Дешифрирование аэрофотоснимков. Дешифрирование аэроснимков и линейные измерения по ним Топографическое дешифрирование аэроснимков
Г л а в а 3
ДЕШИФРИРОВАНИЕ АЭРОФОТОСНИМКОВ
§ 12. ОСНОВНЫЕ ДЕШИФРОВОЧНЫЕ ПРИЗНАКИ
Выявление, распознавание и определение характеристик объектов, изобразившихся на фотоснимке местности, называется его д е ш и ф р и р о в а н и е м. Оно выполняется в целях сбора информации о местности, различных объектах и элементах, выявления их качественных и количественных характеристик.
Дешифрирование делят на топографическое и специальное. Т о п о г р а ф и ч е с к о е дешифрирование характеризует ситуацию и рельеф земной поверхности, а с п е ц и а л ь н о е - кроме них, те объекты и элементы местности, которые наиболее важны для решения различных специальных народнохозяйственных задач.
Дешифрирование фотоснимков выявляет сложившиеся природные условия местности в районе проектируемого сооружения, устанавливает влияние этих условий на основные техни- ко-экономические показатели проектирования и строительства сооружения. Оно является одним из наиболее ответственных элементов получения исходной информации о местности.
При изысканиях дорог, аэродромов, мостов и тоннелей по фотоснимкам определяют различные топографические, геологические, гидрогеологические и гидрологические условия местности, оказывающие влияние на процессы проектирования и строительства этих сооружений.
Характерные черты и особенности фотоизображения различных объектов и элементов местности, способствующие их опознаванию или раскрытию содержания, называются дешиф- р о в о ч н ы м и п р и з н а к а м и. Они могут быть прямыми и косвенными. К п р я м ы м признакам относятся форма, размеры, тень, тон (цвет) и структура, яркость поверхности определяемых объектов; к косвенным-существующая в природе и отразившаяся на фотоснимках взаимосвязь, взаимозависимость, взаимообусловленность различных объектов и явлений и сопутствующих им характеристик. Например, взаимосвязь между рельефом и сопротивляемостью грунтов и горных пород вымыванию, выветриванию и разрушению, взаимосвязь между горными породами, грунтами и их влажностью.
При использовании прямых признаков дешифрирования учитывают возможные отклонения формы и размеров изображений отдельных объектов местности, в том числе тех искажений, которые возникают из-за влияния наклона фотоснимков и рельефа местности, а также изменение фототона и окраски изображений отдельных объектов местности при их фотографировании.
При дешифрировании учитывают, что различные по характеру объекты местности могут быть представлены на снимках
4 -регулятор яркости изображения; 5 - бинокуляр; 6, 7 -шкала и винт изменения увеличения; 8 - шкала продольных параллаксов; 9 - объектив; 10 - стол
одной и той же тональностью и, наоборот, одни и те же элементы и объекты при аэрофотосъемках в разное время и с разных высот могут иметь разный тон изображений.
Наиболее полно можно дешифрировать по фотоснимкам крупного масштаба. Чем крупнее масштаб, тем больше объектов и их деталей можно определить при дешифрировании. Особенно хорошо дешифрируются в камеральных условиях объекты местности, имеющие большие размеры. Объекты, изображения которых составляют десятые и сотые доли миллиметра, могут быть опознаны лишь по косвенным признакам или с помощью оптических приборов, например лупы с увеличением примерно 5-10х , зеркально-линзового стереоскопа с переменным увеличением до 10-15х , интерпретоскопа (рис. 12).
Для повышения достоверности дешифрирования мелких объектов иногда увеличивают аэрофотоснимки, укрупняют масштаб аэрофотографирования или производят двухмасштабную аэрофотосъемку. Наиболее эффективно увеличение снимков в 4-5 раз, хотя изображения ряда объектов местности выгодно рассматривать и при увеличении в 10-12 раз.
Косвенные признаки дешифрирования делят на геоморфологические и геоботанические. Первые основаны на взаимосвязи форм рельефа и строения гидросети с вещественным составом и геофизическими свойствами горных пород и грунтов с условиями залегания и тектоническими характеристиками террито-
рии. Геоботанические признаки основаны на взаимосвязи растительности с рельефом, геологическим строением и гидрогеологическими условиями местности, на приуроченности растительности к составу пород и грунтов, к гидрологическим и мерзлотным условиям местности. Специалистами установлено, что почвы и грунты существенно влияют на состав растений, изменчивость окраски цветка и листьев, их формы.
В настоящее время ботаники обнаружили множество расте- ний-индикаторов, помогающих устанавливать не только состав грунтов, но и полезные ископаемые. Количество прямых и косвенных признаков дешифрирования обусловливает его полноту и достоверность.
Дешифрирование выполняют на аэрофотоснимках, реже на фотосхемах специально подготовленные для этой цели инженеры и техники-изыскатели.
При аэроизысканиях инженерных сооружений ведут специальное дешифрирование, при котором устанавливают не только топографическое, геологическое и гидрологическое содержание местности, но и его влияние на технико-экономические показатели строительства проектируемого сооружения.
§ 13. ВИДЫ ДЕШИФРИРОВАНИЯ АЭРОФОТОСНИМКОВ
Дешифрирование фотоснимков, при котором определение объектов ведется путем камерального изучения фотоизображений, называется к а м е р а л ь н ы м. При непосредственном опознавании изображенных на аэроснимках объектов и их особенностей в натуре его называют п о л е в ы м, а с воздуха - аэровизу - а л ь н ы м.
Камеральное дешифрирование выполняется наиболее просто, не зависит от природных и климатических условий местности, является наиболее быстрым, высокопроизводительным и экономичным. Однако в сложных районах изысканий сооружений этот способ обеспечивает сбор сведений лишь частично, несмотря на то, что многие объекты и элементы местности достаточно уверенно опознаются без проверки на местности.
