4.2. Порівняння результатів дешифрування різних космічних фотоматеріалів.

При використанні космічної фотоінформації для складання карт сучасного стану навколишнього середовища ландшафтно-індикаційним методом важливе значення має найбільш достовірна інтерпретація малюнків фотозображення при камеральному дешифруванні. Вірогідність попереднього камерального дешифрування скорочує обсяг польових контрольних досліджень, а отже, підвищує ефективність дистанційних методів.

Для виконання експериментальних робіт були використані чорно-білі аерофотознімки, аерофотосхеми, космічні знімки з ДОС «Салют-4» масштабу 1:2500 000 й 1:4 200 000 (збільшені в 4-5 разів) і складені по цих знімках чорно-білі космічні фотосхеми, чорно-білі космічні знімки, отримані в трьох зонах електромагнітного спектра (0,5-0,6; 0,6-0,7; 0,7-0,86 мкм), а також кольорокодовані складові зображення, отримані на багатозональній оптико-електронній телевізійній системі аналізу зображень.

Експериментальні схеми дешифрування перевірялися під час спеціальних польових спостережень. Для ділянок, дешифрування космічних знімків яких проводилося тільки камерально, етап польових спостережень був замінений додатковим вивченням літературних, картографічних матеріалів і наземних фотографічних зйомок.

Камеральні роботи з аналізу можливостей вдосконалення методів дешифрування проводилися за наступним планом:

1. вибір ділянки й формулювання конкретного завдання й схеми експерименту;

2. вивчення природних умов ділянки (у тому числі вивчення фотофізіономічних компонентів, внутрішньо- і міжландшафтних взаємозв'язків) по літературних, картографічних і фондових матеріалах, а також за матеріалами польових досліджень;

3. ландшафтно-індикаційне дешифрування інтегральних чорно-білих космічних фотознімків і складання макетів тематичних карт на фотосхемах;

4. аналіз різних видів фотоінформації й перетворениих зображень (застосовані прийоми обробки інформації наведені в розділі IV.3);

5. оформлення результатів експерименту.

Експериментально були проаналізовані результати дешифрування різномасштабних космічних знімків для вивчення рельєфу, четвертинних відкладень, ландшафтів; проведене порівняння дешифрування окремих об'єктів і компонентів ландшафту на знімках, отриманих у різних спектральних діапазонах, а також порівняння результатів дешифрування різних варіантів складових кольорокодованих зображень, отриманих шляхом синтезу матеріалів багатозональної зйомки. Експериментальні ділянки були обрані з урахуванням забезпеченості матеріалами космічних зйомок. Народногосподарське використання ділянки визначало конкретне завдання експерименту, тобто коло об'єктів, що виділялися для складання карт використання й сучасного стану земель; фізико-географічне положення ділянки визначало характер фізіономічних компонентів ландшафту і їх індикаційне значення, що є необхідним для проведення повного ландшафтно-індикаційного дешифрування знімків.

Для вивчення можливості геоморфологічного й ландшафтного картографування на основі дешифрування різномасштабних космічних знімків були проаналізовані дрібномасштабні знімки й збільшені відбитки для масиву Кизилджар (дельта Амудар'ї) і сміття Барсакельмес (Устюрт), обидві ділянки розташовані в пустельній зоні в межах Каракалпакії.

Дешифрування останцового масиву Кизилджар по знімках масштабу 1:2 500 000 показало, як чітко визначаються границі масиву, навіть у цьому масштабі видно, що він прорізаний древньою долиною. Добре розпізнаються залиті водою міжруслові зниження заплави Амудар'ї, а також великі русла основних водотоків Амудар'ї, Акдар’ї й ін. Крім того, у деяких випадках досить упевнено простежуються русла древніх проток Амудар'ї й дельти прориву. Останні на знімках цього масштабу зливаються в єдині шлейфи, що оперізують головні русла. При збільшенні космічного знімка до масштабу 1:1000 000 починають упевнено розпізнаватися не тільки всі головні русла, але й серія другорядних, утворюючих, як правило, великі дельти прориву. При цьому детальність дешифрування збільшується в порівнянні зі знімками масштабу 1:2 500 000 за рахунок розпізнавання окремих опорних і нових дельт прориву, а також за рахунок розпізнавання всіх міжруслових знижень, як залитих водою, так і періодично затоплюваних, але осушених до моменту зйомки.

На збільшених відбитках чітко виділяється вся гідрографічна мережа, розпізнаються прируслові вали уздовж найбільших водотоків, а в Амудар'ї й Акдар’ї - коси й острови, міжруслові зниження, серії різних по величині дельт прориву. У межах масиву Кизилджар на відміну від знімків більш дрібних масштабів віддешифровані ділянки з еоловими формами рельєфу й виходи корінних крейдових піщаників. Добре простежуються простягання піщаних пасм й інші елементи рельєфу пісків.

