Дешифрирование

Определение дешифрирования

Дешифрирование – это процесс распознавания объектов, их свойств и взаимосвязей по их изображениям на снимке.

Мир, окружающий человека состоит из различных объектов в пространстве, различающихся по присущим им свойствам. Свойства объектов, нашедшие отражение на снимке и используемые для распознавания, называют дешифровочными признаками.

Снимки дают полное изображение физиономических, т.е. отчетливо различаемых на них элементов ландшафта, соответствующих определенному иерархическому уровню: детальному – на крупномасштабных аэроснимках или космоснимках сверхвысокого разрешения, глобальному – на мелкомасштабных космоснимках. Благодаря этой полноте, изображению объектов в их взаимосвязях, в комплексе на снимках находят отражение процессы и явления, протекающие на изучаемой территории. Это позволяет рассматривать дешифрирование, как 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.

Выделяют топографическое, ландшафтное, геоморфологическое, сельскохозяйственное и другие виды дешифрирования.

Методы дешифрирование разделяют на два больших класса: визуальные и автоматизированные (выполняемые, как правило, при помощи вычислительной техники).

Дешифрирование является важным этапом процесса картографирования. При создании крупномасштабных топографических карт доля дешифрирования аэрофотоматериалов составляет более четверти всего объема работ. При картографировании с использованием космической информации она существенно больше, а иногда процесс дешифрирования является преобладающим.

Дешифровочные признаки

Для систематической идентификации, распознавания и определения границ объектов используют определенные характеристики изображений, называемые дешифровочными признаками. Наиболее часто используют следующие дешифровочные признаки.

1. Размер.

2. Форма.

3. Тон.

4. Структура.

5. Текстура.

6. Тень.

7. Взаимосвязи.

8. Тип местности.

Размер объекта зависит от масштаба. Как правило, при дешифрировании анализируются относительные размеры объектов на одном и том же снимке. Например, размер частного дома должен быть меньше размера торгового центра.

Форма объекта или его контуров является очень четким критерием дешифрирования. Как правило, объекты, созданные человеком (например, дороги, каналы, здания), имеют четкие границы и правильную форму, а форма природных объектов – лесных массивов, водоемов и пр. – является очень нерегулярной.

Тон объекта характеризует его относительную яркость или цвет. Это один из наиболее важных качественных критериев дешифрирования. Обычно тон объекта определяется как темный, средний или яркий.

Структура изображения определяется взаимным расположением объектов на снимке. Как правило, отчетливая и хорошо распознаваемая структура возникает в местах периодически повторяемых тонов и текстур. Так, например, разную структуру образуют упорядоченные дома в городе и деревья в саду.

Текстура, или частота изменений тона в определенной области снимка, является качественным параметром и обычно характеризуется как резкая или плавная. Например, сухие песчаники обладают плавной текстурой без выраженных вариаций тона. Наоборот, текстура смешанного леса является очень резкой из-за частых пространственных изменений тона, которые связаны с различием в форме и размерах верхушек деревьев разных пород и вариациями плотности лесного покрова.

Тень является одним из наиболее важных критериев дешифрирования, поскольку она дает представление об относительной высоте и профиле объекта. В горных районах тень хорошо подчеркивает топографические особенности рельефа и является полезным критерием при дешифрировании геологических структур.

Взаимосвязи – еще один важный критерий дешифрирования, определяющий закономерности взаимного расположения близлежащих объектов. Например, небольшие участки земли белого цвета, расположенные нерегулярно вдоль реки, свидетельствуют о наличии у нее сухого песчаного берега. Сетка линий и регулярно расположенные прямоугольные объекты между ними указывают на территорию городского типа.

Тип местности является описательной характеристикой территории, в том числе ее топографии, почвенного или растительного покрова и т.д.

Перечисленные признаки сформулированы применительно к визуальному дешифрированию аэрокосмоснимков.

Дешифровочные признаки принято делить на прямые и косвенные.

Свойства объекта, находящие непосредственное отображение на снимках, принято называть прямыми дешифровочными признаками.

