<<
>>

ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ КОСМИЧЕСКИХ ФОТОМАТЕРИАЛОВ

Установка фотоаппаратуры на космических носителях и фотосъемка из космоса привели к получению качественно новых материалов, возможности которых для изучения природной среды принципиально отличаются от других методов исследований, в том числе и аэрофотосъемки, что обусловлено большой высотой и орбитальной скоростью полета.

Благодаря этому космические фотоснимки характеризуются большой обзорностью и высокой степенью оптической генерализации, большой глубинностью зондирования и периодичностью получения информации.

Положительной особенностью космической фотосъемки является возможность оперативного получения на одну и ту же территорию фотоматериалов с различной степенью обзорности, причем в довольно широком диапазоне. Это обеспечивается изменением масштаба съемки, определяемого высотой полета космического корабля и фокусным расстоянием используемых для съемки оптических систем. Благодаря этой особенности в нашей стране накоплен солидный фонд разнотипных и разномасштабных МКФС.

Например, в 1983 г. автору было поручено оперативно оценить инженерно-геологические условия в районе предполагаемого строительства Кавказской перевальной железной дороги в условиях значительной тектонической раздробленности горных массивов, причем для подготовки экспертного заключения отводилось всего 2 мес. С помощью специалистов Госцентра «Природа» ГУГК комплекс МКФС в масштабах 1:1 000 000, 1:200 000, 1:125 000, причем во всех видах съемки (панхроматической однозональной, спектрозональной, многозональной), был подобран в течение двух недель. Аналогично вопросы оперативности и полноты обеспечения МКФС для обоснования проектирования решались и по другим объектам.

По полноте и объему информации, содержащейся в одном кадре, с МКФС не может сравниться никакой другой вид дистанционного зондирования. Так, например, на одном снимке с ИЗС серии «Космос» масштаба 1:1 000 000 находит отражение все центральное отделение трассы БАМа протяженностью около 1500 км; на одном снимке масштаба 1:200 000 отражается практически вся дистанция пути Тында—Чара '(или на двух снимках масштаба 1:125 000), причем пространственное разрешение этих снимков составляет около 6 м на местности; в тоже время, для того чтобы проследить эту дистанцию при ширине полосы 5 км по материалам аэрофотосъемки масштаба 1:25000, потребовалось бы примерно 500 аэрофотоснимков.

Полнота и объем информации, получаемой с МКФС, зависят от их пространственного разрешения, определяемого многими факторами: освещенностью ландшафтов, их яркостью, спектральными характеристиками, техническими параметрами фотоаппаратуры и фотопленок, масштабом съемки.

При изменении высоты полета корабля и угла наклона фотокамеры можно значительно увеличить или уменьшить площадь съемки.

Качественно новой особенностью космофотосъемки является естественная оптическая генерализация деталей изучаемых объектов, в результате чего обеспечивается возможность получения объективной информации с различной степенью детальности. Естественная оптическая генерализация — свойство, обеспечившее космическим фотоснимкам наряду с обзорностью возможность их использования для оценки природных объектов на новом качественном уровне с различной степенью детальности. В картографии под термином «генерализация» понимается отбор главного, существенного и его целенаправленное обобщение, предполагающее отображение объектов на карте соответственно ее значению, тематике и масштабу. В процессе космической фотосъемки фильтрация и обобщение информации осуществляются не по законам картографии, а в силу определенных физических законов, вне зависимости от желания исследователя. Общим в обоих случаях является то, что результат как картографической, так и естественной оптической генерализации определяют фильтрация и обобщение информации. Процесс естественной генерализации фотоизображений большинством специалистов связывается с уменьшением пространственного разрешения и увеличением обзорности. При этом уровень генерализации понимается тождественным масштабу изображения, т. е. генерализация отображения природных объектов соответствует масштабам изображения [26].

Наиболее ярко особенности генерализации космических изображений проявляются при значительном изменении масштаба съемки до такой степени, когда роль почвенно-растительного покрова как маскирующего элемента снижается и наиболее отчетливо отображаются геологические объекты как современные, выраженные в рельефе, так и погребенные, дешифрирующиеся через систему косвенных ландшафтных и геоморфологических признаков.

С генерализацией космических снимков связываются эффекты, напоминающие (но отнюдь не обусловленные им) «просвечивание» [35]. Одной из гипотез, объясняющих это явление,

служит мнение геологов о том, что неоднородности глубоких горизонтов земной коры проявляются в современных ландшафтах вследствие воздействиия геохимических, тепловых и других глубинных процессов, вплоть до механических деформаций, что выражается в разнородности оптических свойств ландшафтов, но наиболее отчетливо заметными они становятся при естественной генерализации на космических снимках [50]. В значительной степени это справедливо, но все же так называемое «просвечивание» представляется ничем иным, как своеообразным проявлением внутриландшафтных взаимосвязей, т. е. влиянием глубинных процессов на формирование внешнего облика ландшафтов Земли и их генерализованного отображения на космических снимках, за счет устранения маскирующих мелких деталей растительного покрова и рельефа.

