книги из ГПНТБ / Рубахин, В. Ф. Психологические основы обработки первичной информации

сов в случайном порядке. Остается неясным динамика опознания внутри отдельных классов этих фигур, при одновременном предъ­ явлении представителей разных классов и т. д. В опытах [152] изменялись масштабы и контраст изображения, а у нас разру­ шалась его структура. Кроме того, в указанных экспериментах не учитывались информативные взаимосвязи между объектами. Эти факты говорят о том, что существует много неясных вопросов,

ков, ибоДкак было показано, информативность их меняется при

структур необходима система энтропийных критериев, к которым могут быть отнесены: а) показатели состава компонентов струк­ туры; б) показатели площадного распределения компонентов; в) показатели отношений между ними; г) показатели смысловых связей между компонентами. К этому надо добавить энтропийные показатели связей между индикаторами и объектами индикации.

Для упрощенного определения количества извлекаемой инфор­ мации при перцептивном анализе структуры необходимо знать законы распределения площадей, занимаемых каждым компо­ нентом (на эталоне и в эксперименте), и ошибок этих значений, а также величины коэффициентов корреляции. При известных

138

коэффициентах корреляции (г) между истинными и опытными (в результате дешифрирования) распределениями элементов струк­ туры, экспоненциальном законе распределения значений элемен­ тов и нормальном законе распределения ошибок определения этих значений количество извлекаемой информации приближенно

Необходимо более глубокое изучение механизмов извлечения информации, а также методов оценки семантической информатив­ ности стимулов.

3 .6 .4 . Временные характеристики процесса переработки первичной информации

При количественной оценке процесса переработки первичной информации оператором информационные показатели дополня­ ются временными.

Выполненные различными авторами исследования свидетель­ ствуют о зависимости временных затрат на прием, переработку информации и принятие решения от количества средней информа­ ции на стимул. В [165] показана дифференциация зависимости ин­ формационных процессов от индивидуальной и средней инфор­ мации, заключенной в стимуле. Необходимо различать степень неожиданности стимула, зависящую от вероятности появления данного стимула, т. е. от индивидуальной информации, и степень сложности выбора, зависящую от величины алфавита, т. е. от средней информации. По данным В. И. Николаева [202], для ре­ шения простой задачи по обнаружению сигнала и переработки полученной элементарной информации необходимо около 0.03 сек. на каждую двоичную единицу информации.

Выполненный в настоящей работе анализ позволяет уточнить аналитические зависимости между временными затратами и ин­ формационными характеристиками изображений. В общем виде эта зависимость аппроксимируется выражением:

П

ции, перерабатываемое оператором; т — время, связанное с «меха­ ническими» перемещениями при поиске информации.

Величина коэффициента Ъ зависит от операционных затрат на извлечение информации. С усложнением перцептивно-опозна­ вательной задачи эта величина растет.

139

Как было показано выше, при перцептивном изучении изобра­ жений существует обратная зависимость между длительностью фиксации глаза и энтропией изображения. В формуле (3.7) коэф­ фициент регрессии, равный примерно 0.16, в 5 раз больше вели­ чины 0.03. Если предположить, что при решении элементарной задачи выполняется одна перцептивная операция, то для решения задачи в данном случае необходимо функционирование по край­ ней мере пяти операций — по выделению, описанию, сравнению

ипреобразованиям элементов стимула.

Ксожалению, пока исследований по временным затратам при дешифрировании проведено мало. Интересны, в частности, дан­

ные о том, что количество правильных определений объектов на снимке увеличивается пропорционально увеличению логарифма времени наблюдения [334]. Другие материалы говорят о том, что при низких разрешениях стимулов дополнительное время наблю­ дения не улучшает результат, а может лишь привести к закреп­ лению ошибочной гипотезы [330].

* * *

Надежность дешифрирования в целом характеризуется коли­

ности, необходимой для решения данной задачи.

Видимо, надежность дешифрирования складывается из надеж­ ности носителя информации — изображения и надежности ра­ боты оператора. Л. Е. Смирновым предложено в качестве крите­ рия надежности снимков использовать условную вероятность Рх(у), где х — система дешифрируемых объектов, а у — система их признаков; а в качестве критерия надежности работы опера­ тора — условную вероятность РЛх), характеризующую полноту

дешифрирования. Эти критерии справедливы для одиночных ПО. Для оценки надежности дешифрирования могут быть исполь­ зованы рассмотренные выше информационные и временные пока­

затели.

