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

е) наиболее целесообразно использовать стереоскопическо рассматривание избирательно, а именно: для выявления орогидрографической системы и создания общего пространственного об­ раза об изучаемом участке местности на этапе предварительного дешифрирования и для детального дешифрирования локальных участков и объектов, имеющих четко выраженные пространствен­ ные признаки и достаточные размеры.

§2.4. Психофизиологические основы

ивозможности измерительного дешифрирования

Возможности дешифрирования могут быть расширены за счет использования измерительных способов: графических измерений, стереоизмерений, фотометрических наблюдений.

Среди этих способов особое место принадлежит стереоизмере­ ниям, обеспечивающим определение высотных и угловых харак­ теристик местности. Высота или глубина объемных объектов и уклоны местности при стереоскопическом дешифрировании мо­ гут быть определены стереоглазомерными или инструментальными

•способами.

При стереоглазомерном способе высотные характеристики объектов определяются либо путем стереоскопического сравне­ ния, либо при помощи вертикального масштаба стереомодели. В первом случае высота или глубина объектов находится в резуль­ тате стереоскопического сравнения этих объектов с объектами, высота которых известна; во втором случае — путем стереоско­ пической оценки вертикальных размеров дешифрируемых объек­ тов в миллиметрах и использования вертикального масштаба стереомодели. Процедура стереоглазомерных измерений имеет сложную структуру и складывается из целого ряда самостоятель­ ных операций: получения стереоэффекта, опознания объектов, стереоглазомерного сравнительного анализа, стереоскопической оценки размеров воспринимаемых объектов и др. Реализация обоих вариантов стереоглазомерного способа связана с опре­ деленными психологическими трудностями. Эффективность спо­ соба зависит от наличия у наблюдателей высокоразвитых стерео­ глазомерных навыков, в основе которых лежит формирование эталонных стереоскопических представлений. При надлежащей тренировке определение высот с помощью вертикального мас­ штаба может производиться с достаточной точностью для предва­ рительных оценок элементов местности.

Для получения более высоких результатов в процессе стерео­ скопического дешифрирования необходимо использовать инстру­ ментальные способы с применением простейших приборов типа параллаксометра или специальных фотограмметрических при­

.58

При определении превышения точек земной поверхности, рас­ положенных близко друг от друга в плане (например, бровка и дно оврага), а также древостоев, отдельных инженерных соору­ жений и т. д. влияние элементов внешнего ориентирования аэро­ снимков стереопары не учитывается и стереоизмерения доста­ точно точно и быстро могут производиться инструментальным способом с помощью простейших стереоприборов в сочетании со стереоскопом. Этот способ основан на параллактическом прин­ ципе — на определении разности продольных параллаксов изме­ ренных точек. В практике стереодешифрирования пользуются приближенной зависимостью между разностью продольных па­

В эту структуру входят такие сложные операции, как ориенти­ рование аэроснимков относительно друг друга, наведение марки на стереомодель, снятие отсчетов и т. п. Эффективность стерео­ инструментальных способов во многом зависит от уровня стерео­ скопической чувствительности у наблюдателей, в частности «чувства поверхности стереомодели».

Каковы же возможности стереоинструментальных способов? Исследования показывают, что на точность определения пре­ вышений близко расположенных точек основное влияние оказы­ вают ошибки измерения разности продольных параллаксов (тпАр). Ошибки определения высоты аэрофотосъемки и базиса фотографи­ рования существенного влияния не оказывают. Простейшие при­ боры обеспечивают при наличии достаточных навыков наведения марки на поверхность стереомодели сравнительно высокую точ­ ность измерения продольных параллаксов, со средней квадра­ тической ошибкой mAp + 0.05—0.10 мм. Наиболее высокие резуль­ таты дает параллаксометр. Простейшие приемы стереоизмерений и применяемые при этом приборы не обеспечивают получения количественных оценок слабо выраженных, обширных форм рельефа с неотчетливыми перегибами, так как, во-первых, при обычном стереоскопическом рассматривании аэроснимков эти формы просто не будут восприняты, а во-вторых, при определении превышений точек, расположенных на значительном удалении друг от друга, необходимо учитывать элементы взаимного и внут­ реннего ориентирования. Для получения точных результатов при определении превышений между точками, расположенными на значительном удалении друг от друга, необходимо использо­ вать строгие фотограмметрические методы и стереофотограмметри­

59:

ческие приборы, дающие точность измерения Ар с ошибкой

т Ар порядка 0.01—0.03 мм.

Для оценки эффективности определения высот объектов различными способами в интересах специального дешифрирования были проведены три

•серии экспериментов с использованием: а) стереоглазомерного способа; б) па­ раллактических пластин ПЛ-2; в) СТД-2 и стереокомпаратора.

