Ознакомление с методикой дешифрирования аэрофотоснимков

Распознавание по фотоизображению объектов местности, необходимых для составления плана или других целей, и выявление их содержания с обозначением в условных знаках качественных и количественных характеристик называется дешифрированием.

К факторам, определяющим характер фотоизображения, относятся прежде всего особенности отражательной способности снимаемых объектов, которая зависит от растительного покрова, увлажненности объекта, рельефа, от времени года и т.д.

Возможность распознавания изображения объекта определяется наличием граничных линий со смежными объектами, тоновой или цветной контраст которых лежит в пределах зрительного восприятия. Распознавание по фотоизображению элементов местности и определение их наименования возможны, в определенных пределах, в камеральных условиях и не ограничены в полевых.

Камеральное дешифрирование основано на использовании изобразительных свойств фотоизображения и изучения различных вспомогательных материалов, дополняющих информацию о дешифрируемом объекте. В зависимости от назначения различают топографическое и специальное дешифрирование. К специальным видам дешифрирования относятся: сельскохозяйственное, почвенное, гидрографическое, лесотаксационное, геологическое, военное и т.д.

Общим для всех видов специального дешифрирования является дешифрирование основных топографических элементов.

Дешифрированию объектов местности способствуют изобразительные свойства фотоизображения, которые складываются из отдельных прямых и косвенных признаков, получивших название дешифровочных.

Прямые и косвенные дешифровочные признаки присущи почти всем объектам местности, которые изобразились на аэрофотоснимках данного масштаба. К ним относятся: тон и структура изображения объекта, его форма и размеры, а также тень (собственная и падающая) для объектов, возвышающихся над земной поверхностью.

Тон. Все многообразие объектов передается на фотоизображении целой гаммой тонов от белого до черного. В более светлых тонах изображаются сухие дороги с покрытием, грунтовые, песчаные отмели, освещенные стороны скирд соломы, крыш строений и т. п. В серых тонах изображается большая часть пахотных земель, в более темных - лесные массивы, заболоченные участки, заливные луга, пруды, озера, реки.

Структура изображения объекта. Тон часто дополняется структурой или рисунком изображения. Например, для массива приусадебных участков характерен мозаичный рисунок, образуемый прямоугольниками различного тона. Лесные угодья имеют зернистую структуру изображения. Для огородов и распаханных пашен характерен полосатый рисунок — результат параллельного расположения борозд.

Форма. Для многих объектов местности, особенно искусственных сооружений, характерна правильная геометрическая форма. Профилированные дороги состоят из прямолинейных участков, сопряженных плавными кривыми. Хозяйственные постройки, теплицы, мосты имеют прямоугольную вытянутую форму. Жилые дома в сельской местности изображаются прямоугольниками или квадратами и т. п. Форма таких объектов на аэрофотоснимке практически не искажается.

Объекты местности естественного происхождения (ручьи, озера, бровки оврагов, границы естественных угодий и т. п.) имеют криволинейные формы.

Размеры. Размеры объектов зависят от масштаба фотоизображения, причем для практического использования достаточно знать приближенное значение среднего масштаба для всех аэрофотоснимков.

Тень. Собственная тень у таких предметов, как жилые и хозяйственные постройки, деревья, кусты, крутые склоны оврагов, обрывы и т. п. образуется с неосвещенной солнцем части. Падающие тени отображают несколько вытянутую форму силуэта объекта.

Косвенные признаки. Взаимное расположение объектов местности - явление не случайное, оно подчинено определенным закономерностям, отражающим взаимную связь предметов и явлений. Примером использования косвенных признаков может служить дешифрирование на аэрофотоснимках грунтовых дорог. Если дорога соединяет два населенных пункта, ее относят к проселочной; обрывающуюся в поле дорогу обозначают условным знаком полевой. Место пересечения дороги рекой без моста дешифрируют как брод, а пересечение проселочной дороги с железной дорогой — как переезд и т. п.

