Skip to content

11 ГЛАВА. ДЕШИФРИРОВАНИЕ МАТЕРИАЛОВ СЪЕМОК

11 ГЛАВА. ДЕШИФРИРОВАНИЕ МАТЕРИАЛОВ СЪЕМОК

Виды обработки материалов

2 вида обработки полученных материалов:

1.  Предварительная (межотраслевая) – коррекция снимков: устранение искажений и помех (по техническим и природным причинам) – приведение снимков к виду, пригодному для анализа и интерпретации (расшифровке).

2.  Тематическая (отраслевая). В нашем случае – экологическая.

Моделирование и прогнозирование – это дальнейший этап работы с материалом, который необходим для прогнозирования развития явления или процесса (например, талого стока рек, будущего урожая, осадков, движения ураганов, торнадо, извержения вулканов, экологических катастроф и т.д.). Для этого определяют количественные характеристики явления.

Дешифрированиеэто процесс распознавания: объектов, их свойств, взаимосвязей по их изображениям на снимке. Это и метод изучения и исследования объектов, явлений и процессов на земной поверхности, который заключается в распознавании объектов по их признакам, определении характеристик, установлении взаимосвязей с другими объектами.

Дешифровочные свойстваэто свойство объектов, нашедшие отражение на снимке и используемые для распознавания.

Дешифрировать снимокэто значит обнаружить, распознать, классифицировать и интерпретировать выявленный объект или явление.

Дешифрирование снимков как дисциплина является составной частью аэрокосмических методов, которые кроме дешифрирования включают:

•        способы получения аэрокосмических снимков,

•        фотограмметрию и стереофотограмметрию, изучающие методы геометрических измерений по снимкам,

•        Фотометрию,

•        Структурометрию.

Предмет которых — изучение яркостных различий изображений объектов на снимке.

Снимки дают полное изображение физиономичных (отчетливо различаемых) на них элементов ландшафта, соответствующих определенному иерархическому уровню:

•        глобальному — на мелкомасштабных космических,

•        детальному — на крупномасштабных аэроснимках.

Общим для названных дисциплин является понятие о снимке.

Дешифрирование — важный этап процесса картографирования. При создании крупномасштабных топографических карт доля дешифрирования составляет более 25% всего объема работ. При картографировании с использованием космической информации она существенно больше, иногда процесс дешифрирования является даже преобладающим.

Фотограмметрическая обработка (специальными приборами) дает ответ на то, где находится объект, его геометрические характеристики (размер и форма). Она позволяет определять по снимкам плановое и пространственное положение объектов и их изменение во времени.

Особенности дешифрирования:

•        на снимках находят отражение не все, а только определенные свойства объектов (некоторые свойства оказываются утерянными, другие — частично искаженными);

•        объект представлен на снимке в обобщенном виде (отсутствуют многие детали);

•        на снимке запечатлен только определенный момент состояния объекта, в то время как мы воспринимаем окружающий мир в развитии;

•        изображение на снимке одного и того же объекта изменчиво в зависимости от многих факторов;

•        на снимке изображаются объекты, не видимые с земли из- за слишком большого размера;

•        изображение на снимках не соответствует привычному для нас виду, так как необычен ракурс наблюдения (сверху).

3 метода получения информации по космиснимкам:

1.      Дешифрирование,

2. Фотограмметрическая обработка,

3. Компьютерные технологии.

Выбор метода дешифрирования зависит от следующих факторов:

•        поставленной задачи,

•        характера объекта,

•        географических условий,

•        масштаба и точности карты,

•        сроков выполнения работ,

•        обеспеченности материалами и инструментами,

•        обеспеченности кадрами соответствующей квалификации.

Технология дешифрирования. Под технологией дешифрирования понимается совокупность средств и приемов извлечения информации со снимков (Рис. «Технологическая схема процесса дешифрирования»).

Предварительный этап дешифрирования включает подготовку съемочных материалов (данные из фонда аэрокосмических материалов) и сбор дополнительных материалов, это:

–      литературные источники (научная литература, методические пособия, справочники) – сведения о географических особенностях территории, о существе и специфики объектов,

–      карты – государственные топографические, тематические, ведомственные источники.

