Что такое дешифрирование аэрофотоснимков

Дешифрирование аэрофотоснимков

Дешифрирование аэрофотоснимков заключается в распознавании фотоизображений объектов местности, определении их характеристик и вычерчивании в принятых условных знаках. При дешифрировании используют прямые или постоянные дешифровочные признаки (форма, размер, тон, структура изображения объектов) и косвенные признаки, которые проявляются во взаимосвязи между объектами (взаимное расположение, зернистость АФСн, тень, цвет и др.) Сочетание этих связей позволяет сделать логические выводы по опознанию объектов.

По назначению дешифрирование разделяют на:

1. Топографическое: опознают, изучают ситуацию и рельеф местности.

2. Специальное, инженерное: опознают и изучают те объекты и элементы местности, которые наиболее важны для решениям поставленных задач.

При инженерных изысканиях дешифрирование является одним из наиболее эффективных средств определения топографических, инженерно-геологических, лесотехнических, гидрогеологических и др. характеристик местности.

Наиболее полно можно дешифрировать местность по крупномасштабным снимкам: чем крупнее масштаб, тем больше объектов и их деталей можно определить при дешифрировании.

В процессе дешифрирования широко используют стереоскопическую модель местности, различные оптические измерительные приборы с увеличением до 10 крат. Применение электроники и автоматизации повышает объективность и производительность работ при дешифрировании.

Дешифрирование выполняют в следующем порядке: населенные пункты, объекты социально-промышленного назначения, дорожная сеть, линии связи и электропередач, гидрогеография, растительный покров, грунты, болота.

Характерные черты изображения объектов местности на АФСн:

По месту производства дешифрирование подразделяется на полевое и камеральное.

Полевое дешифрирование производят непосредственно на местности путем сопоставления аэрофотоснимка с натурой. Метод полевого дешифрирования является наиболее надежным, но требует больших затрат времени, сил и средств.

Качественные и количественные характеристики объектов (материал покрытия дороги, ширину реки или дороги, высоту деревьев, среднее расстояние между деревьями и т. п.) определяют в ходе полевых работ. Высоты объектов измеряют непосредственно с помощью рейки (рулетки) или определяют аналитически, путем измерения вертикальных углов и последующих вычислений.

В изученных районах, а также при обновлении карт полевое дешифрирование выполняют после камерального, в порядке его доработки и контроля с одновременным определением характеристик, которые не могут быть получены по аэрофотоснимкам.

В районах, недостаточно обеспеченных картографическими материалами, а также при аэрофототопографической съемке малоизученных районов сначала выполняют полевое дешифрирование, а затем камеральное.

Этап полевого дешифрирования выполняется в полевых условиях. Он начинается с поиска на местности легкоопознаваемых объектов (перекрестки дорог, отдельно стоящие здания, деревья) и ориентирование, т.е. привязки аэроснимка. Если используются старые снимки, то на них могут не изобразиться некоторые объекты, существующие в контуре.

По мере накопления фактов возникает необходимость в их регистрации. Для этой цели используют разные способы: составление схем, зарисовки, ведение записей, фотографирование или, чаще всего, все вместе. Каждый из этих способов записи имеет свои достоинства и особенности, но важно, чтобы все записи были связаны между собой, сопоставимы и локализованы на снимках. Если работу проводят несколько дешифровщиков, необходимо обратить внимание на сводку материалов.

Результаты дешифрирования вычерчиваются либо непосредственно на снимках, либо на кальке или на пластике, наложенных на снимок. Желательно черчение вести цветными ручками и по ходу ведения исследования.

Полевые записи ведутся в журнале полевого дешифрирования. Этот документ особенно необходим при отраслевом полевом дешифрировании и полевых работах по созданию тематических карт. Ежедневно журнал тщательно просматривается и вносятся соответствующие изменения.

Камеральное дешифрирование производят в лабораторных условиях. Преимущество этого метода состоит в его экономической эффективности. Кроме того, анализ аэроснимка проводится в условиях, обеспечивающих более внимательное и детальное изучение фотоизображения с применением более сложных стационарных приборов. Камеральное дешифрирование всегда выполняют с привлечением дополнительных материалов (справочно-картографических, отдешифрированных в натуре избранных аэроснимков и др.). Недостаток камерального дешифрирования состоит в том, что оно не может обеспечить 100%-процентную полноту и достоверность полученной информации в силу специфики изображения местности на аэроснимках.

Дешифровочные признаки

Прямые дешифровочные признаки.