Дешифрированию не подлежат: ориентирные предметы (отдельно стоящие деревья, геодезические сигналы, километровые столбы и т. п.), промышленные объекты, различные общественные, научные и учебные здания, жилые постройки, наземные и подземные коммуникации ( линии связи, газопроводы и т. п.) гидротехнические сооружения, находящиеся внутри постороннего землепользования, а также внутри полос отвода, кроме сельскохозяйственных угодий, мостов, бродов, паромов и др. Не указывают скорость рек, глубину бродов, грузоподъемность мостов, проходимость болот и др.

Дешифрированию подлежат следующие объекты: пашня, залежь, сенокосы, пастбища, сады, ягодники, виноградники, леса, кустарники, болота, пески, солончаки и др.

Обязательному дешифрированию подлежат естественные и искусственные формы рельефа, которые не отображаются горизонталями: овраги, промоины, осыпи, обрывы, карстовые воронки (естественного происхождения), курганы, валы, ямы, каналы (искусственного происхождения).

От точности положения границы землепользования зависит правильность определения площади землепользования, поэтому ошибка определения положения не изобразившихся на фотоизображении поворотных пунктов границы по отношению к ближайшим, ясно изобразившимся контурам на фотоплане не должна превышать 0,3 мм.

Наставлением по дешифрированию аэрофотоснимков предусматривают следующие основные требования к точности выполнения этого вида работ:

-для границ объектов, совпадающих с четко изобразившимися на аэрофотоснимке фотолиниями, ошибка опознавания и вычерчивания не должна превышать 0,2 мм относительно данной фотолинии;

-для неясно выраженных границ угодий ошибка опознавания устанавливается в зависимости от возможности определения границы на местности и не должна превышать 1,5 мм;

-для не изобразившегося, но отчетливо различаемого на местности элемента ошибка инструментального его определения (линейными засечками или другими приемами) относительно хорошо опознаваемых точек не должна превышать 0,3 мм.

Размеры наименьшей площади участков (в масштабе фотоплана), подлежащих дешифрированию, установлены в зависимости от ценности возделываемых на них культур:

2мм ² для участков, занятых под чай, табак виноград и т. п.;

4мм ² для участков пашни залежи, сенокосов и пастбищ;

10мм² для несельскохозяйственных земель.

Линейные элементы ситуации (дороги, канавы, лесные полосы, гидрографическая сеть и т. п.), границы характерных форм естественного и искусственного рельефа дешифрируют независимо от размеров их площади.

2. Определение топографических и других объектов на снимке

Логический анализ прямых и косвенных признаков значительно повышает достоверность сущности дешифрируемых объектов.

Дешифрирование аэрофотоснимков выполняют в следующем порядке.

Отыскивают на карте участки местности, изображенные на аэрофотоснимках и определяют масштаб снимков. Затем ориентируют аэрофотоснимки по теням так, чтобы изображение теней от объектов было направлено в сторону, противоположную источнику света. Если пренебречь этим требованием, то создается ложное представление о рельефе и предметах, изображенных на аэрофотоснимке. Высокие места могут показаться углубленными и наоборот (обратный стереоэффект). После этого бегло просматривают аэрофотоснимки для того, чтобы представить в общих чертах то, что на них изображено. Закончив просмотр снимков, приступают к тщательному изучению изображения объектов.

Последовательность дешифрирования объектов устанавливается исходя из трудности их распознавания. Вначале дешифрируют более легкие, а затем более трудные для дешифрирования объекты в следующем порядке: населенные пункты, дороги, гидрография, рельеф, растительный покров.

Главные демаскирующие признаки основных топографических объектов

Населенные пункты дешифрируют по характерной структуре изображения, создаваемой системой улиц и площадей.

Города имеют в основном правильную планировку и плотную застройку с хорошо заметным благоустроенным центром.

Поселки сельского типа дешифрируют по наличию приусадебных участков, примыкающих к жилым постройкам. Планировка, не всегда правильная, чаще всего они вытянуты вдоль дорог; постройки малы по размерам и одинаковы по очертанию.

Железные дороги дешифрируют по плавным закруглениям, выемкам и откосам, наличием вдоль полотна широких полос отчуждения, пересечением с автодорогами под прямым углом.

