Дешифрирование аэро- и космических снимков

Задание: выполнить полевое дешифрирование аэроснимка или космического снимка в масштабе 1:3000. Выполнить распознавание и обнаружение всех объектов, которые можно различить на космоснимке. При описании объектов выполнить анализ фотографического изображения объекта и сравнить его с натуральным видом. При определении характеристик объектов описать прямые и косвенные дешифровочные признаки объектов. Определить отражающие признаки объекта при помощи фрагмента этого же снимка при радарной съемке.

Отдешифрированные объекты необходимо вычертить в соответствии с топографическими знаками, подписать необходимые наименования и характеристики объектов.

Цель работы: ознакомиться с процессом дешифрирования аэро- и космических снимков и получить первоначальные навыки в дешифрировании топографических объектов

Материальное обеспечение: учебный аэроснимок или космический снимок, чертежные принадлежности.

5.1 Дешифрирование аэроснимков

Дешифрирование – это процесс получения информации об объектах местности и их характеристиках по изображению. Этот процесс выполняется как самостоятельный процесс или входит в технологические схемы других более масштабных процессов.

Дешифрирование основано на знаниях закономерностей фотографического воспроизведения оптических и геометрических свойств объектов на изображениях, а также на знаниях закономерных взаимосвязей пространственного размещения объектов. Эти закономерности воспроизведения и расположения объектов получили название дешифровочных признаков. Эти признаки принято делить на две группы: прямые и косвенные.

Прямые дешифровочные признаки:

К прямым дешифровочным признакам относят форму объекта, размеры, тон (цвет), структуру объекта и тень. Эти признаки присущи самому объекту и передаются на изображении.

1. Форма - основной признак. Объекты искусственного происхождения имеют, как правило, правильную форму, естественного происхождения – неправильную. Такие объекты как здания, ограды, проезды, улучшенные автомобильные дороги, трубопроводы, ж/д имеют правильную форму. При этом на изображении эту форму в основном сохраняют с небольшими изменениями, обусловленными влиянием рельефа и небольшим наклоном. По видам формы объекты бывают компактными и вытянутыми (линейными).

2. Размер. Размер изображения одного и того же объекта может изменяться в зависимости от масштаба изображения. Масштаб изображения можно определить по размеру изображения известного объекта. Принадлежность объекта, его тип, таким образом, можно определить по масштабу изображения и размеру.

3. Тон. О тоне говорят при дешифрировании черно-белых и цветных изображений. На черно-белом изображении тон – степень темноты или светлоты самого объекта. Он может изменяться от абсолютно черного до белого, включая промежуточные тона – различные степени серого. Тон различных объектов на черно-белом изображении – величина переменная. Он изменяется в зависимости от условий освещения и отражательной способности поверхности объекта. В свою очередь отражательная способность сильно связана с влажностью. Влажные участки изображаются темными тоном, а сухие – светлым. Затемненные участки объекта, на которые не попадает свет изображаются темным, освещенные – светлым. На цветном изображении в первую очередь обращают внимание на цвет изображения. Однако следует учитывать светопередающую способность материала, на которую получают изображение. Эта способность может в незначительной или значительной степени изменять цвет изображения.

4. Структура – чередование участков различного тона или цвета внутри контура изображения объекта. Например, участок леса имеет ячеистую структуру – чередование темных и светлых пятен. Пашня имеет пятнистую структуру, которая обусловлена как различной освещённостью различных участков, так и различной влажностью.

5. Тень. Различают собственную и падающую тень. Собственная – тень, присущая самому дешифрируемому объекту, падающая – тень от другого объекта. Собственная тень способствует обнаружению самого объекта. В то же время падающая тень затрудняет нахождение объектов, находящихся в этой тени.

К косвенным признакам относятся взаимные связи между объектами. Косвенные признаки проявляются во взаимосвязях между объектами, и в основном описываются как, например, «смешанный лес приурочен к грунтовой дороге (или луговой растительности)».

Существуют различные виды дешифрирования в зависимости от назначения, условий выполнения и используемого оборудования.

В зависимости от условий дешифрирование бывает:

• Камеральное дешифрирование

Выполняется в условиях лаборатории (помещения). Оно заключается в обнаружении объектов на изображении путем визуального рассматривания изображений при помощи специального оборудования или без него и установление типов объектов и их границ по изображению. Часто при камеральном дешифрировании используются эталоны – изображения с уже отдешифрованными объектами. Оператор устанавливает принадлежность объекта сличением с аналогичным объектом на эталоне.

