Материалы аэрокосмической съемки

Аэрокосмические негативы являются первичным материалом и обладают наиболее высокими изобразительными и информационными свойствами. Данные материалы используются при морфометрическом и инст­рументальном дешифрировании с применением специальных технических средств. Наиболее информативными являются негативы, полученные с панхроматических и инфрахроматических плёнок.

Для визуального дешифрирования широко используются контактные аэрофотоснимки, которые получают путем контактной печа­ти негатива с фотобумагой. Масштаб их соответствует масштабу воздуш­ного фотографирования. Основным достоинством этих материалов явля­ются их высокие изобразительные свойства, а также возможность получе­ния стереоскопического изображения местности. В зависимости от разре­шающей способности плёнки масштаб аэрофотоснимков может умень­шаться или увеличиваться.

С цветных негативов могут быть отпечатаны как цветные, так и чёр­но-белые аэрофотоснимки. Для более успешного дешифрирования целесообразно одновременно использовать различные аэрокосмические фотоснимки по масштабу и вре­мени съёмки.

Репродукции накидного монтажа получаются путём фотографиро­вания накидного монтажа из последовательно смонтированных на жёсткой основе по маршрутам залёта аэрофотоснимков. Аэрофотоснимки наклады­ваются друг на друга в пределах маршрута так, чтобы совпали их продоль­ные перекрытия и были видны в правом углу номера снимков. Таким же путём совмещаются между собой и маршруты залёта по поперечным перекрытиям. Масштаб накидного монтажа в 3-5 раз мельче масштаба аэро­фотоснимков. Он также имеет свою номенклатуру. При дешифрировании используется для определения границ исследуемой территории и её ландшафтного анализа и районирования, для подбора аэрофотоснимков, определения места закладки ключевых участков и маршрутов исследова­ния.

Фотосхемой называют непрерывное фотографическое изображение местности, составленное из нескольких аэро- или космических фотосним­ков без использования опорных точек. Фотосхемы изготавливаются на же­сткой основе (картон, фанера) путём склеивания встык аэрофотоснимков по контурам или другим способом. Как правило, они монтируются на тер­риторию исследования в пределах определённой топографической трапе­ции. В зарамочном оформлении фотосхемы указывается номенклатура, масштаб, время изготовления и организация, проводившая работу по со­ставлению.

Основным достоинством фотосхемы, с точки зрения тематического дешифрирования, является их обзорность, что позволяет в камеральных условиях проводить ландшафтный анализ изучаемой территории, райони­рование, определять место и количество ключевых участков, маршрутов и почвенных разрезов.

Фотосхемы подразделяются на простые, мозаичные, уточнённые и стереоскопические. Наиболее широко распространенны простые фото-схемы, которые изготавливаются из контактных аэрофотоснимков одного и того же залёта. Мозаичные фотосхемы могут монтироваться из аэрофо­тоснимков различных как по сезонам, так и срокам съёмки. Уточнённые фотосхемы составляются из аэрофотоснимков, приведённых к единому масштабу и смонтированных на геодезической основе в условной системе координат. Стереоскопические фотосхемы составляют в тех случаях, ко­гда необходимо получить представление о рельефе территории, не охваты­ваемой форматом одного аэрофотоснимка. Они монтируются в виде двух полос шириной 10-12 см из левых и правых снимков. Для рассматривания их используются специальные стереоскопы.

Фотоплан – географическое изображение местности в заданном масштабе, которое получается в результате монтажа трансформированных и редуцированных аэрофотоснимков на геодезически подготовленную ос­нову. Путём трансформирования аэрофотоснимков устраняют искажения за перспективу (из-за наклонного положения оптической оси АФА), а редуцированием аэрофотоснимки приводятся к единому масштабу. Фотопланы изготавливаются в рамках трапеций в соответствии с международной разграфкой. В углах рамок трапеций указывают их прямоугольные и гео­графические координаты, вдоль рамок вычерчивают и подписывают выхо­ды километровой сетки. Зарамочное оформление состоит из номенклату­ры, численного масштаба, дата составления и подписей составителей. Для равнинных территорий точность фотопланов соответствует точности топо­графических карт.

