Геометрические искажения снимка, вызванные рельефом местности, его наклоном, кривизной Земли

Рельеф местности. Если сфотографированная местность не плоская, а расчлененная, то на такой местности положительные формы рельефа (расположены ближе к АФА) изображены в более крупном масштабе, чем отрицательные. Эту разномасштабность принято выражать смещением точек на снимке относительно их ортогонального положения.

За величину искажений, вызванных рельефом, принимаются отрезки на снимке 1-1₀ и 2-2₀. Эти отрезки радиально направлены в одну точку снимка «n» - точку надиры, которая находится в пересечении плоскости снимка и отвесной линией, проходящей через центр проектирования «S» (рис. 26).

В идеальных снимках она совпадает с главной точкой снимка, у плановых снимков их расхождение может достигать нескольких миллиметров. Точка надира находится на расстоянии о главной точки on=ftg .

Если точка расположена выше по рельефу, то искажения за рельеф будут направлены от точки надира, при отрицательном (-h) – к точке надира.

Углы с вершиной в точке надира не искажаются за рельеф местности.

Величину искажения за рельеф S_h можно вычислить по формуле:

, ,

где h – превышение между точками; r – расстояние от центра; H – высота полета.

Мы рассмотрели отдельно влияние угла наклона и рельефа местности на положение точки на снимке. В действительности они действуют совместно, компенсируя или усиливая влияние друг друга. Оба эти искажения (за рельеф и перспективу «наклон») минимальны в центре снимка и увеличивают его к краям. Кроме того, углы с вершиной в центральной части снимка также практически не искажены. Поэтому для измерений наиболее пригодна центральная часть снимка, т.е. «рабочая площадь».

Наклон снимка. В отличие от строго горизонтального снимка в перспективном (наклонном) снимке масштаб не одинаков в разных его частях и направлениях, он зависит не только от Н и f, но и от угла наклона снимка a и положения точки на снимке.

На рис.27 изображены плановый (горизонтальный) и перспективный (наклонный) снимки, полученные из одной точки S, при угле наклона оптической оси a; h_с-h_с – линия пересечения плоскостей наклонного и горизонтального снимков. Эта линия делит наклонный снимок на две части, в одной верхней части масштаб мельче, в другой (нижней) крупнее, и только по линии h_с-h_с масштаб наклонного снимка постоянен и равен масштабу планового снимка. Это «линия неискаженных масштабов». Углы измерения по перспективному снимку не будут соответствовать углам на местности, за исключением углов, построенных из точки С, т.е. точки нулевых искажений, она находится от главной точки О на расстоянии . Например, для планового снимка при а не более 3˚, при f=100 мм – .

Чем больше угол наклона и удаление от центра снимка, тем больше расхождение (ошибка за наклон ). Максимальное значение можно предвычислить по формуле: , f=100.

При стабилизированной съемке в 3-5 раз меньше. Знак величины искажения зависит от того выше или ниже линии неискаженных масштабов находится главная точка, отсюда важный вывод: длина отрезка проходящего через центр снимка и симметричного относительно его, не искажается за наклон снимка.

Влияние кривизны Земли на положение точки на снимке схоже с влиянием рельефа – оно вызвано тем, что точки снимаемой местности вследствие сферичности Земли не лежат в одной плоскости. Смещение точки на снимке из-за кривизны Земли равно , где r – расстояние от центра снимка до точки, Н – высота съемки, f – фокусное расстояние камеры, R₃ – радиус Земли. Сравнение искажений за кривизну Земли и рельеф показывает, что они изменяются с увеличением высоты съемки по разному. Для крупномасштабных снимков большое значение имеет искажение за рельеф, для мелкомасштабных – за кривизну Земли.

