Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «СИБИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ» (ФГБОУ ВПО «СГГА») Институт геодезии и менеджмента Кафедра картографии и геоинформатики КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ ПО ДИСЦИПЛИНЕ ДЕШИФРИРОВАНИЕ АКС (4 СЕМЕСТР) Новосибирск СГГА 1 1 Дешифрирование АКС для создания топографических карт. Методы наземных съемок. Планово-высотные съемки. 1. Мензульная съемка — это планово-высотная, углоначертательная (графическая) крупномасштабная топографическая съемка, в процессе которой на планшет наносится ситуация и рисуется рельеф непосредственно в полевых условиях. Отличается наглядностью, возможностью выявить ошибки непосредственно в поле во время проведения измерительных работ. Мензульная съемка использовалась при создании карт и планов в масштабах 1 : 5000, 1 : 2000, 1 : 1000 и 1 : 500 на небольшие участки местности при отсутствии материалов аэрофотосъемки или наземной фотосъемки. Отличается большой трудоемкостью. Съемку выполняют мензульным комплектом, в который входят: мензула, кипрегель, ориентир-буссоль и дальномерные рейки. 2. Тахеометрическая съемка выполняется с помощью геодезических приборов — тахеометров, которые в зависимости от используемых в них дальномеров бывают различных типов (редукционные, электроннооптические, номограммные). Преимуществами этой съемки перед другими является быстрота ее проведения и обработка результатов съемки в камеральных условиях. Съемка проводится с точек съемочного обоснования — проложенных тахеометрических ходов. Полевые работы сводятся к измерению направлений (горизонтальных углов), расстояний и углов наклона (вертикальных углов). Направления на объекты местности (горизонтальные углы) измеряются полуприемом, расстояния — дальномером тахеометра, вертикальные углы — с помощью вертикального круга. Съемка проводится главным образом полярным способом. На точку съемочного обоснования устанавливается тахеометр, к снимаемому объекту — дальномерная рейка. По ней измеряют расстояние до объекта и берут отсчеты по горизонтальному и вертикальному кругу. По углу наклона вычисляется превышение. Все точки, на которые производилось визирование (съемка), называются пикетами. Высоту пикетов получают алгебраическим суммированием высоты точки стояния (точки съемочного обоснования) и превышения пикета над ней. Во время тахеометрической съемки на каждой станции обязательно ведется зарисовка плановой ситуации местности — абрис. На основе полевых измерений строят план местности: сначала по прямоугольным координатам наносят точки съемочного обоснования (точки тахеометрического хода), затем по горизонтальным углам и расстояниям наносятся реечные пикеты. Высотные отметки пикетов подписывают рядом с ними. Руководствуясь высотными отметками пикетов и принятой для данного масштаба высотой сечения рельефа, интерполированием производят построение горизонталей. 3. Глазомерная съемка — это углоначертательная съемка, производимая простейшими приборами с целью получения быстрого, хотя и приближенного по точности плана участка местности. Глазомерная съемка может быть плановой, а в сочетании с барометрическим нивелированием — и 2 планово-высотной. Она также может быть маршрутной и площадной. Производство глазомерной съемки сводится к ориентированию планшета, визированию на снимаемый объект, прочерчиванию на него направления, откладыванию в данном направлении расстояния и вычерчивании в полученной на планшете точке условного знака, принятого для изображения данного объекта в масштабе производимой съемки. (рис) Современные методы наземных съемок. GPS – определяет плановое и высотное положение, высоты координат, точность 2-3 мм спец, обор. К концу прошлого века наиболее совершенным методом определения пространственных координат стал метод, основанный на использовании искусственных спутников Земли. Суть его состоит в том, что летящие по строго заданным орбитам спутники, координаты которых в каждый момент времени точно известны, непрерывно излучают радиосигналы регистрируемые специальными приемниками на Земле. Это позволяет измерять радиотехническими средствами расстояния (дальности) от спутников до приемника. По этим дальностям определяется местоположение приемника, т. е. вычисляются координаты приемника (способом засечки). Для решения этой задачи созданы и уже достаточно широко используются две эксплуатационные космические системы: американская Global Positioning System (GPS) — Глобальная система позиционирования (ГПС) и российская Глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС). GPS и ГЛОНАСС работают в гринвичской пространственной геоцентрической системе координат. Начало координат расположено в центре масс Земли, ось Z направлена по Условному земному полюсу. Ось X лежит на пересечении экватор аи гринвичского меридиана. Ось У перпендикулярна оси X (система координат правая). Геоцентрические координатные системы устанавливают по высокоточным измерениям и закрепляют при помощи пунктов космических геодезических сетей. Следует иметь в виду, что геоцентрические системы координат для GPS и Г Л ОН АСС различны. Каждая система закреплена координатами пунктов своей геодезической сети и использует свой референц-эллипсоид. Поэтому положения точек — геодезические широта, долгота и высота по нормали будут получены относительно эллипсоида, которым пользуется данная система позиционирования. Геодезические широты и долготы могут быть переведены в плоские прямоугольные координаты. Напомним, у нас в стране их вычисляют на плоскости в проекции Гаусса—Крюгера в шестиградусных зонах. В кодовых приемниках заранее могут быть установлены нужные системы координат и им соответствующие единицы измерения, что освобождает от последующего пересчета полученных результатов. Геодезические высоты, регистрируемые с помощью приемников могут быть также пересчитаны в используемые на практике высоты. Измерения координат с помощью спутникового приемника производится следующим образом. Над точкой, положение которой требуется определить, устанавливается антенна приемника и в течение заданного времени регистрируются радиосигналы не менее, чем от четырех спутников. 3 Определяемые координаты высвечиваются на экране приемника. Точность определения координат пропорциональна времени, в течение которого идет прием радиосигналов. Еще большее повышение точности достигается одновременным применением двух приемников — одного «базового», находящегося в одном пункте с известными координатами, другого — «подвижного», перемещающегося по определяемым точкам. Записанная информация на обоих приемниках затем обрабатывается на компьютере по специальной программе. Портативные спутниковые приемники, распространение которых уже имеет массовый характер, позволяют определять их местоположение с различной точностью — от десятков метров до нескольких миллиметров. Однако следует иметь в виду, что в закрытых помещениях, глубоких оврагах приемоиндикаторы не работают. Благодаря своим свойствам — глобальность, оперативность, все погодность, оптимальная точность, отсутствие необходимости видимости между определяемыми пунктами — спутниковые системы позиционирования нашли широкое применение в сгущении геодезических сетей, исследовании сейсмической активности и вулканизма, океанологических исследованиях и т. п. В географических исследованиях и картографировании спутниковые системы позиционирования позволяют определять местоположение исследуемого объекта, производить трассирование контуров, регистрировать траекторию движения (пешком, на автомобиле, катере и других видах транспорта), строить орографические профили, проводить крупномасштабные съемки. Однако спутниковое позиционирование не может полностью заменить геодезию, которая располагает рядом практических способов получения координат недоступных объектов. Сочетание традиционных геодезических измерений и современных спутниковых технологий представляется наиболее рациональным. Дистанционные методы съемок К дистанционным съемкам относят все виды неконтактных съемок: с летательных воздушных и космических аппаратов (самолетов, вертолетов, космических кораблей, спутников и т. д.), судов и подводных лодок, наземных станций. (рис) Главные качества дистанционных изображений, это их высокая детальность, одновременный охват значительных обширных пространств, возможность получения повторных снимков и изучение труднодоступных районов. Благодаря этим качествам данные дистанционного зондирования нашли в картографии разнообразное применение и в том числе они служат источниками для составления и оперативного обновления топографических и тематических карт. Аэро- и космические снимки широко используются для создания общегеографических и тематических карт. Съемки ведут в видимой, ближней инфракрасной, тепловой инфракрасной, радиоволновой и ультрафиолетовой зонах спектра. 1. Фототеодолитная съемка — метод создания топографических планов и карт, основанный на использовании фотоснимков, полученных 4 фотографированием с точек земной поверхности, используется для создания крупномасштабных топографических планов при выполнении различных инженерных изысканий на небольших участках территории, выполняется редко, как правило, в горных и высокогорных районах. Фотографирование производится фототеодолитом, который является прибором, конструктивно объединяющим фотокамеру и теодолит. С помощью фотокамеры производится фотографирование местности, а теодолитом выполняются геодезические измерения, необходимые для вычисления координат точек, с которых производилось фотографирование. Составление оригиналов топографических карт и планов при этом методе съемки осуществляется по фотоснимкам с использованием фотограмметрических приборов. Комплекс работ слагается из следующих основных процессов: выбор базисов и контрольных точек на местности; выполнение полевых и камеральных работ по определению координат станций, контрольных точек и длин базисов; фотографирование фототеодолитом местности с выбранных станций и выполнение фотолабораторных работ; фотограмметрическая обработка стереоскопических пар наземных снимков на стереокомпараторах или стереоавтографах для получения топографической карты соответствующего масштаба. Космическая съемка производится с космических кораблей, спутников, воздушных шаров Космические фотоаппараты являются модификацией аэрофотоаппаратов. При космической съемке также как и при аэрофотосъемке используют различные виды пленок — черно-белые, цветные и спектрозональные. В результате космической съемки могут быть получены фотографические, телевизионные, радиолокационные и сканерные изображения. Многозональная съемка — это съемка местности одновременно в нескольких достаточно узких зонах спектра (не только в видимом диапазоне, но и в ультрафиолетовом, инфракрасном и радиодиапазонах). Для этого применяют многозональные космические фотокамеры с несколькими объективами, снабженными разными светофильтрами. В итоге получают цветные фотоизображения, по своей информативности превосходящие обычные цветные снимки. Так, например, по таким снимкам можно определить не только площади, покрытые лесом, но и состав его по породам,отличить зрелый лес от молодого и обнаружить участки, пораженные вредителями и болезнями. Телевизионные снимки и телевизионные панорамы получают с помощью передающих телевизионных камер (видиконов). Изображение передается на наземные пункты приема дистанционной информации в режиме реального времени и экспонируется по кадрам на фотопленку. Телевизионная съемка применяется для оперативного картографирования и мониторинга (слежения) за процессами, происходящими на Земле. Телевизионная съемка также используется при исследовании Луны, Венеры и других планет и их спутников. Благодаря телевизионным снимкам были реализованы программы по крупномасштабному картографированию Луны и планет земной группы. Сканерная съемка производится при помощи специального сканирующего устройства (качающегося зеркала или призмы). Это устройство 5 «просматривает» местность поперек движения космического носителя и посылает исходящее с Земли излучение в объектив и далее на точечный фотоприемник, где лучистый поток преобразуется в электрический сигнал, передаваемый с космического аппарата по каналам связи на Землю. Наземная аппаратура преобразует эти сигналы в изображения. При полете съемка ведется непрерывно и поэтому сканирование охватывает широкую непрерывную полосу местности. Масштаб сканерного снимка вдоль линии движения носителя остается постоянным, но вдоль строки сильно уменьшается к краям. Хотя сканерные изображения по качеству уступают кадровым фотографическим, их оперативность в цифровой форме дает огромное преимущество перед другими видами съемок. Радиолокационная съемка производится с помощью активных аэрокосмических съемочных систем — радиолокаторов бокового обзора Локационные снимки — это снимки в микроволновом диапазоне радиоволн с длинами от 1 мм до 1 м. (рис) Благодаря боковому обзору на снимках отчетливо изображается рельеф местности и его детали. Радиолокация позволила впервые закартографировать рельеф Луны и планет. Радиолокационные снимки возможно получать в любое время суток, они всепогодны, т. е. облачность для них не является помехой. Сочетание на картах традиционного картографического изображения с аэрокосмическим привело к появлению нового вида картографической продукции — фотокарт. Требования к аэросъемке Аэросъемка Существуют несколько разновидностей съемок с самолета: аэрофотографическая, тепловая инфракрасная, радиолокационная и др. Кроме того, традиционные аэрометоды включают ряд так называемых геофизических съемок — аэромагнитную, аэрорадиометрическую, аэроспектрометрическую, в резулътате выполнения которых получают не снимки, а цифровую информацию об исследуемых объектах. Из всех съемок наиболее распространенной является аэрофотографическая съемка. В зависимости от направления оптической оси аэрофотоаппарата различают: -плановую -и перспективную аэрофотосъемку. При плановой (вертикальной) аэрофотосъемке оптическую ось аэрофотоаппрата приводят в отвесное положение, при котором снимок горизонтален. Однако в процессе полета по прямолинейному маршруту аэросъемочный самолет периодически испытывает отклонения, которые характеризуют углами тангажа, крена и сноса (рыскания). Из-за колебаний самолета аэрофотоаппарат также наклоняется и разворачивается. Принято к плановым относить снимки, имеющие угол наклона не более 3°. При перспективной аэрофотосъемке оптическую ось аэрофотоаппарата устанавливают под определенным углом к вертикали. По 6 сравнению с плановым перспективный снимок захватывает большую площадь, а изображение получается в более привычном для человека ракурсе. По характеру покрытия местности снимками аэрофотосъемку делят на одномаршрутную и многомаршрутную. Одномаршрутная аэрофотосъемка применяется при исследованиях речных долин, прибрежной полосы, при дорожных изысканиях и т.д. Выборочную маршрутную аэрофотосъемку характерных можно выполнять в сочетании аэровизуальными наблюдениями. Для этих целей удобно использовать ручной аэрофотоаппарат или цифровую фотокамеру. Наибольшее производственное применение, для топографических съемок, получила многомаршрутная (площадная) аэрофотосъемка, при которой снимаемый участок сплошь покрывается серией параллельных прямолинейных аэросъемочных маршрутов, прокладываемых обычно с запада на восток. В маршруте на каждом следующем снимке получается часть местности, изображенной на предыдущем снимке. Аэрофотоснимки, получаемые с продольным перекрытием, образуют стереоскопические пары. Продольное перекрытие, выражаемое в процентах, устанавливается в зависимости от назначения аэрофотосъемки различным — от 10 до 80 % при среднем значении 60 %, Аэрофотосъемочные маршруты прокладывают так, чтобы снимки соседних маршрутов имели поперечное перекрытие. Обычно поперечное перекрытие составляет 30 %. Перекрытие снимков позволяет объединить разрозненные аэроснимки в единый массив, целостно отображающий заснятую территорию. Время для съемки выбирают так, чтобы снимки содержали максимум информации о местности. Для получения качественного изображения на аэрофотоснимках земной поверхности, кроме научно обоснованного выбора оптимальных фотографических и геометрических параметров аэрофотосъемки, необходим правильный выбор времени суток и сезона года для производства аэрофотосъемок. Весьма важным является региональный учет сезонных изменений внешнего облика ландшафтов, (снежного покрова, смену фенофаз развития растительности, состояние сельскохозяйственных угодий, режим водных объектов, влажность грунтов и т.д.) который в пределах различных природных зон изменяется не одинаково. Поэтому при дешифрировании необходимо учитывать особенности сезонной ритмики ландшафтов по природным зонам. Технические требования Технические средства для аэрофотосъемки, масштабы фотографирования, перекрытие аэроснимков, время фотографирования и тип аэрофотопленки выбирают в зависимости от географических особенностей территории, масштаба топографической съемки и высоты сечения рельефа Тип аэропленки. Для аэрофотосъемки используют: -черно-белые а) изопанхроматические (панхроматические) – очувствлена по всей видимой части спектра, используют для дешифрирования (панхром 15- светочувствительность 800 ед. , коэффициент контрастности 1,7 разрешающая способность 85 лин/ мм); б) инфрахроматическая И-760( для уточнения водных границ, опознавания увлажненных участков, при съемке растительного покрова).; 7 в) пленка имеющая инфрахроматический слой + панхроматический ортохроматический (для дешифрирования растительности, грунтов, н.п. дорог) -цветные: а) многослойные. Имеют 2-3 слоя (синий, зеленый, красный и инфракрасной ). б) спектрозональные аэрофотопленки. в) натуральные. При этом цветные аэрофотопленки применяются при использовании АФА с fK =100 мм и более. Цветную многослойную аэрофотопленку рекомендуется применять при съемках крупных населенных пунктов и открытых горных районов, а также при съемках в осенний период смешанных лесов. Спектрозональную аэросъемку применяют при съемках районов с разнообразной растительностью (весной и летом), а также районов с небольшими реками и озерами особенно там, где эта гидрографическая сеть маскируется различной растительность. Спектрозональная АФС для усиления преобразования естественных цветовых контрастов. Среди факторов, влияющих на дешифрируемость снимков, особое место занимает высота фотографирования. Высота съемки и фокусное расстояние fK объектива АФА обусловливают масштаб снимков в плане и (с учетом базиса фотографирования) вертикальный масштаб стереомодели местности, который характеризует точность измерения превышений ряда объектов (обрывов, древостоев, заводских труб и др.). Для аэрофототопографической съемки с целью создания карт масштабов 1:10000 и 1:25000 при картографировании: - не залесенных равнинных и всхолмленных районов используются АФА с fK = 70 мм -для залесенных районов, fK =100 мм -для горных и высокогорных, fK =100, 140 или 200 мм. . Масштаб аэросъемки. Карта 1:25000 а) от масштаба карты (в районах с незначительным количеством малых объектов), до 1,5 раз крупнее при ч/б АФС. б) от масштаба и до 1, 5 раз мельче (в малоосвоенных открытых и полуоткрытых районах) при цветной АФС. При сечении рельефа: -2,5 м масштаб АФС 1:18000 – 1:20 000; - 5 м 1:28 000- 1: 300000. -в тундре и песчаных пустынях до 1: 35 000; - в горных районах 2-ы 1) для дешифрирования АФС с fK =100-140 мм с масштабом 1:25 000- 1: 300000. 