Фотопланы при составлении тематических карт могут использовать­ся в качестве топографической основы для нанесения результатов дешифрирования. К недостаткам следует отнести невысокие изобразительные свойства фотопланов, которые теряются в результате редуцирования и трансформирования аэроснимков.

Фотокарты получаются путем совмещения фотокартографического и картографического изображений с точностью и в рамках карты. Возможны два варианта фотокарт. В первом случае на фоне тематической карты размещаются фотоизображение ключевых участков. Второй способ заключается в размещении картографического изображения ключевых участков на фоне снимков.

Фотоглобусы – это глобусы, изображение на которых смонтировано из космических снимков с нанесенной на них сеткой географических параллелей и меридианов. 11.2. Аэрофотоэталонирование и экстраполяция

В практике тематического дешифрирования большое значение играют аэрофотоэталоны. Особенно велика их роль в повышении эффективности дешифрирования различных объектов местности начинающими дешифровщиками, а также при районировании территорий, классификации и систематизации объектов.

Аэрофотоэталоны служат для того, чтобы путём их сопоставления с аэрофотоснимками с определённой величиной ошибки можно было проводить дешифрирование однотипных объектов на аналогичных территориях.

Наиболее полное представление об аэрофотоэталоне даёт определение Б.В.Виноградова (1966) - типичное фотоизображение того или иного объекта, которое характеризует основные дешифровочные признаки объектов данной территории на аэрофотоснимках, полученных при оптимальных технических и природных условиях съёмки.

Первая стадия подготовительного этапа начинается со сбора и изучения ведомственных материалов, просмотра топографических и тематических карт. Сравнивание различных тематических карт позволяет оценить их пригодность для дальнейшей работы. Результаты предварительного изучения района исследования могут быть оформлены в виде простого описания картографического материала или в их сочетании.

Вторая стадия подготовительного этапа заключается в подготовке материалов аэрокосмической съемки к дешифрированию. При подборе снимков необходимо особое внимание уделить оптимальным срокам съемки и масштабу. Желательно, чтобы снимки соответствовали масштабу составляемой карты, если масштаб неизвестен, то его определяют в зависимости от тематики составляемой карты и снимки должны быть соответствующих сроков съемки. Например, при почвенном дешифрировании, наиболее эффективно использовать снимки ранневесенних сроков съемки. Снимки раскладываются по номерам и маршрутам залета, при необходимости изготавливаются накидные монтажи, фотосхемы или фотопланы.

Третья стадия посвящается предварительному дешифрированию снимков. Хорошее знакомство с местностью позволяет провести камеральное дешифрирование. Для фиксации результатов дешифрирования используют пластик или лавсановую пленку, на которую наносят объекты, которые не вызывают сомнения в правильности их выделения (дорожная или гидрографическая сеть, населенные пункты и т.д.). Кроме того, могут выделяться контуры объектов (почв, растительности) контрастно выделяющихся на снимках. На данной стадии также намечаются места закладки ключевых участков или наземных маршрутов. Каждому маршруту предъявляются следующие требования:

- Маршруты должны быть проложены с таким расчетом, чтобы исследователь мог посетить участки и объекты, соответствующие предмету исследования.

- С целью экономии времени желательно, чтобы протяженность маршрута давала возможность заканчивать его в один день, и чтобы он замыкался. Необходимо это делать с учетом объема работ на маршруте.

- Предусмотреть отходы от маршрута для уточнения объектов исследования, на расстояние не более 100-300 м.

- Густота маршрутов определяется с учетом сложности ландшафтов, а так же чтобы просматривалось межмаршрутное пространство.

- Каждый маршрут следует подписать по схеме порядковым номером и поставить предполагаемую дату исследования, определить задачи и объем работ и время выполнения.

Полевое дешифрирование. Данный этап дешифрирования выполняется в полевых условиях. Он начинается с поиска на местности легкоопознаваемых объектов (перекрестки дорог, отдельно стоящие здания, деревья) и ориентирование, т.е. привязки аэроснимка. Если используются старые снимки, то на них могут не изобразится некоторые объекты, существующие в контуре. Существуют различные способы нанесения на снимки недостающих объектов: способ створов, способ промеров, способ линейной засечки и полярный способ.

