Rozszyfrowanie porównawcze seria obrazów strefowych opiera się na wykorzystaniu obrazów spektralnych obiektów przedstawionych na obrazie. Widmowy obraz obiektu na fotografii jest określany wizualnie przez ton jego obrazu w serii strefowych czarno-białych fotografii; ton jest oceniany w znormalizowanej skali w jednostkach gęstości optycznej. Na podstawie uzyskanych danych konstruowana jest krzywa obrazu spektralnego, która odzwierciedla zmianę gęstości optycznej obrazu na obrazach w różnych strefach spektralnych. W tym przypadku wartości gęstości optycznej wydruków wykreślonych wzdłuż osi rzędnych D, w przeciwieństwie do przyjętej, zmniejszają się w górę osi tak, aby krzywa widmowa obrazu odpowiadała krzywej jasności widmowej. Niektóre programy komercyjne zapewniają automatyczne kreślenie obrazów spektralnych z obrazów cyfrowych. Logiczny schemat interpretacji porównawczej obrazów wielostrefowych obejmuje następujące kroki: wyznaczanie za pomocą obrazów obrazu spektralnego obiektu- porównanie ze znanym współczynnikiem odbicia spektralnego- identyfikacja obiektu.

Podczas odszyfrowywania konturów na całym obszarze obrazu obraz spektralny jest również z powodzeniem wykorzystywany do określania granic rozkładu obiektów możliwych do odczytania, co odbywa się metodami odszyfrowywania porównawczego. Wyjaśnijmy je. Na każdym ze zdjęć strefowych pewne zestawy obiektów są oddzielone tonem obrazu, a zestawy te są różne na zdjęciach w różnych strefach. Porównanie obrazów strefowych umożliwia wyodrębnienie tych zbiorów i identyfikację poszczególnych obiektów. Takie porównanie może być realizowane przez łączenie („odejmowanie”) schematów deszyfrowania obrazów strefowych, na każdym z których identyfikowane są różne zestawy obiektów lub przez uzyskiwanie obrazów różnicowych z obrazów strefowych. Interpretacja porównawcza ma największe zastosowanie w badaniach obiektów roślinnych, przede wszystkim lasów i upraw.

W sekwencyjnej interpretacji obrazów wielostrefowych wykorzystuje się również fakt, że ciemne kontury roślinności w strefie czerwonej na jaśniejszym tle, ze względu na wzrost jasności jej obrazu w strefie bliskiej podczerwieni, zdają się „zanikać”. ” z obrazu, bez ingerencji w postrzeganie dużych cech struktury tektonicznej i reliefu. Otwiera to możliwość np. w badaniach geomorfologicznych rozszyfrowania form terenu o różnej genezie z różnych obrazów strefowych – endogennych ze zdjęć w bliskiej podczerwieni i egzogennych – na czerwono. Dekodowanie sekwencyjne zapewnia stosunkowo proste technologicznie operacje stopniowego sumowania wyników.

Rozszyfrowywanie obrazów wieloczasowych. Obrazy wieloczasowe zapewniają jakościowe badanie zmian w badanych obiektach oraz pośrednią interpretację obiektów na podstawie ich cech dynamicznych.

Badania dynamiki. Proces wydobywania dynamicznych informacji z obrazów obejmuje identyfikację zmian, ich graficzne przedstawienie oraz sensowną interpretację. Aby zidentyfikować zmiany w obrazach wieloczasowych, należy je ze sobą porównać, co odbywa się poprzez obserwację naprzemienną (oddzielną) lub równoczesną (łączną). Technicznie rzecz biorąc, wizualne porównanie obrazów wieloczasowych odbywa się najprościej, obserwując je jeden po drugim. Bardzo stara metoda „mrugania” umożliwia na przykład proste wykrycie nowo pojawiającego się oddzielnego obiektu poprzez szybkie oglądanie kolejno dwóch obrazów w różnym czasie. Z serii ujęć zmieniającego się obiektu można złożyć ilustracyjny kinegram. Tak więc, jeśli obrazy Ziemi uzyskane w ciągu 0,5 godziny z satelitów geostacjonarnych pod tym samym kątem zostaną złożone w plik animacji, wówczas możliwe jest wielokrotne odtworzenie na ekranie codziennego rozwoju chmur.

Do identyfikacji małe zmiany skuteczniejsza okazuje się nie sekwencyjna, ale wspólna obserwacja obrazów wieloczasowych, do których stosuje się specjalne techniki: łączenie obrazów (monookularowych i lornetkowych); syntetyzowanie obrazu różnicowego lub sumarycznego (zwykle kolorowego); obserwacje stereoskopowe.

Na jednooczny Podczas obserwacji obrazy zredukowane do tej samej skali i projekcji oraz wykonane na przezroczystej podstawie są łączone przez nakładanie się na siebie i oglądane w świetle. Podczas komputerowej interpretacji obrazów do wspólnego oglądania obrazów, zaleca się stosowanie programów, które zapewniają postrzeganie połączonych obrazów jako półprzezroczystych lub „otwierających się” obszarów jednego obrazu na tle drugiego.

obuoczny obserwację, gdy każdy z dwóch obrazów wykonanych w różnym czasie ogląda się jednym okiem, najwygodniej jest prowadzić za pomocą stereoskopu, w którym kanały obserwacyjne mają niezależną regulację powiększenia i jasności obrazu. Obserwacje lornetkowe dobrze sprawdzają się w wykrywaniu zmian w wyraźnych obiektach na stosunkowo jednolitym tle, takich jak zmiany biegu rzeki.

Z czarno-białych fotografii z różnych czasów można uzyskać zsyntetyzowany kolorowy obraz. To prawda, jak pokazuje doświadczenie, interpretacja takiego kolorowego obrazu jest trudna. Ta technika jest skuteczna tylko podczas badania dynamiki obiektów o prostej strukturze i ostrych granicach.

Podczas badania zmian spowodowanych ruchem, ruchem obiektów najlepsze wyniki daje obserwacja stereoskopowa obrazy wieloczasowe (efekt pseudo-stereo). Tutaj możesz ocenić charakter ruchu, stereoskopowo dostrzec granice poruszającego się obiektu, na przykład granice aktywnego osuwiska na zboczu góry.

W przeciwieństwie do sekwencyjnych metod wspólnej obserwacji obrazów wieloczasowych wymagają one wstępnych korekt – doprowadzenia ich do tej samej skali, przekształcenia, a procedury te są często bardziej złożone i czasochłonne niż samo definiowanie zmian.

Dekodowanie według funkcji dynamicznych. Wzory czasowych zmian w obiektach geograficznych, które charakteryzują się zmianą stanów w czasie, mogą służyć jako ich cechy odszyfrowujące, które, jak już wspomniano, nazywane są tymczasowym obrazem obiektu. Na przykład zdjęcia termowizyjne wykonane o różnych porach dnia umożliwiają rozpoznanie obiektów, które mają specyficzną dzienny kurs temperatura. Podczas pracy z obrazami wieloczasowymi stosuje się te same techniki, co podczas odszyfrowywania obrazów wielostrefowych. Opierają się na sekwencyjnej i porównawczej analizie oraz syntezie i są wspólne dla pracy z dowolną serią obrazów.

Interpretacja terenowa i kameralna. Na pole W rozszyfrowaniu identyfikacja obiektów odbywa się bezpośrednio na ziemi poprzez porównanie przedmiotu w naturze z jego wizerunkiem na zdjęciu. Wyniki dekodowania są nakładane na obraz lub dołączoną do niego przezroczystą nakładkę. Jest to najbardziej niezawodny rodzaj deszyfrowania, ale także najdroższy. Interpretacji terenowej można dokonać nie tylko na odbitkach fotograficznych, ale także na obrazach ekranowych (cyfrowych). W tym drugim przypadku zwykle używany jest mikrokomputer polowy z czułym ekranem tabletu, a także specjalny oprogramowanie. Wyniki dekodowania odnotowywane są w polu na ekranie za pomocą pióra komputerowego, utrwalane zestawem umownych symboli i zapisywane w formie tekstowej lub tabelarycznej w kilku warstwach pamięci mikrokomputera. Możliwe jest wprowadzenie dodatkowych informacji dźwiękowych o deszyfrowanym obiekcie. Podczas interpretacji terenowej często zachodzi konieczność naniesienia brakujących obiektów na obrazy. Dodatkowe strzelanie odbywa się metodą oczną lub instrumentalną. W tym celu wykorzystywane są satelitarne odbiorniki pozycjonujące, które pozwalają określić w terenie współrzędne obiektów nieobecnych na obrazie, z niemal każdą wymaganą dokładnością. Przy odszyfrowywaniu obrazów w skali 1:25 000 lub mniejszej wygodnie jest używać przenośnych odbiorników satelitarnych podłączonych do mikrokomputera w jeden zestaw dekodera.

Rodzaj interpretacji terenowej to aerowizualny dekodowanie, które jest najskuteczniejsze w tundrze, na pustyni. Wysokość i prędkość lotu śmigłowca lub lekkiego samolotu dobierane są w zależności od skali zdjęć: im większe, tym mniejsza skala. Interpretacja lotnicza jest skuteczna podczas pracy z obrazami satelitarnymi. Jednak jego wdrożenie nie jest łatwe. Wykonawca musi być w stanie szybko nawigować i rozpoznawać obiekty.

Na kameralny dekodowanie, które jest głównym i najczęstszym rodzajem dekodowania, rozpoznaje obiekt poprzez bezpośrednie i pośrednie cechy deszyfrowania bez wchodzenia w pole i bezpośredniego porównywania obrazu z obiektem. W praktyce oba rodzaje deszyfrowania są zwykle łączone. Racjonalny schemat ich połączenia przewiduje wstępną kameralną, selektywną i końcową interpretację kameralną obrazów lotniczych. Stosunek interpretacji polowej i kameralnej zależy również od skali obrazów. Zdjęcia lotnicze o dużej skali są interpretowane głównie w terenie. Podczas pracy z obrazami satelitarnymi obejmującymi duże obszary wzrasta rola interpretacji kamerowej. Informacje o terenie naziemnym podczas pracy z obrazami kosmicznymi są często zastępowane informacjami kartograficznymi uzyskanymi z map - topograficznych, geologicznych, glebowych, geobotanicznych itp.

Dekodowanie referencyjne. Interpretacja kameralna opiera się na użyciu odszyfrowane standardy, tworzone w terenie na kluczowych dla danego terytorium obszarach. Wzorce odszyfrowujące są więc obrazami charakterystycznych obszarów z wydrukowanymi na nich wynikami odszyfrowania typowych obiektów, wraz z charakterystyką cech odszyfrowywania. Ponadto standardy są stosowane w interpretacji kameralnej, która jest wykonywana metodą geograficzną interpolacja oraz ekstrapolacja, tj. poprzez rozpowszechnianie zidentyfikowanych cech deszyfrujących na obszary pomiędzy standardami i poza nimi. Interpretacja kameralna z wykorzystaniem standardów została opracowana w mapowaniu topograficznym trudno dostępnych obszarów, kiedy w wielu organizacjach powstawały fotobiblioteki standardów. Służba kartograficzna naszego kraju wydała albumy z próbkami rozszyfrowania różne rodzaje obiekty na zdjęciach lotniczych. W tematycznej interpretacji obrazów kosmicznych, w większości wielostrefowych, taką rolę dydaktyczną odgrywają osoby wyszkolone na Moskiewskim Uniwersytecie Państwowym. M.V. Łomonosowa atlasy naukowe i metodologiczne „Rozszyfrowywanie wielostrefowych obrazów lotniczych”, zawierające wytyczne oraz przykłady wyników dekodowania różnych komponentów środowisko naturalne, obiekty społeczno-gospodarcze, konsekwencje antropogenicznego oddziaływania na przyrodę.

