ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Суть аерокосмічної інтерпретації знімків

ОСНОВИ ДЕШИФРУВАННЯ ТА ІНТЕРПРЕТАЦІЇ ЗНІМКІВ

Результатом дистанційного знімання є космічні та аерофотознімки, які стають важливим джерелом інформації про земну поверхню в цілому і окремі її об’єкти та явища. Ця інформація відображена на знімках у досить незвичному вигляді. Для того, щоб виявити, розпізнати та пояснити цю інформацію слід її від дешифрувати та проінтерпретувати.

Термін «дешифрування» – російського походження, не дивлячись на його іноземний корінь. У західній літературі застосовується термін «інтерпретація», що означає тлумачення. Хоча іноді в спеціальній літературі все частіше уживають термін «інтерпретація» як синонім терміну «дешифрування», проте слід розуміти, що розпізнавання об’єктів на зображеннях власне є дешифруванням, а пояснення зображених елементів на знімку – їхньою інтерпретацією.

Дешифрування аерофото- і космічних знімків – це виявлення та розпізнавання об’єктів місцевості за їхнім фотографічним зображенням, засноване на знаннях закономірностей фотографічного відтворення їхніх оптичних і геометричних властивостей. Інтерпретація – це тлумачення виявлених закономірностей, базованих на взаємозв’язках просторового розміщення об’єктів. Дешифрування та інтерпретація знімків будується на фізико-математичній (оптика і геометрія зображення) і географічній (просторове розміщення) основах.

Під час інтерпретації встановлюють якісні і кількісні характеристики об’єктів на знімках, їхні взаємозв’язки з іншими об’єктами, на цій основі визначають наявність і властивості тих об’єктів, які не відобразилися на знімках і, в результаті, отримують нові уявлення та знання. Тому для інтерпретації дистанційних матеріалів потрібна достатньо серйозна підготовка з аерофотографії, фотограмметрії, геодезії, географії і картографії і в конкретній області дослідження (геології, геоморфології, сільському господарстві та ін.), а також уміння орієнтуватися в математичній статистиці, теорії інформації і теорії пізнання.

Потреба в дешифруванні знімків з повітря з’явилася з моменту виникнення аерофотознімання. Під час першої світової війни дешифрування аерофотознімків стало одним з ефективних засобів розвідки, аерофотознімками користувалися також для виправлення і доповнення топографічних карт.

У 30-і роки вперше було поставлено багато теоретичних проблем з дешифрування та інтерпретації аерофотознімків, які знайшли розвиток надалі. Зокрема, ввели поняття про дешифрувальні ознаки і аерофотометоди, провели перші дослідження з мікрофотометричного дешифрування, розглядали психофізіологічні чинники інтерпретації та ін. Проводили також дослідження вимірювальних і фізичних методів дешифрування. Особливо цікавими були роботи з вивчення спектральної яскравості об’єктів місцевості з метою вибору найбільш відповідної за спектральною чутливістю аерофотоплівки. Дослідження цього періоду переважно не могли бути реалізовані у той час на виробництві через відсутність відповідної технічної бази, але вони послужили фундаментом для подальшого вдосконалення дешифрування.

До 1938 р. аерофотознімання стало основним методом державного картографування радянської України, а інтерпретація аерофотознімків – невід’ємною частиною технологічного комплексу робіт зі створення карт. За аерофотоматеріалами проводять контурно-комбіноване знімання разом з польовим дешифруванням. Впровадження останнього зробило топографічну карту точнішою і змістовнішою, ніж при мензульному зніманні, що існувало раніше.

З 1939 р. починається суцільне картографування СРСР і України, в тому числі, в масштабі 1:100 000 на основі спочатку диференційованого, а також і універсального методу знімання. Впровадження нових методів знімання дозволило великий об’єм роботи перенести в камеральні умови, що змусило розвивати методи камеральної інтерпретації, особливо при зніманні малодосліджених районів. В останньому випадку всі об’єкти культурного ландшафту підлягали обов’язковому дешифруванню в полі, а велику частину об’єктів природного ландшафту дешифрували в камеральних умовах за ознаками, виявленими на вибраних типових для аерофотозображення ділянках. Впровадження камерального дешифрування зажадало залучення фахівців географів-картографів.

