Тема Вводная лекция
Скачать 0.91 Mb.
|
| Тема 1. Вводная лекция. План: Фотограмметрия - техническая наука о методах определения метрических характеристик объектов и их положения в двух- или трехмерном пространстве по снимкам, полученным с помощью специальных съемочных систем. Такими системами могут быть традиционные фотографические камеры, а также системы, использующие иные законы построения изображения и иные (кроме фотографических слоев) регистраторы электромагнитных излучений. Основная задача фотограмметрии — топографическое картографирование, а также создание специальных инженерных планов и карт, например кадастровых. Фотограмметрические методы позволяют также экономично и достаточно точно решать непосредственно по снимкам некоторые прикладные задачи, например измерять площади участков местности, определять их уклоны, получать количественные характеристики эрозионных процессов, выполнять вертикальную планировку с определением объема земляных работ и др. Это направление метрической обработки снимков принято называть прикладной фотограмметрией. Метрической обработке снимков обычно предшествует (иногда совмещается) процесс отбора подлежащих нанесению на изготавливаемые планы и карты объектов, которые опознают на анализируемых изображениях, определяют их качественные и количественные характеристики, положение границ и выражают полученные данные условными знаками. Этот процесс называют дешифрированием снимков. В процессе дешифрирования выполняют также досъемку не отобразившихся на снимках элементов ситуации. В двадцатые годы прошлого столетия были сделаны попытки использования аэрофотоснимков для специализированного изучения лесов и в начале тридцатых годов — почв. Создание космических летательных аппаратов и съемочных систем, работающих в более широком диапазоне электромагнитных излучений с оперативной доставкой по радиоканалам результатов съемки на пункты приема, активизировало развитие этого направления. Оно получило название «дистанционное зондирование». Под дистанционным зондированием понимают неконтактное изучение Земли (планет, спутников), ее поверхности, близповерхностного пространства и недр, отдельных объектов, динамических процессов и явлений путем регистрации и анализа их собственного или отраженного электромагнитного излучения. Регистрацию можно выполнять с помощью технических средств, установленных на аэро- и космических летательных аппаратах, а также, в частных случаях, на земной поверхности, например при исследовании динамики эрозионных и оползневых процессов, в гляциологии и др. Принципиально к дистанционному зондированию можно отнести известные методы исследования недр Земли — сейсморазведку и гравиразведку, сканирующую эхолоцию дна водоемов и др. В изучении земельных ресурсов, кадастре, земельном и экологическом мониторинге используются методы зондирования только с помощью электромагнитных излучений. Дистанционное зондирование, интенсивно развиваясь, выделилось в самостоятельное направление использования снимков. Международное фотограмметрическое общество (МФО), в которое входил СССР и входит ныне Россия, в 1980 г. преобразовано в Международное общество фотограмметрии и дистанционного зондирования (МОФ и ДЗ). Взаимосвязь основных направлений использования снимков и наименования направлений может быть представлена схемой. Дешифрирование (интерпретация) технологически входит одновременно в обе части названия дисциплины. В дистанционном зондировании роль дешифрирования превалирующая. Изучение дисциплины «Фотограмметрия и дистанционное зондирование» опирается на знание дисциплин: математика, информатика, физика, экология, почвоведение, инженерное обустройство территории, геодезия, географические информационные системы (ГИС). Знания, приобретенные при изучении данной дисциплины, позволяют специалистам, работающим в области землеустройства, формирования кадастра недвижимости, мониторинга землепользования и охраны окружающей среды, получать или квалифицированно заказывать и использовать цифровые кадастровые планы и карты, а также получать сопутствующие специальные карты. Тема 2. Дистанционное зондирование территории План лекции:
Дистанционное зондирование (ДЗ) означает получение информации о состоянии исследуемой территории по измеренным на расстоянии, без непосредственного контакта датчиков с поверхностью, характеристикам электромагнитного излучения. Используется широкий диапазон излучений от 0.4 мкм -30 м. В связи с этим используются различные средства съемки: фотографические, телевизионные, сканирующие, радиолокационные и др. Датчики могут быть установлены на космических аппаратах, самолетах и других носителях. Диапазон измеряемых электромагнитных волн - от долей микрометра (видимое оптическое излучение) до метров (радиоволны). Методы ДЗЗ:
