Оценка качества результатов аэрофотосъемки

q_вычi=У_if_i.

Равенство вычисленных и  измеренных поперечных параллаксов  свидетельствует о достаточном  выравнивании пленки в пределах стереопары.

Погрешности выравнивания можно  выявить и при взаимном ориентировании аэрофотоснимков на универсальных стереофотограмметрических приборах. Остаточные поперечные параллаксы свидетельствуют о погрешностях аэрофотоснимков, одной из которых является недостаточное выравнивание.

После проверки всех требований и допусков, установленных основными  техническими требованиями, каждый съемочный  участок оценивается. Аэрофотосъемка участка получает оценку «хорошо», если:

а) соблюдены все допуски, установленные основными техническими требованиями;

 

 

 

б) не менее 75% аэронегативов в съемочном участке имеют по фотографическому качеству оценку «хорошо»;

в) фактическое число маршрутов  на равнине равно расчетному, а при аэрофотосъемке горной местности не более 110% расчетного.

Во всех других случаях  аэрофотосъемка участков оценивается  как удовлетворительная.

3. Технология визуального  дешифрирования

Визуальное дешифрирование - это процесс, выполняемый исполнителем независимо от того, в каком виде представлен снимок (фотоотпечаток, изображение на экране монитора, изображение  на специальных приборах).

Визуальное дешифрирование использует 2 вида восприятия:

1. Зрительное восприятие,

2. Логическое восприятие.

Зрительное восприятие - условно делится на восприятие:

а) Яркости,

б) Цвета,

в) Размера,

г) Объема.

Восприятие яркости - это  величина физиологическая. Она характеризует  ощущение света человеком в противоположность  яркости, реально существующему  свойству окружающего мира.

 

 

 

Это восприятие основывается на способности воспринимать яркостные  различия, которую принять характеризовать  пороговыми значениями световой чувствительности зрения.

Разностный порог (В_p) - это разность яркости объекта (Во) и окружающего фона (В_f): В_p = В_о - В_f

Пороговый контраст (К) (или  дифференциальный порог) - это отношение  разностного порога к яркости  фона:

В_p

К = -----.

В_f

Восприятие цвета. Цвет - это ощущение человека, возникающее  при восприятии света с различными длинами волн. Глаз воспринимает диапазон волн от 0,39 до 0,70 мкм. Цветовой порог (или  цветовая чувствительность) для разных участков спектра разный, например наиболее чувствителен глаз:

* Днем - к желто-зеленому  участку спектра,

* При электрическом освещении  - к оранжевому и красному.

Зависимость восприятия цвета  от площади объекта:

* На малых полях - цвет  разрушается.

 

 

 

 

* Для того чтобы определить  цвет объекта, его площадь должна  в 2-3 раза превышать размер, при  котором он обнаруживается.

Цвет с трудом поддается  измерениям. Применяют понятия: тон, насыщенность, светлота.

Восприятие размера. Способность  глаза различать детали характеризуется  «остротой зрения» - это минимальный  угол, под котором видно 2 точки или 2 линии раздельно. Обычно это 20-45 сек.

Восприятие объема (стереоскопическое  восприятие). Стереоскопическим восприятием  называется зрительное представление  об объемности предметов и их пространственном расположении. Рассматривают объект (на 2 снимках) обоими глазами - возникает  «стереоскопическая модель». Глазной  базис человека (расстояние между  глазами) - от 55 до 75 мм. (среднее 65 мм).

Приборы для визуального  восприятия:

* Увеличительные приборы  - лупы (обзорные, штативные, измерительные),

* Стереоскопические приборы  (получение объемного изображения) - Линзово-зеркальный стереоскоп  ЛЗС-1 (поле зрения 12 см. и увеличение 1,4 крат); интерпретоскоп (для дешифрирования снимков 30Х30 или 23Х23 см.). Имеет возможность разного увеличения (2-15 крат) и для каждого снимка,

* Приборы для преобразования  изображения,

* Синтезирующие проекторы,

 

 

 

* Комплексы синтезирующей  аппаратуры.

При визуальном дешифрировании многозональных снимков применяют 3 приема:

1. Дешифрирование одного  зонального снимка - проводится в  случае, когда одна из съемочных  зон в наибольшей степени удовлетворяет  поставленной задаче. Обычно - снимок  в ближней инфракрасной зоне (хорошо  дешифрируемые спектр воды, растений - темный).

