17.4. Генерализация геоизображений

Генерализованность — неотьемлемое свойство всех геоизобра­жений. Теория и методи картографической генерализации разра-батнваются давно, подробно исследованн ее принципи, точность, субьективнне фактори, формальнне критерии и т.п. (см. гл. VII). Генерализация азрокосмических геоизображений изучена хуже, и связано зто с тем, что она долго не признавалась «настоящей» (по сравнению с картографической) из-за ее механического, не-

Генерализация геоизображений 315

творческого характера. То, что генерализация на снимках возника-ет как бьі сама собой, повело еще и к тому, что в азрофототопог-рафии, а впоследствии и в космическом зондировании научному осмьіслению генерализации уделялось мало виймання.

Проблемьі теоретического обоснования генерализации возникли в связи с внедрением автоматики. Именно зтот процесе оказалея камнем преткновения из-за трудностей алгоритмизации нефор-мальньїх сторон генерализации. Новьіе проблеми возникли с по-явлением динамических геоизображений. Генерализация приобре-ла еще одно измерение — временное.

Рассмотрение геоизображений с позиций геоиконики показьі­вает, что картографическая генерализация не единственньїй «закон­ний» вид генерализации, она существует и в других видах и вариантах.

Напомним, что картографическая генерализация — зто отбор, обобщение, внделение плавних, типических черт изображаемнх на карте обьектов соответственно назначению, масштабу, содер-жанию карти и особенностям картографируемой территории. Бла-годаря генерализации карта не являетея простой копией обьекта. Она «пропускаетея» через голову и руки картографа и несет в себе отпечаток его представлений об обьекте, знаний, научного опнта. Оперируя философекими категориями, можно сказать, что гене-рализованная карта — зто субьективннй образ обьективной дей­ствительности.

Дистанционная генерализация — зто геометрическое и спект-ральное обобщение изображения на снимках (азро-, космичес­ких, наземньїх, подводньїх), определяемое комплексом техни-ческих факторов (методом сьемки, ее вьісотой, спектральньїм диапазоном, масштабом, разрешением) и природньїми особен-ностями (характером местности, атмосферньїми условиями и др.).

Генерализацию данного вида назьівают по-разному: оптичес-кой, фотографической, космической, механической и т.п. Она возникает, прежде всего, за ечет увеличения висоти, когда мно­гие обьектн становятея попросту неразличимн. Иначе говоря, с уменьшением масштаба уменьшаетея и разрешающая способность снимка, его свойство раздельно воспроизводить мелкие детали местности. Кроме того, чем внше поднята сьемочная аппаратура, тем толще слой атмосфери, позтому земнне обьектн различаютея менее четко, очертания их становятея расплнвчатнми, контрасти ослабевают, а некоторне малоконтрастнне обьектн сливаютея.

При дистанционной генерализации интегрируются (синтези-руются) спектральньїе и геометрические характеристики обьекта, а изменение детальности изображения приводит к перестройке его структурьі. На космических снимках мелкого масштаба генерализа­ция бьівает настолько сильна, что становятся отчетливо видньї крупньїе (планетарньїе) блоки литосферьі и биосферьі, проявля-ются границьі природньїх зон и даже макрозлементн социально-зкономической инфраструктурьі.

Дистанционная генерализация — механический процесе, хотя в определенной степени его можно контролировать, например, меняя технические параметри сьемки, подбирая те или иньїе ди­апазоньї, чувствительньїе материальї и сьемочную аппаратуру.

Динамическая генерализация — механическое (анимационное) обобщение изображения, позволяющее прослеживать главньїе, наиболее устойчивьіе во времени закономерности, типичньїе дол-говременньїе тенденции развития явлений за ечет изменения ско-рости демонстрации фильмов и анимации.

Принцип динамической генерализации, определяемьій скоро-стью сменьї кадров, прост, но зффект его еще недостаточно изу-чен. Суть состоит в том, что при бьістрой демонстрации анимации короткопериодические изменения бистро промелькнут на зкране и зритель увидит лишь долговременние изменения, а при медлен-ной демонстрации, наоборот, динамические процесен можно рас-смотреть во всех подробностях. Таким образом, динамическая ге­нерализация добавляет к картографической и дистанционной еще один аспект — временной, очень полезннй для изучения структу­ри и динамики географического пространства.