Сама возможность идентификации и классификации объектов по информации ДЗЗ основывается на том, что объекты разных типов - горные породы, почвы, вода, растительность и т.д. - по-разному отражают и поглощают электромагнитное излучение в том или ином диапазоне длин волн.  Рис.1. Поглощение и отражение объектами ЭМ излучения Данные ДЗЗ, полученные с датчиков космического базирования, характеризуются большой степенью зависимости от прозрачности атмосферы. Поэтому на космических аппаратах устанавливаются многоканальные датчики пассивного и активного типов, регистрирующие электромагнитное излучение в спектральных диапазонах, расположенных в "окнах прозрачности" земной атмосферы. Методика тематического анализа данных ДЗЗ заключается в определении спектральных диапазонов, чувствительных к изменениям спектральных свойств целевых объектов и выборе зависимостей, связывающих значения дистанционно измеренных яркостей с искомыми параметрами среды (состав, влажность, структура почв при мониторинге почв, типы растительности, уровни вегетации, проективное покрытие при мониторинге фитоценозов, содержание фитопланктона, минеральных взвешенных веществ, органического вещества при мониторинге водной среды и т.п.). Достоверность количественных результатов анализа определяется тем, известны или нет на момент измерений точные значения коэффициентов зависимостей между параметрами среды и спектральными характеристиками целевых объектов. Наиболее часто встречающийся способ повышения достоверности - проведение одновременно с космической съемкой тестовых измерений на репрезентативных участках. Оперативное дистанционное зондирование Земли методами аэро- и космической съёмки в кратчайшие сроки даёт людям информацию об изменении поверхности. Информация такого рода на большие территории служит для мониторинга как географических, так и техногенных процессов, анализ которых приносит значительную эффективность при управлении сферами человеческой жизнедеятельности. Но в первую очередь, аэрофотосъёмка находит широкое применение в топографии - научной дисциплине, занимающейся подробным изучением земной поверхности в геометрическом отношении и разработкой способов отображения этой поверхности на плоскости в виде топографических карт и планов. Практические работы по созданию оригинала топографических карт называются топографическими съёмками. Основным видом съёмки в целях картографирования территории России является аэрофототопографическая съёмка. 2. Электромагнитное излучение и его свойства Солнечное излучение, достигая Земли, частично отражается ее поверхностью, а частично поглощается, превращается в тепловую энергию и составляет собственное излучение Земли. Отраженная и излучаемая Землей радиация имеет волновую и корпускулярную природу и представляет спектр электромагнитных колебаний. Часть спектра от 0,4 до 0,7 мкм воспринимается человеческим зрением и называется видимой областью спектра.
 Рис. 2. Прозрачность атмосферы Но среди света, отражаемого поверхностью Земли, присутствуют лучи с длинами волн короче 0,4 мкм, названные ультрафиолетовыми, и от 0,7 мкм до 3 мкм — ближними инфракрасными (ИК). Более длинноволновая часть спектра, где преобладает собственное излучение Земли, делится на инфракрасный тепловой- и радиодиапазоны. Инфракрасный тепловой диапазон с длинами волн от 3 до 1000 мкм — это излучение земной поверхности в виде тепла, накопленного в результате превращения световой энергии в тепловую. Большая часть этого излучения поглощается атмосферой. Радиодиапазон включает длины волн больше 1 мм. В этом диапазоне можно регистрировать не только собственное излучение Земли, но и излучение, создаваемое искусственным источником. Поступающее на земную поверхность солнечное излучение проходит через атмосферу, значительно преобразующую его. Прозрачность атмосферы неодинакова по спектру (рис. 2). Излучение одних участков спектра (их называют окнами прозрачности) почти беспрепятственно проходит через атмосферу, излучение других большей частью отражается (рассеивается) или поглощается ею. Поглощение атмосферой излучения (рис. 3) зависит прежде всего от поглощения парами воды, а также углекислым газом, озоном. В видимой области спектра атмосфера достаточно прозрачна.  Рис. 3. Приход солнечной радиации: 1 — на верхнюю границу атмосферы; 2 — на поверхность моря Только облака могут существенно поглощать излучение. В инфракрасной области поглощение самое высокое, здесь существуют лишь окна прозрачности: ближнее в интервале от 3 до 5 мкм и дальнее — от 8 до 14 мкм. Ближнее окно используется для регистрации отраженного солнечного излучения, а дальнее — собственного излучения Земли. Для волн радиодиапазона атмосфера полностью прозрачна, что делает актуальным совершенствование средств регистрации излучения в этой части спектра. Рассеяние в атмосфере происходит на молекулах и аэрозолях. Согласно закону Рэлея, интенсивность рассеяния частицами, размеры которых меньше длины световой волны, обратно пропорциональна четвертой степени длины волны, т.