Не менее значительным преимуществом МКФС является возможность периодического их получения на любой регион, что связано с практически постоянным режимом работы ИСЗ и ДОС на космических орбитах. В настоящее время, когда в космосе работают целые системы ИСЗ, стало возможным получение фотоинформации с многократной повторностью в заданные годы и сезоны года. Это создает широкие возможности для изучения динамики различных природных явлений и процессов.

К недостаткам МКФС следует отнести все еще имеющуюся зависимость качества фотоизображений от метеорологических условий. Несколько снижают эффективность использования космических фотоматериалов и их геометрические свойства. В отличие от аэрофотоматериалов они имеют искажение за счет сферичности Земли, изменения высоты полета, рефракции атмосферы. С использованием методов трансформирования эти недостатки частично устраняются.

Существенным ограничением для широкого внедрения космической информации при детальных изысканиях в различных видах строительства, в том числе и транспортном, является невозможность на сегодняшний день получения крупномасштабных исходных фотоматериалов (крупнее 1:70 000), что заставляет использовать космофотосъемку на современном этапе ее развития в качестве дополнительного к аэрофотосъемке метода исследований.

Перечисленные недостатки являются результатом имеющегося пока несовершенства технических систем фотографирования из космоса. Однако развитие данного направления осуществляется столь высокими темпами, что следует, вероятно, ожидать в ближайшем будущем снижения роли имеющихся недостатков за счет как их частичного устранения, так и открытия новых положительных возможностей космофотосъемки, которые еще не выявлены полностью.

Максимальную информацию о природных условиях обширных территорий можно получить, используя комплекс разномасштабных МКФС, руководствуясь при их дешифрировании последовательным приближением [74], обеспечивающим расширение его возможностей от узколокальпого до регионального. Сущность последовательного приближения заключается в использовании для дешифрирования фотоматериалов различных масштабных уровней по принципу «этажерки», обеспечивая тем самым постепенное увеличение объема получаемой информации и расширение круга решаемых задач. Последовательное приближение достигается различным уровнем генерализации фотоизображений и осуществляется за счет анализа снимков все более крупного масштаба (от мелкомасштабных к среднемасштабпым и т. д.).

На первых этапах внедрения МКФС в практику проектно- изыскательских работ для транспортного строительства у ряда специалистов сформировалось мнение о том, что мелко- и среднемасштабные МКФС полезной дополнительной информации для решения проектно-изыскательских задач не дают, поэтому на практике могут быть применимы лишь крупномасштабные МКФС, да и то только для решения отдельных узких задач. Это мнение ошибочно.

Действительно, максимальную по полноте информацию могут дать лишь снимки масштабов 1:125 000—1:200 000, их пространственное разрешение на местности варьирует в диапазоне 5 — 30 м. Использование подобных материалов позволяет решить ряд важных задач, возникающих при обосновании размещения трасс железных и автомобильных дорог и при оценке воздействий этих сооружений на среду обитания. Однако это вовсе не означает, что при решении задач транспортного строительства необходимо ограничивать используемые МКФС данным масштабным диапазоном.

Несмотря на большую информативность, эти МКФС все же не позволяют в полной мере решить некоторые специфические задачи изысканий, особенно па этапе пред- проектных проработок, в частности это касается оценки инженерно-геологической и сейсмической активности разломов земной коры. Чем больше площадной охват кадра космической фотосъемки, тем меньше ее масштаб, меньше пространственное разрешение и больше эффект генерализации, обеспечивающий возможность выявления особенностей структуры земной коры, не выявляемых другими методами. Именно по этой причине подавляющее большинство разломов земной коры, ранее (до внедрения космической фотосъемки в практику) неизвестных, установлено по МКФС мелкого масштаба.

Данный пример свидетельствует о том, что при решении конкретных задач по обоснованию проектных решений, в том числе и для транспортного строительства, особенно на этапе обоснования выбора направления трасс, эффективен комплекс МКФС различных масштабных уровней. Причем основными рабочими материалами должны являться снимки крупных масштабов, дополняемые МКФС средних и мелких масштабов, а также аэрофотоматериалами для детализации получаемой информации.

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

Еще по теме ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ КОСМИЧЕСКИХ ФОТОМАТЕРИАЛОВ:

  1. ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ КОСМИЧЕСКИХ ФОТОМАТЕРИАЛОВ
  2. Дешифрирование экзодинамических условий