<<
>>

МАТЕРИАЛЫ КОСМИЧЕСКОЙ ФОТОСЪЕМКИ И СРЕДСТВА ИХ ОБРАБОТКИ

Космические фотоматериалы разделяют по виду, масштабу и пространственному разрешению на местности. По виду материалы космической фотосъемки (МКФС) так же, как и аэрофотоснимки, подразделяют на обычные черно-белые однозональные, цветные однозональные, спектрозональные и многозональные.

Фотографирование, выполняемое в одной зоне с использованием изопанхроматических пленок, однако не в любой, а наиболее информативной зоне спектра, называется одпозональным. Такой зоной, используемой в течение многих десятилетий при аэро- и космической фотосъемке, является красная зона спектра (А,Эф = 0,67 мкм) [47] (рис. 2).

Выполнение аэросъемок в одноканальном варианте, но с помощью многослойных пленок позволяет получать обычные цветные снимки. Однако цветные фотопленки существенно уступа-

Рис. 2. Фрагмент однозонального панхроматического космофотоснимка масштаба 1:1 000 000 (Кавказский регион)

ют черно-белым по разрешающей способности. В результате информативность цветных космических фотоснимков, возможность передачи на них элементов малых размеров меньше, чем чернобелых. В связи с этим цветная космическая съемка выполняется весьма ограниченно.

Спектрозоиальные снимки получают одноканальными камерами с использованием двухслойных пленок, имеющих два светочувствительных слоя (панхроматический и инфрахроматиче- ский), чувствительных к видимому и инфракрасному диапазонам спектра. В каждый из слоев вводится специальный компонент, который при цветном проявлении образует краситель: в панхроматическом слое— пурпурный, в инфракрасном — голубой. В результате изображение некоторых компонентов ландшафта получается в условных цветах, что облегчает дешифро- вочный процесс в отношении выявления особенностей растительного покрова, рельефа и водных объектов.

Последнее определяет преимущество спектрозональных снимков. Следует, однако, отметить, что разрешающая способность спектрозональных пленок значительно ниже, чем черно-белых, а их фотохимическая обработка сложнее и дороже. В связи с этим спектрозональные МКФС целесообразно использовать ограниченно в качестве дополнительных материалов к основным однозональным панхроматическим (рис. 3, см. на цветной вклейке).

Одновременное фотографирование в нескольких зонах видимой части спектра многоканальными камерами независимо от набора используемых зон составляет сущность многозональной фотосъемки.

Исследования последних 10 лет по анализу информативности различных зон спектра показали, что наиболее чувствительными зонами, при использовании которых осуществляется визуальное дешифрирование физиономичных природных и техногенных объектов, являются зоны, соответствующие: второй полосе хлорофилла растительности (ЯЭф = 0,67 мкм); ближней инфракрасной области спектра, где наблюдается второй максимум отражения зеленой растительности (Ьф = 0,8 мкм); первому максимуму отражения зеленой растительности (gt;.эф=0,55 мкм). Остальные зоны дополнительной информации по сравнению с названными не дают, хотя космические съемки выполняются в четырех, пяти и шести зонах. Например, камера МКФ-6м осуществляет синхронную съемку в шести каналах: I — 0,45—0,53 мкм; II — 0,52—0,59 мкм; III — 0,57—0,65 мкм; IV — 0,64— 0,7 мкм, V — 0,7—0,79 мкм; VI — 0,79—0,88 мкм.

Экспериментальные работы специалистов Госцентра «Природа» по сравнительной информативности этих зон показали, что наиболее эффективны различные сочетания II, IV и VI зон. Остальные зоны оказались малоинформативными [34]. Это послужило основой для разработки более совершенных многозональных камер, осуществляющих съемку в трех и четырех каналах. В частности, отечественная камера МК-4, устанавливаемая с



1989 г.