Przygotowanie obrazów do interpretacji wizualnej. Do interpretacji geograficznej rzadko używa się oryginalnych obrazów. Przy interpretacji zdjęć lotniczych stosuje się najczęściej odbitki stykowe, a do interpretacji zdjęć satelitarnych „przez transmisję” stosuje się folie przezroczyste na kliszy, które pełniej oddają drobne i mało kontrastowe szczegóły obrazu kosmicznego.

Konwersja obrazu.Dla szybszej, łatwiejszej i bardziej kompletnej ekstrakcji obrazu niezbędne informacje wykonać jego przekształcenie, które sprowadza się do uzyskania innego obrazu o określonych właściwościach. Ma na celu podkreślenie potrzebnych i usunięcie zbędnych informacji. Należy podkreślić, że transformacja obrazu nie dodaje Nowa informacja, ale tylko sprowadza go do postaci wygodnej do dalszego wykorzystania.

Konwersję obrazu można wykonać metodami fotograficznymi, optycznymi, komputerowymi lub ich kombinacją. Metody fotograficzne opierają się na różnych trybach obróbki fotochemicznej; optyczny - po transformacji strumienia światła przechodzącego przez obraz. Najczęstsze przekształcenia obrazu komputerowego. Można powiedzieć, że obecnie nie ma alternatywy dla komputerowych przekształceń. Typowe przekształcenia komputerowe obrazów do interpretacji wizualnej, takie jak kompresja-dekompresja, transformacja kontrastu, synteza obrazów kolorowych, kwantyzacja i filtrowanie, a także tworzenie nowych geoobrazów pochodnych.

Powiększ zdjęcia. W interpretacji wizualnej zwyczajowo używa się środki techniczne, poszerzając możliwości oka na przykład o lupy o różnych powiększeniach - od 2x do 10x. Przydatna lupa pomiarowa ze skalą w polu widzenia. Potrzeba powiększenia staje się oczywista po porównaniu rozdzielczości obrazów i oka. Przyjmuje się, że zdolność rozdzielcza oka w odległości najlepszego widzenia (250 mm) wynosi 5 mm-1. Aby wyróżnić np. wszystkie szczegóły na kosmicznym obrazie fotograficznym o rozdzielczości 100 mm-1, należy go zwiększyć 100/5 = 20 razy. Tylko w tym przypadku możesz wykorzystać wszystkie informacje zawarte na zdjęciu. Należy wziąć pod uwagę, że nie jest łatwo uzyskać zdjęcia w dużym powiększeniu (powyżej 10x) metodami fotograficznymi lub optycznymi: wymagane są powiększalniki fotograficzne duże rozmiary lub bardzo wysokie, trudne do zrealizowania oświetlenie oryginalnych obrazów.

Funkcje obserwacji obrazów na ekranie komputera. Dla percepcji obrazów ważne są cechy ekranu wyświetlacza: najlepsze wyniki interpretacji uzyskuje się na dużych ekranach, które odtwarzają maksymalna ilość kolory i wysoka częstotliwość odświeżania obrazu. Powiększenie obrazu cyfrowego na ekranie komputera jest bliskie optymalnemu, gdy jeden piksel obrazu odpowiada jednemu pikselowi ekranu.

Jeśli znana jest wielkość piksela na terenie PIX (rozdzielczość przestrzenna), to skala obrazu na ekranie wyświetlacza jest równa:

Na przykład cyfrowy obraz satelitarny TM/Landsat o rozmiarze piksela na ziemi PIX = 30 m zostanie odtworzony na ekranie wyświetlacza z piks d = 0,3 mm w skali 1:100 000. Jeśli trzeba uwzględnić drobne szczegóły, zrzut ekranu za pomocą programu komputerowego można dodatkowo powiększyć 2, 3, 4 razy lub więcej; w tym przypadku jeden piksel obrazu jest wyświetlany przez 4, 9, 16 pikseli ekranu lub więcej, ale obraz przyjmuje strukturę „pikselową”, która jest zauważalna dla oka. W praktyce najczęściej dodatkowy wzrost 2 - Zx. Aby jednocześnie wyświetlić cały obraz na ekranie, należy go pomniejszyć. Jednak w tym przypadku wyświetlane są tylko co 2, 3, 4 itd. rzędy i kolumny obrazu, a na nim utrata szczegółów i małych obiektów jest nieunikniona.

Czas efektywnej pracy przy odczytywaniu zrzutów ekranu jest krótszy niż przy odczytywaniu wydruków wizualnych. Należy również wziąć pod uwagę prąd normy sanitarne praca na komputerze regulująca w szczególności minimalną odległość oczu dekodera od ekranu (minimum 500 mm), czas ciągłej pracy, natężenie pól elektromagnetycznych, szum itp.

Instrumenty i pomoce. Często w procesie interpretacji wizualnej konieczne jest dokonywanie prostych pomiarów i oszacowań ilościowych. W tym celu wykorzystywane są różnego rodzaju narzędzia pomocnicze: palety, skale i tabele tonów, nomogramy itp. Stereoskopy służą do stereoskopowego oglądania obrazów. różne wzory. Za najlepsze urządzenie do interpretacji kamerowej należy uznać stereoskop z podwójnym systemem obserwacyjnym, który umożliwia oglądanie stereopary przez dwa dekodery. Przeniesienie wyników interpretacji z pojedynczych obrazów na wspólną bazę kartograficzną odbywa się zwykle za pomocą małego specjalnego urządzenia optyczno-mechanicznego.

Formułowanie wyników deszyfrowania. Wyniki interpretacji wizualnej prezentowane są najczęściej w formie graficznej, tekstowej, rzadziej cyfrowej. Zwykle w wyniku rozszyfrowania uzyskuje się migawkę, na której znaki konwencjonalne badane obiekty. Wyniki dekodowania są również ustalane na przezroczystej nakładce. Podczas pracy na komputerze wygodnie jest prezentować wyniki w postaci wydruków drukarskich (papierowych). Na podstawie zdjęć satelitarnych, tzw. schematy deszyfrowania, które w swojej treści reprezentują fragmenty map tematycznych zestawionych do skali i rzutu obrazu.

Zautomatyzowane dekodowanie to interpretacja danych na obrazie wykonywana przez komputer elektroniczny. Metoda ta jest stosowana ze względu na takie czynniki jak przetwarzanie ogromnej ilości danych oraz rozwój technologii cyfrowych, oferujących obraz w formacie odpowiednim dla technologii zautomatyzowanych. Do interpretacji obrazów używane jest określone oprogramowanie (oprogramowanie): ArcGIS, ENVI (patrz rys. 5), Panorama, SOCETSET itp.

Rys.5. Interfejs programu ENVI 4.7.01

Pomimo wszystkich zalet korzystania z komputerów i specjalistycznych programów, ciągły rozwój technologii, zautomatyzowany proces ma również problemy: rozpoznawanie wzorców w klasyfikacji maszyn przy użyciu wąsko sformalizowanych funkcji deszyfrowania.

W celu identyfikacji obiektów dzieli się je na klasy o określonych właściwościach; ten proces dzielenia przestrzeni na sekcje i klasy obiektów nazywa się segmentacją. Ze względu na to, że obiekty podczas strzelania są często zamknięte i z „hałasami” (chmury, dym, kurz itp.) segmentacja maszynowa ma charakter probabilistyczny. Aby poprawić jakość, informacje o kształcie, teksturze, położeniu i względnej pozycji obiektów są dodawane do cech spektralnych obiektów (kolor, odbicie, ton).

Do segmentacji maszynowej i klasyfikacji obiektów opracowano algorytmy oparte na różnych regułach klasyfikacji:

ze szkoleniem (klasyfikacja nadzorowana);

bez szkolenia (klasyfikacja nienadzorowana).

Algorytm klasyfikacji bez uczenia może dość szybko segmentować obraz, ale z dużą liczbą błędów. Klasyfikacja kontrolowana wymaga wskazania obszarów referencyjnych, w których znajdują się obiekty tego samego typu co klasyfikowane. Algorytm ten wymaga od komputera dużego wysiłku i daje wynik z większą dokładnością.

3.1. Automatyczne deszyfrowanie za pomocą envi 4.7.01

Aby zbadać metody interpretacji i przetwarzania obrazów kosmicznych, zdekodowano obraz z satelity Landsat-8 na terytorium Republiki Udmurckiej. Obraz uzyskany ze strony US Geological Survey. Miasto Iżewsk jest wyraźnie widoczne na zdjęciu, Staw Iżewski, przepływ rzeki Kamy z miasta Wotkinsk do miasta Sarapul są również odczytywane bez zniekształceń. Termin zdjęć - 15.05.2013 i 10.05.2017. Procent pokrycia obrazu z 2013 roku przez chmury wynosi 45%, a górna część obrazu jest trudna do rozszyfrowania (jednak prawie cały okres wiosenno-letni zawiera dużą zawartość chmur na obrazie). Dlatego główne prace nad analizą informacji będą odbywać się przy bardziej aktualnym wizerunku.

Procent pokrycia obrazu 2017 przez chmury wynosi 15%, a prawy górny róg obrazu nie nadaje się do przetwarzania ze względu na grupę chmur pokrywających powierzchnię terytorium.

Układ współrzędnych przyjęty na obrazie to UTM – Universal Transverse Mercator, oparty na elipsoidzie WGS84.

Pakiet oprogramowania (PC) ENVI to oprogramowanie, które zapewnia pełny cykl przetwarzania danych optoelektronicznych i radarowych z teledetekcji Ziemi (ERS), a także ich integrację z danymi systemów informacji geograficznej (GIS).

Do zalet ENVI należy również intuicyjny interfejs graficzny, który pozwala początkującemu użytkownikowi na szybkie opanowanie wszystkich niezbędnych algorytmów przetwarzania danych. Logiczne pozycje menu rozwijanego ułatwiają znalezienie funkcji potrzebnej w procesie analizy lub przetwarzania danych. Można uprościć, przebudować, zrusyfikować lub zmienić nazwę pozycji menu ENVI lub dodać nowe funkcje. W wersji 4.7 zaimplementowano integrację produktów ENVI i ArcGIS.