Работоспособность оператора-дешифровщика, как функция от времени, складывается из следующих основных фаз: адаптации к условиям работы, относительно стабильной работоспособности, падения работоспособности. Абсолютный уровень и длительность фаз весьма динамичны. Они зависят от задачи, характера дешифри­ руемых объектов, особенностей информационных моделей, под­ готовленности и личностных свойств оператора, технологии ра­ боты, условий «обитаемости» и т. д.

Эффективность дешифрирования характеризуется быстродей­ ствием извлечения информации и ее ценностью. Как известно, непосредственные критерии и формулы теории информации не учитывают ценности получаемой информации и используемых при

140

Г л а в а 4

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ОПЕРАТОРОМ

Выше была раскрыта общая психологическая модель про­ цесса дешифрирования, включая интегральную схему решения дешифровочных задач. Как было показано, последние по своему психологическому содержанию условно могут быть разбиты на три основных класса: структурно-перцептивных, индикационно-диаг­ ностических и собственно-поисковых задач. Ниже рассматри­ ваются особенности восприятия объектов общетопографического и специального дешифрирования и анализируются психологиче­ ские особенности решения основных классов дешифровочных задач на уровне оперативного мышления.

§ 4.1. Структурный анализ элементов природной обстановки как объектов дешифрирования

Элементы природной обстановки, представленные на первич­ ных информационных моделях, являются крайне сложными об­ разованиями с весьма изменчивыми признаками. Естественно, что рассмотренный выше процесс восприятия здесь усложняется.

Проанализируем систему объектов, подлежащих опознанию при общетопографическом и специальном дешифрировании, их признаки, особенности восприятия и степень дешифрируемости, применительно к аэрофотографическим информационным моде­ лям. На схеме 4.1 представлена общая схема объектов дешифри­ рования и их признаков. Все они разделены на группы, требую­ щие различного уровня структурного и индикаторного анализа. Выделены три уровня: «формальный», непосредственный семан­ тический и опосредованный семантический.

4 .1 Л , Формальный уровень структурного анализа

Первый уровень связан с обнаружением и опознанием деталей фотоизображения на основе некоторых «формальных» признаков, разработанных применительно к инструментальному микрофотометрическому дешифрированию. К этим признакам относятся: средняя величина деталей, их экстремальные значения и распре­

142

деление, характер чередования деталей, средняя оптическая плотность и ее экстремальные значения, периодичность колебания оптических плотностей и т. д.

4.1.2. Непосредственный семантический уровень структурного анализа

Второй уровень связан со смысловым восприятием отдельных внешних объектов природной обстановки — геоморфологических, гидрографических, почвенно-растительных, антропогенных — и их комплексов; элементов и типов ландшафта. Очевидно, что пере­ численные образования заметно отличаются друг от друга по своему характеру и сложности.

При дешифрировании отдельных объектов, непосредственно представленных на аэроснимке, используются главным образом прямые дешифровочные признаки: тон (цвет на трехслойных цветных и спектрозональных аэроснимках), форма, размеры и тени объектов. Эти признаки представляют собой, как правило, укрупненные целостные структуры, состоящие из отдельных эле­ ментов и характеризующиеся набором параметров. Например, тон характеризуется средней оптической плотностью, контрастом и распределением оптических плотностей; цвет — светлотой, на­ сыщенностью, цветовым тоном; форма — общим контуром, за­ полняющими деталями, пространственной конфигурацией при стереоскопическом рассматривании.

Помимо прямых дешифровочных признаков, здесь исполь­ зуются комплексные признаки низшего порядка. Речь идет о структуре изображения. Различают микроструктуру и макро­ структуру аэрофотоизображения. На данном подуровне в качестве дешифровочного признака используется микроструктура (или текстура) отдельных контуров, состоящая из совокупности чере­ дующихся однородных деталей. Для описания микроструктур могут быть использованы как качественные, так и количествен­ ные характеристики.

При дешифрировании внешних элементов природной обста­ новки используются и косвенные признаки. Здесь внутриструктурный анализ дополняется индикаторным. Так, для дешифри­ рования типов леса существенное значение имеют признаки ланд­ шафтного местоположения и взаимоотношений с рельефом. При этом велико значение количественных корреляционных зависи­ мостей.

Каждый класс внешних элементов природной обстановки характеризуется своей структурой, своим набором дешифровоч­ ных признаков. Восприятие их имеет свои особенности [22, 53, 68, 88, 160, 240, 258 и др.].