Выше влияние угла наклона снимка, рельефа местности и кривизны земли на положение точки на снимке учитывалось порознь. На самом деле они действуют одновременно, компенсируя или усиливая совместное влияние. Эти искажения минимальны в центральной части снимка (в центре планового снимка они равны нулю) и увеличиваются в его краям. Поэтому наиболее пригодна для измерений центральная часть аэрокосмического снимка, так называемая рабочая площадь (зона), которая характеризуется также и лучшим фотографическим качеством изображения.

Трансформирование снимков. Задачей трансформирования является приведение снимка к заданному масштабу и проекции, устранение искажений за угол наклона, рельеф и кривизну Земли, но часто трансформирование ограничивается преобразованием наклонного снимка в горизонтальный снимок с заданного, обычно более крупного, чем оригинальный, масштаба. В общем случае трансформирование выполняется на аппроксимирующую плоскость, касающуюся земной поверхности в заданной точке, в частности в точке надира. При фотомеханическом способе трансформирования используется полуавтоматический увеличитель – фототрансформатор.

В последнее время для трансформирования снимков широко используются компьютерные технологии. При трансформировании снимков без учета искажений за рельеф местности, выполняется с использованием топографических карт. Привязка снимка к карте проводится по заранее определенных на ней точкам с известными координатами. для этих целей используются специализированные ГИС-пакеты (ERDAS IMAGIN, ER-MAPPER и др.), выполняющими обработку растрово-векторных данных.

При ортотрансформировании представляется возможность решения трехмерной задачи, т.е. устранение искажений снимка не только за угол наклона, на и за рельеф. Этот метод позволяет получать ортоисправленное изображение местности по всем параметрам геометрически подобное карте и идеально с ней совмещающееся. Для ортоисправления используются системы зарубежных фирм: LH-systems LLC, ISM, ERDAS и др., российские фотограмметрические системы: ЦФС ЦНИИГАиК, «Талка», «PHOTOMOD» и др. и разработанная в Беларуси «Realistic-M».

7.4. Стереоскопическая модель местности

При дешифрировании аэрокосмических снимков они подвергаются как монокулярному рассматриванию с использованием луп, так и бинокулярному или стереоскопическому. Для стереоскопического рассматривания, обязательным условием, является наличие стереопары снимков, т.е. снимков полученных фотографированием одной и той же территории с двух разных точек при маршрутной или площадной съемке.

Если сфотографировать местность из двух точек съемки S₁ и S₂, расположенных друг от друга та определенном расстоянии, называемом базисом съемки В, то точки местности А, С, D изобразятся на левом и правом снимках р₁ и р₂ в точках а, с, d и а₁, с₁, d₁

При стереоскопическом рассматривании снимков в точках S₁ и S₂ располагаются глаза, а съемочный базис уменьшается до размера глазного базиса. Тогда зрительные лучи займут такое же положение, как и при рассматривании объектов в естественных условиях, только уменьшенной до масштаба снимков. Рассматривая, таким образом, стереопару снимков мы можем получить стереоскопическое или объемное изображение местности, которое называется стереоскопической моделью.

Стереоскопическое изображение местности на площади перекрытия двух снимков (стереопары) мажет быть достигнуто различными способами: оптическим, анаглифическим и поляроидным.

Оптический способ получения стереомодели местности является наиболее широко распространенным. Он основан на принципе разделения лучей зрения левого и правого глаза, направленных на соответствующие снимки стереопары с помощью специальных оптических приборов – стереоскопов.

По своей конструкции стереоскопы делятся на

- линзовые,

- зеркальные

- зеркально-линзовые.

Наиболее широкое применение получили зеркально-линзовые стереоскопы ЗЛС (рис. 30). Он представляет собой складной стереоскоп, состоящий из двух пар параллельно расположенных зеркал, наклоненных под углом 45°, и укрепленных на общей планке, снабженной четырьмя раздвижными ножками. Между каждой парой зеркал помещена съемная увеличительная линза, позволяющая рассматривать полученную стереомодель с увеличением в 1,3-1,4 раза.