К ним относят три группы признаков:

– геометрические (форма, тень, размер);

– яркостные (фототон, уровень яркости, цвет, спектральный образ);

– структурные (текстура, структура, рисунок).

Прямые дешифровочные признаки позволяют распознавать объекты, изображенные на снимке, однако по ним не всегда удается интерпретировать их, т.е. определить их свойства. Более того, с помощью снимков изучают и картографируют объекты, изображения которых на них нет, а также процессы и явления. Для этого используют косвенные дешифровочные признаки. Методологической основой дешифрирования по косвенным признакам служит наличие взаимосвязей и взаимообусловленности всех природных и антропогенных свойств территории.

В качестве косвенных обычно выступают прямые дешифровочные признаки других объектов, называемых индикаторами. Косвенные признаки можно условно разделить на три группы индикаторов:

– объектов;

– свойств объектов;

– движения или изменений.

В первом случае выявляются объекты, не изобразившиеся на снимке. Так, отсутствие изображения дороги на пересечении с рекой предполагает наличие моста или брода. Индикатором государственной границы могут служить различия в нарезке сельскохозяйственных полей, структуре организации территории, в пустынных районах – более темный тон не сбитой скотом растительности на преграничной полосе и т.п. Наиболее широко индикаторы объектов используются при тематическом дешифрировании.

По косвенным признакам определяют скрытые свойства отчетливо читающихся на снимке объектов. Чаще это относится к объектам хозяйственной деятельности. Функциональный тип населенных пунктов характеризуется наличием промышленных предприятий, железнодорожной станции и т.д. Относительно крупные, вытянутой формы здания, расположенные на окраине или вблизи сельского населенного пункта, со сбитой растительностью вокруг них и сетью расходящихся от них прогонов, служат косвенным признаком животноводческой фермы. Индикатором горно-обогатительных предприятий оказываются отстойники – водоемы, имеющие в плане близкую к правильной конфигурацию.

Объекты-индикаторы динамики позволяют выявить наличие движения или временных изменений по материалам съемки. Так, например, ориентировка песчаных дюн позволяет определить направление преобладающих ветров. Мутьевые потоки, выносимые реками в прибрежную зону озер или морей, инициируют течения в приповерхностном слое воды.

Роль косвенных дешифровочных признаков тем больше, чем мельче масштаб снимков и больше охват территории. При топографическом дешифрировании они составляют лишь небольшую долю, а при географическом в большинстве случаев приобретают решающее значение.

Технологическая схема процесса дешифрирования

Под технологией дешифрирования понимается совокупность средств и приемов извлечения информации со снимков. Наиболее рациональной может считаться такая технологическая схема, при которой удается извлечь со снимков максимум информации при минимальной затрате средств и труда. Технологическая схема процесса дешифрирования, кроме собственно процесса чтения снимков, включает ряд операций (рис. 1).

Процесс дешифрирования всегда начинается с постановки общей задачикартографирования или исследования. Задача ставится с учетом реальных возможностей получения материалов съемки, наличия соответствующего оборудования, квалификации дешифровщиков и т.д. В то же время поставленной задачей во многом определяется выбор средств и методик извлечения информации.

При любой технологической схеме обязателен предварительный этап. Он включает несколько процессов, первый из которых – подготовка съемочных материалов. При географических исследованиях чаще приходится пользоваться имеющимися материалами. В настоящее время фонд аэрокосмических материалов достаточно велик, поэтому существует возможность выбрать снимки, подходящие по масштабу, разрешению, регистрируемой области спектра, времени съемки и т.д. Наиболее полно учесть условия поставленной задачи можно в случае, если есть возможность провести специальную съемку, отвечающую предварительно сформулированным требованиям. Эту часть работ завершает просмотр полученных съемочных материалов, преследующий две основные цели: оценку качества снимков и общее знакомство с территорией.