–      ведомственные материалы – планы лесоустройства (лесное ведомство), планы и карты землепользований, почвенные карты (сельскохозяйственные ведомства),  навигационные карты (Гидрографическая служба).

Наиболее рациональной технологией является   такая, при которой удается извлечь со снимка максимум информации при минимальной затрате средств и труда.

Особое внимание отводится к сбору дополнительных материалов. Проводят районирование территории.

Порядок дешифрирования зависит от:

•        Поставленной задачи,

•        Характера местности,

•        Масштаба (детальности) снимка.

Качество результатов дешифрирования зависит от применяемых методик и технологических процессов.

Космические снимки отличаются от аэрофотоснимков генерализацией изображения.

Дешифрирование всегда носит целенаправленный характер, поэтому говорят о:

•      топографическом,

•      ландшафтном,

•      геоморфологическом,

•      сельскохозяйственном и других видах дешифрирования.

Три степени дешифрируемости материалов:

1. хорошую,

2. среднюю,

3. слабую (плохую).

Хорошая дешифрируемость. Уже на стадии предварительного дешифрирования можно получить довольно полное представление о геологическом строении местности:

• можно выделить все элементы геологического строения (границы стратиграфических подразделений осадочных, эффузивных пород, интрузивных образований и новейших континентальных отложений, элементы складчатой структуры и разрывные нарушения),

• устанавливаются элементы залегания и мощность пород.

 

 

Рис. Технологическая схема процесса дешифрирования.

Средняя дешифрируемость. При средней дешифрируемости можно составить только общее представление о геологическом строении района:

• выделяются только главные элементы геологического строения и тектоники,

• устанавливаются границы литологически различных пород, на отдельных участках выделяется слоистость в осадочных и эффузивных толщах, контуры интрузивных тел выявляются по косвенным признакам, новейшие континентальные образования и разрывы дешифрируются достаточно четко.

• элементы залегания и мощность пород удается определить лишь в отдельных пунктах.

Слабая дешифрируемость. При слабой дешифрируемости обнаруживаются лишь отдельные черты геологического строения:

•     выявляются лишь некоторые элементы геологического строения и тектоники,

•     в осадочных и вулканогенных толщах намечается преобладающее простирание слоев, границы интрузивных тел проводятся условно, новейшие континентальные образования оконтуриваются без расчленения, элементы складок и положение разрывов устанавливаются по косвенным признакам.

Основной методологический принцип, применяемый в процессе дешифрирования, — рассмотрение объектов в их развитии и взаимосвязи.

Дешифрирование дает ответ на то, что изображено на снимке – «чтение» и интерпретация снимков по дешифровочным признакам.

В зависимости от геолого-тектонического строения районов применяют различные методы дешифрирования снимков:

•         Прямой,

•         Контрастно-аналоговый,

•         Ландшафтно-индикационный.

Применение прямого метода – только в геологически открытых районах, где коренные горные породы выведены на поверхность. Фототоновые различия, а также особенности структуры и рисунки изображения на снимках этих районов обусловлены геологическими телами, их окраской, вещественным составом, залеганием. Поэтому здесь возможно непосредственное отождествление выделенных на снимках объектов с геологическими телами и прямое сопоставление геолого-геофизических материалов с данными дешифрирования. Прямой метод дешифрирован позволяет устанавливать поля развития горных пород различного состава и генезиса, границы стратиграфических подразделений осадочных и вулканогенных пород, характер их залегания, тектонические нарушения.

Контрастно-аналоговый (контурно-геологический) метод используют при работе с аэрофотоматериалами и космическими снимками всех уровней генерализации как в геологически открытых, так и в гелогически закрытых районах. Контрастно-аналоговый метод основан на связях внешних компонентов ландшафта с геологическим строением и сравнении дешифрируемых объектов с “фотопортретами” эталонных структур геологически однотипных площадей. Геологические объекты, аналогичные по строению и истории развития, имеют сходные изображения на снимках. На снимках ключевых участков проводится дешифрирование неоднородностей фототона и рисунков фотоизображения.

Затем наземными волевыми исследованиями устанавливается геологическая природа отдешифрированных объектов, т. е. проводится их интерпретация.

Использование контрастно-аналогового метода: на основании исследований:

•        составляются таблицы дешифровочных признаков,

•        и подбираются снимки — эталоны с типичным фотоизображением изученных геологических объектов, их “фотопортреты”.

