Теоретические основы дешифрирования снимков визуальным методом

З А Д А Н И Е

Цель работы: получить практические навыки топографического дешифрирования аэрофотоснимков местности.

Задачи:

- научиться стереоскопическому наблюдению пары аэрофотоснимков с помощью стереоскопа;

- выполнить дешифрирование стереопары визуальным методом;

- ознакомиться с методикой наблюдения модели местности на СПР-3м.

Исходные материалы:

1. Три перекрывающихся аэрофотоснимка (две стереопары) масштаба 1:25000 с фокусным расстоянием 100 мм.

2. Альбом образцов топографического дешифрирования аэроснимков. М.:ЦНИИГА и К, 1966.

3. Условные знаки для топографических карт масштаба 1:25000.

Стереоскопическое наблюдение пары снимков

 

При наблюдении стереопары с помощью стереоскопа можно наблюдать прямой, обратный и нулевой стереоэффекты.

Если два смежных аэрофотоснимка одного маршрута расположить продольным перекрытием внутрь (рисунок 1, а), т.е. в то положение, в котором они были получены при съемке, то будет наблюдаться прямой стереоэффект. При этом пространственные формы объектов стереоскопической модели соответствуют их формам в натуре – возвышенности воспринимаются как возвышенности, а низины – как низины.

 

Если снимки поменять местами, как показано на рисунке 1, б, т. е. расположить продольными перекрытиями в разные стороны, то получим обратный стереоэффект (вместо возвышенностей - низины и наоборот).

Развернув снимки из исходного положения (см. рисунок 1, а) вокруг центральных точек на 90⁰ и расположив их так, чтобы соответственные точки находились по линиям, параллельным глазному базису (рисунок 1, в), получим нулевой стереоэффект. При этом изображения двух снимков будут восприниматься как одно, а стереомодель получится плоской. Наблюдение возвышенностей или низин при нулевом стереоэффекте свидетельствует о искажении изображения, вызванном невыравниванием аэрофотопленки в плоскость при его экспонировании [1].

 

Топографическое дешифрирование объектов местности по стереопаре аэрофотоснимков

Теоретические основы дешифрирования снимков визуальным методом

Дешифрированием снимков называется процесс обнаружения (выявления), распознавания и определения характеристик объектов местности по их изображениям.

До настоящего времени одним из основных методов дешифрирования является визуальный, при котором изучение и анализ фотоизображения местности на снимках выполняется зрительным и логическим аппаратом человека.

Дешифрирование объектов местности условно подразделяется на три логических этапа. Начальным этапом дешифрирования считается обнаружение, заключающееся в поиске на снимке наиболее вероятного места нахождения того или иного объекта. Никакой интерпретации сущности объекта на этом этапе не происходит, это низший уровень дешифрирования. Второй этап, его средний уровень - распознавание (опознавание). На этом этапе производится классификация объекта, выявляется его сущность. Как правило, в большинстве случаев первый и второй этапы дешифрирования выполняются практически одновременно. Третьим этапом дешифрирования, его высшим уровнем, считается определение качественных и количественных характеристик и обозначение выявленных объектов конкретными условными знаками. Характеристики объектов определяются путем измерения параметров фотоизображения: геометрических размеров, параллаксов, плотностей и т.п.

Основой дешифрирования фотоснимков является комплексное использование прямых и косвенных дешифровочных признаков объектов.

Прямые дешифровочные признаки - это свойства объектов, находящие непосредственное отображение на снимках: форма, размер, тон (цвет), структура (рисунок), тень.

Прямые признаки могут быть разделены на три группы признаков [3]:

- геометрические (форма, размер, тень);

- яркостные (фототон, уровень яркости, цвет, спектральный образ);

- структурные (текстура, структура, рисунок).

Форма изображения – основной дешифровочный признак, по которому устанавливается наличие объекта и его характеристики. Форма бывает геометрически определенная и неопределенная. Определенная форма, присущая искусственным сооружениям, является надежным дешифровочным признаком. Неопределенная форма характерна для природных объектов площадного типа (луга, леса, болота и т.п.). Различают объекты с постоянной и непостоянной (например, зависящей от сезона) формой. В зависимости от протяженности объекта форма бывает: компактной, линейной (прямой), извилистой, веерообразной и площадной.