2. Дешифрирование серии  зональных снимков,

3. Дешифрирование цветного  синтезированного снимка.

Логическое восприятие - это особенность восприятия человеком  действительности. Глядя на пейзаж, человек видит не отдельные пятна  разной яркости или цвета, не линии  и точки, а образы - лес, поле, дорогу. Составляя логическую цепочку, мы группируем отдельные признаки объектов в рисунок  и определяем их, используя похожие  образы. У всех людей логическое мышление разное.

Начало работы: просмотр снимков (от общего к частному, от крупных  объектов, к мелким), по возможности стереоскопически. Затем: изучение мелких участков с увеличением (по возможности использовать топографические карты более крупного масштаба), установление, набор и систематизация объектов (фактов), распределение их по важности и полезности, установление новых логических связей (с использованием косвенных методов).

 

 

 

 

Возможности визуального  дешифрирования:

· Анализ изображения выполняется  на уровне объектов, размеры которых  в несколько раз больше разрешения (пиксела).

· Количественные оценки (площади, длины и т.д.) могут быть получены лишь приближенно.

· Анализ яркости (тон изображения) на черно-белых изображениях возможен в пределах до 12 ступеней.

· Совместный анализ зональных  снимков ограничен, т.к. сопоставление  более 2-х снимков затруднителен.

· Форма объектов в плане  определяется легко и однозначно.

· Форма объектов в пространстве (их вертикальная протяженность) легко  определяется на паре смежных снимков (по стереоприбору или по тени).

· Пространственное размещение объекта определяется легко.

· Хорошо используются косвенные  признаки.

· Возможно дешифрирование сразу по выверенной легенде.

· Результаты деш. обычно субъективны.

Преимущество визуального  метода (перед автоматизированным): экономичность, легкость и быстрота получения пространственной информации (формы, размеры объектов, особенности их распределения), одновременное использование всех дешифровочных признаков (и прямых, и косвенных), применение дешифровщиком логического мышления и интуиции (что пока не умеет машина).

 

 

Недостаток визуального  метод: субъективизм (зависимость от дешифровщика), малая надежность, зависимость  от компетентности дешифровщика, качества дополнительных и съемочных материалов, качества и достоверности эталонов.

4. Понятие об автоматизированном  методе дешифрирования

стереоскопический наблюдение аэрофотосьемка дешифрирование

Компьютерные технологии обработки снимков по специальным  алгоритмам и программам (с обучением  и без). Дают точность 70-85%.

Для фотограмметрических  измерений снимков применяют  специальные прецизионные оптико-механические приборы, а также компьютерные комплексы  со специализированным программным  обеспечением. Для обработки аэрокосмических  снимков на персональных компьютерах  можно использовать коммерческое программное  обеспечение общего назначения. Географ  должен уметь выбрать оптимальный  вариант обработки из многих возможных, предоставляемых коммерческим программным  обеспечением.

В компьютерной технологии используется эталонирование, так как  для выполнения компьютерного дешифрирования необходимо получить калибровочную  информацию, где учитывается описание:

· Абсолютная или относительная;

 

 

 

 

 

· Радиометрическая или геометрическая калибровка исследуемого объекта (размер, высота, цвет, излучение и т.д. объекта).

Задача компьютерного  дешифрирования снимков сводится к  классификации -- последовательной «сортировке» всех пикселов цифрового снимка на несколько групп.

Для этого предложены алгоритмы  классификации двух видов -- с обучением и без обучения (кластеризации - от англ. «скопление, группа»).

При классификации с обучением  пикселы многозонального снимка группируются на основе сравнения их яркостей в каждой спектральной зоне с эталонными значениями.

При кластеризации же все  пикселы разделяют на группы-кластеры по какому-либо формальному признаку, не прибегая к обучающим данным. Затем кластеры, полученные в результате автоматической группировки пикселов, дешифровщик относит к тем  или иным объектам.

Достоверность компьютерного  дешифрирования формально характеризуется  отношением числа правильно классифицируемых пикселов к их общему числу и составляет в среднем 70-- 85 %, заметно падая  с увеличением набора дешифрируемых  объектов.