При дешифрировании аэроснимков объекты опознаются в первую очередь по тем свойствам, которые непосредственно передаются на аэроснимках и непосредственно воспринимаются наблюдателем. Эти свойства называются прямыми дешифровочными признаками. К ним относятся: форма, размер, тон или цвет, структура (рисунок), текстура и тень изображения объектов.

Дешифрирование аэроснимка по прямым признакам рассмотрим на примере рисунка 2.

Форма изображения – это основной прямой дешифровочный признак, по которому устанавливается наличие объекта и его свойства. При визуальном дешифрировании в первую очередь выделяют именно очертания предметов, их форму.

На плановом аэрофотоснимке объекты местности изображаются как в плане, т.е. с сохранением подобия контуров натуры, но в меньших размерах, в зависимости от масштаба снимка. По форме изображения распознается большинство объектов местности: лесные массивы, реки, дороги, постройки, просеки в лесах, каналы, луга, мосты и др. Так, например, по характерной для них форме дешифруются дома (1), грунтовые дороги (2), ж/д (3) и т.д.

Размер изображения – менее определенный, чем форма, дешифровочный признак. Размер изображения объектов на снимке зависит от его масштаба. Действительную величину объекта можно определить по масштабу снимка или путем сравнения размера изображения распознаваемого объекта с размером изображения другого объекта по формуле:

,

где — длина (ширина) определяемого объекта в натуре, м;

— длина (ширина) известного объекта в натуре, м;

— длина (ширина) определяемого объекта на снимке, мм;

— длина (ширина) изображения известного объекта на снимке, мм.

Так, по размеру изображения и форме, можно отличить шоссейную дорогу (4) от грунтовой (2).

Тон изображения – это степень почернения фотопленки в соответствующем месте изображения объекта, а в последующем – почернения на позитивном отпечатке (снимке). Различная интенсивность световых лучей, отражающихся от фотографических предметов и попадающих на светочувствительную пленку, приводит к различной степени почернения эмульсионного слоя. Этот признак непостоянен. Изображение одного и того же объекта может иметь различный тон в зависимости от освещения, погоды, сезона и т.д. Например, дороги, сфотографированные летом, изображаются светлыми ленточками, а зимой – темными. Так, реки, пруды (5), озера изображаются на аэрофотоснимке темными, а сухие укатанные дороги (2), (4) получаются почти белесыми; редкая растительность имеет темно-серый тон, а густая – более темный (6).

Тени объектов – и их изображениям на снимке принадлежит решающая роль при распознавании объектов малого размера и контраста. По тени легче судить о форме и высоте объекта. Некоторые объекты: опоры линий электропередач, антенные мачты и т.п. – часто распознаются только по тени.

Различают тени собственные и падающие. Собственной тенью называется неосвещенная часть поверхности объекта, расположенная со стороны, противоположной Солнцу. Собственная тень подчеркивает объемность объекта. Падающей называется тень, отбрасываемая объектом на земную поверхность. Ретрансляторы, трубы (7), деревья (8) и другие высокие объекты часто хорошо дешифрируются по падающим теням, передающим силуэт объекта.

Структура (рисунок) поверхности объектов и его изображения является совокупностью нескольких признаков (формы, размеров, тона и др.), образующей поверхности элемента. Например, внешний вид поверхности леса (8) образуют кроны деревьев. На снимке изображение леса выглядит в виде зернистой структуры, для сплошных кустарников – мелкозернистая (9).

Геометрически правильную структуру изображения могут иметь объекты культурного ландшафта. Например, сады – редкозернистую «в клетку», посадки технических культур (10) – точечную линейную, населенные пункты (11) – квартальную прямоугольную.

Косвенные дешифровочные признаки.

Косвенные дешифровочные признаки, основанные на закономерных взаимосвязях между объектами местности, проявляются в приуроченности одних объектов к другим, а также в изменении свойств одних объектов в результате влияния на них других. Например, в селах жилые постройки (1) расположены ближе к улице, чем нежилые. Дороги или тропа, подходящие к реке и начинающиеся на другом берегу, позволяют судить о наличии парома или лодочного перевоза, или о наличии конного или пешеходного брода. Известна тесная связь между составом и характеристиками леса и влажностью и типом почвы. На песчаных и подзолистых почвах средней и малой влажности произрастают, главным образом, хвойные леса. Лиственные леса чаще встречаются на жирных почвах. Таким образом, по результатам дешифрирования лесных массивов можно судить о характере грунта, почв, грунтовых вод и других элементов среды.