8 2) для прочих работ с fK =70-100 мм с масштабом 1:50 000. Одновременная съемка АФА fK =100 мм, при формате кадра 18х18 в масштабе: 35 000 -1:50 000. Для фотограмметрических работ и для дешифрирования снимков АФА fK =200 мм при формате кадра 30 х30 в масштабе\: 18 000 -1:25 000. Возможно единичная съемка в мелком масштабе, а повторная выборочно, в крупном масштабе. Высота полета носителя влияет не только на точность измерения объектов, но и на возможность их распознавания на снимках. Уменьшение высоты фотографирования при прочих равных условиях (масштаб и формат снимков, глазной базис наблюдателя и пр.) приводит к увеличению вертикального масштаба стереомодели по сравнению с горизонтальным, тем самым усиливаются стереоэффект и восприятие мелких деталей изображения. Однако снижение высоты съемки имеет предел, обусловленный явлением общего смаза изображения и смещения последнего при наличии рельефа местности. При съемке на цветную фотопленку дешифрируемость снимков зависит от ее типа и имеет ограничения по 'высоте по сравнению с панхроматической. Фотографирование с высоты 3,5 км и более становится в данном случае малоцелесообразным в связи с ослаблением атмосферной дымкой цветовых контрастов между топографическими объектами. При съемке на цветные спектрозональные фотопленки, имеющие инфрахроматический слой и экспонируемые за светофильтром, наоборот, относительные их преимущества по сравнению с черно-белой фотопленкой с высотой фотографирования возрастают. f/Н=1/m где, Н-высота фотографирования; m – масштаб АС; f –фокусное расстояние. Скорость полета носителя и его устойчивость при съемке сказываются главным образом на четкости передачи деталей фотоизображения и границ контуров. - АК-2 с боковым обзором - обычно180 км/ч; - ЯК-12 М – 150 км/ч. Для исключения дымки используют светофильтр ЖС-18. Географические требования Погодные изменения аспекта ландшафта. Основные географические требования к аэрофотосъемке: - преимущественно летний период; - безоблачные дни, облачность нежелательна; - минимальная запыленность атмосферы, (тихая безветренная погода, скорость ветра мене 10 м/. Запыленность воздуха в засушливых районах, особенно при скорости ветра более 10 м/с, вуалирует контрасты, структурный 9 рисунок изображения); - влажности поверхности (без дождя и тумана). Повышение влажности после дождя приводит к смыву пыли, восстановлению жизнедеятельности организмов и к повышению дифференциации увлажненности почво-грунтов. Все это приводит к повышению контрастов между соседними объектами. Все это следует учитывать при выборе сроков и материалов съемки, а на основании климатических справочников выявлять число дней с дождями, пылевыми бурями и с соответствующими типами погоды. - положение береговых линий должно соответствовать меженному уровню воды; -в околополуденное время, угол солнца 25 град.; (высокое стояние солца будет после обеда 40-6- град. Для изучения почв, лесов, предпочтение отдают поздневесенним или раннеосенним съемкам. Для определения древостоя съемку лучше производить когда крона лиственных деревьев отсутствует (для панхроматической фотопленки), в умеренном поясе съемку лучше производить в конце лета ( в августе). Сезон съемки 1)Требования к аэросъемке равнинных регионов Требования к выбору сезона съемки определяются исходя из измененийв растительном покрове и в состоянии открытых грунтов, снеговой линии в горах и уровня воды в реках и водоемах. Изменения растительного покрова зависят от климатических факторов и существенным образом влияют на резкость аэрофотографического изображения, что снижает качество содержания топографических карт. Непременным условием выполнения аэрофотосъемки для создания топографических карт является предварительное географическое изучение динамики ландшафтов районов, подлежащих картографированию. Тундровые ландшафты характеризуются отсутствием древесной растительности, преобладанием в растительном покрове мхов, лишайников, низкорослых кустарников и кустарничков и, в целом, не сплошным растительным покровом. Аэрофотосъемку тундровых районов целесообразнее производить во второй половине короткого арктического лета в августе. К этому времени листья кустарников приобретают желтовато-бурую окраску, а участки, покрытые моховой растительностью, сохраняют более темную окраску. Цветовые различия между этими основными компонентами растительного покрова на аэрофото-снимках; более контрастны, что облегчает процесс дешифрирования., уровень воды отвечает межени, площадь наледи и снежников наименьшая. Фотографировать можно на ч/б фотопленку, лучше цветная «натуральная», в течении всего лета можно использовать и цветную спектрозональную. В лесных районах выбор сезона съемки предопределяется характером древостоя и типом применяемой фотопленки. Таежные районы, где преобладают хвойные породы деревьев, в течение всего теплого периода года характеризуются устойчивыми 10 красочными аспектами растительного покрова. В условиях плоскоравнинной сильно обводненной территории Западно-Сибирской низменности в отдельные годы меженный период у рек и озер может практически не наступать и водоемы замерзают осенний при высоком уровне воды. Поэтому аэрофотосъемку следует производить в период наибольшего приближения стояния воды в водоемах к меженному уровню. Для оптимального выбора аэрофотосъемки в лесных районах существенное значение имеет использование климатических и фенологических данных, (определение начала съемочного сезона по состоянию крон хвоепадных и листопадных деревьев). При этом во всех случаях съемку лесов для их топографического дешифрирования следует проводить не ранее чем через полмесяца после появления хвои или листвы, а заканчивать у северных пределов лесной зоны через полмесяца после полного пожелтения березы, у южных пределов — через месяц. Аэрофотосъемку зоны смешанных лесов целесообразно производить в конце лета, поскольку большинство водоемов (особенно рек) имеет наиболее низкий уровень воды и даже на черно-белых аэрофотоснимках по элементам структуры фотоизображений можно получить ясное представление о составе древостоя, учитывая наибольшие различия в облике крон деревьев разных пород. Можно съемку выполнять, когда деревья вообще без листвы или хвои (у лиственницы). Возможно два разновременных залета. Для лесов средней густоты (расстояние между стволами 6—9 м) и тем более разреженных лесов двукратное фотографирование в разные сезоны необязательно. Применение цветных спектральных и натуральных аэрофотоснимков решает полностью задачу выделения на снимках пород деревьев. В конце лета и начале осени листья лиственных пород желтеют, а хвоя ели и сосны остается темно-зеленой. Аэрофотосъемка лесов на панхроматической фотопленке выполняется: - а) весной, когда передаваемое снимками неполное развитие крон лиственных деревьев и лиственниц позволяет отличать их от вечнозеленых хвойных по структуре фотоизображения, -б) в конце лета —начале осени, когда лиственные деревья и лиственницы передаются на этих черно-белых снимках более светлым тоном, чем сосна и темнохвойные породы. Аэрофотосъемку нераспаханных степей рекомендуется производить в сроки, когда степная (ксерофитная) растительность достигла наиболее полного развития, например, для южных степей и полупустынь это будет вторая половина лета, осень (август). К этому времени травянистая растительность здесь подсыхает, а полукустарники имеют несколько более темную окраску по сравнению с сухой травой. Поэтому аэрофотоснимки, полученные в августе, обычно имеют более контрастное изображение, что позволяет уверенно дешифрировать растительность этих районов. Пустынные районы отличаются сухостью климата, слаборазвитой естественной растительностью, наличием участков открытого грунта и весьма разреженной гидрографической сетью. Аэрофотосъемку этих районов не рекомендуется производить в летние 11 месяцы в связи с неблагоприятными атмосферно-оптическими условиями. В период июль—сентябрь часто дуют сильные ветры, воздух запылен, травянистая растительность полностью высыхает. Ранней весной для многих участков пустынь характерно развитие эфемерной растительности которая сама на топографических картах не показывается, но временно вуалирует другую травянистую и полукустарниковую растительность, выделяемую при дешифрировании. Пересыхающие водоемы содержат в этот период воду; солончаки, такыры переувлажнены и на снимках изображаются как озера, поэтому съемку проводить нежелательно. Учитывая особенности природных условий пустынных районов, наиболее благоприятным временем для производства аэросъемки следует считать периоды с начала апреля до начала июня и с середины октября до начала ноября. Например, для районов песчаных пустынь аэрофотосъемку лучше производить в мае. Цветные снимки обладают преимуществом перед черно-белыми. На распаханных равнинах, занятых теми полевыми культурами, которые не являются объектами топографического дешифрирования, время съемки (весна, начало лета, осень) определяется требованиями привязки снимков и стерео-измерений. Чтобы избежать ошибок в положении горизонталей при картографировании (особенно в крупных масштабах), аэрофотосъемку территорий с посевами сельскохозяйственных культур, которые имеют высокие стебли (кукуруза, подсолнух и др.), рекомендуется производить весной или в конце лета, пока высота всходов не превосходит 20—30 см, или после уборки урожая. Для участков с техническими культурами съемка на черно-белой панхроматической фотопленке и тем более на цветной многослойной предпочтительнее в конце лета—начале осени. 2) Требования к аэросъемке горных районов со снежниками и ледниками В горных районах со снежниками и ледниками съемку следует выполнять во второй половине лета при наиболее высокой снеговой линии, а также при отсутствии возможных кратковременных снегопадов. Требуемая детальность дешифрирования вполне обеспечивается по черно-белым снимкам, хотя фотографирование в натуральных цветах может дать большее количество информации о местности. 3)Требования к аэросъемке гидрографических объектов Одно из важных требований к изображению на топографических картах гидрографической сети состоит в том, что положение береговых линий рек и озер должно соответствовать меженному (наиболее низкому) уровню воды. Однако в разных районах межень наступает в разные сроки теплого периода года. Так, например, в центральных районах европейской части Росии меженные уровни воды в реках и озерах приурочены к наиболее сухому периоду лета (к июлю), а в реках предгорных районов Средней Азии и Казахстана в это время наступает половодье, вызванное интенсивным таянием ледников в горах. На реках Дальнего Востока половодье наступает в период муссонных дождей, который характерен для середины лета, когда суша нагревается наиболее сильно. Съемка крупных долин в половодье заведомо не даст исчерпывающих 12 результатов в силу того, что многокилометровые пространства поймы в этот период затоплены водой. Для съемки рек с весенним половодьем наилучшим временем является все лето, за исключением краткосрочных дождевых подъемов воды; для съемки рек с летним половодьем -время до или после него, за вычетом отдельных дней с повышениями уровней; для съемки рек с паводочным режимом на протяжении всего теплого полугодия — время между паводками; для съемки зарегулированных рек —время, когда их уровень также является средним из устойчивых низких уровней. Если фотографирование выполнено не в самое подходящее время, то вводят поправки в отметки урезов воды в реке с учетом данных местной гидрометеорологической службы и гидрологических ежегодников. Иногда съемка одной и той же территории выполняется дважды, например для нанесения границ разлива в межень и половодье. При картографировании крупных водохранилищ. Береговая их линия показывается на топографических картах на тот момент, когда она соответствует уровню нормального подпорного горизонта. На верхнем бьефе одних водохранилищ это имеет место только весной, на других летом или в течение всего теплогополугодия. Нижний же бьеф водохранилища, как правило, снимать весной нельзя, так как берега в этот период затоплены. Отсюда следует, что на разных водохранилищах фотографирование должно выполняться в различное время, причем нередко независимо выше и ниже плотины. Для крупных озер нашей страны сезонные колебания уровней нехарактерны. Исключение составляют некоторые высокогорные озера и оз. Ильмень. Озера средних и малых размеров подвержены в этом отношении существенным изменениям и поэтому при выборе сроков съемки территорий с многочисленными озерами следует опираться на региональные данные и их гидрологический режим. Сезонные колебания уровней в морях невелики, и их можно не учитывать. Другое дело приливно-отливные и сгонно-нагонные колебания. Первые из них носят суточный характер (или полусуточный), но и при выборе сезона съемки следует иметь в виду, что приливно-отливные колебания достигают наибольшей амплитуды в моменты так называемых «полумесячных неравенств». Сгонно-нагонные колебания, связанные с периодичностью ветров, обычно не превышают по высоте 1—3 м на морях СССР. Для правильной передачи на топографических картах береговой полосы съемки ее нужно вести в штиль. Береговую линию морей с приливно-отливными явлениями показывают на топографических картах на момент прилива. Поэтому аэрофотосъемку морских побережий следует производить в часы приливов. При этом съемку выполняют дважды: один залет должен соответствовать времени максимального прилива и тем самым обеспечивать дешифрирование береговой линии, а другой — максимального отлива для выделения нижней границы полосы осушки. Выбор времени производства съемки. 13 Требования к выбору часа дня съемки определяются как общими условиями освещенности, так и особенностями фотографируемой поверхности. Съемка плоскоравнинной безлесной местности при низком положении Солнца в утренние или вечерние часы позволяет получить наиболее выразительные аэроснимки, на которых микрорельеф подчеркивается прозрачными тенями. Однако освещенность земной поверхности должна быть достаточной для аэрофотографических съемок с короткими экспонирующими выдержками. Поэтому съемку при высоте Солнца менее 20° обычно не производят. . Для высокоширотной тундры подобное явление характерно на протяжении всего съемочного дня в связи со сравнительно низким стоянием Солнца над горизонтом. В пустынях съемку выполняют в ранние часы, поскольку утром, пока земная поверхность не нагрелась, пылевая дымка слабее. Для дешифрирования снимков залесенных районов в ряде случаев имеет смысл осуществлять съемку в такое время, когда средняя длинна теней, отбрасываемых деревьями, примерно равна их высоте. Этим облегчается камеральное определение топографических характеристик леса, так как в данный момент тени передают форму крон без искажений. Аэросъемка горных регионов и крупных городов. При производстве аэрофотосъемочных работ необходимо учитывать особенности солнечного освещения земной поверхности в течение дня, а также изменения характера собственных и падающих теней объектов, имеющих значительную относительную высоту. При создании топографических карт горных районов или территорий крупных городов с многоэтажной застройкой аэрофотосъемку следует производить в близ полуденные часы. Падающие тени горных вершин и крутых склонов в это время относительно невелики и в минимальной степей закрывают соседние участки местности. Однако в самый полдень из-за плотности теней фотографирование производить не следует, В процессе съемки гор может возникнуть такое положение, когда при любой высоте Солнца в течение дня не обеспечивается надлежащее изображение сразу обоих склонов данного хребта. Если к тому же эти склоны имеют разнообразную топографическую ситуацию, то целесообразно снимать их в разные часы, соответственно рассчитанные по углам наклона рельефа, например один склон — до полудня, другой — после. Для дешифрирования городов с многоэтажной застройкой съемку выполняют иногда в утренние и предвечерние часы, когда тени, хотя и длинные, наиболее прозрачны. В этих случаях не только цветная многослойная фотопленка, но и черно-белая панхроматическая экспонируются без светофильтра. Съемка крупных городов, как и горных районов, может быть рациональной в облачную погоду. По завершении летно-съемочных работ оценивается полученных материалов: определяется фотографическое качество качество 14 аэронегативов (величина коэффициента контрастности, максимальная плотность, плотность вуали), проверяется прямолинейность съемочных маршрутов, контролируется продольное и поперечное перекрытие и др. 2 Материалы АКС и приборы для дешифрирования Материалы (фотоматериалы) для топографического дешифрирования Фотографические аэрокосмические снимки — это результат покадровой регистрации собственного или отраженного излучения земных объектов на светочувствительную пленку, произведенной с высот до нескольких километров. Аэроснимки; лежат в пределах 1:10 000— 1 :50 000 -Космические снимки; 1:200 000-1: 10000 000. Все аэрокосмические снимки принято делить на аналоговые (обычно фотографические) и цифровые (электронные) Изображение цифровых снимков образовано из отдельных одинаковых элементов — пикселов (от англ, picture element — pixel)', яркость каждого пиксела характеризуется одним числом. Аэрокосмический снимок состоит из миллионов пикселов. Различают исходные (первичныё) снимки, которые получены непосредственно в результате съемки, от их копий и преобразованных снимков, поступающих потребителям после предварительной обработки. При фотографической съемке исходным снимком считается оригинальный фотнегатив, при сканерной — «сырой» файл с записью изображения цифрового снимка без какой-либо его коррекции, Аэрокосмические снимки как информационные модели местности характеризуются рядом свойств, среди которых выделяю изобразительные, радиометрические и геометрические. Изобразительные свойства характеризуют способность снимков воспроизводить мелкие детали, цвета и тоновые градации объектов, радиометрические свидетельствуют о точности количественной регистрации снимком яркостей объектов, геометрические характеризуют возможность определения по снимкам размеров, длин и площадей объектов и их взаимного положения. Важными показателями снимка служат: охват и разрешение. Обычно для географических исследований требуются снимки большого охвата и высокого разрешения. Однако удовлетворить эти противоречивые требования в одном снимке не удается. Обычно чем больше охват получаемых снимков, тем ниже их разрешение. Аэросъемка с целью получения аэроснимков выполняется в основном с самолетов. Для съемки с малых высот (100—1000 м), иногда используют вертолеты, а также радиоуправляемые модели. Космические снимки получают с автоматических спутников, 15 космических кораблей и пилотируемых орбитальных станций с высот 150—400 км и с автоматических искусственных спутников, орбиты которых располагаются на высоте около 600 и 900 км (ресурсные спутники), 900-1400 км (метеорологические) и 36 000-40 000 км (стационарные) от поверхности Земли. Аэроснимки и космические снимки имеют различия Аэроснимки получают способом фотографирования. Преимущества — очень высокая детальность и оперативность, когда речь идет о небольших по площади территориях. Космические снимки имеют особые свойства. Большая обзорность дает возможность изучать Землю не только в региональном, но и в зональном глобальном масштабе, обеспечивает одновременную фиксацию состояния объектов на обширных территориях. Комплексное отображение компонентов геосферы (включая атмосферу) обеспечивает изучение взаимосвязей процессов и явлений, происходящих в ней. Более высокая по сравнению с аэроснимками генерализация изображения позволяет увидеть объекты, которые из-за большой протяженности не находят отражения на аэроснимках. Регулярная повторяемость космических съемок важна для изучения объектов и явлений в их динамике. Возможность получения качественной топографической информации с использованием аэрокосмических снимков зависит от используемых материалов. Арсенал аэрокосмической информации велик, возможна систематизация по нескольким основаниям: -по масштабу и пространственному разрешению; -по диапазону регистрируемого излучения; -по технологическим способам получения снимков. -фотографические -Сканерные, оптико-механичееские. -радиолокационные Свойства снимков получаемых в разных диапазонах и различной съемочной аппаратурой, существенно различаются. Кадровые, прежде всего фото графические снимки, отличающиеся наивысшей геометрической точностью, наиболее пригодны для точных измерений. Сканерные снимки, получаемые во всех спектральных зонах оптического диапазона, включая инфракрасную тепловую, могут регистрировать больше энергетических уровней излучения и обладают наиболее высокой радиометрической точностью. Радиолокационные снимки по своим геометрическим и радиометрическим свойствам уступают фотографическим и сканерным, но их можно получать в любую погоду, даже когда земная поверхность закрыта сплошным облачным покровом. Масштаб и пространственное р а з р е ш е н и е . Показателем детальности изображения на снимках служил масштаб. Аэроснимки, подвергаются обработке (дешифрированию или измерительной обработке) в масштабе съемки. Увеличенные отпечатки аэроснимков используются редко, в то же время применяемые для обработки 16 аэроснимков приборы рассчитаны на рассматривание с увеличением. Как правило, соотношение между масштабами аэроснимков и составляемой карты не превышает 3:1, а чаще масштаб снимка в 2 раза крупнее масштаба карты или близок к нему. Масштабный ряд аэрофотоснимков в зависимости от характера использования можно разделить на несколько групп (табл.). Большинство космических снимков дешифрируется не в масштабе съемки, а со значительным увеличением: оригинальный масштаб космического снимка может быть в три—пять и даже 10 раз мельче масштаба составляемой по нему карты. При космической съемке кроме фотографического, развитие получили оптикоэлектронные способы. По отношению к снимкам, полученным такого рода съемочными системами, понятие масштаба весьма условно, так как преобразование электронного сигнала в изображение на экране монитора или в оптическую плотность негатива (фотоотпечатка) в принципе возможно в разных масштабах. Вследствие этого для космических снимков важен не столько масштаб, сколько пространственное разрешение. Величина пространственного разрешения, т.е. размер на местности самой малой детали, воспроизведенной на снимке. Разрешение аэроснимков очень высокое и практически никогда не лимитирует распознавание географических объектов. По отношению же к космическим снимкам эта характеристика является очень важной, так как их разрешение варьирует от нескольких дециметров до нескольких километров (табл.) и объясняется различием требований, предъявляемых к снимкам при решении разных задач. Классификация космических снимков разрешению. Классификация снимков Очень высокого разрешения Высокого разрешения Среднего разрешения __ Низкого разрешения Очень низкого разрешения по пространственному Разрешение, м 0,3—0,9 1—40 50—200 300—1 000 Более 10 000 Пространственное разрешение фотографических снимков зависит от высоты съемки, свойств объектива съемочной камеры, разрешающей способности негативной пленки и фотобумаги. Разрешение снимков, полученных оптико-электронным и съемочными системами (сканерами), определяется размером элемента изображения, пикселя: 17 Изображение на снимке малых объектов зависит от нескольких факторов. Один из них — контраст изображения. Резко выделяющиеся на фоне соседних объекты на снимке воспроизводятся даже при меньших размерах, чем малоконтрастные. Для изображения на снимке малоконтрастные объекты должны иметь гораздо большие размеры. Объекты разной формы по-разному воспроизводятся на снимке. Поясним это примером. Если на мелкомасштабном (относительно низкого разрешения) снимке изобразились линейные объекты некоторой ширины, то площадные объекты такой же ширины видны не будут. Их изображение можно различить только в случае, если масштаб снимков будет крупнее (или разрешение лучше) в два—четыре раза. Примерно так же обстоит дело по отношению к площадным объектам компактной и сложной формы. Размеры очень ярких малых объектов на фотографических снимках изображаются преувеличенными за счет так называемого пограничного эффекта, т.