В процессе камерального дешифрирования широко используют стереоскопическую модель местности, различные оптические измерительные приборы, цветные, спектрозональные или многозональные снимки. Они позволяют более четко выделять отдельные объекты и особенности местности. В последнее время при дешифрировании стали использоваться результаты радиолокационной или инфракрасной аэросъемок, ведущихся параллельно с аэрофотосъемкой.
Применение специальных съемок повышает качество, полноту, достоверность и подробность определений, увеличивает их детальность и объективность, приближает качество камеральных изыскательских работ к полевым, а в отдельных случаях дает возможность раскрывать и получать ряд важных данных о
местности, которые содержатся в поверхностном слое Земли и на поверхности не наблюдаются. Например, из-за влажности поверхность коренных пород хорошо видна на аэрофотоснимке сквозь почвенно-грунтовый слой пашни.
Установив по прямым или косвенным признакам наличие объекта, важного для проектирования сооружения, стремятся с помощью других косвенных или прямых признаков подтвердить его наличие и дать о нем наиболее полные и достоверные сведения.
Поэтому при дешифрировании необходимо хорошо знать не только основные признаки и характеристики различных объектов местности, но и их установившиеся взаимосвязи с другими объектами, сопутствующими им в природе.
Полевое дешифрирование снимков обладает наибольшей полнотой и достоверностью, но требует непосредственного посещения местности и поэтому трудоемко и дорого, сильно зависит от природных и климатических условий местности, степени доступности отдельных мест. Однако высокое качество полевого дешифрирования способствует его ведению в те периоды проектно-изыскательских работ, когда необходимо принимать окончательные ответственные инженерные решения.
В проектно-изыскательских работах очень часто выгодно сочетать камеральные и полевые способы дешифрирования фотоснимков. Технология аэроизыскательских работ резко сокращает объем полевого дешифрирования, а следовательно, и все присущие ему недостатки. Камерально-полевое дешифрирование выполняется в основном камерально с частичными полевыми работами на участках-эталонах или маршрутахэталонах.
В сложных условиях необходимо проводить сплошное маршрутное камерально-полевое дешифрирование вдоль принятого основного варианта трассы.
Эталонные участки подбираются так, чтобы на них были все объекты и элементы местности, которые встречаются на аэрофотоснимках, подлежащих дешифрированию. Эти участки являются типичными по физико-географическим и морфологическим условиям местности.
Камерально-полевое дешифрирование при изысканиях транспортных сооружений позволяет вести полевые работы только на 10-15% территории, подлежащей обследованию.
Технология камерально-полевого дешифрирования вначале предусматривает камеральные работы, в результате которых устанавливают топографическую, геологическую и гидрогеологическую характеристики, делят местность, где предполагается размещение вариантов проектируемого сооружения, на участки, однородные по основным геофизическим и геоморфологическим условиям, устанавливают границы участков-эталонов, определяют объекты, характеристики которых выявлены не точно или участки, в пределах которых могут находиться объекты, важные
для проектирования, но в силу определенных причин не выявленные при дешифрировании.
После камерального дешифрирования приступают к полевым обследованиям территории участков-эталонов местности, расположенной вдоль маршрутов-эталонов. При обследованиях, в пределах таких участков определяют основные характеристики местности, свойства фотоизображений различных объектов, прямые и косвенные признаки их дешифрирования. Для выявления геологического строения и почвенно-грунтовых условий местности на территории таких участков закладывают шурфы и буровые скважины, проводят расчистку обнажений, выполняют необходимые геофизические работы. Результаты указывают на аэроснимках-эталонах, в таблицах и журналах дешифрирования. Аэроснимки-эталоны вместе с полученными данными помещают в специальные альбомы дешифрирования или картотеки аэрофотоснимков-эталонов. В дальнейшем их используют при детальном камеральном дешифрировании аэроснимков, покрывающих зону размещения вариантов сооружения.
При проектировании линейных сооружений выделение участ- ков-эталонов следует вести по ландшафтному принципу, при котором участок, имеющий характерное изображение, должен обладать одинаковыми природными и технико-экономическими условиями строительства сооружения. Однако для правильного выделения таких участков необходимо при дешифрировании создать специальную систему типичных ландшафтных участков. При изысканиях дорог однородность участков заключается в однородности топографических, геологических и гидрогеологических условий, устанавливаемых по свойственным им геофизическим, ботаническим и геоморфологическим признакам.
При камерально-полевом дешифрировании вначале работы ведут по существующим картам, а затем специальные изыскательские отряды непосредственно на местности уточняют результаты камеральных работ, выявляют отсутствующие на снимках объекты и характеристики местности и производят в установленных при камеральном дешифрировании местах геологические выработки. Такой метод наиболее целесообразен в сложных условиях труднодоступной местности и на крупных объектах проектирования.
Трансформирование аэрофотоснимков
Из-за влияния углов наклона при аэрофотосъемке и влияния рельефа местности изображение на аэрофотоснимке не соответствует плану и поэтому возникает задача трансформирования аэрофотоснимка.
Трансформированием называется преобразование центральной проекции, которую представляет собой аэрофотоснимок, полученный при наклонной проекции главного луча, в другую центральную проекцию, соответствующую отвесному его положению, с одновременным приведением изображения к заданному масштабу.
Наиболее распространен способ трансформирования при помощи особых оптических приборов - фототрансформаторов . Он состоит из проекционного фонаря с источником света, объектива, кассеты и экрана, на который проектируется трансформируемый снимок. Фототрансформатор позволяет устранить искажения аэрофотоснимков перемещением и наклоном кассеты и экрана до совпадения четырех ориентирующих точек аэронегатива с одноименными точками опорного планшета. Если после этого вместо планшета на экран положить фотобумагу и переснять негатив, то получают трансформированный снимок.