е. в наибольшей степени рассеивается фиолетовый и синий свет. Рассеяние создает дополнительную яркость, искажая таким образом действительное соотношение отражательных свойств объектов по спектру. Скопления более крупных молекул и частицы аэрозоля создают ахроматичный рассеянный свет. Дымкой принято называть свечение слоя атмосферы, находящегося между объектом и наблюдателем (съемочной системой), вызванное рассеянием света на флуктуационных неоднородностях газов и на твердых частицах. Она ослабляет световой поток, регистрируемый приемником излучения, но одновременно создает дополнительное свечение, что приводит к понижению контраста на снимках, полученных в видимой области спектра. Дымка может создаваться твердыми частицами как естественного происхождения, например, пыли или соли, так и привнесенными в атмосферу в результате хозяйственной деятельности человека. Интенсивность дымки зависит от угла между падающим солнечным лучом и направлением визирования. На снимках, полученных при низком Солнце и широкоугольными съемочными камерами, влияние дымки может быть очень существенным. Оно выражается в снижении контраста на краях снимка, особенно в его посолнечной (находящейся дальше от Солнца) части. Освещенность земной поверхности, т.е. количество световой энергии, приходящейся на единицу площади, преимущественно складывается из прямой и рассеянной солнечной радиации, соотношение между которыми меняется в зависимости от высоты Солнца, крутизны и ориентировки склонов. При высоком Солнце преобладает прямая радиация, что приводит к резким различиям в освещенности склонов разной экспозиции: одни склоны оказываются освещенными, другие — в тени или полутени. В ясный, безоблачный день в околополуденные часы освещенность склонов может различаться в четыре—шесть раз. Тени в это время занимают наименьшую площадь, но зато плотность их очень велика, поэтому объекты в тенях распознаются очень неуверенно или не распознаются вовсе. При низком Солнце возрастает доля рассеянной радиации, тени становятся более прозрачными, хотя и значительно большими по площади. Разница в освещенности склонов разной экспозиции уменьшается. Повысить надежность дешифрирования территорий с разными природными условиями можно, используя снимки, полученные при разной высоте Солнца. Так, залесенные территории лучше дешифрируются при минимальных размерах теней, т.е. при высоком Солнце (более 40°), так как в противном случае падающие тени деревьев верхнего яруса закрывают кроны более низких ярусов. Наоборот, микрорельеф в степных и пустынных районах более уверенно распознается при низком Солнце за счет большей площади теней. При дешифрировании горных территорий наибольший эффект дает использование снимков, полученных при средней высоте Солнца, когда тени не слишком велики и более прозрачны, чем в полдень. Приход солнечной радиации на поверхность Земли зависит от ориентировки и крутизны склонов. Не только прямое, но и рассеянное освещение всегда больше на склонах южной экспозиции. В январе крутые южные склоны могут иметь продолжительность возможного облучения в 13-14 раз больше, чем северные. Горизонтальные и наклонные участки по-разному освещаются Солнцем: в утренние часы наклонные (к Солнцу) поверхности освещены сильнее, чем горизонтальные, а в полдень, наоборот, больше радиации поступает на горизонтальные участки. Это приводит к тому, что одинаковые или близкие по характеру объекты на разных склонах изображаются на снимках неодинаково, что важно иметь в виду при дешифрировании. Метеорологическим элементом, существенно влияющим на освещенность, является облачность. С одной стороны, облака являются помехой при съемке, так как их наличие приводит к тому, что практически выпадают из обработки площади, закрытые тенями от них, а при съемке из космоса и их изображениями. С другой стороны, облачность изменяет освещенность снимаемой территории. Кучевая облачность снижает освещенность в два—четыре раза, облака среднего яруса — на %. Облачность верхнего яруса, наоборот, увеличивает общую освещенность за счет увеличения доли рассеянной радиации. Съемка под тонкой пленкой облачности верхнего яруса дает снимки, исключительно подходящие для дешифрирования горных районов, так как на них практически отсутствуют тени. Однако такая ситуация встречается крайне редко.