е. засвечивания соседних зерен эмульсии. Это особенно хорошо иллюстрируется на примере линейных объектов: очень светлые дороги или реки в области блика на темном фоне оказываются шире своего истинного размера, а темные такой же ширины могут пропадать на ярком фоне. Диапазон регистрируемого излучения. Аэрокосмические снимки фиксируют излучение в разных частях оптического, теплового инфракрасного и радиодиапазонов спектра. В видимой (0,4—0,7 мкм) и ближней инфракрасной (0,7—3,0 мкм) областях спектра регистрируется отраженная солнечная радиация. Из трансформированных (горизонтальных) аэроснимков монтируют точные фотопланы. Проекция горизонтального аэроснимка плоской местности по своим измерительным свойствам близка к ортогональной проекции, поэтому смонтированные из снимков фотопланы соответствуют топографическим картам того же масштаба. Однако отдельные снимки фотоплана или даже участки одного снимка не удается сделать одинаковыми по фотографическим характеристикам. Например, изображение однообразной монотонной поверхности, имеющей асимметричную индикатрису отражения, в разных частях снимка будет не одинаковым по тону и плотности). Поэтому у мелкомасштабных фотопланов, составленных из большого числа уменьшенных крупномасштабных снимков, изображение получается неоднородным и весьма пестрым, что нашло отражение в специальном термине — мозаичный фотоплан. Для горной территории используют ортофотоснимки, из которых монтируют ортофотопланы. Понятие о цифровом аэрокосмическом снимке. Компьютерные способы обработки позволяют эффективно извлекать информацию об объектах из цифрового аэрокосмического снимка, определяя зарегистрированную на нем величину отраженного или собственного излучения объекта, т.е. его радиометрические характеристики (от англ, radiance — сияние, энергетическая яркость). Цифровой аэрокосмический снимок — это упорядоченный массив чисел, визуализируемый в виде двумерных изображений, причем 18 каждое из чисел соответствует определенному элементарному участку земной поверхности (PIX) и функционально зависит от его интегральной яркости. Цифровые снимки хранятся в растровом формате -элементарные участки земной поверхности отображаются на экране компьютера как прямоугольные элементы изображения — пикселы (pix), составляющие регулярную сетку ячеек. В отличие от фотографического изображение цифрового снимка дискретно и его копии идентичны оригиналу. Цифровые снимки получают двумя основными способами: вопервых, путем цифровой записи при электрической регистрации излучения в съемочных сканерах; во-вторых, путем цифрования (с помощью сканера) ранее полученных аналоговых снимков, прежде всего оригинальных негативов фотографических снимков. Методы получения информации по снимкам. Необходимая для географических исследований информация (предметносодержательная и геометрическая) извлекается из снимков двумя основными методами: дешифрированием и фотограмметрической обработкой. Оба метода используют как традиционные технологии, основанные на визуальной обработке аналоговых снимков, так и компьютерные, которые автоматизируют эти процессы при работе с цифровыми снимками. Фотограмметрическая обработка призвана дать ответ на вопрос, где находится изучаемый объект и каковы его геометрические характеристики — размер, форма. Она позволяет определять по снимкам плановое и пространственное положение объектов и их изменение во времени. Для фотограмметрических измерений снимков применяют специальные прецизионные оптико-механические приборы, а также компьютерные комплексы со специализированным программным обеспечением. Дешифрирование, которое должно дать ответ на основной вопрос, что изображено на снимке, позволяет получать предметную, тематическую (в основном качественную) информацию об изучаемом объекте или процессе, его связях с окружающими объектами. В визуальном дешифрировании обычно выделяют чтение снимков и их интерпретацию (толкование). Умение читать снимки базируется на знании дешифрованных признаков объектов и изобразительных свойств снимков. Глубина же интерпретационного дешифрирования существенно зависит от уровня географической подготовки исполнителя. Чем лучше знает дешифровщик предмет своего исследования, тем полнее и достовернее информация, извлекаемая из снимка. Таким образом, при топографическом дешифрировании используют фотоснимки (черно-белые и цветные, увеличенные и уменьшенные), диапозитивы (на пленке или стекле), ортофото-снимки, монтажи из снимков, репродукции накидного монтажа, фотосхемы (площадные, маршрутные, простые, уточненные), фотопланы. Аэрофотоснимки являются основным материалом. Любой вид дешифрирования должен быть обеспечен полным комплектом аэрофотоснимков с перекрытиями, необходимыми для их стереоскопического изучения. 19 Аэрофотоснимки, фотосхемы, фотопланы служат основой для фиксации результатов дешифрирования. 'Репродукции накидного монтажа используют для получения общего представления об аэрофотосъемке и положении каждого снимка на изучаемой территории При выполнении полевого дешифрирования полезно использовать стереоскопическое наблюдение снимков. Простейшим приспособлением для наблюдения снимков служат стереоочки. Существуют полевые (карманные) стереоскопы, например, П-5 с диаметром поля зрения 5 см при увеличении 2х, и даже специальные наборы приспособлений для полевого дешифрирования, например, Топопрет (фирмы Цейсе). В его состав входит стереоскоп сполем зрения диаметром 6 см при увеличении 2,8х,- параллаксометр для определения превышений близко расположенных точек и другие приспособления. Приборы для визуального дешифрирования. Для визуального дешифрирования традиционно используются аэрокосмические снимки в фотографическом виде, обычно в виде фотоотпечатков, независимо от способа получения снимков. Чтобы повысить надежность результатов дешифрирования, обеспечить оптимальные условия для работы исполнителя, создаются специальные приборы. Их назначение состоит в обеспечении увеличения изображения, стереоскопического восприятия, некоторых несложных преобразований и простейших измерений. Увеличительные приборы позволяют компенсировать различия между разрешающей способностью глаза и снимка. Если остроту зрения принято считать равной 0,1 мм, то фотобумага, а тем более фотопленка, воспроизводит детали размером в несколько раз меньше. В этом причина того, что практически все приборы, предназначенные для дешифрирования, имеют увеличительную систему. Для работы с одиночными снимками предназначены лупы. Из множества существующих наборов луп, монокулярных и бинокулярных, при географическом дешифрировании чаще используются 2х и 4х лупы, а также набор луп НДЛ-2 (табл.). Стереоскопическое зрение. Зрительная система большинства людей, среди которых больше женщин, обладает удивительным свойством слияния двух глазных изображений в единое с возникновением феноменального эффекта пространственной глубины или стереоскопического эффекта, который позволяет достоверно оценивать пространственное размещение объектов и воспринимать Их трехмерную форму. Стереоскопическое зрение 20 широко используется при визуальном дешифрировании и измерениях аэрокосмических снимков. Стереоскопические приборы. Получить объемное изображение при наблюдении стереопары снимков можно после некоторой тренировки и без специальных приборов. Стереоскопы предназначены для облегчения этого процесса. К тому же в них всегда обеспечивается возможность увеличения изображения. Прост в обращении и наиболее широко распространен линзово-зеркальный стереоскоп ЛЗС-1 (рис. 6.3). Он обладает полем зрения 12 см и увеличением 1,4х. Часто стереоскопы снабжаются параллаксометром. Это устройства, позволяющие выполнять по фотографическим снимкам измерение разности продольных параллаксов, которая входит в формулу превышений: где р — разность продольных параллаксов, М — знаменатель масштаба, В — съемочный базис. Дешифровщику значение базиса съемки обычно неизвестно, поэтому можно измерять превышения только близко расположенных точек, например глубину оврага, высоту речной террасы, отдельного дерева и т.п. Параллаксометр может быть автономным устройством — одной из частей комплекта или входить составной частью в конструкцию стереоскопа (например, стереоскоп ДС-4). При камеральном дешифрировании могут использоваться стационарные приборы, позволяющие реализовать большие возможности. К таким приборам относится интерпретоскоп. Он предназначен для дешифрирования снимков форматом до 30x30 или 23x23 см на прозрачной и непрозрачной основах, в том числе и неразрезанных аэрофильмов. Снимки закрепляются на столе прибора. Дешифровщик свободно перемещает наблюдательную систему из двух пар сменных объективов в любом направлении, с помощью цилиндрических штурвалов. При этом он имеет возможность устранять возникающие продольные и поперечные параллаксы вращением штурвалов вокруг продольной оси. Наблюдательная система интерпретоскопа позволяет практически без отрыва от наблюдения снимков изменять увеличение от 2х до 15s. Это дает возможность дешифровщику видеть сразу большие участки территории, что облегчает восприятие рельефа, выявление взаимосвязей объектов, а при необходимости — рассматривать отдельные детали изображения. Независимая система увеличения для правого и левого снимков позволяет устранять их разномасштабность до 1:3, ас применением сменных объективов 1:7,5. В последнем случае стереоэффект практически невозможно использовать: при перемещении даже на небольшое расстояние он разрушается из-за слишком большой разности параллаксов. Возможность устранять разномасштабность снимков, а также разворачивать наблюдаемые изображения в плоскости снимка вокруг главной точки создают исключительные преимущества этого прибора при наблюдении разновременных снимков. 21 Измерительная система интерпретоскопа позволяет определять разность продольных параллаксов близко расположенных точек с точностью до 0,01 мм и вычислять по ним превышения. Некоторые из интерпретоскопов снабжены «совещательной» наблюдательной системой, позволяющей видеть изображение одновременно двум наблюдателям, что очень полезно при обучении дешифрированию. Приборы для преобразования изображений распространены менее широко, особенно в настоящее время, когда такие процедуры эффективнее выполняются со снимками не в аналоговом, а в цифровом виде. Такого рода приборы предназначены для улучшения визуального восприятия отдельных снимков и для синтеза многозональных изображений. Синтезирующие проекторы позволяют совмещать до четырех зональных изображений. Оптический способ синтеза зональных снимков заключается в следующем. С помощью светофильтров каждый из зональных снимков окрашивают в один из трех цветов основных (синий, зеленый, красный) или дополнительных (фиолетовый, голубой и пурпурный), если предполагается фиксация на цветную негативную пленку. Окрашенные изображения совмещаются с высокой точностью на столе-экране. При этом исходные снимки могут быть преобразованы путем изменения яркости и контраста каждого из них в отдельности. Многоканальные синтезирующие проекторы чаще используются для изготовления цветных синтезированных снимков, но они также позволяют дешифрировать изображения на экране, обеспечивая при этом наилучшую различимость нужных объектов. В нашей стране разработан комплекс синтезирующей аппаратуры для работы с фотографическими снимками. Приборы, входящие в него, рассчитаны на производство массовой продукции в условиях крупного предприятия и на выпуск отдельных образцов или малых партий цветных синтезированных изображений. Кроме этого возможно их индивидуальное или коллективное использование для дешифрирования. Отличительные особенности приборов, входящих в комплекс, — это возможность, во-первых, обработки снимков, полученных широкоформатными фотографическими аппаратами; во-вторых, выполнения синтеза не только для всей площади снимка, но и для отдельных его частей. Поскольку исходные фотографические снимки имеют, как правило, очень высокое разрешение, предусмотрено получение не только контактных, т.е. в масштабе негатива, но и увеличенных изображений. Разные синтезирующие приборы проекционного типа обеспечивают увеличение от 1,68х до 18х. Многоканальные синтезирующие приборы могут быть применены для синтеза не только многозональных, но и разновременных снимков, однако эта задача фотографическим путем решается с большими трудностями, чем при компьютерной обработке цифровых снимков. 3 Факторы, влияющие на дешифровочные свойства космических снимков Освещенность. Надо использовать снимки, полученные при разной 22 высоте Солнца. Так, лесные 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 1314 раз больше, чем северные. Горизонтальные и наклонные участки по-разному освещаются Солнцем: • в утренние часы наклонные (к Солнцу) поверхности освещены силы- нее, 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. Влияние облачности. Кучевая облачность снижает освещенность в два— четыре раза, облака среднего яруса — на 14. 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. Влияние на участок местности освещенности и увлажненности. На склонах, обращенных на юг, освещенность наибольшая, следовательно наилучшие условия для произрастания для светолюбивых древесных пород (таких как сосна обыкновенная, осина, береза) В узких лощинах вытянутых в долготном направлении и на крутых северных склонах освещенность наименьшая и, следовательно, там могут преобладать теневыносливые породы (такие как ель и пихта). Характер увлажнения равнинной местности так же в некоторой мере определяется рельефом. В локальных понижениях и логах образуются болота, в широких поймах рек создаются условия для избыточного переувлажнения. В таких местах произрастают влаголюбивые породы (такие как ива, осина, ель, береза пушистая, а так же некоторые кустарники). Дешифрирование вырубок определяется по характерному рисунку дорожной сети (магистральных волокон), формам, размерам (они должны быть в соответствие с требованиями), и контрастом между восстанавливающейся на вырубках растительностью и прилегающими 23 лесными участками. Техногенно-нарушенные участки лесов дешифрируются при сопоставлении панхроматических и спектрозональных снимков. При этом на панхроматических снимках наблюдается сложная структура территории, состоящая из большого количества «полос» и точек, при этом фактура изображения очень пестрая. В то же время на спектрозональном снимке такой участок представляется более-менее равномерным тоном. 4 Редакционные требования к АКС Аэрофотосъемка производится не ранее, чем за один год до начала работ по обновлению топографических карт. Полученный аэрофотосъемочный материал должен полностью удовлетворять основным техническим требованиям (ОТТ, НАФ). При составлении технических требований на аэрофотосъемку в необходимых случаях предусматривается одновременное двухмасштабное фотографирование (основным и вспомогательным аэрофотоаппаратами). Основной залет выполняется аэрофотоаппаратом с гиростабилизирующей установкой (ГСУ) и радиовысотомером. Вспомогательные крупномасштабные аэроснимки, полученные аэрофотоаппаратом без ГСУ, предназначаются для более уверенного дешифрирования контуров и предметов местности. В районах со сложным комплексом растительности и грунтов вспомогательную аэрофотосъемку рекомендуется выполнять на спектрозональной пленке. Аэрофотосъемка речных долин должна выполняться, как правило, в период меженного уровня воды в реках, а крупных водохранилищ - в период, когда уровень воды в них близок к линии нормального подпорного горизонта (НПГ). В необходимых случаях, где представляется возможным, аэрофотосъемка может выполняться с применением самолетного радиодальномера. При наличии на район работ материалов аэрофотосъемки, произведенной со специальным назначением каким-либо ведомством, возможность использования их для обновления карт в каждом конкретном случае решается в зависимости от качества этих материалов, степени их устарелости и количества изменений, которые необходимо внести в содержание обновляемой карты. 5 Географическое дешифрирование, изобразительные свойства снимков. Дешифрирование состоит в обнаружении и определении географической сущности изображенных на снимках объектов, установлении их качественных характеристик, выявлении взаимосвязей между компонентами ландшафта и закреплении результатов. 24 В процессе дешифрирования аэроснимков используются закономерности фотографического воспроизведения и пространственного размещения объектов земной поверхности, которые п о л у ч и л и н а з в а н и е дешифровочных признаков. Логическая структура дешифрирования снимков характеризует последовательность этапов этого сложного процесса. Основные этапы дешифрирования снимков: 1. обнаружение, т. е. выявление на снимке изображений, сущность которых пока неизвестна. 2. распознавание объектов — получение целостного представления о них и составляющих их элементах с установлением качественных и количественных характеристик. Распознавание включает три стадии: 1) получение целостного образа — синтез, 2) разделение образа на элементы и получение характеристик элементов — анализ, 3) оценка полученного образа — синтез на высшей ступени. 1. Физиологические основы. Дешифрирование снимков представляет собой процесс, связанный с работой зрительного анализатора, который состоит из трех отделов: фоторецептора, проводника и коркового центра. Цвет воспринимается глазом с помощью трех видов нервных волокон. Волны различной длины возбуждают в различной степени эти волокна. Вообще глаз человека может различать около двухсот тонов и огромное число оттенков. Видимые глазом цветовые контрасты изменяются в зависимости от сочетаний цветов объектов. Так, например, участок серого тона на белом фоне будет казаться темнее, а на черном — светлее. Эффективность зрительного ощущения зависит от порогов чувствительности зрительного анализатора, которые представляют собой минимальное световое воздействие, регистрируемое приемником излучения. Основными порогами чувствительности являются различительный, разрешающий и стереоскопический. Различительный порог, обозначаемый обычно δ, определяется контрастом изображения, воспринимаемым глазом. Порог контрастной чувствительности, установленный опытным путем для любых размеров изображаемых объектов, равен 0,06. Разрешающий порог, или острота зрения,— это минимальный размер объекта, воспринимаемый глазом. Стереоскопический порог — глубина зрения δс — способность видеть глубину пространства и оценивать расположение объектов в пространстве друг относительно друга. При дешифрировании аэроснимков широко используется стереоскопический эффект. Стереоскопическая модель передает рельеф 25 земной поверхности с известными искажениями (деформацией), вследствие чего видимая крутизна склонов поверхности стереоскопической модели не соответствует натуре. Эту особенность модели необходимо учитывать при дешифрировании снимков. Наименьшая деформация стереоскопической модели будет при использовании снимков, полученных АФА с наибольшим фокусом. Искажения видимой стереоскопической модели местности зависит не только от геометрических свойств аэрофотоснимков, но также от физиологических, особенностей зрения. Кроме того, оно зависит от условий фотографирования и от условий стереоскопического изучения аэроснимков Восприятие изображения при визуальном дешифрировании Зрительное восприятие изображения можно условно разделить на восприятие яркости, цвета, размера и объема. Восприятие яркости — величина физиологическая и характеризует ощущение света человеком в противоположность яркости, реально существующему свойству окружающего мира. Возможность визуального разделения объектов на снимке основывается на способности воспринимать яркостные различия (в оптической плотности, фототоне, уровне яркости на экране), которую принято характеризовать пороговыми значениями световой чувствительности зрения. Разностным порогом Bр называют разность яркости объекта Bо и окружающего его фона Вf: Дифференциальный порог, или пороговый контраст К , характеризуют отношением разностного порога к яркости фона Восприятие цвета. Цвет — это ощущение человека, возникающее при восприятии света с разными длинами волн. Глаз воспринимает различия в длинах волн света в диапазоне 0,39—0,70 мкм. Цветовой порог (или цветовая чувствительность) различен для разных участков спектра. Количество оттенков цвета измеряется тысячами, т.