После трансформирования из рабочих площадей составляют план местности, который называется фотопланом.
На фотопланах вся контурная часть представляет собой фотографически уменьшенное изображение предметов и контуров местности. Фотоплан точнее воспроизводит ситуацию местности, чем топографическая карта.
11.9. Сгущение планово – высотного обоснования аэросъемки
Для трансформирования снимков надо иметь на них четыре точки с известными координатами. Эти точки могут быть получены при полевой привязке снимков, но тогда существенно увеличиваются объемы и стоимость работ. Поэтому в полевых условиях производится разряженная привязка, при которой определяются координаты двух – трех точек на маршрут, а плановое положение четырех трансформационных точек каждого снимка получают в камеральных условиях.
Процесс сгущения планового положения точек может выполняться путем построения специальных сетей фототриангуляции или фотополигонометрии, пункты которых определяют аналитически на электронно-вычислительных машинах, а также путем графического построения.
Распознавание по фотоизображению объектов местности и выявление их содержания с изображением условными знаками качественных и количественных характеристик называется дешифрированием.
Дешифрирование – наиболее важный, ответственный и весьма трудоемкий процесс при изучении местности и явлений по аэрофотоснимкам.
От точности определения положения на фотоизображении дешифрируемых элементов местности, достоверности и полноты их характеристик в значительной степени зависит качество получаемой по фотоснимкам информации.
В зависимости от содержания дешифрирование делится на топографическое и специальное.
При топографическом дешифрировании с аэрофотоснимков получают информацию о земной поверхности и элементах местности для составления топографических карт и планов.
При специальном дешифрировании отбирают тематическую информацию (геологическую, геоботаническую, об элементах железнодорожного пути и т.п.).
Дешифрирование также разделяют на полевое, камеральное и комбинированное.
Полевое дешифрирование заключается в сличении аэрофотоснимка с местностью. Этот способ обеспечивает наивысшую полноту качества и достоверности результатов дешифрирования. Однако полевое дешифрирование требует значительных затрат времени и средств.
Камеральный способ дешифрирования заключается в анализе фотоизображения объектов местности с использованием всего комплекса признаков дешифрирования. При этом используются альбомы эталонов дешифрирования.
Комбинированный способ сочетает в себе процесс камерального и полевого дешифрирования. Бесспорно распознаваемые объекты местности дешифрируются в камеральных условиях, затем осуществляют полевую доработку сложных участков.
Камеральное дешифрирования аэрофотоснимков выпол-няется с использованием стереоскопа и набора дешифровочных луп.
Основой камерального дешифрирования аэрофотоснимков яв-ляется комплексное использование прямых и косвенных дешифро-вочных признаков объектов местности. К прямым дешифровочным
признакам относятся форма, размеры, тон изображения и тень объ-ектов, к косвенным — заранее выявленные закономерности распо-ложения и взаимной связи объектов. Прямые и косвенные дешифровочные признаки изображаемых на карте объектов местности вы-являются на основе тщательного изучения эталонов дешифрирова-ния и описаний к ним, а также путем сопоставления аэрофотосним-ков с имеющимися топографическими картами.
При камеральном дешифрировании рекомендуется вначале ис-пользовать прямые признаки, а затем — косвенные. Необходимо учитывать, что дешифровочные признаки изменяются в зависимо-сти от времени и условий аэрофотосъемки и географических особен-ностей района.
Форма изображения объектов на аэрофотоснимках изме-няется в зависимости от изменения углов наклона аэрофотосним-ков и высоты объекта. На плановом аэрофотоснимке изображение плоского горизонтального объекта местности практически подобно очертаниям этого объекта в натуре. Изображения объектов, состав-ные части которых отличаются друг от друга по высоте, сохраня-ют подобие только в центральной части аэрофотоснимка, а на его краях они могут значительно исказиться.
Размер является основным критерием, позволяющим отличить объекты друг от друга, если их форма примерно одинакова. Раз-мер изображения объекта зависит от масштаба аэрофотоснимков.
Тон изображения объектов на аэрофотоснимках зависит от от-ражательной способности объектов, освещенности местности, све-точувствительности аэрофотопленки и ее фотолабораторной обработки, времени дня и года производства аэрофотосъемки и т. п. Поэтому на аэрофотоснимках различные объекты могут изобразиться одина-ковым тоном и, наоборот, одинаковые объекты могут иметь различ-ный тон изображения. Многие объекты имеют характерный тональ-ный рисунок, состоящий из чередования форм различного тона, или тональную структуру изображения. Например, зернистой структу-рой изображается лес, пятнистой — бугристая тундра, полосатой— огороды и т. п. Все это необходимо учитывать при дешифрировании аэрофотоснимков.
Тени объектов имеют существенное значение для камерального дешифрирования на аэрофотоснимках высоких объектов и при рас-сматривании форм рельефа. Различают собственные тени (неосве-щенные части предметов) и падающие (тени от предметов на по-верхности земли). Наличие собственной тени подчеркивает объем-ность объекта, падающая тень позволяет по форме ее изображения на аэрофотоснимке опознать объект и определить его высоту. Не-обходимо также учитывать, что падающие тени больших размеров закрывают расположенные поблизости объекты.
Косвенные дешифровочные признаки позволяют делать заключение о существовании и характере одних объектов по нали-чию и особенностям других, используя взаимосвязи между ними. Косвенные дешифровочные признаки подразделяются на признаки, основанные на взаимосвязях природных элементов местности (гидрографии, рельефа, растительности, грунтов), и признаки, основан-ные на взаимосвязях культурных элементов местности (населенных пунктов, дорог, культурной растительности).
