Фотограмметрия

Кроме приведенных выше «основополагающих» признаков, в практике дешифровочных работ весьма эффективны и другие, как то рельеф, растительность, степень увлажнения поверхности и т.д.

Косвенные признаки (специальные) признаки по индикаторам: 
•Геоморфологические (форма рельефа, строение гидросети), 
•Геоботанические, 
•Антропогенные и зоогенные,

•Почва, 
•Природные территориальные комплексы,

•Проявляющиеся в генетических взаимодействиях с другими объектами, 
•Иногда фотогенные (фототон, фотограммометрические, характерный рисунок).

Геоморфологические признаки Крепость пород и устойчивость их к процессам выветривания играют значительную роль при формировании макро- и микроформ рельефа. Большое значение имеют трещиноватость пород, их тектоническая нарушенность, определяющая характер и густоту речной и овражно-балочной сети. Четко прослеживаются линейные превышения в рельефе, возникающие над крепкими жилами и дайками и т.д.

Растительность. Древесная, кустарниковая и травянистая растительность часто располагается избирательно на почвах разного состава. Например, в условиях Казахстана на сильно известковистых почвах травянистая растительность редкая или отсутствует, но охотно расселяются кустарники. Этот признак легко позволяет выявить слои и линзы карбонатных пород.

Почвы. Основными индикаторами почв являются их цветовые оттенки, проявляющиеся на снимках в применении фототона. Окраска почв зависит, главным образом, от литологических особенностей исходных пород, особенно если почвы залегают непосредственно на коренных породах.

Степень увлажнения. Особенно сильно влияет на видовой состав и густоту растительности. Этот признак имеет исключительное значение при выявлении разрывных нарушений, а также поверхностей стратиграфических несогласий.

Косвенные признаки делят на три группы индикаторов:

1. Объектов – объекты, не изобразившиеся на снимке (например, отсутствие на снимке дороги  на пересечении с рекой предполагает наличие моста или брода);

2. Свойств объектов (чаще  скрытые) – например, индикатором  горно-обогатительных предприятий  оказываются отстойники (водоемы, имеющие  в плане конфигурацию близкую к правильной;

3. Движения или изменений  – объекты-индикаторы динамики, которые позволяют выявить наличие движения или временных изменений по материалам одной съемки (например, мутьевые потоки, выносимые реками в прибрежную зону озер или морей, говорят о течении в приповерхностном слое воды. Ориентировка песчаных дюн позволяет определить направление преобладающих ветров.

Под обнаружением понимается установление объекта без определения его сущности. Выявление объекта с определением качественных и количественных характеристик его сущности является распознаванием.

 

4. Дешифрирование по эталонам

 

Методика топографического дешифрирования, комплексного по своему характеру, основывается на теоретических положениях ланд- шафтоведения. Дешифрирование снимков, неразрывно связанное с характером исследуемых объектов, определяющих методику и технологию его выполнения в конкретных условиях, в общем виде можно представить состоящим из следующих процессов: изучение географических особенностей района, типов ландшафтов и освоенности; сбор необходимых документов, материалов специальных исследований картографического значения; визуальное изучение фотосъемочных материалов с учетом параметров съемки; полевые работы на ключевых участках и маршрутах; получение количественных характеристик; окончательная интерпретация и закрепление результатов.

Дешифрирование возможно благодаря используемым признакам фотографического изображения, указывающим на свойства объектов, называемых прямыми, косвенными, комплексными. К прямым обычно относят признаки, связанные с геометрическими и оптическими свойствами объектов, к косвенным — признаки, указывающие на свойства объектов, не изобразившихся на снимке. Точнее можно говорить о признаках метрических, на которые опирается машинное дешифрирование, и географических, основанных на взаимосвязях элементов геосистем.

Логическая природа косвенных признаков, охватывающих многогранные взаимосвязи объектов как в пространстве, так и во времени, обусловливает причинно-следственный характер дешифрирования, анализ местоположения и взаимного расположения объектов (как искусственных, так и антропогенных), их количества, насыщенности, соотношения, состояния, развития, последовательности и ритмики (периодичности) процессов.

Широкое применение дешифровочных признаков требует умения оперировать логическими формами мышления, такими как анализ, синтез, обобщение, различными видами умозаключений — аналогия, индукция, дедукция, сложной формой познания причинных связей — гипотеза, версия.