При работе со стереоскопом для получения стереоэффекта снимки (формат 18×18) кладутся на расстоянии примерно 4-5 см друг от друга, так как благодаря системе зеркал глазной базис раздвинут до 21-22 см. Наблюдая левый снимок левым глазом, а правый снимок правым глазом и передвигая снимки добиваются получения объемного или стереоскопического изображения местности.

Если аэроснимки рассматриваются в таком положении, какое они занимали при съемке, причем левым глазом рассматривается левый снимок, а правым глазом - правый снимок стереопары, то возникает так называемый прямой стереоэффект, при котором формы объектов соответствуют их действительному виду. Например, холм воспринимается как возвышенность, а впадина как низина. Повернув каждый снимок на 180°, или поменяв их местами, можно получить обратный стереоэффект. В данном случае, горы воспринимаются как впадины, а реки будут казаться протекают по горным хребтам (рис.31).

Работая со стереоскопической парой снимков, следует учитывать важное обстоятельство – различие вертикального и горизонтального масштабов наблюдаемой модели местности.

При стереоскопическом рассматривании аэроснимков масштаба горизонтальный масштаб пространственной модели также будет равен . Вертикальный масштаб наблюдаемой модели не одинаков с горизонтальным и для аэроснимков размером 18×18 см с 65 % перекрытием приблизительно равен , где Д_з – расстояние наилучшего зрения, равное в среднем 250 мм. Если , то наблюдаемая модель будет деформирована. Степень деформации можно определить по формуле .

Следовательно, при стереоскопическом рассматривании снимков, полученных широкоугольной камерой, рельеф местности воспринимается утрированным, что облегчает изучение различных его микроформ. Однако следует учитывать, что при наблюдении таких снимков склоны кажутся круче, чем они есть на самом деле.

Анаглифический способ получения стереоскопической модели основан на разделении лучей зрения левого и правого глаза при помощи окраски изображения левого и правого снимков стереопары в дополнительные цвета. Такое же разделение цвета предусматривается при их рассматривании. При изготовлении анаглифических снимков изображения, предназначенные для правого и левого глаза, печатаются двумя красками: одно – красной, другое – бирюзовой, наложенными друг на друга. Для получения стереоскопического изображения полученный анаглифический снимок рассматривается через очки с красными и бирюзовыми (сине-зелеными) стеклами. При пользовании такими очками красное стекло будет пропускать красные лучи, но не пропускает сине-зеленые, а сине-зеленое стекло, пропуская сине-зеленые лучи, не пропустят красные. В результате полученного разделения лучей мы получим стереоскопическое изображение рассматриваемого анаглифического снимка. Недостатком анаглифического метода является большая потеря света при прохождении его через светофильтры, в результате чего стереоскопическое изображение сохраняет всего около 30% первоначальной освещенности.

По принципу анаглифии построен мультиплекс – сложный универсальный прибор, позволяющий получать пространственную модель местности по целому ряду аэрофотоснимков.

Способ поляроидов основан на способности света поляризоваться во взаимно перпендикулярных направлениях. По принципу поляризации света устроена призма николя, широко применяемая в поляризационных петрографических микроскопах.

В качестве поляроидов в настоящее время применяется поляроидная пленка. Лучи света, проходящие через поляроидную пленку, ориентируются в одной определенной плоскости. Это свойство поляроидов и используется для разделения лучей левого и правого глаза при наблюдении стереоскопического изображения.

Подобно тому, как это делается при анаглифическом способе, диапозитивы с пары аэроснимков помещаются в проекторе, но на пути лучей, выходящих из обоих проекторов, помещаются не цветные светофильтры, а два поляроида, поляризующих свет в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Спроектированное, таким образом, на экран изображение рассматривается через очки, снабженные двумя такими же взаимно перпендикулярно поляризующими поляроидами. При этом поляроид очков одного глаза, плоскость поляризации которого совпадает с проектором, снабженным поляроидом того же знака (+ или -), пропустит идущие от него световые лучи, но не пропустит лучи, идущие от другого проектора. Тоже самое произойдет с поляроидом очков другого глаза. В результате каждый глаз воспримет изображение, падающее на экран только от одного аэроснимка, и на экране будет получена стереоскопическая модель местности, подобно той, которую можно получить при анаглифическом способе, но более интенсивно освещенная (поляроиды пропускают 40% попадающего на них света).

8. ИЗОБРАЗИТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА СНИМКОВ

Любое аэрокосмическое изображение, независимо от того с использованием каких технических средств и в каком спектральном диапазоне оно получено, представляет собой сочетание точек, линий и участков различных размеров и фототонов. При съемке местности эти элементы на фотопленке отобразят яркостные различия объектов местности, т.е. на черно-белых снимках отдельные точки (кусты, камни, стога), линии (дороги, канавы, просеки) и участки (контуры растительности, сельскохозяйственных угодий) в зависимости от их спектральной отражательной способности будут иметь различное тональное изображение.

Снимок представляет собой двухмерное изображение реальных объектов местности, которое получено по известным геометрическим и фотометрическим законам путем дистанционной регистрации спектральной яркости объектов с определенным рисунком изображения. Рисунок изображения передает морфологию ландшафтов или целых природно-территориальных комплексов, сущность которого состоит в закономерной пов­торяемости отдельных элементов и объектов на территории ландшаф­та. Для каждого ландшафта свойствен свой набор и сочетание эле­ментов. Однако, помимо индивидуальных черт каждый ландшафт сох­раняет и общие признаки позволяющие производить отождествление, сравнение, типизацию и эталонирование.

Структурные; особенности каждого ландшафта основаны на столь тесных внутренних связях, что при правильном анализе этих связей можно по одному звену сложного комплекса установить и остальные взаимосвязи. Структура изображения географического комплекса тес­но связана с генезисом данной системы. Анализ показывает, что рисунок изображения соответствует структуре морфологических частей ландшафта или более крупной географической единице, в зависимос­ти от масштаба изображения. Например, на глобальных космических снимках макроструктура изображения соответствует климатическим поясам или же природным зонам. На крупномасштабных снимках для пойменных ландшафтов структура будет соответствовать изображению отдельных типов пойм.

Каждый аэрокосмический снимок, каждый рисунок на снимке несет в себе определенное содержание, и вместе с тем, рисунки различаются по форме. Каждому природно-территориальному комплексу соответствует определенный рисунок, передающий его морфологию. Например, для ландшафтов, сформированных лессовидными отложениями (Оршано-Могилевское плато) характерен пятнистый рисунок изображения, который формируют различного размера округлой формы суффозионные западины (блюдца), а для нижнего течения р. Припяти, где преобладает гривистый тип поймы, характерен дугообразный рисунок изображения.

Таким образом, любому природному комплексу свойственны как бы две разные сложности. Сложность системы по набору компонентов подчеркивается структурой, а сложность из-за раздробленности компонентов передается текстурой рисунка изображения. Структура выделяется тональная или цветовая и геометрическая (контурная). Сочетание тонов или цветов собственно и образует изображение. Смена одних тонов и цветов другими происходит вместе с чередованием объектов с различной яркостью.

Контурность всегда сопутствует тональной структуре, но тональная структура может быть практически бесконтурной, если одни тона или цветовые оттенки плавно переходят в другие не образуя четких границ. Например, изображение на космических снимках пустынных территорий с однородным почвенно-растительным покровом.

В рисунке фотоизображения отражаются ввнутренние связи между компонентами ландшафта и процессы, происходящие в данном природ­ном комплексе, а также пространственное размещение их элементов. Другими словами, рисунок передаст структуру ландшафтных единиц.

При дешифрировании объектов на аэрокосмических снимках приходится сталкиваться с различными их границами. Природные границы различаются:

а) резкие или линейные (урезы воды, бровки оврагов,

б) размытые или диффузные (плавные переходы болот к суходолу);

в) мозаичные или дисперсные (некоторые опушки ле­сов, верхняя граница лесного пояса в горах). Контуры, образуемые на снимках этими границами, обобщаются различным образом.