Многие косвенные признаки учитываются при дешифрировании объектов по прямым признакам. Например, мосты всегда распо-лагаются в местах пересечения дорог с реками, пристани — на бе-регах рек или озер, скалы — в горах и т. д.
Камеральное дешифрирование аэрофотоснимков следует начинать с участков местности, непосредственно примыкающих к участкам, на которые имеются эталоны или аэрофотоснимки (фото-схемы) с результатами полевого дешифрирования, а также с участков, наиболее полно обеспеченных картографическими и справочными материалами или граничащих с ранее составленными листами карты.
Дешифрирование в пределах рабочей площади аэрофотосним-ка осуществляется по отдельным элементам содержания карты в такой последовательности:
— гидрография и гидротехнические сооружения;
— элементы рельефа, не выражающиеся горизонталями;
— населенные пункты, промышленные, сельскохозяйственные и социально-культурные объекты;
— ориентиры и отдельные постройки вне населенных пунктов;
— дорожная сеть и дорожные сооружения;
— линии электропередачи и связи;
— растительный покров и грунты.
При такой последовательности работ можно наиболее полно использовать взаимосвязи между объектами местности, правильно выполнить генерализацию элементов содержания карты и их после-довательное вычерчивание.
К дешифрированию следующего аэрофотоснимка можно пере-ходить только после окончания дешифрирования и оформления пре-дыдущего.
При составлении оригиналов карты с использованием фотопла-на результаты дешифрирования аэрофотосним-ков вычерчиваются на фотоплане.
В зависимости от опыта работы исполнителя вычерчивание результатов дешифрирования выполняется несмываемой тушью или вначале мягким карандашом, а затем уже тушью. Неуверенно дешифрированные элементы также остаются вычерченными в ка-рандаше до окончательного выяснения во время корректуры де-шифрирования.
Вычерчивание результатов дешифрирования на аэрофотосним-ках разрешается выполнять упрощенными условными знаками. Кон-туры растительного покрова и грунтов вычерчиваются сплошными линиями желтого цвета, постепенных переходов от одного вида рас-тительности к другому — линиями красного цвета. Четкие линей-ные контуры большой протяженности (дороги, просеки, каналы и т. п.) вычерчиваются только по концам, в местах пересечения с дру-гими контурами и на изгибах. Заполняющие условные знаки расти-тельного покрова и грунтов расставляются при вычерчивании по возможности реже. Не разрешается вычерчивать заполняющие ус-ловные знаки на изображениях характерных участков рельефа. В то же время на малых площадях, на участках с изображением по-степенных переходов и при сочетании условных знаков раститель-ного покрова и грунтов уменьшать число заполняющих знаков не разрешается. На изображениях значительных площадей раститель-ного покрова и грунтов вместо условных знаков даются поясни-тельные подписи: лес, кустарник, болото.
При выборе размеров условных знаков следует учитывать масштаб аэрофотоснимка. Если масштаб аэрофотоснимка крупнее масштаба создаваемой карты, то размеры условных знаков долж-ны быть соответственно увеличены и наоборот.
При вычерчивании условных знаков необходимо следить, что-бы их центры, основания или оси совмещались с соответствующими точками или линиями фотографического изображения вычерчивае-мых объектов.
В связи с тем, что размеры условных знаков могут быть боль-ше размеров фотоизображения объектов, при вычерчивании воз-можны случаи смещения условного знака относительно фотоизобра-жения. Смещение может происходить также за счет обобщения изображений контуров растительного покрова и грунтов, изгибов рек и поворотов дорог и т. д. В этих случаях не следует стремиться к обязательному совмещению условного знака с фотоизображением за счет уменьшения размеров знака или отказа от генерализации.
На вычерченном аэрофотоснимке исполнитель подписывает соб-ственные названия и количественные характеристики объектов местности, а также номенклатуру листа карты, дату дешифриро-вания, указывает должность, воинское звание, фамилию и ставит свою подпись.
В процессе камерального дешифрирования аэрофотоснимков определяют количественные характеристики объектов местности (ширину, длину, высоту, расстояния между деревьями и др.) —
путем соответствующих измерений по аэрофотоснимкам и вычислений, а также по картографическим и справочным материалам и из сведений о местности, собранных при выполнении полевых работ.
Определение линейных размеров (ширины или ширины и длины) объектов производится по плановым аэрофотоснимкам путем измерения на них изображений объектов (с помощью измерительной лупы, измерительного стереоскопа, стереокомпаратора или на универсальном стереофотограмметрическом приборе) и вычисления по формуле
L =l ·H /f =l ·m
где L — длина (ширина) объекта на местности (в метрах);
l — длина (ширина) изображения объекта, измеренная на аэрофотоснимке (в миллиметрах);
H —высота фотографирования (в метрах);
f— фокусное расстояние аэрофотоснимка (в миллимет-рах);
m — знаменатель масштаба аэрофотоснимка.
ПОЛЕВОЕ НАЗЕМНОЕ ДЕШИФРИРОВАНИЕ.
Дешифрирование аэрофотоснимков широко применяется во многих отраслях народного хозяйства. Полевое дешифрирование аэросъемочных материалов при стереотопографической съемке выполняется до или после камерального дешифрирования, при обновлении планов, как правило, - после него, при комбинированной съемке – исключительно после камерального дешифрирования. Сплошное дешифрирование производят одновременно с полевой рисовкой рельефа при комбинированной съемке или как самостоятельный процесс при создании крупномасштабной карты стереотопографическим методом съемки в обжитом районе.