На снимках можно также обнаружить тональные изменения, которые не совпадают с местностью. Сравнивая продольные и поперечные перекрытия соседних снимков необходимо убедиться в том, что это не брак снимка. После привязки снимка начинается полевое его дешифрирование, которое заключается в посещении всех объектов (контуров).

По мере накопления фактов возникает необходимость в их регистрации. Для этой цели используют разные способы: составление схем, зарисовки, ведение записей, фотографирование или, чаще всего, все вместе. Каждый из этих способов записи имеет свои достоинства и особенности, но важно, чтобы все записи были связаны между собой, сопоставимы и локализованы на снимках. Если работу проводят несколько дешифровщиков, необходимо обратить внимание на сводку материалов.

Результаты дешифрирования вычерчиваются либо непосредственно на снимках, либо на кальке или на пластике, наложенных на снимок. Желательно черчение вести цветными ручками и по ходу ведения исследования.

Полевые записи ведутся в журнале полевого дешифрирования. Этот документ особенно необходим при отраслевом полевом дешифрировании и полевых работах по созданию тематических карт. Ежедневно журнал тщательно просматривается и вносятся соответствующие изменения.

Камеральное дешифрирование материалов аэрокосмической съемки отличается от полевого тем, что процесс извлечения информации и изучение сфотографированной территории осуществляется в лабораторных условиях. В настоящее время камеральное дешифрирование интенсивно развивается. По сравнению с полевым оно имеет ряд преимуществ: экономическая выгодность, экономия времени и затрат, комфортные условия труда, возможность кооперирования различных специалистов, применение разнообразных технических средств, облегчающих труд человека, изучение труднодоступных или вовсе недоступных регионов, отдельные этапы могут быть автоматизированы.

К недостаткам камерального дешифрирования можно отнести то, что при дешифрировании объектов, в зависимости от уровня подготовки специалиста, могут быть допущены определенные погрешности, что сказывается на достоверности дешифрирования и требует полевой доработки.

К аэроснимкам, используемых при камеральном дешифрировании предъявляются повышенные требования (контрастность, отфильтрованные отпечатки, серия снимков). При необходимости изготавливаются фотосхемы.

Для того, чтобы исключить грубые просмотры и всякого рода случайности и экономно расходовать время, процесс камерального дешифрирования должен быть упорядочен.

Дешифрирование начинают с изучения района исследования по фондовым материалам, картографическим и другим источникам. Затем начинают визуальный обзор снимков и фотосхем с последующим просмотром с использованием стереоскопа.

Закончив общий просмотр, дешифровщик приступает к детальному распознаванию объектов и явлений, отобразившихся на снимках. По мере накопления фактических сведений на основе известных ранее или выявленных связей, составляется косвенное суждение о наличии и свойствах объектов и явлений, которые на снимках не изобразились.

Анализ снимков производят по принципу: от общего к частному, от общих очертаний к содержанию контуров, от крупных объектов к мелким, от непосредственно видимых объектов к косвенно дешифрируемым. Сначала происходит установление и набор фактов, затем по мере знакомства с местностью происходит рассортировка сведений по степени их полезности и важности. Эффективность дешифрирования увеличивается, когда уяснены общие закономерности природно-территориального комплекса. Таким образом, в ходе дешифрирования всегда общая географическая (ландшафтная) характеристика местности предшествует специальному анализу.

Дешифрирование может вестись поэлементно в пределах всей заснятой территории или фотосхемы или по ключевым участкам. Оба приема имеют свои достоинства и недостатки, дело дешифровщика выбрать рациональный порядок работы.

Наибольшую ценность при камеральном дешифрировании имеют карты, особенно масштаба несколько более крупного, чем снимки последних годов выпуска. Их использование существенно повышает полноту и достоверность дешифрирования.

При дешифрировании космических снимков, технология работ камерального дешифрирования несколько отличается. Единственным источником предварительных сведений о местности является карта, а также аэроснимки.