е. человек значительно лучше различает цвета, чем оттенки серого. Восприятие цвета зависит от площади объекта: на очень малых полях цвет разрушается. Для того чтобы определить цвет объекта, его площадь должна в два-три раза превышать размер, при котором он обнаруживается. Восприятие геометрических размеров. Способность глаза различать детали характеризуется остротой зрения — минимальным углом, под которым наблюдатель еще видит две точки или линии раздельно. Острота зрения у людей варьирует в некоторых пределах, но в среднем считается, что две точки воспринимаются при минимальном угле в 45" (острота первого рода), а две линии -20"(острота второго рода). В случае, если размеры объекта на снимке близки к величине остроты зрения 26 (в радианной мере), или к разрешающей способности глаза, которая для расстояния наилучшего зрения равна 10 мм, или 0,1 мм, дешифровщик улавливает лишь появление объекта, но не различает его формы. Это — стадия восприятия, называемая обнаружением. На следующей стадии, опознавании, определяется форм объекта, для этого его размер должен быть в 2,5—3 раза больше. Восприятие малых объектов зависит от контраста между объектом и фоном, резкости его границ: чем больше контраст и резче границы, тем меньше размер воспринимаемой детали. На восприятие площадных объектов влияет их форма: чем компактнее объект тем легче она опознается. Стереоскопическое восприятие. Зрительное представление об объемности предметов и их пространственном расположении называют стереоскопическим восприятием, а видимое пространственное изображение — стереоизображением. Если рассматривать раздельно два снимка, полученные с некоторого базиса и частично перекрывающиеся, причем левый снимок — левым глазом, а правый — правым, возникает пространственный образ, так называемая стереоскопическая модель, или стереомодель. При рассматривании пары снимков под стереоскопом (в отличие от обработки на универсальных стереофотограмметрических приборах), как правило, возникает деформация стереомодели, что является следствием различия вертикального и горизонтального масштабов модели. Деформация стереомодели зависит от нескольких факторов: где, В — базис съемки, S — расстояние от глаз до снимка, s — расстояние между снимками, f— фокусное расстояние аэрофотоаппарата, Н — высота фотографирования, е — глазной базис. Приведенное математическое выражение не является уравнением, а лишь показывает влияние факторов: самые важные из них — параметры съемки — базис съемки, высота фотографирования, фокусное расстояние. Глазной базис, расстояние между снимками очень мало влияют на деформацию модели. Упрощенная формула для определения деформации стереомодели. При рассматривании аэроснимков формата 18x18 см с продольным перекрытием 60% с расстояния наилучшего зрения 250 мм степень деформации модели может быть определена как: где, f— фокусное расстояние аэрофотоаппарата. Из формулы следует, что на снимках, полученных короткофокусным аэрофотоаппаратом, рельеф преувеличен в 3—3,5 раза, соответственно искажена и крутизна склонов. Лишь при = 200 мм можно наблюдать реальные углы наклона местности. Бинокулярное восприятие, частным случаем которого является стереоскопическое восприятие, оказывается полезным не только при наблюдении стереопары снимков, а и двух копий одного и того же снимка. При этом повышается разрешающая способность воспринимаемого изображения. Бинокулярное наблюдение целесообразно использовать при дешифрировании изображения с мелкими деталями. 27 Логическое восприятие — это особенность восприятия действительности человеком. Глядя на окружающий пейзаж, мы видим не отдельные пятна разной яркости или цвета, не линии и точки, а образы — лес, поле, дорогу. Составляя логическую цепочку, мы группируем отдельные признаки объектов в рисунок и определяем их, используя похожие, аналогичные образы, хранящиеся в памяти. Сначала по однородному тону или характерному рисунку выделяются крупные объекты. Если рисунок знаком дешифровщику (например, древовидный рисунок), он определяет объект как эрозионную сеть. Затем, анализируя и сопоставляя детали изображения: относительную густоту и длину отдельных элементов, ширину и выраженность границ тени вдоль бровок и т.д., а также их связь с другими элементами изображения — лесами и луговой растительностью, сельскохозяйственными угодьями, дешифровщик может определить геоморфологические особенности территории. Процесс восприятия изображения — сложный и многоступенчатый. В ходе его наблюдатель сосредоточивает свое внимание поочередно на различных частях снимка и различных свойствах объектов. Этот процесс повторяется многократно до полного извлечения информации. Логическое мышление отдельных людей может быть развито в разной степени, но в целом его уровень очень высок. Дешифровщик применяет абстрактные признаки к конкретным временным и пространственным условиям, широко использует при этом относительные оценки, путем довольно сложных логических построений определяет не изобразившиеся на снимке свойства объектов или даже объекты. В этом причина того, что результаты визуального дешифрирования часто оказываются достовернее и полнее, чем компьютерного. 2. Аэрофотографические основы дешифрирования. Аэрофотографическое воспроизведение объектов земной поверхности является результатом взаимодействия большого числа различных по своей физической природе факторов. К ним относятся: яркостные и цветовые различия объектов воздушного фотографирования, освещенность земной поверхности, некоторые особенности оптики атмосферы, особенности используемых фотоматериалов, свойства аэрофотоаппаратов, специфические особенности воздушного фотографирования, способы фотохимической обработки материалов съемок. Аэрофотоаппарат, с помощью которого получают аэрофотоснимки, имеет ряд параметров, оказывающих основное влияние на дешифрируемость снимков. Ф о к у с н ы м р а с с т о я н и е м о б ъ е к т и в а А Ф А н а з ы в а е тся расстояние от задней узловой точки объектива до главного фокуса. В аэрофотоаппаратах используются объективы с фокусным расстоянием от 55 до 500 мм. При аэрофотосъемке объективы АФА по длине фокусного расстояния условно делят на короткофокусные (55—150 мм), среднефокусные (180—300 мм), длиннофокусные (350— 1000 мм). От фокусного расстояния зависит масштаб аэрофотоснимков. При съемке равнинных безлесных территорий используют АФА, снабженные 28 короткофокусными широкоугольными объективами с fк = до 100 мм. Это обусловлено тем, что значительное искажение вертикального масштаба стереоскопической модели местности обеспечивает в этих условиях стереоскопическое определение превышений микроформ рельефа, высоты кустарников и в необходимых случаях высоты культурных растений и травяного покрова. Поле зрения (рис) это создаваемый объективом на экране (плоскости аэронегатива) световой круг. Рис. Угол поля зрения и угол поля изображения объектива Угол поля зрения объектива 2α— это угол, под которым диаметр поля зрения наблюдается из центра объектива. Большое значение имеет центральная часть поля зрения, в пределах которой фотографическое изображение характеризуется удовлетворительной резкостью и яркостью, эту часть называют полем изображения, а угол 2β, под которым диаметр поля изображения наблюдается из центра объектива, называют угл о м п о л я и з о б р а ж е н и я . Наиболее крупный формат фотографической пленки, применяемый при аэрофотосъемке, определяется квадратом, вписанным в поле изображения с условием, что его диагональ равна диаметру поля объектива аэрофотоаппаратов. В зависимости от величины угла поля зрения АФА подразделяются на четыре группы: узкоугольные (2α<50°), нормальноугольные (50°<2α<90°), широкоугольные (90°<2α<110°) и сверхширокоугольные (2α>110°). Светосилой К объектива называют отношение освещенности Е изображения, создаваемого данным объективом, к яркости изображаемого объекта В: К = Е/В. Разрешающая способность объектива АФА — его способность раздельно изображать близкие мелкие детали объекта фотографирования. За величину разрешающей способности объектива принимается максимальное число штрихов равной толщины, которые можно раздельно различать на одном миллиметре оптического, изображения. От разрешающей способности объектива зависит степень детальности фотографического изображения местности. Качество дешифрирования аэрофотоснимков в значительной степени зависит от четкости и контрастности аэрофотографического изображения. Однако фактически любой аэроснимок никогда не бывает абсолютно контрастным. Резкость изображения на аэроснимках объектов земной поверхности снижается вследствие так называемых смазов фотографического 29 изображения. Это объясняется тем, что аэрофотоаппарат установлен на двигающемся самолете, скорость перемещения которого относительно земной поверхности очень велика. Кроме того, двигаясь по заданному маршруту, самолет испытывает частичное вращение вокруг горизонтальной и вертикальной осей. Величина смазов фотоизображения, вызванная отмеченными выше и другими причинами (например, ветром), на краях снимков на 20—50 % больше, чем в их средних частях. К числу важных деталей аэрофотоаппарата, оказывающих большое влияние на повышение дешифровочных свойств аэроснимков, относится светофильтр. Физические свойства светофильтра характеризуются цветом, плотностью окраски и кратностью. Цвет определяет те лучи спектра, которые пропускает и поглощает данный светофильтр, а плотность характеризует степень интенсивности окраски светофильтра, а именно, чем гуще он окрашен, тем сильнее происходит поглощение лучей. Под кратностью понимают значение увеличения выдержки по сравнению с ее значением при фотографировании данного участка земной поверхности без светофильтра. Таким образом, светофильтры обладают избирательной способностью поглощать или пропускать лучи разных зон спектра. В связи с этим они подразделяются на три группы: монохроматические — пропускающие лучи какого-либо одного цвета и одновременно поглощающие все остальные, селективные — пропускающие лучи нескольких цветов спектра и одновременно поглощающие остальные; компенсационные — частично поглощающие лучи одного цвета и одновременно полностью пропускающие лучи всех остальных цветов. Монохроматические и селективные светофильтры широко используются при многозональной съемке, когда ставится задача получения нескольких изображений одного ландшафта в разных зонах спектра. Компенсационные светофильтры используются для ослабления лучей сине-фиолетовой и голубой частей спектра, которые, интенсивно рассеиваясь атмосферой, образуют атмосферную дымку. Кроме того, эти светофильтры используются также для выделения зон спектра, обладающих наиболее информативной передачей на снимках соответствующих ландшафтов, с целью повышения дешифровочных свойств аэроснимков. Для исключения вредного влияния атмосферной дымки чаще всего используют при аэрофотосъемке желтые светофильтры типа ЖС-18, а также и компенсационные светофильтры, поглощающие коротковолновую часть спектра — фиолетовые и синие лучи (до 450—500 нм). В настоящее время в аэрофототопографии часто используется чернобелая панхроматическая аэропленка, которая очувствлена ко всей видимой части спектра. В лесном хозяйстве широко используется спектрозональная двухслойная аэропленка. Цветопередача объектов земной поверхности на этой аэропленке осуществляется в цветах, отличных от натуральных. Это позволяет подчеркивать цветовым контрастом различия в окраске сфото30 графированных объектов (особенно пород деревьев в лесу). Этим определяется ее широкое использование в лесном хозяйстве. Кроме цветной спектрозональной аэропленки, для решения задач топографического картографирования территории и для других целей используются цветные аэропленки, на которых объекты земной поверхности изображаются в цветах, близких к натуральным. Для получения аэроснимков с оптимальной информацией необходимо знать показатели яркостей объектов, к числу которых относятся коэффициент яркости, яркостный контраст и интервал яркости. Коэффициентом яркости называют отношение яркости данной поверхности к яркости белой идеально рассеивающей поверхности при условии их одинаковой освещенности. Эта величина выражается формулой где r — коэффициент яркости; В — яркость данной поверхности; В0 — яркость идеально белой поверхности. Для выявления на аэроснимках изображений объектов земной поверхности используют их яркостные различия, которые оцениваются яркостным контрастом К. где В1 и В2 — коэффициенты яркостей смежных объектов (Bi>Bj). При выборе оптимальных условий аэрофотографироваиия определяется еще интервал яркости U, который представляет собой отношение наибольшего коэффициента яркости В мах к наименьшему Вмin U=Bmaх/Bmin. Величина U для летних аэроснимков колеблется в пределах от 2 до 10, а в отдельных случаях может достигать 30. Интервал яркостей ландшафта зависит от высоты Солнца над горизонтом; по мере ее возрастания он увеличивается. Это увеличение происходит не за счет увеличения освещенности наиболее ярких объектов, а вследствие относительного уменьшения освещенности объектов местности, расположенных в тени. При малой прозрачности атмосферы интервал яркостей очень мало зависит от высоты солнца над горизонтом и характеризуется в основном соотношением коэффициентов яркости дешифрируемых объектов. Вместе с тем интервал яркости ландшафта зависит от поглощения света в толще атмосферы и наличия воздушной дымки. Для правильного определения экспозиции, а следовательно для получения высокого качества аэроснимков, в процессе аэрофотосъемки необходимо использовать сведения о средней яркости ландшафта В картографируемой территории. 31 где В — яркость каждого участка; s — его площадь. Экспериментальным путем значение В для весеннего периода получено равным 0,12, а для летнего — 0,14. На аэроснимках изображаются не только те или иные объекты местности (строения, леса и отдельные группы деревьев, возвышенности и др.), но также их тени. Последние подразделяются на собственные и падающие. Собственной называется тень части предмета, освещенной рассеянным светом. Она располагается с противоположной стороны предмета по отношению к падающим солнечным лучам. Плотность собственной тени возрастает от ее краев к середине за счет уменьшения в этом направлении количества рассеянного и отраженного света. Собственные тени объектов всегда отображаются на аэроснимках, затрудняя дешифрирование затененных частей, например горных склонов. У каждого объекта, освещенного солнечными лучами, кроме собственной тени наблюдаются также и падающие тени, которые возникают около каждого предмета, не пропускающего солнечные лучи. Они падают на смежные объекты и на земную поверхность, полностью или частично их закрывая. Падающие тени имеют неодинаковую плотность; они состоят из полной тени и полутеней. Полутени возникают по периферии от полной тени, вследствие чего края тени предмета местности имеют часто нерезкие, размытые границы. Полная тень ограничивает пространство, полностью недоступное для солнечных лучей, а полутени представляют собой участки общего контура тени, доступные лишь для части солнечных лучей. Последние характерны, например, для падающих теней деревьев, поскольку через их кроны всегда проходит некоторое количество лучей. Падающие тени отражают силуэт сфотографированного объекта, а их очертания зависят от направления падения солнечных лучей, характера форм соответствующих объектов местности и положения поверхности, на которую тень падает. Однако форма падающей тени правильно передает силуэт сфотографированного объекта, только когда солнечные лучи составляют с земной поверхностью угол 45°. В случае если падающая тень проектируется на горизонтальную поверхность, то ее длина зависит от высоты Солнца над горизонтом и расстояния данного объекта местности от главной точки аэрофотоснимка. Например, по мере удаления изображения деревьев от точки надира к краям снимка падающие тени все более и более вытягиваются и становятся мало похожими на силуэты крон соответствующих деревьев. Тени искажают форму и размеры объектов и должны обязательно учитываться при дешифрировании аэроснимков, особенно крупных масштабов. Изображения падающих теней отдельных предметов на аэроснимках крупных масштабов (не мельче 1:10000—1:12000) позволяют определять высоту этих предметов (деревьев, скал-останцов, фабричных труб и др.). Так, например, если дерево расположено на горизонтальной поверхности и тень 32 от него падает на эту поверхность (рис), то высота дерева в этом случае выражается формулой h=l/tgα, где α — угол, образованный направлением, солнечных лучей и земной поверхностью; l— длина тени. Повышение эффективности дешифрирования аэроснимков зависит от получения наиболее информативного рисунка аэрофотоизображения применитёльно к региональным условиям картографируемой территории. В рисунке фотографического изображения (РАФИ) различают две стороны: структуру, т. е. набор форм, размеров, тонов (цветов), участвующих в построении рисунка; текстуру, т. е. пространственное расположение элементов структуры, их взаимное сочетание. Контурная структура определяется конфигурацией, формой границ, разделяющих элементы тональной структуры. Сочетание линий и точек, заметно контрастирующих с общим фоном, образует контурный узор. Контурность всегда сопутствует тональной структуре, но тональная структура может быть практически бесконтурной, если один тон плавно переходит в другой. Характер рисунка аэрофотоизображения и его изменчивость зависят от состояния фотографируемой поверхности, ее освещенности и состояния среды между объектом съемки и снимаемым аппаратом. Рисунок аэрофотоизображения — важный устойчивый дешифровочный признак. Выделяют шесть основных классов рисунков азрофотоизображений: I — однородные; II — точечные; III —линейные; IV — пятнистые; V — мозаичные; VI —сложные (комплексные). Однородные рисунки выделяют главным образом по оптическим признакам. Они характеризуются в общем тонами одинаковой плотности, причем степень плотности может колебаться в широких пределах (от белого до черного). Однако для этого класса рисунков свойственно наличие изменений тонов (оттенков) со слабо выраженными границами взаимных переходов. Точечные рисунки часто называют зернистыми, так как под точками подразумеваются мелкие пятна более светлого или темного тона, заметные в пределах того или иного тона одинаковой плотности. Для класса линейных рисунков аэрофотоизображений основным элементом является линия, а также различные сочетания. Однако кроме совокупности собственно линий (в геометрическом представлении) к классу линейных рисунков относятся и полосчатые рисунки, образующиеся в результате сочетаний полос различной ширины, направлений и тонов. Наиболее характерной особенностью класса пятнистых рисунков является наличие округлых пятен различного тона, выделяющихся по полю иного тона. Класс мозаичных рисунков аэрофотографических изображений характеризуется сочетаниями пятен самой разнообразной формы и тонов разной плотности, причем преобладают комплексы, далеко не всегда 33 напоминающие какие-либо геометрические фигуры. На близких расстояниях друг от друга часто можно видеть сложные и простые фигуры тонов разной плотности и размеров. Границы между элементами рисунков данного класса могут быть как четкие, так и расплывчатые. Анализ РАФИ позволяет выявлять по снимку особенности элементов структуры аэрофотоизображения, а следовательно и особенности изображаемых объектов. 3. Географические основы дешифрирования. Одним из непременных условий качественного дешифрирования аэроснимков является знание географической сущности изображенных объектов, закономерностей их пространственного размещения и взаимосвязей. Необходимо ясное представление о климатических особенностях территории картографирования, фазах развития растений, связанных со сменой сезонов года и изменениями погоды (фенологические фазы), а также о гидрологическом режиме рек и озер. Отмеченные выше факторы характеризуют географические условия территории, определяют выбор оптимальной технологии полевых и камеральных работ по созданию карт, применение условных знаков для отображения объектов при топографическом дешифрировании аэроснимков. Знание и учёт закономерностей пространственного размёщения взаимосвязанных элементов ландшафта и составляют географическую основу дешифрирования. Эта основа позволяет выявлять по аэроснимкам объекты и явления, непосредственно на них не отображающиеся, по так называемым косвенным признакам (индикаторам). Большая роль в таком индикационном дешифрировании принадлежит морфологической структуре изображения или рисункам аэрофотоизображения, отображающим типы ландшафта, его характерные особенности. 6 Дешифровочные признаки Дешифрирование снимков выполняется по прямым и косвенным демаскирующим и дешифровочным признакам и, как правило, с привлечением дополнительных материалов картографического значения. Д е м а с к и р у ю щ и е п р и з н а к и о б ъ е к т о в м е с т н о сти— это характеристика объекта в натуре: прямые признаки— форма, размер, цвет (отражательная или излучательная способность или коэффициент яркости), текстура и структура объекта, теин; косвенные признаки - относительное расположение, следы деятельности, приуроченность, взаимосвязь и взаимообусловленность. Косвенные признаки основаны на связях между объектами, на возможности выявления не видимых на снимке объектов по другим объектам, хорошо изобразившимся. Косвенными признаками служат также местоположение объекта, географическое соседство, следы воздействия объекта на окружение. 34 Свойства объекта, находящие непосредственное отображение на снимках, принято называть прямыми дешифровочными признаками. К ним относятся три группы признаков: -геометрические (форма, тень, размер); -яркостные (фототон, уровень яркости, цвет, спектральныйобраз); -структурные (текстура, структура, рисунок). Этих признаков часто недостаточно для дешифрирования, так как, во-первых, объекты или их характеристики не изобразились на аэрофотоснимках (например, трубопроводы, назначение сооружения); во-вторых, объекты не имеют строгих дешифровочных признаков, т. е. один признак соответствует различным объектам (например, прямоугольную форму может иметь жилой дом, сарай) или один и тот же объект имеет разные дешифровочные признаки (например, водотоки в зависимости от освещения и мутности воды изображаются разным тоном). Форма — наиболее надежный, т.