Полевое визуальное дешифрирование сводится к обследованию контуров местности, подлежащих отображению на карте, при этом они опознаются на фотоизображении и вычерчиваются соответствующими условными знаками с подписями и численной характеристикой. Дешифрирование ведется с применением стереоскопического рассматривания аэрофотоснимков, что повышает их дешифровочные возможности.
В состав работ по полевому дешифрированию входят:
Составление на местности топографических объектов с их аэрофотоизображением;
Проверка по избранным маршрутам полноты и правильности данных камерального дешифрирования, если полевое проводится в порядке его доработки;
Установление по избранным маршрутам дешифровочных признаков и других данных, необходимых для последующего камерального дешифрирования;
Распознавание существа объектов, уверенно дешифрирующихся только в поле и определение их качественных и количественных показателей;
Выборочное сличение с натурой дополнительных материалов картографического значения, собранных в процессе полевых работ;
Инструментальное нанесение на дешифрируемую основу тех элементов ситуации, которые не были зафиксированы при аэросъемке;
Закрепление отдешифрированных объектов в регламентированном порядке в упрощенных обозначениях и установленных условных знаках.
(Руководство по дешифрированию аэроснимков, 1980).
Производя полевое дешифрирование следует иметь ввиду, что картографическое изображение должно правильно воспроизводить местность, точно передавать расположение объектов, сохранять все те объекты и детали контуров, которые необходимы при пользовании картой и вместе с тем не должно содержать объектов и деталей, которые по малой значимости и небольшим размерам не представляют интереса.
Такое свойство картографического изображения достигается тем, что при дешифрировании аэрофотоснимков производится генерализация контуров и местных предметов, т.е. отбор, обобщение и выделение всего главного и существенного в зависимости от назначения карты, ее масштаба и особенностей местности.
Отбор объектов на аэрофотоснимках заключается в том, что по фотоизображению прежде всего распознают, а затем вычерчивают объекты наиболее важные и характерные для данной местности. Второстепенные объекты на аэрофотоснимках не показываются.
При полевом дешифрировании производится съемка неизобразившихся местных предметов (линии электропередач, линии связи и др.). Результаты полевого дешифрирования обычно в тот же день, но не позднее 3-х дней вычерчивают тушью или краской в три цвета. Заполняющие условные знаки на больших по площади контурах могут не ставиться, а делаются подписи “лес”, “луг” и др. (Руководство по дешифрированию аэроснимков, 1980).
В необжитых и малообжитых районах полевое дешифрирование может быть комбинированным. Такое дешифрирование обязательных объектов выполняется в виде дешифрирования эталонов или маршрутного дешифрирования вдоль планово-высотных ходов. В этом случае в период, предшествующий полевым работам, устанавливают по справочным данным (географическим материалам) характер ландшафта данной территории и взаимосвязи между отдельными элементами, выясняют основные закономерности, свойственные структуре гидрографической сети и распределению растительного покрова, приуроченности древесной и кустарниковой растительности к элементам рельефа. При этом выявляют объекты обязательного полевого дешифрирования и намечают места дешифрирования эталонов. Затем определяют объем работ по выборочному полевому дешифрированию и составляют проект этих работ.
При комбинированном методе полевому дешифрированию в основном подлежат искусственные объекты, возникшие в результате хозяйственной деятельности человека – элементы культурного ландшафта: ориентиры, населенные пункты, промышленные и сельскохозяйственные предприятия, дороги и сооружения при них, линии связи, линии электропередач, гидротехнические сооружения. Также собираются количественные и качественные характеристики и сведения о местности (Шустов Б.К., 1973).
Полевое дешифрирование объектов выполняют путем прокладки специальных маршрутов, причем попутно дешифрируют также все объекты, для которых не требуется полевого дешифрирования. Результаты маршрутного дешифрирования объектов вычерчивают так же, как и при сплошном полевом дешифрировании.
ЭТАЛОННОЕ ДЕШИФРИРОВАНИЕ.
Дешифровочным эталоном является типичное фотоизображение участка земной поверхности, который обследуется и дешифрируется в полевых условиях и с заданной степенью вероятности отражает всю совокупность изображений объектов данной категории на снимках при определенных условиях съемки. Эталоны, как правило, составляют из одной пары снимков.
Материалами полевого дешифрирования (эталонами), пользуются для установления косвенных признаков для данного физико-географического района. Аэрофотоснимки–эталоны – это аэрофотоснимки, отдешифрированные в поле, к которым составлено описание, и характеристика демаскирующих признаков основных объектов, особенно подробно тех, дешифрирование которых вызывает определенные затруднения.(В.И.Аковецкий, 1983). Масштаб аэрофотоснимков-эталонов должен быть такой же, что и аэрофотоснимков, подлежащих дешифрированию.
