1.Оптические свойства
природных объектов и воздушной
среды. Шкала электромагнитного
спектра и окна прозрачности
атмосферы. Спектральные диапазоны,
применяемые для съемки земной
поверхности, виды возможных съемок.Чтобы эти задачи наши леса
выполняли, необходимо устойчивое управление
ими, обеспечивающее многоцелевое не истощительное
лесопользование, охрану, защиту и воспроизводство.
Для этого необходима объективная информация
о состоянии и динамике лесных экосистем.
Ежегодно на больших территориях проводится
лесоустройство, инвентаризация и картографирование
лесов, осуществляется комплекс мероприятий
по охране от пожаров, вредителей и болезней
леса, слежение за многоцелевым лесопользованием
и воспроизводством лесов.При выполнении
перечисленных задач, широко используются
аэрокосмические методы – авиация, материалы
аэро и космических съёмок, и методы на
основе их применения. Они являются надёжной
технической основой российского лесоустройства,
охраны лесов от пожаров, болезней и вредителей,
лесопатологических и других хозяйственных
исследований, картографирования территорий.
Созданная комплексная система мониторинга
состояния и динамики лесов базируется
на аэрокосмических методах.Приземную
атмосферу составляют в основном азот
(78%), кислород (21%), и в небольших количествах
углекислый газ (0,3%) озон и некоторые другие
газы. Кроме этого в атмосфере содержится
водяной пар, и другие аэрозоли в твёрдом
и жидком виде. Различают 5 основных слоёв
атмосферы: 1) Тропосфера – от 0 до 10-18 км;
2.) Стратосфера – 10-18 до 50 км; 3) Мезосфера
– 50-80 км; 4) Термосфера – 80-до 600-800 км.; 5)
Экзосфера свыше 800 км.Если полёт на высоте
100 и более км.он считается космическим.
Основная масса атмосферы сосредоточена
от 0 до 50 км. Она является определяющим
при формировании изображения при проведении
дистанционного зондирования Земли. Давление,
температура, влажность, аэрозоли, озон
и некоторые другие компоненты оказывают
влияние на результативность съёмочного
процесса и качество получаемых изображений,
поскольку они могут ослаблять излучение
в направлении проходящих оптических
лучей. На верхнюю границу атмосферы приходит
поток солнечного излучения (свет) это
электромагнитные волны широкого спектрального
диапазона. Длину их обозначают Y и выражают
в нанометрах, микрометрах, или миллиметрах,
сантиметрах и метрах. Спектр начинается
с коротковолнового излучения – гамма
лучи и, рентгеновские лучи, ультрафиолетовая
область спектра, затем область видимого
излучения воспринимаемого человеческим
глазом. Затем инфракрасное излучение
и диапазон радиоволн. Земная атмосфера
– оптически неоднородная среда, поэтому
она вызывает поглощение и рассеяние излучения
солнца, снижает его энергию и изменяет
спектральный состав. Рентгеновские и
ультрафиолетовые лучи почти полностью
поглощаются кислородом и озоном атмосферы.
Инфракрасные лучи поглощаются водяными
парами и углекислотой. В видимой части
спектра в пределах Y =0.5-0.76 прозрачность
атмосферы высокая, хотя в её пределах
есть отдельные узкие полосы поглощения
световой энергии водяными парами, углекислым
газом, озоном. Для инфракрасного излучения
атмосфера не прозрачна. В видимом и ближнем
ИК диапазонах – визуальные наблюдения,
фотографирование, сканирование телевизионные
и цифровые съёмки. В радиодиапазоне –
радиолокационная, и радиотепловую съёмки.
2.Оптические характеристики
природных объектов - альбедо, коэффициент
яркости, контраст, деталь яркости,
интервал яркости объекта, индикатрисы
рассеяния. Спектральные отражательные
свойства растительности. Влияние
состояния атмосферы на условия
съемок насаждений и ландшафта
с авиационных и космических
носителей и качество изображений.
Оптимальные и допустимые условия
и сроки съемки.Все объекты земной поверхности
при наблюдении и съёмке в видимом и ближнем
ИК диапазонах воспринимаются раздельно
благодаря их яркостным различиям. Яркость
объекта зависит от освещённости отражательной
способности, поглощения отражательного
излучения промежуточной средой. К показателям,
характеризующих яркость объектов, и определяющих
дешифровочные возможности материалов
дистанционных съёмок, относятся: - коэффициент
полного отражения или альбедо А. коэффициент
яркости r, коэффициент спектральной яркости
rs; яркостной контраст К; интервал яркости
И. Эти показатели учитываются при расчёте
условий съёмки для получения наиболее
информативных материалов. Альбедо –
это отношение светового потока, отражённого
данной поверхностью по всем направлениям
F, к полному потоку, поступающему на исследуемую
поверхность.коэффициент спектральной
яркости – определяется отношением яркости
лучистого потока B, отражённого в фиксированном
направлении, к яркости лучистого потока
от идеально рассеивающей поверхности
в данном направлении, имеющей коэффициент
отражения, равной единице. Объекты, у
которых К = 1, называют объектами абсолютного
контраста. Это или абсолютно чёрный, или
абсолютно белый объект. В природе преобладают
малые и средние контрасты. Наименьшее
значение контраста, начиная с которого
объект становится доступным для зрения,
называют порогом зрительного восприятия,
или пороговым контрастом. Интервал яркости.