Линейные контуры (овраги), выпрямляются и упрощаются за счет исчезнове­ния мелких извилин. Обобщение линейных контуров имеет много общего с картографической генерализацией, чем объясняется сходство в очер­таниях побережий, речной сети на картах и снимках, вплоть до гло­бальных космических. Линейные резкие контуры при переходе к снимкам более мелкого масштаба изменяют длину крайне незначительно.

Размытые контуры с уменьшением масштаба становятся контраст­ными, более узкими и приближаются к линейным. Границы в виде полос, представляющие собой переходные комплексы между различными ландшафтными единицами, становятся контрастными, хорошо заметными и также приближаются к линейным контурам.

Мозаичные границы, в зависимости от степени дисперсности, строения либо укрупняются, сохраняя мозаичность, либо превращаются сначала в диффузные, а затем в линейные границы.

На увеличенных снимках контрастные линейные контуры с укруп­нением масштаба предаются с большими подробностями. Изображение получается более детальным, выделение контура не представляет труда. Контуры мозаичные и размытые, например сложные опушки леса, границы болот и т.д. на увеличенных снимках выделяются с меньшей уверен­ностью и меньшим однообразием, чем на контактных отпечатках. Известно, например, что линейные и контрастные объекты выдерживают большее уменьшение, чем точечные и малоконтрастные.

8.1. Генерализация аэрокосмического изображения

С изменением масштаба снимка происходит обобщение изображения, следовательно, изменяется и его дешифрируемость. Решение задач генерализации при переходе от снимков к карте, а так же разработка проблем автоматизации дешифрирования требует знания тех закономерностей, которым подчиняется обобщение изображения при переходе от масштаба к масштабу.

Генерализация изображения на аэрокосмических снимках включает геометрическое и тоновое обобщение рисунка изображения и зависит от ряда факторов – технических (масштаб и разрешение снимков, метод и спектральный диапазон съемки) и природных (влияние атмосферы, особенности территории). В результате такой генерализации изображение многих черт земной поверхности на снимках освобождается от частностей, в то же время разрозненные детали объединяются в единое целое, поэтому более четко изображаются объекты высших таксонометрических уровней, крупные региональные и глобальные структуры, глобальные и планетарные закономерности.

В отличие от картографической генерализации, носящей творческий характер, генерализация изображения космических снимков жестко подчиняется физико-техническим законам и управляющее воздействие на нее более ограничено. Оно может быть реализовано путем продуманного выбора средств и па­раметров съемки (съемочных систем, масштаба, зоны спектра) или преобразования снимков (увеличения уровней квантова­ния, параметров фильтрации).

Экспериментально выявлены некоторые закономерности ге­нерализации изображения космических снимков. Размер вос­производимых объектов зависит от их формы и от контраста с окружающим фоном; происходит упрощение формы, обобще­ние тонов и цветов; черные и белые тона исчезают и заменя­ются менее контрастными; характерно более быстрое исчезно­вение темных контуров на светлом фоне, чем светлых на тем­ном фоне. По-разному обобщаются линейные, размытые (диф­фузные), мозаичные границы и контуры.

Влияние генерализации изображения на дешифрируемость космических снимков двойственное; оно может быть и положительным и отрицательным. С одной стороны, сильно обобщенное изображение умень­шает возможность высокоточного и детального картографиро­вания по космическим снимкам, в частности, влечет ошибки дешифрирования. Недаром стремятся к использованию сним­ков высокого разрешения, а для оценки полноты и достовер­ности дешифрирования космических снимков прибегают к проверке по аэроснимкам. С другой стороны, обобщенность изображения космического снимка относится к его достоинствам. Во-первых, это свойство позволяет использовать космические снимки для непосредст­венного составления тематических карт в средних и мелких масштабах без трудоемкого детального многоступенчатого пе­рехода от крупных масштабов карт к мелким, что обеспечива­ет экономию времени и средств. Во-вторых, оно дает преиму­щества смыслового, содержательного плана. Оказалось, что на космических снимках выявляются важные объекты, скрытые на снимках более крупных масштабов.