Если по материалам аэрофотосъемки выбрать заранее и затем подвергнуть детальному полевому дешифрированию эталонные участки, а полученные по ним выводы применить в камеральных условиях на значительной площади, то в этом случае полевое дешифрирование в значительной своей части может быть заменено камеральным. В процессе сплошного стереоскопического просмотра аэрофотоснимков на основе предварительного изучения картографируемой территории по различным источникам для каждого географического ландшафта намечается ряд участков с характерными особенностями снимаемой местности, характерных по рисунку и тону изображения, подлежащих детальному полевому дешифрированию. Эти дешифровочные эталоны должны обеспечивать в дальнейшем возможность сплошного камерального дешифрирования всех элементов почв, растительного покрова, рельефа и гидрографии. Особенно важно иметь эталоны на участки, где демаскирующие признаки подробностей местности на аэрофотоснимках выражены слабо и где имеются сложные сочетания растительности или трудно различимые на аэрофотоснимках переходы от одного почвенно-растительного покрова к другому. Так как различные объекты даже в пределах одного ландшафта могут иметь на аэрофотоснимках одинаковое фотоизображение (например, каменистые осыпи и ягельная тундра) и, наоборот, одинаковые объекты в различных условиях могут иметь различные изображения по тону (лиственный лес летом и осенью), то полного различия по тону может и не быть. В этом случае дешифровочные элементы изучают отдельно на участках с различным характером рельефа, почвы, а также аэрофотоснимков, снятых в различные календарные сроки. При проектировании маршрутов для дешифрирования эталонов учитывают необходимость осмотра и выявления особенностей элементов гидрографии и рельефа, как то: определение характеристик водоразделов, истоков рек, проточности озер, характера осыпи, а также осмотр участков с плохим качеством фотоизображения. При выборе количества аэрофотоснимков-эталонов следует исходить из того, что чем крупнее масштаб вспомогательных аэрофотоснимков и чем современнее и качественнее дополнительный материал, при прочих равных условиях, тем меньшее число эталонов дешифрируется в поле. Опытом установлено, что в среднем необходимо иметь 1-2 эталона дешифрирования. В качестве эталонов выбирают снимки, типичные по фотоизображению для одного или нескольких ландшафтов и в то же время включающие возможно большее число разнообразных объектов данного ландшафта, покрывающего площадь, на которую имеются вспомогательные аэрофотоснимки. Особенно важно, чтобы на эталонах были представлены все те объекты, существенные различия между которыми передаются на аэрофотоснимках слабо. Отдешифрированные контуры фиксируют на аэрофотоснимке в карандаше, подписывают на обороте и нумеруют, а затем или вычерчивают их тушью в условных знаках на лицевой стороне аэрофотоснимка или дают его развернутое описание.
Каждый эталон, сопровождающийся описанием отдешифрированных объектов, должен содержать краткую характеристику географического ландшафта, название объекта и описание его свойств (например: моховое болото проходимое с редкой угнетенной сосной), положение его относительно элементов рельефа (на склоне, в долине), особенности его изображения на аэрофотоснимках (рисунок, тон, линейное и площадное распространение), свойства стереоскопического изображения (отчетливость, рельефность, тени и т.д.), особенности сезонного состояния, дату залета и дешифрирования и номер условного знака для его изображения на карте. Эталоны дешифрируют на аэрофотоснимках через один, а смежные оставляют чистыми для стереоскопического рассматривания.
При картографировании малообжитых и труднодоступных районов значительный производственный эффект дают аэровизуальные наблюдения местности, производимые с летательного аппарата в сочетании с наземными обследованиями. Учитывая трудности передвижения на местности при съемке в малообжитых районах, при прокладке планово-высотных ходов или дешифрирования обязательных объектов и эталонов, стараются одновременно по ходу производить и маршрутное дешифрирование. На основании описаний отдельных эталонов и данных маршрутного дешифрирования составляют указания по методике камерального дешифрирования. К указаниям прикладывается схема расположения эталонов. Кроме эталонов для различных видов съемки создаются дешифровочные определители, пользуясь которыми можно производить по снимкам камеральное дешифрирование объектов. (Шустов Б.К., 1973)
КАМЕРАЛЬНОЕ ДЕШИФРИРОВАНИЕ АЭРОФОТОСНИМКОВ.
Под камеральным топографическим дешифрированием понимается процесс распознавания на аэрофотоснимках объектов и предметов местности, их обозначение условными знаками и определение их количественных и качественных характеристик в камеральных условиях.
Камеральное дешифрирование является одним из процессов в технологической схеме создания и обновления топографических карт по аэрофотоснимкам.
Таким образом, при дешифрировании решаются следующие задачи:
Выявляется изображение объектов на аэрофотоснимках, а иногда определяется место на аэрофотоснимке, где он должен быть изображен;
Определяется род каждого объекта;
Определяются те его свойства, которые должны найти отражение на карте в очертаниях или цвете условного знака, изображающих данный объект. Эти свойства чаще всего называются характеристикой объекта.
Этот вид дешифрирования в основном или полностью выполняется в камеральных условиях с использованием вспомогательных материалов: эталонов полевого дешифрирования, различных графических и литературно-справочных материалов, старых карт.
При камеральном дешифрировании все подробности местности дешифрируются без непосредственного сличения их с местностью. Оно составляет отличительную особенность стереотопографического метода съемки, при которой выходы в поле необходимы только для определения точек полевой и высотной подготовки аэрофотоснимков. А так как полевая подготовка выполняется разрежено, то в этом случае в поле обследуется не вся местность, подлежащая съемке, а только незначительная ее часть, что сохраняет большое количество затрат, сил и средств. Чем мельче масштаб карт, тем реже располагают на местности точки полевой подготовки и тем необходимее камеральное дешифрирование. Особенно широко оно применяется при съемке стереотопографическим методом в масштабах
1: 50000 и 1: 100000.
Камеральное дешифрирование выполняется на основе использования аэрофотоснимков-эталонов, дешифрирование которых произведено в поле, а также используют данные маршрутного дешифрирования аэрофотоснимков, если такое производилось на имеющиеся на район съемки топографической карты и различные ведомственные материалы, крупномасштабные аэрофотоснимки. Для целей камерального дешифрирования могут производиться вспомогательные залеты, причем требования к масштабу аэрофотоснимков такого залета зависят от характера района. При этом полнота и достоверность будет обеспечиваться, если масштабы аэрофотоснимков будут мельче:
1:20000 – 1:25000 при создании и обновлении карты 1:25000;
1:30000 – 1:35000 при создании и обновлении карты 1:50000 и 1:100000.