В період Другої світової війни дешифрування дуже широко застосовували у військовій справі. За допомогою дешифрування виявляли, а згодом знищували важливі елементи оборони супротивника, такі як протитанкові рови і траншеї, бліндажі, вогняні позиції зенітних артбатарей і мінометних батарей, кулеметні гнізда та ін. Результати дешифрування та інтерпретації були основним матеріалом для створення спеціальних карт при топогеодезичному забезпеченні військ.

У післявоєнні роки особливо успішно розвивали нетопографічне дешифрування та інтерпретацію знімків, для яких характерні впровадження камеральних методів. Їхня розробка ґрунтувалася на глибокому вивченні взаємозв’язків елементів природного ландшафту і на залученні нових технічних засобів. Підвищили якість аерофотознімання, розробили вимірювальні і фізичні прилади для дешифрування, упровадили аерогеофізичні та аеровізуальні методи досліджень.

Розвиток теоретичних досліджень починали з накопичення, систематизації і узагальнення фактів з оптичної характеристики ландшафтів, дешифрувальних ознак, вибору оптимальних типів аерофотоматеріалів, які мали в основному описовий і регіональний характер. Пізніше проводили дослідження з проблем фізіології і психології дешифрування, інформаційної ємкості аерофотознімків, кількісних методів дешифрування, фільтрації аерофотозображення, засновані на солідній фізико-математичній та географічній базі.

Технологія і методика дешифрування та інтерпретації розвивалися від загальних, часто розпливчастих, рекомендацій до конкретних по галузях і регіонах; від якісних до кількісних методів (морфометричних, мікрофотометричних, заснованих та кореляційних залежностях між об’єктами дешифрування та ін.). Велике значення мали розробка і впровадження останніми роками ландшафтного методу інтерпретації, методу інтерпретації швидко змінних (динамічних) явищ і окремих технологій галузевого дешифрування.

В сучасних умовах перспективними є такі напрями інтерпретації знімків: 1) вивчення спектральних характеристик рослинного покриву за допомогою спектрометричного знімання;

2) вивчення дешифрування ознак на засаді їхніх оптико-геометричних і географічних особливостей;

3) аналіз зображень за допомогою комп’ютерних програм;

4) порівняльна дешифрованість різних типів дистанційних матеріалів (одно- і багатоканальних, кольорових і спектрозональних, з різних космічних носіїв);

5) визначення кількісних показників за космічними та аерофотознімками, зокрема, точності відображення об’єктів, усунення похибок вимірювання та ін.;

6) застосування знімків для земельного кадастру, екології та моніторингу надзвичайних ситуацій.

Дешифрування та інтерпретація космо- та аерофотознімків відіграли значну роль у розвитку географічної науки. Довгий час єдиним способом отримати уявлення про місцевість було повільне накопичення відомостей шляхом топографічного чи спеціального знімання. Як показує порівняння знімків і карт, багато чого залишалось непоміченим. При дистанційному зніманні місцевість з багатьма дрібницями зафіксована на знімках. Збільшилась швидкість отримання і переробки інформації. І головне – знімки дали в руки дослідників нові відомості, факти, які іншими способами не можуть бути встановлені.

Вид місцевості на дистанційних матеріалах є незвичайним і не відповідає звичному для нас земному пейзажу. Виділяємо п’ять особливостей космічних та аерофотознімків, які відрізняють їх від карт:

1. 1. Планове знімання відбувається з незвичної точки зору. Об’єкти, які ми легко, виходячи з досвіду, впізнаємо на землі, значно важче розпізнаються на аерофото- і космознімках;

2. 2. Аерофото- і космічні знімки виготовляють на чорно-білій панхроматичній плівці, крива світлочутливості якої не співпадає із відповідною кривою світлочутливості нашого ока. Частково виправляє цей недолік кольорове космо- чи аерофотозображення. Тоді як кольоровий спектрозональний знімок дає зображення настільки в умовних кольорах, що вони потребують спеціального розшифрування (наприклад, листяні ліси – голубим кольором, хвойні – фіолетовим, луки – червоним і т.п.). Це накладає свої особливості на процес інтерпретації;

