Кравцова В.И. Генерализация аэрокосмического изображения: континуальные и дискретные снимки - файл 2.3.doc

приобрести
Кравцова В.И. Генерализация аэрокосмического изображения: континуальные и дискретные снимки
скачать (4064.2 kb.)
Доступные файлы (27):
n1.doc50kb.17.04.2007 16:36скачать
n2.doc27kb.27.04.2007 16:44скачать
n3.doc33kb.26.03.2011 00:07скачать
2.1.doc139kb.20.04.2007 18:04скачать
2.2.doc102kb.20.04.2007 18:19скачать
2.3.doc152kb.20.04.2007 18:41скачать
3.1.doc134kb.23.04.2007 09:39скачать
3.2.doc133kb.23.04.2007 10:15скачать
3.3.doc190kb.23.04.2007 10:32скачать
4.1.doc289kb.30.05.2007 09:05скачать
4.2.doc731kb.30.05.2007 09:07скачать
4.3.doc29kb.23.04.2007 13:09скачать
4.4.doc27kb.23.04.2007 13:12скачать
5.1.doc30kb.23.04.2007 13:19скачать
5.2.doc218kb.23.04.2007 13:37скачать
5.3.doc629kb.24.04.2007 16:31скачать
5.4.doc826kb.27.04.2007 16:45скачать
5.5.doc33kb.27.04.2007 14:11скачать
5.6.doc25kb.26.03.2011 00:04скачать
6.1.doc385kb.27.04.2007 14:42скачать
6.2.doc504kb.27.04.2007 16:39скачать
1.1.doc29kb.17.04.2007 16:50скачать
1.2.doc64kb.17.04.2007 17:18скачать
1.3.doc834kb.20.04.2007 17:23скачать
1.4.doc117kb.20.04.2007 17:33скачать
1.5.doc33kb.20.04.2007 17:42скачать
1.6.doc33kb.20.04.2007 17:46скачать

2.3.doc

2.3. Картографические аспекты исследований генерализации аэрокосмического изображения
2.3.1. Определение оптимального соотношения масштабов космических снимков и составляемых по ним карт
ОДИН из практических выходов исследований по генерализации изображения космических снимков состоит в определении оптимального соотношения масштабов составляемых карт и используемых для этого космических снимков. Это соотношение прямо зависит от количественных показателей обобщенности изображения. Выбирая масштаб снимков, мы на самом деле выбираем изображение нужной степени генерализации. Требования при выборе масштаба противоречивы. С одной стороны, желательно иметь такие снимки, чтобы можно было отдешифрировать с наибольшей полнотой и достоверностью максимальное число интересующих исследователя объектов. С другой стороны, масштаб снимков желательно иметь близким к масштабу карты, чтобы при переходе к карте не требовалось производить значительного дополнительного обобщения. Удобно иметь снимки, генерализация изображения которых соответствовала бы требуемой обобщенности содержания карты. Трудность заключается в том, что практически невозможно найти такие снимки, чтобы они были равного с картой масштаба, соответствовали бы ей по степени обобщенности изображения и к тому же имели максимальную дешифрируемость.

Из практики работы со снимками известно, что детальность их изображения значительно выше детальности карт соответствующих масштабов и целесообразно использовать для картографических работ снимки с определенным коэффициентом увеличения, который, как показывает опыт, для снимков разного типа колеблется от 2 до 40. Этот экспериментально установленный коэффициент, в свою очередь, как указывалось выше, может служить показателем детальности снимков.

Соотношение масштаба и разрешения снимков в ряде исследований служит отправным моментом для определения масштаба составляемых по снимкам карт. Так, Б. К. Царевым (1983) построены номограммы для определения масштаба рабочих карт в зависимости от масштаба и разрешения используемых спутниковых телевизионных или сканерных снимков при обеспечении оптимальных условий визуального дешифрирования снежного покрова.

Сделана попытка дать количественное формульное выражение зависимости оптимального масштаба дешифровочных схем от разрешения снимков (Крестьяшин и др., 1981).