Сбор дополнительных материалов является необходимым звеном подготовительного этапа процесса дешифрирования, в зависимости от конкретных условий меняться может лишь объем собранных материалов, предпочтение одному или другому виду источников. Дополнительные материалы включают литературные источники, карты, ведомственные материалы.

Сбор литературных источников и знакомство с ними имеют целью получить сведения о географических особенностях территории, о существе картографируемых или изучаемых объектов, специфике их изображения на аэрокосмических снимках. Очень существенно знание применявшейся ранее методики дешифрирования, что сэкономит время и позволит избежать ошибок. Все эти сведения можно получить из научной литературы, методических пособий и справочников.

Сведения об объекте дешифрирования предоставляют картографические материалы:

– государственные топографические карты;

– тематические карты;

– ведомственные картографические источники.

Наилучшим материалом являются карты масштаба, сопоставимого с масштабом используемых снимков. При топографическом дешифрировании для ознакомления с местностью используют топографические карты раннего выпуска и некоторые тематические, а при тематическом дешифрировании – наиболее современные топографические и тематические других масштабов и тем.

Рис. 1. Технологическая схема процесса дешифрирования

Особое место при тематическом дешифрировании может быть отведено ведомственным картографическим материалам:

– при дешифрировании растительности – планам лесоустройства, создаваемым в лесном ведомстве;

– при почвенном и сельскохозяйственном дешифрировании – планам и картам землепользовании и почвенными картами, которые составляются широкой сетью организаций сельскохозяйственного ведомства;

– при изучении по снимкам рельефа береговой зоны морей можно использовать навигационные карты, созданные и постоянно обновляемые службой гидрографии.

Очень полезными и даже необходимыми в некоторых случаях могут оказаться ведомственные материалы некартографического вида: наблюдения гидропостов, метеорологические данные, профили железных и шоссейных дорог. При тематическом дешифрировании желательно ознакомиться с материалами наземных наблюдений и исследований, если таковые проводились на изучаемой территории ранее.

Необходимыми видами работ на подготовительном этапе являются разработка легенды карты, которую предполагается составлять по снимкам, а также создание эталонов (образцов) дешифрирования. В качестве последних могут быть использованы материалы, полученные ранее: карты, отчеты и результаты экспедиционных работ и т.д. Для их создания проводятся специальные полевые работы.

Собственно дешифрирование выполняется или на местности (полевое дешифрирование), или в лабораторных условиях (камеральное дешифрирование). Преимущество полевого дешифрирования – прежде всего высокая степень достоверности получаемых результатов. Одно из преимуществ полевого дешифрирования заключается также в том, что изучение местности происходит на момент дешифрирования, а не съемки, что во многих случаях очень важно, так как обеспечивает большую современность создаваемой карты. Недостатком полевого метода дешифрирования является его невысокая производительность и очень высокая стоимость.

Камеральное дешифрирование требует значительно меньших затрат времени и труда, но при этом не может обеспечить полноты и достоверности результатов, достигаемых при полевом дешифрировании.

Выбор полевого или камерального метода дешифрирования или их сочетания зависит от поставленной задачи, характера объекта дешифрирования, географических условий территории, масштаба и точности создаваемой карты, сроков выполнения работ, обеспеченности материалами, инструментами, кадрами соответствующей квалификации. В картографическом производстве и при выполнении исследовательских работ приняты три типа технологической схемы процесса дешифрирования.

1. При одноэтапной схеме выполняется либо полевое, либо камеральное дешифрирование. Так, только полевое дешифрирование проводится при крупномасштабном топографическом картографировании городов, а только камеральное – при изучении недоступных территорий, при мелкомасштабном тематическом картографировании на основе космической информации.

2. Значительно чаще применяются 2–3-этапные схемы. В этом случае процесс может начинаться с полевого дешифрирования. В результате его проведения создаются эталоны (образцы) дешифрирования, на основе которых на втором этапе выполняется сплошное камеральное дешифрирование. Если территория и объект дешифрирования хорошо знакомы исполнителям и в их распоряжении много разнообразных съемочных и дополнительных материалов, которые позволяют создать эталоны, целесообразно начинать с камерального дешифрирования, а на последующем этапе – при полевом дешифрировании – лишь заполнить возникшие пробелы. Такие технологические схемы применяются как в топографическом производстве, так и при создании по снимкам тематических карт крупных и средних масштабов.