е. не зависящий от условий съемки, признак по которому устанавливается наличие объекта и его свойства. Визуальное наблюдение дешифровщика в первую очередь выделяет именно очертания предметов, их форму. С изменением масштаба снимков форма объекта на снимке может несколько изменяться, за счет исчезновения деталей она упрощается. Различают геометрически определенную и н е определенную форму. Первая служит надежным дешифровочным признаком и относится ко всякого рода искусственным сооружениям. Вторая характерна для многих природных объектов площадного типа (луга, леса и др.) и часто не может служить определенным дешифровочным признаком. Кроме того, различают компактную и линейную, плоскую и объемную форму. Линейную форму можно распознавать на снимках более мелкого масштаба, чем компактную. Особенность рисунка линейной формы часто является важным дешифровочным признаком (например, по характеру извилистой формы можно отличить дорогу от реки). Для объектов природного происхождения типична неправильная, часто сложная форма. Прямолинейные границы встречаются значительно реже и обычно бывают обусловлены геологическим строением: они приурочены к тектоническим трещинам, разломам. С вулканической деятельностью связана округлая форма геологических структур.. Спецификой рельефообразующих процессов определяется овальная или округлая форма термокарстовых западин и озер. Исключительно важное значение, особенно при дешифрировании рельефа местности, имеет пространственная, объемная форма объектов. Самый надежный способ ее определения — стереоскопическое наблюдение пары перекрывающихся снимков. Под стереоскопом можно отличить плоскую форму от выпуклой (дом, насыпь и др.) и вогнутой (ямы, канавы и др.). Пространственная форма объекта является хорошим дешифровочным признаком для распознавания как искусственных, 35 так и природных объектов. Размер изображения — менее определенный, чем форма, дешифровочный признак, используемый главным образом при работе с крупномасштабными снимками. Размер изображения объектов на снимке зависит от его масштаба. Действительную величину объекта L можно определить по масштабу снимка или путем сравнения размера изображения распознаваемого объекта с размером изображения другого объекта по формуле L = L'l/ l' где, L' — длина (ширина) известного объекта в натуре, м; l — длина (ширина) изображения определяемого объекта на снимке, мм; l' — длина (ширина) изображения известного объекта на снимке, мм. Определять величину объекта можно, пользуясь его масштабом, по формуле L = l /m, где m — знаменатель численного масштаба снимка Яркостные дешифрованные признаки — фототон (или тон фотоизображения), уровень яркости (кодированная яркость), цвет, спектральный образ связаны с одним и тем же свойством объектов местности — спектральной отражательной способностью. Фототоном принято называть оптическую плотность изображения на черно-белых фотоотпечатках при визуальном анализе. Этот признак является функцией интегральной или зональной (в относительно узкой зоне спектра) яркости объектов. Та же интегральная или зональная яркость на цифровых снимках закодирована уровнями яркости (чаще говорят «яркостью») шкалы из определенного числа ступеней (обычно 256). Тон (степень почернения) изображения, определяемый яркостью объекта и спектральной зоной съемки, помогает разделить основные типы поверхности: снег, открытый грунт, растительность. Однако тон — не стабильный признак. Даже при одинаковом освещении один и тот же объект может изобразиться в разных частях снимка разным тоном, и наоборот. Значительно стабильнее соотношение тонов — тоновые контрасты. Тон изображения объекта обусловливается в основном: -отражательной способностью предмета, при этом, чем интенсивнее отражает предмет световые лучи, тем светлее получается его изображение на снимке, например изображение свежего снега в 14 раз светлее, чем вспаханного мокрого чернозема; -внешним строением поверхности предмета, т. е. чем глаже поверхность, тем светлее она получается на снимке, например грунтовая дорога, проложенная через вспаханное поле, получается значительно светлее пашни, несмотря па то, что цвет их в натуре почти одинаков; -освещенностью предмета, т. е. чем больше освещен предмет, тем светлее его изображение на снимке; наибольшую освещенность имеет та часть предмета, па которую солнечный свет падает отвесно; -светочувствительностью фотографической эмульсии на различных 36 сортах фотопленки один и тот же предмет изображается различным тоном; -временем года, когда производится съемка —летом местность имеет большое разнообразие тонов, но на снимке тон одного объекта может быть похожим на тон другого; в переходные периоды (осенью или весной) снимки получаются пестрого, темного тона вследствие влажности земли. На цветных снимках различия в спектральной яркости объектов отображаются цветом, а на многозональных — набором тонов или уровней яркости в зонах, называемым спектральным образом. Фототон, уровень яркости, цвет и спектральный образ одного и того же объекта на разных снимках могут сильно варьировать, но, несмотря на это, они широко используются при визуальном дешифрировании, а при компьютерном в настоящее время являются основными. При визуальном дешифрировании черно-белых фотографических снимков до недавнего времени пользовались шкалой тонов. Человеческий глаз хорошо улавливает различия в насыщенности серого цвета двух участков, расположенных рядом до 25 ступеней серого тона. Шкала помогает оценить различия в фототоне двух выделов, находящихся на некотором расстоянии или на соседних снимках. Число ступеней шкалы определяется порогом световой чувствительности зрения и обычно содержит пять—семь ступеней. Для количественной оценки тона при дешифрировании достаточно иметь (по В. Я. Михайлову) 7-балльную шкалу тональности Шкала тонов для визуального дешифрирования фотографических снимков (по В. Я. Михайлову) Оптическая плотность каждой ступени шкалы измеряется (на денситометре) и получает условное название фототона. В светлой части шкалы интервал оптических плотностей между двумя соседними ступенями обычно меньше, в темной — больше, так как человеческий глаз различает лучше светлые ступени, чем темные. Нужно иметь в виду, что шкалой тонов можно пользоваться при работе с одиночным снимком или со снимками, полученными в одно время и при одинаковых условиях съемки. Цветные снимки обладают значительно большим богатством оттенков, чем черно-белые, к тому же глаз легче воспринимает цветовые различия, чем 37 оттенки серого. В дешифрировании при обозначении цвета словами пользуются несколькими терминами. Оттенок — употребляется в разных значениях, но чаще вместо термина «тон». В физиологии зрения с термином «тон» связано понятие о доминирующей длине волны, а в дешифрировании этот термин принято относить к черно-белым снимкам. Для описания насыщенности цвета употребляют термины «сочный», «густой», «чистый» в противоположность пастельному, белесоватому, а для описания светлоты — яркий или темный. Спектральный образ —- набор тонов (яркостей) изображения объекта на серии зональных снимков. При автоматизированном дешифрировании многозональных снимков он служит основным, а часто и единственным дешифровочным признаком. Цвет — более информативный и надежный признак, чем тон черно-белого снимка. По цвету хорошо выделяются водные объекты, леса, луга, распаханные поля. Используя снимки с целенаправленно искаженной цветопередачей, разделяют различные типы растительности, горных пород и т.д. Очень важно, что различия в фактуре поверхности объектов и условия съемки вызывают преобразования не в цветах фотоизображения, а только в их насыщенности и яркости и то в незначительной степени. Цветовая тональность в изображении объектов на снимках во много раз больше, чем различных серых тонов. Однако при оценке цветов нет объективных стандартных критериев, поэтому используют специальные атласы, где основная характеристика цветов дается по цветному тону, а дополнительная — по насыщенности и светлоте цветов. Кроме того, к характеристике цвета добавляют и название предмета, имеющего характерную окраску. Во многих случаях по измерению длины тени можно быстрее и точнее определить высоту объекта, чем с помощью стереоизмерений. Для определения высоты предмета h по длине тени методом сравнения служит формула h = h'l/l', где, h' — высота известного объекта, м; l— длина изображения тени определяемого объекта, мм; l' — длина изображения тени известного объекта, мм. Рисунок изображения — устойчивый комплексный дешифровочный признак, обеспечивающий безошибочное опознавание не только таких объектов, как сельскохозяйственные поля, населенные пункты, но и разных типов геосистем, он представляет сочетание изображений объектов и их частей определенной формы, размера и тона (цвета), дополняя его новым свойством — пространственным распределением элементов изображения, их размещением, повторяемостью. Благодаря этим свойствам признак мало зависит от условий освещения, сезона и технических параметров съемки, несмотря на изменчивость его отдельных составляющих. Сочетание элементов изображения на низшем уровне, воспринимаемых как различия в фототоне (или яркости на экране) неопределенной формы, 38 называют текстурой изображения. При компьютерном дешифрировании обычно под текстурой цифрового изображения понимают пространственную изменчивость значений яркости пикселов, что частично объединяет содержание понятий текстуры и структуры, которые принято различать при визуальном дешифрировании. Структура — пространственное расположение элементов текстуры. Иногда рисунок изображения характеризуют количественными показателями, что служит основой морфометрического дешифрирования. При этом структура характеризуется и новыми свойствами, обусловленными повторяемостью, размещением и количеством этих непосредственно распознаваемых деталей. Признак структуры — наиболее устойчивый из прямых признаков, мало зависящий от условий съемки, чем другие. При дешифрировании комплексных объектов, особенно на снимках сравнительно мелких масштабов, этот признак становится основным. Так, для изображения лесов типична зернистая структура, для сплошных кустарников — мелкозернистая, зарослей саксаула — точечная, морозобойных полигонов и такыров — сетчатая, солифлюкционных ложбин (делли) — струйчатая, некоторых травяных болот — лопастная и пятнистая, гривистого микрорельефа — полосчатая и т. д. Геометрически правильную структуру изображения могут иметь объекты культурного ландшафта, например сады— редкозернистую «в клетку», посадки технических культур— точечную линейную, населенные пункты — квартальную прямоугольную. Часть объектов характеризуется ровной или гладкой структурой, т. е. их изображение на снимках не обладает определенным рисунком — это контуры однородной травянистой растительности, мохового покрова и некоторых обнаженных грунтов, водоемы, асфальтированные площадки и т. д. Чаще понятием текстуры изображения оперируют при выполнении измерений на снимках. Более крупные элементы на снимке, у которых распознаются форма и размер, образуют структуру изображения. Типичными примерами служат изображения лесных насаждений на аэроснимках, населенных пунктов на мелкомасштабных аэроснимках и космических снимках высокого разрешения. Общепринятая классификация структуры изображения отсутствует, но некоторую систематизацию можно представить, если использовать понятия размера и формы элементов. По форме однородные структуры можно называть зернистыми, пятнистыми, полосчатыми, сетчатыми, а добавляя характеристику размера -мелкозернистая, сред непятнистая или крупно полосчатая структура. Регулярная структура типична для объектов, связанных с деятельностью человека: сетчатая — для изображения садов, полосчатая — для виноградников и посевов пропашных культур. Большинство же природных образований имеют нерегулярную структуру изображения; типичный пример — лесная растительность. Несколько разных структур часто формируют довольно устойчивые сочетания, типичные для определенных объектов земной поверхности. Такие сочетания называют рисунком изображения. В рисунке находят отражение как 39 природные особенности территории — структура почвенного и растительного покрова, распределение геоморфологических элементов, литологические особенности слагающих пород, тектонические условия, так и пространственные взаимоотношения объектов антропогенного происхождения. Существует несколько классификаций рисунков эрозионной и гидрографической сети, пример одной из них дан на рис. Рис. Фрагмент классификации рисунков речной сети: а параллельный; б — прямоугольный; в — дендритовый; г — радиальный — Структурные признаки тесно связаны с масштабом снимка. Так кроны деревьев, воспринимаемые на среднемасштабном снимке как структура изображения, на более мелкомасштабных составят текстуру, а структуру на них образуют сочетания выделов с разным со ставом древостоя и полян между ними. Грядовые пески на крупномасштабных аэроснимках воспринимаются как отдельные образования, в более мелком масштабе выявляется рисунок чередующихся элементов: более освещенных склонов южной экспозиции, затененных северных, зарослей саксаула или тамарикса у подножья склонов. Индикационное дешифрирование. В отличие от прямого при косвенном дешифрировании, которое основано на объективно существующей в природе взаимосвязи и взаимообусловленности между объектами и явлениями, дешифровщик определяет не сам объект, который может и не изобразиться на снимке, а его указатель, индикатор. В качестве индикатора наиболее часто выступают • растительный покров, а также рельеф и гидрография. Косвенные признаки лежат в основе ландшафтного метода дешифрирования, базирующегося на многосторонних связях между отдельными компонентами ландшафта, между дешифрируемым объектом и всем природным комплексом. Обычно с уменьшением масштаба снимков роль косвенных дешифровочных признаков возрастает. Пятна вымокания почв на полях свидетельствуют о развитии просадочного микрорельефа и близком уровне залегания грунтовых вод. Петли и складки поверхностных морен на леднике говорят о том, 40 что это пульсирующий ледник и ожидается его подвижка. Косвенные дешифровочные признаки указывают на наличие или характеристику объекта, не изобразившегося на аэрофотоснимке или не определяемого по прямым признакам (например, туннель распознается по разрыву фотоизображения железной дороги, пересекающей гору), или устраняют многозначность и неопределенность прямых признаков. Данные признаки основаны на возникших в природе закономерных взаимосвязях пространственного размещения отдельных объектов или комплексов объектов (компонентов ландшафта или при-родно-территориальных комплексов) или между природными объектами (комплексами) и результатами хозяйственной деятельности человека. Эти закономерные взаимосвязи между объектами местности проявляются в двух основных направлениях: приуроченность одних объектов к другим; изменение свойств одних объектов в результате влияния на них других. По приуроченности одних объектов к другим на снимкам распознаются: объекты, прямые признаки которых не позволяют распознать объект, так как они выражены недостаточно четко или в неполной мере. Например, в селах жилые постройки расположены ближе к улице, чем нежилые. Дороги или тропы, пододящие к реке и начинающиеся на другом берегу, позволяют судить о наличии парома или лодочного перевоза, или о наличии конного или пешего брода. Скопление судов у берегов говорит о наличии пристани, а по внешнему виду судов можно судить о типе пристани (товарная или пассажирская), глубине рек и т. д. объекты, изобразившиеся на снимке одним и тем же тоном, например снежники и песок в тундре; объекты, закрытые (замаскированные) другими объектами. Например, если известно, что в мохово-пушицевых болотах пушица всегда сопровождается мхом, то, распознавая сплошной полог пушицы, закрывающей мох, можно уверенно дешифрировать его; объекты, которые функционируют во время, не соответствующее моменту съемки. Среди них пересыхающие летом водоемы, которые дешифрируются по наличию котловинообразных понижений. По изменениям в свойствах одних объектов в результате влияния на них других недешифрируемых объектов распознаются: объекты, закрытые другими объектами. Например, угнетенные леса на болотах имеют меньшую высоту деревьев, более светлые и мелкие кроны и меньшую их сомкнутость, что позволяет по форме полога леса распознавать заболоченные участки в лесах; объекты, отсутствующие па поверхности земли. Они оказывают влияние на свойства закрывающих их объектов, в результате чего прямые признаки последних меняются. Поэтому часто такие объекты могут быть установлены по прямым признакам закрывающих их объектов. Например, подземная осушительная сеть (дрены) изменяет условия влажности почвы, которая изображается более светлым тоном, чем на промежуточных между этими дренами участках— светлый тон позволяет дешифрировать дренажную сеть. 41 Кроме того, косвенным признаком являются следы деятельности или функционирования объекта. Это различные разработки, карьеры, гидроузлы и другие сооружения, приводящие к антропогенному воздействию на среду. Использование косвенных признаков для дешифрирования объектов, когда отсутствуют прямые признаки, в каждом конкретном случае производится на основе географической изученности района с учетом вероятности появления того или иного признака. Важным косвенным признаком является повторяемость и характер размещения однородных объектов на снимке. По этому признаку легко обнаружить, например, луга (по копнам в поле). Некоторые косвенные признаки просты, общеизвестны и применимы во всех географических районах, например установление бродов по подходам к рекам дорог. Часто косвенные признаки различны для различных физико-географических условий, и для их выявления и для получения более глубоких взаимосвязей требуется предварительная исследовательская работа с привлечением литературы, мелкомасштабных карт, снимков-эталонов. Например, более низкие места имеют относительно большую увлажненность, а следовательно, более темный тон на снимке. Так, при дешифрировании пашен более темные места говорят о наличии впадин или лощин. Визуальные и инструментальные методы обработки снимков, автоматизация процесса. Универсальную обработку стереопар снимков начинают выполнять с помощью цифровых фотограмметрических систем, представляющих собой обрабатывающие компьютерные программноаппаратные комплексы, которые в простейшей конфигурации, помимо персонального компьютера и монитора, включают стереоочки, многокнопочную мышь, точный сканер для цифрования фотографических снимков и принтер для вывода результатов обработки. Основой компьютерного комплекса является мощное программное обеспечение, включающее целую серию специализированных программ. Для работы на таком комплексе требуется определенный уровень компьютерной подготовки исполнителя. Один из первых отечественных комплексов — цифровая фотограмметрическая система PHOTOMOD компании «Ракурс». Система модифицируется по мере совершенствования персональных компьютеров. Она имеет модульную структуру, допуская обработку наземных, воздушных и космических снимков, включая радиолокационные. Тематические модули позволяют автоматически выполнять взаимное и внешнее ориентирование снимков по опорным точкам; производить визуальные (с помощью анаглифических или светозатворных стереоочков) и автоматические стереоизмерения снимков; автоматически строить цифровую модель рельефа и трассировать горизонтали; создавать ортофотопланы; изготовлять графические оригиналы карт и другую геоинформационную 42 продукцию. Существуют иные цифровые фотограмметрические системы, предназначенные для производственного изготовления топографических планов и карт масштаба 1:500 — 1:200 000. Как и в традиционных стереообрабатывающих приборах стереонаблюдения производятся с помощью бинокуляра, а относительное перемещение изображений снимков и мароккурсоров на дисплее осуществляется посредством привычных для фотограмметристов ручных штурвалов. Компьютерные технологии. Сейчас разработаны многие сотни алгоритмов и программ компьютерной обработки изображений. Для обработки аэрокосмических снимков на персональных компьютерах можно использовать коммерческое программное обеспечение общего назначения, такое, как Adobe Photoshop, Corel PHOTO-PAINT. Однако значительно большие возможности предоставляют профессиональные программные продукты, среди которых в нашей стране наиболее известны ERDAS Imagine, Ег Mapper, ENVI. Кроме того, на отечественном рынке геоинформационных услуг представлены пакеты специализированных программ, предназначенных для решения узких задач, например, топографического картографирования на цифровых фотограмметрических системах PHOTOMOD, Талка, ЦНИИГАиК (Центральный научно-исследовательский институт геодезии, аэросъемки и картографии). Географ должен уметь выбрать оптимальный вариант обработки из многих возможных, предоставляемых коммерческим программным обеспечением. Современные компьютерные технологии позволяют решать следующие группы задач: -визуализация цифровых снимков; -геометрические и яркостные преобразования снимков, включая их коррекцию; -конструирование новых производных изображений по первичным снимкам; -определение количественных характеристик объектов; -компьютерное дешифрирование снимков (классификация). Наиболее сложной является задача компьютерного (автоматизированного) дешифрирования, которая составляет фундаментальную проблему аэрокосмического зондирования, как научной дисциплины и для решения которой прилагалось и прилагается много усилий. При визуальном дешифрировании снимков исполнителю приходится на основе дешифровочных признаков определять, узнавать объекты, а также выделять одинаковые, однородные объекты. Формальная задача компьютерного дешифрирования снимков сводится к классификации — последовательной «сортировке» всех пикселов цифрового снимка на несколько групп. Для этого предложены алгоритмы классификации двух видов — с обучением и без обучения, или кластеризации (от англ, cluster — скопление, группа). При классификации с обучением пикселы многозонального 43 снимка группируются на основе сравнения их яркостей в каждой спектральной зоне с эталонными значениями. При кластеризации же все пикселы разделяют на группы-кластеры по какому-либо формальному признаку, не прибегая к обучающим данным. Затем кластеры, полученные в результате автоматической группировки пикселов, дешифровщик относит к тем или иным объектам. Достоверность компьютерного дешифрирования формально характеризуется отношением числа правильно классифицируемых пикселов к их общему числу и составляет в среднем 70 — 85%, заметно падая с увеличением набора дешифрируемых объектов. Достижения в области полной автоматизации дешифрирования, при которой можно было бы исключить или существенно ограничить участие человека в получении географической информации по аэрокосмическим снимкам, пока скромны. Вычислительные алгоритмы, основанные на спектральных признаках отдельных пикселов, обеспечивают решение самых простых классификационных задач; они рационально включаются в качестве элементов в сложный процесс визуального дешифрирования, которое пока остается основным методом извлечения природной и социально-экономической географической информации из аэрокосмических снимков. Для существенного прогресса в развитии компьютерного дешифрирования необходим переход к программному обеспечению более высокого уровня, основанному на знаниях экспертов. Специалисты в области искусственного интеллекта видят решение проблемы автоматизации дешифрирования аэрокосмических снимков в объединении формализованных знаний высококвалифицированных дешифровщиков (экспертов) с возможностями современных компьютеров, т.