Сущность дешифрирования. Дешифрирование снимков как метод исследования территорий, акваторий, явлений основано на зависимости между свойствами объектов и характером их воспроизведения на снимках.
Дешифровочные свойства-это свойство объектов, нашедшие отражение на снимке и используемые для распознавания.
Дешифрировать снимок-это значит обнаружить, распознать, классифицировать и интерпретировать выявленный объект или явление
Дешифрирование-это процесс распознавания:объектов, их свойств, взаимосвязей по их изображениям на снимке. Это и метод изучения и исследования объектов, явлений и процессов на земной поверхности, который заключается в распознавании объектов по их признакам, определении характеристик, установлении взаимосвязей с другими объектами.
2.Роль и значение дешифрирования при создании и обновлении топографических карт.
Процесс дешифрирования при составление и обновление топографических карт рассматривается на широкой географической основе с учетом комплексности решаемых задач и производственной направленности картографирования.
3.Виды и методы дешифрирования.
Виды дешифрирования. Различают дешифрирование военное, топографическое, геологическое, сельскохозяйственное, лесное и др. При географическом дешифрировании необходимо определить, что изображено на снимке. В зависимости от целей исследований и дешифрирования ответ может быть и простым (лес, водоем, ледник) и более сложным.
В настоящее время основным и наиболее распространено визуальное дешифрирование, так как в нем изучаемый объект или явление рассматривается в пространственной связи с его окружением, что дает дополнит информацию, которая ускользает при компьютерной обработке. Поэтому для получения комплексной тематической информации стремятся интегрировать визуальное и компьютерное дешифрирование, каждое из которых имеет свои достоинства и ограничения.
4.Дешифровочные признаки изображений объектов местности.
Дешифровочные признаки делятся на прямые и косвенные.
Свойства объектов, находящие непосредственное отображение на снимках, принято называть прямыми дешифровочными признаками.
К ним относятся три группы признаков:
Геометрические (форма, тень, размер),
Яркостные (фототон, уровень яркости, цвет, спектральный образ),
Структурные (текстура, структура, рисунок изображения).
Прямые дешифровочные признаки позволяют распознать объекты, изображенные на снимке, однако по ним не всегда удается определить их свойства, то есть интерпретировать их, а также картографировать объекты, не изобразившиеся на снимках, изучать процессы и явления.
К косвенным признакам относятся отразившиеся на аэрофотоснимках существующие в природе взаимообусловленность и взаимосвязи между явлениями и объектами: геоморфологические, геоботанические, взаимосвязь между рельефом и сопротивляемостью грунтов и пород размывам, выветриванию и т.д.
Например, по характеру растительного покрова можно судить о почвенно-грунтовом и гидрогеологическом строении местности, по очертанию русел рек в плане можно судить о типе руслового процесса, по староречьям на поймах - о его направленности и темпе и т.д.
Существенно расширяет возможности дешифрирования использование в сочетании с традиционной плановой аэрофотосъемкой других видов аэросъемок: перспективной, цветной, спектрозональной, многозональной, тепловой, радиолокационной, воздушного лазерного сканирования и т.д.
ДЕШИФРИРОВАНИЕ СНИМКОВ
Султангулова Зиля Сабитовна
Голдырев Александр Вячеславович
студенты 4 курса, географический факультет, БашГУ, РФ, г. Уфа
Вильданов Ильдар Радикович
научный руководитель, асс., БашГУ, РФ, г. Уфа
Космический снимок содержит подробную информацию о состоянии объектов земной поверхности в момент съемки. Для дешифрирования снимков используют специальные методы и дополнительные данные, полученные из различных источников - карт, отчетов о полевых исследованиях и ранее полученных результатов анализа снимков той же территории. Дешифрирование основывается на определенных физических характеристиках объектов и явлений, а его результаты зависят от опыта оператора, типа распознаваемого объекта и качества снимка.
Дешифрирование определяют как процесс изучения снимков с целью идентификации объектов и оценки их значимости. Дешифрирование является сложной задачей, для решения которой необходимо выполнить ряд работ по классификации и подсчету количества объектов, измерению их параметров и определению границ.
Первым этапом дешифрирования является классификация объектов, в ходе которой оператор относит различные объекты на снимке к определенным классам или кластерам. Процедура классификации также состоит из нескольких этапов, первым из которых является выделение пространственных объектов. Затем на этапе распознавания устанавливается тождество между отдельными объектами и соответствующими классами. Для выполнения этого шага необходимы дополнительные знания об изучаемой территории. Наконец, на заключительном этапе, который называется идентификацией, каждый объект на снимке приписывается с некоторой степенью вероятности к одному из определенных классов.
Следующий этап дешифрирования - подсчет количества объектов на снимке - во многом зависит от того, насколько точно была проведена их классификация.
Третий этап состоит в определении геометрических характеристик объекта: длины, площади, объема и высоты. К этому этапу относится и денситометрия - измерение яркостных характеристик объекта.
Последний этап заключается в определении контуров однородных по своим свойствам объектов или пространственных областей, которые при этом закрашиваются определенным цветом или штриховкой. Эту задачу проще выполнять при наличии у объектов четких границ и гораздо сложнее там, где свойства объектов изменяются плавно, например, на границе водоема и песчаных почв .