При дешифрировании новых геологических однотипных площадей задача сводится к отысканию объектов, сходных с “фотопортретом” эталонной геологической структуры.

Ландшафтно — икдикационный метод дешифрирования применяют в геологически закрытых районах при работе с аэрофотоснимками, а также космическими снимками среднего и высокого разрешения.

2 способа дешифрирования:

1.    на местности (полевое дешифрирование) – Достоинства: высокая степень достоверности, изучение местности на момент деш. (современность). Недостатки: невысокая производительность, высокая стоимость, метео-зависимость.

2.    в лабораториях (камеральное дешифрирование) – Достоинства: малая затрата времени и труда. Недостатки: не обеспечивает полноты и достоверности результатов.

Но в обоих случаях присутствует зависимость от сроков, инструментов и кадров.

 

Полевое дешифрирование

Полевое дешифрирование состоит из:

•        Наземного дешифрирования,

•        Аэровизуального дешифрирования,

•        Подспутниковых наблюдений.

Полевое дешифрирование заключается в сопоставлении изображения на снимке (фотоплане, фотосхеме) с местностью.

Наземное дешифрирование может быть:

•        сплошным,

•        выборочным,

•        маршрутным (чаше при географических исследованиях) – включает описания, сбор образцов, измерения, фотографирование эталонных участков.

Обычно:

•        на открытой местности дешифровщик может наблюдать полосу шириной до 500 м,

•        в залесенной, с пересеченным рельефом — не более 300 м.

Наземное дешифрирование включает все этапы подготовки. При этом:

•        просмотр (по возможности стереоскопический – стереоочками, полевыми карманными стереоскопами – «Топопрет»)

•        и подготовка снимков (для равнинной территории – единого масштаба снимков; для горной местности – масштаб отдельно для долин и отдельно для склонов и хребтов).

После просмотра снимков составляется предварительный вариант легенды.

Достоинство наземного дешифрирования: возможно одновременно собирать дополнительные сведения и данные об объектах, а также выполнять и другие работы.

Аэровизуальное дешифрирование (дешифрирование с воздуха) выполняется с борта вертолета (скорость 2 км./мин.) или легкого самолета. Время работы специалиста – около 2 часов. Заранее необходимо:

•        проработать маршрут полета (нанести его на карту или снимок). При высоких требованиях к детальности определить высоту (200-400 м., макс. до 800 м.) и скорость полета (не более 100 км.час.),

•        подготовить и систематизировать съемочный материал.

Обработка данных при аэровизуальном дешифрировании: оформление, корректировка или расшифровка неясных мест в записях выполняется в тот же день.

Достоинство:  большое число ориентиров и большой охват территорий. Возможность наземных наблюдений.

Подспутниковые наблюдения — это единовременное получение информации об объекте на земле, с воздуха и из космоса.

Виды работ могут быть комплексными, это:

•        Съемка с самолета разной аппаратурой,

•        Синхронно со съемкой из космоса,

•        Спектрометрирование с воздуха и на земле,

•        Описание состояния всех объектов земной поверхности на снимаемом участке, измерения, взятие проб.

Достоинство космических снимков: большое охват территорий. Большая достоверность.

Недостатки космических снимков: процесс сложен организационно, низкое разрешение, видно мало ориентиров.

Применяется для изучения и картографирования природных ресурсов.

 

Камеральное дешифрирование

Камеральное дешифрирование — это распознавание объектов на снимке в лабораторных условиях, путем сопоставления изображения с имеющимися эталонами и знаниями и опыту самого дешифровщика.

2 метода камерального дешифрирования (распознавания, извлечения информации):

1.Визуальное – выполняет дешифровщик по фотоматериалам и на экране монитора (самое распространенное).

2.Автоматизированное — выполняется приборами — на персональных компьютерах или на специальных приборах (требует качественных снимков).

Каждый из них имеет свои достоинства и недостатки.

Визуальное дешифрирование — это процесс, выполняемый исполнителем независимо от того, в каком виде представлен снимок (фотоотпечаток, изображение на экране монитора, изображение на специальных приборах.