Расчеты и опыт работы показывают, что в случае сканерных снимков малого и среднего разрешения соотношение масштабов снимков и создаваемых по ним карт составляет около 2-кратного. Для фотографических снимков, отличающихся значительно большей детальностью, разрыв в масштабах снимков и карт увеличивается до 10-кратного и даже больше. Так, наши работы (Башенина и др. в "Комплексная...", 1975) по сопоставлению полноты изображения эрозионной сети на фотоснимках с орбитальной станции "Салют" и картах разных масштабов свидетельствуют, что по полноте передачи эрозионной сети космические снимки масштаба 1:1 500 000 соответствуют топографическим картам масштаба 1:100 000 (рис. 2.2), так что по этому показателю можно было бы рекомендовать 10-15-кратный перепад масштабов, хотя ясно, что полный набор объектов, отображаемых на топографической карте, снимками этого масштаба не обеспечивается.

Исследователи отмечают, что соотношение масштабов снимков и составленных по ним карт не сохраняется постоянным для разных групп масштабов. Так, по результатам анализа фотографических снимков отмечается, что космические снимки крупных масштабов (1:500 000-1:1 000 000) передают больше деталей, чем карты; в интервале масштабов 1:3 000 000-1:8 000 000 детальность их совпадает; в мелких масштабах 1:10 000 000-1:14 000 000 снимки более обобщены, чем карты, а в очень мелких – 1:100 000 000 и мельче – карты подробнее, чем снимки, хотя имеют сильно утрированные детали (Смирнов, 1982). Поскольку картографическая генерализация не следует за фотографической, мелкомасштабные карты оказываются существенно богаче снимков аналогичных масштабов.

О соотношении масштабов снимков и составляемых по ним карт можно судить на основе выполненного выше анализа детальности изображения на снимках разного типа, материалы которого представлены в табл. 1.4. В связи с тем, что графическая точность карт (0,1 мм) по величине идентична разрешающей способности глаза в линейном выражении (также 0,1 мм), оказывается, что оптимальное увеличение снимков V



Рис. 2.2. Сеть эрозионного расчленения в предгорьях Западного Алтая на космическом фотоснимке с орбитальной станции "Салют" (разрешение 20 м) в сравнении с ее отображением на обзорно-топографических картах разных масштабов: I 1: 1 000 000; II – 1:300 000; III – 1;100 000; IV – результаты дешифрирования космического снимка: 1 – долины с постояннными водотоками; 2 – долины с временными водотоками, балки, лога; 3 – облака; 4 – тени от облаков
представляет собою также и оптимальное соотношение масштабов снимков и составляемых по ним карт, а приведенный масштаб 1/Мпр есть не что иное, как масштаб карт, в котором разрешение снимков обеспечивает графическую точность карт. По опыту практической работы такое укрупнение масштаба карт по отношению к исходным снимкам может быть еще больше, учитывая необходимость не только выделить, отдешифрировать во всей полноте элементы содержания карты, но и графически зафиксировать результаты дешифрирования.

Таблица 1.4 подтверждает, что соотношение масштабов снимков и составляемых по ним карт неодинаково для разных типов снимков и разных групп масштабов. Оказывается, что это соотношение и рекомендуемые коэффициенты увеличения космических снимков максимальны для фотографических снимков крупных и средних масштабов (1:200 000-1:2 000 000), получаемых с околоземных орбит – то есть как раз для снимков, наиболее часто используемых в тематическом картографировании – и достигает по расчетам 4-12 (а по опыту практической работы может доходить до 30), в то время как для крупномасштабных аэрофотоснимков оно сравнительно невелико – 1,5-2, а для сканерных снимков – около 1; их используют обычно без увеличения или с небольшим увеличением до 3 раз. Это связано с тем, что саму запись сканерного изображения стараются производить уже в оптимальных масштабах.
2.3.2. Использование космических снимков для совершенствования картографической генерализации
ГЕНЕРАЛИЗОВАННОСТЬ изображения объектов съемки, являющаяся одним из специфических свойств космического снимка, делает космические снимки чрезвычайно ценным материалом для проверки правильности генерализации на существующих картах, составленных без их использования, и для разработки более объективных методов картографической генерализации. Непосредственное использование мелкомасштабных снимков в ряде случаев помогает объективизировать процесс составления мелкомасштабных карт, в то время как многостадийная генерализация, которая проводилась при их составлении до появления материалов космических съемок, иногда искажает действительность.

