
- •Раздел 1 Дистанционные методы в географических исследованиях
- •Тема 1.1 Сущность и развитие дистанционных методов
- •1.1.1 Основные понятия. Классификация аэрокосмических методов
- •1.1.2 Исторический очерк развития аэрокосмических методов
- •1.1.3 Применение аэрокосмических методов в географических науках
- •Тема 1.2 Дистанционные методы в геоэкологических исследованиях
- •1.2.1 Геоэкологическое применение различных видов съёмок.
- •Раздел 2. Физические основы, технические средства и технологии получения аэрокосмических снимков
- •Тема 2.1 Физические основы космоаэросъёмки
- •2.1.1 Электромагнитный спектр.
- •2.1.2 Солнечное излучение и его отражение объектами земной поверхности
- •2.1.3 Характеристика собственного излучения Земли.
- •2.1.4 Влияние атмосферы на регистрируемое излучение.
- •2.1.5 Искусственное излучение
- •Тема 2.2 Регистрация излучений
- •2.2.1 Методы регистрации электромагнитного излучения. Зрительная система человека.
- •2.2.2 Фотохимическая регистрация излучений
- •2.2.3 Электрическая регистрация излучений
- •2.2.4 Антенны
- •Тема 2.3 Съёмочная аппаратура
- •2.3.1 Классификация съемочной аппаратуры. Фотографические аппараты.
- •2.3.2 Оптико-механические и оптико-электронные сканеры
- •2.3.3 Радиолокаторы бокового и кругового обзора
- •Тема 2.4 Носители съёмочной аппаратуры
- •2.4.1 Виды носителей. Носители для воздушной съёмки
- •2.4.2 Носители для космической съёмки
- •2.4.3 Космический полёт и его особенности
- •Тема 2.5 Виды дистанционных съёмок
- •2.5.1 Классификация дистанционных съемок. Виды съемок в зависимости от используемых носителей.
- •2.5.2. Виды съемок в зависимости от используемой аппаратуры и спектрального диапазона
- •2.5.3. Наземные виды съемок
- •Тема 2.6 Классификация аэрокосмических снимков
- •2.6.1 Аэрокосмические снимки и их свойства
- •2.6.2 Классификации аэрокосмических снимков
- •2.6.3 Характеристика основных типов снимков
- •Раздел 3 Теоретические основы дешифрирования аэрокосмических снимков
- •Тема 3.1 Методологическая основа дешифрирования
- •3.1.1 Предмет и сущность дешифрирования.
- •3.1.2 Виды дешифрирования.
- •3.1.3 Психологические и физиологические основы визуального дешифрирования.
- •3.1.4 Признаки дешифрирования
- •Тема 3.2 Приборы и структура процесса дешифрирования
- •3.2.1 Приборы для дешифрирования
- •3.2.3 Оптимальные сроки аэрокосмической съемки и их влияние на дешифрируемость снимков
- •3.2.4 Логическая структура процесса дешифрирования
- •Раздел 4 Изобразительные и информационные свойства снимков
- •Тема 4.1 Изобразительные свойства снимков
- •4.1.1 Структура и рисунок аэрокосмического изображения
- •4.1.2 Закономерности генерализации аэрокосмического изображения
- •4.1.3 Способы преобразования аэрокосмического изображения
- •Раздел 5 Геометрические и стереоскопические свойства снимков
- •Тема 5.1 Геометрические свойства снимков
- •5.1.1 Масштаб снимков
- •5.1.2 Основные элементы планового снимка
- •5.1.3 Искажение снимков из-за наклона оптической оси фотоаппарата, рельефа местности и кривизны поверхности Земли
- •5.1.4 Технические факторы искажения снимков
- •5.1.5 Геометрические свойства сканерного снимка
- •5.1.5 Геометрические свойства радиолокационного снимка
- •Тема 5.2 Стереоскопические свойства снимков
- •5.2.1 Стереоскопическая пара снимков
- •5.2.2 Измерения по стереопарам снимков
- •Раздел 6 Радиометрические свойства и компьютерная обработка снимков
- •Тема 6.1 Цифровые снимки
- •6.1.1 Понятие о цифровом снимке
- •6.1.2 Геометрические и яркостные преобразования цифрового снимка.