Основным направлением развития аэрокосмических средств наблюдения природной среды является использование регистраций отражения света и собственного излучения Земли в разных спектральных интервалах 
Визуальное наблюдение - визуальное дешифрирование не теряет своего значения, несмотря на развитие методов автоматизированной обработки снимков, но для достижения хороших результатов требуют высокой профессиональной подготовки и хорошего знания объектов дешифрирования. Процесс визуального анализа изображения принято делить на три стадии: обнаружение, опознавание, интерпретация. Последняя из них предполагает выявление существа объекта, отнесение его к какой-либо категории, предусмотренной легендой или ранее известной дешифровщику, т.е. связана с логическим восприятием. Две первые представляют особенности зрительного восприятия. Фотографирование По-прежнему дает наиболее детальную информацию о пространственной структуре земной поверхности. Техника аэрофотосъемки (АФС) не претерпевает существенных изменений и наиб. интерес в посл. годы имело космическое фотографирование. ФС с пилотируемых орбитальных станций (ПОС) производятся ручными или стационарными картографическими камерами. Снимки с ПОС достигли разрешения 10-40 м. Однако такое высокое пространственное разрешение КС не является их бесспорным достижением. Во-первых, главное преим. КС перед обыч. АС в их обзорности и генерализации, а не в детализации изображения однородных образований. Во-вторых, задачи детального исследования природы решаются обычной АФС в широком диапазоне масштабов 1:1000 до 1 : 150000. В-третьих, согласно существующим международным нормам, считается допустимой глобальная космическая съемка состояния природной среды с разрешением 16-30 м, что соотв. масштабу фотографирования 1 : 4000000 - 1 : 8 000 000 при разрешающей способности 0,035 мм. Преим. КС:
Все это обеспечивается обычными телевизионными средствами съемки метеорологических ИСЗ. Аэрофотосъмка (АФС) обслуживает картографирование в крупных и средних, так наз. «съемочных» масштабах 1: 10 000 – 1: 300 000. Космические фотографии – черно-белые на панхроматической пленке, цветные в естественных и спектрозональные в условных цветах – являются основой средне- и мелкомасштабного тематического картографирования. они используются г.о. для контурного дешифрирования, выделения природных образований, прослеживания их границ, изучения внутренней структуры и картографирования природных и трансформированных объектов в масштабах 1: 300 000 – 1: 3 000 000. По косм. фото показывается также детал. морфоструктура антропогенных воздействий с отражением соотношений разных генетических типов антроп. трансформаций. Однако, несмотря на хорошее пространственное разрешение и успешное контурное дешифрирование, вероятности распознавания состава объектов по космическим фотографиям сильно колеблются г.о. в пределах 0,6- 0,9, что не может полн. удовл. требования практического использования. В течение посл. лет успешное космическое фотографирование проводилось с ПОС «Салют» и «Skylab». Многозональное фотографирование – синхронное фотографирование одного и того же участка многообъективной фотокамерой с разными комбинациями фотопленок и светофильтров. Проводилось с самолетов, начиная с 1964 г. Спектрофотометрирование – измерение спектральной отражательной способности. Первое успешное спектрофотометрирование было проведено летчиком-космонавтом В.И. Севостьяновым с ПКК «Союз-9» в 1970. Это позволило впервые классифицировать основные типы природных образований по спектрам, измеренным за пределами земной атмосферы. Космическое спектрофотометрирование учитывает оптическую неоднородность участка. Телевизионная съемка – проводилась с метеорологических ИСЗ в спектральном интервале 0,5- 0,75 мкм с разрешением 1-3 км. После 1974 была использована усовершенствованная камера с разрешением 0,3-0,6 км, что позволило стандартизировать измерения и получать количественные данные об оптических характеристиках земной поверхности. ТС наиболее перспективны для наблюдения быстро меняющихся природных явлений, кроме того используются для мелкомасштабного физико-географического районирования. Инфракрасная съемка – проводилась с самолетов и спутников в первом 3,4 - 5,6 мкм и во втором 8,0 - 12,5 мкм окне прозрачности атмосферы. ИК съемка дает пространственно-временное распределение радиационных температур системы Земля – атмосфера.