Aby przygotować obraz do procesu dekodowania, konieczne jest jego przetworzenie i uzyskanie samego obrazu spektralnego do analizy. Aby uzyskać obraz z serii obrazów, konieczne jest ułożenie wszystkich kanałów w jeden strumień/kontener za pomocą polecenia Layerstacking na panelu sterowania (patrz Rys. 6). Po wszystkich przekształceniach otrzymujemy wielokanałowy kontener/obraz, z którym można kontynuować pracę: filtrowanie, wiązanie, klasyfikacja nienadzorowana, detekcja dynamiki, wektoryzacja. Wszystkie kanały obrazu będą miały tę samą rozdzielczość i tę samą projekcję. Aby załadować to polecenie, wybierz: PodstawoweNarzędzia>Układanie warstw lub Mapa>Układanie warstw .

Rys.6. Interfejs programu ENVI - układanie kanałów w Layerstacking

Podczas wizualizacji obrazu wielospektralnego należy w menu pakietu oprogramowania ENVI wybrać następujące polecenia: Plik>OpenExternalFile>QuickBird. W nowym oknie AvailableBandsList (patrz rys. 7) do syntezy obrazu w liniach RGB wybieramy odpowiednio kanały czerwony, zielony i niebieski - sekwencję kanałów „4,3,2”. W efekcie otrzymujemy obraz znajomy ludzkiemu oku (patrz rys. 8.) i na ekranie pojawiają się 3 nowe okna - Obraz, przewijanie, powiększanie.

Rys.7. Okno Lista dostępnych pasm

Rys.8. Zsyntetyzowany obraz obrazu wykonany 15 maja 2013 r. - sekwencja kanałów „4,3,2”.

Ostatnio, w stosunku do obrazu Landsat-8 w ENVI, sekwencja kanałów „3,2,1” jest coraz częściej wykorzystywana do uzyskania obrazu w kolorach zbliżonych do naturalnych. Aby porównać dwie sekwencje, przeprowadźmy procedurę filtrowania (w oknie Obraz znajduje się zakładka Filtr), wyświetlając oba wyniki na ekranie (patrz Rys. 9).

Ryc.9. Filtrowanie migawki w sekwencji „3,2,1”

Dzięki temu poleceniu można poprawić jakość obrazu: w tym przypadku wzrosła przezroczystość chmur, pojawiły się wyraźne kontury separacji powierzchni (akweny, lasy, terytoria antropogeniczne). W rzeczywistości Filtr pomaga skorygować „szumy” obrazu.

Niekontrolowana klasyfikacja odbywa się zgodnie z zasadą podziału pikseli na klasy – podobne charakterystyki jasności. W ENVI istnieją dwa nienadzorowane algorytmy klasyfikacji: K-średnie i IsoData. Polecenie K-średnie jest o rząd wielkości bardziej złożone: wymaga pewnych umiejętności w doborze ustawień obrazu i wyników wyjściowych. Komenda IsoData jest prostsza i wymaga jedynie zmiany parametrów określonych w systemie (patrz rys. 10): panel główny, komenda Klasyfikacja - Bez nadzoru - K-średnie/ IsoData (patrz rys. 11).

Rys.10. Okno ustawień IsoData w ENVI

W otrzymanym przykładzie klasyfikacji nienadzorowanej dominują kanały podczerwone i niebieskie, które dostarczają szczegółowych informacji o sieci wodnej w obszarze obrazu.

Rys.11. Klasyfikacja nienadzorowana

Dzięki kompleksowi ENVI można łatwo i wygodnie zarejestrować obraz za pomocą obrazu georeferencyjnego, a następnie wynikowy obraz jest używany w MapInfo. Aby to zrobić, wybierz Map>Registration>SelectGCPs: Image to Map z menu głównego. Wynik można natychmiast wyświetlić w MapInfo w celu porównania, zapisując w specjalnym formacie (patrz rys. 12).

Rys.12. Georeferencja obrazu do użytku w MapInfo

Wektoryzacja obrazu w ENVI następuje z tym samym zestawem danych, co wiązanie obrazu z ENVI w MapInfo, poprzez polecenie wektoryzacji: należy określić rzut, elipsoidę, numer strefy (patrz rys. 13).

Dynamika zmian na wybranym terytorium jest śledzona za pomocą wieloczasowych obrazów wielostrefowych (dla lat 2013 i 2017). Dynamikę można śledzić na 3 sposoby:

metoda flashowania;

metoda "sandwich" - łączenie warstw w MapInfo;

za pomocą mapy zmian.

Rys.13. Wektoryzacja obrazu

Metoda migania tworzy dwa różne okna z 2 zrzutami obrazu przy użyciu polecenia NewDisplay w oknie wyboru warstw do wyświetlenia. Oba obrazy są połączone za pomocą polecenia PołączWyświetlacze w oknie obrazu i możesz zobaczyć oba obrazy na ekranie, które poruszają się w ten sam sposób w różnych punktach w czasie, wyświetlając ten sam obszar (patrz rys. 14). Za jednym kliknięciem myszki komputerowej wyświetlacze z obrazami zamienią się miejscami - mrugną, co pozwoli wykryć zmiany (dynamikę).

Rys.14. Wykrywanie dynamiczne - metoda migania

Metoda „sandwich” polega na jednoczesnym połączeniu obu obrazów zapisanych wcześniej w formacie Jpeg2000/.jp2 za pomocą polecenia Plik - Zapisz obrazy. Alternatywnie oba obrazy muszą być otwarte w Mapinfo w jednej projekcji (Universal Transverse Mercator). Dla wygodnego porównania przezroczystość górnej warstwy/obrazu jest zmieniana na 50% i przeprowadzane jest wizualne wyszukiwanie zmian, a następnie przydzielanie obszarów dynamiki (patrz rys. 15).

Jeśli 2 otrzymane obrazy są georeferencyjne, oddzielone warstwami i formatem geotiff/tiff, wtedy istnieje nowoczesna metoda rzeczywista - mapa zmian. Na obu obrazach musisz wybrać ten sam rodzaj warstwy, na przykład trzeci - zielony. W wyniku przekształceń uzyskuje się mapę z dużą ilością szumu, wymagającą korekty filtrów.

Rys.15. Ujawnianie dynamiki – sposób „kanapkowy”

Jeśli porównamy wszystkie trzy metody, to autor pracy jest bardziej pod wrażeniem metody „kanapkowej”, ponieważ metoda mrugania mocno obciąża wzrok i powoduje przedwczesne fizjologiczne zmęczenie oczu. Tworzenie mapy zmian nie zawsze jest skuteczne, ponieważ. Hałasu nie można całkowicie usunąć.

Np. dla zdjęć wykonanych kamerą lotniczą o ogniskowej /=70 mm, C=250=3,5. Stąd,

w stereoskopowym oglądaniu zdjęć wykonanych krótkoogniskowymi aparatami lotniczymi teren jest postrzegany jako przerysowany, co ułatwia badanie jego różnych mikroform. W tym przypadku należy pamiętać, że przy stereoskopowej percepcji takich obrazów zbocza wydają się znacznie bardziej strome niż w rzeczywistości.

W interpretacji wizualnej przydaje się, wykorzystując właściwości widzenia obuocznego, obserwować nie tylko stereoskopowe pary obrazów, ale także pary złożone z obrazów inny kolor(mieszanie kolorów lornetkowych), czarno-białe i kolorowe, ostre (błyszczące) i miękkie (matowe) ujęcia itp.

3.1.3. Rodzaje i metody wizualnej interpretacji obrazów

Podczas interpretacji wizualnej performer rozpoznaje obiekty na obrazie lotniczym, określa ich jakość i niektóre cechy ilościowe, ujawnia relacje między przedmiotami, zjawiskami i procesami, a także utrwala wyniki interpretacji w formie graficznej.

Ważnym podejściem metodologicznym w rozszyfrowaniu geograficznym jest analiza obiektów możliwych do odczytania w fazie rozwoju oraz w ścisłym związku z ich otoczeniem. Dekodowanie odbywa się zgodnie z zasadą od ogółu do szczegółu. Obraz lotniczy dla geografa to przede wszystkim model informacyjny badanego obszaru, postrzegany jako całość. Jednak podczas ukierunkowanego dekodowania wykonawca zwykle napotyka zarówno nadmiarowe (zbędne) informacje obecne w obrazie, jak i brak niezbędnych informacji. Jeszcze raz należy podkreślić, że interpretacja obrazów lotniczych wymaga pewnej wiedzy i umiejętności. Im głębiej profesjonalna wiedza wykonawca o przedmiocie badań, tym dokładniejsze, kompletne i wiarygodne informacje wydobyte z obrazu. Rezultaty dekodowania wizualnego, które jest czynnością intelektualną z pogranicza sztuki, w znacznym stopniu zależą nie tylko od właściwości obrazów, ale także od doświadczenia, erudycji, zdolności pojmowania, a często intuicji dekodera.

Technologiczne schematy dekodowania. Interpretacja obrazów, zarówno badawcza, jak i produkcyjna, jest zawsze dokonywana celowo. Geografowie badają geosystemy różnej rangi, ich elementy składowe, a także poszczególne obiekty za pomocą obrazów.

ty, zjawiska i procesy, wykonujące interpretacje krajobrazowe, geomorfologiczne, hydrologiczne, glacjologiczne i inne.

Technologia i organizacja prac nad interpretacją w znacznym stopniu zależą od jej zadań, terytorium, skali i rodzaju obrazów (fotograficzne lub skanerowe, termiczne, radarowe itp.), od wykorzystania pojedynczych obrazów lub ich serii (wielostrefowe, wielostrefowe czasowy). Istnieją różne schematy organizacyjne i technologiczne deszyfrowania, ale wszystkie obejmują następujące kroki:

2) identyfikacja zestawu obiektów deszyfrujących (przygotowanie wstępnej legendy dla przyszłego schematu deszyfrowania lub mapy);

3) dobór obrazów do interpretacji, przekształcanie obrazów w celu zwiększenia ich wyrazistości, przygotowanie instrumentów i AIDS deszyfrowanie. Należy pamiętać, że obrazy, które są optymalne do rozwiązania jednego problemu, mogą nie być skuteczne w przypadku innego;

4) właściwa interpretacja obrazów lotniczych i ocena ich niezawodności;

5) rejestracja wyników dekodowania.

Centralnym punktem każdej pracy jest faktyczna interpretacja obrazów lotniczych. Interpretację tematyczną można przeprowadzić według dwóch zasadniczych schematów logicznych. Pierwszy schemat przewiduje najpierw rozpoznanie obiektów, a następnie ich graficzny wybór; schemat drugi - najpierw zaznaczenie graficzne na obrazie obszarów o tym samym typie obrazu, a następnie ich rozpoznanie. Oba schematy kończą się etapem interpretacji, naukowej interpretacji wyników rozszyfrowania. Podczas pracy z obrazami, zwłaszcza z obrazami przestrzennymi, dekoder intensywnie wykorzystuje dodatkowy materiał, zwykle kartograficzny, który służy doprecyzowaniu funkcji odszyfrowywania i ocenie wyników odszyfrowania.