Рельеф местности характеризуется плоскими, выпуклыми (холмы, курганы, насыпи) и вогнутыми (ямы, промоины, овраги) формами. Пространственная форма объектов повышает достоверность их распознавания, являясь хорошим дешифровочным признаком.

Размер объекта (длина, ширина, диаметр, высота, площадь) – менее определенный, чем форма, дешифровочный признак. Объекты местности на плановом снимке изображаются с сохранением геометрического подобия. Действительные размеры объектавычисляют, зная масштаб снимка, или путем сравнивания размеров изображения известного и определяемого объектов.

Изображение тени объектов – важный дешифровочный признак, позволяющий по тени выявлять объект (столбы линий электропередач и связи, трубы и т.п.) и определять его размеры (высоту). Однако тень может закрывать другие объекты или их элементы, что нежелательно. По виду тень подразделяется на собственную и падающую. Собственная тень – это тень, лежащая на самом объекте, т.е. его теневая сторона, не освещенная солнцем. Падающая тень – это тень, отбрасываемая объектом на землю или другие объекты.

Тон изображения – это степень почернения фотоизображения объекта на снимке. Степень почернения является логарифмической функцией яркости изображаемого объекта. Тон изображения зависит от отражательной способности и шероховатости поверхности объекта, его освещенности, времени года, когда проводилась аэросъемка (летние снимки имеют большее разнообразие тонов, чем осенние или зимние). Хорошо натренированный глаз различает до 64 уровней градаций серого тона. Однако при визуальном дешифрирование достаточно и 7 градаций (белый, почти белый, светло-серый, серый, темно-серый, почти черный, черный) тона [1].

Цвет изображения – является достоверным дешифровочным признаком. Цветовая тональность изображения объектов на цветных фотоснимках на 2-3 порядка больше, чем на черно-белых.

Спектральный образ – набор тонов (яркостей) изображения объекта на многозональных снимка. Сопоставление снимков, полученных в разных зонах спектра, позволяет отличать одни объекты от других.

Сочетание элементов изображения неопределенной формы, различающиеся фототоном, называются текстурой изображения. Более крупные элементы, у которых распознаются форма и размер, образуют структуру изображения.

Структура изображения – это сочетание изображений объектов и их частей определенной формы, размера и тона (цвета). Структура изображения является одним из наиболее устойчивых прямых признаков дешифрирования, почти не зависящим от условий съемки. При дешифрировании выделяют следующие типы структур:

- однородная (низинные травянистые болота);

- зернистая (древесная и кустарниковая растительность);

- мозаичная (сочетание беспорядочного расположенных участков различной растительности, почвенные покровы различной влажности).

Несколько разных структур, образующие устойчивые сочетания объектов, объединяют в рисунок изображения.

Косвенные признаки основаны на закономерностях пространственного размещения отдельных объектов (комплексов объектов) или взаимосвязях между природными объектами и результатами хозяйственной деятельности человека. Те объекты (комплексы), наличие и свойства которых указывают на наличие и свойство других объектов, называют индикаторами, а метод дешифрирования по косвенным признакам – индикационным.

Взаимосвязь объектов местности проявляется по следующим направлениям: приуроченность, повторяемость и характер размещения.

Приуроченность – это важный косвенный дешифровочный признак, который позволяет определить расположение не изобразившихся на снимке объектов по отношению к изобразившимся. Например, приуроченность растительности к рекам; расположение дорог, троп, мостов, бродов относительно рек и каналов; домов – относительно дорог и т.п. Тип растительности, гидрография и рельеф служат индикаторами для определения глубины залегания грунтовых вод, типа почв, геологического строения земной поверхности.

Повторяемость и характер размещения позволяют определить как искусственные, так и природные объекты. Например, характер размещения построек в населенном пункте говорит о типе застройки (системной, бессистемной, смешанной).