Мноспектральная съемка – т.е. съемка во многих узких спектральных интервалах с помощью ФЭУ, светофильтров и сканеров, как с самолетов, так и с КЛА имеют большой интерес в течение посл. лет. Проводились с метеорологических ИСЗ с высоты около 900 км, а также с ПОС( пилотируемая орбитальная станция). Наиболее перспективны для изучения с/х угодий и посевов. Микроволновая съемка – регистрация пассивного радиотеплового излучения в диапазоне 0,3 – 30 см, проводилась в экспериментальном порядке с ИЗС «Метеор» и Nimbus на длине волны  0,8 см с полем зрения 30 км. Кроме ИСЗ микроволновую съемку Земли проводили космонавты с ПОС «Skylab» в диапазоне около 2,1 см. Основное преимущество состоит в том, что во всех диапазонах (кроме 3,5 см) коэффициент пропускания атмосферы составляет 0,7 – 1,0 Активные локации – активные съемки (радарные, лидарные, лазерные и т.п.) проводились исключительно с самолетов, т. к. еще труднодоступны для космической съемки ввиду больших энергетических затрат. Но обладают высоким пространственным разрешением, независимы от состояния атмосферы, спектральной избирательности, глубины взаимодействия с экраном и т. д. |
)Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Урока: Вводная лекция. Оснащение урока Познакомить учащихся с нового предметом физика посредством демонстрации физических явлений и опытов |  | Вводная лекция предмет химии Рабочая программа составлена на основании фгос впо, в соответствии с целями (миссией) и задачами ооп впо и учебного плана направления... |
| Тематический план вводная лекция. Творческое мышление: «ресурсы» Сми. Студенты составляют «досье» подборку примеров из текущей периодики, выполняют контрольные, готовят реферат: «Творческое лицо... | | Тематический план вводная лекция. Творческое мышление: «ресурсы» Сми. Студенты составляют «досье» подборку примеров из текущей периодики, выполняют контрольные, готовят реферат: «Творческое лицо... |
| Вводная лекция Предназначено для самостоятельной работы студентов биологического факультета специальности 020201 «Биология», рейтингового контроля... | | Лекция I и проблема языка и сознания лекция II 31 слово и его семантическое... Монография представляет собой изложение курса лекций, про* читанных автором на факультете психологии Московского государственного... |
| Темы семинарских занятий По курсу История олимпийского движения История олимпийского движения. Вводная лекция Исторические предпосылки возникновения од | | Лекция 1 Вводная План Для общества вопрос о знании этих социальных институтов и умении направлять их развитие имеет первостепенное значение уже потому,... |
| Методические указания Вводная часть Тема: «Совершенствование техники ранее изученного материала по баскетболу игровым методом» | | Лекция религии современных неписьменных народов: человек и его мир... Редактор Т. Липкина Художник Л. Чинёное Корректор Г. Казакова Компьютерная верстка М. Егоровой |
| Лекция №5 Лекция №5 Вредные вещества и их воздействие на человека. Основы промышленной токсикологии | | Лекция Тема № понятие, предмет и признаки предпринимательской деятельности Тема урока: Повторение по теме «Правописание слов с безударными гласными, парными согласными в корне слов» |
| Лекция Тема № правовой режим имущества хозяйствующих субъектов Тема урока: Повторение по теме «Правописание слов с безударными гласными, парными согласными в корне слов» | | Лекция Тема № хозяйственные правоотношения. Право на осуществление... Тема урока: Повторение по теме «Правописание слов с безударными гласными, парными согласными в корне слов» |
| Лекционный курс Тема № Болезни органов дыхания 2 часа. Лекция №1. Хроническое легочное сердце Тема №3. Болезни органов пищеварения, желчного пузыря и желчевыводящих путей – 6 часов | | Лекция №2 Тема лекции Предмет исследования – ? какое свойство, качество, характеристику объекта изучаю |