Для успешного дешифрирования очень важно понимать, от каких параметров зависит представление объекта на снимке.
Для систематической идентификации, распознавания и определения границ объектов используют определенные характеристики изображений, которые называются дешифровочными признаками. Примеры таких признаков приводятся ниже.
Размер объекта зависит от масштаба. Как правило, при дешифрировании анализируются относительные размеры объектов на одном и том же снимке. Например, размер частного дома должен быть меньше размера крупного торгового центра.
Форма объекта или его контуров является очень четким критерием дешифрирования. Как правило, объекты, созданные человеком (например, дороги, каналы, здания), имеют четкие границы и правильную форму, а форма природных объектов - лесных массивов, водоемов и пр. - является очень нерегулярной.
Тон объекта характеризует его относительную яркость или цвет. Это один из наиболее важных качественных критериев дешифрирования. Обычно тон объекта определяется как темный, средний или яркий.
Структура изображения определяется взаимным расположением объектов на снимке. Как правило, отчетливая и хорошо распознаваемая структура возникает в местах периодически повторяемых тонов и текстур. Так, например, разную структуру образуют упорядоченные дома в городе и деревья в саду.
Текстура, или частота изменений тона в определенной области снимка, является качественным параметром и обычно характеризуется как резкая или плавная. Например, сухие песчаники обладают плавной текстурой без выраженных вариаций тона. Наоборот, текстура смешанного леса является очень резкой из-за частых пространственных изменений тона, которые связаны с различием в форме и размерах верхушек деревьев разных пород и вариациями плотности лесного покрова.
Тень является одним из наиболее важных критериев дешифрирования, поскольку она дает представление об относительной высоте и профиле объекта. В горных районах тень хорошо подчеркивает топографические особенности рельефа и является полезным критерием при дешифрировании геологических структур.
Взаимосвязи - еще один важный критерий дешифрирования, определяющий закономерности взаимного расположения близлежащих объектов. Например, небольшие участки земли белого цвета, расположенные нерегулярно вдоль реки, свидетельствуют о наличии у нее сухого песчаного берега. Сетка линий и регулярно расположенные прямоугольные объекты между ними указывают на территорию городского типа.
Тип местности является описательной характеристикой территории, в том числе ее топографии, почвенного или растительного покрова и т. д
Реестр результатов дешифрирования- это способ собрать воедино всю имеющуюся информацию. Такие реестры выполняют двойную функцию, являясь одновременно:
1. Средством обучения молодых специалистов методам дешифрирования сложных снимков или тематического дешифрирования в новой области.
2. Способом документирования информации и примеров дешифрирования, относящихся к определенной тематической области.
По существу, реестр результатов дешифрирования - это набор справочных материалов, с помощью которых можно быстро и точно идентифицировать объекты на снимках. Обычно реестр состоит из двух частей: набора снимков или стереопар с примечаниями и графического или словесного описания. Реестры систематизируются так, чтобы в любой момент можно было легко найти нужный снимок, относящийся, например, к определенной дате, территории или объекту.
Реестр результатов дешифрирования - это еще и способ систематизации сведений о важнейших характеристиках объекта или явления. В то же время, следует подчеркнуть, что для использования реестров необходимы знания в тематической области. Сведения, содержащиеся в реестре, не могут заменить опыта специалиста, это всего лишь способ систематизации информации, который помогает ускорить процесс обучения дешифрированию.
Реестры результатов дешифрирования являются эффективным способом распространения опыта ведущих специалистов. Они помогают развивать практические навыки работы со снимками и позволяют получать четкое представление о самом процессе дешифрирования .
Оборудование, которое используется для дешифрирования снимков, является относительно простым и, за исключением отдельных компонентов, недорогостоящим. В лаборатории дешифрирования должно быть достаточно места для хранения снимков и работы с ними. Для дешифрирования требуется следующее оборудование.
Светостол с прозрачной поверхностью и подсветкой снизу для удобного просмотра пленок. Если используются пленки в рулонах, стол должен быть оснащен специальными держателями и валиками, так чтобы пленку можно было свободно проматывать от одного края стола к другому.
Специальные измерительные шкалы, мирры , которые используют при дешифрировании, имеют очень точную градуировку. Точность обычных линеек, которые встречаются в быту, совершенно недостаточна для целей дешифрирования.
Стереоскопы - приборы, предназначенные для стереоскопического просмотра аэрофотоснимков. Наиболее простым из этих устройств является карманный стереоскоп. Благодаря своим малым размерам и небольшой стоимости карманный стереоскоп стал одним из самых популярных приборов, применяемых для визуального дешифрирования.
Увеличители - устройства, предназначенные для более подробного изучения снимков. Коэффициенты увеличения при анализе изображений выбирают в зависимости от личных предпочтений и исследовательской задачи.
Денситометр - прибор, принцип действия которого основан на изменении яркости светового луча при его прохождении через пленку. С помощью денситометров измеряют плотность снимков - количественную характеристику тона изображения.
