5. Ддз и методы обработки и работы с ними

Применение ДДЗ

Использование снимков перешло в новое качество – это уже не просто информационный фон,

подложка для векторных карт, а полноценный источник данных для проведения пространственного

анализа и построения моделей принятия решений. При этом иллюстративная функция, конечно,

продолжает играть свою роль в дальнейшем распространении ДДЗ, к тому же она в значительной

степени усилена высоким качеством современных снимков высокого разрешения. И используются они

уже не просто как красивые картинки, а для создания полноценных реалистичных трехмерных моделей

местности.

Если раньше чуть ли не единственным источником данных для ГИС были оцифрованные

карты, то теперь космоснимки все чаще используются и для обновления карт, и для первичного

ввода информации. Подавляющее число топографических карт России устарели на 10-20 лет. Есть

и такие районы, на которые карты не обновлялись с 50-х годов прошлого века. Поскольку сегодня

эти территории включаются в экономический оборот, актуальные карты становятся насущной

необходимостью. Интенсивное развитие систем дистанционного зондирования привело к ощутимому

снижению общего уровня цен на коммерчески доступные космоснимки, а также дало возможность

более широкого выбора съемочных систем. В совокупности эти факторы и повлияли на ощутимый рост

интереса к ДЗЗ.

Создание и обновление топографических карт

На сегодняшний момент данные дистанционного зондирования Земли позволяют производить

обновление топографических карт в плоть до масштаба 1:2 000 при использовании высокоточной

цифровой модели рельефа (0,15м) и

1:5 000 при использовании цифровой модели рельефа на основе карт масштаба

1: 25 00 с использованием QuickBird.

Обработка ДДЗ

Предварительная обработка

1. Радиометрическая коррекция имеет целью исправление искажений изображения, вызванных

датчиком — формирователем изображения и средой прохождения излучений (атмосферой).

2. Геометрические преобразования применяются, чтобы исправить искажения плоскости

изображения, причинами которых могут быть погрешности оптики, спорадические изменения высоты

и скорости полета платформы — носителя системы дистанционного зондирования, смещение строк при

формировании нефотографического (сканерного, телевизионного и т.п.) изображения, чтобы повысить

точность совмещения снимков при их корреляционной обработке, синтезе сложных (комплексных)

изображений и т.д.

3. Представление данных. По своей палитре изображения могут быть черно-белыми, цветными,

а также псевдоцветными. По форме представления сигналы изображения могут быть аналоговыми

либо цифровыми, а файл изображения может храниться либо в растровом, либо в векторном форматах.

Одна из задач предобработки — обеспечить требуемую форму представления изображения, а при

необходимости преобразование (конвертацию) изображения из одной формы представления в другую.

4. Сжатие изображений. Задача сжатия данных актуальна вследствие наличия частотных

ограничений каналов передачи, конечного объема машинной памяти, требований по скорости обработки

и анализа видеоинформации.

5. Улучшение изображений. Главная цель улучшения изображения — выделить, сделать более

различимыми те элементы изображения, которые в первую очередь анализируются и на основании

которых принимаются решения. Чаще всего подразумевается улучшение визуального воспроизведения

изображения, однако, если анализ результатов дистанционного зондирования ведется не человеком, а

неким автоматическим устройством, то улучшение связывается с согласованием свойств изображения с

характеристиками анализирующего устройства.

Еще одно перспективное направление работы с ДДЗ – объектно-ориентированное дешифрирование

изображений. Дешифрирование – необходимый шаг для извлечения полезной информации из

ДДЗ и наполнения ею базы данных ГИС. В этой области очень долго доминировали методы так

называемой по-пиксельной классификации, интерпретирующие каждый пиксел изображения

независимо от других. Новая же методика вначале выделяет на изображении объекты, как области

относительной однородности цвета, текстуры и яркости, и уже потом классифицирует эти объекты

как по традиционным спектрально-яркостным признакам, так и по признакам геометрическим

(форма, площадь, ориентация и др.), контекстным (вхождение в более крупные объекты или области,

близость к объектам определенного класса и др.) и текстурным.