е. в создании компьютерных экспертных систем. Виртуальная (3D) модель местности. С помощью специализированного программного обеспечения пространственная геоинформация может быть представлена не только в виде карт, но и в виде трехмерных виртуальных моделей местности или 3D- (3Dimentional) визуализаций, которые получают путем совмещения изображения снимка с цифровой моделью рельефа. На экране монитора воспроизводится естественное изображение местности в перспективной проекции, т.е. как видел бы ее наблюдатель при различных точках наблюдения. Важной характеристикой технологии является экранная частота обновления изображения при изменении его ракурса и масштаба, которая должна быть тем выше, чем быстрее изменяется изображение. При высокой детальности и частоте обновления визуализированная трехмерная модель — компьютерная виртуальная реальность, создает ощущение присутствия на моделируемой местности. Виртуальное моделирование применяется для первоначального знакомства с местностью, в ландшафтном и городском планировании, при размещении строящихся зданий и инженерных сооружений. 44 Фотокарты создаются по космическим снимкам. При компьютерном изготовлении фотокарт по космическим снимкам все они вначале трансформируются в одну и ту же проекцию. Затем проводится монтаж единого изображения по так называемым линиям сшивки путем безразрывной стыковки снимков. Компьютер представляет большие возможности для согласования яркостей и контрастности соседних снимков. Для этого получают гистограммы яркостей перекрывающихся участков снимков и подбирают кривые воспроизведения яркостей, позволяющие сделать изображения на этих снимках идентичными. После создания единого изображения его нередко совмещают с отмывкой рельефа местности наносят дороги, населенные пункты, делают надписи географических названий, что облегчает дальнейшее использование фотокарты Аэрокосмические снимки в ГИС. В современных научных исследованиях и практической деятельности нашли самое широкое применение географические информационные системы (ГИС). Наряду с статистической и картографической информацией в них используются аэрокосмические снимки. Снимки представляют для ГИС особую ценность благодаря ряду их свойств. Комплексное отображение природно-территориальных систем и их хозяйственного использования обусловливает применение снимков в разных тематических направлениях исследований и для изучения взаимосвязей различных объектов. Дешифрирование снимков позволяет создать множество срезов информации, таких, как геология, рельеф, почвы, растительность, хозяйство, расселение. Оперативность получения информации, ее «свежесть» обеспечивают использование снимков для оперативного выявления и оценки происходящих на земной поверхности изменений — обновления имеющихся слоев ГИС, поддержания их на уровне современности, актуализации информации. Четкая временная привязка данных, возможность использования разновременных снимков разной давности делает их незаменимым материалом для изучения динамики природы и хозяйства. Эти свойства определяют два основных направления использования аэрокосмических снимков при создании ГИС. Вопервых, они представляют источник первичной информации при создании тематических слоев в базе данных ГИС, в особенности для труднодоступных и необследованных территорий. Во-вторых, это самостоятельный элемент базы данных, предназначенный для решения таких важных задач, как изучение взаимосвязей различных географических объектов и явлений, исследование их динамики. Включение аэрокосмической информации в геоинформационные системы предъявляет свои требования к программному обеспечению и структуре системы, в связи с чем выделяется особый тип интегрированных ГИС. 7 Методы дешифрирования снимков 45 Полевой метод — это дешифрирование непосредственно на местности. При этом одновременно наносятся на снимки, не изобразившиеся на них объекты, которые появились или изменились после производства аэрофотосъемки, объекты небольших размеров, не изобразившиеся на снимках данного масштаба. Полевой метод дешифрирования характеризуется высокой точностью и объективностью результатов, но требует значительных затрат времени и денежных средств, сложен в организационном отношении. Аэровизуальный метод дешифрирования, может быть отнесен к числу полевых. Он заключается в распознавании изображений объектов на снимках с самолета или вертолета. Этот метод требует специальной подготовки исполнителей по быстрому ориентированию в полете и безошибочному опознаванию объектов на снимках в течение короткого промежутка времени. Позволяет увеличить производительность и снизить стоимость работ. Камеральный метод дешифрирования снимков предусматривает распознавание объектов и получение их характеристик без выхода в поле путем изучения свойств фотоизображений. Основой для принятия решения при камеральном дешифрировании служат прямые и косвенные дешифровочные признаки объектов, определенным образом, изображающиеся на снимке. Этот метод экономичен, менее трудоемок, обеспечивает тщательное изучение объектов с помощью стационарных приборов, но не может обеспечить исчерпывающую полноту, достоверность полученной информации и регистрацию изменений. Рациональная схема предусматривает предварительное камеральное, выборочное полевое и окончательное камеральное дешифрирование аэрокосмических снимков. Соотношение полевого и камерального дешифрирования зависит и от масштаба снимков. Аэроснимки крупного масштаба дешифрируют преимущественно в поле. При камеральном методе дешифрирования снимков широко используется способ дешифрирования по эталонам. Эталонами называются снимки, на которых показан пример дешифрирования территории с характерными особенностями ландшафта для данного участка. Кроме эталонов, используются индикаторные растения, характерные для определенных геологических, гидрологических, климатических, почвенных и других условий обитания. С их помощью можно получать представления о литологии (естественном составе осадочных горных пород, их физико-химических свойствах и др.), характере почв, глубине залегания и степени засоленности грунтовых вод, не производя при этом специальных исследований. Эталонное дешифрирование. Камеральное дешифрирование основано на использовании дешифрованных эталонов, создаваемых в поле на типичные для данной территории ключевые участки. Дешифровочные эталоны представляют собой снимки характерных участков с нанесенными на них результатами дешифрирования типичных объектов, сопровождаемые характеристикой дешифровочных признаков. Далее эталоны используются при камеральном дешифрировании, которое выполняется способом географической интерполяции и экстраполяции, т.е. путем распространения выявленных дешифровочных признаков на участки между эталонами и за их пределами. Камеральное дешифрирование с использованием эталонов получило развитие при топографическом картографировании труднодоступных районов, когда в ряде организаций создавались фототеки эталонов. 46 Картографической службой нашей страны были изданы альбомы образцов дешифрирования различных типов объектов на аэрофотоснимках. При тематическом дешифрировании космических снимков, в большинстве своем многозональных, такую обучающую роль выполняют подготовленные в МГУ им. М.В.Ломоносова научнометодические атласы «Дешифрирование многозональных аэрокосмических снимков», содержащие методические рекомендации и примеры результатов дешифрирования различных компонентов природной среды, социально-экономических объектов, последствий антропогенного воздействия на природу. В комбинированном методе дешифрирования снимков основная работа по распознаванию объектов выполняется в камеральных условиях, а в поле или в полете распознаются те объекты или их характеристики, которые невозможно вскрыть камерально. Комбинированное дешифрирование заключается в совместном использовании полевого и камерального дешифрирования в различных вариантах и соотношениях, в зависимости от конкретных условий. И полевое, и камеральное дешифрирование может выполняться визуально и инструментально. При выборе наиболее рациональной организации и технологии работ по топографическому дешифрированию исходят из анализа и учета следующих условий. 1. Назначение и масштаб создаваемой (обновляемой) карты. Метод создания. 2. Географические особенности района. Решающее значение имеют: тип ландшафта, степень хозяйственной освоенности территории, плотность и значимость объектов антропогенного характера проходимость, удаленность местности. 3. Топографо-геодезическая изученность объекта картографирования. Наличие и кондиционность съемок прежних лет. 4. Обеспеченность материалами аэросъемки, их качество, современность. Параметры, условия и время фотографирования. 5. Соотношение масштаба создаваемой (обновляемой) карты и масштаба аэрофотосъемки. 6. Обеспеченность материалами картографического значения других ведомств специальных съемок справочными данными. 7. Технические средства, которые могут быть использованы при создании (обновлении) карт. 8. Виды геодезических и топографических работ, проектируемые на объекте картографирования. Они имеют значение для организации сбора сведений о местности и для постановки самого дешифрирования, которое при общей тенденции к выделению его в самостоятельный процесс иногда комплексируется с топографо-геодезическими работами. 9. Отчетные материалы, предусмотренные техническим проектом. Они могут отличаться от обычных, установленных инструкциями, при постановке съемок для создания специализированных карт, фотокарт и других топографических карт нового типа. При выборе технологии дешифрирования необходим анализ и учет всех перечисленных факторов вместе. Они влияют на приемы и способы 47 дешифрирования, соотношение полевых и камеральных работ, очередность полевого и камерального дешифрирования в каждом конкретном случае. . Этапы топографического дешифрировании:. А) подготовительные работы -изучение географических особенностей района, необходимых сведений об аэрофотосъемке, изображения топографических объектов на фотоснимках, установок по использованию всех имеющихся материалов, данных рекогносцировок и эталонов. Б) ограничение рабочей площади. На аэрофотоснимках это делают по каждому маршруту через снимок. Границы рабочих площадей проводят через точки, отчетливо распознающиеся на смежных снимках, примерно посередине продольного и поперечного перекрытий. Участки со сложной ситуацией целиком включают в рабочую площадь одного из смежных снимков. По границам рабочих площадей осуществляется сводка отдешифрированных объектов. В) дешифрирование в пределах рабочей площади проводят по участкам, ограниченным линейными обозначениями элементов гидрографии, дорог, ограждений, с распознавания и вычерчивания которых и начинают работу. Анализ снимка проводится по принципу: от общего к частному; от общих очертаний к содержанию контура; от непосредственно видимых объектов к косвенно дешифрируемым. Широко используется метод аналогии. Г) детальная последовательной отработке каждой стереопары используются все .имеющиеся материалы, образцы, а также стереоскопические, увеличительные и измерительные приборы для определении количественных характеристик. Отбор и обобщение распознанных объектов и их характеристик осуществляются по цензам и нормам отбора, соответствующим масштабу карты, для создания которой выполняют дешифрирование.. Последовательность дешифрирования по элементам содержания может быть различной, но общая схема такова: опорные пункты, элементы гидрографии, дорожная сеть, формы рельефа,, населенные пункты, ограждения, промышленные и социально-культурные объекты, растительный покров и грунты: Дешифрирование аэрофотоснимков обычно осуществляется вместе с оформлением результатов в Окончательно оформленная работа принимается руководством экспедиции. Как правило, практикуется полевой контроль. В зависимости от характера и изученности района, метода съемки и технологии топографических работ применяют различные варианты полевого и камерального дешифрирования: сплошное полевое; маршрутное полевое; сплошное камеральное; камеральное с полевой доработкой. Вся работа от начала до конца осуществляется под руководством редактора карты и по его указаниям. Области применения и отличительные особенности методики видов дешифрирования. Дешифрирование снимков при создании топографических карт выполняют по тем объектам местности, которые должны быть изображены на создаваемой или обновляемой топографической карте. Основой топографического дешифрирования снимков при создании карт является принцип сочетания камеральных и полевых работ. Полевое дешифрирование может быть наземным или аэровизуальным. При наземном дешифрировании существует возможность одновременно собирать 48 дополнительные сведения и данные. Сплошное полевое дешифрирование. Применяется при комбинированной съемке и при стереотопографической съемке в районах с большим количеством пунктов и различных сооружений, плотной застройкой, промышленных и железнодорожных узлов. Оно производится и при обновлении топографических карт в районах с интенсивным хозяйственным освоением или происшедшими существенными изменениями в топографии местности. В относящемся к дешифрированию термине «сплошное» есть известная доля условности, так как на местности сплошного обхода не делают и всегда остаются участки, наблюдаемые на расстоянии. Однако сеть полевых маршрутов, спланированная заранее и дополненная по ходу работы, при сплошном дешифрировании отличается большой густотой. Сплошное дешифрирование может выполняться на аэрофотоснимках, фотосхемах, фотопланах. Перед началом работы необходимо определить масштаб аэроснимков. В камеральных условиях масштаб можно определить по карте, в поле — по соотношению длин соответствующих отрезков, измеренных в натуре и на аэроснимках. Все топографические объекты обследуют в поле с определением необходимых характеристик. Состояние объектов местности при полевом дешифрировании фиксируется на момент их полевого обследования, который принимается за дату съемки. При стереотопографической съемке дешифрирование преимущественно выполняется на фотосхеме или аэрофотоснимках, с которых результаты переносят на фотоплан, здесь дешифрирование выполняется отдельно от рисовки рельефа, последняя выполняется камерально на стереофотограмметрических приборах. При комбинированном методе создания карты полевое дешифрирование выполняют на фотоплане одновременно со съемкой (рисовкой) рельефа. Основные и съемочные ходы дополняются маршрутами специально для дешифрирования. Результаты дешифрирования оформляют при этом на фотоплане строго в условных знаках в соответствии с требованиями к съемочному оригиналу. Полевое дешифрирование может выполняться не только на фотоотпечатках, но и на экранных (цифровых) снимках. В последнем случае обычно используется полевой микрокомпьютер с чувствительным экраном-планшетом, а также специальное программное обеспечение. Результаты дешифрирования отмечаются в поле на экране с помощью компьютерной ручки, закрепляются набором условных знаков и записываются в текстовой или табличной форме в несколько слоев памяти микрокомпьютера. В процессе дешифрирования делают дополнительные записи, характеризующие объекты, и составляют абрисы наиболее сложных ситуаций. Возможен ввод дополнительной звуковой информации об объекте дешифрирования. Зафиксированный на снимке объект, отсутствующий в данный момент на местности, должен быть перечеркнут. При полевом дешифрировании нередко приходится наносить на снимки недостающие объекты, поящиеся после аэрофотосъемки. Досъемка производится глазомерным или инструментальным способом. Для этого применяются приемники спутникового позиционирования, позволяющие определять в поле координаты объектов, отсутствующих на снимке, практически с любой необходимой точностью. При 49 дешифрировании снимков масштаба 1:25 000 и мельче удобно использовать портативные спутниковые приемники, соединенные с микрокомпьютером в единый полевой комплект дешифровщика. Для сплошного полевого дешифрирования используется портативный прибор для стереоскопического изучения снимков. Одновременно с распознаванием объектов и контуров определяют необходимые количественные и качественные характеристики и также подписывают их на снимке, ориентируя подписи относительно северной рамки. В процессе дешифрирования проводят отбор объектов (генерализацию аэрофотоизображения) в соответствии с требованиями назначения и масштаба создаваемой карты. Важная задача полевого дешифрирования состоит в сборе географических названий. Наряду со сбором новых названий ставится задача проверки названий на изданных картах, выявления пропусков и неточностей в их написании. Географические названия и другие необходимые сведения собирают путем опроса местных жителей. Вопросы задают так, чтобы название первым произнес опрашиваемый. Собранные сведения должны быть проверены несколько раз перекрестным опросом разных людей, хорошо знающих местность (старожилов, лесников, охотников, оленеводов, работников сельсоветов, учителей). В национальных республиках, округах при сборе названий устанавливают смысловое значение национального названия. Нерусские названия записывают в национальной графике и русской транскрипции. Большое значение при этом имеет знание местных географических терминов. В некоторых районах на целых группах смежных листов даже крупные объекты не имеют названий. В этих случаях разрешается присваивать названия объектам, выделяющимся среди окружающей местности. Названия должны подчеркивать отличительную особенность объекта. Все собранные и уточненные названия вносят в ведомость установленных названий каждой трапеции (или группы листов) — табл.. Дальнейшая работа по установлению окончательной формы названий является задачей редактора карты. УСТАНОВЛЕНИЕ И ПЕРЕДАЧА ГЕОГРАФИЧЕСКИХ НАЗВАНИЙ 50 Полнота и правильность написания на топографических картах географических названий и номенклатурных терминов имеют большое государственное значение. Топографические карты служат топонимической основой для всех издаваемых в СССР общегеографических и тематических карт, а также для географической литературы и других печатных изданий. Опыт работы по сбору географических названий и научные основы их передачи на картах начали накапливаться давно. Так, при создании государственной топографической карты масштаба 1:100000 работали специальные топонимические экспедиции. В настоящее время головной организацией в этой работе является ЦНИИГАиК. Институт разрабатывает и издает инструкции по передаче на картах национальных названий и терминов, на основе которых составляются общие словари географических названий. Создана единая картотека географических названий на территории СССР, насчитывающая 1,5 млн. карточек. В системе ГУГК ведется дежурство названий на карте масштаба 1: 1 000 000. Названия уточняются и дополняются по мере повышения изученности территории, переименований объектов и присвоения новых. Изменения названий отражаются в издаваемых Информационных бюллетенях. Сбор названий при топографических съемках (обновлении) па местности проводится преимущественно при полевом дешифрировании. Порядок выполнения работы изложен в § 16. Систематизация, проверка, установление окончательной формы названий, передача на картах национальных названий входит в обязанности редактора карты. На советских топографических картах все географические названия подписывают на русском языке в соответствии с Правилами написания на картах географических названий СССР. Официальными источниками названий являются: справочники административнотерриториального деления СССР, союзных и автономных республик, краев и областей; списки населенных пунктов; справочники министерств (путей сообщения, речного флота и др.); словари географических названий; словари местных географических терминов; словари, русской транскрипции терминов и слов, встречающихся в составе географических названий; общая и частная инструкции по передаче на картах географических названий; руководство по сбору и установлению географических названий. При крупномасштабных съемках городов большая информация о названиях содержится на адресных планах городов. На подготовительном этапе редактор систематизирует названия по объекту картографирования, сверяя их написание на различных источниках (на изданных картах аналогичных и смежных масштабов, справочниках и др.) и выявляя изменения и расхождения в наименованиях одних и тех же объектов на различных материалах. По итогам этой paботы он формулирует конкретные задания (списки) по проверке названий я поле, на местах. Некоторые уточнения возможны в процессе переписки с учреждениями (запрос-—официальный ответ). В процессе полевых работ редактор контролирует тщательность сбора названий специалистами по дешифрированию и частично собирает (уточняет) названия сам. Методы полевой работы по уточнению ранее собранных названий И сбору новых зависят от конкретных условий, изученности территории, национального состава