При камеральном дешифрировании могут использоваться различные приборы, позволяющие более достоверно дешифрировать объекты. Например, увеличительные стекла (лупы), стереоскопы или более сложные приборы. В настоящее время к таким приборам относятся компьютеры и соответствующее ПО.

• Полевое дешифрирование

Выполняется непосредственно на местности. Изображение объекта сличается с самим объектом. Устанавливается тип объекта, его границы, характеристика. Очевидно, что такое дешифрирование позволяет, наиболее, достоверно и полно обнаруживать объекты и наиболее точно определять их границы. Полевое дешифрирование может выполняться либо путем обхода местности, либо с использованием различных транспортных средств. К полевому дешифрированию относится и аэровизуальное дешифрирование. Именно изучение полевого дешифрирования являлось главной целью нашей практики.

• Комбинированное дешифрирование

На практике чаще всего используется комбинированное дешифрирование: сочетание камерального и последующего полевого дешифрирования. При полевом дешифрировании обнаруживаются объекты, которые невозможно было обнаружить при камеральном дешифрировании.

Все топографические объекты, подлежащие дешифрированию и последующему нанесению на топографические карты, объединены в следующие классы, или группы:

1 - гидрография,

2. - растительность,

3. - населенные пункты,

4. - дорожная сеть,

5. - прочие.

Рассмотрим кратко характеристики некоторых дешифровочных признаков основных топографических объектов. Такие объекты, как постройки, опознаются прежде всего по правильным геометрическим формам, по светлым освещенным и почти черным затененным участкам крыш, а если они расположены в населенных пунктах, то легко опоз­наются по их характерному взаимному положению в виде кварталов. Жилые постройки от нежилых (сараев, скотных дворов, складов и пр.) отличаются размерами, длиной теней, расположением по грани­цам кварталов, а такке особыми деталями, которые могут быть заме­чены на снимках крупных масштабов: крыльцом, террасой, дымовой трубой. Если жилые постройки в большинстве случаев расположены вдоль улиц, то нежилые, как правило, находятся сзади жиднх или в глубине кварталов, а часто и совсем в стороне от населенного пункте.

Пункты триангуляции, находящиеся в открытом поле, опознают­ся по изображениям незапаханных вокруг знаков мест, имеющих вид темных пятен, а в лесу - по небольшим вырубкам и, кроме того, в обоих случаях по изображению окопки в виде квадрата, а иногда и по тени.

Для изображений лесов характерны зернистая структура пестрых тонов от светлых крон до черных теней и извилистые линии опушек. Травянистый шкров - луг изображается ровным темно-серым тоном. Поля чаще изображаются участками с прямолинейными, овальными на углах геометрически правильными границами, иногда со следами сель­скохозяйственных работ (борозды, копны, стога и т.п.). Тон пашен обычно серый, но плотность его различна и зависит от вида почвы, ее влажности, вида посеянной культуры или от характера обработ­ки земли.

Дороги изображаются светлыми линиями, шоссейные - с плавны­ми поворотами. Линии связи опознаются по изображениям пятен от нераспаханных мест около столбов или по просекам в лесу.

Сооружения башенного типа, различного рода вышла, трубы, споры линий электропередач и т.п. изображаются в виде светлых им серых кружков, квадратиков я других правильных фигур. Дешифрирова­нию этих объектов помогают тени и многие косвенные признаки: территориальное положение, близость коммуникаций, наличие других сооружений.

Элементы рельефа - обрывы, овраги, промоины, береговые линии водоемов и водотоков - опознаются по своим четким, неправильной фошы очертаниям и по отбрасываемым теням.

Водные поверхности изображаются самыми различными тонами от белого до черного. Нередко береговая линия может быть скрыта кро- нами деревьев, нависших над водой. В этих случаях, и особенно при дешифрировании элементов рельефа, достоверные результаты можно получить только при помощи стереоскопа. Его использование и в дру- гих случаях облегчает задачу дешифрирования, так как позволяет различать высоты объектов, а также просматривать неровности на земной поверхности.

Методические указания по выполнению работы

Лабораторную работу выполняют в такой последовательности:

1. На аэроснимке выбирают а оконтуривают участок, подлежащий дешифрированию.

2. Знакомятся с ситуацией и рельефом местности, отображенной

на аэроснимке.

3. Дешифрируют основные топографические объекты.

4. Отдешифрированные объекты вычерчивают на аэроснимке в условных знаках.

5. Аэроснимок оформляют.

Рассмотрим каждый процесс подробно:

1. Выбор на аэроснимке участка, подлежащего дешифрированию, осуществляется под руководством преподавателя в соответствии с его требованиями. Преподаватель определяет размеры участка. Перед дешифрированием выбранный участок оконтуривается карандашом.