Один из практических выходов исследований по генерали­зации изображения, космических снимков состоит в определении оптимального соотношения масштабов космических сним­ков и составляемых по ним карт. Детальность изображения на снимках обычно значительно выше детальности карт соот­ветствующих масштабов; поэтому для картографических работ целесообразно использовать снимки с увеличением, коэффици­ент которого колеблется для снимков разного типа от 2 до 40. По наиболее реалистичным оценкам это соотношение составляет в случае сканерных снимков около 2; для фотографичес­ких снимков разрыв в масштабах снимков и карт может увеличиваться до 5—20.

Сравнивание дешифрируемости снимков различных масштабов поз­волило получить общие закономерности географического обобщения воздушных и космических снимков Земли. Изменение масштаба съемки влечет за собой и изменение рисунка. Одни объекты в силу обобщения отходят на второй план или вовсе не изображаются на снимках, другие становятся основными. Анализ аэрокосмических снимков показал, что оптимальными масштабами для дешифрирования являются следующие:

- среднемасштабные 1: 15 000-1:25 000 – урочища;

- мелкомасштабные 1:З00 000-1:200 000 – группы урочищ;

- сверхмелкомасштабные 1:1 000 000-1:10 000 000 – ландшафты;

- глобальные 1:50 000 000 и мельче географические зоны.

Для количественной оценки степени обобщения контуров сущест­вует несколько критериев. Поскольку изображение контура представ­ляет собой извилистую линию с тем большим количеством извилин, чем меньше она обобщена, можно объективно оценивать степень обобщения контура, сравнивая извилистость на разных изображениях.

Коэффициент общей извилистности (по Н.М. Волкову) подсчитывается по формуле: , где D – длина прямой линии между точками А и В; L - длина извилистой линии между этими точками.

Коэффициент извилистности (по С.А. Николаеву) определяется следую­щим образом: , где l – средняя длина дуг из­вилин; d – средняя длина хорд.

Коэффициент изменения площадей при переходе от масштаба к масштабу равен: .

Линейные резкие контуры при переходе к снимкам более мелкого масштаба изменяют длину крайне незначительно. Существенно укора­чиваются длины контуров, проведенные по мозаичным границам (от 30 до 50% длины). В соответствии с этим уменьшается коэффициент общей извилистности, чем меньше, тем извилистее сам контур.

8.2. Методы преобразования аэрокосмического изображения

Высококачественные аэрокосмические снимки обладают чрезвычайно большой информационной емкостью. При визуальном дешифрировании вследствие ограниченной чувствительности зрительного анализатора не удается извлечь всю информацию, содержащуюся на снимке. Задачей преобразования изображения является представление данной информации в более выразительном виде, чтобы облегчить ее наиболее полное извлечение. В настоящее время для преобразования используют фотографические, электронные и цифровые методы, иногда комплексируя их. Преобразование снимка сводится к получению нового изображения с заданными свойствами. Однако, следует отметить, что преобразование изображения не добавляет новой информации, а только приводит ее к виду, удобному для дальнейшего использования. Рассмотрим наиболее распространенные виды преобразования аэрокосмического изображения: контратипирование, увеличение, синтезирование, квантование и фильтрацию.