Параллаксометр - устройство, которое используется вместе со стереоскопом. С его помощью можно оценить топографическую высоту объектов, представленных на стереопаре. Параллаксометр снабжен двумя стеклянными пластинами, каждая из которых располагается под одной из линз стереоскопа. На каждой пластине нанесена небольшая черная точка. Одна пластина остается неподвижной, а вторую перемещают параллельно шкале параллаксометра до тех пор, пока две точки не совместятся. Измеренная величина перемещения в этом положении используется для расчета высоты точки рельефа.
Увеличивающий трансфероскоп - прибор, выпускаемый корпорацией «Бауш и Ломб» для визуального совмещения снимков. С его помощью можно точно совмещать карты и снимки разного масштаба. При этом оператор наблюдает оба изображения через бинокулярные линзы и может изменять увеличение и ориентацию одного из снимков. После совмещения снимков оператор может выделить необходимые детали на одном из них и перенести их на промежуточный слой, который затем отпечатывается на другом снимке.
Основные принципы дешифрирования были сначала разработаны для аэрофотоснимков, а затем адаптированы к задачам дистанционного зондирования с использованием космических снимков.
Список литературы:
- Билич Ю.С., Васмут А.С Проектирование и составление карт. М.: «НЕДРА», 1984. - 360 с.
- Чандра А.М., Гош С.К. Дистанционное зондирование и географические информационные системы. М.: Техносфера, 2008. - 312 с.
Дешифрирование классифицируют по содержанию и техноло¬гии выполнения. В зависимости от содержания его делят на то¬пографическое (при мелкомасштабном картографировании - лан¬дшафтное) и специальное (тематическое, отраслевое). При топо¬графическом дешифрировании выявляют, анализируют и показы¬вают условными знаками элементы ландшафта, подлежащие нанесению на топографические карты (при ландшафтном - на географические карты).
Перечень объектов, подлежащих дешифрированию, определя¬ется видом дешифрирования. Так, при дешифрировании для со¬ставления базовых карт земель основными объектами анализа яв¬ляются сельскохозяйственные угодья и границы землепользова¬нии, при геоботаническом - естественные кормовые угодья или посевы культурных растений, при экологическом - зоны природ¬ных или антропогенных нарушений нормального состояния окру¬жающей человека среды и т. д. Одновременно с целевыми объек¬тами специального дешифрирования на дешифрируемых материа¬лах в большинстве случаев показывают и топографические эле¬менты в упрощенном виде. Они облегчают привязку специальной информации при нанесении ее на имеющиеся карты, или их ис¬пользуют для составления специальных крат, если отсутствует подходящая топографическая основа.
По технологии выполнения можно выделить следующие ос¬новные методы дешифрирования:
визуальный, в котором информацию считывает со снимков и анализирует человек; в зависимости от места выполнения в методе выделяются камеральный, полевой и комбинированный способы (рис. 9.1), которые можно поделить на варианты;
машинно-визуальный, в котором с помощью ЭВМ или специализированных устройств выполняется предварительная обработка первичных снимков с целью облегчения их визуального дешифри¬рования. Способами данного метода могут быть: синтезирование изображений, квантирование уровней видеосигналов, фильтрация изображения и др.;
автоматизированный, в котором интерпретационная обработка снимков выполняется машиной в диалоговом режиме -- оператор выбирает способ обработки, выполняет «обучение» системы, кон¬тролирует качество работы классификатора, вносит коррективы в программы и др.; в данном методе можно выделить два наиболее употребляемых способа - классификации, в котором анализируе¬мые элементы изображения сразу же относят к определенному эталонированному классу объектов, и кластеризации, в котором элементы изображения предварительно разбивают на группы (кластеры) по сходству некоторых признаков с последующей идентификацией этих групп;
автоматический, в котором интерепретационная система ре¬шает отлаженные задачи без вмешательства оператора.
Принципиальная схема дешифровочного процесса в любом ме¬тоде остается неизменной - распознавание выполняют путем сопос¬тавления и определения степени близости некоторого набора при¬знаков дешифрируемого объекта с соответствующими эталонными признаками, находящимися в памяти человека или машины.
Отметим, что способы не всегда четко можно разделить между собой, и по мере их совершенствования и изменения функции че¬ловека в их реализации они могут переходить из одного метода в Другой.
Эту колоду карт можно по праву назвать классической не только потому, что ее видел и держал в руках практически каждый русский человек. Игральные карты или даже карты для пасьянсов с изображением фигур гораздо ближе русскому человеку, чем вы могли бы подумать. Швейцарская, французская или немецкая колода, например, довольно сильно отличается внешне, и сейчас вы скорее встретите обычные рисованные карты. Но эта колода была практически в каждом доме.
Привычные глазу короли, дамы и валеты - это люди, которые существовали на самом деле! Мало того, они действительно были королями и дамами.
На самом деле на картах запечатлены члены царской семьи, которые однажды собрались на костюмированный бал-маскарад. Это был один из последних роскошных балов - вскоре империя пала под натиском революции, однако память о торжестве сохранилась вот таким чудесным образом.
Императорский бал состоялся в 1903 году в Петербурге, а дресс-кодом стала эпоха XVII века. Знатные особы нарядились в роскошные стилизованные костюмы, а фотографы всё это запечатлели. Карточные изображения точно повторяют образы гостей.