Pierwszy schemat okazuje się uniwersalny do rozwiązywania większości problemów; zyskała szerokie uznanie w praktyce interpretacji wizualnej. Drugi schemat jest bardzo skuteczny w odszyfrowywaniu stosunkowo prostych obiektów za pomocą cech jasności, ale ma ograniczone zastosowanie. Oba te schematy w interpretacji komputerowej są zaimplementowane w technologiach klasyfikacji ze szkoleniem i bez szkolenia.

znaki deszyfrowania. Na obrazie lotniczym obiekty różnią się między sobą szeregiem cech deszyfrujących (demaskujących). Zidentyfikuj główne cechy, które

zwyczajowo dzieli się na bezpośrednie (proste i złożone) i pośrednie (kolor, w tym I, 5). Bezpośrednie proste funkcje rozszyfrowania to kształt, rozmiar, ton (kolor) obrazu i cienia, a złożona (złożona) funkcja, która łączy powyższe cechy, to wzór obrazu. Znaki pośrednie opierają się na relacjach między obiektami, na możliwości identyfikacji obiektów niewidocznych na obrazie przez inne dobrze przedstawione obiekty. Znakami pośrednimi są również położenie obiektu, bliskość geograficzna, ślady oddziaływania obiektu na środowisko.

Każdy obiekt ma swoje własne cechy, które przejawiają się w bezpośrednim i pośrednim odczytywaniu znaków, które na ogół nie są stałe, ale zależą od pory roku, czasu i zakresów spektralnych badania, skali obrazu itp. Najbardziej rozwinięte dla obrazów w zakresie widzialnym, cechy te mają swoje własne cechy w obrazach termicznych i radarowych. Ton obrazu na obrazach w zakresie widzialnym zależy więc od jasności obiektów, w podczerwieni termicznej od ich temperatury, a w zakresie radiowym od chropowatości powierzchni, wilgotności i geometrii oświetlenie przez wiązkę radiową. Na obrazach termowizyjnych nie ma takiej cechy deszyfrującej jak cień, a na obrazach radarowych wykorzystanie struktury obrazu płaskich obszarów komplikuje obecność szumu plamkowego. W zależności od konkretnych warunków zmienia się względne znaczenie znaków rozszyfrowania i samych znaków. Początkujący wykonawca pracuje bardziej z funkcjami bezpośredniego deszyfrowania; umiejętne posługiwanie się znakami pośrednimi świadczy o wysokich kwalifikacjach dekodera.

W bezpośrednim (natychmiastowym) odszyfrowaniu używane są znaki bezpośrednie. Przedstawiamy ich charakterystykę dla obrazów z zakresu widzialnego.

Forma jest skutecznym znakiem bezpośrednim w interpretacji wizualnej. To właśnie w kształcie konturu zawarta jest główna część informacji o obiekcie. Obiekty antropogeniczne mają poprawny geometrycznie, standardowy kształt - pola uprawne wyróżniają się kształtem prostokątnym (kolor m.in. I, 5, a), lotniska są identyfikowane przez przecinające się pasy. Trójwymiarowy kształt pozwala na stereoskopowe rozpoznawanie obiektów.

Rozmiar to funkcja używana głównie podczas pracy z obrazami o dużej skali. Budynki o różnym przeznaczeniu użytkowym wyróżnia się wielkością (kolor m.in. I, 5, b), oddziela się pola zbożowe i płodozmiany pastewne. Szacowanie wielkości w procesie odszyfrowania odbywa się zwykle poprzez wizualne porównanie z wielkością znanego obiektu. Liczą się zarówno wymiary bezwzględne, jak i ich stosunki.

Ton (stopień czerni) obrazu, określony przez jasność obiektu i obszar widmowy obrazu, pomaga oddzielić

główne rodzaje nawierzchni: śnieg, otwarta przestrzeń, wegetacja. Miejsce blask słońca na zdjęciu często wskazuje na zbiorniki wodne. Jednak ton nie jest cechą stabilną. Nawet przy tym samym oświetleniu ten sam przedmiot może pojawić się w różne części obraz w innym tonie i na odwrót. Stosunek tonów jest znacznie bardziej stabilny - kontrasty tonalne. Na obrazie wielostrefowym ton tego samego obiektu odtworzonego w serii obrazów strefowych będzie inny. Korelując z spektralną krzywą jasności, przekształca się ona w złożony znak bezpośredni - obraz spektralny obiektu.

Kolor jest bardziej informacyjną i niezawodną cechą niż ton obrazu czarno-białego. Obiekty wodne, lasy, łąki, zaorane pola są dobrze rozróżniane kolorem (m.in. I, 5, c). Używając obrazów o celowo zniekształconych kolorach, oddziel różne rodzaje roślinności, skały itp.

Cień można przypisać zarówno bezpośrednim, jak i pośrednim cechom rozszyfrowania. Na obrazach fotograficznych i skanerowych dzieli się na właściwy i incydentalny. Cień na szczegółowych fotografiach odzwierciedla sylwetkę fotografowanego obiektu i umożliwia oszacowanie jego wysokości (kolor m.in. I, 5, d). Ponieważ cień zawsze ma względny kontrast, który jest znacznie większy niż sam obiekt, często tylko padający cień umożliwia wykrycie obiektów, które są małe w planie, ale wysokie, takie jak kominy fabryczne. W regionach górskich głębokie cienie utrudniają rozszyfrowanie. Cienie znacząco wpływają na rysunek obrazu.

Rysunek obrazu - stabilna, złożona cecha deszyfrująca, która zapewnia jednoznaczną identyfikację nie tylko obiektów takich jak pola uprawne, rozliczenia, ale również różne rodzaje geosystemy. Istnieje kilka klasyfikacji wzorów obrazów lotniczych, w których są one podzielone przy użyciu terminów z jednym lub dwoma przymiotnikami: ziarnisty, mozaikowy, promieniowy dżet itp. Każdy kompleks przyrodniczo-terytorialny charakteryzuje się pewnym wzorem na obrazie, który odzwierciedla jego strukturę morfologiczną (barwa m.in. I, 6). Na rysunku obrazy wyróżniają fakturę – kształt elementów wzorotwórczych oraz strukturę – przestrzenne rozmieszczenie elementów fakturowych. Czasami wzór obrazu charakteryzuje wskaźniki ilościowe, które stanowią podstawę do interpretacji morfometrycznej.

W interpretacji komputerowej teksturę obrazu cyfrowego rozumie się zwykle jako przestrzenną zmienność wartości jasności pikseli, która częściowo łączy treść pojęć tekstury i struktury, które zwykle wyróżnia się w interpretacji wizualnej.

Interpretacja morfometryczna. Atrybut rozszyfrowywania przedmiotów - forma - jest zwykle określany podczas odszyfrowywania

wizualnie, ale dokładniejsze rozdzielenie obiektów według kształtu jest możliwe na podstawie jego pomiarów. Oprócz kształtu poszczególnych obiektów określane są ilościowe charakterystyki statystyczne kształtu obiektów. Dystrybucja masowa i ich rozmieszczenie – mogą również służyć jako znaki pewien typ przedmioty.

Rozpoznawanie i badanie obiektów, na podstawie wyznaczenia wskaźników ilościowych charakteryzujących ich kształt, wielkość, cechy rozmieszczenia przestrzennego, wzór obrazu – jego fakturę i strukturę, nazywa się morfometryczny deszyfrowanie. Metody wyznaczania parametrów morfometrycznych, których liczba w różnych obszarach badań mierzona jest w dziesiątkach, wahają się od najprostszych pomiarów wizualnych i instrumentalnych po komputerową obróbkę obrazów.

Interpretacja morfometryczna jest wykorzystywana podczas pracy z obrazami o szerokiej skali - od wielkoformatowych zdjęć lotniczych po przeglądowe obrazy satelitarne. Jest używany w różnych obszary tematyczne Badania. Na przykład w inwentaryzacji leśnej jedno z ważnych zadań oceny nasadzeń – określenie bonitetu drzewostanów (tj. ich jakości, zasobów drewna) – rozwiązuje się pośrednio na podstawie analizy średnicy korony i zagęszczenia korony za pomocą wielkoskalowej anteny fotografie; statystyczne wskaźniki tych cech uzyskuje się poprzez pomiar profili na przyrządach stereofotogrametrycznych.

Innym rodzajem analizy morfometrycznej obrazów wykorzystywanych w badaniach geologicznych i geomorfologicznych jest analiza rozmieszczenia elementów tektoniki uskokowej (długość, kierunek, gęstość lineamentów). Wykresy ich rozmieszczenia, uzyskane z wyników rozszyfrowania lineamentów, służą jako podstawa do identyfikacji obszarów o różnej strukturze podłoża, które mają różne perspektywy poszukiwania złóż kopalin. Do takiej analizy obrazów jest szeroko stosowany oprogramowanie przetwarzanie komputerowe. zamknij zadanie- podział na strefy według intensywności rozwarstwienia erozyjnego, na przykład według gęstości sieci wąwozów. Dostępna jest teraz także izolacja z obrazów obszarów o różnej gęstości i głębokości preparacji, kątach nachylenia i ekspozycji zboczy w oparciu o model stereo i model cyfrowy utworzony z obrazów programy komputerowe. Trudniejsza jest morfometryczna interpretacja wzoru obrazu stosowanego w badaniach krajobrazu, ponieważ cechy wzoru są trudniejsze do sformalizowania i kwantyfikacji. Niemniej jednak badane są ilościowe charakterystyki wzorców krajobrazowych w celu opracowania opartych na nich algorytmów komputerowej interpretacji morfometrii krajobrazu.

Dekodowanie orientacyjne. W przeciwieństwie do bezpośredniego pośredni dekodowania, które opiera się na wzajemnym powiązaniu i współzależności między obiektami i zjawiskami obiektywnie istniejącymi w przyrodzie, dekoder określa nie sam obiekt, który może nie być przedstawiony na obrazie, ale jego wskaźnik, wskaźnik. Jako wskaźniki najczęściej wykorzystuje się szatę roślinną, a także topografię i hydrografię. Znaki pośrednie leżą u podstaw krajobraz metoda odszyfrowywania oparta na wielostronnych powiązaniach między poszczególnymi elementami krajobrazu, między odszyfrowywanym obiektem a wszystkim naturalny kompleks. Zwykle wraz ze zmniejszaniem się skali obrazów rośnie rola pośrednich funkcji rozszyfrowania.

Na tsv. w tym I, 5 to przykłady obiektów odszyfrowanych przez znaki pośrednie. Plamy nasiąkania gleby na polach wskazują na rozwój mikrorzeźby osiadania i bliski poziom wód gruntowych. Pętle i fałdy moren powierzchniowych na lodowcu wskazują, że jest to lodowiec pulsujący i spodziewany jest ruch.