Контратипирование. Обычно для дешифрирования используют не оригинальные снимки – негативы, а их контратипы. Всякий процесс контратипирования связан с потерей информации, тем большей, чем выше разрешающая способность сигнала. Как правило, качество снимков при контратипировании ухудшается – раза. Это относится, прежде всего к изготовлению отпечатков на фотобумаге, изобразительные возможности которой ниже, чем фотоматериала на прозрачной подложке. Но в процессе изготовления контратипов возможно некоторое преднамеренное преобразование изображений и изготовление снимков, наиболее подходящих для дешифрирования тех или иных объектов. Например, при печати возможно уменьшение или усиление контраста изображения. Это осуществляется на электронно-копировальном приборе, в котором источником света является электронно-лучевая трубка с изменяющейся яркостью светового пятна, сканирующего негатив. Световой поток, пройдя сквозь негатив и позитив, попадает в фотоэлектронный умножитель, который вырабатывает ток, используемый по принципу обратной связи для регулирования яркости печатающего светового пятна.

Увеличение. Наиболее распространенный вид преобразования снимков – их увеличение. В связи с тем, что разрешающая способность фотоматериалов гораздо выше, чем глаза, необходимо их увеличение. Например, если разрешающая способность снимка составляет 10-40 мм ^–1, его необходимо увеличить в 2-8 раз. Только в этом случае можно извлечь всю информацию содержащуюся в снимке. Увеличение до нескольких десятков раз приведет к появлению зернистости фотоизображения, которая усложняет дешифрирование.

Синтезирование. Цветное изображение можно получить не только путем печати с цветных пленок, но и путем синтезирования цветных изображений по зональным черно-белым снимкам. Более подробно данный процесс изложен в разделе «Многозональная съемка».

Квантование. При изучении объектов, которые на снимках изображаются плавными тональными переходами, может быть полезным квантование изображения по плотности, т.е. представление непрерывного полутонового изображения в виде дискретных ступеней плотности. Для более четкого разделения используют цветное окрашивание ступеней плотности, т.е. придают каждой ступени плотности определенный цвет. Такой квантовый цветной снимок может внешне напоминать карту с ярко раскрашенными контурами. Квантование изображения наиболее просто выполнить электронным методом. Например, исследованиями установлено, что содержание гумуса в почвах тесно коррелирует с распределением на снимке плотности изображения. Таким образом, путем квантования можно составить картограмму содержания гумуса.

Фильтрация позволяет выделить объекты изучения из среды прочих объектов на снимке и тем самым облегчает распознавание этих объектов. В процессе фильтрации избыточная для решения определенной задачи информация отсеивается, а необходимая приводится к виду, упрощающему ее использование. Увеличивая дешифрируемость снимков, фильтрация повышает надежность и скорость дешифрирования, открывает путь к автоматизации дешифрирования. С использованием фильтрации можно решать следующие задачи:

-преобразование гаммы тонов или цветов;

-разделение изображения по составным элементам, например, выделение линейных объектов;

-переход от полей с непрерывно и плавно изменяющимися тонами (плоскостью изображения) к ступенчатому изображению, т.е. выделение нескольких градаций.

Для решения данных задач используются следующие виды фильтрации:

-оптическая,

-фотохимическая,

-фотографическая,

-метод контурной и двухзональной печати и т.д.

С использованием фотографической фильтрации можно достигнуть подчеркивания границ контуров, выявления изменений изображения на серии снимков и выявления линейных элементов определенной ориентации. Приемы оптической фильтрации позволяют выделить линейные объекты определенной ориентировки, например, песчаные гряды, овражно-балочную и мелиоративную сеть и др.

9. ИНФОРМАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА СНИМКОВ

Каждый снимок, используемый в научно-практических целях, содержит определенные сведения об изучаемом объекте. Для оценки его пригодности как носителя информации он может быть подвергнут как формальному, так и смысловому анализу. В основу формальной оценки объема информации, содержащейся в снимке, может быть положена ее связь с разрешающей способностью. Чем выше разрешающая способность снимков, тем больший объем информации в них содержится. На основе смысловой информации можно определить ценность ее для исследователя. Например, четкое изображение на инфракрасных аэроснимках породного состава лесной растительности, указывает на эффективность использования данных снимков для дешифрирования ее видового состава.