Визуальное дешифрирование использует 2 вида восприятия:

1.  Зрительное восприятие,

2.  Логическое восприятие.

Зрительное восприятие – условно делится на восприятие:

А) Яркости,

Б) Цвета,

В) Размера,

Г) Объема.

Восприятие яркости — это величина физиологическая. Она характеризует ощущение света человеком в противоположность яркости, реально существующему свойству окружающего мира.

Это восприятие основывается на способности воспринимать яркостные различия, которую принять характеризовать пороговыми значениями световой чувствительности зрения.

Разностный порогp) — это разность яркости объекта (Во) и окружающего фона (Вf):   Вp = ВоВf

Пороговый контраст (К) (или дифференциальный порог) — это отношение разностного порога к яркости фона:

Вp

К = ———

Вf

Восприятие цвета. Цвет – это ощущение человека, возникающее при восприятии света с различными длинами волн. Глаз воспринимает диапазон волн от 0,39 до 0,70 мкм. Цветовой порог (или цветовая чувствительность) для разных участков спектра разный, например наиболее чувствителен глаз:

•        Днем — к желто-зеленому участку спектра,

•        При электрическом освещении – к оранжевому и красному.

Зависимость восприятия цвета от площади объекта:

•        На малых полях – цвет разрушается.

•        Для того чтобы определить цвет объекта, его площадь должна в 2-3 раза превышать размер, при котором он обнаруживается.

Цвет с трудом поддается измерениям. Применяют понятия: тон, насыщенность, светлота.

Восприятие размера. Способность глаза различать детали характеризуется «остротой зрения» — это минимальный угол, под котором видно 2 точки или 2 линии раздельно. Обычно это 20-45 сек.

Восприятие объема тереоскопическое восприятие). Стереоскопическим восприятием называется зрительное представление об объемности предметов и их пространственном расположении. Рассматривают объект (на 2 снимках) обоими глазами – возникает «стереоскопическая модель». Глазной базис человека (расстояние между глазами) — от 55 до 75 мм. (среднее 65 мм).

Приборы для визуального восприятия:

•        Увеличительные приборы – лупы (обзорные, штативные, Измерительные),

•        Стереоскопические приборы (получение объемного изображения) — Линзово-зеркальный стереоскоп ЛЗС-1 (поле зрения 12 см. и увеличение 1,4 крат); интерпретоскоп (для деш. снимков 30Х30 или 23Х23 см.). Имеет возможность разного увеличения (2-15 крат) и для каждого снимка,

•        Приборы для преобразования изображения,

•        Синтезирующие проекторы,

•        Комплексы синтезирующей аппаратуры.

При визуальном дешифрировании многозональных снимков применяют 3 приема:

1.  Дешифрирование одного зонального снимка – проводится в случае, когда одна из съемочных зон в наибольшей степени удовлетворяет  поставленной задаче. Обычно – снимок в ближней инфракрасной зоне (хорошо деш. спектр воды, растений – темный).

2.  Дешифрирование серии зональных снимков,

3.  Дешифрирование цветного синтезированного снимка.

Логическое восприятиеэто особенность восприятия человеком  действительности. Глядя на пейзаж, человек видит не отдельные пятна разной яркости или цвета, не линии и точки, а образы – лес, поле, дорогу…Составляя логическую цепочку, мы группируем отдельные признаки объектов в рисунок и определяем их, используя похожие образы. У всех людей логическое мышление разное.

Начало работы: просмотр снимков (от общего к частному, от крупных объектов к мелким), по возможности стереоскопически. Затем: изучение мелких участков с увеличением (по возможности использовать топографические карты более крупного масштаба), установление, набор и систематизация объектов (фактов), распределение их по важности и полезности, установление новых логических связей (с использованием косвенных методов).

Основной принцип камерального дешифрирования — это эталонное дешифрирование, основанное на сравнении изображения на снимке с образом (эталоном), сформировавшимся ранее у дешифровщика при работе с другими снимками.

Эталонирование (калибровка). Получить посредством дешифрирования (визуального или компьютерного) или фотограмметрической обработки необходимые характеристики изучаемого объекта только по снимкам без каких-либо натурных определений, без обращения к «земной правде» в большинстве случаев невозможно. Например, для спектрометрических определений по многозональному снимку, на которых основано компьютерное дешифрирование, требуется выполнить радиометрическую калибровку снимков (их эталонирование), а для получения размера объекта по снимку фотограмметрическим способом необходима его геометрическая калибровка.