Следует отметить, что гостей собралось 390 человек и все они были наряжены в стиле придворных всех мастей, бояр и боярынь, стрельцов и горожанок, воевод и крестьянок допетровской Руси. Эскизы костюмов разработал художник Сергей Соломко, а сшили их лучшие портные
Самое интересное, что колоду карт «Русский стиль» отпечатали и выпустили к 300-летию дома Романовых на Александровской мануфактуре. После революции ее закрыли, а чуть позже фабрика снова возобновила работу и продолжила выпускать карты по дореволюционным эскизам. Позже колоду для офсетной печати адаптировал советский художник Юрий Иванов.
Визуальный метод дешифрирования, прямые и косвенные признаки дешифрирования.
Материалы, используемые при визуальном дешифрировании
Понятие о дешифрировании снимков. Классификация дешифрирования.
Дешифрированием (интерпретацией) называется анализ видеоинформации с целью извлечения сведений о поверхности и недрах Земли (других планет, их спутников), расположенных на поверхности объектах, происходящих на поверхности и в близповерхностном пространстве процессах.
В состав сведений входят, например, определение пространственного положения объектов, их качественных и количественных характеристик, выяснение границ простирания изучаемых процессов и данные о их динамике и многое другое. В задачи дешифрирования входит также получение из иных источников информации, которая не может быть считана непосредственно со снимков, например сведений о наличии, положении и свойствах неотобразившихся объектов, названий населенных пунктов, рек, урочищ. Такими источниками могут служить материалы ранее выполненного дешифрирования, планы, карты, вспомогательные снимки, справочная литература, непосредственно местность.Результаты визуального дешифрирования фиксируются условными знаками на дешифрируемом изображении, машинного - тоновыми, цветовыми, знаковыми или иными условными обозначениями.
Другое определение дешифрирования:
Дешифрирование снимков (интерпретация)- процесс распознавания объектов местномти по фотографическому изображению и выявление их содержания с обозначением условными знаками качественных и количественных характеристик.
В зависимости от содержания дешифрирование делят на:
Общегеографическое
специальное (тематическое, отраслевое ).
Общегеографическое дешифрирование включает две разновидности:
Топографическое дешифрирование -производится для обнаружения, распознавания и получения характеристик объектов, которые должны быть изображены на топографических картах.Оно является одним из основ процессов технологической схемы обновления и создания карт.
Ландшафтное дешифрирование –выполняется для регионального и типологического райнирования местности и решения специальных задач.
Специальное (тематическое, отраслевое) дешифрирование производится для решения ведомственных задач по определению характеристик отдельных совокупностей объектов. Разновидностей тематического дешифрирования очень много. сельскохозяйственное, лесохозяйственное. геологическое, почвенное, геоботаническое и др. и другого ведомственного назначения. Если конечной задачей специального дешифрирования является составление тематических карт, например сельскохозяйственных, почвенных или геоботанических, то. при отсутствии подходящей топографической основы, специальное дешифрирование сопровождается топографическим.
Основой методической классификации дешифрирования на его современном уровне развития являются средства считывания и анализа видеоинформации. Исходя из этого, можно выделить следующие основные методы дешифрирования:
визуальный , в котором информация со снимков считывается и анализируется человеком:
машинно- визуальный , в котором видеоинформация предварительно преобразуется специализированными или универсальными интерпретационными машинам с целью облегчения последующего визуального анализа полученною изображения:
автоматизированный (диалоговый), в котором считывание со снимков и анализ. или непосредственный анализ построчно записанной видеоинформации, выполняются специализированными пли универсальными интерпретационными машинами при активном >части оператора:
автоматический (машинный), в котором дешифрирование полностью выполняется интерпретационными машинами. Человек определяет задачи и задает программу обработки и видеоинформации.
Во всех методах можно выделить низшие уровни классификации - способы и варианты способов.
Принципиальная схема дешифровочного процесса в любом методе остается неизменной - распознавание выполняется путем сопоставления и определения степени близости некоторого набора признаков дешифрируемою объекта с соответствующими эталонными признаками, находящимися в памяти человека или машины. Процессу распознавания при этом предшествует процесс обучения (или самообучения), при котором определяется перечень подлежащих дешифрированию объектов, отбирается совокупность их признаков и устанавливается допустимая степень их различия.
При недостаточном объеме априорной информации о классах объектов и их признаках человек и машина может поделить изобразившиеся объекты по близости некоторых признаков на однородные группы - кластеры, содержание которых определяется затем человеком или машиной с помощью дополнительных данных.
2. Визуальный метод дешифрирования, прямые и косвенные признаки дешифрирования .
Природные объекты, изображающиеся на снимках могут опознаваться и интерпретироваться дешифровщиком по их свойствам, которые находят отражение в дешифровочных признаках этих объектов. все дешифровочные признаки можно разделить на две группы: прямые дешифровочные признаки и косвенные.
К прямым признакам относят те свойства и характеристики объектов, которые непосредственно отображаются на снимках и могут восприниматься визуально или с использованием технических средств.
К прямым дешифровочным признака м относят форму и размеры изображения объектов в плане и по высоте, общий (интегральный) тон черно-белого или цвета цветного (спектрозонального) изображений, текстуру изображения.