Источник

Дешифрирование (аэроснимков)

Для получения аэроснимков с наилучшими для данного вида Д. информационными возможностями определяющее значение имеют учёт при аэрофотографировании природных условий (облика ландшафтов, освещённости местности), размерности и отражательной способности объектов, выбор масштаба, технических средств (тип аэроплёнки и аэрофотоаппарата) и режимов аэросъёмки (лётносъёмочные и фотолабораторные работы).

Эффективность Д., т. е. раскрытия содержащейся в аэроснимках информации, определяется особенностями изучаемых объектов и характером их передачи при аэросъёмке (дешифровочными признаками), совершенством методики работы, оснащённостью приборами и свойствами исполнителей Д. В ряду дешифровочных (демаскирующих) признаков различают прямые и косвенные (нередко с выделением комплексных). К прямым признакам относят: размеры, форму, тени собственные и падающие (иногда их считают косвенным признаком), фототон или цвет и сложный признак ‒ рисунок или структуру изображения. К косвенным ‒ указывающие на наличие или характеристику объекта, хотя он и не получил непосредственного отображения на аэроснимке в силу условий съёмки или местности. Например, растительность и микрорельеф являются индикаторами при Д. задернованных почв.

К исполнителям Д. предъявляются особые профессиональные требования в отношении восприятия яркостных и цветовых контрастов и стереоскопичности зрения, а также способностей к эффективному опознаванию и определению объектов по их специфическому изображению на аэроснимках. Наряду с этим исполнители Д. должны знать особенности природы и хозяйства данной территории и иметь сведения об условиях её аэросъёмки.

В ряде отраслей науки и практики наряду с Д. аэрофотоснимков ведутся работы по Д. космических фотоснимков, выполняемых с пилотируемых космических кораблей и орбитальных станций, а также с искусственных спутников Земли. В последнем случае получение фотоснимков полностью автоматизировано; доставка их на Землю осуществляется с помощью контейнеров или передачей изображения телевизионным путём. Благодаря снимкам из космоса обеспечивается возможность непосредственного Д. объектов глобального и регионального характера и Д. динамики природных процессов и проявлений хозяйственной деятельности сразу на значительных пространствах за короткий промежуток времени (см. Космическая съёмка ). Начато (60-е гг. 20 в.) Д. снимков, полученных с обычных высот и из космоса не только при фотографической съёмке, но и при различных видах фотоэлектронной съёмки (см. Аэрометоды ).

Источник

Дешифрирование аэрофотоснимков. Проведение дешифровочных работ по 5 (пяти) основным визуальным признакам

Дешифрирование – процесс получения семантической информации со снимков и анализ аэрокосмических снимков. Дешифрирование фотоснимков есть выявление распознавание и определение характеристик объектов, изобразившихся на фотоснимке местности с последующей интерпретацией.

Основной целью дешифрирования является извлечение максимального количества информации, необходимой для решения поставленной задачи. Дешифрирование состоит в обнаружении и определении географической сущности изображенных на снимках объектов, установлении их качественных характеристик, выявлении взаимосвязей между компонентами ландшафта и закреплении результатов. Для выполнения работ по дешифрированию аэроснимков необходимы знания в области геодезии, фотограмметрии, картографии.

1. Форма объектов может быть, правильная и неправильная. К неправильной форме относятся:

· площадная (лесные массивы, пашни, сенокосы, водохранилища, стадионы и т.д.);

· линейная (ЛЭП, дороги, каналы, трубо-, газопроводы).

Форма не возвышающихся над земной поверхностью объектов, например, пашни, изменяется в зависимости от рельефа местности (величина и направление наклона поля относительно центра проекции) и их удаленность от точки надира. На плановом снимке перспективные искажения формы объектов визуально не воспринимаются.

L – длина контура объекта.

Размеры дешифрируемых объектов в большинстве случаев, как уже отмечалось ранее, оценивают относительно. Об относи­тельной высоте объектов судят непосредственно по их изображе­нию на краях снимков, полученных с помощью широкоугольных съемочных систем. О размерах, а также и о форме по высоте можно судить по падающим от объектов теням. Разумеется, площадка, на которую падает тень, должна быть го­ризонтальной.

3. Тон изображения является функцией яркости объекта в преде­лах спектральной чувствительности приемника излучений съе­мочной системы. В фотометрии аналог тона — оптическая плотность, выражающаяся через десятичный логарифм непрозрачности изображения. Тон оценивают визуально путем отне­сения его интенсивности к определенной ступени нестандартизированной ахроматической шкалы, например тон светлый, светло­серый, серый и т. д.)