3. В силу значного узагальнення контурів на знімках зникають окремі об’єкти, що мають малі розміри, але стають добре видимими об’єкти та явища, які при наземних дослідженнях не проявлялися. Наприклад, глобальні тектонічні розломи, характер розчленування рельєфу, впорядкованість природних чи антропогенних об’єктів. Проявляються також деякі невеликі об’єкти, такі як сліди русел рік, що блукали долиною, поховані долини;

4. Одна із відмін дистанційних знімків і топокарт, це та, що на знімках зафіксований вигляд місцевості в певний момент часу, який може бути не найбільш вигідним для дешифрування (наприклад, в зимовий період чи середина літа).

5. На знімках зображене господарське освоєння території, зокрема, сільськогосподарські поля, які не рисують на топокартах

Велику роль при інтерпретації відіграє наше сприйняття. Ми не просто сприймаємо різноманітні лінії і плями на космо- чи аерофотознімках, але і об’єкти, що зобразилися на них. Ми подумки групуємо лінії і плями в малюнок, стараючись знайти знайомий образ чи примітити деяку закономірність. Вторинний процес – це вже розчленування образу на елементи. У зоровому образі в перший момент не сприймається ні зернистість знімка, ні мікроструктура складних об’єктів. Лише потім, з досвідом, складається правильне уявлення, виділяється те, що потрібно. Так, спершу сприймають населений пункт, а потім вже те, як проходять в ньому вулиці, як згруповані квартали і зелені зони, які будівлі тощо.

Часто дешифрувальник у процесі роботи відволікається від носія інформації – знімка. Йому безпосередньо відкриваються самі предмети. Чим ближче зображення до звичного земного вигляду предметів, чим більший масштаб знімка, тим простіше відволікатись досліднику від носія інформації – знімка. Відомо, що у кваліфікованого дешифрувальника виникає ілюзія типу «ефекту присутності». Тобто спостерігач подумки переносить себе у середовище, яке спостерігає, ніби «оживляючи» його. Добиваючись такого ефекту, дешифрувальник значно легше розпізнає такі об’єкти, які раніше розпізнавав із труднощами. Виходячи з вищесказаного процес інтерпретації дистанційних матеріалів поділяють на етапи:

I етап – виявлення об’єктів і явищ, які зобразилися на знімках. Розглядаючи знімки, дослідник бачить щось, що відрізняється фототоном або кольором, розмірами, формою, малюнком від інших об’єктів. Чим більше деталей бачить дослідник, тим повнішими будуть результати дешифрувальника. В процесі виявлення спостерігач йде від загального до окремого. Послідовно змінюються стадії: безпосереднє споглядання цілого, поділ зображення на більш дрібні компоненти, виділення елементарних одиниць. Виявлення може бути результатом ціленапрямленого пошуку певних об’єктів або воно може бути випадковим. В результаті емпіричного пізнання змісту виявлених об’єктів, дешифрувальник відповідає на питання «що це таке?». Часто при цьому встановлює нові факти. Процес дешифрування звичайно відбувається плавно, а встановлення нового факту – у вигляді скачка, внаслідок якого розкривають нове значення об’єкта. У подальшому отримані відомості будуть оцінені і стане очевидно, який об’єм корисної інформації дістали.

II етап – розпізнавання об’єктів, їхня індикація. Розпізнавання можна поділити на стадії – вгадування, виділення ознак, їхня систематизація, синтез і групування ознак, які визначають об’єкт. У досвідчених дешифрувальників ці моменти зливаються у нероздільний процес, але у тих, що вчаться, ці стадії добре виділяються.

III етап – формування понять і суджень про об’єкт. В результаті виявлення і розпізнавання об’єктів на знімках формуються нові знання про об’єкт, поглиблюються і уточнюються набуті раніше знання.

З великої кількості інформації, яка міститься на космічних та аерофотознімках, в процесі дешифрування, як правило вибирається не вся, а лише та частина, яка відповідає тематиці дослідження. Тому дешифрування поділяють на види, в залежності від задач:

1. загальне (топографічне, фізико-географо-ландшафтне);

2. галузеве (геологічне, геоморфологічне, геоботанічне, лісотехнічне, сільськогосподарське і т.д.);

3. регіональне (для прикладу, дешифрування районів багаторічної мерзлоти, карстових областей, пустель тощо).