Отношение наибольшей яркости объектов
к наименьшей яркости. Интервал яркости
ландшафта оценивают, исходя из яркости
имеющих большее значение объектов. Яркость,
или цвет объекта определяется характером
отражаемого лучистого потока и спектральной
отражательной способностью, зависящей
от структуры поверхности объекта. Рассеяние
света и изменения формы отражённого светового
пучка принято характеризовать индикатрисой
рассеяния, которую представляют в виде
полярной диаграммы. Типы поверхностей:
Слабошероховатые, гладкозеркальные,
смешанные. Основные типы индикатрис –
а) равномернодифузное, б,в) направленное,
г) смешанное. Поток лучистой энергии,
прошедшей атмосферу Земли делится на
три составляющие части: поглощённую,
отражённую и проникающую. Поток лучистой
энергии состоящей из прямой и рассеянной
солнечной радиации, при падении на объект
тоже делится на три части: пропущенную,
поглощённую и отражённую. Часть поглощённой
энергии растениями расходуется на фотосинтез
нового органического вещества, на нагревание.
У разных пород поглощение происходит
по - разному. Но часть энергии отражается.
Именно она представляет практический
интерес для съёмки. Она слагается из энергии
излучения непосредственно поверхностью
объекта и рассеянной внутренними структурными
частями. На неё оказывает воздействие
строение клеток мезофилла хвои и листьев.
Различия в оптических характеристиках
растений, их частей обуславливается составом
и состоянием пигмента растительных и
покровных тканей, морфологией растений,
их возрастом. Молодые хвоя и листья имеют
большую отражательную способность. Летом
у всех пород приблизительно одинаковая
отражательная способность, поэтому на
снимках в тонах различие небольшое. В
ближней ИК зоне спектра различия в спектральных
яркостях крон основных древесных пород
значительные. При этом выделяются три
группы пород: 1) Повышенная спектральная
яркость, пониженная и меньшая спектральная
яркость. Весной между хвойными и лиственными
породами контраст больше. Снимки лучшего
дешифровочного качества получаются при
съёмках древесных пород в тот период
и в той зоне спектра. Когда наблюдается
большое различие в их яркости. Летом у
хвойных и лиственных она почти одинакова.
Лучшими дешифровочными свойствами обладают
цветные спектрозональные снимки. Весной
и осенью различия наблюдаются большие.
Фенологическое состояние лесов в весенне-осенний
сезон существенно влияет на распознаваемость
древесных пород, это связано с расцветкой
листвы. Июль-август.
3.Плановая и
перспективная, маршрутная и площадная,
однозональная и спектрозональная
виды аэрофотосъемки. Методы съемок
- фотографирование, оптико-электронное
сканирование, телевизионная и радиолокационная
съемки.В применяемых для аэро и космических
съёмок в аэрофотоаппаратах реализованы
три основные схемы фотографирования:
кадровое, щелевое и панорамное. При кадровом
фотографировании участок земной поверхности
одновременно проектируется при помощи
фотообъектива на плоскость, с которой
совмещается светочувствительный слой
фотоматериала. Изображение местности
получается в виде отдельных кадров или
космических снимков. Размеры кадров ограничены
прижимной рамкой. Часто применяемые размеры
снимков 18*18, 23*23, 30*30 см. Виды съёмок бывают
однокамерные– одной камерой, многокамерная
– несколько изображений. При этом имеются
две разновидности съёмки – А) оптические
оси отдельных камер располагаются под
некоторым углом друг к другу, обеспечивается
увеличение площади захвата фотографируемого
участка. Б) оптические оси фотокамер параллельны
межу собой, можно фотографировать один
и тот же участок местности, так же различных
участков местности. При щелевом фотографировании
полоса земной поверхности непрерывно
проектируется при помощи поступательно
перемещающегося объектива на непрерывно
движущуюся в том же направлении фотоплёнку,
через щель. Скорости движения плёнки
и объектива согласованы. Изображение
земной поверхности в виде непрерывной
полосы, получаются узкие полосы местности.
При панорамном фотографировании участок
земли проектируется при помощи объектива
и экспонирующей щели на фотоматериал.