Шоссейные дороги дешифрируют по наличию четких контуров полотна, значительным по протяженности прямолинейным участкам и правильным, но более крутым, чем у железных дорог закруглениям; кюветы и канавы по сторонам изображаются более темными полосками, чем полотно дороги.

Проселочные дороги дешифрируют по извилинам, неровным краям полотна и изменчивой ширине дороги.

Тропинки выделяются тонкими светло-серыми линиями. Примятая трава имеет более светлый тон, чем свежая.

Мосты на дорогах дешифрируют по изменению ширины полотна и падающим теням.

Водная поверхность глубоких и спокойных водоемов отображается на аэрофотоснимках черным тоном, который заметно светлеет в мелких местах с песчаным дном, в водоемах с мутной водой, с поверхностью, покрытой рябью от ветра или от водорослей.

Реки озера и другие водоемы дешифрируют по однотонному изображению поверхности воды и резко очерченным береговым линиям.

Броды выявляют по большому количеству дорожек и тропинок, выходящих к берегу реки. В самом русле реки видны отмели светлого тона.

Рельеф дешифрируют с помощью стереоскопа по стереопаре снимков.

Скаты выявляют благодаря различной освещенности. Скаты, обращенные к солнцу, светлее ровных мест и скатов, наклоненных от солнца.

Овраги дешифрируют по их ветвящемуся, четко выраженному контуру и темным теням от обрывистых скатов.

Обрывы дешифрируют по тону изображения. Если обрыв не освещен, то он выделяется черным или темно-серым цветом своего изображения на фоне окружающей местности, а если освещен, то его изображение светлее, чем фон окружающей местности.

Пашни дешифрируют по тону. В зависимости от сухости и покрытия почвы растительностью изменяется тон от светло-серого до серого. Искусственные прямолинейные границы контуров. На крупномасштабных снимках видны следы обработки.

Луга имеют серый тон, криволинейные очертания. Сухой луг светлее влажного.

Сады и парки выявляют по четким рядам деревьев, которые изображаются на снимках в виде черных точек и по контурам участка, изгородям и пр.

Леса дешифрируют по темному зернистому тону изображения по своей форме и по длинной тени, прилегающей к краям контура. Леса хорошо изображаются на аэрофотоснимках, но отдельные кроны деревьев дешифрируются только на снимках масштаба 1:15000 и крупнее.

Просеки и вырубки в лесу легко дешифрируют по характерным прямолинейным границам.

Гари на аэрофотоснимке изображаются неровным серым тоном, а границы контура имеют неправильную форму. Свежие гари изображаются темно-серым тоном.

При распознавании породы леса надо учитывать следующие признаки.

Еловые леса дают пестрый рисунок из-за разной высоты деревьев. Кроны светлее и меньше, чем промежутки между ними. В стереоскоп выявляется конусообразность деревьев.

Сосновые леса дают однообразный светло-серый рисунок, характерный для примерно одинаковой высоты деревьев. В стереоскоп выявляется закругленность крон.

Лиственные леса на аэрофотоснимках значительно светлее хвойных; небольшие промежутки между кронами.

Кустарники дают более светлый тон по сравнению с лесом; короткие тени. Нет густого сплошного массива, нет просек.

СУЩНОСТЬ АЭРОФОТОТОПОГРАФИЧЕСКОЙ СЪЕМКИ. ВИДЫ АЭРОФОТОСНИМКОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ПРИ ЛЕСНОЙ СЪЕМКЕ И ТАКСАЦИИ ЛЕСА

Методы и процессы аэрофототопографической съемки. Аэ­рофототопографическая съемка — основной способ создания топографических карт. Приемы и методы такой съемки ис­пользуют также при составлении лесных планов и карт. В на­стоящее время лесоустройство и лесную таксацию осуще­ствляют в основном с использованием аэрофотоснимков. Для составления топографических карт разработаны два метода: комбинированная аэрофототопографическая съемка, при кото­рой контурную часть карты составляют по аэрофотоснимкам, а рельеф изображают по результатам полевых наземных из­мерений; стереотопографическая съемка, когда по снимкам изображают "на карте и контуры и рельеф. На лесной съемке используют аэрофотоснимки в основном для создания контур­ных планов.