4. Цвет изображения объектов на цветных снимках на 2-3 порядка больше, чем черно-белых. При визуальном дешифрировании достаточно 15 тонов цветности (красный, красно-оранжевый, оранжевый, оранжево-желтый, желтый, желто-зеленый, зеленый, зелено-голубой, голубой, синий, сине-фиолетовый, фиолетовый, фиолетово-пурпурный, пурпурный, пурпурно-красный), 3 типа насыщенности (сильный, средний, слабый) и 3 типа светлоты (светлый, средний, темный).

· собственная (по ней определяется направление). Собственная тень – это тень, лежащая на самом предмете, т.е. его теневая сторона, не освещенная солнцем. Такая тень подчеркивает объемность объекта.

· отбрасываемая. Падающая тень передает форму объектов в привычном виде.

8. Дешифрирование аэрофотоснимков. Косвенные дешифровочные признаки

Косвенные можно разделить на 3 группы:

— и природно- антропогенные.

Природные (ландшафтные) косвенные признаки отражают взаимосвязи и взаи­мообусловленности естественных объектов и явлений. Их называ­ют также ландшафтными. Такими признаками могут быть, напри­мер, зависимость вида естественного травяного покрова от типа почвы, ее засоленности, кислотности и увлажненности или связь рельефа с геологическим строением местности и их совместная роль в почвообразовательном процессе. В некоторых случаях по косвенным признакам дешифрируют объекты, вообще не изобра­зившиеся на снимках, например, по изобразившимся растениям ведут разведку залежей грунтовых вод в аридной зоне, полезных ископаемых.

С помощью антропогенных косвенных признаков опознают объекты, созданные человеком.

К природно-антропогенным косвенным признакам относятся: зависимость хозяйственной деятельности человека от определен­ных условий, проявление свойств природных объектов в деятель­ности человека и др. Например, по размещению некоторых видов культур можно составить суждение о свойствах почв.

9. Изготовление контурного плана местности методом графического трансформирования

Понятие о трансформировании аэрофотоснимком

Для того чтобы понять суть фотомеханического трансформирования (его еще называют оптико-механическим), предположим, что элементы внутреннего и внешнего ориентирования снимка известны. Восстановим связку проектирующих лучей и поместим ее в положение, которое она занимала в момент фотографирования, затем пересечем связку горизонтальной плоскостью E (рисунок 2).

В результате на экране получим трансформированное изображение наклонного снимка.

Рис. 2 Перспективное трансформирование

На практике, установку связки относительно экрана выполняют по опознакам. Для этого на экран укладывают основу с, опознаками (их должно быть не менее четырех), выполненную в масштабе, который равен заданному масштабу трансформированного изображения. На снимке делают отверстия (диаметром 0.2 – 0.3 мм) в точках, где изобразились опознали, и с помощью проектора проецируют его на экран. Затем взаимным перемещением основы и проектора добиваются, чтобы изображения спроектированных на экран отверстий совпали с соответствующими трансформационными точками на основе, после чего последнюю убирают. В результате изображение на экране будет соответствовать трансформированному снимку. Его нужно только зафиксировать, например, сфотографировать.

Трансформированием снимков может выполняться и цифровыми методами. При создании и обновлении карт различного назначения по аэрокосмическим снимкам создаются трансформированные изображения местности в проекции карты. Эти изображения могут быть созданы по одиночным снимкам или по нескольким перекрывающимся снимкам. Цифровое трансформирование выполняется с точностью, соответствующей точности, предъявляемой действующими нормативными документами к точности карт соответствующего масштаба.

Принципиальная схема цифрового трансформирования снимков представлена на рисунке 3. Исходными материалами при цифровом трансформировании снимков служат:

• цифровое изображение исходного фотоснимка;

• цифровая модель рельефа (в большинстве случаев используется регулярная сетка ЦМР в виде сетки квадратов на местности);

• элементы внутреннего и внешнего ориентирования снимка;

• параметры внутреннего ориентирования снимка в системе координат цифрового изображения.

Рис. 3 Схема цифрового трансформирования снимков

Изготовление контурного плана методом графического трансформирования.

Процесс трансформирования по опорным точкам заключается в совмещении точек основы с проектирующимися соответствующими точками, наколотыми на аэрофотонегативе. Совмещение осуществляют методом приближений, используя установочные движения фототрансформатора и перемещение основы по экрану.

Имеются различные способы выполнения совмещения точек при трансформировании, которые видоизменяются в зависимости от конструктивных особенностей фототрансформатора, так как различные их типы имеют различные установочные движения. На фототрансформаторе можно применять любой способ совмещения с учетом особенности его конструкции.