Использование стереоскопических приборов позволяет не только воспроизводить стереомодель местности, но и производить измерения с различной степенью точности.

Комбинирование дешифрирование. В настоящее время на территорию РБ составлены в двух трехкратной повторности различные тематические карты (почвенные, растительности и др.). Однако, вследствие того, что они составлялись, зачастую, без использования материалов аэрокосмической съемки, страдают низкой детализацией и неточностью в определении границ контуров, а следовательно, требуют обновления их содержания. Сплошное полевое дешифрирование в настоящее время заменяется комбинированным, которое представляет собой сочетание камерального и полевого.

Комбинированное дешифрирование отличается высокой экономичностью и достоверностью получаемых результатов. Вследствии перспективности данного метода, мы остановимся на нем более подробно.

Существует три варианта комбинированного дешифрирования. Первый заключается в том, что в камеральных условиях проводится сплошное дешифрирование снимков, т.е. выделение контуров объектов (почв, растительности) без их классификационной принадлежности, его иногда называют контурным дешифрированием. Второй вариант заключается в том, что камеральное дешифрирование выполняется на основании ключевых участков или аэрофотоэталонов, которые предварительно были отдешифрированы в полевых условиях.

Третий вариант от предыдущих отличается тем, что сплошное камеральное дешифрирование выполняется с использованием ранее составленной тематической каты, а контроль его проводится на ключевых участках или маршрутах исследования.

Теперь мы остановимся на каждом из перечисленных вариантов, так как технологии составления тематических карт на основе материалов аэрокосмической съемки близки между собой. Мы рассмотрим технологию комбинированного дешифрирования на примере составления почвенных карт.

Первый вариант. На первом этапе работ по камеральному дешифрированию про­водится изучение литературных источников на территорию исследова­ния с последующим анализом геологических, геоморфологических, топографических, почвенных и других материалов. После этого на накидном монтаже обозначаются границы исследуемого участка, а затем уже подбираются аэрофотоснимки. Контурное дешифрирование начинается после детального изучения литературных и фондовых материалов. Дешифрирование аэрофотоснимков проводится по комплексу дешифровочных признаков почв (прямые, косвенные, социально-географические) с использованием стереоскопа. Результаты переносятся на фотоплан, приведенный к масштабу карты. Исследования по­казывают, что при использовании контактных или увеличенных аэро­фотоснимков, соответствующих масштабу исследования, данные де­шифрирования можно переносить сразу на землеустроительный план. Погрешность в нанесении границ почвенных контуров из-за искажения масштаба по краям снимка не превышает допустимую. На данном этапе исследова­ния следует отметить одну важную деталь методического плана, от которой зависят затраты времени и труда не только в камеральный, но и в полевой период. Это связано со способом перенесения результатов дешифрирования с аэрофотоматериалов на картографическую основу. Первый способ заключается в следующем. К аэрофотоснимку, предназначенному для дешифрирования, если он соответствует мас­штабу исследования, после выделения рабочей площади, с обратной стороны к верхней части прикрепляется лист копировальной и писчей бумаги. Копировальная бумага прикрепляется пишущей стороной к писчей бумаге, всё это закрепляется на картоне. При проведении гра­ниц на аэрофотоснимке путём надавливания карандаша, всё отобража­ется на листе бумаги. В первую очередь, при дешифрировании нано­сятся основные ориентиры (дороги, канавы, деревни, озёра и др.), а за­тем границы контуров. Контуры почв с четкими границами обознача­ются сплошной линией, а границы, вызывающие сомнения в правиль­ности выделения - прерывистой линией. Одновременно проводится индексация однотипных контуров, т.е. контуры обозначаются индек­сами.

Если же аэрофотоснимки не соответствуют масштабу исследо­вания, то результаты дешифрирования, ориентируясь по фотоизобра­жению, переносятся на фотоплан Этим будет соблюдена геодезиче­ская точность почвенной карты. Если снимки соответствуют масшта­бу, то после завершения дешифрирования территории, через светостол данные дешифрирования переносятся на план землепользования. В полевых условиях, при отсутствии светостола, это делается следую­щим путём. Составленная почвенная карта по имеющимся ориентирам (в пределах рабочей площади) совмещается с землеустроительным планом, между ними кладётся копировальная бумага пишущей сторо­ной к плану землепользования. Контуры почвенной карты переносятся путём надавливания карандаша.