Rozszyfrowanie pośrednie za pomocą wskaźników nazywa się rozszyfrowaniem wskaźnikowym, w którym komponenty lub procesy mniej dostępne dla obserwacji są identyfikowane z obserwowanych „fizjonomicznych” komponentów krajobrazu. Podstawą geograficzną takiego rozszyfrowania jest nauczanie wskaźnikowe (orientacyjna nauka o krajobrazie). Interpretacja indykatywna odgrywa szczególnie ważną rolę w pracy z obrazami satelitarnymi, gdy cechy bezpośrednie tracą na znaczeniu ze względu na silną generalizację obrazu. Na zdjęciach satelitarnych płaskich obszarów wyświetlana jest przede wszystkim zewnętrzna pokrywa roślinna. powierzchnia ziemi, dzięki czemu pojawia się mikrorzeźba; roślinność można również wykorzystać do oceny gleb i gleb. Podczas odszyfrowywania orientacyjnego tworzą tzw tabele wskaźników, gdzie dla każdego typu lub stanu wskaźnika wskazany jest odpowiedni typ wyświetlanego obiektu. Taka technika została szczególnie starannie opracowana do interpretacji hydrogeologicznej, gdy możliwe jest określenie nie tylko obecności, ale także głębokości i mineralizacji wód gruntowych poprzez rozmieszczenie roślinności.

Wskaźnikami mogą być obiekty, których związki z badanym zjawiskiem nie są na pierwszy rzut oka oczywiste. W ten sposób wielokrotnie odnotowywano powstawanie liniowych grzbietów chmur cumulusowych nad dużymi uskokami tektonicznymi. Badania geofizyczne w terenie wykazały, że wzdłuż takich uskoków wznoszą się dodatkowe przepływy ciepła, co wyjaśnia powstawanie chmur, które w związku z tym mogą działać jako wskaźnik uskoków.

Dzięki dekodowaniu wskazań możliwe jest przejście od charakterystyk przestrzennych do czasowych. Na podstawie identyfikacji czasoprzestrzenny rzędy według znaków wskazujących, można ustalić względny wiek procesu lub etap jego rozwoju. Różne formy alasov na

Ryż. 3.9. Wskaźniki ruchu:

a - moreny środkowe na powierzchni lodowca; b - piaszczyste grzbiety na pustyni, wydłużone w kierunku przeważających wiatrów; c - przepływy wody o różnym zmętnieniu niesione przez rzekę do morza d - fitoplankton na powierzchni morza, wizualnie

lizujący prąd grzybowy

Zdjęcia satelitarne w strefie wiecznej zmarzliny, ich związek z jeziorami termokrasowymi wskazują na etapy rozwoju procesów termokrasowych wiecznej zmarzliny, umożliwiając wyodrębnienie młodej, dojrzałej, rozpadającej się rzeźby termokrasowej.

Wskaźniki ruchu mas wody w oceanie, wiatry powierzchniowe, lód lodowców to często obiekty masowe (znaczniki), które razem wizualizują kierunek i charakter ruchu (ryc. 3.9). Ich rolę można odegrać łamany lód, zawiesiny, fitoplankton śledzący ruch wód w morzu, moreny środkowe, układ spękań czy nawarstwianie się na powierzchni lodowca górskiego. Ruch wód dobrze obrazują kontrasty temperaturowe powierzchni wody - to właśnie z termicznych zdjęć w podczerwieni uwidacznia się wirowa struktura Oceanu Światowego. Formy eoliczne masywów piaszczystych i sastrugów na ośnieżonej powierzchni lodowców arktycznych wskazują na dominujący kierunek przepływów wiatrów powierzchniowych. Ujawnia się nie tylko kierunek, ale także pewne ilościowe cechy ruchu, jego prędkość. Na przykład łuki ostrołuków na lodowcu górskim, które pojawiają się pod lodospadem, poruszając się w dół wraz z lodem, rozciągają się wzdłuż osi lodowca, co wskazuje na większą prędkość w środkowej części w porównaniu z prędkością ruchu lodu na bokach lodowca, co wskazuje raczej na laminarny niż blokowy ruch lodu.

Dekodowanie obrazów wielostrefowych. Wielostrefowy obraz lotniczy zwykle składa się z 4-6 obrazy uzyskane w stosunkowo wąskich strefach spektralnych. Do tego typu obrazów mogą należeć również obrazy radarowe uzyskane zarówno podczas rejestracji odbitych fal radiowych o różnej długości, jak i przy ich różnej polaryzacji. Praca z serią obrazów strefowych jest trudniejsza niż z pojedynczym obrazem, a interpretacja obrazów wielostrefowych wymaga zastosowania specjalnych podejść metodologicznych. Najbardziej wszechstronne podejściesynteza obrazu kolorowego,w tym wybór opcji syntezy kolorów, która jest optymalna do rozwiązania konkretnego problemu z rozszyfrowaniem. Dodatkowe wyniki można również uzyskać, pracując z serią achromatyczną(czarny i biały) zdjęcia strefy. W tym przypadku stosuje się dwa główne podejścia metodologiczne -porównawczy oraz sekwencyjny deszyfrowanie.

Rozszyfrowanie porównawcze seria obrazów strefowych opiera się na wykorzystaniu obrazów spektralnych obiektów przedstawionych na obrazie. Widmowy obraz obiektu na obrazie fotograficznym jest określany wizualnie przez ton jego obrazu w serii strefowych czarny i biały kino; ton jest oceniany w znormalizowanej skali w jednostkach gęstości optycznej. Na podstawie uzyskanych danych konstruowana jest spektralna krzywa obrazu (rys. 3.10), odzwierciedlająca zmianę gęstości optycznej obrazu

Ryż. 3.10. Krzywe obrazu spektralnego głównych gatunków lasotwórczych i innych obiektów uzyskane z serii odbitek fotograficznych obrazów strefowych MKF-6 / Sojuz-22 (linie pionowe na wykresach

odpowiadają obszarom filmowania):

1 - piasek; 2 - łąki (alezy); 3 - sosna, 4 - modrzew; 5 - brzoza, wierzba,

topola; 6 - świerk; 7 - żużel; 8 - woda

obrazy w różnych strefach widmowych. W tym przypadku wartości gęstości optycznej wydruków D wykreślonych wzdłuż osi rzędnych, w przeciwieństwie do przyjętej, zmniejszają się w górę wzdłuż osi tak, aby krzywa widmowa obrazu odpowiadała widmowej krzywej jasności. Niektóre programy komercyjne zapewniają automatyczne kreślenie obrazów spektralnych z obrazów cyfrowych. Logiczny schemat interpretacji porównawczej obrazów wielostrefowych obejmuje następujące kroki: określenie obrazu spektralnego obiektu ze zdjęć - porównanie ze znanym współczynnikiem odbicia spektralnego - identyfikacja obiektu.

Podczas odszyfrowywania konturów na całym obszarze obrazu obraz spektralny jest również z powodzeniem wykorzystywany do określania granic rozkładu obiektów możliwych do odczytania, co odbywa się metodami odszyfrowywania porównawczego. Wyjaśnijmy je. Na każdym ze zdjęć strefowych pewne zestawy obiektów są oddzielone tonem obrazu, a zestawy te są różne na zdjęciach w różnych strefach. Na przykład w tym pokazanym na ryc. 3.11 przykład na zdjęciu w strefie czerwonej (K), sosna, lasy świerkowe i spalonych, a w bliskiej podczerwieni (IR) - świerkowe i spalone obszary. Dopasować-! Podział obrazów strefowych umożliwia wyodrębnienie tych agregatów i wyodrębnienie poszczególnych obiektów, w tym przypadku borów sosnowych. Takie porównanie może być realizowane poprzez łączenie („odejmowanie”) schematów deszyfrowania obrazów strefowych / na każdym z których identyfikowane są różne zestawy obiektów / lub przez uzyskanie obrazów różnicowych z obrazów strefowych. Sekwencję operacji odejmowania obrazów strefowych lub ich schematów dekodowania można zapisać w postaci formuł dekodowania (patrz ryc. 3.11). Interpretacja porównawcza ma największe zastosowanie w badaniach obiektów roślinnych, przede wszystkim lasów i upraw.

K - IR lub IR - K

Lasy modrzewiowe (L) lasy sosnowe(Z)

Lasy świerkowe i obszary spalone (F + D) Alasy

L \u003d (L + C) ik - C \u003d (L + C) ik - [(C + E + G) k - (E + G) "]

Ryż. 3.11. Interpretacja porównawcza obrazów wielostrefowych MKF-6 / Sojuz-22 do separacji według składu gatunkowego lasów środkowej strefy tajgi (równina jakucka centralna, środkowy bieg rzeki Wiluj)

Odszyfrowywanie sekwencyjne opiera się na fakcie, że różne obiekty są optymalnie wyświetlane na obrazach w różnych strefach widmowych. Na przykład na fotografiach płytkiej wody, ze względu na różne przenikanie promieni z różnych stref spektralnych (K, O, 3) do środowisko wodne znajdź obiekty mapowania znajdujące się na inna głębokość, a interpretacja serii obrazów wielostrefowych pozwala na wykonanie wielogłębokowej analizy (ryc. 3.12).

Ryż. 3.12. Sekwencyjna interpretacja obrazów wielostrefowych

IFF-v / Sojuz-22 dla różnych głębokości

analiza rzeźby dna w płytkiej północno-wschodniej części Morza Kaspijskiego:

1 - grzebienie podwodnych grzyw; 2 - górne partie stoków; 3 - dolne partie skarp; 4 - spłaszczony międzykre-

nie ma depresji; 5 - zagłębienia międzyhumowe

W sekwencyjnej interpretacji obrazów wielostrefowych wykorzystuje się również fakt, że ciemne kontury roślinności w strefie czerwonej na jaśniejszym tle, ze względu na wzrost jasności jej obrazu w strefie bliskiej podczerwieni, zdają się „zanikać”. ” z obrazu, bez ingerencji w postrzeganie dużych cech struktury tektonicznej i reliefu. Otwiera to możliwość np. w badaniach geomorfologicznych rozszyfrowania form terenu o różnej genezie z różnych obrazów strefowych – endogennych ze zdjęć w bliskiej podczerwieni i egzogennych – na czerwono. Dekodowanie sekwencyjne zapewnia stosunkowo proste technologicznie operacje stopniowego sumowania wyników.

Rozszyfrowywanie obrazów wieloczasowych. Obrazy wieloczasowe zapewniają jakościowe badanie zmian w badanych obiektach oraz pośrednią interpretację obiektów na podstawie ich cech dynamicznych.

Badania dynamiki. Proces wydobywania dynamicznych informacji z obrazów obejmuje identyfikację zmian, ich graficzne przedstawienie oraz sensowną interpretację. Aby zidentyfikować zmiany w obrazach wieloczasowych, należy je ze sobą porównać, co odbywa się poprzez obserwację naprzemienną (oddzielną) lub równoczesną (łączną). Technicznie rzecz biorąc, wizualne porównanie obrazów wieloczasowych odbywa się najprościej, obserwując je jeden po drugim. Bardzo stara metoda „migania” (metoda migotania) pozwala na przykład po prostu wykryć nowo pojawiający się oddzielny obiekt poprzez szybkie zbadanie kolejno dwóch obrazów w różnym czasie. Z serii ujęć zmieniającego się obiektu można złożyć ilustracyjny kinegram. Tak więc, jeśli obrazy Ziemi otrzymane w ciągu 0,5 godziny z satelitów geostacjonarnych pod tym samym kątem zostaną zamontowane w „dzwoniącym” filmie lub pliku animacji, wówczas możliwe jest wielokrotne odtworzenie dziennego rozwoju chmur na ekranie.