Одинаковые масштабы в последнем случае объясняются примерно одинаковыми требованиями к показу на них однотипных объектов. Крупномасштабные аэрофотоснимки вспомогательного залета применяют для уточнения результатов дешифрирования.
Технология камерального дешифрирования включает подготовительные работы и собственно дешифрирование аэрофотоснимков.
Подготовительные работы:
Отбивка рабочих площадей;
Изучение и анализ исходных данных;
Пробное дешифрирование.
При этом желательно, чтобы камеральное дешифрирование производилось исполнителем, выполнявшим полевые работы на том же или на аналогичном ландшафтном участке. Дешифрирование выполняется в пределах рабочих площадей, при этом руководствуются следующими правилами:
Рабочие площади в каждом маршруте отбиваются через аэрофотоснимок, т.е. на аэрофотоснимках, имеющих одни четные или нечетные номера;
Вершины углов рабочих площадей должны быть общими для смежных аэрофотоснимков. Выбираются они вблизи середины поперечного и продольных перекрытий и должны совпадать с четкими контурами не ближе 1см от краев аэрофотоснимков;
Для обличения последующей сводки аэрофотоснимков границы рабочих площадей следует проводить по долинам рек, крупным лощинам, хребтам и вообще по таким местам, где изображение рельефа является наименее сложным;
Границы рабочих площадей вычерчивают синим цветом, Если эти границы примерно совпадают с рамками трапеции, то они, а также рамки трапеции вычерчиваются красным цветом.
При проведении границ рабочих площадей на аэрофотоснимках горной местности необходимо учитывать смещение идентичных контуров из-за влияния рельефа.
Изучение и анализ исходных материалов устанавливает целесообразную методику дешифрирования, последовательность работ и степень возможного использования имеющихся материалов.
Камеральное дешифрирование может быть: визуальным, полуинструментальным и инструментальным.
Всякое дешифрирование начинается с общего просмотра отдельных аэрофотоснимков или их серии. В некоторых случаях, например, для объектов, имеющих значительные размеры и получивших четкое изображение на аэрофотоснимках, такого рода визуальное дешифрирование может быть достаточным.
Полуинструментальное дешифрирование выполняется с помощью простейших приборов, начиная с лупы и кончая стереоскопом и является основным видом как при полевом, так и при камеральном дешифрировании.
Инструментальное дешифрирование сводится к измерениям объекта и выполняется в камеральных условиях с помощью фотограмметрических приборов.
Дешифрирование начинают с просмотра имеющихся на данный район наиболее крупномасштабных карт. При этом отмечают те участки, при сличении которых с аэрофотоснимками облегчается дешифрирование объектов. Весь участок (трапецию) разбивают на отдельные площади, ограниченные естественными рубежами. Следует иметь ввиду, что устаревшие карты содержат много сведений, которые могут быть использованы при составлении новых карт.
Затем приступают к изучению имеющихся аэрофотоснимков с отдешифрированными в поле объектами и описаний с эталонами полевого дешифрирования. При этом уясняют расположение эталонов и какие элементы местности на них отдешифрированы. Особенно тщательно должны быть изучены косвенные демаскирующие признаки элементов местности.
Предварительный просмотр аэрофотоснимков, подлежащих дешифрированию, производят с целью уяснения насколько полно аэрофотоснимки-эталоны отображают элементы местности. Если тот или иной объект не может быть отдешифрирован по имеющимся эталонам на трапецию, то следует воспользоваться эталонами соседних трапеций. Камеральное дешифрирование всегда целесообразно начинать с более простых участков, лучше обеспеченных эталонами. Из ведомственных материалов выбирают сведения о географической сети (скорость течения и глубина основных рек, проходимость болот), сведения о почвенно-растительном покрове (породы леса, их возраст, приуроченность к местности и т.д.)
Кроме того, отмечают данные, которые смогут служить дополнительными косвенными, а в некоторых случаях даже прямыми дешифровочными признаками для различных элементов местности.
После изучения всех материалов дешифровщик должен провести пробное дешифрирование, являющееся проверкой его подготовленности к дешифрированию аэрофотоснимков данной местности. Оно выполняется на 2-3 аэрофотоснимках в наиболее характерных местах участка съемки. Результаты дешифрирования сравнивают с эталонами.
При недостаточном обеспечении съемочных трапеций эталонами полевого дешифрирования могут создаваться эталоны камерального дешифрирования. Эти эталоны изготавливают наиболее опытные топографы.
Камеральное дешифрирование выполняется в следующей последовательности (см. практическое пособие):
Элементы гидрографии и сооружения при ней;
Населенные пункты, промышленные и сельскохозяйственные объекты;
Ориентиры и отдельные постройки;
Дорожная сеть и придорожные сооружения;
Линии связи и электро-передач;
Элементы рельефа, не выражающиеся горизонталями;
Растительный покров и грунты.
Для камерального дешифрирования характерно широкое применение стереоскопического рассматривания аэрофотоснимков.
В зависимости от опытности исполнителя результаты дешифрирования вычерчивают либо сразу тушью или краской соответствующего цвета, либо вначале мягким карандашом с последующим вычерчиванием.
Размеры условных знаков должны быть в соответствии с масштабом аэрофотоснимка. Если он более крупного масштаба, чем карта, то условные знаки надо увеличить, учитывая коэффициент масштабного преобразования аэрофотоснимка с тем, чтобы при составлении карты не пришлось еще раз производить генерализацию изображения аэрофотоснимков.
При вычерчивании условных знаков их центры, основания и оси должны совмещаться с этими же точками и линиями на фотоизображении. При выборе сочетания заполняющих условных знаков, надо учитывать, что в одном контуре не должно быть более 3-х условных знаков почвенно-растительного покрова (четвертым может быть знак болота). Если площадь, занимаемая контуром, имеет только один вид растительности, то число заполняющих условных знаков может быть уменьшено или дана просто подпись (лес, луг и.п.).