на космических кораблях, осуществляет съемку в четырех каналах. В результате такой многоканальной съемки получают раздельные изображения одного и того же объекта в узких спектральных интервалах. Количество этих изображений определяется числом каналов съемки. С помощью специального синтезирующего проектора МСП-4 получают цветные преобразованные синтезированные изображения высокого качества, полученные камерой МКФ-6м (рис. 4—6; рис. 5 и 6 см. па цветной вклейке). Синтезирование зональных космических снимков, получаемых отечественной четырехканальной камерой МК-4, осуществляется на синтезаторе ПС-4. Выбор варианта синтеза зональных снимков представляет собой исследовательскую задачу. Теоретически синтезатор позволяет подобрать до 360 вариантов синтеза. Поэтому оптимальный вариант для каждой решаемой задачи будет различен.

Эффективность выбора варианта синтеза для решения конкретной задачи дешифрирования в значительной степени определяется профессионализмом специалиста-интерпретатора, экспертным методом оценивающего тематическую информативность варианта. Оценивая преимущества многозональной космической фотосъемки перед одиозональной панхроматической и спектрозональной, следует отметить, что выполнение фотографирования в нескольких диапазонах спектра позволяет объединить в себе преимущества однозональной черно-белой съемки с высокой разрешающей способностью и цветной спектрозональной съемки с повышенными изобразительными свойствами и дешифрируе- мостью объектов, не опознаваемых на обычных черно-белых снимках.

По масштабу и пространственному разрешению МКФС можно разделить на три группы: мелко-, средне- и крупномасштабные (табл. 1). Последнее связывается с тем, что в практике обычно используются и производятся МКФС масштабов 1:1 000 000, 1:200 000 и 1:125 000.

Таблица 1. Группы МКФС по масштабу и пространственному разрешению на местности

Группа МКФС

Масштабы

Пространственное разрешение на местности, м

Высота

съемки,

м

Полоса охвата местности в одном кадре, км

Мелкомасштабные с низ

1:1 000 000

SOi—100 и

500-1500

Тысячи

ким пространственным раз

и мельче

более

решением

Среднемасштабные со

1:200000

20—50

300-500

Сотни

средним пространственным

разрешением

Крупномасштабные с вы

1:70 000-

5—15

200 -300

Десятки

соким пространственным разрешением'

1:125000

Следует отметить, что получаемые в настоящее время МКФС возможно увеличивать в 5—6 раз без потери информации. Это означает, что если на космическом снимке в процессе дешифрирования обнаруживается какой-либо объект даже самых минимальных размеров, то в процессе увеличения можно получить дополнительную информацию об этом объекте по принципу детализации.

Но на увеличенном снимке никогда не найдут отображения те объекты, размеры которых не фиксируются съемкой данного уровня масштаба и пространственного разрешения.

Максимально крупные исходные масштабы космических съемок, используемых в народном хозяйстве, составляют 1:70 000, однако съемки данного масштабного уровня выполняются весьма ограниченно.

Критериями информативности космических снимков (в равной степени и аэрофотоснимков) являются масштаб и пространственное разрешение на местности. Под пространственным разрешением на местности понимают значение ширины наиболее узких протяженных элементов местности, различимых на фотоснимках. Долгое время считалось (в целом справедливо и сейчас), что пространственное разрешение на местности всецело определяется масштабом съемки. Однако появление фотоаппаратуры нового поколения с относительно небольшим фокусным расстоянием позволило получать фотоснимки с достаточно высоким пространственным разрешением на местности с больших высот. Это теоретически создало возможности получения космических фотоматериалов, у которых пространственное разрешение не всегда сопряжено с масштабом в рамках утвердившихся представлений.

Например, автору приходилось работать с МКФС масштаба 1:1 000 000, у которых пространственное разрешение па местности составляло не сотни метров, как это соответствует дайной масштабной группе, а десятки метров на местности, что соответствует снимкам масштаба 1:200 000. Однако следует заметить, что эти теоретические предпосылки далеко не всегда реализуются на практике, поскольку пространственное разрешение на местности зависит также и от состояния прозрачности атмосферы в момент съемки, а идеальные условия для съемки, с этой точки зрения, — явление довольно редкое.