- •6.1.3 Классификация объектов по снимкам
- •6.1.4 Составление карты по цифровым снимкам
- •Раздел 7 Мировой фонд космических снимков
- •Тема 7.1 Фонды снимков в различных диапазонах
- •7.1.1 Мировой фонд снимков
- •7.1.2 Фотографические снимки в видимом и инфракрасном диапазонах
- •7.1.3 Сканерные снимки
- •7.1.4 Снимки в тепловом инфракрасном диапазоне
- •7.1.5 Гиперспектральные снимки в оптическом диапазоне
- •7.1.6 Снимки в радиодиапазоне
- •Тема 7.2 Задачи, решаемые по снимкам
- •7.2.1 Задачи, решаемые по снимкам разного пространственного разрешения
- •Раздел 8 Технологии и методы визуального дешифрирования аэрокосмических снимков
- •Тема 8.1 Полевое дешифрирование
- •8.1.1 Материалы дистанционных съёмок
- •8.1.2 Технологическая схема процесса дешифрирования
- •8.1.3 Полевое наземное дешифрирование
- •8.1.4 Аэровизуальное дешифрирование.
- •8.1.5 Подспутниковые наблюдения.
- •Тема 8.2 Камеральное дешифрирование
- •8.2.1. Особенности камерального дешифрирования
- •8.2.1. Методы и способы камерального дешифрирования
- •8.2.2 Эталонирование и экстраполяция результатов дешифрирования.
2.2.2 Фотохимическая регистрация излучений
Фотоизображения остаются наиболее распространённым средством регистрации излучений и хранения полученной информации. Фотографические материалы могут быть чёрно-белыми и цветными.
Чёрно-белая фотографическая плёнка (рисунок) состоит из подложки 4, подслоя 3, защитного слоя 1, противоореольного слоя 5 и эмульсии, или светочувствительного слоя 2. Два слоя являются основными: светочувствительный слой и подложка. Она может состоять из стекла, прозрачной гибкой плёнки или бумаги. Подложку стремятся делать более тонкой и малодеформируемой.
Рисунок – Строение чёрно-белой фотоплёнки
Светочувствительный слой представляет собой желатиновую плёнку, в которой взвешены зёрна галогенов серебра (в основном бромистое серебро). Чем крупнее зерна, тем выше светочувствительность пленки. Подслой служит лучшему скреплению эмульсии с основанием пленки – подложкой.
Воздействие света приводит к поглощению квантов света в зёрнах галогенидов серебра и восстановлению определённого количества металлического серебра, которое образует частицы скрытого изображения, не видимого глазом. Для его выявления производят проявление светочувствительного слоя – то есть подвергают её химической реакции восстановления с помощью восстановителей (метол, гидрохинон и др.), избирательно действующих только на те зёрна, которые имеют частицы скрытого изображения. Зёрна, не имеющие таких частиц, удаляются в процессе фиксации, и в светочувствительном слое остаются только взвешенные частицы металлического серебра, образующие изображение.
Из вышесказанного видно, что формировать изображение может только поглощённое светочувствительным слоем излучение. Бромистое серебро реагирует только на излучение в синей и фиолетовой части оптической зоны электромагнитного спектра и нечувствительно к более длинноволновому излучению. Для расширения его чувствительности в светочувствительный слой вводят органические красителя, которые адсорбируются на поверхности его зерён. Различные виды красителей поглощают свои определённые лучи, что вызывает повышение чувствительности слоя именно к этим лучам. Этот приём называется оптической сенсибилизацией (очувствлением). В настоящее время найдены сенсибилизаторы для всех видов оптического и инфракрасного излучения. По оптической сенсибилизации фотографические материалы различаются:
– несенсибилизированные – слои со светочувствительностью до 0,51 мкм
– ортохроматические и изоортохроматические – до 0,59 мкм
– панхроматические и изопанхроматические – до 0,68-0,73 мкм
– изохроматические – до 0,64 мкм
– инфрахроматические – чувствительны в зоне 0,76-1,20 мкм.