Порівняльний аналіз різномасштабних космічних фотоматеріалів на район сміття Барсакельмес показує, що незалежно від масштабу зйомки чітко простежуються найбільш великі форми, тоді як детальність зображення дрібних об'єктів природно значно збільшується при збільшенні масштабу відбитків. Зокрема, виходи корінних порід вірогідно розпізнаються по більш світлому фототону на всіх знімках, але на збільшеному виявляються також і деталі рельєфу; сухі русла й балки, порізані борти улоговини; чітко простежується темна смуга, що відповідає перезволоженій частині сульфатно-хлоридного солончаку й поклади галіту в центрі затоки. Однак якщо по дрібномасштабному знімку можна відокремити ці утворення тільки загалом, то по збільшеному можливо детальніше відрисувати структури ПТК і форми рельєфу. Те ж можна сказати й про центральну частину солончаку, тобто про родовище галіту.

Порівняльний аналіз дешифрувальних ознак геологічних об'єктів, їхня оцінка й вибір найбільш надійних з них були проведені на прикладі вивчення генетичних типів четвертинних відкладень при дешифруванні інтегральних чорно-білих знімків району Туви. Ця експериментальна ділянка розташована у системі хребтів Західного Саяну й займає гірські хребти (з абсолютними висотами 1700-1800 м), передгір'я й частково Центрально-Тувинську улоговину (з абсолютними висотами до 700-800 м). Це створює велику розмаїтість ландшафтів, починаючи від сухостепових і степових до гірсько-тайгових і гірсько-тундрових. У господарському відношенні територія освоєна слабко. Найбільш надійною дешифрувальною ознакою генетичних типів четвертинних відкладень є структура фотозображення ландшафтних контурів. Іноді має значення й форма контуру. Допомагає дешифруванню й така додаткова ознака, як рельєф, тобто текстурні ознаки фотозображення, але вони мають допоміжне значення, головним же залишається структура фотозображення.

Такий висновок підтверджується тим, що на збільшених знімках, де структура видна досить чітко, генетичні типи відкладень дешифруються впевнено. У той же час на дрібномасштабних знімках, де структура фотозображення, обумовлена генезисом відкладень, розрізняється погано, генетичні типи відкладень дешифруються недостовірно або взагалі не дешифруються. Із цього слідує, що для гірських районів дрібномасштабні знімки виявляються мало інформативними при відокремленні генетичних типів четвертинних відкладень у необхідній масштабом детальності й мало придатні для цих цілей при складанні карт відповідного масштабу.

Цей досвід показує, що для складання карт четвертинних відкладень, що відповідають сучасним вимогам, необхідно використовувати знімки більш крупних масштабів, ніж масштаб заплпнованої карти. В той же час загальна оцінка території можлива тільки по дрібномасштабних знімках. Таким чином, основний висновок виконаних досліджень полягає в тому, що для складання тематичних карт науково-довідкового змісту необхідне спряжене дешифрування різномасштабних космічних фотоматеріалів.

При обробці генетичних типів четвертинних відкладень за допомогою оптико-електронної апаратури й ЕОМ основною дешифрувальною ознакою повинна бути структура фотозображення. Це, з одного боку, вимагає формального підходу до класифікації типів структур фотозображення, а з іншого боку - розробки методу графічного аналізу зображень і розпізнавання образів.

Аналіз різномасштабних космічних знімків для ландшафтного картографування тундрової зони виконаний за результатами дешифрування ділянки, розташованого в Магаданській області. Ділянка займає частину Анадирсько-Пенжинської низовини й Чукотської гірської області. Територія має складний рельєф, що характеризується сильною розчленованістю. Поряд з різновисотними гірськими хребтами й окремими масивами, тут знаходяться широкі долини рік - Анадир із притоками, Канчалан, Амгуєма. Вся ділянка, розташована в тундровій зоні, характеризується великою розмаїтістю ґрунтово-рослинного покриву. У господарському відношенні територія являє собою оленячі пасовища.

Для роботи використовувалися інтегральні чорно-білі й спектрозональні фотознімки й різномасштабні космічні фотознімки.

Порівняльний аналіз результатів дешифрування різномасштабних космічних знімків з метою вивчення генералізації дешифрувальних ознак при складанні серії карт природних умов і сучасного стану навколишнього середовища був виконаний також на прикладі Солігорської й Смоленської ділянок Нечорнозем'я.

Солігорська ділянка, розташована на півдні Мінської області, у своїй північній частині належить Центрально-Білоруській рівнині, у південній - низині Білоруського Полісся. Центральну частину ділянки займає долина р. Случ із розташованим у ній Солігорським водосховищем. Рельєф - пологохвильовий, рівнинний. Природна рослинність - хвойно-широколистяні ліси - майже повністю заміщена культурними угіддями (сільськогосподарськими землями); численні раніше болота в значній мірі осушені. Ділянка лежить у межах Старобінського родовища калійних солей.

Смоленська ділянка розташована в північно-західній частині Смоленської області в межах Західно-Двінської низовини, Слобідської і Духовщинської височин (басейн Західної Двіни й Дніпра). Домінує рельєф пологогорбистих рівнин, виділяються: область Валдайського заледеніння- Смоленське Поозер’я й Московського - Духовщинська височина. Ділянка розташована в лісовій зоні з домінуванням хвойно-дрібнолистих лісів і боліт, багато з яких осушуються. Територія в значній мірі розорана.