2. Общее знакомство с отображенной местностью осуществляется путем визуального просмотра снимка. В результате получают представления о характере местности (сельская, промышленная, равнинная, горная и т.п.) и о наличии на ней основных объектов ситуации и форм рельефа.

3. Дешифрирование аэроснимка начинают с выявления крупных, бесспорно достоверных объектов: населенных пунктов, четких дорог, рек, ручьев, оврагов, лесов, кустарников и других угодьев. Их вычерчивают карандашом. Затем приступают к детальному изучению, дешифрированию и вычерчиванию карандашом мелких подробностей внутри крупных объектов, Для этого целесообразно рассматривать снимки под стереоскопом. Кроме этого, используют снимки-эталоны.

Прежде всего рекомендуется опознать опорные пункты и ориен­тиры: пункты триангуляции (сигналы, пирамиды), сооружения башен­ного типа, заводские трубы, курганы, ямы, насыпи, выемки, отдель­ные деревья или группы деревьев в открытой местности, поляны сре­ди массивов леса и т.п. При близком взаимном расположении объек­тов на аэроснимке объекты, не выражающиеся в масштабе, обязатель­но выделяются и показываются за счет смежных менее важных объек­тов,

В населенном пункте после дешифрирования его внешней границы показываются главные и второстепенные проезды, а затем заполняет­ся внутреннее содержание кварталов: крупные и отдельные строения, жилые дома, сараи, мелкие постройки, огороды, сады я т.д. Распоз­наются и вычерчиваются площадки промышленных предприятий, усадьбы колхозов и совхозов, животноводческие фермы, скотные дворы.

Дешифрирование дорожной сети следует начинать с опознавания и вычерчивания придорожных сооружений: железнодорожных станций, казарм и будок, переездов и переходов, мостов, насыпей, выемок и пр. Дешифрированию подлежат все железные и шоссейные дороги. Для создания карт масштаба 1:10000 дешифрируются также все улуч­шенные грунтовые и грунтовые дороги. Полевые дороги на районы с хорошо развитой дорожной сетью дешифрируются с отбором. Подписи характеристик дорог размещаются на свободных местах. Насыпи и выем­ки показываются, если их длина не менее 3 мм в масштабе карты.

Дешифрирование гидрографической сети следует начинать с мест, примыкающих к населенным пунктам, к плотинам электростанций и мельниц, к другим гидротехническим сооружениям. Эти объекты вы­черчивают в первую очередь. Затем вычерчивают броды, мосты, об­рывы по берегам рек и т.п. и, наконец, переходят к изображению береговых линий и дешифрированию растительности вдоль берегов.

Озера и искусственные водоемы показываются на картах, если их площадь в масштабе карты не менее I мм2. Все реки изображают­ся в одну или две линии в зависимости от их ширины. В масштабе 1:10000 в одну линию показывают реки шириной до 2 м. Их вычерчи­вают с постоянным утолщением от истоков к устью. Направление те­чения показывают стрелкой.

Дешифрирование рельефа заключается в опознавании и вычерчи­вании таких его элементов, которые не изображаются горизонталями. Овраги показывают в две линии с зубчиками. Обрывы показываются, как правило, те, у которых протяженность не менее 3 мм в масштабе аэроснимка, а высота более 1 м.

При дешифрировании угодий прежде всего определяются их гра­ницы, внутри которых размещаются условные знаки, соответствующие содержанию угодий, или делаются пояснительные надписи: пашня, луг, выгон, лес, кустарник и пр. Контуры участков с различными видами растительного полова показываются пунктирной линией. Если границами угодий являются дороги, речюа или их берега, ка­навы и другие контуры, то вдоль них пунктирная линия не прово­дится.

Допускается сочетание условных знаков растительного поло­ва, но не более трех видов. Значительные участки леса должны иметь характеристику древостоя с указанием порода леса, высоты деревьев, их толщины и среднего расстояния между нами.

Узкие полосы леса, кустарников и луговой растительности, расположенные вдоль дорог, рек, канав, по лощинам и оврагам изобра­жаются только условными знаками без оконтуривания. Сады и прочие древесные насаждения показываются условным знаком деревьев, не имеющих значения ориентиров.

4. Вычерчивание результатов дешифрирования на аэроснимках выполняют полевым черчением, которое отличается от чистого неболь­шим нарушением установленных размеров условных знаков. При этом используют тушь трех цветов: черного, коричневого (красного) и зе­леного. Черным цветом вычерчивают контуры, подписи и элементы рель­ефа искусственного происхождения (ямы, карьеры, курганы); коричневым цветом – элементы рельефа естественного происхождения; зеленым – элементы гидрографии.