Форма в большинстве случаев является достаточным признаком для разделения объектов природного и антропогенного происхождения. Объекты, созданные человеком, как правило, отличаются правильностью конфигурации. Так, например, любые здания и сооружения имеют правильные геометрические формы. То же можно сказать о каналах, шоссейных и железных дорогах, парках и скверах, пахотных и культурных кормовых угодьях и других объектах. Форма объектов используется иногда как косвенный признак для определения характеристик других объектов.
Размеры дешифрируемых объектов в большинстве случаев оцениваются 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, что площадка, на которую падает тень, должна быть горизонтальной.
Размеры изображения объектов так же как и форма, искажаются вследствие влияния рельефа местности и специфики используемой в съемочной системе проекции.
Тон изображения является функцией яркости объекта в пределах спектральной чувствительности приемника излучений съемочной системы. В фотометрии аналог тона - оптическая плотность изображения. непостоянство данного признака связано со следующими факторами: условиями освещения, структуры поверхности, типа фотографического материала и условий его обработки, зоны электромагнитного спектра и других причин.Тон оценивается визуально путем отнесения изображения к определенной ступени нестандартизированной ахроматической шкалы, например тон светлый, светло-серый, серый и т. д. Число ступеней определяется порогом световой чувствительности зрительного аппарата человека.
Опытным путем установлено, что человеческий глаз Опытным путем установлено, что человеческий глаз может различать до 25 градаций серого тона, в практических целях чаще используется серая шкала тонов от семи до десяти ступеней (табл. 2).
Таблица 1Количественные характеристики плотности изображения
С помощью компьютеров возможно различать до 225 уровней серого тона по снимкам и пленкам. Кроме этого, эти уровни, в зависимости от поставленной задачи, можно группировать по определенным ступеням с их количественными характеристиками. Существенное влияние на тон фотоизображения оказывают фактурные свойства объектов, от которых зависит распределение отраженного от поверхности объекта света в пространство.
Оптическая плотность служит кодом, который передает свойства объектов.. Совершенно различные по цвету объекты могут отобразиться на черно-белом фотоснимке или телевизионном изображении одинаковым тоном. 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.
Тон может быть достаточно информативным признаком при правильно выбранных элементах съемочной системы и условиях съемки.
Тон изображения пашни может значительно изменяться во времени и пространстве, гак как существенно зависит от состояния поверхности незанятых полей (перепаханная, боронованная, сухая, влажная и др.), от вида и фенофазы культур на занятых полях.
Цвет изображения является спектральной характеристикой и определяет энергию светового потока.. Цветоваягамма изображений является существенным признаком дешифрирования. Этот признак следует рассматривать в двух аспектах. В первом случае, когда изображение на воздушных и космических снимках формируется в цветах, близких к естественным цветам (цветные снимки), распознавание и классификация объектов местности не вызывает особых затруднений. В данном случае учитываются такие характеристики цвета, как его светлотаи насыщенность, а также различные оттенки одного и того же цвета. В другом случае цветное изображение формируется в произвольных цветах (псевдоцветах), как это имеет место при спектрозональной съёмке. Смысл этого сознательного искажения цветовой гаммы натуры на изображении состоит в том, что на снимках наблюдатель легче воспринимает цветовые контрасты деталей изображения, поэтому цветные воздушные и космические снимки обладают более высокой дешифрируемостью, чем черно-белые. Наилучшие результаты получают при дешифрировании спектрозональных аэроснимков с более высоким цветовым контрастом
| Объекты местности | Цвет (тон) изображения на аэроснимках | ||
| черно-белых | цветных | спектрозональных | |
| Лес сосновый | светло-серый | темно-зеленый | темно-пурпурный |
| Лес еловый | серый | зеленый | коричневато-пурпурный |
| Лес лиственный | яркий светло-серый | светло-зеленый | синевато- и зеленовато-пурпурный |
| Лес дубовый | серый | зеленый | зеленовато-голубой с оттенками |
| Лес березовый | светло-серый | зеленый | |
| Лес осиновый | яркий светло-серый | светло-зеленый | |
| Кустарник лиственный | серый | зеленый | зеленовато-синий |
| Травянистая растительность | серый | зеленый | серовато-голубой, светло-пурпурный |
| Полевые технические культуры | серый с оттенками | зеленый с оттенками | голубой, кирпичный, вишневый, пурпурный |
| Закрепленные пески | серый | серовато-желтый | пурпурный |
| Постройки | серый с оттенками | светло-красный, светло-серый, зеленый | однообразно пурпурный |
| Дороги с покрытиями | серый | светло-серый | пурпурный |
Цвета спектрозонального аэроснимка менее стабильны, чем цветного снимка в естественных цветах. При необходимости они могут быть значительно изменены с помощью светофильтров.
Существует особый приём при дешифрировании, когда цвет на изображениях используется для кодирования деталей изображения, имеющих одинаковую оптическую плотность. Этот метод широко используется при дешифрировании зональных снимков, полученных в результате многозональных съёмок. Он весьма эффективен при проведении ландшафтного дешифрирования. В этом случае отдельные элементарные ландшафтные единицы можно закодировать каким-либо цветом, исходя из их родственных признаков и свойств.