Наконец, как особьій вид вьіделяется автоматическая (логико-математическая), или «машинная» генерализация, которая про-являетея в формализованном отворе, еглаживании и фильтра-ции изображения в соответствии с заданньїми формальньїми кри-териями.

Сглаживание упрощает очертания извилистнх контуров, изо-линий и раечлененннх поверхностей. В зависимости от принятнх параметров (еглаживающих функций, шага или окна оереднений) можно получить линии и поверхности разной гладкости. Для тех же целей применяют аппроксимирующие функций, с помощью которнх получают поверхности тренда, по сути зто то же еглажи-

Генерализация геоизображений

317

вание. Аналогичньїй смьісл имеют и процедурьі фильтрации, ког-да исходное изображение как бьі пропускается через сито с ячей-ками (окнами) разной крупности, создавая зффект генерализа-ции. Процесе автоматической генерализации хорошо поддаетея уп-равлению, но в него трудно вводить неформальньїе оценки, содержательньїе ценностньїе параметрьі.

Итак, все геоизображения имеют ту или иную генерализацию, хотя она проявляетея в разньїх видах и вариантах. Планьї, карти и производньїе от них геоизображения любого масштаба подверга-ютея картографической генерализации, снимки — дистанцион-ной, анимации — динамической, а компьютерно обработанньїе или преобразованньїе геоизображения — автоматической генера­лизации. Комбинированньїе геоизображения, примерьі которьіх приведеньї в табл. 17.5, сочетают в себе разньїе видьі генерализа­ции. Скажем, фотокартьі обладают и картографической, и дистан-ционной генерализацией, а преобразованньїе космические сним­ки — автоматической и дистанционной.

Особьім комбинированньїм видом являетея интерактивная гене­рализация, сочетающая содержательньїе принципи картографичес­кой генерализации и формальнне логико-математические приемн.

Генерализация геоизображений

Вид генерализации	Картографи­ческая	Дистанци-онная	Динаминеская	Автомати-ческая
Картогра­фическая	Карти, пла­ни
Дистанци-онная	Фотокартн, космофото-картн	Азро- и кос­мические снимки
Динами-ческая	Картографи- ческие фильмн	Серии мно- говременннх снимков	Кинофильмн и анимации
Автомати-ческая	Виртуальнне карти	Синтезиро-ваннне и преобразо­ванньїе снимки	Картографи-ческие филь­мн и анима­ции	Злектроннне карти

Таблица 17.5

Таким образом, генерализация геоизображений в разньїх ее проявлениях касается геометрической формьі обьектов, их каче­ственньїх и количественньїх особенностей, спектральних характе­ристик, динамических аспектов. Понимание общих закономернос-тей зтого процесса приближает к решению проблеми управлений генерализацией геоизображений, чрезвнчайно актуальной с точки зрения их использования в научннх исследованиях.

Различия между видами генерализации очевиднн. Если вьщелить плавний момент в каждом из видов, то для картографической гене­рализации — зто отбор, для дистанционной — обобщение, для ди-намической — сжатие во времени, для автоматической — сглажива-ние. Наибольшей гибкостью и управляемостью отличается генерали­зация картографическая, а наименьшей — дистанционная.

Следует иметь в виду два общих свойства генерализации:

• генерализация любих геоизображений ведет не только к свер-тке и потере данньїх, но и способствует появлению каче-ственно новой информации и закономерностей;

• последовательное повишение уровня генерализации обеспе­чивает проявление на геоизображениях черт все более круп­них геосистем.

Следствием зтого являются важньїе закономерности. Изучение разномасштабннх геоизображений одной и той же территории ста-новится средством иселедования геосистем разного порядка, ви­явлення их пространственной иерархии. По мере усиления генера­лизации на геоизображениях все отчетливее проявляютея ведущие закономерности пространственного и временнбго распределения явлений, обнаруживаютея главнне, наиболее сильнне и устойчи-вне во времени связи и свойства. Генерализация по самой сути своей способствует снятию мелких флуктуаций, освобождению изображения от случайннх погрешностей и дефектов, вследствие чего главнне свойства предстают как би в очищенном виде.