Получаются полосы панорамы, изображающие
земную поверхность от горизонта до горизонта.Виды
аэрофотосъёмки. По углу отклонения оптической
оси объектива (АФА) аэрофотосъёмки (АФС)
подразделяют на плановую – при отклонении
оси объектива от вертикали не более 30,
и перспективную – отклонение от оси более
30, В лесном хозяйстве применяют плановую.
По числу и расположению снимков различают
одинарную (однокадровую), маршрутную
и площадную (многомаршрутную). Площадная
(с запада на восток), несколько параллельных
маршрутов.Перекрытия снимков – продольные
и поперечные. В пределах маршрута продольные
- 56-60%. Между маршрутами - 20-30%.
Расстояние по линии полёта между двумя
точками фотографирования называется
базисом фотографирования. Линия, соединяющая
эти две точки называется линия начального
направления.Фотографирование- перенесение
изображения предмета с помощью оптического
устройства на светочувствительную плёнку.
Оптико-электронное сканирование-информация
о наблюдаемом объекте переносится оптическим
излучением, а её первичная обработка
сопровождается преобразованием энергии
излучения в электрический сигнал. С помощью
сканеров формируется изображение, состоящее
из множества отдельных, последовательно
получаемых элементов изображения-пикселей
в пределах полос. Размер пикселя определяет
детальность изображения.В основе телевидения
лежит фотоэлектрический эффект, основанный
на преобразовании оптического изображения
в электрические сигналы. В качестве чувствительного
экрана служит полупроводниковый фотоэлемент
с внутренним фото эффектом. Полученный
сигнал (изображение) можно записать и
хранить.Радиолокационная съёмка или
радарная ведётся в диапазоне 0.3-100 см (100
МГц-300 МГц).
4.Методы оценки
качества фотографического изображения.
Визуально определяется резкость, контрастность
и плотность изображений предметов, одно
масштабность. Методы измерительные и
сравнительные.Фотограмметрическое качество
АФС устанавливают по степени соблюдения
заданных продольных и поперечных перекрытий,
параллельности сторон АФС линиям базисов,
прямолинейности маршрутов, и выравниванию
аэрофотоплёнки с помощью грамметрической
линейки.Полевые грамметрические работы
включают контроль качества съёмки по
всем показателям в соответствии с техническими
требованиями; составление накидных монтажей,
изготовление паспортов, оформление и
сдача готовой продукции.
5.Геометрические
и изобразительные свойства аэро-
и космических снимков и основы с тереоскопических
измерений. Понятие о проекциях.Построение изображения какого-либо
объекта на любой поверхности (плоскости)
по определённому закону называется проектированием,
а полученное изображение – проекцией.
Виды проектирования разнообразны: прямоугольный,
или ортогональный и центральная. Если
точки пространства проектируются на
поверхность лучами, сходящимися в одной
точке, называется центром проекции, то
такой способ проектирования называется
центральным, а полученная проекция –
центральной или перспективой этих точек,
а лучи, которые производят центральное
проектирование – называется проектирующими
лучами. Оптический центр съёмочной системы
служит центром проекции, через который
проходят все лучи исходящие от объекта
в момент его фотографирования, а фотонегатив
плоскостью, на которой строится изображение
по закону центрального проектирования.
Изображение объектов на АФС, в том числе
деревьев, обуславливается их геометрическими
свойствами – формой и размером. Объекты
изображаются на снимках в соответствии
с их масштабом, разрешающей способностью
и геометрическими законами центральной
проекции. В большинстве случаев снимаемые
объекты изображаются искажённо, так как
точки и на снимке получаются смещёнными
за счёт превышения местности, высоты
предмета, и угла наклона снимка.Аэрофотоснимки,
полученные при наклонном положении оптической
оси АФП, имеют более сложные зависимости
между элементами центральной проекции
и положение АФС в пространстве. В этом
случае определяется рядом плоскостей,
линий и точек, которые характеризуются
особыми свойствами. Через точку аэрофотоснимка
(АФС), полученные при наклонном положении
оптической оси аэрофотоаппарата, имеют
более сложные зависимости между элементами
центральной проекции и положения АФС
в пространстве. В этом случае определяется
рядом плоскостей, линий и точек, которые
характеризуются особыми свойствами.Через
точку S проходят проектирующие лучи, они
отстоят от плоскости Р на расстоянии
равной фокусному расстоянию фотоаппарата.