Источники для установления дешифровочных признаков кроме фотоснимков могут быть самыми разнообразными: справочные пособия, общая и региональная географическая литература, изданные топографические карты, фондовые и рукописные материалы, методические пособия (альбомы, эталоны), материалы специальных исследований. Окончательные результаты во многом определяются знаниями, опытом, способностями интерпретатора.В комплексном топографическом дешифрировании большое значение имеет визуальный анализ снимков, при котором дешифровщик, располагая иногда ограниченной информацией, использует свой логический аппарат, трансформирует дешифровочные признаки к конкретным условиям, экстраполирует их на необследованные в поле территории. Именно визуальный анализ позволяет распознать одинаковые объекты, воспроизводимые по-разному из-за различного их состояния, различных условий съемки или других причин и разные объекты, воспроизводимые на снимках одинаково.

Визуальное дешифрирование с использованием приборов, необходимых для линейных измерений объектов является пока единственным методом, применяемым в топографическом производстве при создании и обновлении карт.

Общий методический подход при топографическом дешифрировании заключается в опоре на изученные признаки и закономерности развития явления на эталонных участках. Маршрутные полевые наблюдения с закладкой полевых эталонов широко применялись и применяются при создании и обновлении топографических карт. Однако, само эталонирование нуждается в совершенствовании.

При отсутствии ландшафтных карт их могут заменить региональные схемы типов местностей, составленные редактором по фотоматериалам и картографическим источникам. Значение ландшафтных карт (схем) повышается тем, что территориальные границы картографирования для разных подразделений задаются географическими координатами независимо от природных рубежей и ландшафтообразующих факторов.

Предварительно выделенные по фотоизображению или на картах типы ландшафтов могут быть уточнены в процессе полевого редакционного обследования и дополнены аэроснимками-эталонами. Последние должны удовлетворять основным предъявляемым к ним требованиям, т. е. представлять собой отдешифрированные в натуре аэроснимки, полученные при одинаковых технических и природных условиях аэросъемки с камерально дешифрируемыми аэроснимками и содержать характеристику изучаемых элементов природного территориального комплекса, аналоги которого с одинаковым внешним видом и внутренним строением закономерно повторяются в пределах данного географического ландшафта.

Формы аэрофотографических эталонов, применяемые при географических исследованиях разнообразны. Различают эталоны индивидуальные, элементарные, эталоны сочетаний, эталонные профили, эталоны частные, общие и пр.

Для целей топографического картографирования целесообразно 
составлять эталоны двух типов: отдельных объектов местности и сочетаний различных элементов ландшафта.

Аэроснимки-эталоны отдельных объектов местности характеризуют изображение объекта, его границы, контраст с окружающей средой. Они могут быть использованы для камерального распознавания объектов по прямым дешифровочным признакам. Их целесообразно составлять в соответствии с классификацией (с обозначениями) объектов, изображаемых на топографической карте. К основному аэроснимку- эталону целесообразно приложить наземные фотографии эталонируемых объектов.

Эталоны сочетаний характеризуют целые комплексы — распределение, взаимосвязь и взаимное расположение элементов ландшафта (гидрографической сети, растительных сообществ, грунтов, объединенных определенными формами рельефа). Разновидностью эталонов сочетаний могут быть профили (полосы аэроснимков), на которых отражены смены и закономерное чередование элементов ландшафта. Все аэроснимки-эталоны целесообразно аннотировать кратким описанием эталонируемых элементов ландшафта и их сочетаний.

Применение ландшафтных карт (схем) с наземным географическим обоснованием — аэроснимками-эталонами — создает условия для географически верной интерпретации фотографического изображения при камеральном дешифрировании. Показанные на карте (или схеме, составленной редактором для конкретного участка) границы ландшафтов определяют пределы и повышают надежность экстраполяции дешифровочных признаков природных объектов на межэталонные пространства. Эталоны, характеризующие ландшафтные комплексы, помогают правильно выбрать условные знаки для изображения на карте природных объектов, так как определенной морфологической структуре ландшафта соответствует определенное сочетание топографических условных знаков.

По месту производства топографическое дешифрирование может быть полевым — трудоемкий, но достоверный метод, и камеральным — более экономичный, менее трудоемкий, но и менее надежный способ получения информации для создания и обновления карт.