Тень как дешифровочный признак играет важную роль при дешифрировании объектов и их свойств. Падающая тень, отбрасываемая объектом на земную поверхность, расположенную со стороны, противоположной Солнцу, подчёркивает объёмность объекта и его форму. Её очертание и размер зависят от высоты Солнца, рельефа местности (участка), на которую падает тень, и направления освещения.
Существует несколько способов определения высоты объекта по падающей тени:
где l - длина тени объекта на аэроснимке;
m - знаменатель масштаба снимка;
n - относительная длина тени, которая берётся из таблиц В.И. Друри (см. Смирнов Л.Е., 1975)
где b₁ - длина тени объекта на аэроснимке;
h₂ - высота известного объекта на аэроснимке;
b₂ - длина тени на аэроснимке известного объекта
По форме падающей тени можно распознавать как искусственные объекты (постройки, столбы, пункты триангуляции), так и естественные объекты. Падающие тени в качестве признаков дешифрирования широко используются при изучении растительности. .Падающие тени отображают вытянутую форму силуэта объекта. Это свойство используют при дешифрировании изгородей, телеграфных столбов, водонапорных и силосных башен, наружных знаков пунктов геодезической сети, отдельных деревьев, а также резко выраженных форм рельефа (обрывов, промоин и пр.). При этом следует иметь в виду, что на размер тени оказывает влияние рельеф местности.Для каждой породы характерна своя специфическая форма кроны, что находит отражение в её тени и позволяет определить её видовой состав. Например, форма падающей тени ели напоминает остроугольный треугольник, тогда как у сосны она овальная. Однако следует помнить, что тень - весьма динамичный дешифровочный признак (изменяется в течение суток). Она может превышать размер объекта при низком положении Солнца над горизонтом
Текстура (структура изображения) - характер распределения оптической плотности по полю изображения объекта. Структура изображения – наиболее устойчивый прямой дешифровочный признак, практически не зависящий от условий съемки. Структура представляет собой сложный признак, объединяющий некоторые другие прямые дешифровочные признаки (форму, тон, размер, тень) компактной группы однородных и разнородных деталей изображения местности на снимке. Повторяемость, размещение и количество этих деталей приводят к выявлению новых свойств и способствуют повышению достоверности дешифрирования. Важность этого признака повышается с уменьшением масштаба снимка. Например, текстура массива леса образуется изображением на снимках крон отдельных деревьев, а при высоком разрешении съемочной системы - изображением также элементов крон - ветвей или даже листьев; текстура чистой пашни формируется отображением пахотных борозд или отдельных комьев.
Имеется достаточно большое число структур, образованных сочетаниями точек, площадей, узких полос различной формы, ширины и длины. Некоторые из них рассмотрены ниже.
Зернистая структура характерна для изображения лесов. Рисунок создается серыми пятнами округлой формы (кронами деревьев) на более темном фоне, создаваемом затененными промежутками между деревьями. Аналогичную структуру имеет изображение культурной растительности (садов).
Однородная структура образуется однотипной формой микрорельефа и характерна для низинных травянистых болот, степной равнины, глинистой пустыни, водоемов при спокойном состоянии воды.
Полосчатая структура характерна для изображений огородов и распаханных пашен и является следствием параллельного расположения борозд.
Мелкозернистая структура характерна для изображения кустарников различных пород.
Мозаичная структура образуется растительностью или почвенным покровом неодинаковой влажности и характерна для беспорядочно расположенных участков различного тона, размеров и форм. Аналогичная структура, создаваемая чередованием прямоугольников различного размера и плотности, характерна для изображения приусадебных участков,
Пятнистая структура характерна для изображений садов и болот.
Квадратная структура характерна для некоторых типов лесных болот и населенных пунктов городского типа. Она образуется сочетанием участков леса, разделенных светлыми полосами болота, и читается как сочетания площадей однородного тона. Такую же структуру создают изображения многоэтажных зданий (относительно крупные прямоугольники) и элементов внутриквартальной застройки в населенных пунктах.
По мере уменьшения масштаба текстура создается более крупными элементами местности, например отдельными полями пашни.. Текстура относится к наиболее информативным признакам. Именно по текстуре человек безошибочно опознает леса, сады, населенные пункты и многие другие объекты. Для перечисленных объектов текстура сравнительно устойчива во времени.
Косвенные признаки можно разделить на три основные группы. природные, антропогенные и природно-антропогенные. Косвенные дешифровочные признаки достаточно устойчивы, и зависят от масштаба в меньшей степени.
К природным относятся взаимосвязи и взаимообусловленности объектов и явлений в природе. Их называют также ландшафтными . Такими признаками могут быть, например, зависимость вида растительного покрова от типа почвы, ее засоленности и увлажненности или связь рельефа с геологическим строением местности и их совместная роль в почвообразовательном процессе.