В экспериментах принимали участие студенты инженерного вуза, про­ шедшие специальную подготовку (I группа), и фотограмметристы высокой квалификации (II группа). Для экспериментов были использованы аэро­ снимки, полученные АФА с /к=100 мм с высоты порядка 1000 м. Измерялись высоты различных инженерных сооружений (от 3.5 до 10 м) и глубины искус­ ственных форм рельефа (карьеры, ямы, траншеи), общим количеством — 30 объектов.

Результаты всех серий экспериментов приведены в табл. ,2.3. Как видно, экспериментальные ошибки оказались ниже расчетных. Это объясняется хорошей подготовкой испытуемых. Стереоглазомерный способ по времени оказался в 6—8 раз производительнее инструментальных, по точности при­ ближаясь к упрощенному инструментальному. Однако этот способ дает значительную дисперсию и заметно зависит от высоты и характера оценивае­

Б. С использованием точных стереопри­ боров:

Параллактические пластины и особенно линейки, изготовленные на стекле, дают более устойчивые результаты. Еще более устойчивы результаты изме­ рений с помощью точных стереоприборов. Результаты испытуемых высокой квалификации заметно выше, особенно по временным показателям и по точ­ ности работы на стереокомпараторе. С увеличением высоты фотографирования величина ошибки измерения возрастает, особенно при использовании про­ стейших приборов (с увеличением высоты в 1.5 раза ошибки возрастают приблизительно в 2 раза). Анализ систематических ошибок, полученных на

•60

аэроснимках разных масштабов, свидетельствует об известной иллюзии пре­ увеличения высоких и преуменьшения низких объектов. Последнее особенно­ характерно для стереоглазомерного способа.

Точность измерения высот объектов, не имеющих четкой поверхности, например древостоев, несколько ниже. По экспериментальным материалам, точность измерения высот древостоев по крупномасштабным и среднемасштаб­ ным аэроснимкам, полученным короткофокусными АФА, характеризуется следующими средними квадратическими ошибками: стереоглазомерным спо­ собом +2.5 м, с использованием простейших стереоприборов ±1.5 м, с ис­ пользованием точных приборов +1.0 м.

Как было сказано, уклоны также могут быть определены сте­ реоглазомерным и инструментальным способами.

При стереоглазомерном способе может быть использована следующая методика [148]:

а) стереоглазомерная оценка видимых искаженных углон склона (ф) на стереомодели;

б) внесение поправок * в видимые углы склона в зависимости от их положения на стереомодели:

где г — расстояние от главной точки аэроснимка до верхней точки склона; Ьг — главный базис; d — расстояние от глаз до воспри­ нимаемой стереомодели; &сн — базис аэрофотосъемки в масштабеаэроснимка; <р — угол при вершине склона между вектором линии уклона и вектором на центральную точку аэроснимка;

в) определение действительных углов склона (i) с учетом коэффициента вертикального преувеличения (у).

Как видно, процедура стереоглазомерных оценок уклонон. усложняется значительным количеством промежуточных рас­ четных операций, даже при использовании соответствующих номограмм. Эффективность способа зависит от наличия высоко­ развитых стереоглазомерных навыков и умения совершать изме­ рительные и расчетные процедуры.

При инструментальном способе углы склона определяются путем измерения разности продольных параллаксов или с по­ мощью стереоуклономеров и стереошаблонов. В первом случае

В условиях равнинной местности (при h = 10 м) вместо заложения (I) берут длину линии самого склона (V) (в пределах рабочей площади аэроснимка). Во втором случае крутизна склонов изме­

* Поправка вводится при измерении углов склонов, равных 20° и более-

62

ряется непосредственно с помощью стереоуклонов-параллаксо- метров (СУП-2ЛА конструкции В. Б. Комарова и Б. М. Кирил­ лина [147] и др.), геологического стереометра ГС-2 ВАГТ-а или

.других подобных приборов. Уклоны с помощью СУП-2ЛА опре­ деляются путем измерения пространственно перемещающейся мар­ кой видимых углов склона стереомодели, рассматриваемой под стереоскопом, с последующим переходом от видимых углов к дей­ ствительным при помощи номограммы. Точность прибора близка к рассмотренному выше параллактическому способу. Но для успешной работы со стереоуклономером необходима предвари­ тельная тренировка наблюдателей путем измерения расчетных углов склонов на снимках — макетах или на реальных аэро­ снимках.

Для целей специального дешифрирования особый интерес представляют стереоглазомерный и инструментальный с приме­ нением стереоуклономера способы определения уклонов. Эти способы интересны и по своим психологическим особенностям.

Для оценки эффективности указанных способов были проведены две се­ рии экспериментов.