населения и особенностей исторического развития. Трудности сбора названий на местах могут возникать при многонациональном составе населения и разнобое в названиях одних и тех же объектов. Для правильного разрешения всех спорных вопросов редактор устанавливает деловые контакты с местными 51 научными и учебными заведениями соответствующего профиля, органами государственной власти, где названия утверждаются. Консультации необходимы и для решения вопросов топонимического характера: нередко трудно отделить национальные географические термины от имен собственных, что приводит к появлению па картах национальных терминов в качестве собственных имен. Для предотвращения ошибок на картах редактору необходимо разъяснить их на конкретных примерах. Как примеры наиболее типичных ошибок можно указать: недостаточный сбор названий на местности при создании карт крупных масштабов, на которые часто переносят лишь те названия, которые имеются на изданных картах более мелкого масштаба; недостаточно критическое использование материалов ведомственных съемок, несоблюдение принципа наименования в парных названиях (Правый или Левый,"Большой или Малый, Новый или Старый и др.); присвоение только русских названий на национальных территориях; разночтения в названиях по сводкам листов и т. д. После проведения полевых работ названия с каждого оригинала (или с блока листов) заносят в специальные ведомости установленных названии, которые проверяет и подписывает редактор. Он же заполняет в этих ведомостях графу «Установленная форма названий» и соответствующую страницу в формуляре карты об изменениях названий. Сводный список географических названий проходит утверждение в соответствии с требованиями нормативных документов. Иноязычные названия передаются на русском языке по утвержденным правилам и инструкциям. Такие инструкции изданы для союзных республик и областей. В практической работе редакторы часто пользуются консультациями и помощью специалистов отдела географических названий ЦНИИГАиК. Задачей редактора является проверка и транскрибирование названий геодезических пунктов и согласование их на оригиналах, в сводных каталогах и технических отчетах по топографическим работам. В настоящее время в ЦНИИГАиК разработана автоматизированная информационно-поисковая система географических названий и топонимов (АИПСТ), предназначенная для сбора, обработки и хранения информации о географических названиях и оперативного обеспечения ею потребителей. Запись на машинном носителе включает название в русской и латинской транскрипции, род объекта, географические координаты объекта и индекс листа международной миллионной карты, административнотерриториальную привязку (иди к физико-географическим объектам), источник информации об объекте. Идет накопление банка данных путем обработки каталогов географических названий и дежурных карт. Сплошное дешифрирование в поле имеет ограниченное применение. Наиболее распространено дешифрирование маршрутное. Маршрутное дешифрирование. При стереотопографической съемке и обновлении применяют полевое дешифрирование по маршрутам с последующим камеральным дешифрированием межмаршрутных пространств. Данный метод обычно применяется в малообжитых и необжитых районах при составлении карт масштаба 1 : 25 000, а также в районах, сравнительно сложных для дешифрирования и одновременно географически недостаточно изученных и слабо обеспеченных материалами картографического значения. Маршрутное дешифрирование осуществляется двумя способами: наземным путем и аэровизуально. Методика дешифрирования включает: 52 -проектирование маршрутов перед выходом в поле; -сплошное полевое дешифрирование намеченной полосы маршрута; -камеральное дешифрирование межмаршрутных пространств. Наземные маршруты дешифрирования, включают станции (точки) наблюдения и эталонные площадки. Маршруты проектируют по имеющимся топографическим картам того же масштаба или более мелкого или по фоторепродукциям. Намеченные маршруты переносят затем на отдельные снимки или маршрутные фотосхемы. Маршруты прокладывают с таким расчетом, чтобы данные полевых наблюдений обеспечили камеральное дешифрирование межмаршрутных пространств. При проектировании маршрутов важно учитывать и то, как распределяются по дешифрируемой территории плановые материалы картографического значения, чтобы проверить в натуре их пригодность для последующих камеральных работ. Дешифрирование выполняется в полосе шириной около 250 м в закрытой и от 500 до 1000 м в открытой местности. Ширина полосы обследования может корректироваться в зависимости от масштаба создаваемой карты и характера местности. Дешифрирование ведут на контактных отпечатках или на маршрутных фотосхемах с соответствующими парными аэроснимками. Для детальных полевых обследований намечают станции наблюдения (участки снимков с характерными для данной местности сочетаниями фотонов) и эталонные участки. Станции наблюдения выбирают на маршрутах в местах, типичных для данного ландшафта. Площадь, занимаемая станцией на снимке (4—10 см2), обозначается квадратом или прямоугольником, внутри которого индексируют участки с различной структурой изображения. На трапеции масштаба 1 :25 000 проектируют 2—3 станции, но если местность отличается разнообразием контуров, число станций может быть увеличено. В полевом журнале составляют описание станции: ее местоположение (адрес), дата и условия наблюдения, характеристика всех изобразившихся объектов, прослеживающиеся связи между ними, характер границ и, что особенно важно для установления дешифровочных признаков,— соответствие структур и тонов изображения определенным объектам или их группам. Записи сопровождают зарисовками, фотографиями, составлением профилей, раскрывающих особенности взаимного размещения дешифрируемых объектов. Нанесение на снимок не изобразившихся объектов или точек наблюдений, наиболее точно и при минимуме затрат времени выполняется с помощью новейших технологий — приемников спутниковых систем определения координат: отечественной ГЛОНАСС или GPS (США). Существуют приемники, умещающиеся в кармане, способные обеспечить привязку нужных точек с вполне удовлетворительной точностью. В случае отсутствия приемников GPS можно пользоваться простыми, но достаточно надежными способами: а) створов; б) промеров от магистрали; в) линейной засечки. Расстояния в таких случаях измеряют рулеткой или определяют с помощью шагомера. При выполнении полевого дешифрирования полезно использовать 53 стереоскопическое наблюдение снимков. Простейшим приспособлением для наблюдения снимков служат стереоочки. Существуют полевые (карманные) стереоскопы, например, П-5 с диаметром поля зрения 5 см при увеличении 2х, и даже специальные наборы приспособлений для полевого дешифрирования, например, Топопрет (фирмы Цейсе). В его состав входит стереоскоп сполем зрения диаметром 6 см при увеличении 2,8х,- параллаксометр для определения превышений близко расположенных точек и другие приспособления. Выявление закономерности в размещении различных объектов, их связи, установление косвенных признаков для дешифрирования сыграют большую роль при камеральном дешифрировании межмаршрутных пространств. Эталонные участки в отличие от станций наблюдения могут быть не связаны сетью наземных маршрутов. Эталоны проектируются при однотипном на большой территории ландшафте в условиях плохой проходимости или удаленности съемочного участка, при хорошей изученности района. Программа работы на эталонном участке такая же, как на станции наблюдения, но площадь больше (но не менее, чем стереопара аэрофотоснимков). Полевая работа состоит в сплошном дешифрировании участка местности внутри намеченной полосы маршрута с определением качественных и количественных характеристик и особенностей различных элементов местности: характера склонов, профиля долин, наличия террас, характера бровок, микрорельефа, размещения различных видов растительности, их приуроченности к определенным формам и элементам рельефа, связи с гидрографией, с экспозицией склонов и т. д. Камеральное дешифрирование при рассматриваемом варианте методики начинают с перенесения на единую основу (фотосхему или фотоплан) всех данных полевого дешифрирования и, руководствуясь наставлениями и эталонами, используя прямые и косвенные дешифровочные признаки объектов, привлекая вновь выявленные материалы картографического значения, дешифрируют остальную территорию съемки. Закончив камеральное дешифрирование, производят самокорректуру; если обнаружены пропуски, упущения, то выполняют дообследование и вносят поправки. При обобщении и отборе допускается средняя ошибка в положении контуров, равная ±0,5 мм. Это позволяет второстепенный объект сдвинуть, а наиболее важный изобразить на его месте. Кроме того, второстепенный объект можно сдвинуть даже более, чем в пределах допуска. Все пункты главной геодезической основы должны быть нанесены на аэрофотоснимок при дешифрировании. Каждый пункт необходимо посетить, тщательно отдешифрировать и сделать подробный абрис.. Местные предметы и характерные контуры (особенно в районах, бедных ориентирами), которые могут быть использованы для ориентирования на местности, должны быть с наибольшей тщательностью нанесены и наиболее наглядно выделены. К таким предметам относятся: выдающиеся местные предметы, видимые издали (высокие здания и сооружения башенного типа, трубы заводов и фабрик, радиомачты, церкви, рощи и отдельные деревья), контурные точки, предметы, не возвышающиеся над поверхностью земли, но сохраняющиеся долгое время и хорошо заметные на местности (перекрестки дорог, улиц, пасеки, загоны 54 для скота). К разновидности полевого дешифрирования относится аэровизуальное дешифрирование, которое наиболее эффективно в тундре, пустыне. Аэровизуальное дешифрирование позволяет изучать объекты в любом ракурсе и наиболее выгодном масштабе, обеспечивает проникновение в труднодоступные районы, быстроту полевых наблюдений, возможность выявления таких объектов, которые на снимках не различаются, расширяет возможность полевого контроля.. Оно применяется при стереотопографической съемке и обновлении карт лесных, болотных массивов, горных и высокогорных районов, морских побережий, устьев крупных рек и других труднопроходимых и удаленных территорий, малоосвоенных в хвзяйствениом отношении, с большой изменчивостью ландшафта (сезонной, суточной, многолетней). При наблюдении с воздуха в оптимальных условиях в открытых районах различимы все объекты, размеры которых превышают 1:500 от высоты полета, а контрастные объекты даже 1 : 1000. Для дешифрирования применяются маловысотные и малоскоростные самолеты и вертолеты. Из них предпочтительней летательные аппараты, обеспечивающие свободный обзор через передние и боковые блистеры (вертолет МИ-1, КА-18, самолет ЯК-12М) в отличие от самолетов и вертолетов, где возможно только боковое наблюдение (самолет АН-2, вертолет МИ-4). Исключительно важное значение имеет возможность посадок на малые естественные площадки. Наблюдения на маршруте с воздуха сочетаются с детальным обследованием местности на посадках, при зависании вертолета на виражах. Высоту и скорость полета вертолета или легкого самолета выбирают в зависимости от масштаба снимков: они тем больше, чем мельче масштаб. При высоких требованиях к детальности и насыщенной контурами местности наиболее часто наблюдения ведут с высоты 200—400 м при скоростях 90—100 км/ч. Такая высота полета обеспечивает визуальное распознавание объектов на местности, сравнительно медленное перемещение местности в ближнем плане и большой радиус обзора. При малых скоростях излишне нагреваются двигатели и возникают вибрации, ухудшающие условия наблюдений. Известные характеристики самолетов и вертолетов, используемые при аэровизуальном дешифрировании , приведены в табл. Аэровизуальное дешифрирование производится при атмосфернооптических условиях в отношении освещенности, характера облачности и теней объектов в те же часы дня, как и аэросъемка. 55 Аэровизуальное дешифрирование выполняется сплошное или по отдельным маршрутам. Расстояния между маршрутами рассчитывают при этом так, чтобы один и тот же объект на краю зоны распознавался дважды (при полете в прямом и обратном направлениях). Аэровизуальное дешифрирование включает : - подготовительный этап, -наблюдение в полете, -обработку материалов. На подготовительном этапе изучают имеющиеся на территорию съемки материалы, результаты камерального дешифрирования, проектируют на этой основе сеть маршрутов со станциями (посадками), , и отрабатывают систему общения с экипажем в полете, проверяют приборы. .Работа в полете выполняется в следующей последовательности: обнаружение дешифрируемого объекта на подходе, распознавание и определение характеристик в створе, фиксация результата сразу после полета. Основная задача наблюдении с воздуха заключается в изучении камерально неотдешифрированных снимков и выявлении отсутствующих на снимках топографических объектов. В сложной для дешифрирования ситуации для получения данных о местности (качество воды, глубина и скорость течения, создание эталонов и т. д.) проводят детальные наблюдения с воздуха путем снижения высоты полета, зависания, дополнительных виражей или посадки вблизи ориентиров. Результаты наблюдений фиксируют на снимках (фотосхемах) системой специально отработанных индексов или обычными условными знаками. Практикуют также запись наблюдений на магнитофон. Характеристику объекта, в этом случае более подробную, диктуют на магнитофон под номером, обозначаемым на аэроснимке или фотосхеме. За время нахождения на земле систематизируют результаты аэровизуальных наблюдений. Определение местоположения объектов, не изобразившихся на снимках, как и при наземном дешифрировании, предпочтительнее выполнять с помощью приемников спутникового позиционирования. При их отсутствии можно определять местоположение объектов по времени пролета. Это аналогично способу створов с той разницей, что измеряется не расстояние от определенных на снимке точек до объекта, а время полета. Обработку материалов производят немедленно после окончания аэровизуальных наблюдений, т. е. по свежей памяти расшифровывают и дополняют пометки на фотосхемах (снимках), записи на магнитофоне и в журнале, обрабатывают фотографии, зарисовки и другие данные. Окончательно работу оформляют в условных знаках топографических карт в. соответствии с требованиями, предъявляемыми к вычерчиванию результатов полевого деширирования. Подспутниковые наблюдения. Этот вид полевых работ появился в связи с проведением исследований по использованию космических снимков для изучения и картографирования природных ресурсов. Смысл подспутниковых наблюдений заключается в единовременном получении информации о состоянии объектов на земле, с воздуха и из космоса, с тем чтобы исключить влияние атмосферы или фактора времени, так как обычно полевое дешифрирование проводится после съемки и в условиях, не соответствующих условиям съемки. Состав выполняемых наблюдений может быть разным: съемка с самолета разной аппаратурой, синхронно со съемкой из космоса, спектрометрирование с 56 воздуха и на земле, описание состояния всех объектов земной поверхности на снимаемом участке, измерения, взятие проб. Полезным может быть дешифрирование полученных ранее крупномасштабных аэроснимков. Полный комплекс наблюдений предоставляет возможность понять закономерности и особенности формирования изображения на снимках. При всей простоте и ясности идеи проведения таких наблюдений осуществление их на практике является исключительно сложным в организационном отношении. Случаи их успешного проведения малочисленны. Камеральное дешифрирование снимков может быть сплошное и с полевой доработкой. Сплошное камеральное дешифрирование снимков. Решающее значение в этом имеет получение съемочных материалов с высокой дешифрируемостью, при этом важно, чтобы картографические материалы на территорию съемки были хорошо изучены. При камеральном дешифрировании широко используются стереофотограмметрические приборы. Сплошное камеральное дешифрирование проводится по фотоплану (фотосхеме близкого масштаба) и набору снимков, что позволяет использовать возможности широкого обзора местности с детальным изучением объектов по стереомодели ее отдельных участков. Камеральное дешифрирование включает следующие этапы: -изучение редакционных указаний; -общее ознакомление с изображением местности с применением простых стереоскопов с большим полем зрения, луп с 2х увеличением; -дешифрирование основных отчетливо распознающихся объектов; -детальная последовательная обработка каждой стереопары снимков, с использованием эталонов и стереоскопических приборов. Камеральное дешифрирование с последующей полевой доработкой (обследованием) по отдельным маршрутам применимо для многих районов, достаточно изученных и имеющих достоверные картографические материалы. Требует выполнения съемки по возможности годом раньше топографических работ в натуре. По новейшим снимкам и картматериалам проводят предварительную топографо-гeoдезическую рекогносцировку или обследование района, составляют эталоны и сбирают дополнительные данные. В осенне-зимний период на фотосхемах или фотопланах выполняют основной объем дешифрирования и вычерчивают в условных знаках все уверенно распознаваемые объекты, а также не полностью дешифрируемые объекты. Полевая доработка выполняется одновременно с проверкой качества камеральных работ. Приемка работы в целом проводится в поле, что является еще одним ее преимуществом. Наиболее рациональной методикой при создании и обновлении топографических карт является сочетание полевого и камерального дешифрирования в виде последовательно чередующихся этапов. Совместное выполнение камерального и полевого дешифрирования предполагает два основных варианта. 1. Полевое дешифрирование по маршрутам с последующим камеральным дешифрированием. 57 2. Предварительное камеральное дешифрирование с последующей полевой доработкой. Полевое дешифрирование предшествует камеральному при следующих условиях: -район картографирования является новым для подразделения и специалистов, выполняющих съемку, недостаточно изучен в топографическом отношении и слабо обеспечен материалами; -топографическое дешифрирование имеет специальную направленность на выделение незначительных, по размерам мало контрастных объектов, не распознающихся или. не изобразившихся на аэроснимках; -процесс распознавания идет при дифференциации большого количества объектов, сходных по изображению на аэроснимке, но различных по своему существу; -затруднено камеральное определение количественных характеристик с требуемой точностью (например, из-за влияния растительного покрова); -перед началом работ по дешифрированию произошли существенные изменения в топографии местности. При недостатке исходной информации и ненадежности дешифрирования (1-й вариант) работу строят по схеме: 1) изучение района, материалов и указаний редактора; 2) составление проекта полевого обследования; 3) полевое дешифрирование по маршрутам и на эталонных площадках; 4) камеральное дешифрирование на основе полевых маршрутов; 5) полевой контроль и приемка работ. Полевой контроль может быть ограничен проверкой только материалов полевого дешифрирования. Если информация о местности достаточна, и многие характеристики могут быть надежно определены-на аэроснимках, работу начинают с предварительного камерального дешифрирования (2-й вариант). Этапы имеют следующую последовательность: 1) изучение района, предварительная рекогносцировка с составлением эталонов, анализ имеющихся материалов и указаний редактора; 2) предварительное камеральное дешифрирование; 3) составление проекта полевого обследования; 4) полевая доработка дешифрирования и выборочный полевой контроль камерального дешифрирования; б) полевая приемка работы. Наилучший результат достигается при такой организации труда, когда и полевое и камеральное дешифрирование на листе карты поручается одному специалисту, а не разным людям. Важное место в обоих вариантах технологии занимает рабочее проектирование полевых маршрутов — составление проекта полевого обследования. Проект, полевого обследования составляют дешифровщики каждый на своем производственном участке под руководством редактора и начальника партии. Количество намечаемых полевых маршрутов должно быть минимальным, до и достаточным для обследования всех участков, посещение которых необходимо для сбора недостающих сведений,, доработки камерального дешифрирования, установления дешифровочных признаков труднораспознающихся объектов. Для общего обзора территории и увязки организационных вопросов используют репродукции накидного монтажа, фотосхемы; для детального 58 изучения — комплекты аэрофотоснимков. На основании всех данных, полученных в процессе изучения объекта, на фотосхемах выделяют местности, различающиеся по типу и морфологической структуре. В первую очередь составляют проект наземных маршрутов. Одновременно выявляют участки, где необходимое полевое обследование может быть выполнено аэровизуальным методом. Полевые маршруты проектируются: по главным улицам и окраинам населенных пунктов, вдоль дорог высокого класса (железных и автомобильных), по рекам, каналам, магистральным трубопроводам, вдоль линий связи и электропередач, по водотокам, русла которых трудно распознаются из-за маскирования их растительностью. Смену характера природных ландшафтов удобно проследить на маршрутах, проходящих «вдоль долин и поперек междуречий». Намечают станции наблюдений и программу работы на них. Количество станций определяется характером и изученностью района. В среднем на блок из четырех трапеций масштаба 1 : 10000 проектируют 3—5 станций, масштаба 1 : 25 000 —8— 9 станций. Важно также запроектировать маршруты вдоль областных и районных границ с тем, чтобы проверить, закреплены ли они на местности. Тщательно продумывают организацию работ, дифференцируют маршруты пешеходные, лодочные по рекам, автомобильные. Избегают