Aby wykryć drobne zmiany, okazuje się, że skuteczniejsza jest nie naprzemiennie, ale wspólna obserwacja obrazów wieloczasowych, do których stosuje się specjalne techniki: łączenie obrazów (jednookularowych i lornetkowych); syntetyzowanie obrazu różnicowego lub sumarycznego (zwykle kolorowego); obserwacje stereoskopowe.

W obserwacji jednoocznej obrazy zredukowane do tej samej skali i projekcji oraz wykonane na przezroczystej podstawie są nakładane jeden na drugi i oglądane w świetle. Podczas komputerowej interpretacji obrazów do wspólnego oglądania obrazów, wskazane jest stosowanie programów, które zapewniają percepcję połączonych obrazów jako:

półprzezroczyste lub „odsłaniające” obszary jednego obrazu na tle innego.

Obserwację dwuokularową, gdy każdy z dwóch obrazów wykonanych w różnym czasie ogląda się jednym okiem, najwygodniej prowadzi się za pomocą stereoskopu, w którym kanały obserwacyjne mają niezależną regulację powiększenia i jasności obrazu. Obserwacje lornetkowe dobrze sprawdzają się w wykrywaniu zmian w wyraźnych obiektach na stosunkowo jednolitym tle, takich jak zmiany biegu rzeki.

Z wieloczasowych obrazów czarno-białych można uzyskać zsyntetyzowany kolorowy obraz. To prawda, jak pokazuje doświadczenie, interpretacja takiego kolorowego obrazu jest trudna. Ta technika jest skuteczna tylko podczas badania dynamiki obiektów o prostej strukturze i ostrych granicach.

Przy badaniu zmian spowodowanych ruchem, ruchem obiektów najlepsze wyniki daje obserwacja stereoskopowa obrazy wieloczasowe (efekt pseudo-stereo). Tutaj możesz ocenić charakter ruchu, stereoskopowo dostrzec granice poruszającego się obiektu, na przykład granice aktywnego osuwiska na zboczu góry.

W przeciwieństwie do sekwencyjnych metod wspólnej obserwacji obrazów wieloczasowych wymagają one wstępnych korekt – doprowadzenia ich do tej samej skali, przekształcenia, a procedury te są często bardziej złożone i czasochłonne niż samo definiowanie zmian.

Dekodowanie według funkcji dynamicznych. Wzory czasowych zmian w obiektach geograficznych, które charakteryzują się zmianą stanów w czasie, mogą służyć jako ich cechy odszyfrowujące, które, jak już wspomniano, nazywane są tymczasowym obrazem obiektu. Na przykład obrazy termowizyjne uzyskane o różnych porach dnia umożliwiają rozpoznawanie obiektów o określonej dobowej zmienności temperatury. Podczas pracy z obrazami wieloczasowymi stosuje się te same techniki, co podczas odszyfrowywania obrazów wielostrefowych. Opierają się na sekwencyjnej i porównawczej analizie oraz syntezie i są wspólne dla pracy z dowolną serią obrazów.

Interpretacja terenowa i kameralna. Na polu W rozszyfrowaniu identyfikacja obiektów odbywa się bezpośrednio na ziemi poprzez porównanie przedmiotu w naturze z jego wizerunkiem na zdjęciu. Wyniki dekodowania są nakładane na obraz lub dołączoną do niego przezroczystą nakładkę. Jest to najbardziej niezawodny rodzaj deszyfrowania, ale także najdroższy. Interpretacji terenowej można dokonać nie tylko na odbitkach fotograficznych, ale także na obrazach ekranowych (cyfrowych). W tym drugim przypadku zwykle używany jest mikrokomputer polowy z czułym wyświetlaczem. tabletki na rany, a także specjalne oprogramowanie

nie. Wyniki dekodowania odnotowywane są w polu na ekranie za pomocą pióra komputerowego, utrwalane zestawem umownych symboli i zapisywane w formie tekstowej lub tabelarycznej w kilku warstwach pamięci mikrokomputera. Możliwe jest wprowadzenie dodatkowych informacji dźwiękowych o deszyfrowanym obiekcie. Podczas interpretacji terenowej często zachodzi konieczność naniesienia brakujących obiektów na obrazy. Dodatkowe strzelanie odbywa się metodą oczną lub instrumentalną. W tym celu wykorzystywane są satelitarne odbiorniki pozycjonujące, które pozwalają określić w terenie współrzędne obiektów nieobecnych na obrazie, z niemal każdą wymaganą dokładnością. Przy odszyfrowywaniu obrazów w skali 1:25 000 i mniejszej wygodnie jest korzystać z przenośnych odbiorników satelitarnych podłączonych do mikrokomputera w jeden zestaw dekodera.

Rodzaj interpretacji terenowej obejmuje interpretację aerowizualną, która jest najbardziej efektywna w tundrze, na pustyni. Wysokość i prędkość lotu śmigłowca lub lekkiego samolotu dobierane są w zależności od skali zdjęć: im większe, tym mniejsza skala. Interpretacja lotnicza jest skuteczna podczas pracy z obrazami satelitarnymi. Jednak jego realizacja nie jest łatwa – wykonawca musi umieć szybko nawigować i rozpoznawać obiekty.

W dekodowaniu kamerowym, które jest głównym i najczęstszym rodzajem dekodowania, obiekt jest rozpoznawany przez bezpośrednie i pośrednie cechy deszyfrowania bez wchodzenia w pole i bezpośredniego porównywania obrazu z obiektem. W praktyce oba rodzaje deszyfrowania są zwykle łączone. Racjonalny schemat ich połączenia przewiduje wstępną kameralną, selektywną i końcową interpretację kameralną obrazów lotniczych. Stosunek interpretacji polowej i kameralnej zależy również od skali obrazów. Zdjęcia lotnicze o dużej skali są interpretowane głównie w terenie. Podczas pracy z obrazami satelitarnymi obejmującymi duże obszary wzrasta rola interpretacji kamerowej. Informacje o terenie naziemnym podczas pracy z obrazami kosmicznymi są często zastępowane informacjami kartograficznymi uzyskanymi z map - topograficznych, geologicznych, glebowych, geobotanicznych itp.

Dekodowanie referencyjne. Interpretacja kameralna opiera się na użyciu standardy deszyfrowania tworzone w terenie na kluczowych dla danego terytorium obszarach. Wzorce odszyfrowujące są więc obrazami charakterystycznych obszarów z wydrukowanymi na nich wynikami odszyfrowania typowych obiektów, wraz z charakterystyką cech odszyfrowywania. Ponadto standardy są wykorzystywane w dekodowaniu kamerowym, które odbywa się metodą geo-

graficzna interpolacja i ekstrapolacja, tj. poprzez rozłożenie zidentyfikowanych cech deszyfrujących na obszary pomiędzy standardami i poza nimi. Interpretacja kameralna z wykorzystaniem standardów została opracowana w mapowaniu topograficznym trudno dostępnych obszarów, kiedy w wielu organizacjach powstawały fotobiblioteki standardów. Służba kartograficzna naszego kraju opublikowała albumy próbek interpretacji różnych typów obiektów na zdjęciach lotniczych. W przypadku interpretacji tematycznej obrazów kosmicznych, z których większość jest wielostrefowa, taką rolę dydaktyczną odgrywają osoby wyszkolone na Moskiewskim Uniwersytecie Państwowym. Atlasy naukowe i metodologiczne M.V. Łomonosowa „Rozszyfrowywanie wielostrefowych obrazów lotniczych”, zawierające zalecenia metodologiczne i przykłady wyników rozszyfrowania różnych składników środowiska przyrodniczego, obiektów społeczno-gospodarczych, konsekwencji wpływ antropogeniczny na naturze.

Przygotowanie obrazów do interpretacji wizualnej. Do interpretacji geograficznej rzadko używa się oryginalnych obrazów. Przy interpretacji zdjęć lotniczych stosuje się najczęściej odbitki stykowe, a do interpretacji zdjęć satelitarnych „przez transmisję” stosuje się folie przezroczyste na kliszy, które pełniej oddają drobne i mało kontrastowe szczegóły obrazu kosmicznego.

Konwersja obrazu. W celu szybszego, prostszego i pełniejszego wydobycia niezbędnych informacji z obrazu dokonuje się jego przekształcenia, które sprowadza się do uzyskania kolejnego obrazu o określonych właściwościach. Ma na celu podkreślenie potrzebnych i usunięcie zbędnych informacji. Należy podkreślić, że transformacja obrazu nie dodaje nowych informacji, a jedynie sprowadza je do postaci dogodnej do dalszego wykorzystania.

Konwersję obrazu można wykonać metodami fotograficznymi, optycznymi, komputerowymi lub ich kombinacją. Metody fotograficzne opierają się na różnych trybach obróbki fotochemicznej; optyczny - po transformacji strumienia światła przechodzącego przez obraz. Najczęstsze przekształcenia obrazu komputerowego. Można powiedzieć, że obecnie nie ma alternatywy dla komputerowych przekształceń. Powszechne przekształcenia komputerowe obrazów do interpretacji wizualnej, takie jak kompresja-dekompresja, transformacja kontrastu, synteza obrazów kolorowych, kwantyzacja i filtrowanie, a także tworzenie nowych geoobrazów pochodnych, zostaną omówione w rozdz. 3.2.

Powiększ zdjęcia. W interpretacji wizualnej zwyczajowo stosuje się środki techniczne rozszerzające możliwości

oczy np. lupy o różnym powiększeniu - od 2x do 10x. Przydatna lupa pomiarowa ze skalą w polu widzenia. Potrzeba powiększenia staje się oczywista po porównaniu rozdzielczości obrazów i oka. Przyjmuje się, że zdolność rozdzielcza oka przy najlepszej odległości widzenia (250 mm) wynosi 5 mm-1. Aby odróżnić na przykład wszystkie szczegóły w kosmicznym obrazie fotograficznym o rozdzielczości

100 mm-1, należy go zwiększyć o ^ ^ = 20 razy. Tylko w tym

przypadku możesz wykorzystać wszystkie informacje zawarte na zdjęciu. Należy pamiętać, że nie jest łatwo uzyskać fotografie w dużym powiększeniu (powyżej 10x) metodami fotograficznymi lub optycznymi: wymagane są wielkoformatowe powiększalniki fotograficzne lub bardzo silne oświetlenie oryginalnych fotografii.

