Раздел: Космические снимки

вернуться в раздел

Методические вопросы использования дистанционной информации

Основной целью дистанционных методов является получе¬ние информации о местности по снимку. Разработке теории и практики дешифрирования аэрокосмических снимков посвяще¬на обширная литература.
С методической точки зрения дешифрирование снимка сво¬дится к установлению адекватности исследуемого изображения одному из эталонов, внутреннее содержание которого известно. Морфологию ландшафта в принципе можно раскрыть на эталоне с любой детальностью. Но в связи со сложной структурой природного ландшафта, зависящей от множества физико-географических факторов, строгий аналог данному эталону не всегда находят даже в пределах ограниченной территории — фации, урочища или местности. Поэтому на эталоне должны быть зафиксированы основные, характерные для данного объекта (процесса, явления) показатели конструкции фотоизображения.
В практике устанавливаются дешифровочные признаки тех объектов, процессов и явлений и с той глубиной проработки взаимосвязей, которые интересуют исследователя и могут быть получены по имеющейся дистанционной информации с учетом вида съемки, масштаба снимка, времени съемки и других условий. Таким образом, идеология анализа снимка заключается в расшифровке генерализованного фотографического изображения местности по данным натурных исследований (от объекта к эталону) и использовании полученной информации в обратном порядке (от эталона к объекту). Иными словами, «космическая» система изучения природных ресурсов, является системой наземно-дистанционной. Она состоит из комплекса научно-технических мероприятий, включающего непосредственные природоведческие (например, контактные) и дистанционные (например, фотографические) исследования. На необходимость комплексирования наземных, авиационных и космических методов указывают многие ученые.
При изучении природных ресурсов и динамики природной среды, а также при постановке мониторинга на базе дистанционных фотоснимков следует учитывать, что детальность анализа зависит от метода исследования, поскольку в качестве лимитирующего условия выступает уровень генерализации фактического материала. Таким образом, при трехуровенных наблюдениях (наземных, с самолета и из космоса) реализуется возможность изучения геосистем любых размерностей. При этом осуществляется поэтапная генерализация частных природных связей и выход на более вы¬сокий уровень обобщения.
Важным постоянством современных дистанционных методов является наличие непрерывного потока аэрокосмической информации, что создает базу для мониторинга природной среды как в региональном, так и в глобальном масштабах. Вся территория СССР покрыта несколькими разновременными «слоями» аэрофотосъемки и многократно—космической съемкой. Объем дистанционной информации продолжает нарастать. Имеются топографические и большое число тематических карт, накоплен огромный банк природоведческих данных, полученных традиционными наземными методами. Системный подход к анализу этих материалов на основе дистанционных методов открывает принципиально новые горизонты для ре¬шения проблем рационального природопользования.