Такий поділ пред’являє різні вимоги до методів дешифрування та інтерпретації і до властивостей аерофотознімків. Загальне дешифрування є певною мірою суцільним, а параметри аерознімків повинні бути «усередненими». У цьому випадку розпізнають всі об’єкти місцевості незалежно від їхнього виду і призначення. Важливим є саме виявлення об’єкта і точна його географічна прив’язка. Галузеве дешифрування – вибіркове, виділяють ті об’єкти, які цікавлять спеціаліста певної галузі природничих наук. Параметри аерофотознімків будуть конкретизовані згідно вибраних об’єктів дешифрування. При регіональному дешифруванні виявляють характерні об’єкти чи явища на місцевості, а також ті природні та соціально-економічні чинники, які їх зумовлюють.

За методикою отримання інформації, дешифрування поділяють на:

– евристичне (ручне);

– автоматизоване (яке здійснює комп’ютерна програма).

Евристичні методи дешифрування засновані на принципах творчої діяльності людини, непіддатливі практично прийнятній алгоритмізації. Автоматизовані методи базуються на алгоритмах логічної обробки зображень в процесі машинного пізнання образів.

За засобами виконання дешифрування поділяють на:

1) візуальне,

2) інструментальне,

3) польове,

4) камеральне.

Візуальне дешифрування – це, як правило, дешифрування з літальних апаратів, або його ще називають аеровізуальним. проводять при рекогносцируванні території для ознайомлення з місцевістю. Виконують як етап польових знімань місцевості. Доцільні для важкодоступних регіонів, якими є гірські системи, заболочені місцевості, пустелі та ін. Основним недоліком цього виду дешифрування є швидка зміна об’єктів, що не дозволяє достатньо добре зафіксувати дрібні деталі.

Інструментальне дешифрування – це отримання інформації за допомогою приладів і комп’ютерних програм, починаючи від найпростіших – дзеркально-лінзового стереоскопу, до складних, таких як стереокомпаратори, інтерпретоскопи. На даний час для високоточних досліджень використовують стереофотограмметричні станції, які являють собою потужний комп’ютер (більше 60 Гбайт пам’яті) із великою роздільною здатністю екрану (більше 2000 пікселів). В пам’ять комп’ютера вводять цифрові аерофотознімки і отримують зображення на екрані монітора, яке можна розглядати через оптичну систему, розташовану попереду монітора. Інформацію зі знімків оцифровують і на її основі складають карти.

Польове дешифрування полягає в тому, що знімки порівнюють з місцевістю у природніх умовах, розпізнають зображені об’єкти, встановлюють їхні властивості і взаємозв’язки. При польовому дешифруванні дослідники безпосередньо стикаються з об’єктами, які картографують. Дякуючи цьому досягається висока ступінь достовірності і повнота. Польове дешифрування починають із підготовчих робіт і завершують обробкою і оформленням результатів. Вибирають топо- і географічні карти різного змісту і відповідного масштабу. Якщо знімок 1:20 000 беруть відповідні топокарти 1:25 000, 1:50 000 і т.д. Розробляють маршрути так, щоб включати характерні природні обєкти. У відкритих районах смуга охоплення – 500 м (3 км маршрут), у закритих – 250 м (6 км для 1:10 000 знімка). Починають польове дешифрування з надійного, добре знайомого контура. Підійшовши до нього зорієнтовують знімок. Часто контури не співпадають, тому вибирають опорні точки, які виразно зображені. Результати наносять безпосередньо на знімок або на кальку. Записи здійснюють в спеціальних географічних журналах.

Камеральне дешифрування відрізняється від польового тим, що його виконують у лабораторних умовах. Метод використовують при дрібномасштабних дослідженнях материків, рівнин чи гірських систем, протяжних зон. Його перевагами є економічність, комфортні умови праці, можливість кооперування різних спеціалістів, їхнє консультування, застосування різноманітної апаратури. Проте камеральне дешифрування має імовірнісний характер, що впливає на достовірність результатів і потребує польового доопрацювання.