы на определённых участка земной поверхности.

ГИСы являются своеобразной базой данных для изучения природных особенностей региона, динамики происходящих в них процессов и явлений.

В ГИСах имеется программный механизм генерации картографических, векторных изображений, в которых в виде отдельных символов, на определённых участках карты указываются специализированные базы данных, характеризующие данный объект на карте.

С помощью специальных символов на карте могут быть обозначены машинные имитационные модели, связанные с объектом на карте.

Географические данные содержат четыре интегрированных компонента: местоположение; свойства и характеристики; пространственные отношения; время.