Второй способ фиксирования результатов дешифрирования аэ­рофотоснимков заключается в использовании прозрачной лавсановой плёнки. Почвенные карты, составленные на этой плёнке, имеют ряд преимуществ, которых не имеют почвенные карты на непрозрачной основе, а именно:

- предоставляется возможность сравнивать данные почвенной карты с другими картографическими материалами путем на­кладывания (совмещения);

- можно переносить результаты дешифрирования непосредст­венно с аэрофотоматериалов, без светостола;

- появляется возможность проводить корректировку почвен­ных карт по новейшим аэрофотоснимкам;

- сокращаются затраты времени, а также повышается точность материалов, благодаря прямой копировки данных дешифри­рования с аэрофотоматериалов.

Важным достоинством лавсановой плёнки является и то, что на нее хорошо ложатся тушь, краски, карандаш, а также легко снимается с помощью резинки карандаш. Нельзя смывать границы водой, так как при этом легко снимается матовый (пишущий) слой. Очень удобно пользование лавсановой пленкой в полевых условиях, через нее хорошо просматривается фотоизображение аэроснимка.

После завершения ландшафтного районирования, приступают к контурному дешифрированию аэофотоснимков с выделением характерных комбинаций контуров. Разнообразие ландшафтов определяет количество ключевых участков, маршрутов исследования и почвенных точек.

Полевой период начинается с рекогносцировки территории, де­тального генетического дешифрирования ключевых участков и изуче­ния дешифровочных признаков почв. В результате изучения устанав­ливаются дешифровочные признаки всех почв, встречающихся на тер­ритории ключа, а, следовательно, и на всей территории изучаемого ландшафта. На каждый ключевой участок составляется почвенная кар­та в том же масштабе, что и карта изучаемой территории. Классифика­ционный список почв ключевого участка характеризуется дешифровочными признаками почв: прямыми, косвенными и социально-географическими. После изучения ключевых участков проводится сравнение результатов полевого дешифрирования с каргой, составлен­ной в предполевой период, с последующей экстраполяцией данных ключевых участков на всю территорию. Проводя экстраполяцию, не­обходимо уточнить место и количество закладываемых маршрутов исследования и почвенных точек, по которым проводится дальнейшее дешифрирование почвенного покрова всей территории исследования. Завершается полевой период составлением почвенной карты террито­рии и легенды почв.

Второй вариант комбинированного дешифрирования от первого отличается тем, что в полевых условиях сплошному полевому дешифрированию подвергаются только снимки, покрывающие территорию ключевых участков. В последствии составляется общая легенда к почвенным картам ключевых участков (аэрофотоэталонов), а затем, на основании данных дешифрирования ключевых участков проводится сплошное камеральное дешифрирование аэрофотоснимков на всю территорию исследования.

Третий вариант комбинированного дешифрирования – генетическое дешифрирование. Существенным отличием генетического дешифрирования аэро­фотоснимков от контурного является то, что наряду с выделением контуров на аэрофотоснимках, определяется их классификационная принадлежность на основе использовании ранее составленной почвен­ной карты и сопутствующих ей материалов (полевых дневников, ана­литических данных)

В настоящее время в Республике Беларусь на территорию каж­дого колхоза и совхоза имеются почвенные карты двух туров почвен­ных исследований. Однако почвенно-картографические материалы, составленные без использования материалов аэрофотосъёмки, по обычной методике, как первого, так и второго тура исследования, не всегда соответствуют требованиям современного развития сельскохозяйственного производства, их качество зависит от трёх факторов:

- методики работ;

- качества и вида картографической основы (землеустроительный план, аэрофотоснимки);

- квалификации почвоведа.