Funkcje obserwacji obrazów na ekranie komputera. Charakterystyki ekranu wyświetlacza są ważne dla percepcji obrazów: najlepsze wyniki interpretacji uzyskuje się na dużych ekranach, które odtwarzają maksymalną liczbę kolorów i charakteryzują się wysoką częstotliwością odświeżania obrazu. Powiększenie obrazu cyfrowego na ekranie komputera jest bliskie optymalnemu w przypadkach, gdy jeden piksel ekranu rf odpowiada jednemu pikselowi obrazu pix c . W tym przypadku wzrost v zrzut ekranu będzie:

piXrf v = --

PIXc

Jeśli znana jest wielkość piksela na terenie PIX (rozdzielczość przestrzenna), to skala obrazu na ekranie wyświetlacza jest równa:

1 = piks

Md PIX"

Na przykład obraz przestrzeni cyfrowej TM/Landsat o rozmiarze piksela PIX = 30 m na ziemi zostanie odtworzony na ekranie wyświetlacza z pix d = 0,3 mm w skali 1:100 000. 2, 3, 4 razy lub więcej ; w tym przypadku jeden piksel obrazu jest wyświetlany przez 4, 9, 16 pikseli ekranu lub więcej, ale obraz przyjmuje strukturę „pikselową”, która jest zauważalna dla oka. W praktyce najczęściej dodatkowy wzrost 2 - Zx. Aby jednocześnie wyświetlić cały obraz na ekranie, należy go pomniejszyć. Jednak w tym przypadku wyświetlane są tylko co 2, 3, 4 itd. rzędy i kolumny obrazu, a na nim utrata szczegółów i małych obiektów jest nieunikniona.

Czas efektywnej pracy przy odczytywaniu zrzutów ekranu jest krótszy niż przy odczytywaniu wydruków wizualnych. Niezbędne jest również uwzględnienie aktualnych norm sanitarnych dotyczących pracy na komputerze, które regulują w szczególności minimalną odległość oczu dekodera od ekranu (co najmniej 500 mm), czas trwania ciągłej pracy, intensywność pola elektromagnetyczne, hałas itp.

Instrumenty i pomoce. Często w procesie interpretacji wizualnej konieczne jest dokonywanie prostych pomiarów i oszacowań ilościowych. W tym celu wykorzystywane są różnego rodzaju narzędzia pomocnicze: palety, skale i tabele tonów, nomogramy itp. (rys. 3.13). Do stereoskopowego oglądania obrazów stosuje się stereoskopy o różnych konstrukcjach. Za najlepsze urządzenie do interpretacji kamerowej należy uznać stereoskop z podwójnym systemem obserwacyjnym, który umożliwia oglądanie stereopary przez dwa dekodery. Przeniesienie wyników interpretacji z pojedynczych obrazów na wspólną bazę kartograficzną odbywa się zwykle za pomocą małego specjalnego optomechaniczny urządzenie.

Formułowanie wyników deszyfrowania. Wyniki interpretacji wizualnej prezentowane są najczęściej w formie graficznej, tekstowej, rzadziej cyfrowej. Zwykle w wyniku rozszyfrowania uzyskuje się migawkę, w której badane obiekty są wyróżnione graficznie i oznaczone konwencjonalnymi znakami. Wyniki dekodowania są również ustalane na przezroczystej nakładce. Podczas pracy na komputerze wygodnie jest prezentować wyniki w postaci wydruków drukarskich (papierowych). Na podstawie zdjęć satelitarnych, tzw.schematy deszyfrowania,które w swojej treści reprezentują fragmenty map tematycznych zestawionych do skali i rzutu obrazu.

Ryż. 3.13. Najprostsze akcesoria pomiarowe: a - klin pomiarowy; b - skala kół

W dobie rewolucji naukowo-technicznej i eksploracji kosmosu ludzkość nadal dokładnie bada Ziemię, obserwując stan środowiska naturalnego, dbając o racjonalne wykorzystanie zasobów naturalnych, stale doskonaląc metody oceny ograniczonych obecnie zasobów naturalnych. Wśród rozwijających się metod badania Ziemi z kosmosu i monitoringu kosmosu, wielostrefowe badania fotograficzne mocno wkraczają w życie, otwierając dodatkowe możliwości zwiększenia wiarygodności interpretacji obrazów.

We wrześniu 1976 r. w ramach współpracy międzynarodowej w ramach programu Interkosmos specjaliści z ZSRR i NRD wspólnie przeprowadzili eksperyment kosmiczny Raduga, podczas którego pilot-kosmonauci ZSRR V.f. Bykovsky i V.V. Aksenov podczas ośmiodniowego lotu sondy Sojuz-22 uzyskali ponad 2500 multispektralnych obrazów powierzchni Ziemi. Strzelanina została wykonana wielostrefową kamerą kosmiczną MKf-6, opracowaną wspólnie przez specjalistów z przedsiębiorstwa ludowego „Carl Zeiss Jena” z NRD i Instytutu Badań Kosmicznych Akademii Nauk ZSRR i wyprodukowaną w NRD. Zobrazowanie wielostrefowe aparatem MKf-6 wykonano również z samolotu laboratoryjnego, a następnie z załogowej stacji orbitalnej Salut-6. Równolegle z aparatem MKf-6 opracowano wielostrefowy projektor syntezujący MSP-4, który otworzył możliwość wytwarzania wysokiej jakości kolorowych obrazów syntetyzowanych, obecnie szeroko stosowanych w pracy naukowej, praktycznej i edukacyjnej.

Niniejszy atlas skompilowanych z nich obrazów i map ilustruje na typowych przykładach możliwości wykorzystania materiałów z wielostrefowej fotografii lotniczej w różnych badaniach środowiska przyrodniczego, w planowaniu i zarządzaniu operacyjnym działalnością gospodarczą oraz w wielu gałęziach mapowania tematycznego . Atlas prezentuje szeroki zakres obszarów badań Ziemi. Obejmuje badanie warunków naturalnych i zasobów nie tylko na lądzie, ale także w płytkich morzach. Technikę interpretacyjną do badań geologicznych obszarów fałdowych przedstawiono na przykładzie regionu Pamir-Alay. Geomorfologiczno-glacjologiczne i hydrologiczne aspekty badań rozpatrywane są na przykładzie badania struktury tektonicznej i rzeźby południowego regionu Cis-Bajkału, rzeźby wybrzeży Morza Ochockiego, rzeźby terenów zalewowych rzek i wieczna zmarzlina relief termokrasowy środkowej Jakucji, zlodowacenie pamirsko-alajskie, rozkład stałego spływu rzecznego w jeziorze Bajkał i krajobrazy lodowcowe w północnej części NRD. Badania roślinności prowadzono na przykładzie roślinności półpustynnej i pustynnej południowo-wschodniego Kazachstanu oraz roślinności leśnej południowego regionu Cis-Bajkału i środkowej Jakucji. Mapowanie krajobrazu obejmuje suche krajobrazy regionów podgórskich i basenów śródgórskich południowo-wschodniego Kazachstanu i Azji Środkowej, krajobrazy górskiej tajgi północnej

Region Bajkał, a także krajobrazy środkowej części NRD. Na przykładach południowo-wschodniego Kazachstanu oraz stanowiska w centralnej części NRD pokazano możliwości wykorzystania zdjęć satelitarnych do celów strefowania fizycznego i geograficznego obszaru. Oprócz studiów zasobów przyrodniczych atlas prezentuje także niektóre obszary badań społeczno-gospodarczych – kartowania rolniczego użytkowania i osadnictwa, a także badania wpływu człowieka na środowisko przyrodnicze na przykładzie kartowania współczesnych krajobrazów z ich antropogenicznymi modyfikacje. Badania te zostały przeprowadzone w regionach Azji Środkowej Związku Radzieckiego i NRD.

W literaturze dość szczegółowo opisano sposób odczytywania „klasycznych” zdjęć lotniczych. Tradycyjna i ugruntowana technologia przetwarzania takich obrazów jest z powodzeniem stosowana w praktyce. Atlas prezentuje zestaw technik metodycznych przetwarzania wielostrefowych obrazów lotniczych i kosmicznych na różnych poziomach wyposażenia technicznego - wizualnego, instrumentalnego i automatycznego. W interpretacji wizualnej najbardziej wszechstronną pracą są obrazy z syntezą kolorów. Podczas korzystania z serii obrazów strefowych stosuje się kilka technik. Najprostsza technika - wybór optymalnej strefy widmowej do rozszyfrowania określonych zjawisk - jest skuteczna tylko w przypadku niektórych obiektów, na przykład linii brzegowej płytkich zbiorników wodnych, i dlatego ma stosunkowo ograniczone zastosowanie. Porównanie serii obrazów strefowych z wykorzystaniem obrazu spektralnego obiektów pomiarowych, w przybliżeniu określonego za pomocą znormalizowanej skali gęstości, jest wskazane przy odszyfrowywaniu obiektów charakteryzujących się określonym przebiegiem jasności spektralnej, w szczególności do oddzielania skał lasotwórczych podczas mapowania roślinności leśnej , aby określić granice lodowców i linii firny na podstawie różnic w obrazie śniegu o różnej wilgotności itp.

Sekwencyjna interpretacja serii obrazów strefowych, wykorzystująca efekt optymalnego wyświetlania różnych obiektów w określonych strefach widma, służy do oddzielania uskoków tektonicznych różnych stopni, do konsekwentnego badania akwenów na różnych głębokościach itp.

Interpretacja wielostrefowych obrazów kosmicznych prowadzona jest z wykorzystaniem selektywnych zdjęć lotniczych uzyskanych w eksperymentach podsatelitarnych. W celu zidentyfikowania subtelnych różnic między zdekodowanymi obiektami, które nie są uchwycone wizualnie, na przykład związanymi ze stanem upraw rolnych, stosuje się interpretację pomiarów, opartą na fotometrycznych oznaczeniach jasności spektralnej obiektów z obrazów strefowych, z uwzględnieniem zniekształceń spowodowanych warunki fotografowania. Zapewnia to oznaczenia spektrofotometryczne z błędem 3-5%.

Do bardziej złożonej analizy danych, w tym przy rozwiązywaniu problemów operacyjnych związanych z dużą ilością przetwarzanych informacji, wymagane jest zautomatyzowane przetwarzanie obrazu, którego możliwości ilustruje przykład użytkowania gruntów i klasyfikacji upraw bawełny w zależności od ich stanu.

Wszystkie mapy zawarte w atlasie, skompilowane z obrazów wielostrefowych, są dziełami kartograficznymi nowego typu i pokazują możliwości ulepszania map tematycznych opartych na badaniach lotniczych.

Szczególną rolę w rozwiązywaniu różnorodnych problemów na stosunkowo niewielkich terytoriach dobrze zbadanych metodami klasycznymi odgrywają wielostrefowe obrazy uzyskane z samolotu. Ta metoda szczegółowego badania zasobów naturalnych i kontroli środowiska jest obiecująca na przykład dla terytorium NRD. Przedstawione przykłady wielostrefowych zdjęć lotniczych obejmują poligon badawczy w rejonie jeziora. Süsser See w centralnej części NRD, a także obszary Doliny Fergańskiej, wybrzeża Ochockiego i innych w ZSRR. Z kolei obrazy przestrzenne mają dobrze znane zalety widzialności, spektralnego i przestrzennego uogólniania obrazu. Prezentowane obrazy kosmiczne obejmują wybrzeża Morza Bałtyckiego, północno-wschodniego Morza Kaspijskiego i Morza Ochockiego, południowego Cis-Bajkału i północnego regionu Bajkału, środkowej Jakucji, południowo-wschodniego Kazachstanu i Azji Środkowej.