На вычерченном аэрофотоснимке подписывают все названия и характеристики. Одновременно выявляют и отмечают те объекты, которые должны иметь цифровые характеристики на карте (высоты обрывов, леса, ширина рек и т.п.). Высоту объектов определяют в процессе съемки рельефа.По окончании дешифрирования производится тщательная корректура каждого аэрофотоснимка.
При изготовлении сельскохозяйственных и топографических планов и карт аэрофотогеодезическими методами содержание объектов местности устанавливают с помощью дешифрирования фотоизображения.
Дешифрирование заключается в распознавании на фотоизображении объектов местности, которые подлежат нанесению на план или карту, выявлении их границ, качественных и количественных характеристик и вычерчивании полученных результатов условными знаками.
При дешифрировании должно быть установлено название объектов и населенных пунктов.
Дешифрирование играет важную роль в изучении земной поверхности и происходящих на ней явлений по фотоизображению.
Информационные свойства аэрофотоснимков. Аэрофотоснимок представляет собой световую запись информации об объектах местности, предельно - возможное количество информации будет получено в том случае, если соседние элементы будут отличаться по тону и по цвету (если снимок цветной).
Предельно - возможное количество информации называется информационной емкостью съемочной системы, она характеризует потенциальные возможности съемочной системы. Реальный снимок несет значительно меньшую информацию.
Количество информации на реальном снимке называется объемом информации. Объем информации зависит от отражательной способности объекта, на которую влияет состояние растительного покрова, влажность объекта, рельеф, время дня и года.
Достаточен ли объем информации определяют, используя разрешенную способность аэрофотоснимка.
где d-наименьшая толщина линии, различаемая на изображении.
На местности значению d соответствует величина
D=dm=(M*Kt)/2R (12)
где m-масштаб негатива, М-масштаб плана, Kt-коэффициент трансформирования.
Классификация и методы дешифрирования. От точности, достоверности и полноты дешифрирования зависит качество изготовляемого плана.
Существуют следующие методы дешифрирования:
- 1. Визуальный метод - наиболее распространен, при нем исполнитель, рассматривая и логически анализируя изображение, производит дешифрирование.
- 2. Машинно-визуальное дешифрирование-это дешифрирование с помощью машин, которые преобразуют изображение для облегчения дешифрирования.
- 3. Автоматизированное дешифрирование - при котором изображение считывается машиной, а затем анализируется исполнителем.
- 4. Автоматическое - когда весь процесс выполняется машиной.
Визуальный и машинно-визуальный методы в принципе не отличаются друг от друга, но машина получает дешифрированные признаки в цифровом виде и использует при этом количественные показатели, тогда как человек при визуальном дешифрировании использует качественные характеристики, позволяющие произвести дешифрирование более полно, т.к. некоторые дешифрировочные признаки не могут быть представлены в цифровом виде.
Визуальное дешифрирование делится на:
1. Полевое - это дешифрирование, осуществляемое путем сравнения фотоизображения с местностью. Оно наиболее достоверно, но мало производительно и носит сезонный характер. При полевом дешифрировании наносят не отобразившиеся контуры. Они появляются либо из-за малого их размера, или из-за того, что они появились после аэрофотосъемки. Все способы нанесения не изобразившихся контуров основаны на использовании хорошо опознаваемых на снимке элементов ситуации, которые являются опорной для нанесения.
Способы нанесения неизобразившихся элементов местности:
- 1) Способ линейных засечек
- 2) Способ промеров
- 3) Способ вспомогательных точек
- 2. Камеральное - без выхода в поле, путем анализа изображений с применением дополнительных материалов, несущих информацию о местности. Камеральное дешифрирование недостаточно надежное и полное, особенно для сельскохозяйственных объектов.
- 3. Комбинированное - это сочетание камерального и полевого.
При дешифрировании на фотоизображении объектов местности используют совокупность прямых и косвенных дешифрировочных признаков.
К прямым относятся: форма, размер, тон и текстура изображения.
Форма - многие объекты, связанные с деятельностью человека имеют правильную геометрическую форму. Криволинейную форму имеют реки, овраги. На аэрофотоснимке они сохраняют свою форму, но форма не определяет содержание. Одновременно с формой используют размер, он зависит от масштаба, который известен хотя бы примерно, что позволяет находить объекты на фотоизображении.
Тон - зависит от отражательной способности объектов местности. В более светлых тонах отображаются на снимке сухие дороги, песчаные отмели, освещенные стороны крыш. В серых тонах - пахотные земли, более темные - лесные массивы, реки, озера.
Текстура - это его рисунок. Массив приусадебных участков имеет мозаичный рисунок, лесные угодья - зернистую структуру.
Вспомогательным признаком является тень, падающие тени отображают форму объекта. Эти свойства используют при дешифрировании изгороди, отдельных столбов, деревьев. Однако падающие тени нередко закрывают смежные объекты, что затрудняет дешифрирование.
Косвенные признаки возникают из закономерности взаимного расположения объектов местности. Например, если дорога соединяет два населенных пункта, ее относят к проселочной, а если обрывается в поле, то к полевой. Дешифрирование производят на аэрофотоснимках, фотосхемах и фотопланах.
Для оценки качества дешифрирования существует два понятия: точность и достоверность.
Достоверность - это погрешность опознавания.
Точность - это с какой погрешностью наколоты точки границ и проведены границы земельных участков.
Точность зависит от масштаба фотоплана, четкости изображения и точности положения вычерченных границ относительно объектов. Точность границ на фотопланах от 0.1 до 0.5 мм.