Различают абсолютную и относительную калибровку. Процедура получения и учета калибровочной информации составляет необходимый элемент технологической схемы аэрокосмических исследований. Эта информация обязательна для любой обработки снимков, хотя объем ее бывает различным — чем выше требуемая точность определений по снимкам, тем он значительнее.

При обработке одиночных снимков ограничиваются относительной калибровкой, а нескольких, например многозональных, желательна их абсолютная калибровка.

Современные компьютерные технологии позволяют решать следующие группы задач:

•        визуализация цифровых снимков;

•        геометрические и яркостные преобразования снимков, включая их коррекцию;

•        конструирование новых производных изображений по первичным снимкам;

•        определение количественных характеристик объектов;

•        компьютерное дешифрирование снимков (классификация).

Наиболее сложной является задача компьютерного (автоматизированного) дешифрирования, которая составляет фундаментальную проблему аэрокосмического зондирования как научной дисциплины и для решения которой прилагалось и прилагается много усилий.

Эталонами могут быть: специально подготовленные аэроснимки, карты территорий (тематические или более крупного масштаба), результаты целенаправленно выполненных полевых работ.

В результате находятся сходные признаки и объекту присваивается класс.

По такому же принципу работает автоматизированное дешифрирование; эталоны при этом называют «обучающей выборкой».

Особенности камерального дешифрирования: зависимость от дополнительных материалов (поэтому необходим сбор дополнительных материалов, в том числе — знать дату старых съемок).

Основной принцип – эталонное дешифрирования. В качестве эталонов могут быть: специально подготовленные снимки, тематические карты части территорий (более крупного масштаба), результаты целенаправленно выполненных полевых работ (наблюдения), крупномасштабные карты.

Эталон содержания — это снимок, полностью отдешифрированный в (принятых) условных обозначениях. При этом на ключевых (важных) участках или маршрутах собирается вся информация (описания, измерения, отбор образцов, фиксируется на карте данное место)

Возможности визуального дешифрирования:

  • Анализ изображения выполняется на уровне объектов, размеры которых в несколько раз больше разрешения (пиксела).
  • Количественные оценки (площади, длины и т.д.) могут быть получены лишь приближенно.
  • Анализ яркости (тон изображения) на черно-белых изображениях возможен в пределах до 12 ступеней.
  • Совместный анализ зональных снимков ограничен, т.к. сопоставление более 2-х снимков затруднителен.
  • Форма объектов в плане определяется легко и однозначно.
  • Форма объектов в пространстве (их вертикальная протяженность) легко определяется на паре смежных снимков (по стереоприбору или по тени).
  • Пространственное размещение объекта определяется легко.
  • Хорошо используются косвенные признаки.
  • Возможно дешифрирование сразу по выверенной легенде.
  • Результаты деш. обычно субъективны.

Возможности автоматизированного дешифрирования:

  • Анализ изображения выполняется на уровне отдельных пикселов.
  • Количественные оценки (площадь, длина и т.д.) получаются с высокой точностью.
  • Детальный и точный анализ яркостных различий ограничен лишь свойствами цифрового снимка.
  • Возможен хороший анализ многозонального снимка.
  • Определить форму объекта в плане сложно (практически сейчас не решается).
  • Форма объекта в пространстве может быть определена по паре смежных снимков (стереоочками и спец. программами).
  • Пространственную информацию получить сложно.
  • Определяются лишь яркость и структура. Использовать косвенные признаки практически невозможно.
  • Используются лишь простые легенды (часто не совсем логичные).
  • Результаты цифровой обработки объективны, но зависят от параметров, заданных исполнителем.

Применение: при топографическом картографировании малообжитых труднодоступных районов.

Преимущество визуального метода (перед автоматизированным): экономичность, легкость и быстрота получения пространственной информации (формы, размеры объектов, особенности их распределения), одновременное использование всех дешифровочных признаков (и прямых, и косвенных), применение дешифровщиком логического мышления и интуиции (что пока не умеет машина).