Основной принцип камерального дешифрирования - это эталонное дешифрирование, основанное на сравнении изображения  на снимке с образом (эталоном), сформировавшимся ранее у дешифровщика при работе с другими снимками.

 

 

 

Эталонирование (калибровка). Получить посредством дешифрирования (визуального или компьютерного) или фотограмметрической обработки  необходимые характеристики изучаемого объекта только по снимкам без  каких-либо натурных определений, без  обращения к «земной правде»  в большинстве случаев невозможно. Например, для спектрометрических определений  по многозональному снимку, на которых  основано компьютерное дешифрирование, требуется выполнить радиометрическую калибровку снимков (их эталонирование), а для получения размера объекта  по снимку фотограмметрическим способом необходима его геометрическая калибровка.

Различают абсолютную и относительную  калибровку. Процедура получения  и учета калибровочной информации составляет необходимый элемент  технологической схемы аэрокосмических  исследований. Эта информация обязательна  для любой обработки снимков, хотя объем ее бывает различным - чем  выше требуемая точность определений  по снимкам, тем он значительнее.

При обработке одиночных  снимков ограничиваются относительной  калибровкой, а нескольких, например многозональных, желательна их абсолютная калибровка.

Современные компьютерные технологии позволяют решать следующие группы задач:

* визуализация цифровых  снимков;

* геометрические и яркостные  преобразования снимков, включая  их коррекцию;

* конструирование новых  производных изображений по первичным  снимкам;

 

 

 

* определение количественных  характеристик объектов;

* компьютерное дешифрирование  снимков (классификация).

Наиболее сложной является задача компьютерного (автоматизированного) дешифрирования, которая составляет фундаментальную проблему аэрокосмического зондирования как научной дисциплины и для решения которой прилагалось  и прилагается много усилий.

Эталонами могут быть: специально подготовленные аэроснимки, карты территорий (тематические или более крупного масштаба), результаты целенаправленно выполненных полевых работ.

В результате находятся сходные признаки и объекту присваивается класс.

По такому же принципу работает автоматизированное дешифрирование; эталоны  при этом называют «обучающей выборкой».

Особенности камерального дешифрирования: зависимость от дополнительных материалов (поэтому необходим сбор дополнительных материалов, в том числе - знать  дату старых съемок).

Основной принцип - эталонное дешифрирования. В качестве эталонов могут быть: специально подготовленные снимки, тематические карты части территорий (более крупного масштаба), результаты целенаправленно выполненных полевых работ (наблюдения), крупномасштабные карты.

 

 

 

Эталон содержания - это  снимок, полностью отдешифрированный в (принятых) условных обозначениях. При этом на ключевых (важных) участках или маршрутах собирается вся информация (описания, измерения, отбор образцов, фиксируется на карте данное место).

Преимущество метода:

* возможность преобразования  яркостей цифровых снимков для  улучшения их восприятия;

* применение математических  операций;

* возможность наложения  изображений снимков (при многозональной  съемке);

* Сопоставление разновременных  снимков одного и того же  объекта (с целью изучения его  изменений во времени).

Недостаток метода:

* результаты не всегда  объективны (достоверность всего  60-80%);

* метод не совсем самостоятельный  (часто помогает и дополняет  исполнитель).

Визуальный и автоматизированный методы имеют свои достоинства и  недостатки.

Возможности автоматизированного  дешифрирования:

· Анализ изображения выполняется  на уровне отдельных пикселов.

 

 

 

 

· Количественные оценки (площадь, длина и т.д.) получаются с высокой  точностью.

· Детальный и точный анализ яркостных различий ограничен лишь свойствами цифрового снимка.

· Возможен хороший анализ многозонального снимка.

· Определить форму объекта  в плане сложно (практически сейчас не решается).

· Форма объекта в пространстве может быть определена по паре смежных  снимков (стереоочками и специальными программами).

· Пространственную информацию получить сложно.

· Определяются лишь яркость  и структура. Использовать косвенные  признаки практически невозможно.

· Используются лишь простые  легенды (часто не совсем логичные).

· Результаты цифровой обработки  объективны, но зависят от параметров, заданных исполнителем.

Применение: при топографическом  картографировании малообжитых  труднодоступных районов.