Сравнительный анализ снимков и карт для контроля правильности картографической генерализации выполнялся уже в первые годы космических исследований. Так, на IV Международной картографической конференции в Дели в 1968 г. К. Куман (Нидерланды) доложил о проверке объективности генерализации изображения рельефа на картах масштаба 1:1 000 000-1:5 000 000, при сравнении их со снимками близких масштабов с космических кораблей Джеминай. Установлено отсутствие на картах ряда макрочерт рельефа, хорошо отображаемых на снимках, например, связанных с отражением в рельефе сбросов, которые слабо воспроизвелись на топографических картах и не выявились в процессе картографической генерализации. С помощью космических снимков была выполнена более объективная генерализация, когда карта, сохраняя свой язык, свою символику, не вступает в противоречие с видением Земли из космоса. Выполненное исследование показало, что использование космических снимков открывает реальный путь к улучшению обзорных общегеографических карт.

Другой пример проверки и улучшения качества генерализации, на этот раз – на специальных картах, представляет выполненное еще в начальный период космических исследований Л. Е. Смирновым и А. С. Грищенко (1968) сопоставление снимков с корабля "Джеминай" на район Перуанских Анд со специальными, в частности, ландшафтными картами близких масштабов. Обнаружено, например, что вертикальные растительные зоны горных лесов, субальпийских и альпийских лугов на карте имеют вид непрерывных полос, вытянутых вдоль макросклонов хребтов. Фактически же субальпийские луга не имеют здесь сплошного распространения в определенном высотном поясе, а представляют собой цепочку замкнутых "островных" контуров на макросклонах хребтов, рассеченных поперечными долинами, где субальпийская растительность не распространена. Эта особенность, хорошо проявляющаяся на мелкомасштабных снимках, может быть учтена при генерализации, и несплошной характер субальпийской зоны может быть передан в рисунке контуров на карте.

При оценке объективности картографической генерализации важны не только визуальное сравнение, но и количественные определения. Так, анализ обобщения береговой линии на картах разных масштабов выполняется на основе оценки ее извилистости, подсчитанной по космическим снимкам и разномасштабным картам (Смирнов, Морозов, 1972).

Некоторые экспериментальные исследования были проведены и в отношении генерализации эрозионной сети. Сравнение детальности изображения эрозионной сети на топографических картах разного масштаба и на космических снимках, проведенное нами для предгорных районов Алтая (Салищев и др., 1975), показывает (см. рис. 2.2), что снимки в масштабах 1:1 500 000 имеют рисунок эрозионной сети, более детальный, чем на картах масштаба 1:300 000, но менее полный, чем на картах масштаба 1:100 000. Поэтому снимок в ряде случаев можно использовать как объективный эталон изображения местности, сравнение которого с картой позволяет оценить степень генерализации.

Составление образцов картографической генерализации на основе космических снимков было предусмотрено и реализовано при создании серий карт по программе ККИПР – космической картографической инвентаризации природных ресурсов, – выполнявшейся в 70-80-х гг. Госцентром "Природа" (Антонова, 1983). Сейчас имеется большой арсенал разнообразных по масштабу и разрешению снимков, представляющий хорошую основу для методических работ в области объективизации картографической генерализации. Конечной целью их должна быть отработка новых приемов, норм, критериев картографической генерализации и отработка методики непосредственного использования мелкомасштабных снимков для получения генерализованного картографического изображения.
2.3.3. Оценка снимков различного уровня генерализации и рекомендации по их применению для картографирования на примере лесов
ПРИМЕРОМ картографического выхода в результате экспериментальных работ по исследованию генерализации аэрокосмического изображения могут служить выводы по оценке сканерных снимков высокого, среднего и низкого разрешения, последовавшие из сопоставления изображения лесов на этих снимках в экспериментах по изучению закономерностей пиксельной генерализации, охарактеризованных в последующих разделах книги (гл. 5). В этих экспериментах использовались зимние сканерные снимки с размером пиксела 35 Ч 35 м (МСУ-Э / "Ресурс-О"), 152 Ч 152 м (МСУ-С / "Ресурс-О") и 1024 Ч 1024 м (АVHRR / NОАА). Если в отношении снимков первого типа (МСУ-Э) и ранее имелся опыт их использования для мониторинга изменений лесов, то снимки МСУ-С оставались неоцененными с этих позиций и для целей лесного мониторинга практически не применялись (за исключением мониторинга лесных пожаров). Снимки же АVHRR, напротив, широко использовались зарубежными исследователями для мониторинга обезлесения в зонах экваториальных и тропических лесов; они рекомендуются и для мониторинга распространения лесов других районов. Экспериментальные работы показали, насколько неправомочна такая оценка этих снимков. Для каждого из исследованных снимков – МСУ-Э, МСУ-СК, АVHRR – наметился свой круг решаемых задач.

