Дешифрование аэрофотоснимков
Министерство образования
и науки Российской Федерации
Якутский государственный
университет им. М.К.Аммосова
Инженерно-технический
факультет
Реферат по дисциплине
«Инженерная геодезия»
на тему:
ДЕШИФРОВАНИЕ
АЭРОФОТОСНИМКОВ
Выполнила студентка
З-ПГС-08
Мельнова Е.Б.
г.Якутск, 2009 г
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Аэрофотографическая съемка
Глава 2. Топографическое дешифрование
аэрофотоснимков
Заключение
Список литературы
ВВЕДЕНИЕ
В современном
мире аэрофотосъемка имеет важное значение. Полученные при аэрофотосъемке снимки
особенно применимы в картографии, определении границ землевладений, видовой
разведке, археологии, изучении окружающей среды, производстве кинофильмов и
рекламных роликов и др. Ясно, каких огромных затрат и времени требует сплошное
изучение, наземная съемка значительных территорий. Тем более этот подход
малореален при комплексном изучении территории, ведь для одновременного
изучения и растительного покрова, и почв, и геологического строения, и объектов
хозяйственной деятельности человека требуется одновременно посылать на полевые
работы специалистов многих профессий. Отметим также, что при проведении полевых
обследований очень трудно, а для больших территорий невозможно, добиться синхронизированности,
одновременности наблюдений во всех частях территории. Наблюдения в разных
частях могут тогда относиться к разным фенологическим стадиям развития
растений, разным состояниям погоды, разным этапам сельскохозяйственных работ.
Короче, единственным этот метод сбора информации - в поле, при непосредственном
посещении местности, при прямом контакте с ее объектами, быть не может. Он
обязательно должен дополняться другими, неконтактными методами сбора
информации, позволяющими охватить сразу значительные площади.
Эту задачу
позволяет решить аэрофотосъемка. Первые аэрофотосъемки проводились еще с
воздушных шаров на заре развития фотографии в середине XIX века, а уже в
20-30-е годы нашего века фотосъемка местности с самолетов стала широко
применяться для создания лесных, топографических, геологических карт, для
изыскательских работ.
Глава 1.
АЭРОФОТОГРАФИЧЕСКАЯ СЪЕМКА
Важное
преимущество аэрофотосъемки – объективность и информативность фотоснимков, по
которым создается карта, а также то, что основной объем работы происходит в камеральных
условиях. Она включает в себя собственно фотографирование, плановую и высотную
подготовку снимков, дешифрование снимков и работы по обработке снимков –
фотограмметрические работы.
Разные типы
фотопленок позволяют получать различные типы снимков. Черно-белые АФС
отображают объекты изменением тональности серого цвета; на цветных снимках
местность изображается в цветах, близких к естественным; на спектрозональных
снимках некоторые объекты, например растительные сообщества, изображаются в
контрастных цветах, что облегчает их дешифрование.[1]
Чаще всего
снимаемый участок не может быть размещен на одном снимке, тогда участок
фотографируется последовательно маршрут за маршрутом. Съемочные маршруты
летательного аппарата прокладываются прямолинейно, обычно с запада на восток и
в обратном направлении, на постоянной высоте. При этом соблюдается перекрытие
вдоль маршрута между снимками до 57-60% от рамки кадра и поперечное перекрытие
между маршрутами – 20-40% от рамки кадра. Время съемки выбирается так, чтобы солнце
не было скрыто облаками и стояло над горизонтом не слишком низко и не в зените
(рис.1).
Рис. 1. Схема
аэрофотографического залета и перекрытий снимков
Различают
плановую и перспективную аэрофотосъемку. Плановая съемка – когда оптическая ось
камеры отклоняется от отвесной линии не более чем на 3о; при большем
угле наклона - съемка перспективная. В первом случае площадь, отображенная на
одном снимке, будет меньше, но и искажения по краям снимка не будут такими
сильными, как при перспективной съемке. [1]
Глава 2. ТОПОГРАФИЧЕСКОЕ
ДЕШИФРОВАНИЕ АЭРОФОТОСНИМКОВ
аэрофототопографическая
топографическая съемка дешифрование
Дешифрование
– это процесс извлечения разнообразных информационных данных из фотоизображений
земной поверхности. [3] 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.[3]
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.
Рис. 2. Определение формы
объекта на АФС по изображению их теней
а – отклонение
изображений высоких объектов. Тени объектов заштрихованы; б – определение
высоты дерева h по длине его падающей тени l.
изображение,
с наклоном от главной точки. По радиальному направлению форму объектов на АФС
определяют по изображению их теней (рис. 2). 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.
Рисунок
(структура) фотоизображения обусловлен повторяемостью и характером размещения
отдельных деталей. Он создается закономерным сочетанием ряда элементов,
составляющих объект, и передает структуру этого объекта.
Рис. 3. Признаки для
определения направления течения реки по аэроснимку
1 – притоки впадают под
острым углом к направлению течения; 2 – выносы протоков сносятся вниз по
течению; 3 – слияние поток разной мутности; 4 – при обтекании препятствия
(пороги, водопады) белые полосы вспененной воды вытянуты по течению; 5 – заводи
слепым концом расположены против течения; 6 – заостренный конец косы направлен
вниз по течению; 7 – остров имеет грушевидную форму с сужением вниз по течению;
8 – мели выгнуты по течению; 9 – зубцы отмелей на изгибах реки обращены вниз по
течению; 10 – водохранилище имеет грушевидную форму с сужением вверх по
течению; 11 – ледорезы перед мостом расположены вверх по течению; 12 –
понтонные мосты и запани прогибаются вниз по течению.
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 (рис. 3).
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.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
По настоящему
широкие перспективы открылись перед дистанционным зондированием только с
развитием компьютерных технологий, переносом всех основных операций по
обработке и использованию данных съемок на компьютеры, особенно в связи с
появлением и широким распространением геоинформационных технологий, ГИС.
Дистанционное
зондирование сегодня - это огромное разнообразие методов получения изображений
буквально во всех диапазонах длин волн электромагнитного спектра от
ультрафиолетовой до дальней инфракрасной и радиодиапазона, самая различная
обзорность изображений - от снимков с метеорологических геостационарных
спутников, охватывающих практически целое полушарие, до детальных аэросъемок
участка в несколько сот квадратных метров. Пространственное разрешение может
варьировать, соответственно, от нескольких километров до сантиметров.
В настоящее
время обработку полученных изображений ведут с помощью специальных компьютерных
комплексов — Цифровых фотограмметрических станций (ЦФС) — например, Intergraph
ImageStation или PHOTOMOD. При этом дополнительно выполняются коррекции
перспективы, дисторсии и иных оптических искажений, цветовая и тоновая
коррекция полученных снимков, сшивка смонтированного фотоплана в единое
изображение, каталогизация изображений, совмещение их с уже существующими
картографическими материалами, включение в Географические информационные
системы (ГИС) и пр.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. 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.
2. 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.
3. Южанинов В.С. Картография
с основами топографии: Учеб. пособие. – М.: Высш. Шк., 2001. – 302 с.: ил.