В экспериментах первой серии, посвященных оценке стереоглазомерного

•способа, принимала участие группа студентов инженерного вуза в количе­ стве 5 человек. Для эксперимента были использованы аэроснимки, получен­ ные АФЛ с /к= 100 мм, с высоты до 1000 м. Измерялись углы склонов моренных холмов крутизной от 4 до 12° (всего 30 уклонов). Использовалась описанная выше методика. За истинные значения углов склопов принимались результаты полевых измерений теодолитом ТТ-4. По результатам экспериментов истин­ ные ошибки измерения углов склонов величиной до 15° колеблются в преде­ лах от —2 до +3°, систематическая ошибка около +1°. Углы склонов, как правило, занижаются. Средняя квадратическая ошибка одного измерения составила т.а^ + 1°.5 (с учетом систематической ошибки). С увеличением уклонов ошибки возрастают. По данным ЛАЭМ, для углов склонов величи­ ной 20—40° т ^ + А 0. Специальная тренировка наблюдателей на эталонных аэроснимках позволила выработать у них навыки непосредственного перехода от видимых уклонов к действительным, что резко повысило производитель­ ность работ.

В экспериментах второй серии, посвященных исследованию СУП-2ЛА, принимала участие группа высококвалифицированных специалистов. Для эксперимента использовались: а) аэроснимки, полученные АФА с /к=200 мм, формата 30X30 см, с высоты 1000 м; б) аэроснимки, полученные АФА с /к= =140 мм, формата 18X18 см, с высоты 2800 м. В первом случае измерялись углы склонов крупных холмов, лощин, долин с крутизной до 30°; во втором — углы склонов дониоморенных холмов высотой до 10—15 м, крутизной до 15°, и более мелких камовых холмов. В обоих случаях — по 30 уклонов. За истин­ ные значения углов склонов принимались результаты полевых измерений оптическим теодолитом. По результатам экспериментов точность определения углов склонов СУП-2ЛА характеризуется следующими величинами:

а) по аэроснимкам, полученным с // =1000 м, средняя квадратическая ошибка та— + 1'.8, систематическая ошибка 8=-f0°.8;

б) по аэроснимкам, полученным с //=2800 м, т а= + 3°0, 8=-|-2°.3. Как видно, при работе с мелкомасштабными аэроснимками, полученными со сравнительно большой высоты, ошибки измерения углов склонов, осо­

бенно малой протяженности, могут быть значительными. Преобладают ошибки преувеличения крутизны склонов.

63

Аналогичные исследования в последнее время были проведены в ЛАЭМ и других организациях. Согласно данным ЛАЭМ, по результатам измерения 55 склонов на аэроснимках, полученных АФА с /к= 100 мм, с высоты порядка. 1000 м, т а= +2°.5 для углов склонов до 30° и +4° — для углов от 30 до 45°. Разброс в результатах во многом объясняется квалификацией наблюдателей. Интересно, что измерение углов склона неопытным наблюдателем характери­ зовалось та= +5°.0.

Выполненный анализ применения различных способов и при­ боров оценки по аэроснимкам высотных и угловых элементов местности с учетом их психофизиологических особенностей позво­ ляет рекомендовать стереоглазомерный способ для предваритель­ ного изучения местности при специальном дешифрировании; а инструментальный, с использованием простейших приборов или точных приборов (малой точности), — для детального изуче­ ния элементов местности. В настоящее время ставится вопрос о стереоскопическом изучении космических аэроснимков и про­ изводстве измерений по ним [149]. Вопрос этот очень сложный, требующий всестороннего учета психофизиологических особен­ ностей стереоскопического зрения.

§ 2.5. Проблемы зрительного утомления

При длительной зрительной работе, особенно в условиях дискомфорта, возникают явления зрительного утомления, кото­ рые проявляются в понижении работоспособности светочувстви­ тельного и кинестетического аппаратов глаз. Утомление светочув­ ствительного аппарата сводится к снижению различительной и разрешающей способности глаза. Происходит и «цветовое» утомление зрительного анализатора, причем наиболее сильно утомляет глаз сине-фиолетовый цвет и наименее сильно — жел­ тый и зеленый. Утомление кинестетического аппарата более зна­ чительно. Оно сводится к ослаблению и замедлению реакций на раздражения глазодвигательных и аккомодационных мышц.. Все это нарушает нормальный режим работы глаз. Эти явления сопровождаются резью в глазах, головными болями и другими расстройствами нервной системы. Зрительное и общее утомление зависит от наличия слепящих источников света, общих условий освещенности, температуры, влажности и состава воздуха, нали­ чия шума и т. д.