На снимках МСУ-Э не только надежно выделяются границы лесов, но выявляется и нарушенность лесных массивов вырубками, вторжением в них участков нелесохозяйственного использования. Детальность их изображения позволяет улавливать изменения границ лесных массивов и они, вместе с изображениями более высокого разрешения, пригодны для мониторинга текущих изменений в лесном фонде.

Снимки МСУ-СК, при выполнении съемки в зимнее время, оказались также вполне хорошо передающими границы лесных массивов, и при некоторой подготовке (маскирование населенных пунктов, водных объектов, исключение зон промышленного загрязнения снежного покрова) могут использоваться для мониторинга изменений распространения лесов за длительные интервалы времени. В частности, они пригодны для составления карт динамики распространения лесов при сопоставлении со старыми картографическими материалами, о чем свидетельствует опыт создания в лаборатории аэрокосмических методов серии карт динамики лесов Московского региона (Жуков, Кравцова, Лурье, 2000). Этот вывод открывает широкие возможности составления таких карт, так как сканерными снимками среднего разрешения обеспечены все лесные районы страны. Эти снимки отличаются значительным территориальным охватом (полоса сканирования 600 км) и для больших территорий может быть обеспечена единовременность информации.



Рис. 2.3. Сопоставление контуров лесов, выделенных по снимку МСУ-СК (а) и показанных на карте Атласа России масштаба 1:500 000 (Ь). Фрагменты приведены к одному масштабу
Рекомендуется также использовать снимки МСУ-СК для картографирования лесов в средних масштабах. Сопоставление изображения, полученного по снимку МСУ-СК, с контурами лесов на карте Подмосковья в Атласе России масштаба 1:500 000 (рис. 2.3) свидетельствует о возможности существенного уточнения по снимкам МСУ-СК границ лесов, получивших в Атласе России весьма грубое обобщение.

Снимки, получаемые сканирующим радиометром АVHRR со спутников NОАА, в отличие от снимков МСУ-СК, не следует рекомендовать для использования в целях мониторинга распространения лесов из-за исчезновения на них вследствие пиксельной генерализации большого числа мелких контуров лесов размером 1-3 пиксела, поскольку эти размеры соизмеримы с возможными временными изменениями границ лесов.



Рис. 2.4. Сопоставление контуров лесов, выделенных по снимку АУНКК (а) и показанных на карте лесов СССР масштаба 1:2 500 000 (Ь). Фрагменты приведены к одному масштабу
Поэтому широко практикуемое зарубежными исследователями применение этих снимков для исследования обезлесения в зоне тропических лесов нельзя распространять на бореальные леса, особенно на южную часть лесной зоны, для которой характерна мелкоконтурность и сложность рисунка контуров лесов. В то же время эти снимки, в результате сильной генерализации на уровне пиксела размером 1 км, представляют прекрасный материал для картографирования лесов в мелких масштабах, с большой детальностью и объективностью передающий картину их распространения. Сопоставление контуров лесов, выделенных по снимку АVHRR на участок южного Подмосковья, с контурами карты лесов СССР масштаба 1:2 500 000 (рис. 2.4) ярко свидетельствует о преимуществах и больших возможностях использования космических снимков этого уровня генерализации.

2.3. Картографические аспекты исследований генерализации аэрокосмического изображения
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации