9.3.2.3. Дешифрирование

Под дешифрированием понимают процесс получения необходимой информации о контурной части земной поверхности по ее фото-изображению. Дешифрирование строится на знании закономерности фотоизображения объектов местности и их пространственного размещения. Поэтому дешифрование требует серьезной подготовки по аэрофотографии, фотограмметрии, геодезии, геометрии и ряду других дисциплин. В задачу дешифрирования входит решение таких вопросов, как отбор по аэроснимкам различной информации, обобщение количественная и качественная характеристика объектов.

Дешифрирование выполняется как на отдельных аэроснимках, так и на фотосхемах и фотопланах.

В зависимости от назначения дешифрирование подразделяется на два вида: топографическое (общее) и специальное (отраслевое). В первом случае выполняется сплошное дешифрирование, что приводит к некоторым обобщениям. К объектам топографического дешифрирования относят:

– опорные пункты государственной геодезической сети;

– населенные пункты, промышленные и гражданские предприятия;

– пути сообщения, линии телефонной, телеграфной и электросвязи;

– гидрография и гидротехнические сооружения;

– элементы почвенного и растительного покрова;

– границы и ограждения и ряд других объектов.

Во втором случае дешифрирование выполняется выборочно, например, уделяется больше внимание транспортной или гидрографической сети. Однако при решении некоторых инженерно-технических задач одновременно выполняется как топографическое дешифрирование, так и специальное. Например, при изыскании автомобильных дорог выполняется не только топографическое дешифрирование. В процессе проектирования линейных сооружений большой протяженности возникает необходимость геологического, гидрологического, гидрогеологического обследования местности. В этом случае дешифрирование уже не подпадает под известные понятия о видах дешифрирования – это уже инженерно-техническое дешифрирование.

С точки зрения познания дешифрирование подразделяется на две группы: а) методы, связанные непосредственно с творческой деятельностью исполнителя, так называемые эвристические методы; б) методы, связанные с автоматическим опознаванием объектов при помощи логической машинной обработки изображений. В первом случае дешифрирование выполняется по результатам зрительного восприятия и логической обработки той информации, которая получена исполнителем с аэроснимка при помощи визуального или инструментального изучения его. Во втором случае вся информация о местности обрабатывается на ЭВМ по правилам математической статистики и теории информации.

Эвристические методы в свою очередь подразделяются на полевые, камеральные и комбинированные. Полевое дешифрирование выполняется непосредственно в полевых условиях путем сопоставления аэроснимка с натурой. Этот способ дешифрирования наиболее надежен, но требует больших затрат средств и времени. В тех случаях, когда посещение участков местности по каким-либо причинам затруднено, применяется аэровизуальное дешифрирование. Обследование местности с воздуха особенно эффективно при изысканиях автомобильных и железных дорог, газо- и нефтепроводов, линий электропередачи.

Наиболее эффективным способом является камеральное дешифрирование. Эффективность этого способа заключается в том, что дешифрирование выполняется в камеральных условиях и характеризуется более внимательным и тщательным изучением данного объекта с привлечением различных средств вспомогательного характера: стереоприборов, например, интерпретоскопа (рис. 49), справочно-картографического материала, различных эталонов-клюбчей в виде отдешифрированных ранее аэроснимков.

Рис. 49. Общий вид наблюдательной и измерительной системы интерпретоскопа

Недостатком этого способа является то, что он не обеспечивает 100% полноту и достоверность полученной информации в силу специфики построения изображения на аэроснимке. В этом случае приходится прибегать к дополнительному обследованию местности, т.е. к комбинированному дешифрированию.

Камеральное дешифрирование аэроснимков основано на применении признаков дешифрирования. Под признаками дешифрирования понимают характерные черты, присущие всем объектам местности и позволяющие путем зрительного восприятия их производить правильный отбор, обобщение и характеристику изображений. Признаки дешифрирования подразделяются на прямые и косвенные.

К прямым признакам, позволяющим изучаемый объект характеризовать непосредственно, относятся: форма, размер, тон (цвет) изображения, тень и высота. К косвенным признакам, позволяющим характеризовать скрытые от глаз наблюдателя объекты, относятся: взаимосвязь, взаимообусловленность.

Признаки дешифрирования получены в результате опытных и теоретических исследований зависимости изображений и их объектов. Хотя изображения на аэроснимке строятся в центральной проекции, плоские предметы сохраняют в известных пределах геометрические формы ортогональной проекции. Что касается пространственных объектов, то здесь следует учитывать смещения различных точек данного объекта, происходящие по закону смещения точек на аэроснимке под влиянием рельефа местности.

Форма. Зрительные органы чувств человека выделяют в первую очередь именно форму предметов. Однако прежде чем говорить о форме изображения тех или иных объектов на аэроснимках, необходимо иметь представление об их форме на местности. Очертания предметов местности, как правило, зависят от степени участия человека в образования его формы, т.е. следует иметь в виду, являлась эта форма результатом деятельности человека или нет. В первом случае форма будет искусственной, во втором – естественной. Искусственная форма, очевидно, будет стремиться к геометрически правильным понятиям (прямоугольным, треугольным, круговым и т.д.), а естественная форма будет разбросанной и не может быть описана каким-либо математическим понятием. Поэтому, еще не анализируя аэроснимок, можно уже предположить, какая форма будет у таких объектов, как пашни, леса, каналы, реки, профилированные автомобильные дороги и т.д. Учитывая существующую форму объектов на местности, с этих позиций и следует анализировать аэроснимки.

Размер. Этот признак менее определенный, чем форма. Только в некоторых случаях по размеру можно определить дешифрированный объект. В основном же этот признак служит дополнением формы, как впрочем, и все признаки дополняют друг друга. Одинаковые по форме, но разные по размерам, позволяют судить о содержании их. Однако следует заранее иметь некоторое представление о размерах объектов на местности: размеры частных строений, автомашин, вагонов, ширины железнодорожного полотна и т.д. Учитывая эти соображения, можно одинаковые по форме объекты, например, пашни и огороды, отличить друг от друга. В большинстве случаев этот дешифровочный признак служит для косвенного анализа объектов.

Тон изображения. Тон изображения зависит от отражательной способности объекта, на которую в вою очередь влияет структура поверхности аэросъемки: гладкая, матовая и шероховатая.

Гладкая поверхность отражает падающие лучи света по общеизвестному закону «угол падения равен углу отражения» и на аэроснимках такие поверхности должны быть изображены светлым тоном. В действительности же изображение объектов местности на аэроснимках строится не отраженными лучами, а рассеянными светом, интенсивность которого зависит от влажности фотографируемого объекта. Например, поверхность водоема, играющая роль зеркала для падающих лучей света, тем не менее, изобразится темным тоном, интенсивность которого зависит от его глубины.

Матовая поверхность дает диффузное отражение света во все стороны и ее тон не зависит от точки фотографирования. Объекты с такой поверхностью изобразятся светлым тоном, причем тональность зависит от степени освещенности данной поверхности. Например, двускатные крыши зданий, имеющие одинаковую поверхность, изобразятся на аэроснимке разным по интенсивности тоном.

Шероховатая поверхность характеризуется неравномерностью в освещении отдельных участков ее и поэтому изображение такой поверхности будет разнотонным, т.е. будет наблюдаться чередование светлых и темных полос и пятен. Наиболее характерным примером такой поверхности являются участки местности, покрытые растительностью. В этом случае на аэроснимке будет наблюдаться своеобразная зернистость. Следует учитывать, что растительность характеризуется достаточно высокой влажностью. Это влечет за сбой значительное поглощение световых лучей. Вообще говоря, все объекты независимо от структуры их поверхностей могут резко менять свою тональность (отражательную способность) под влиянием влажности.

Учитывая вышесказанное, можно с уверенностью предсказать тональность изображений на аэроснимках многих объектов местности. При этом широко используются альбомы-эталоны, составленные из ряда типовых для данной местности аэроснимков, на которых опознаны наиболее важные и характерные элементы ситуации.

Применение цветной и спектрозональной аэросъемок значительно расширяет возможности камерального способа дешифрирования аэроснимков.

Тень. Тени изображений подразделяются на падающие и собственные. Падающая тень – тень, отбрасываемая объектом на земную поверхность при солнечном освещении его.

Падающая тень представляет собой в определенных пределах профиль (силуэт) объекта и является существенным демаскирующими признаком. Например, падающие тени зданий, церквей, фабричных труб и т.д. Характерны тени от водонапорной башни, опор радиорелейных линий и линий электропередачи, пунктов триангуляции, железнодорожных мостов.

Собственная тень – изображение на аэроснимке неосвещенных сторон данного объекта. Например, двухскатные крыши зданий изображаются на аэроснимках в виде двух прямоугольников, один из которых светлый, а другой – темный. Наличие собственной тени подчеркивает объемность предмета. Резкие границы между светлыми и темными участками объекта говорят о наличии угловых изгибов, а постепенные переходы говорят о плавных изгибах поверхности фотографирования.

Высота. Этот признак больше, чем какой-либо связан с другими признаками дешифрирования, в частности с тенью. Это объясняется тем, что высоту объекта можно определить или по измерениям на аэроснимке длины падающей тени, или в процессе стереоизмерений. В первом случае необходимо знать дополнительные данные, а именно: дату и время съемки, масштаб аэроснимка. Во втором случае дешифрирование выполняется на стереоприборах, позволяющих измерять высоту объектов.

Косвенные признаки. Эти признаки, как правило, применяются в тесной связи с прямыми признаками и проявляются в расположении одних объектов относительно других, при изменении свойств одних объектов под влиянием других, в логической связи всех объектов местности между собой. Примерами косвенного дешифрирования могут служить следующие взаимосвязи:

– жилые постройки в сельской местности от нежилых отличаются своим расположением относительно улиц, наличие приусадебных участков при постройках характеризуют населенные пункты и т.д.;

– характер залегающих грунтов с точки зрения наличия карст можно выявить по многочисленным провалам на поверхности;

– наличие брода определяется по пересечению реки дорогой при отсутствии мостового перехода, тоннелей – по разрыву дороги при отсутствии путепровода;

– наличие болот в лесу сказывается на форме полога леса – лес на заболоченных участках редкий и низкорослый и т.д.

Таким образом, косвенные признаки являются комплексными признаками, учитывающими форму, размер, тон и тень. Однако для уверенного дешифрирования объектов местности необходимо хорошо знать сущность и особенности самих объектов. Поэтому перед дешифрированием следует детально познакомиться по картографическим и справочным материалам с особенностями данной местности. Кроме того, при фототопографических съемках застроенных территорий дешифрирование имеет свои особенности, так как приходится выявлять не только положение объектов на аэроснимках, но и определять вид материалов, из которых построено сооружение, его этажность, назначение и др. Поэтому при съемках в крупных масштабах (12000 и крупнее) выполняется только полевое дешифрирование.