С помощью антропогенных косвенных признаков опознают объекты, созданные человеком. При этом используются функциональные связи между объектами, их положение в общем комплексе сооружений, зональная специфика организации территории, коммуникационное обеспечение объектов. Например, животноводческая ферма сельскохозяйственного предприятия может быть опознана по совокупности основных и вспомогательных построек, внутренней планировке территории, интенсивно выбитым прогонам, положению дешифрируемого комплекса сооружений относительно жилой зоны, характеру дорожной сети. Аналогично ремонтные мастерские опознаются по изображению расположенных на территории машин, конный завод надежно опознается по примыкающему к его территории манежу. При этом, каждое из сооружений комплекса отдельно, вне связи с прочими, не дешифрируется. . Например, соединяющая населенные пункты светлая извилистая линия почти наверняка является изображением проселочной дороги; с той же вероятностью теряющиеся в лесу или в поле светлые извилистые линии – полевые или лесные дороги; постройка вблизи пересечения светлой извилистой полосы (грунтовой дороги) с железной дорогой свидетельствует о наличии здесь переезда; обрывающаяся на берегу реки дорога и ее продолжение на другом берегу указывает на наличие брода или парома; группа построек вблизи многократно разветвляющейся железной дороги подсказывает о наличии железнодорожной станции. Логический анализ прямых и косвенных дешифровочных признаков значительно повышает достоверность дешифрирования.
К природно-антропогенным косвенным признакам относятся, зависимость хозяйственной деятельности человека от определенных природных условий, проявление свойств природных объектов в деятельности человека и другое. Например, по размещению некоторых видов культур можно составить определенное суждение о свойствах почв, их увлажненности, по изменению влажности поверхности в местах расположения дрен дешифрируют элементы закрытой осушительной системы. Объекты, используемые при опознавании и определении характеристик недешифрующихся непосредственно объектов, называются индикаторами, а дешифрирование - индикационным. Такое дешифрирование может быть многоэтапным, когда непосредственные индикаторы дешифрируемых объектов опознаются с помощью вспомогательных индикаторов. Приемами индикационного дешифрирования решаются задачи по обнаружению и определению характеристик неотобразившихся на снимках объектов. Важнейшими индикаторами различных явлений при косвенном дешифрировании служат растительность, рельеф и гидрография.
Растительность является хорошим индикатором почв, четвертичных отложений, увлажнённости почвогрунтов и т.д. При дешифрировании могут использоваться следующие индикационные признаки растительности:
Морфологические признаки позволяют различать на аэрокосмических снимках древесную, кустарниковую и луговую растительность.
Флористические (видовые) признаки позволяют дешифрировать видовой состав, например, сосновые насаждения приурочены к песчаным автоморфным почвам, черноольховые – к дерново-глеевым почвам.
Физиологические признаки основаны на связи гидрогеологических и геохимических условий места произрастания с химическими свойствами пород. Например, на известняках лишайники имеют оранжевый цвет, а на гранитах - жёлтый.
Фенологические признаки базируются на различиях в ритмах развития растительности. Особенно это хорошо проявляется осенью у лиственных пород растительности в изменении окраски листьев. На цветных аэрокосмических снимках хорошо различается видовой состав растительности, который подчёркивает условия произрастания.
Фитоценотические признаки позволяют дешифрировать типы лесной растительности и ассоциации луговой растительности, которые приурочены к определённым условиям произрастания. Например, сосняки-лишайники произрастают на повышенных элементах рельефа с автоморфными рыхло-песчаными почвами, сосняки долгомошники приурочены к пониженным элементам рельефа и дерново-подзолисто-заболоченным почвам.
Рельеф является одним из важнейших индикаторов. Связь рельефа с другими компонентами природных комплексов, его большая роль в формировании внешнего облика ландшафтов и возможность непосредственного дешифрирования позволяют использовать рельеф как индикатор самых разнообразных природных объектов и их свойств. Такими индикаторами могут быть следующие морфометрические и морфологические особенности рельефа: а) абсолютные высоты и амплитуды колебаний высот на данном участке; б) общая расчленённость рельефа и углы наклона склонов; в) ориентировка отдельных форм рельефа и экспозиция склонов (солярная, ветровая), которые вместе с абсолютными высотами определяют климатические условия и водный режим на данной территории; г) связь рельефа с геологией; д) генезис рельефа, его возраст и современная динамика и др.
Гидрография является важным индикатором физико-географических и геологических условий. Тесная связь структуры и густоты гидрографической сети (озёр, рек и болот) с геологией и рельефом позволяет использовать аэрофоторисунок, особенно речной сети, как прямой ландшафтный признак при анализе местности в геоморфологическом, геологическом и палеографическом отношениях.
Дешифровочные признаки обычно используются совокупно, без подразделения их на какие-либо группы. Изображение на дешифрируемом участке обычно воспринимается человеком как единое целое - модель местности. На основе анализа модели создаемся предварительная гипотеза о сути объекта (явления) и его свойствах. Правильность гипотезы подтверждается или отвергаемся (иногда многократно) с помощью дополнительных признаков.
5. Информационные свойства снимков с точки зрения визуального дешифрирования
Для оценки информационных свойств снимка используют две характеристики:
1. информативность;
2. . дешифрируемость.