Залежно від ступеня генералізації фотозображення на різномасштабних знімках виявляються об'єкти, які необхідно відобразити на тематичних картах сучасного стану навколишнього середовища, і їхній стан. Для роботи використовувалися космічні знімки, аерофотознімки й фотоплани (масштабів 1:50 000 й 1:25 000).

Як бачимо, для повного розкриття змісту тематичних контурів часто необхідно спільне використання космічних знімків й аерофотознімків. Для визначення ступеня й характеру техногенного впливу рудокомбінатів космічні знімки, навіть збільшені, практично не дають необхідної інформації. Для дешифрування техногенних процесів необхідні середньомасштабні й великомасштабні аерофотознімки.

Можливість підвищення вірогідності ландшафтного дешифрування для складання тематичних карт розкривається при використанні матеріалів багатозональної фотозйомки, виконаної у вузьких зонах електромагнітного спектра.

Багатозональна фотозйомка з космосу набуває все більшого значення у зв'язку з можливостями використання цих матеріалів при різних видах вивчення природних ресурсів і навколишнього середовища. Фотографування у відносно вузьких зонах електромагнітного спектра дозволяє одержати своєрідну інформацію про природні утворення; на знімках, виконаних у різних зонах, можливо глибше вивчити не тільки ті або інші об'єкти, але й природні процеси.

Аналіз матеріалів багатозональної космічної зйомки і її перетворення на оптико-електронному аналоговому пристрої був проведений на ділянці Куйбишевського Заволжя. Ця полого-хвиляста рівнина сильно розчленована ярами, балками й долинами малих рік (густота долинно-балкового розчленовування становить 1 —1,2 км на 1 км², глибина — до 30—70 м). Вся ділянка розташована в зоні північних степів і характеризується майже повною заміною природної рослинності на культурну. Ґрунти - звичайні й південні чорноземи. Інтенсивне сільськогосподарське використання земель і природні фактори обумовили широкий розвиток ерозійних процесів.

Метою експерименту була порівняльна оцінка багатозональних космічних фотознімків й їхнього оптико-електронного синтезу для розпізнавання компонентів ландшафту, їхньої структури, сучасного стану й використання земель. В експерименті проводилося послідовне ландшафтне дешифрування багатозональних знімків, причому основна структура ландшафтів установлювалася по знімку, отриманому в зоні 0,6-0,7 мкм; на знімках, отриманих у зоні 0,7-0,8 мкм, уточнювалися гідрографічні об'єкти, а в зоні 0,5- 0,6 мкм - морфологічне додавання деяких ПТК.

Для деталізації, необхідної на рівні окремого господарства, проведене дешифрування збільшеного фрагмента знімка, отриманого в зоні 0,6-0,7 мкм, і складеного кольорового зображення цього ж фрагмента, отриманого на оптико-електронному пристрої в результаті кодування за схемою: 0,5-0,6 мкм - негатив - синій; 0,6-0,7 мкм - позитив - зелений, 0,7-0,8 - позитив - червоний.

Аналіз результатів показує, що ландшафтно-індикаційне дешифрування чорно-білих знімків дало можливість скласти досить повну схему ландшафтної структури району. Дешифрування складеного кольорового збільшеного зображення, отриманого в результаті оптико-електронного перетворення (синтезу), дало можливість чітко розрізнити вид і рівень використання земель, характер і стан полів, наявність лінійно-площинного змиву родючого шару на схилах, склад і стан посівів; структуру лісо-чагарникових сполук. Дешифрування фрагментів сильно збільшених знімків дозволило встановити багато деталей, раніше не виявлених на знімках, збільшених до середнього масштабу. На чорно-білому фрагменті знімка, виконаного в зоні 0,6-0,7 мкм, була встановлена ландшафтна структура на рівні урочищ і фацій ландшафту; детально виявилися дрібні риси ерозії ґрунтів на схилах. Все це дало можливість скласти крупномасштабну схему ландшафтів. По кольоровому фрагменту знімка найбільш чітко виявлявся характер використання земель; величина засіяної площі, стан посівів, але невиразно встановлювалися підтоплені водами водосховища ділянки. На матеріалах багатозональної зйомки при різному їхньому збільшенні й після попередньої обробки населені пункти (дрібні селища) розрізнялися набагато гірше, ніж по інтегральному чорно-білому знімку того ж масштабу.

Розгляд результатів тематичного дешифрування різномасштабних матеріалів космічних зйомок різних видів й їхньої попередньої обробки показали, що на даний час можна використовувати цю інформацію для розв’язування великого кола завдань, пов'язаних зі складанням серій тематичних карт для забезпечення раціонального використання природних ресурсів і планування заходів щодо охорони навколишнього середовища.

Проведені експерименти для ділянок, розташованих у різних фізико-географічних умовах, з різними видами господарських використань, доводять широкі можливості картографування за матеріалами космічних зйомок для цілей народного господарства.