Недостаток визуального метод: субъективизм (зависимость от дешифровщика), малая надежность, зависимость от компетентности дешифровщика, качества дополнительных и съемочных материалов, качества и достоверности эталонов.

Автоматизированное дешифрирование

Компьютерные технологии обработки снимков по специальным алгоритмам и программам (с обучением и без). Дают точность 70-85%.

Для фотограмметрических измерений снимков применяют специальные прецизионные оптико-механические приборы, а также компьютерные комплексы со специализированным программным обеспечением. Для обработки аэрокосмических снимков на персональных компьютерах можно использовать коммерческое программное обеспечение общего назначения. Географ должен уметь выбрать оптимальный вариант обработки из многих возможных, предоставляемых коммерческим программным обеспечением.

В компьютерной технологии используется эталонирование, так как для выполнения компьютерного дешифрирования необходимо получить калибровочную информацию, где учитывается описание:

  • Абсолютная или относительная;
  • Радиометрическая или геометрическая калибровка исследуемого объекта (размер, высота, цвет, излучение и т.д. объекта).

Задача компьютерного дешифрирования снимков сводится к классификации — последовательной <сортировке> всех пикселов цифрового снимка на несколько групп.

Для этого предложены алгоритмы классификации двух видов — с обучением и без обучения (кластеризации — от англ. «скопление, группа»).

При классификации с обучением пикселы многозонального снимка группируются на основе сравнения их яркостей в каждой спектральной зоне с эталонными значениями.

При кластеризации же все пикселы разделяют на группы-кластеры по какому-либо формальному признаку, не прибегая к обучающим данным. Затем кластеры, полученные в результате автоматической группировки пикселов, дешифровщик относит к тем или иным объектам.

Достоверность компьютерного дешифрирования формально характеризуется отношением числа правильно классифицируемых пикселов к их общему числу и составляет в среднем 70— 85 %, заметно падая с увеличением набора дешифрируемых объектов.

Преимущество метода:

•        возможность преобразования яркостей цифровых снимков для улечшения их восприятия;

•        применение математических операций;

•        возможность наложения изображений снимков (при многозональной съемке);

•        Сопоставление разновременных снимков одного и того же объекта (с целью изучения его изменений во времени).

Недостаток метода:

•        результаты не всегда объективны (достоверность всего 60-80%);

•        метод не совсем самостоятельный (часто помогает и дополняет исполнитель).

Визуальный и автоматизированный методы имеют свои достоинства и недостатки.

 

Дешифровочные признаки объекта.

Дешифровочные признаки — свойства объектов, нашедшие отражение на снимке и используемые для распознавания.

Выделяют 2 группы дешифровочных признаков:

•        Прямые (общие, основные),

•        Косвенные (специальные)

Прямые дешифровочные признаки — свойства объекта, находящие непосредственное отображение на снимках, присущие самим объектам.

Свойства прямых признаков (по данным разных авторов):

  • геометрические — форма, конфигурация, размер, объем, рисунок объектов или структурные (линейные и объемные),

•    общие (фотограмметрические) — фототон, цвет.

Иногда добавляют — взаимное расположение.

По другим данным к прямым дешифровочным признакам относить три группы признаков:

1.    геометрические (форма, тень, размер);

2.    яркостные (фототон, уровень яркости, цвет, спектральный образ);

3.    структурные (текстура, структура, рисунок).

Геометрические признаки (форма, тень, размер).

Форма — это наиболее надежный, т.е. не зависящий от условий съемки, признак. Наш глаз наиболее уверенно распознает именно форму объектов. С изменением масштаба снимков форма объекта на снимке может несколько изменяться, за счет исчезновения деталей она упрощается. На аэроснимках, полученных короткофокусной камерой, форма плоских объектов искажается на краях снимка. То же происходит, если объекты располагаются на наклонной поверхности. На космических снимках форма объектов, не имеющих вертикального протяжения, передается практически без искажений.

Форма в плане — плане часто используется при распознавании объектов,

связанных с деятельностью человека, так как они (как правило) имеют форму, близкую к правильной геометрической.