В большинстве случаев пространственное разрешение на местности все же косвенно определяется масштабом съемки. Существует много способов определения пространственного разрешения снимков. Самый простой из них [47] сводится к вычислениям по формуле

иш,

п

где I — \ /п^ И; L — пространственное разрешение на местности; М— ли- /=1

нейный масштаб снимка, м/мм; л—число измеряемых элементов разрешения, которое должно быть не менее 20; И — ширина штриха абсолютного контраста (т.

е. мельчайших протяженных линий, различимых на снимке).


В процессе первичной технической обработки фотоматериалов осуществляется их трансформирование, предусматривающее ряд операций: по геометрической коррекции изображений, в частности компенсацию искажений, обусловленных влиянием кривизны Земли, ее вращением, т. с. исправления искажений углов наклона, исправления особенностей рельефа, приведение к заданному масштабу и проекции, посадка на картографическую основу [26]. Трансформирование осуществляется оптико-механическим способом с помощью трансформирующих приборов и аналитическим, основанным на фотограмметрической обработке снимков с использованием ЭВМ, оснащенных устройствами ввода-вывода фотоизображения. По результатам трансформирования получают фотопланы, фотосхемы и фотокарты, а также отдельные фотоснимки с нанесенной географической сеткой в заданной проекции.

При дешифрировании МКФС используют те же стереоскопические приборы, что и при анализе аэрофотоснимков: различные модификации стереоскопов, интерпретоскоп, стереометры и стереокомпараторы (рис. 7). В последние годы стали широко применяться современные комплексы цифровой обработки изо~

калыю-линзопого стереоскопа; б—с помощью совещательного иитериретоскопа

бражений, позволяющие осуществлять различные преобразования исходных МКФС, в частности: выделение элементов изображения по цветотональным характеристикам; выделение объектов по геометрическим характеристикам; выделение объектов по яркостным характеристикам; фильтрацию элементов изображения с целью подавления фона и усиления полезного сигнала; выделение объектов по статистическим параметрам и т. п. Комплексы цифровой обработки изображений включают в себя аппаратуру ввода и вывода изображений в ЭВМ, ЭВМ с набором внешних устройств, интерактивные полутоновые дисплеи, графопостроители, объединенные в систему, управляемую с пульта.

В нашей стране в ряде организаций используются комплексы «Оптроникс» (США), «Периколор» (Франция), а также отечественные разработки. Одним из наиболее простых и доступных комплексов цифровой обработки изображений, хотя уже и устаревших, является система «Свит» (ИКИ АН РФ), один из вариантов которой в течение ряда лет выпускался Болгарией (рис. 8, см. на цветной вклейке). Система позволяет: вводить изображение для цифровой обработки с телевизионной камеры или с магнитных носителей; переносить изображение на магнитные носители для долговременного хранения; наблюдать на экране цветного монитора вводимое изображение и результаты его обработки; получать количественные характеристики изображения; моделировать изображение по его количественным характеристикам и осуществлять его различные преобразования; выводить результаты обработки на внешние носители.

Цифровая обработка изображений позволяет повысить достоверность и объективность дешифрирования за счет снижения субъективных факторов в оценке информации и значительно повысить производительность труда при ее обработке. 

<< | >>
Источник: Ревзон А. Л.. Космическая фотосъемка в транспортном строительстве. 1993

Еще по теме МАТЕРИАЛЫ КОСМИЧЕСКОЙ ФОТОСЪЕМКИ И СРЕДСТВА ИХ ОБРАБОТКИ:

  1. 1.5 КОСМИЧЕСКАЯ РАЗВЕДКА
  2. МАТЕРИАЛЫ КОСМИЧЕСКОЙ ФОТОСЪЕМКИ И СРЕДСТВА ИХ ОБРАБОТКИ
  3. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ В ОБЛАСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОСМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ В ИНТЕРЕСАХ НАУКИ И ПРАКТИКИ