1-25

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра городского кадастра

ФОТОГРАММЕТРИЯ И ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ ТЕРРИТОРИИ.

Часть I

Методические указания к выполнению лабораторных и практических работ по оценке качества материалов аэрофотосъемки

Факультет: Городского строительства и жилищно-коммунального хозяйства

Специальность: 120303- Городской кадастр

Санкт-Петербург 2008

УДК 528.7(075)

ВОЛКОВ В,И., ВОЛКОВА Т.Н. ФОТОГРАММЕТРИЯ И ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ ТЕРРИТОРИИ.ЧАСТЬ I. Методические указания к выполнению лабораторных и практических работ по оценке качества материалов аэрофотосъемки.- Санкт-Петербург: СПбГАСУ, 2008.- 25с.

Методические указания написаны в соответствии с учебной программой курса «Фотограмметрия и дистанционное зондирование территории», утвержденной учебно-методическим советом факультетом городского строительства и жилищно-коммунального хозяйства по специальности 120303 –Городской кадастр.

Утверждено издательско-полиграфическим отделом СПбГАСУ.

Составили: Волков В.И., доктор технических наук, профессор кафедры

городского кадастра

Волкова Т.Н., кандидат технических наук, доцент кафедры

городского кадастра

Рецензент:

Отклонение масштаба фотографирования, продольного и поперечного перекрытия аэрофотоснимков от расчетного может привести к увеличению числа съемочных маршрутов и числа снимков в маршрутах. Увеличение размеров рабочих площадей аэрофотоснимков связано с возрастанием искажений, обусловленных наклоном снимков и рельефом местности, трудностями их учета. Все перечисленные параметры фотографирования являются предметом оценки фотограмметрического качества материалов аэрофотосъемки. В результате изучения и выполнения практических работ студенты должны научиться оценивать фотографическое и фотограмметрическое качество материалов аэрофотосъемки.

Работа 1. Оценка оптических свойств объектов. Расчет оптимальной спектральной зоны съемки природных объектов

Отражательные свойства земной поверхности характеризую показатели яркости, коэффициентами отражения и индикатрисами отражения.

При съемке земной поверхности объект местности представляется

энергетическим полем, несущим информацию.

Энергетическое излучение съемочная система регистрирует в

определенном угловом интервале и с определенной точки пространства. При этом поверхность объекта представляется суммой элементарных площадок. В зависимости от расположения центра наблюдения и элементарной площадки объекта регистрируемое излучение изменяется по интенсивности и спектральному составу.

Изменяется излучение в следствие множества причин (суточные и

сезонные изменения состояния объекта, природно-естественного и антропогенного характера), которые можно разделить на две группы: первая – факторы, определяющие свойства самого объекта (физические, химические и др.), вторая – внешние условия ( например условия освещения объекта).

При аэро-космических съемках интерес представляют лучи, отраженные и излучаемые объектами земной поверхности.

Критериями отражательной способности служат коэффициенты интегральной яркости, спектральной яркости, интегральные и спектральные индикатрисы рассеяния.

Коэффициенты интегральной яркости ( КЯ- коэф. яркости) - отношение интегральной яркости объекта в данном направлении В к яркости идеально рассеивающей, полностью отражающей радиацию поверхности в том же направлении наблюдения В* при одинаковых условиях их освещения :

r = B / B * ( 1 )

Если яркости измеряли в узких спектральных зонах, то их называют монохроматическими яркостями. Отношение монохроматических яркостей объекта В_λ и идеально отражающей поверхности В_оλ , измеряемых при одинаковых условиях освещения и наблюдения, называют коэффициентом спектральной яркости ( КСЯ ):

r_λ= B_λ / B_оλ (2)

Коэффициенты интегральной и спектральной яркости могут определяться для различных направлений отражения излучения.

Коэффициенты интегральной и спектральной яркости зависят от многих факторов: от длины волны (КСЯ), высоты солнца, азимута солнца относительно поверхности объекта, потока рассеянной радиации, потока суммарной радиации, угла отклонения направления наблюдения от отвесного направления.

Различные классы объектов имеют свои специфические формы кривых КСЯ. По форме кривых КСЯ принято разделять объекты на 4 класса: растительность, почвы и горные породы, водные поверхности; снега и облака. Наиболее интересны нам первые три класса. Графики КСЯ основных классов природных образований приведены на рис.1. Сведения о коэффициентах. яркости ( КЯ )могут быть представлены в табличной форме, а КСЯ , кроме того, в графической. Очевидно, что КСЯ содержат значительно больший объем информации об объектах, чем КЯ. Через КСЯ часто выявляются существенные различия свойств объектов.

При выполнении аэро-космических съемок и последующем анализе изображений необходимы сведения о пространственном распределении отраженной световой энергии. Это распределение характеризуется индикатрисой рассеяния, представляющей собой поверхность, проходящую через концы векторов КЯ и КСЯ, которую соответственно называют интегральной или спектральной. Описание индикатрисы рассеяния производят с помощью двух сечений в плоскости главного вертикала солнца и перпендикулярной ему. Неравномерность пространственного отражения объекта зависит от размеров, формы, пространственной ориентации, высоты солнца над горизонтом, от азимутального положения объекта.

Различают 4 вида индикатрис: зеркального, шероховатого, матового и смешанного отражения:

- зеркальные ( гладкие ) - отражение от которых происходит зеркально по направлению от источника света ( спокойная водная поверхность, снег под настом, влажные солончаки, такыры и др );

- шероховатые ( отражающие) , основная часть отражающей энергии от которых направлена в сторону источника света ( вспаханные поверхности, крупноструктурный растительный покров;

-матовые (ортотропные)_ рассеивающие падающую на них лучистую

энергию по всем направлениям (поверхности - песчаные, плотно

подстриженных газонов и др.);

- смешанные (в сторону источника освещения, так и в противоположном

направлении) – это увлажненные газоны, сенокосы, пастбища и другие

среднеструктурные поверхности).

Большинство объектов земной поверхности имеют смешанную

индикатрису отражения, которая мало отличается от диффузной, при

диффузном отражении коэффициент отражения равен коэффициенту

яркости.

Как отмечалось, критерии отражательной способности объектов земной

поверхности

зависят от многих факторов. Поэтому их значения могут изменяться в

широких пределах. Для применения их в практических целях необходим

достаточный набор статистических данных.

Определение критериев отражательной способности, исследование их

динамики выполняют в результате проведения комплекса работ, называемого спектрометрированием. Спектрометрирование выполняют в лабораториях и полевых условиях: находясь на поверхности объекта или с воздушных и космических летательных аппаратов.

Собственное излучение объектов, регистрируемое при проведении

аэро-или космических съемок, имеет характеристики, которые могут быть получены на основе законов электромагнитного излучения .

Критерии отражательной и излучательной способности учитывают при

организации и производстве аэро-космических съемок. Для этого:

- выбирают одну или несколько зон спектра, в которых проводят съемку объектов земной поверхности. На снимках, получаемых в выбранных зонах, обеспечивается наилучшее разделение изображений излучаемых объектов;

-определяют время суток и сезон съемки;

-разрабатывают технические требования к спектральной чувствительности приемников излучения съемочных систем;

-оптимизацию зон спектра и времени съемок выполняют аналитическим или графическим способом с последующим контролем.;

- при использовании в дистанционном зондировании инфракрасной и тепловой областей спектра съемочную систему и условия съемки оптимизируют с учетом коэффициентов и индикатрис излучения.

Сведения об отражательных свойствах земной поверхности необходимы

для экспонометрических расчетов, для определения выдержки при аэрофотографировании в различных зонах спектрах.