Для топографической съёмки наибольшее применение получила панхроматическая фотоплёнка, очувствленная к оранжево-красной зоне видимой части спектра. Снимки на ней обладают сравнительно хорошей дешифрируемостью по всем объектам, за исключением объектов гидрографии и растительности.
Чёрно-белая инфрахроматическая фотоплёнка применяется для съемок в невидимой инфракрасной части спектра. В силу особенностей спектрального отражения света объектами местности данная фотоплёнка эффективна для передачи гидрографии (береговых линий), выделения заболоченных и увлажнённых поверхностей, воспроизведения различий в растительном покрове, распознавания местных предметов по их теням на изображении. Инфрахроматическая фотоплёнка по всем дешифровочным возможностям дополняет панхроматическую, но имеет значительно меньшую светочувствительность и худшую стабильность фотографических свойств.
Цветная фотографическая плёнка обеспечивает более высокую дешифрируемость объектов за счёт передачи их естественных цветов. Для получения цветного изображения в светочувствительный слой дополнительно вводят специальное вещество, которое при проявлении, взаимодействуя с продуктами окисления проявителя, образует краситель в количествах, пропорциональных количеству выделенного металлического серебра. Цветная фотоплёнка состоит из нескольких чувствительных слоёв, каждый из которых воспринимает излучение в определённой зоне спектра (синечувствительный, зелёночувствительный и красночувствительный) (рисунок).
После экспонирования и цветного проявления в синечувствительном слое образуется жёлтый краситель, в зелёночувствительном – пурпурный краситель, в красночувствительном – голубой краситель. При фиксации полностью удаляются как зёрна бромида серебра, так и металлическое серебро, и в чувствительных слоях остаётся только краситель. Между первым и вторым слоями располагается жёлтый фильтровой слой, который задерживает синие лучи, предохраняя изохроматический и панхроматический слои от их действия. Трехслойное строение фотоматериала позволяет получить три совмещенных цветоделенных изображения, окрашенных в желтый, пурпурный и голубой цвета.
Рисунок – Строение цветной фотоплёнки
Цветное спектрозональное фотографирование проводится на специальных двух- и трехслойных пленках, в которых отсутствует синечувствительный слой, но имеется слой, чувствительный к инфракрасным лучам. Спектрозональные снимки, в отличие от цветных, дают изображение в искаженных (ложных) цветах, но обеспечивают наилучшее цветовое деление изучаемых объектов. Спектрозональные пленки широко используются в аэрокосмической съёмке, когда приходится снимать через толщу атмосферы, рассеивающей коротковолновое излучение.
К основным характеристикам фотоплёнок относят светочувствительность, фотографическую широту, величину вуали, резкость, разрешающую способность и др.
Светочувствительность фотоплёнки – это её восприимчивость к воздействию света, вызывающего при данных условиях обработки нужный фотографический эффект – заданную оптическую плотность. Оптическая плотность – величина, пропорциональная количеству восстановленного металлического серебра (степени почернения слоя) при определённом количестве освещения, сообщённому фотографическому слою.
Фотографическая широта – это разность десятичных логарифмов экспозиций начала и конца прямолинейного участка характеристической кривой.
Величина вуали характеризует степень почернения фотоматериала, не подверженного действию света.
Резкость – характер границы между светлыми и тёмными участками на фотоснимке. Резкостные свойства фотослоя связаны с его толщиной – они выше у тонкослойных фотоматериалов. Наименьшую резкость имеют многослойные цветные фотоматериалы, общая толщина слоя у которых достигает 30 мкм. Явление снижения резкости (то есть увеличения размеров переходной зоны между участками) вызвано рассеянием света на эмульсионных кристаллах фотослоя.
Разрешающая способность – способность фотографических слоёв передавать очень мелкие детали и близкорасположенные объекты. Пространственное разрешение характеризует размер наименьших объектов, различимых на изображении. В зависимости от решаемых задач могут использоваться данные низкого (более 100 м), среднего (10-100 м) и высокого (менее 10 м) разрешений. Обзорные снимки имеют низкое пространственное разрешение, но позволяют одномоментно охватывать значительные территории - вплоть до целого полушария. Такие данные широко используются в метеорологии. Снимки среднего пространственного разрешения на сегодня являются наиболее доступным источником данных для мониторинга природной среды.