Сплошное полевое дешифрирование выполняется, как правило, в процессе контурно-комбинированной съемки. При стереотопографиче- ской съемке в границы сплошного полевого обследования включают густонаселенные территории с плотной застройкой, районы промышленных, железнодорожных узлов с большим количеством различных сооружений, участки, требующие обязательного посещения из-за больших изменений, не учтенных аэросъемкой, для установления дешифровочных признаков или получения в поле необходимых характеристик, не определяемых камерально. При обновлении карт также целиком обследуются районы интенсивного хозяйственного освоения с множеством изменений на местности. В большинстве же случаев полевое дешифрирование выполняют на ключевых участках и по маршрутам — наземным или аэровизуальным методом.

Сплошное камеральное дешифрирование возможно лишь при совершенном техническом оснащении необходимыми приборами и условиями наблюдения, разнообразными материалами высокого качества, снимками с тщательной фотографической проработкой теневых и освещенных участков, цветными, спектрозональными. Для камеральной интерпретации необходимо хорошее знание района. Обычно этот вид дешифрирования применяется для мало освоенных лесных и болотных массивов, ландшафтов тундровой и пустынной зон, труднодоступных горных и высокогорных районов.

Сплошное камеральное дешифрирование, как и сплошное полевое, выполняется редко.

Обычно они комбинируются в различных сочетаниях и соотношениях. При выборе методов дешифрирования анализируют комплекс конкретных условий:

• назначение и масштаб создаваемой или обновляемой карты и метод ее создания (комбинированный, стереофотограмметрический и др.);
• природные условия и степень хозяйственной освоенности картографируемого района, измененность его в сравнении со временем предыдущего издания или обновления карты;
• состояние топографо-геодезической изученности территории картографирования;
• обеспеченность материалами фотосъемки и ее параметры (временные, геометрические, фотографические, географические);
• соотношение масштаба создаваемой (обновляемой) карты и масштаба основной аэрофотосъемки;
• технические средства, которые имеются в распоряжении подразделения.

Кроме этих основных условий при выборе метода имеет значение обеспеченность картографическими материалами, наличие справочных данных, специальных съемок других ведомств. Для организации сбора сведений и постановки самого дешифрирования необходимо учитывать проектируемые виды геодезических и топографических работ. Полевое дешифрирование снимков обычно выделяется в самостоятельный процесс, однако, в отдельных конкретных условиях организационно-экономические преимущества имеет постановка комплекса топографо-геодезических работ в разных вариантах (например, планово-высотная привязка и дешифрирование снимков).

 

2.5 Приборы для дешифрирования фотоизображений

 

 

   Для дешифрирования используются приборы: увеличительные — лупы и оптические проекторы, измерительные — параллактические линейки и микрофотометры и стереоскопические — полевые переносные и карманные стереоскопы и стереоскопические очки и камеральные настольные стереоскопы, частью с бинокулярными и измерительными  устройствами. 

Стереоскопы. Для геологического дешифрирования АС и КС могут быть использованы линзовые, зеркальные и зеркально-линзовые стереоскопы.

Стереоскоп  был изобретен английским физиком И. Уитстоном в 1833 г. и в дальнейшем неоднократно модифицировался. Пара снимков или изображений, используемых в Стереоскопе, называется стереопарой. Практически стереопары получаются путем фотографирования некоторой трехмерной сцены с двух позиций. Если расстояние между точками фотографирования (базисное расстояние) равно расстоянию между зрачками, то полученные стереопары дадут стереоэффект такой же, как и при естественном рассматривании объекта. Если это расстояние увеличено, возникает впечатление большей глубины, если уменьшено - объект выглядит уплощенным. Это объясняется изменением величины диспаратности, которая пропорциональна межзрачковому расстоянию.

Рис. 1 Схема стереоскопа

Стереоскоп, оптическая система которого имеет преувеличенное относительно межзрачкового расстояния базисное расстояние, называется телестереоскопом. Если базисное расстояние меньше межзрачкового, то говорят об иконоскопе.

Схемы стереоскопов:

А - линзового;

Б – зеркального;

1 – линзы;

2 и 2а – зеркальные отражатели;

3а и 3б – одинаковые точки  на правом и левом снимках  стереопары;

4 – точка стереоскопического  совмещения точек 3а и 3б;

5 – оси глаз наблюдателя.

СТЕРЕОПАРА - два изображения одного и того же объекта съемки, зафиксированные двумя идентичными объективами с двух точек, по своему положению имитирующих положение глаз человека. При сепарированном (раздельном) их рассматривании левым и правым глазами воссоздается пространственное изображение.