3. При изучении природных ресурсов, при создании тематических карт на основе космической информации применялись еще более сложные многоэтапные схемы. Одна из них включает предварительное камеральное дешифрирование – маршрутное полевое – камеральное – полевой контроль – окончательное камеральное, а другая полевое – камеральное – полевой контроль и дополнительное полевое – окончательное камеральное дешифрирование.

Заключительной процедурой в процессе дешифрирования является оформление результатов. Конечная продукция может быть представлена в разном виде, но чаще это оформленные в заранее согласованных условных знаках или отдешифрированные снимки (обычно аэрофотоснимки или производная от них продукция фотоплан, фотосхема), или прозрачная пленка, закрепленная на снимке (обычно космическом снимке), или распечатка на принтере, если выполнялось дешифрирование с помощью компьютера. Результат дешифрирования традиционно называют не вполне точным термином схема дешифрирования. Попытки ввести другие термины, например предкарта, не дали положительного эффекта.

В случае, когда аэрокосмические данные включены в ГИС и, следовательно, приведены к единой требуемой проекции, в результате дешифрирования снимков может быть создана настоящая карта.

Оборудование для визуального дешифрирования

Оборудование, используемое для визуального дешифрирования снимков, является относительно простым и, за исключением отдельных компонентов, недорогостоящим. Для визуального дешифрирования традиционно используются аэрокосмические снимки в фотографическом виде, обычно в виде фотоотпечатков, независимо от способа получения снимков. Назначение оборудования состоит в обеспечении увеличения изображения, стереоскопического восприятия, некоторых несложных преобразований и простейших измерений. Из применяемого в лаборатории дешифрирования оборудования можно выделить следующее.

Светостол с прозрачной поверхностью и подсветкой снизу для удобного просмотра пленок. При использовании пленки в рулонах, стол оснащают специальными держателями и валиками для свободного проматывания пленки от одного края стола к другому.

Специальные измерительные шкалы, миры – используют при дешифрировании, имеют очень точную градуировку. Точность обычных линеек совершенно недостаточна для целей дешифрирования.

Стереоскопы – приборы, предназначенные для стереоскопического просмотра аэрофотоснимков. Наиболее простым из этих устройств является карманный стереоскоп. Благодаря своим малым размерам и небольшой стоимости карманный стереоскоп стал одним из самых популярных приборов, применяемых для визуального дешифрирования.

Увеличители – устройства, предназначенные для более подробного изучения снимков. Коэффициенты увеличения при анализе изображений выбирают в зависимости от личных предпочтений и исследовательской задачи.

Денситометр – прибор, принцип действия которого основан на изменении яркости светового луча при его прохождении через пленку. С помощью денситометров измеряют плотность снимков – количественную характеристику тона изображения.

Параллаксометр – устройство, используемое вместе со стереоскопом. С его помощью можно оценить топографическую высоту объектов, представленных на стереопаре. Параллаксометр снабжен двумя стеклянными пластинами, каждая из которых располагается под одной из линз стереоскопа. На каждой пластине нанесена небольшая черная точка. Одна пластина остается неподвижной, а вторую перемещают параллельно шкале параллаксометра до тех пор, пока две точки не совместятся. Измеренная величина перемещения в этом положении используется для расчета высоты точки рельефа.

Увеличивающий трансфероскоп – прибор для визуального совмещения снимков. С его помощью можно точно совмещать карты и снимки разного масштаба. При этом оператор наблюдает оба изображения через бинокулярные линзы и может изменять увеличение и ориентацию одного из снимков. После совмещения снимков оператор может выделить необходимые детали на одном из них и перенести их на промежуточный слой, который затем отпечатывается на другом снимке.

Дата добавления: 2015-08-26