Основные процессы аэрофототопографической съемки сле­дующие: воздушное фотографирование; проявление фотопленки и печатание снимков; топографо-геодезические работы с целью дешифрирования, плановой и высотной привязки снимков; ка­меральные измерительные (фотограмметрические) и дешифро-вочные работы по снимкам; составление и оформление ориги­нала карты (плана).

Аэрофотоснимок — фотографическое изображение ме­стности, полученное аэрофотоаппаратом (АФА) с самолета или какого-либо другого летательного аппарата на фотопленке (негатив) или отпечатанное с нее на фотобумаге (позитив). Чаще всего под аэрофотоснимком понимают позитивное изо­бражение сфотографированного участка местности на фотобу­маге, где тона изображений объектов близки к тонам объек­тов. Для составления лесных планов и изучения характеристик лесной растительности применяют снимки, снятые кадровыми АФА. В них одновременно происходит экспонирование

{построение оптического изображения) части аэроплен'ки, ог­раниченной прикладной рамкой. Экспонированную часть назы­вают кадром. Размеры кадров бывают в основном 18x18 и 30X30 см.

Современные аэрофотоаппараты в зависимости от емкости кассет и размеров кадров позволяют без перезарядки получать аэрофильмы, состоящие из 150—300 снимков. На каждом из них есть изображение местности и показания регистрирующих приборов: координатные метки и порядковый номер снимка, фокусное расстояние камеры; часы, фиксирующие время съемки; круглый уровень, показывающий угол наклона снимка к горизонту. Если нет автоматической регистрации показаний приборов, после проявления фильма на кадрах ставят их по­рядковый номер, шифр и дату залета.

При измерениях по снимку кроме положения осей коорди­нат важно знать величину фокусного расстояния фотоаппарата и положение главной точки снимка (рис. 91). Фокусным расстоянием называют длину перпендикуляра, опущенного из задней узловой точки объектива АФА на плоскость при­кладной рамки; продолжение перпендикуляра до пересечения со снимаемой поверхностью — оптическая ось АФА, а ос­нование его — главная точка снимка.

Виды аэрофотоснимков. В зависимости от положения и пространстве оптической оси АФА в момент фотографирова­ния снимки делят на плановые и перепек т и в н ы е. Пла­новые получают при отвесном положении оптической оси или с отклонением ее от вертикали до 3°. Такие снимки, изобража­ющие равнинную местность, по измерительным свойствам близки к карте; их используют для составления лесоустрои­тельных планшетов. Перспективные снимки получают при на­клонном положении оптической оси АФА. Изображенная на них местность выглядит примерно так же, как она представ­ляется наблюдателю, находящемуся на возвышенности. Такие снимки используют в качестве дополнения к плановым для изучения качественных характеристик объектов при лесном дешифрировании.

В зависимости от назначения снимков, размеров и конфи­гурации снимаемой площади различают аэрофотоснимки маршрута и площади. Первые получают при фотографи­ровании узкой полосы местности, например при аэроизыска­ниях дорог, путей лесосплава и др.; для исключения разрывов в изображении, а также для его стереоскопического изучения маршрут фотографируют с продольным перекрытием 60—70%. Вторые получают при фотографировании района с нескольких параллельных маршрутов, связанных м^жду собой перекры­тием 30—40%. Такие снимки используют для картографиро­вания и лесоинвентаризации.

В зависимости от фотоматериалов аэрофотоснимки подраз­деляют на черно-белые, цветные и спектрозональ-н ы е. Наиболее распространенные из них черно-белые, по которым надежно определяются границы нелесных не покры­тых лесом площадей, топографические объекты и резко разли­чающиеся по возрасту, полноте и высоте участки леса. Цвет­ные снимки получают на трехслойной пленке. Каждый ее слой чувствителен к одному из основных цветов (красному, синему, зеленому). Недостаток черно-белых и цветных аэрофотосним­ков заключается в том, что на них не четко разграничиваются разнородные по свойствам, объекты, обладающие одинаковой или почти одинаковой отражательной способностью в видимой части спектра.