Оба вида зрительного утомления имеют место и при дешифри­ ровании аэроснимков и других первичных информационных моде­ лей, что связано с необходимостью рассматривать мелкие детали

вусловиях близко расположенной плоскости фиксации. Способ­ ствует утомлению операторов-дешифровщиков информационная перегрузка вследствие предъявлений большого объема материала

вусловиях дефицита времени. Особенно сильно проявляется зри­ тельное утомление при работе на стереоскопических приборах. Работа на этих приборах дает большую нагрузку на зрительный

64

анализатор, в первую очередь на кинестетический аппарат глаза, и на центральную нервную систему в целом. Дополнительными факторами, вызывающими зрительное утомление, являются: не­ совершенная юстировка приборов, остаточные поперечные па­

таемости). Развитию зрительного утомления весьма способствуют однотипные, монотонные наблюдения и измерения [313]. К этому надо добавить умственное утомление, связанное с решением логи­ ческих задач в процессе дешифрирования, а также общую на­ пряженность труда операторов-дешифровщиков. Утомление при дешифрировании опасно тем, что оно ведет к увеличению коли­ чества пропусков обнаружения и опознания важных объектов и появлению ложных тревог, нередко за счет иллюзий восприятия.

По результатам исследований [153 и др.], длительная измери­ тельная стереоскопическая работа приводит к нарушению мышеч­ ного баланса глаз и значительным функциональным изменениям зрительного анализатора. Экспериментальные материалы Коно­ валовой [153] говорят о том, что возбудимость, оцениваемая методом определения порога фосфена, и лабильность, оценивае­ мая методом определения критической частоты слияния мелька­ ний, у операторов-стереоскопистов закономерно снижаются в те­ чение рабочего дня за счет развития тормозных процессов. К концу дня эти параметры в среднем снижаются на 40% от исходного уровня, причем степень снижения зависит от сложности выпол­

иприводит к снижению скорости стереоизмерительных операций

иих точности примерно в 3 раза по сравнению с первоначальными

значениями. Точность замеров на стереокомпараторе падает до 0.12 мм, что в зависимости от высоты съемки вызывает ошибки измерения превышений + 2 —12 м. Причем на снижение точности стереоскопических измерений оказывает влияние ряд таких внеш­ них факторов, как разномасштабность, неодинаковая резкость смежных аэроснимков стереопары, низкая освещенность и др. Особенно велика степень утомления у операторов, имеющих дефекты зрения (дальнозоркость, близорукость и т. п.) и страдаю­ щих функциональным расстройством нервной системы.

Продолжительность периода оптимально продуктивной ра­ боты оператора-дешифровщика не более 4 час. Близкие к этому данные получены при анализе работы оператора-локаторщика [274]. К концу 4-часового периода работы появляются ясные признаки утомления, выражающиеся в более позднем обнаруже­ нии новых целей, замедленном определении координат и т. д. В [220] рекомендуется продолжительность дежурства операторов РЛС устанавливать не более 2 час. Эти данные свидетельствуют о большой напряженности и утомительности труда стереоеко-

Г л а в а 3

СТРУКТУРНО-ЭВРИСТИЧЕСКАЯ КОНЦЕПЦИЯ ОБРАБОТКИ ПЕРВИЧНОЙ ИНФОРМАЦИИ

По своему содержанию обработка первичной информации, дешифрирование представляет сложную перцептивно-познава­ тельную деятельность [151, 239]. В главе раскрываются психоло­ гические особенности дешифровочной деятельности. Рассматри­ вается общая психологическая модель процесса дешифрирования. Основное внимание уделяется психологическим механизмам реше­ ния задач на сенсорно-перцептивном уровне.

§ 3.1. Психологический анализ дешифровочной деятельности

3 .1 .1 . Профессиографическая характеристика дешифровочной деятельности

В общем виде деятельность человека может иметь алгоритми­ ческий или эвристический характер.

Под эвристической деятельностью понимается процесс решения человеком нестандартных задач, с нахождением новых связей й отношений между объектами и явлениями в условиях недостатка или, наоборот, избыточности информации и отсутствия заданной жесткой системы алгоритмов и критериев. Для эвристической дея­ тельности характерно решение так называемых экстраполяцион­

поисковую структуру. С операциональной точки зрения их реше­ ние связано с широким использованием специфических операций — «эвристик»: упреждающего планирования; избирательного струкг турирования ситуации на основе установления смысловых отно­ шений между ее элементами; самопрограммирования и выработки алгоритмов на основе оценки ситуации и т. п. [225, 226]. Эв­ ристики, независимо от уровня переработки информации, имеют ряд функций: сокращения перебора различных вариантов реше­ ния; наведения на цель путем использования рациональных страте­ гий (для задачи) и тактик (для подзадач); построения оптималь­ ного варианта решения. Видимо, сводить понятие «эвристики», применительно к деятельности человека, до способа «сокращения поиска решения» нельзя.

5* 67