Так, например, дешифрирование рельефа опирается на анализ ^стереомодели и производство необходимых высотных и угловых измерений. Эле­ менты гидрографической сети опознаются по своим прямым признакам.

143

Типы болот и их разновидности дешифрируются по сочетанию прямых и косвенных признаков: характерной форме; обычно неоднородному тону и своеобразному рисунку; по геоморфологическому положению, характеру микрорельефа; большой обводненности и наличию внутренней гидрографиче­ ской сети; угнетенному характеру древостоя и наличию специфической болот­ ной растительности; наличию торфоразработок и осушительных канав. Де­ шифрирование растительности опирается на использование прямых призна­ ков (тона, микроструктуры, стереометрических характеристик) в сочетании с косвенными, из которых основную роль играет положение в рельефе. Об­ наженные участки почво-грунтов в ряде случаев предположительно дешифри­ руются по совокупности прямых признаков — по тону и микроструктуре. Антропогенные объекты, связанные с хозяйственным освоением террито­ рии, — сельскохозяйственные объекты, дорожная сеть, населенные пункты, производственные сооружения — опознаются по сочетанию прямых, косвен­ ных и комплексных признаков с преобладанием первых из них и т. д., и т. п. Как видно, восприятие разных классов внешних элементов природной обстановки требует различной активности структурного п индикаторного анализа.

Цикл наших исследований по отдельным видам специального дешифрирования, направленных на вскрытие «перцептивной» структуры различных объектов, показывает, что в процессе опоз­ нания сложных природных образований операторы-дешифров­ щики используют не отдельные признаки или группы признаков, а некоторые программы признаков, которые меняются при пере­ ходе от одних компонентов ландшафта к другим.

Приведем несколько примеров изучения сложных объектов по аэроснимкам специалистами-дешифровщиками. Работа сопро­ вождалась магнитофонной записью рассуждений испытуемых.

П е р в ы й п р и м е р . Дешифрировался лесной массив на панхрома­ тическом аэроснимке масштаба 1 : 10 000. «В верхней части аэроснимка — лесной массив. Дешифрируется по зернистой структуре и своему тону. Сразу бросается в глаза. . . Вероятно, хвойный лес на склонах возвышенности. . .

Что же за порода? (Берет 4Х лупу). . . Структура довольно равномерная, но не везде. Преобладают округлые кроны. Тон скорее серый. Однородность говорит за сосновый лес. Но возможна примесь. . . Здесь видны тени. Пожа­ луй, сосновый лес. . . Полог довольно ровный, сомкнутый. Порядка 0.5—0.6. Судя по теням, высота деревьев 15—20 м. . . Маскировка хорошая . . .».

В т о р о й п р и м е р . Дешифрировался карьер па панхроматическом аэроснимке масштаба (приблизительно 1 : 15 000). Использовался стереоскоп. «Похоже, что внизу — карьер. . . Заметно выделяется по конфигурации ка­ рьерного «поля» на фоне распаханной территории . . . Стереоскопически вы­ деляются уступы разработок с отвесными стенками. Карьер довольно глубо­ кий. Дно неровное. . . Очень светлый тон. Наверное, добывается известняк. . .

Наезженность большая. Видны и автомашины. Значит, карьер действующий

. . .Это — действующий известняковый карьер».

Конечно, в процессе работы, особенно со знакомыми объек­ тами, используются редуцированные дешифровочные программы. Однако при дешифрировании новых, неизвестных объектов про­ исходит реконструирование подобных программ. На основе ана­ лиза деятельности дешифровщиков в практику производства работ при специальном дешифрировании в настоящее время вве­

144

дено своего рода «программирование» дешифровочных признаков

ипредставление их в виде дешифровочных таблиц (или перфокарт).

Воснову составления таких таблиц должен быть положен струк­ турный анализ в соответствии с характером процесса восприятия и дешифрирования и, в частности, следующие принципы: а) иерархи­ ческое построение по единым разрядам и критериями; б) строгое, «системное» описание обобщенных дешифровочных признаков (макроструктура изображения, частные перцептивные и логи­ ческие признаки, общие и частные индикаторы и их признаки); в) квантование отдельных признаков в определенной последова­ тельности, в одних и тех же терминах; г) выявление «непересе-

кающихся» индикаторов; д) оценка достоверности опознания и эффективности индикации; е) краткая характеристика и оценка дешифрируемого компонента ландшафта. Разумеется, характер этих таблиц зависит от дешифрируемых объектов и целей дешифри­ рования. Только при условии реализации этих принципов дешифровочные таблицы станут подлинными «определителями».