С точки зрения топографического и тематического карто¬графирования космический снимок (не заменяя самолетный) начинает все более и более играть роль корректирующего (в топографии) и связующего (в тематической картографии) материала. Можно утверждать, что в деле познания природы мы не находимся на «голом месте». Как и в любой области зна¬ний, в природоведении движение вперед возможно, если име¬ется новый шаг, сделанный за старым. Сейчас едва ли кто серьезно будет говорить о создании, например, гидрографической или ландшафтной карты только по результатам интерпретации космических снимков без привлечения имеющихся картографических, натурных или иных данных. В то же время можно с уверенностью утверждать, что последние материалы могут получить новую «космическую» трактовку, базирую¬щуюся на анализе многоотраслевого содержания снимка. Таким примером служат серии тематических карт, разработанные по программе КИКПР (комплексного изучения и картографирования природных ресурсов на основе космической информации) на ряд регионов страны.
Водная поверхность при пассивном способе дистанционной съемки почти полностью поглощает световой поток, поэтому на фотоизображении, полученном на панхроматическом материале в видимой зоне спектра (0,4—0,8 мкм), она бывает в целом темная и ровная. Однако величина возвращаемого падающего на воду потока энергии, т. е. отражающая способ-кость водной поверхности, зависит от многих факторов: угла 'наклона солнечных лучей, глубины водного объекта, характера грунта и водной растительности, твердого стока (речной мути) и др. Поэтому на черно-белых снимках тональность фотоизображения меняется, варьируя в очень широких пределах. Более плотный тон изображения (до черного) имеет глубокая и чистая вода, более светлый (до белого)-мелкая и загрязненная. На цветных снимках, в том числе спектрозональных, эти различия цветовые. В большинстве случаев указанные тоновые и цветовые вариации водной поверхности на снимке локальны и сравнительно легко распознаваемы, так как структура любой «неводной» поверхности характеризуется значительно более мозаичным рисунком фотоизображения.
Поверхностная гидрографическая сеть (реки, озера, водо¬хранилища) имеет специфическую линейную и площадную конструкцию. Поэтому при дешифрировании водных объектов используются в основном геометрические, а не спектральные или текстурные признаки. В то же время в определенных диа¬пазонах электромагнитных волн реален анализ вариации оптических плотностей, вызываемых растворами и взвесями органических и неорганических веществ, а также зависящих от толщины слоя чистой воды. Это позволяет устанавливать степень загрязнения и глубину вод.
Материалы аэрокосмической фотосъемки широко используются как в процессе создания топографических карт, так и при их обновлении. Роль самолетных и космических снимков различна. Аэроснимки применяются при картографировании в крупном масштабе, и заменить их космическими снимками пока невозможно, так как большая высота фотографирования и съемка длиннофокусными камерами не позволяют получать материалы из космоса для детального изучения рельефа фо¬тограмметрическим методом.
Космические фотосъемки эффективны при обновлении карт. Практика показала, что при использовании космических методов можно отказаться от традиционного поэтапного метода картосоставления и перейти на технологию обновления карты требуемого масштаба, а не всего масштабного ряда. Это сокращает цикл работ на несколько лет. Кроме того, в связи с большим территориальным охватом космического снимка и малыми искажениями контуров в горных районах уменьшается трудоемкость работ по обновлению карт.
На наш взгляд, можно повысить эффективность космических методов, если использовать снимок как неотъемлемое дополнение к топографической карте. «Космическое» обеспечение карты снимет остроту проблемы постоянного и неизбежного при существующей технологии картографирования «старения» ее содержания. На практике потребитель пользуется картой, составленной несколько (нередко до 10 и более) лет назад. Поэтому ему нужно выдавать устаревшую, даже на 2— 3 года, топографическую карту и в качестве приложения — современный космический снимок. Снимок должен быть приведен к масштабу карты. В случае необходимости можно монтировать уточненную фотосхему.
Если пойти дальше, то в оптимальном варианте «космическое» сопровождение карты должно иметь тематическую направленность. Например, если потребителя интересует растительный покров, то наиболее информативной для него будет осенняя спектрозональная съемка и т. д.
Реализовать данное предложение несложно. Сделать это можно силами региональных аэрогеодезических предприятий и подразделений Госцентра «Природа». Топографические карты совместно с космическими снимками будут всегда «свежими» и более содержательными, потому что информационная емкость снимка намного превышает информационную емкость карты. При этом любой пользователь может самостоятельно отдешифрировать фотоизображение, так как большинство отобразившихся на снимке объектов местности уже расшифровано на карте. Очевидно, при планировании космических съемок необходимо учитывать и специфику топографического карто¬графирования (масштаб, время съемки, зоны спектра и др.), и требования различных потребителей. «Космическое» прило¬жение к карте можно поставлять заказчику ежегодно.
'На дистанционном снимке изображается внешний облик природного ландшафта, основными составляющими которого являются: почвенно-растительный покров; поверхностные воды; социально-экономические объекты. Все перечисленные группы объектов динамичны, но скорость и направление текущих изменений в каждой из них имеют свои особенности.
Оптические свойства природного ландшафта тесно коррелируют с сезонным ритмом развития растений и увлажнен¬ностью почв. Наибольшей изменчивостью сезонного хода спектральной яркости обладает летне-зеленая группа растений, наименьшей — вечнозеленая. Кроме того, спектральная яркость растений изменяется с длиной волны излучения. По исследованиям Е. А. Галкиной при длине волны 0,55 мкм она имеет максимум, при длине волны 0,70 мкм — минимум, за которым следует резкий ее рост.
Влияние фенологического состояния растительного покро¬ва на сроки аэрофотосъемки подробно рассмотрено Л. А. Богомоловым, Р. И. Вольпе, Л. М. Гольдманом и Р. И. Вольпе и др. Исходя из требований топографического картографирования ими рекомендованы сроки съемки почвенно-растительного покрова для всех ландшафтных зон СССР. Сроки аэрокосмической съемки растительности для составления фенологических карт проанализированы Н. Г. Хариным.
Отметим, что в целом благоприятные сроки съемки растительности охватывают довольно широкие пределы (от времени завершения формирования листового полога до начала листо¬пада) и не являются лимитирующим фактором для съемки поверхностных вод, оптимальный диапазон времени фотографирования которых значительно короче. Вместе с тем подчеркнем, что для целей тематического картографирования (например, лесохозяйственного, почвенного и др.) оптимальные сроки дистанционной съемки, выбор типа фотоматериала и зон спектра имеют особое значение.
Как известно, водные объекты характеризуются изменчивостью плановых очертаний, вызываемой сезонными колебаниями уровня воды. Поэтому при обосновании сроков съемки для топографии необходимо учитывать соответствие фазы уровенного режима состоянию вод, которое принято для карто¬графирования. На этом вопросе мы подробно остановимся ниже. При тематическом картографировании нередко важен учет площадных гидрологических характеристик, так как многие параметры (например, площадь разлива рек, граница распро¬странения снежного покрова) чрезвычайно динамичны и для их изучения требуется временная привязка аэрокосмической съемки с точностью до дня. Можно указать на литературу, в которой этот вопрос прорабатывается с самых различных позиций.
Социально-экономические объекты по сравнению с природным ландшафтом более стабильны. Ход их развития имеет в основном однонаправленный характер (расширяется или сужается площадь застройки населенных пунктов, прокладывается новая дорога, сооружается дамба и т. д.). Антропогенные объекты обладают, как правило, специфическими дешифровочными признаками и сравнительно легко распознаются на аэрокосмических снимках. Но в некоторых случаях это не исключает необходимости лимитирования сезона, месяца, дня или даже времени суток съемки. Так, при изучении древних оросительных систем эффективна съемка после кратковременных дождей или при низком стоянии солнца. После дождей в аридных районах буйно зеленеет пустынная растительность, а при низком стоянии солнца хорошо заметны тени от малейших неровностей земли, что является хорошим демаскирующим признаком.

                                         
Free Sitemap Generator