Главный луч (оптическая ось ОSо) пересекает
снимок в его геометрическом центре о,
называемом главной точкой.Точка пересечения
отвесной линии NSn- проходящей через точку
S c плоскостью АФС является точкой надира
- n. Её отстояние от главной точки снимка
о определяется по формуле: on=oStg угла наклона
= fktg угла наклона. Точка пересечения биссектрисы
Sc угла наклона с плоскостью АФС определяет
точку нулевых искажений с. Её положение
на АФС определяется по формуле:Ос = оStg
1/2 угла наклона = fk 1/2 угла наклона.В этой
точке масштаб по всем направлениям равен
масштабу горизонтального АФС плоской
местности, и направления, проведённые
от точки нулевых искажений к краям АФС,
из-за наклона оптической оси не искажается.
На горизонтальном АФС при отсутствии
угла наклона оси точка надира n и нулевые
искажений с совподают с главной точкой
о.При малых углах наклона оси вместо точки
нулевых искажений можно пользоваться
главной точкой или другой расположенной
около неё в радиусе r = 0.02 fk, и даже в пределах
круга диаметром 1 см. такую точку называю
центральной.Плоскость W при пересечении
с плоскостью АФС даёт линию главной вертикали
V V на ней лежат главная точка, точка надира
и точка нулевых искажений.3-й вопрос. При
определении положения точки на снимке
используют плоскую прямоугольную систему
координат снимка. Начало координат находится
в точке пересечения прямых О, соединяющих
координатные метки снимка 1-2 и 3-4, а ось
Х совмещена с горизонтальной прямой.
Для точек местности определяют взаимное
положение в правой пространственной
фотограмметрической системе координт.
Положение же точек местности определяют
в левой геодезической системе прямоугольных
координат Гаусса, а началом геодезической
системы координат является точка пересечения
осевого меридиана данной зоны и экватора.
Плоскость Х1 У1 горизонтальная. Ось У1
направлена на восток, ось Х1 на север.
Условная геодезическая система координат
началом может иметь любую точку местности,
а её оси направлены соответствующим осям
системы координат Гаусса. В лесном хозяйстве
используются условная геодезическая
система координат. Высота деревьев измеряется
методом продольных параллаксов, с помощью
стерескопа. Снимки применяют М 1:25000 и
1:50000. Превышение (h) выражают через разность
продольных параллаксов по отсчётам на
приборе, можно вычислить по формуле: h
= Hd+p
6.Масштабы снимков.
Искажение направлений на аэроснимке.
Влияние угла наклона снимка и рельефа
местности на положение его точек.Под масштабом изображения
(снимка) на местности понимают отношение
отрезка прямой этого изображения к соответствующему
отрезку прямой на местности.
1 = fk
m H
где fk - фокусное расстояние камеры, H –
высота фотографирования.
Масштаб АФС плоской местности постоянен
по всей площади АФС, следовательно он
является планом плоской местности.Участок
местности изобразится на АФС так же, как
на плане, когда он имеет плоскую горизонтальную
поверхность, а оптическая ось АФС в момент
фотографирования занимает вертикальное
положение. В любом ином случае изображение
на АФС будет искажено. Искажения бывают
линейные и угловые, зависит от угла наклона.
Рельеф местности вызывает на АФС линейные
и угловые искажения. Таким образом, отрезок
на снимке представляет собой не что иное,
как смещение изображения точки, обусловленное
рельефом местности. Оно расположено по
напралению от центра к краям снимка, так
как превышение положительное, при отрицательном
превышении смещение произойдёт к центру
снимка. Линейную величину этого смещения
равную на снимке и на местности можно
определить из подобия треугольников.
А1 ААА h
А0 А SO H
Искажения из-за изменения высоты фотографирования,
Фокусное расстояние объектива – короткий
фокус вызывает большее смещение точки.
Дисторсия объектива (допускается 0.03 мм),
рефракция атмосферы, деформация плёнки.
Влияние кривизны земной поверхности,
на положение точек на космическом снимке.
Сканерные изображения требуют специальной
обработки.
7.Стереоскопические
приборы для визуально-измерительного
дешифрирования.Увеличительные приборы – увеличивают
размеры изображений объектов. Моно и
бинокулярные лупы со шкалами и подсветкой.
Циркуль измеритель, масштабная и измерительная
линейки, измерительная лупа, палетки,
клинья, разные стереоскопы - стереометрические
приборы в основном зарубежного производства.
Увеличение снимков посредством компьютеров,
определение границ контуров, приведение
к одному масштабу, диаметры и площади
крон, сомкнутость полога, диаметр деревьев,
количество деревьев по породам, измерять
длину теней деревьев в автоматическом
режиме.Цифровые трёхмерные модели местности
получаются после специальной обработке
цифровой информации полученной при лазерной
съёмке или лазерном сканировании. Мы
знаем, что материалы съёмки могут обрабатываться
на борту летательного аппарата, так же
в лабораторных условиях с помощью специальных
программ, позволяющих получить геометрические
параметры группы деревьев и читаемые
характеристики полога древостоя по всему
маршруту съёмки, видеоизображение трёхмерное
в виде цифровой модели.