Различные внешние элементы природной обстановки дешиф­ рируются по аэроснимкам с различной степенью достоверности, в зависимости от характера используемых признаков и необходи­ мой детальности извлечения информации. На основании много­ численных исследований рассмотренные элементы, при равных технических, аэрофотосъемочных и атмосферно-оптических ус­ ловиях, характеризуются следующей средней степенью дешифрируемости на крупномасштабных аэроснимках хорошего качества:

Как видно, хорошей дешифрируемостью отличаются геомор­ фологические и антропогенные компоненты ландшафта. Разу­ меется, все эти показатели относительны. Внутри выделенных групп дешифрируемость отдельных объектов варьирует в значи­ тельных пределах в зависимости от природных условий, харак­ тера информационных моделей и уровня квалификации опера- торов-дешифровщиков.

В [266] установлено, что предельные колебания в оценке ве­ роятности дешифрирования топографических объектов дешиф­ ровщиками примерно одинаковой квалификации достигают 0.15. С изменением технических, аэрофотосъемочных и атмосферно­ оптических условий аэрофотосъемки они меняются.

Выполненный анализ свидетельствует о том, что для объекти­ визации использования дешифровочных признаков, повышения эффективности дешифрирования необходимы, с одной стороны, унификация, стандартизация описания признаков, путем исполь­ зования шкал тонов, цветов, форм и размеров объектов, а с дру­ гой — их количественные измерения — графические, стереоско­ пические, фотометрические.

Рассмотрим дешифровочные признаки элементов и типов ландшафта. В настоящее время под ландшафтом понимается слож­ ный природный территориальный комплекс, обособившийся на однородном геологическом фундаменте и в процессе своего разви­ тия дифференцировавшийся на целый ряд генетически и динами­ чески сопряженных элементов [10]. Ландшафт занимает, как правило, значительную территорию. Каждому ландшафту свой­ ствен свой набор форм рельефа, специфический рисунок гидро­ графической сети, своя структура почвенно-растительного по­ крова, что определяет его физиономичность. Ландшафты делятся на определенные типологические' категории — таксономические единицы: местности, урочища, фации, состоящие из определен­ ного набора элементарных природных комплексов с закономер­ ным их распределением.

Дешифрирование элементов и типов ландшафта опирается на общеструктурный анализ разного ранга. При этом используются комплексные признаки различного порядка, в качестве которых выступает макроструктура аэрофотоизображения и простран­ ственная конфигурация рельефа. Макроструктура аэрофотоизоб­ ражения определяется закономерным сочетанием геометрических форм различной размерности и определенной гаммой тоновых (цветовых) характеристик. В настоящее время делаются попытки унификации структур аэрофотоизображения. К сожалению, суще­ ствующие классификации недостаточно опираются на формально­ логические принципы, требующие последовательного разделения понятий, и не исчерпывают всего многообразия структур аэрофо­ тоизображения ландшафтов. «Топологические» классификации зачастую не стыкуются с генетическими. При описании струк­ туры аэрофотоизображения типов ландшафта важна содержатель­ ная характеристика ее составных частей.

Приведем несколько примеров.

Так, для ландшафта флювиогляциальных равнин центральных областей европейской части СССР при глубоком залегании грунтовых вод, порядка 5 м, характерна однородная среднезернистая макроструктура серого топа зале­ сенных территорий с мелкими, редкими пятнами пашен, лугов, болот и озер. Здесь структура аэрофотоизображения состоит преимущественно из одного элемента. Сосновые и мохово-березовые леса на 90—95% покрывают плоскую и слабо расчлененную поверхность флювиогляциальной равнины (рис. 4.1).

Иной характер имеет макроструктура аэрофотоизображения ландшафта основной морены. Для него типична среднеили крупномозаичная, пятнистая структура, образованная участками распаханных территорий и лугов, пре­ имущественно серого тона, местами с зернистым рисунком залесенных уча­ стков и пятнами болот светло-серого и озер темно-серого тона (рис. 4.2). Как видно, эта структура имеет свой алфавит. К укрупненным элементам ал­ фавита относятся: а) распаханные участки, расположенные на повышенных частях холмистой равнины и склонах; б) участки луговой растительности, приуроченные к нижним частям склонов холмов и понижениям между ними; в) мелколиственные леса, расположенные по склонам холмов и понижениям; г) болота переходного и низинного типа по понижениям; д) мелкие озера округлой формы. В^ряде случаев эти элементы образуют специфические фации

146