Трансформирование считается выполненным, если при точном совмещении центральной точки не совмещения для остальных трансформационных точек не превышает 0,4 мм.

После совмещения опорных точек объектив диафрагмируют, закрывают светофильтром, основу с подложкой убирают. Предварительно определяют опытным путем выдержки, обеспечивающую хорошую переработку деталей, и на экран кладут фотобумагу, которую прижимают к экрану покрывным стеклом.

Проявленные отпечатки должны быть равномерно переработаны по всей площади. Затем отпечатки сушат.

При больших превышениях трансформирование производят по зонам.

Размеры изготовленного фотоплана должны соответствовать размеру трапеции, иметь соответствующую разграфку.

Фотопланы графические оформляются в следующих цветах:

— контуры, подписи, зарамочное оформление — черным;

— гидрография и солончаки — зеленым;

— площади с твердым покрытием — розовым.

Фотоплан монтируют на твердой основе из трансформированных снимков.

По окончании монтажных работ осуществляют корректуру фотоплана и окончательное его оформление. Корректура производится посредством оценки смещения одноименных контуров по порезам между снимками, ПО рамкам соседних трапеций и опорным точкам.

Точность смонтированного фотоплана проверяют по точкам, порезам и сводкам со смежными фотопланами.

Результаты проверки отмечаются в контрольных листах, на которые схематически наносят рамку трапеций, километровую сетку, опорные точки и линии порезов.

Откорректированный фотоплан оформляют. На него наносят и вычерчивают условными знаками все геодезические пункты, рамку трапеции, выходы километровой сетки, выполняют зарамочное оформление. После этого наносят по координатам дополнительные точки, не участвовавшие в работе. С мозаичного фотоплана изготавливают фотокопии на матовой или полуматовой фотобумаге, наклеенной на алюминий. Чтобы получить фотокопию, изготавливают с помощью репродукционной камеры негатив фотоплана, сохраняя точно теоретические размеры рамок трапеции. Затем получают копии путем контактной печати с негатива.

Оценка величины продольного перекрытия

Оценка величины поперечного пересечения

Определение разномасштабности аэрофотоснимка

Определение прямолинейности маршрута полёта

Расчет рабочей площади снимка.

Рис. 4- Калуга, Правый берег геодезический полигон

Определение рабочей площади снимка геодезического полигона

(продольное перекрытие).

(поперечное перекрытие).

Рис.5- Калуга, Правый берег геодезический полигон

Дешифрование по 5 (пяти) основным прямым визуальным признакам черно-белого аэрофотоснимка.

1) Ч/б снимок, Калуга, Правый берег геодезический полигон

Объект дешифрирования – пруд

1) Форма объекта: площадная

4) Тень: отсутствует

5) Текстура: крупнозернистая

Вывод: качество снимка хорошее, наличие шумов и бликов минимально, засветы отсутствуют, снимок хорошо просматривается. Границы пруда видны отчетливо.

2) Ч/б снимок, Калуга, Правый берег геодезический полигон

Объект дешифрирования – луг

1) Форма объекта: площадная

4) Тень: отсутствует

5) Текстура: крупнозернистая

Вывод: Качество снимка хорошее, наличие шумов и бликов минимально, засветы отсутствуют, снимок хорошо просматривается. Границы луга видны отчетливо.

3) Ч/б снимок, Калуга, Правый берег геодезический полигон

Объект дешифрирования – лес

1) Форма объекта: площадная

2) R=19,1 * 100 = 1 910 м;

4) Тень: собственная, северного направления

5) Текстура: крупнозернистая

Вывод: Качество снимка хорошее, наличие шумов и бликов минимально, засветы отсутствуют, снимок хорошо просматривается. Границы леса видны отчетливо.

4) Ч/б снимок, Калуга, Правый берег геодезический полигон

Объект дешифрирования – дорога

1) Форма объекта: линейная

2) R=17,8 * 100 = 1 780 м

4) Тень: отсутствует

5) Текстура: мелкозернистая

Вывод: Качество снимка хорошее, наличие шумов и бликов минимально, засветы отсутствуют, дорога видна, снимок хорошо просматривается.

Дешифрирование по косвенным признакам основных объектов топографического дешифрирования.

Дешифрование по косвенным признакам основных объектов топографического дешифрирования

Рис.6- Калуга, Правый берег геодезический полигон

Черно – белый аэрофотоснимок, г. Калуга, Правый берег геодезический полигон

Вывод: Качество снимка среднее, из-за чего не удалось выявить геодезические знаки. Сложность работы – средняя, снимок слишком затемнен, поэтому некоторые объекты плохо просматриваются или не видны.

Источник