Информативность - экспертная оценка потенциальной возможности получения с данных снимков необходимых сведений об объектах. Подбор количественного критерия для оценки информативности снимка невозможен. информативность обычно оценивается словесно: высокая информативность,недостаточная информативность и т. д. В зависимости от целей дешифрирования (решаемых задач) одни и те же снимки могут признаны высокоинформативными и недостаточно информативными.
В основу формальной оценки объема информации, содержащейся в снимке, может быть положена ее связь с разрешающей способностью. Чем выше разрешающая способность снимков, тем больший объем информации в них содержится. На основе смысловой информации можно определить ценность ее для исследователя. Например, четкое изображение на инфракрасных аэроснимках породного состава лесной растительности указывает на эффективность использования данных снимков для дешифрирования ее видового состава. Путем дешифрирования аэрокосмических снимков можно получить самые разнообразные сведения, факты. Однако к информации относятся только те из них, которые отвечают поставленной задаче, цели.
Для определения максимального количества информации введено понятие «полная информация», под которой следует понимать ту информацию, которую в каждом конкретном случае можно извлечь из снимков, полученных при оптимальных технических и погодных условиях съемки, а также масштабе. Однако часто используются снимки, обладающие свойствами, отличными от оптимальных. Содержащееся в них количество информации в общем случае меньше полной информации и составляет оперативную информацию. В оперативную информацию входят те из необходимых сведений, которые можно рассчитывать: полу чить путем дешифрирования данных снимков. Однако извлеченная информация почти всегда меньше оперативной из-за ошибок дешифрирования. Ошибки при дешифрировании объектов могут возникать по следующим причинам: при дешифрировании слабоконтрастных объектов; ложное опознавание объектов из-за совпадения дешифровочных признаков (например, известняки и снежники). Однако часто дешифровщик сталкивается с помехами и шумом, которые не представляют ценности для исследователя. К помехам можно отнести наличие бликов, а также изображение на снимках толщи атмосферы, которая в виде дымки накладывается на изображение, или таких атмосферных явлений, как туман, пыльные бури и др. Качественное разнообразие и количество извлеченной информации в значительной степени определяются свойствами информационного поля снимков.
Простота сопоставления снимков с натурой, внешнее совпадение изображения объектов с тем, как мы их видим, определяют наглядность снимков. Объекты узнаются на снимках, если их изображение соответствует непосредственному зрительному образу и если оно хорошо известно из практики, например, облачность. Наглядность снимков всегда особенно ценилась. Предполагалось, что именно возможность прямого визуального распознавания является главным достоинством снимков с летательных аппаратов. Но по мере развития метода большое значение стали придавать выразительности изображения. Изображение тем выразительнее, чем интенсивнее и контрастнее выделены на нем объекты и явления, являющиеся предметом дешифрирования.
Таким образом, выразительность изображения характеризуется простотой дешифрирования объектов и явлений, наиболее существенных для решения поставленной задачи. Наглядность и выразительность в известном смысле противоположные, взаимоисключающие свойства аэрокосмического изображения. Так, наибольшей наглядностью обладают цветные в натуральных цветах снимки. Меньшая наглядность у цветных спектрозональных снимков, но зато при дешифрировании, например, лесной растительности они имеют большую выразительность. Наглядность и выразительность изображения связаны с его масштабом, но оптимальные по выразительности и наглядности масштабы снимков не совпадают друг с другом. Наглядность возрастает с укрупнением масштаба.
Дешифрируемость аэрокосмических снимков - это сумма их свойств, определяющих количество информации, которую можно получить путем дешифрирования снимков для решения данной задачи.Известно, что одни и те же снимки обладают разной дешифрируемостью по отношению к разным объектам и задачам. задачи. Количественно ее можно выразить через отношение оперативной информации (I 0), содержащейся в данных снимках, и Iп полной информации:
Однако часто для определения дешифрируемости снимков используется относительная дешифрируемость, которая характеризуется через отношение полезной информации (I), которую несет аэроснимок, к полной информации, которая может быть получена по аэроснимку:
Величина Dc называется коэффициентом дешифрируемости. Понятие «полная информация» может быть истолковано по-разному, в соответствии с этим относительная дешифрируемость может характеризовать различные свойства аэроснимков. Если за полную информацию принять максимальную информационную емкость аэроснимков, то коэффициент дешифрируемости будет показывать загруженность аэроснимков бесполезными сведениями, иными словами «уровень шума
По этой же формуле (Dc = I / Imax) может быть вычислена и относительная дешифрируемость отдельных объектов. При соответствующем подходе она позволяет сравнивать аэроснимки, снятые на различной пленке, отпечатанные на различной бумаге и т. д. Таким образом, через коэффициент дешифрируемости выражается ценность аэроснимка как источника информации.
Полнота дешифрирования может быть охарактеризована через отношение использованной (распознанной) полезной информации (I 1) ко всей полезной информации, содержащейся в данных
аэроснимках:
Полнота дешифрирования в большой мере зависит от подготовки дешифровщиков, их опыта и специальных знаний.
Под достоверностью дешифрирования следует понимать вероятность правильного опознавания или истолкования объектов. Она может оцениваться через отношение количества правильно распознанных объектов (n) к сумме всех распознанных объектов.
Дешифрируемость может быть улучшена путем увеличения изображения, изменения контраста, уменьшения смаза и других преобразований.