Путем дешифрирования аэрокосмических снимков можно получить самые разнообразные сведения, факты. Однако к информации относятся только те из них, которые отвечают поставленной задаче, цели. Содержание и количество извлекаемой из снимков информации обуславливается уровнем наших знаний или заранее сформулированными требованиями, например в виде легенды или перечня условных знаков, которые в конечном счете также отражают наши знания.

Для определения максимального количества информации, введено понятие «полная информация», под которой следует понимать ту информацию, которую в каждом конкретном случае можно извлечь из снимков, полученных при оптимальных технических и погодных условиях съемки, а так же масштабе. Однако, часто используются снимки, обладающие свойствами отличными от оптимальных. Содержащееся в них количество информации в общем случае меньше полной информации и составляет оперативную информацию. В оперативную информацию входят те из необходимых сведений, которые можно рассчитывать: получить путем дешифрирования данных снимков. Однако извлеченная информация почти всегда меньше оперативной из-за ошибок дешифрирования.

Ошибки при дешифрировании объектов могут возникать по следующим причинам:

при дешифрировании слабоконтрастных объектов;

ложное опознавание объектов из-за совпадения дешифровочных признаков (например, известняки и снежники).

Однако часто дешифровщик сталкивается с помехами и шумом, которые не представляют ценности для исследователя. К помехам можно отнести наличие бликов, а так же изображение на снимках тощи атмосферы, которая виде дымки накладывается на изображение, или таких атмосферных явлений, как туман, пыльные бури и др.

Хотя деление получаемых сведений на информацию и шум условно, они имеют одну природу и могут взаимно переходить друг в друга. Так если при фотографической съемке шумом является изображение облаков, закрывающих местность, то при синоптическом дешифрировании космических снимков Земли помехой служат изображение поверхности земли и воды, которое накладывается на изображение облачности.

Качественное разнообразие и количество извлеченной информации в значительной степени определяются свойствами информационного по­ля снимков. Простота сопоставления снимков с натурой, внешнее сов­падение изображения объектов с тем, как мы их видим, определяют наглядность снимков. Объекты узнаются на снимках, если их изображе­ние соответствует непосредственному зрительному образу и если оно хорошо известно из практики, например, облачность.

Наглядность снимков всегда особенно ценилось. Предполагалось, что именно возможность прямого визуального распознавания является главным достоинством снимков с летательных аппаратов. Но по мере развития метода большое значение стали придавать выразительности изображения. Изображение тем выразительнее, чем интенсивнее и кон­трастнее выделены на нем объекты и явления, являющиеся предметом дешифрирования. Таким образом, выразительность изображения харак­теризуется простотой дешифрирования объектов и явлений, наиболее существенных для решения поставленной задачи.

Наглядность и выразительность в известном смысле противополож­ные, взаимоисключающие свойства аэрокосмического изображения. Так наибольшей наглядностью обладают цветные в натуральных цветах сним­ки. Меньшая наглядность у цветных спектрозональных снимков, но зато при дешифрировании, например, лесной растительности они имеют большую выразитель­ность.

Наглядность и выразительность изображения связаны с его масштабом, но оптимальные по выразительности и наглядности масштабы снимков не совпадают друг с другом. Наглядность возрастает с ук­рупнением масштаба.

Выразительность же связана с уровнем обобщенности фотоизоб­ражения и поэтому оно оптимально для различных объектов и комплексов в разных масштабах.

Говоря о ценности снимков, обычно говорят об их дешифрируемости. Дешифрируемость снимков определяется как их свойствами, так и с учетом целей дешифрирования. Известно, что одни и те же снимки обладают разной дешифрируемостью по отношению к разным объектам и задачам.

Дешифрируемость аэрокосмических снимков – это сумма их свойств, определяющих количество информации, которую можно получить путем дешифрирования снимков для решения данной задачи. Количественно ее можно выразить через отношение оперативной информации (I₀), содержащуюся в данных снимках, и полной: .

Однако часто для определения дешифрируемости снимков используется относительная дешифрируемость, которая характеризуется через отношение полезной информации (I) которую несет аэросним