Принципы современного подхода к использованию ДДЗ.

1. Вся обработка и практически все использование ДДЗ производится в цифровом виде с помощью

компьютеров.

2. Все материалы дешифрирования ДДЗ и другие получаемые из них данные готовятся для

использования в составе пространственных баз данных геоинформационных систем.

3. В процессе использования ДДЗ дополнительно привлекаются самые различные данные другого

типа, организованные в виде баз данных ГИС. Это могут быть данные полевых обследований,

различные карты, другие данные дистанционного зондирования,

4. Как правило, работа с данными ДДЗ производится не с отдельными снимками, а с виртуальной

мозаикой многих кадров.

5. “Улучшающая” обработка изображения - не отдельный процесс, оторванный от процесса

тематической обработки и дешифрирования ДДЗ, а подручная обработка “на лету” прямо в

процессе дешифрирования или другого использования.

6. Картографические проекции и системы координат более не трактуются как нечто навсегда

заданное для изображения; они преобразуются по мере необходимости “на лету”, как для

отдельных точек или объектов, так и для целого изображения ДДЗ.

7.Широко применяются методы автоматизации тематической обработки, автоматизации

дешифрирования, такие как методы автоматизированных классификаций, которые, однако, не

рассматриваются обычно как методы получения окончательного результата

8. Для комплексного анализа данных, включающих ДДЗ, часто применяются технологии

экспертных систем и им подобные, объединяющие неформальные знания экспертов и

формальные методы анализа.

Принципиально меняются позиции и взаимоотношения основных участников процесса

использования данных дистанционного зондирования. Прежде четко распределенные роли,

соответствующие линейной схеме использования ДДЗ (получение данных, предварительная

обработка, доставка потребителю ДДЗ, улучшающие преобразования, получение ДДЗ конечным

пользователем для тематической обработки и использования) входят в более сложную структуру

взаимоотношений. Понятие “обработка ДДЗ” все более заменяется понятием “работа с ДДЗ”. Это

отражает тот факт, что в процессе использования ДДЗ отдельные стадии и эпизоды формальных

преобразований снимка по детерминированным алгоритмам все более сложно переплетаются

с применением методов неформальных, таких как ручное дешифрирование. Весь процесс

использования снимка конечным пользователем становится гораздо более интерактивным и

многоступенчатым.

Можно выделить достаточно большую группу ситуаций в применении ДДЗ, когда не создается

никакого нового отдельного продукта, содержащего эту информацию. Например, когда ДДЗ

используются в компьютере просто как растровая подложка для векторной базы данных ГИС для

увеличения наглядности и читабельности этой базы.

Сегодня, как в связи с векторными ГИС, так и без них, самостоятельно, начинает развиваться

применение этого подхода в компьютерном варианте, в том числе, и в первую очередь, для

полевых условий с использованием портативных компьютеров, часто в сочетании с приемниками

спутникового позиционирования (GPS). Особенно быстро развивается и имеет большие перспективы

выйти на весьма массовый уровень применение снимков в навигационных компьютерах (карманных

и особенно смонтированных на автомобилях и других транспортных средствах), сопряженных с

GPS.

В других подходах происходит извлечение полезной информации из ДДЗ в явном виде. Здесь четко

выделяются методы дешифрирования (полностью автоматизированные и полностью ручные со всей

гаммой промежуточных вариантов), когда в результате использования ДДЗ появляется информация

об индивидуализированных техногенных или природных объектах, и методы построения на основе

ДДЗ непрерывных числовых полей, например, поля температур водной поверхности, поля высот

рельефа местности, поля скоростей ветра. Результаты дешифрирования могут быть выражены в

виде карты или в виде базы пространственных данных, где присутствуют индивидуализированные

объекты - новые, выделенные впервые при дешифрировании, или прежние, с вновь полученными

путем дешифрирования характеристиками.