Тень — дешифровочный признак, позволяющий судить о пространственной форме объектов на одиночном снимке. Виды теней: собственная, падающая. Собственная тень позволяет судить о поверхности объектов, имеющих объемную форму: резкая граница тени угловатых объектов характерна для крыш домов, а размытая – свидетельствует о плавной поверхности, например, крон деревьев. Падающая тень играет огромную роль. Определяет вертикальную протяженность и силуэт объекта. Позволяет сравнить объекты по высоте.

Размер объекта — не вполне надежный признак. При дешифрировании чаще используются не абсолютные, а относительные размеры объектов.

Яркостные признаки (уровень яркости, фототон, цвет, спектральный образ). На возможность геологического дешифрирования существенно влияют спектральные характеристики (степень контраста геологических тел, отличающихся по спектральной яркости). При многозональной съемке в разных спектральных интервалах геологические тела, снятые при различных погодных условиях, отображаются на космических снимках с разной степенью контрастности.

Освещенность земной поверхности, т.е. количество световой энергии, приходящейся на единицу площади, преимущественно складывается из прямой и рассеянно й солнечной радиации, соотношение между которыми меняется в зависимости от:

•         высоты Солнца,

•        крутизны

•        и ориентировки склонов.

При высоком Солнце преобладает прямая радиация, что приводит к резким различиям в освещенности склонов разной экспозиции: одни склоны оказываются освещенными, другие — в тени или полутени. В ясный, безоблачный день в околополуденные часы освещенность склонов может различаться в четыре—шесть раз. Тени в это время занимают наименьшую площадь, но зато плотность их очень велика, поэтому объекты в тенях распознаются очень неуверенно или не распознаются вовсе.

При низком Солнце возрастает доля рассеянной радиации, тени становятся более прозрачными, хотя и значительно большими по площади. Разница в освещенности склонов разной экспозиции уменьшается.

Уровень яркости (спектральная отражательная способность). Яркостные дешифровочные признаки связаны с одним и тем же свойством объектов местности — спектральной отражательной способностью:

•        фототон (или тон фотоизображения),

•        уровень яркости (или кодированная яркость),

•        цвет,

•        спектральный образ.

Спектральная яркость на цветных и многозональных снимках:

На цветных — спектральная яркость объектов отображается цветом,

На многозональных – спектральная яркость объектов отображается «спектральным образом» (набором тонов или уровней яркости в зонах). На шкале тонов оптическая плотность каждой ступени измеряется (на денситометре) и получается условное название фототона.

Фототон – это оптическая плотность изображения на черно-белых фотоотпечатках при визуальном анализе. Этот признак является функцией интегральной или зональной (в относительно узкой зоне спектра) яркости объектов. Та же интегральная или зональная яркость на цифровых снимках закодирована уровнями яркости шкалы обычно из 256 числа ступеней.

Табл. Шкала тонов для визуального дешифрирования

Фототон Принцип выделения Значение оптической плотности
Белый Крайний визуально различимый 0.1 и менее
Почти белый Плотность вуали 0.2-0.3
Светло-серый Минимальная плотность большинства фотоизображений 0.4-0.6
Серый Средняя плотность большинства фотоизображений 0.7-1.1
Темно-серый Максимальная плотность большинства фотоизображений 1.2-1.6
Почти черный Тон, превышающий максимальную плотность большинства фотоизображений 1.7-2.1.
Черный Крайний визуально различимый тон шкалы 2.2.       и более

Использование данного метода:

•        При компьютерном является основным,

•        При визуальном дешифрировании реже (чаще при черно-белой съемке по одиночным снимкам с использованием шкалы тонов).

Недостатки спектрального метода:

•        Изменчивость спектральной яркости объекта (зависимость от высоты Солнца и прозрачности атмосферы),

•        Зависимость от фазы вегетативного развития,

•         неоднозначность изобразительных свойств съемочных систем,

•        Зависимость от условий фотохимической обработки,

•        Фототон, уровень яркости, цвет и спектральный образ одного и того же объекта на разных снимках могут сильно изменяться.

Структурные (рисунок, текстура, структура).

Текстура — сочетание элементов изображения – различия в фототоне.

Структура — крупные элементы, у которых распознаются форма и размер,

Рисунок — несколько различных структур, формирующих устойчивые сочетания, типичные для определенных объектов земной поверхности. Рисунок изображения — это сложный, но самый надежный признак. Он представляет сочетание объектов и их частей определенной формы, размера и тона (цвета).