Lotnicza metoda badania Ziemi jest z zasady złożona i interdyscyplinarna. Każdy obraz z reguły nadaje się do wielozadaniowego użytku w różnych obszarach eksploracji Ziemi. Jest to również zgodne z regionalną strukturą atlasu, w której dla każdego obrazu przedstawiona jest technika odszyfrowania w tych kierunkach, w których okazała się najskuteczniejsza. W każdym dziale, otwieranym barwnym zsyntetyzowanym obrazem badanego obszaru ze schematem odniesienia i tekstowym opisem terenu, prezentowane są wyniki interpretacji obrazów w postaci map tematycznych, głównie w skali 1:400 000- 1:500 000, z krótkimi komentarzami tekstowymi. W głównych tematach podano wyjaśnienia i zalecenia dotyczące sposobu interpretacji tematycznej obrazów wielostrefowych.

Atlas może służyć jako przewodnik naukowo-metodologiczny do interpretacji wielostrefowych obrazów dla specjalistów zajmujących się badaniem zasobów naturalnych metodami zdalnymi oraz może być szerzej wykorzystywany jako pomoc wizualna przy wykorzystaniu zdjęć satelitarnych przy opracowywaniu map tematycznych w kartografów, geologii, gleboznawców, specjalistów w dziedzinie rolnictwa i leśnictwa, a także ekologów. Niewątpliwie znajdzie szerokie zastosowanie na uczelniach. Studenci będą mogli z niego korzystać podczas studiowania teorii i praktyki lotniczej

metody calowe, opanowanie umiejętności pracy z obrazami kosmicznymi w opracowywaniu i opracowywaniu map oraz w badaniu zasobów naturalnych.

Główne prace nad przygotowaniem atlasu były prowadzone przez Wydział Geografii Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego, Instytut Badań Kosmicznych Akademii Nauk ZSRR oraz Centralny Instytut Fizyki Ziemi Akademii Nauk NRD.

Atlas został opracowany w laboratorium metod lotniczych Katedry Kartografii Wydziału Geografii Uniwersytetu Moskiewskiego z udziałem wydziałów geomorfologii, kartografii, glacjologii i kriolitologii, geografii fizycznej ZSRR, geografii fizycznej obcych krajów, problem laboratoria do kompleksowego mapowania i atlasów, erozji gleby i procesów kanałowych tego samego wydziału, a także Wydział Geologii, Katedra Fotografii Naukowej i Kinematografii Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego, Ogólnounijne Stowarzyszenie „Aerogeologia”, w Centrum Zdalnej Eksploracji Ziemi Metody Centralnego Instytutu Fizyki Ziemi Akademii Nauk NRD, Zakładu Geografii Instytutu Pedagogicznego w Poczdamie oraz Zakładu Geografii Uczelni. M. Lutra z Halle-Wittenberg.

Interpretacja obrazów kosmicznych- rozpoznanie badanych zespołów przyrodniczych i procesów ekologicznych lub ich wskaźników według wzoru obrazu fotograficznego (ton, barwa, struktura), jego wielkości i połączenia z innymi obiektami (tekstura obrazu fotograficznego). Te cechy zewnętrzne są nieodłączne tylko dla tych fizjonomicznych elementów krajobrazów, które są bezpośrednio odzwierciedlone na obrazie.

W związku z tym tylko niewielką liczbę elementów naturalnych można odczytać za pomocą bezpośrednich znaków - ukształtowania terenu, roślinności, czasem osadów powierzchniowych.

Dekodowanie obejmuje wykrywanie, rozpoznawanie, interpretację, a także określanie cech jakościowych i ilościowych obiektów oraz wyświetlanie wyników w formie graficznej (kartograficznej), cyfrowej lub tekstowej.

Istnieje ogólna geograficzna (topograficzna), krajobrazowa i tematyczna (sektorowa) interpretacja obrazów geologiczna, glebowa, leśna, glacjologiczna, rolnicza itp.

Główne etapy interpretacji obrazów przestrzennych: oprawa; wykrycie; uznanie; interpretacja; ekstrapolacja.

Migawka zrzutu- to jest definicja położenia przestrzennego granic obrazu. Polega na dokładnym geograficznym ustaleniu terytorium przedstawionego na obrazie. Odbywa się to za pomocą map topograficznych, których skala odpowiada skali obrazu. Charakterystyczne kontury zdjęcia to linie brzegowe zbiorników, układ sieci hydrograficznej oraz formy makrorzeźby (góry, duże zagłębienia).

Wykrycie polega na porównaniu różnych rysunków obrazu fotograficznego. Zgodnie ze znakami obrazu (ton, kolor, struktura wzoru) wyodrębniane są fotofizjognomiczne komponenty krajobrazu.

Uznanie, lub identyfikacja obiektów deszyfrujących,- obejmuje analizę struktury i tekstury obrazu fotograficznego, na podstawie której identyfikuje się fotofizjonomiczne komponenty krajobrazu, struktury technogeniczne, charakter użytkowania ziemi, technogeniczne zaburzenie elementów fizjonomicznych. Na tym etapie ustalane są bezpośrednie oznaki odczytywania składników fotofizjologicznych.

Interpretacja polega na klasyfikowaniu zidentyfikowanych obiektów według określonej zasady (w zależności od tematycznego ukierunkowania dekodowania). Tak więc w interpretacji krajobrazu interpretowane są fizjonomiczne składniki geosystemów, a zidentyfikowane obiekty technogeniczne służą jedynie prawidłowej orientacji. Rozszyfrowując użytkowanie gospodarcze zwraca się uwagę na zidentyfikowane obiekty użytkowania ziemi – pola, drogi, osiedla itp. Interpretację istotnych (ukrytych) elementów krajobrazu lub ich zmian technogenicznych dokonuje się metodą krajobrazowo-wskazań. Pełna i rzetelna interpretacja obrazów jest możliwa tylko na podstawie złożonego użycia bezpośrednich i pośrednich znaków rozszyfrowania. Procesowi interpretacji towarzyszy rysowanie konturów, czyli tworzenie schematów odszyfrowywania z poszczególnych obrazów.

Ekstrapolacja- obejmuje identyfikację podobnych obiektów na całym obszarze opracowania oraz przygotowanie wstępnego układu map. Aby to zrobić, wszystkie dane uzyskane podczas rozszyfrowanie indywidualne zdjęcia. W toku ekstrapolacji podobne obiekty, zjawiska i procesy identyfikowane są w innych obszarach; ustanawiać odpowiedniki krajobrazów.

Odszyfrowywanie przeprowadzane zgodnie z zasadą od ogółu do szczegółu. Każda fotografia jest przede wszystkim modelem informacyjnym obszaru, postrzeganego przez badacza jako całość, a obiekty są analizowane w rozwoju i nierozerwalnym związku z otoczeniem.

Istnieją następujące rodzaje szyfrowania.

Dekodowanie tematyczne wykonać zgodnie z dwoma logicznymi schematami. Pierwsza przewiduje najpierw rozpoznanie obiektów, a następnie ich graficzną selekcję, druga - najpierw graficzną selekcję podobnych obszarów na obrazie, a następnie ich rozpoznanie. Oba schematy kończą się interpretacją - naukową interpretacją wyników rozszyfrowania. Dzięki interpretacji komputerowej schematy te są wdrażane w technologiach grupowania i klasyfikacji wraz ze szkoleniem.

Obiekty na zdjęciach wyróżniają cechy rozszyfrowania, które dzielą się na prosty oraz pośredni. W celu bezpośredni obejmują kształt, rozmiar, kolor, ton i cień, a także złożoną cechę ujednolicającą - rysunek obrazu. pośredni znaki to lokalizacja obiektu, jego bliskość geograficzna, ślady interakcji z otoczeniem.

Na dekodowanie pośrednie, bazując na obiektywnie istniejących powiązaniach i współzależności obiektów i zjawisk, dekoder ujawnia w obrazie nie sam obiekt, którego nie można przedstawić, ale jego wskaźnik. Taka pośrednia interpretacja nazywana jest indykatywną, której podstawą geograficzną jest indykatywna nauka o krajobrazie. Jego rola jest szczególnie duża, gdy znaki bezpośrednie tracą na znaczeniu ze względu na silne uogólnienie obrazu. Jednocześnie zestawiane są specjalne tabele wskaźników, w których dla każdego typu lub stanu wskaźnika wskazany jest odpowiedni typ wyświetlanego obiektu.

Dekodowanie orientacyjne pozwala przejść od cech przestrzennych do czasowych. Na podstawie szeregów czasoprzestrzennych można ustalić względny wiek procesu lub etap jego rozwoju. Na przykład, jak wynika z olbrzymich meandrów rzecznych pozostawionych w dolinach wielu syberyjskich rzek, ich wielkość i kształt wykorzystuje się do oceny przepływów wód w przeszłości i zmian, jakie zaszły.

Wskaźnikami ruchu mas wody w oceanie są często potłuczone lód, zawiesiny itp. Ruch wody jest również dobrze zobrazowany przez kontrasty temperaturowe powierzchni wody – to właśnie na podstawie termowizyjnych obrazów termowizyjnych wirowa struktura Ujawniono Ocean Świata.

Dekodowanie obrazów wielostrefowych. Praca z serią czterech do sześciu obrazów strefowych jest trudniejsza niż z pojedynczym obrazem, a ich interpretacja wymaga specjalnego podejścia metodologicznego. Rozróżnij rozszyfrowanie porównawcze i sekwencyjne.

Rozszyfrowanie porównawcze polega na określeniu obrazu spektralnego z obrazów, porównaniu go ze znanym współczynnikiem odbicia spektralnego i identyfikacji obiektu. Najpierw na obrazach strefowych identyfikuje się zbiory obiektów, które różnią się w różnych strefach, a następnie, porównując je (odejmując schematy interpretacji strefowej), w tych zbiorach wyodrębnia się poszczególne obiekty. Takie dekodowanie jest najbardziej efektywne w przypadku obiektów roślinnych.

Odszyfrowywanie sekwencyjne opiera się na fakcie, że obrazy obszarowe optymalnie wyświetlają różne obiekty. Na przykład na obrazach płytkiej wody, ze względu na nierównomierne przenikanie promieni o różnych zakresach spektralnych do środowiska wodnego, widoczne są obiekty znajdujące się na różnych głębokościach, a seria obrazów pozwala na wykonanie analizy warstwa po warstwie a następnie stopniowo podsumuj wyniki.

Odszyfrowywanie obrazów wieloczasowych zapewnia badanie zmian w obiektach i ich dynamikę, a także pośrednią interpretację zmiennych obiektów na podstawie ich cech dynamicznych. Na przykład uprawy rolne identyfikowane są poprzez zmianę wizerunku w okresie wegetacyjnym, z uwzględnieniem kalendarza rolniczego.