Методика процесса генетического дешифрирования близка к контурному. Наряду с аэрофотоснимками используются ранее составленная полевая почвенная карта, очерк и дневники, другие картографические материалы. Первые три этапа работ аналогичны, существенно отличается четвёртый и пятый, так как в данном случае используется ранее составленная почвенная карта. Эффективность генетического дешифрирования в большей мере зави­сит от правильности генетической диагностики контуров почвенной карты, чем от точности их границ, что легко исправить в камеральных условиях с помощью аэрофотоснимков.

При корректировке почвенных карт главное внимание уделяется следующим вопросам:

- устранению недостатков почвенной карты, связанных с использованием в качестве основы землеустроительного плана (неточность проведенных границ, пропуски отдельных кон­туров);

- устранению ошибок, связанных с диагностикой почв;

- изменению требований к содержанию почвенных карт на ос­нове новых методических разработок.

При сравнении фотоизображения аэрофотоснимка с корректи­руемой почвенной картой, устанавливаются закономерности распро­странения, изучаются дешифровочные признаки почв и почвенных комбинаций, прослеживаются качественные изменения происшедшие вследствие воздействия антропогенных факторов.

После детального сравнительного анализа почвенной карты и фотоизображения аэрофотоснимков, приступают к корректировке почвенной карты. Для составления предварительной почвенной карты используют лавсановую плёнку. Результаты дешифрирования сразу переносятся с аэрофотоматериалов на плёнку. Затем составленная поч­венная карта накладывается на полевую почвенную карту и переносят­ся почвенные разрезы. Для того, чтобы различать почвенные точки, нанесённые в камеральных и полевых условиях, используется стержни различных цветов.

Составленная в камеральных условиях предварительная почвенная карта раскрашивается по принятой методике, расшифрованные контуры обозначаются номерами почвенных разновидностей согласно классификационному списку почв. Контуры, вызывающие сомнение в генетической принадлежности почв, и неясные границы проводятся прерывистой линией и подлежат уточнению в полевых условиях.

Ключевые участки закладываются в типичных местах, отра­жающих сложность и разнообразие почвенного покрова, а также в местах с наличием неотдешифрированных контуров.

Полевой период начинается с рекогносцировки территории, что позволяет ознакомиться с характером рельефа и убедиться в правильности выбора мест закладки предполагаемых ключевых участков и в достаточности их количества. Контрольное дешифрирование ключе­вых участков проводится по обычной методике с посещением всех контуров. Однако почвенные точки закладываются только на конту­рах, вызывающих сомнение в их правильной диагностике и границах. Количество закладываемых почвенных точек зависит от ряда факто­ров:

- качества корректируемой почвенной карты (полноты и пра­вильности отображения почвенного покрова);

- сложности ландшафта, на котором ведется корректировка карты

Аэровизуальное дешифрирование. Аэровизуальное дешифрирование состоит в том, что оно производится с борта самолета или вертолета. Для этих целей наиболее эффективно использовать вертолет с хорошим обзором. Однако в последнее время для этих целей широко используется малая авиация. Наиболее удобен вертолет МИ-4, а также вертолеты конструкции Камова (Ка-18). Рекомендуется высота полета 200-400 м и скорость полета 70-100 км/час. Этот режим выработан для крупно и среднемасштабных аэрофотоснимков. При такой высоте полета обеспечивается прямое визуальное узнавание объектов на местности, хорошее соотношение между изображением на снимках и визуально наблюдаемым видом местности, сравнительно медленное перемещение местности под вертолетом и большой радиус обзора. Высота полета должна выбираться по масштабу дешифрируемых снимков, а масштаб основы для глазомерной съемки – в зависимости от выбранной высоты полета.

Аэровизуальные наблюдения бывают: рекогносцировочные, контрольные и дешифровочные.

Рекогносцировочные визуальные наблюдения проводятся для ознакомления с местностью и предшествуют полевым работам. Они могут иметь характер свободного облета территории и выполняются без определенного плана и без фиксации результатов. Но они могут также выполняться по определенному плану. Тогда наблюдения ведутся по заранее намеченным объектам, наблюдения фиксируются. Такой плановый характер носят контрольные облеты исследуемой или картографируемой территории.

Технологическая схема аэровизуального дешифрирования