Косвенные признаки (специальные) признаки по индикаторам:

•        Геоморфологические (форма рельефа, строение гидросети),

•        Геоботанические,

•        Антропогенные и зоогенные,

•        Почва,

•        природные территориальные комплексы,

•        Проявляющиеся в генетических взаимодействиях с другими объектами,

•        иногда Фотогенные (фототон, фотограммометрические, характерный рисунок).

Косвенные признаки делят на три группы индикаторов:

1.    Объектов – объекты, не изобразившиеся на снимке (например, отсутствие на снимке дороги на пересечении с рекой предполагает наличие моста или брода),

2.    Свойств объектов (чаще скрытые) – например, индикатором горно-обогатительных предприятий оказываются отстойники (водоемы, имеющие в плане конфигурацию близкую к правильной,

3.    Движения или изменений – объекты-индикаторы динамики, которые позволяют выявить наличие движения или временных изменений по материалам одной съемки (например, мутьевые потоки, выносимые реками в прибрежную зону озер или морей, говорят о течении в приповерхностном слое воды. Ориентировка песчаных дюн позволяет определить направление преобладающих ветров

Под обнаружением понимается установление объекта без определения его сущности. Выявление объекта с определением качественных и количественных характеристик его сущности является распознаванием.

Генерализация изображения — это степень обобщения спектральных и геометрических характеристик ландшафта фотографируемой территории.

Мелкие элементы ландшафта и геологического строения объединены на космическом снимке в более крупные, т. е. генерализованы. В результате этого в формировании изображения на космических снимках выявляется ведущая роль геологических и прежде всего тектонического факторов.

Классифицировать объект — это отнести его к определенному классу и присвоить ему условный знак, а интерпретировать — определить состав объекта и динамику его развития.

Эти понятия, введенные для топографического дешифрирования снимков А.В.Аковецким, в общем верны и для геологического дешифрирования, которое заключается в выявлении и установлении геологической природы объектов, не только выходящих на земную поверхность и нашедших прямое отражение снимках, но и скрытых растительным покровом, рыхлыми отложениями, плитным чехлом и проявленных на снимках опосредованно через различные элементы ландшафта.

Из определения вытекает, что выражение «дешифрирование объектов (рельефа, растительности и т.д.)» не вполне точно, правильнее говорить о «дешифрировании изображений объектов» или «дешифрировании изображений».

Индикатор. Определение одних компонентов ландшафта по другим, физиономичным, легко опознаваемым на снимке, так называемым индикаторам, — распространенный прием географического дешифрирования.

Индикатор — это наблюдаемый на снимке признак, который позволяет установить труднонаблюдаемый или скрытый геологический объект.

Известно, что наличие рыхлых осадков, серпентинитов, глинистых сланцев, высокая степень раздробленности почв (пород), повышенный тепловой поток и выходы термальных вод (способствующие пластичности пород) – снижают концентрацию напряжения. Концентрация напряжения повышается в активных зонах (скрытых на глубине под толщей недислоцированных отложений), тектонических покровах или слоях земной коры с иным (чем на глубине) расположением активных структур. Наиболее опасные зоны – это участки сочленения разломов разных направлений, активные в разных слоях земной коры (пример: Центральные Кызылкумы).

В основе ландшафтно-индикационного метода дешифрирования заложен:

•        анализ корреляционных связей выявленных на снимках фотоаномалий с внешними и внутренними компонентами ландшафта

•        дешифрирование геологических объектов посредством их индикаторов, или косвенных дешифровочных признаков.

Различают частные и комплексные индикаторы:

  • частными индикаторами чаще являются растительность и рельеф,
  • комплексными индикаторами является облик природно-территориальных комплексов (что относится к ландшафтному методу дешифрирования).

Индикационные связи — это связи явных, физиономичных компонентов ландшафта со скрытыми геологическими структурами.

Применение косвенного дешифрирования. Роль косвенных дешифровочных признаков тем больше, чем мельче масштаб снимков и больше охват территории. Поэтому их чаще используют при географическом дешифрировании (ярким примером применения ландшафтного метода служит изучение и картографирование подземных вод, рельефообразование, формирование берегов морей и т.д.). При топографическом дешифрировании – их используют редко.