дублирования и холостых ходов. Редактор следит за размещением маршрутов на смежных листах. По окончании проектирования наземных маршрутов при необходимости намечают аэровизуальные маршруты так, чтобы образовалась единая сеть обследования участка, где наземные и аэровизуальные маршруты дополняют друг друга. Целесообразно, чтобы наземные и аэровизуальные маршруты в некоторых местах пересекались. Это позволяет в процессе работы выявить аэровизуальные признаки объектов дешифрирования, сравнить результаты наземных и аэровизуальных наблюдений, обеспечить контроль дешифрирования. Проектируют посадки вертолета (самолета), составляют перечень работ, которые необходимо выполнить при посадке. Проектируют виражи, зависания, участки маршрутов, где будет выполняться фотографирование. Для быстрой ориентировки (и на случай ее потери) намечают входные, выходные, опорные и контрольные ориентиры. На участках, бедных ориентирами, полезно разметить расстояния, пролетаемые вертолетам за определенные промежутки времени (например, за 1, 3, 5 мин). Поскольку частая смена высот в полете нежелательна, при проектировании учитывают рельеф местности, чтобы на достаточно большом протяжении выдерживалась постоянная высота полета. Аэровизуальные маршруты проектируют различной длины — короткие (для менее опытных бортнаблюдателей) и более продолжительные. Средняя продолжительность маршрутов 2 ч. После 2,5—3 ч нахождения в воздухе теряется острота восприятия, способность быстро ориентироваться и фиксировать результаты наблюдений. Запроектированные маршруты — наземные и аэровизуальные, станции наблюдения и места посадок наносят на рабочие материалы, аэроснимки, фотосхемы, карты, оформляя их в рекомендуемой редактором системе обозначений. Во время предполетной подготовки проект аэровизуальных маршрутов и места посадок 59 согласовывают с экипажем вертолета. Когда камеральное дешифрирование предшествует полевому обследованию, основными данными для проектирования полевых маршрутов служат результаты предварительного камерального дешифрирования, в процессе которого на пластике или восковке для каждого листа карты отмечают участки полевой доработки — неуверенно отдешифрированные объекты, места определения характеристик, выборочного контроля и т. д. В этом случае программа полевых работ максимально конкретизирована. Поэтому стремятся при всех методах съемки выполнять предварительное камеральное дешифрирование в максимальном объеме. Проект полевого обследования окончательно принимает редактор и утверждает руководство экспедиции. Современная методика топографического дешифрирования предусматривает сокращение объема трудоемких полевых работ и увеличение его камеральной части. Особенно это актуально для возрастающих объемов крупномасштабных съемок. Даже при полевой комбинированной съемке целесообразно выполнение камерального дешифрирования в различных методических вариантах. Возможно, например, предварительное камеральное дешифрирование четко изобразившихся объектов, видимых границ основных угодий, определение планового положения объектов без их качественной интерпретации, рассчитанной на полевую доработку. Камеральное дешифрирование при стереотопографической съемке, как и полевое, отличается разнообразием технологических схем, различающихся основами, на которых закрепляют результаты дешифрирования, техническим оснащением процесса, соотношением во времени дешифрирования и рисовки рельефа. Основные технологические схемы связаны с использованием для дешифрирования универсальных приборов. 1. Предварительное камеральное дешифрирование на универсальных приборах одновременно с рисовкой рельефа и последующая полевая доработка всего составительского оригинала с контролем работы в поле. Основой служит фотоплана, синяя копия фотоплана, графический план. 2. Камеральное дешифрирование на универсальных приборах с использованием полевых данных одновременно с рисовкой рельефа. Составительский оригинал создается на фотоплане, на синей копии с него или на графическом плане. Полевое дешифрирование может быть выполнено на фотоплане, фотосхемах или аэрофотоснимках. В последнем случае результаты полевого обследования переносят на составительский оригинал. 3. Предварительное камеральное дешифрирование на универсальных приборах, его полевая доработка и последующая рисовка рельефа на полностью отдешифрированном фотоплане. При большой контурной нагрузке и сложном рельефе камеральное дешифрирование и рисовка рельефа могут выполняться на двух основах. Далее оригиналы контурной нагрузки и рельефа либо совмещают, либо после согласования готовят к изданию в расчлененном виде. Другие варианты предполагают камеральное дешифрирование на 60 контактных отпечатках, трансформированных аэроснимках, фотосхемах, фотопланах с использованием вместо универсальных других приборов и переносом результатов дешифрирования на составительский оригинал. Рисовка рельефа выполняется на универсальных приборах до или после дешифрирования. Дешифрирование на универсальных приборах имеет ряд преимуществ. Во-первых, оно выполняется при хороших условиях для стереоскопических наблюдений и измерений со значительными увеличениями. Существенно расширяют возможности распознавания диапозитивы на стекле, имеющие более высокую разрешающую способность, чем снимки. Во-вторых, исключается процесс дешифрирования на промежуточных материалах, затраты на изготовление этих материалов и перенос результатов с одной основы на другую. Втретьих, интерпретация изображения ведется с использованием рельефа как основного дешифровочного признака. Большое значение имеет высотная характеристика места, использование горизонталей как морфологических рубежей для проведения границ растительности и грунта, отображения зональных связей, распространения растительности по высотным поясам в горах. Вчетвертых, совмещение процессов дешифрирования и рисовки рельефа на одном оригинале позволяет проводить согласование, увязку и генерализацию одновременно всех элементов содержания, взаимосвязанных по местоположению, в пределах целого природного комплекса. Однако дешифрирование на универсальных приборах имеет и другие особенности: большое увеличение наблюдательной системы (4—7х), способствующее излишней детализации дешифрируемых объектов, их границ и рисунка горизонталей; небольшое поле изображения, вынуждающее вести обработку стереопары по частям; разъединенность и удаленность наблюдаемой модели местности от получаемого графического изображения. Эти особенности должны быть учтены при разработке указаний и проведении генерализации и увязки элементов содержания карты. Особое значение приобретает контроль каждой отработанной стереопары. Последовательность в проведении дешифрирования и рисовки рельефа, в дешифрировании различных элементов зависит от сложности контурной нагрузки карты, характера рельефа, высоты сечения рельефа. Дешифрирование и обозначение линейных объектов целесообразно выполнить вначале и в пределах всей стереопары. Затем рекомендуется зарисовать рельеф, который будет использован как дешифровочный признак. На завершающей стадии расставляют условные знаки в пределах выделенных контуров. При изображении застроенных территорий горизонтали вычерчивают после дешифрирования, так как через обозначения построек они не проводятся. Возможна другая очередность в составлении оригинала. Если камеральное дешифрирование предшествует полевому, нераспознающиеся объекты (требующие полевой доработки), оформляются в карандаше или синей тушью, а уверенно отдешифрированные — в установленных условных знаках. При дешифрировании следует использовать материалы аэрофотосъемок, выполненных как для дешифрирования, так и для фотограмметрических работ в разных масштабах и в разное время. Весь комплекс работ сопровождается тщательной самокорректурой, проверкой результатов руководителями в процессе работы и завершается приемкой составительского 61 оригинала. Сплошное камеральное дешифрирование выполняют при создании карт на территории, хорошо изученные в географическом и топографическом отношении, с малым количеством объектов антропогенного характера. Это, как правило, горные и высокогорные районы, лесные и болотные массивы, ландшафты тундровой и пустынной зон. Постановка сплошного камерального дешифрирования предполагает наличие аэрофотосъемочных материалов высокого качества, с максимальной проработкой теневых и освещенных участков, широкое использование цветных и спектрозональных аэроснимков измерительных и увеличительных приборов, материалов ранее выполненных топографических и специальных съемок, эталонов дешифрирования на данную территорию или близкую к ней по типу местность, новейшей географической и справочной литературы. При сплошном камеральном дешифрировании комплектность применяемых материалов должна обеспечивать возможности широкого обзора территории (фотопланы, фотосхемы, карты, репродукции накидного монтажа) и детального изучения по стереоскопической модели. Установление географических названий при сплошном камеральном дешифрировании выполняется путем отбора их с изданных карт близких масштабов с предварительным сопоставлением их написания на современных справочнокартографических материалах. Сведения о местности и названиях могут быть дополнены постановкой рекогносцировочных обследований и данными полевых бригад, выполняющих на объекте другие виды топографогеодезичееких работ. Информацию о новых изменениях на местности в ходе камерального дешифрирования получают с дежурных карт. Сплошное камеральное дешифрирование, как и сплошное нояевое, применяют сравнительно редко. Особенности топографических карт и планов, создаваемых на основе аэротопографических съемок. Назначение топографических карт и планов, основное содержание. Топографическими картами называют группу общегеографических карт масштабов от 1:2 000 или 1:5 000 до 1:1 000 000, на которых с определенной точностью, с большой полнотой и подробностью изображаются основные элементы местности: -физико-географические - воды, рельеф, растительный покров и грунты; -социально-экономические - населенные пункты, пути сообщения, некоторые объекты промышленности, сельского хозяйства, культуры, границы политического и административного деления. Топографические карты имеют общегосударственное значение. Они создаются, централизовано в строгом соответствии с государственным планом картографирования территории страны на основе единых документов (постановлений, инструкций, условных знаков), с учетом интересов и запросов народного хозяйства и обороны страны, многообразия географических особенностей территории страны. Топографические карты имеют многоцелевое назначение. 62 Назначение карт каждого масштаба исчерпывающе определено в действующих инструкциях и наставлениях по топосъемкам и составлению карт. Они применяются для детального изучения и оценки местности, ориентирования на ней; по ним производят инженерные изыскания, расчеты и проектирование. Наконец, они широко используются в качестве топографической (общегеографической) основы для составления топографических карт более мелкого масштаба, специальных карт и других картографических документов. Топографическая карта имеет следующее содержание: опорные пункты, гидрография, населённые пункты, социально-экономические и культурные объекты, пути сообщения и линии связи, рельеф, растительность и грунты, политико-административные границы. Топографические карты позволяют определить как плановое, так и высотное положение точек. Создаются на единой математической основе, элементами которой являются: 1. Картографическая проекция (равноугольная поперечноцилиндрическая проекция Гаусса, вычисленная по параметрам референцэллипсоида Красовского). 2. Масштаб Внизу листа карты подписан численный масштаб карты; строчкой ниже приводится его расшифровка ( в 1 см 250 метров - для масштаба 1:25 000). Ниже помещается линейный масштаб Масштабом карты называется отношение длины отрезка на карте к длине горизонтальной проекции этого же отрезка на местности (в одних и тех же единицах длины). В России по масштабу т/карты делят на четыре основные группы, для них установлена следующая система масштабов: • планы – 1:5 000 и крупнее; • крупномасштабные - 1 : 10 000 - 1 : 100 000 (1:25 000; 1:50 000); • среднемасштабные 1 : 200 000 до 1 : 1 000 000 включительно (1:300 000; 1:500 000); • мелкомасштабные – мельче 1 : 1 000 000. Ниже масштаба дается – информация о высоте сечения рельефа. Справа от линейного масштаба располагается график заложений; слева – схема взаимного расположения трёх меридианов – географического (истинного), осевого (параллельно линиям координатной сетки) и магнитного склонения. 3. Система координат и высот (опорная геодезическая сеть). Высоты точек земной поверхности вычисляются в Балтийской системе высот. На мелкомасштабных картах элементы геодезической основы не показываются. 4. Компоновка. 5. Система разграфки и номенклатуры карт (координатная сетка), Топографические карты являются многолистными. Обозначение каждого листа карты определяется номенклатурой, которая 63 представляет собой систему обозначений листов карты. Система деления карт на листы называется разграфкой. Для топографических карт и планов используют две системы разграфки: 1) границами листов карт служат линии картографической сетки, т. е. линии меридианов и параллелей; 2) Границами листов карт служат линии прямоугольной координатной сетки (координатные линии). На топографических картах мелких, средних и большинстве крупных масштабов используется первая система и лишь для некоторых планов масштаба 1: 1000 и особенно 1:500 используется вторая система разграфки. В основе разграфки и номенклатуры топографических карт лежит карта масштаба 1:1000 000, которая имеет размеры рамок листов по широте 4° и по долготе 6. В основу разграфки масштабов 1: 5000 и 1:2000, создаваемых на территории площадью более 20 км2, прин и м а е т с я л и с т к а р т ы м а с ш т а б а 1 : 100 000, который делится на 256 частей для карты масштаба 1:5000, а каждый лист карты масштаба 1: 5000делится на 9 частей для карты масштаба 1:2000. Вверху каждого листа карты помещается его номенклатура; первая буква номенклатуры – обозначающей нужный ряд миллионных листов; для этого нужно по широте любой точки карты определить букву ряда с помощью миллионной разграфки. В связи с тем, что листы топографических карт в высоких широтах получаются узкими и неудобными для практического использования было установлено, что к северу от параллели 60° листы топографических карт следует составлять и издавать сдвоенными по долготе(P,Q,R,S), а севернее параллели — счетверенными от 760 (T,U,V) При сдваивании листов соединяется лист с нечетным номером со следующим порядковым листом с четным номером, причем в зарамочном оформлении листа карты слева подписывается нечетный номер номенклатуры, а затем уже четный: Примеры номенклатуры сдвоенных , счетверенных листов. 1:10 000- Р- 40-13-А-а-1,2 Т- 40-13-А-а-1,2,А-б-1,2 1:50 000Р- 40-13-А,Б Т- 40-13-А,Б, 14 – А,Б 1:25 000- Р- 40-13-А-а,б Т- 40-13-А-а, б, Б-а,б 1:100 000Р-40-13,14 Т- 40-13,14,15,16 На всех топографических картах, границами листов которых служат меридианы и параллели, подписываются географические координаты (широта и долгота) углов рамок каждого листа и изображается внутренняя рамка с отрезками, соответствующими минутным делениям широты и долготы. .Для удобства пользования прямоугольными координатами на листы топографических карт наносят координатную сетку, линии которой проводятся через определенное число сантиметров. На картах масштаба 1: 100 000 и 1:50 000 ее проводят через 2 см, на карте масштаба 1:25000 — через 4 см, а на картах и планах масштабов 1 : 10 000, 1 : 5000, 1: 2000 — через 10 см 64 Внешняя рамка листа карты – это декоративная рамка (чёрная линия толщиной около 1 мм). Следующая рамка называется минутной рамкой; каждая минута отмечается заливкой или отсутствием заливки линии. Внизу и вверху листа располагаются минутные рамки долготы; слева и справа листа – минутные рамки широты. Между минутной и декоративной рамками могут находиться точки, делящие каждую минуту широты и долготы на шесть частей; одна часть соответствует 10”. Принципы обеспечение географического точности и достоверность содержания правдоподобия, Топографические планы и карты характеризуются высокой точностью положения предметов, контуров местности относительно ближайших точек съемочного геодезического обоснования. К топографическим картам предъявляют следующие требования: карта должна быть наглядна и удобочитаема; она должна передавать географическое правдоподобие, на ней должно быть точно и достоверно показана все содержание с той полнотой и подробностью, которая соответствует масштабу, назначению и особенностям отображаемой местности. Чтобы топокарта отвечала этим требованиям, создание съемочного оригинала должно проводиться с определенной точностью и тщательностью. Это зависит от точности измерений и нанесения объектов местности и качества оформления съемочного оригинала Точность топографических карт является важным показателем, определяющим возможности их практического использования при решении тех или иных задач. Под точностью топографической карты понимают степень соответствия положения точек контуров и горизонталей величинам предельных ошибок их нанесения на карту относительно точек рабочего планово-высотного съемочного обоснования. Величины этих ошибок подсчитывают по формулам средней квадратической ошибки с учетом ошибок исходных геодезических данных. m=l,4Q. -средние ошибки Q -средние квадратические т Инструкциями по топографическим съемкам определяются средние и допустимые ошибки в соответствии с создаваемыми масштабами 8 Назначение и структура редакционных работ при КС и СТС и обновлении карт. Под редактированием понимают научно-техническое руководство процессом создания оригиналов топографических карт на всех этапах, направленное, на обеспечение высокого качества содержания и оформления карт. Этапы редактирования 1. ознакомление с перспективным планом топографической съемки (обновления) картографируемого района и участие в разработке технического проекта; 2. разработка требований к аэрофотосъемке; 65 3 организация сбора, анализ картографических и других источников, изучение территории; 4.руководство составлением рабочих проектов полевого обследования; 5. разработка редакционных указаний (схем), конкретизирующих положения инструкций по съемке (обновлению) применительно к картографируемому району, масштабу и назначению составляемой карты; 6. организация и проведение технической учебы инженерно-технического состава в цехах и экспедициях; 7. руководство работами по топографическому дешифрированию, рисовке рельефа, составлению карт; контроль качества их исполнения; 8.организация и руководство работами по корректуре промежуточных и завершенных оригиналов; 9.организация сбора названий и сведений о местности в процессе полевых работ; транскрибирование географических названий; 10. редактирование оригиналов топографической съемки (обновления); 11. организация дежурства за изменениями местности и своевременного отражения основных изменений на оригиналах карт, в какой бы стадии создания они ни находились; 12. составление и редактирование топографических описаний, отчетов о выполненных работах. Редакционные работы разделяются на три основных этапа, соответствующих периодам съемки (обновления): подготовительный, полевой и завершающий камеральный. Содержание редактирования при стереотопографическом методе создания карт. 66 1.Редакционные работы подготовительного периода включают: 1.1. Общее ознакомление с территорией и участие в разработке технического проекта. Разделы проекта освещают все виды работ, необходимые для создания и обновления карты (вопросы содержания карт, методики дешифрирования, выбора оптимальной технологии, источникам составления оригиналов при этом руководствуются обзорной географической литературой по району изданными картами, всеми документами и дополнительными указаниями ГУГК к действующим инструкциям, решениями технических совещаний). Географическая характеристика включается в проект с целью дать общее ознакомление с территорией и выделить сведения, практически необходимые для планирования производства работ. Это характеристика географических условий (включая и климатические) проведения полевых работ, условий организации баз экспедиций. В разделе «Геодезические работы» существенно предусмотреть получение всех нужных точек геодезической сети для привязки аэроснимков при дешифрировании. По вопросам методики и технологии работ важен выбор условий и масштабов аэрофотосъемки, основным вариантам и соотношению камеральных и полевых работ по дешифрированию и рисовке рельефа, выбору сечения рельефа, использованию имеющихся материалов. 1.2. Разработка требований к аэрофотосъемке. Выбор геометрических параметров фотографирования (масштаб, фокусное расстояние и др.) регламентирован действующими инструкциями. Обоснование требований к планируемой аэрофотосъемке для целей дешифрирования и содержания карты с учетом сезонной ритмики ландшафтов. Рекомендации, по выбору оптимальных сроков аэросъемки. 1.3. Сбор материалов и детальное изучение территории проводятся с целью наиболее полного использования ранее выполненных съемок и исследований для выбора оптимальной технологии создания карт и отображения специфики района, в ее содержании. Для изучения района работ привлекаются литературные источники и карты различных масштабов, в том числе и более мелких, желательно использование аэросъемочных материалов прошлых съемок. Используются дежурные карты, на которых отражены изменения, происшедшие после издания имеющихся топографических карт. Материалов картографического значения различных ведомств. Тематические карты разного содержания: геологические, геоморфологические, растительности, районирования и др. Сбор материалов по объекту начинают в межполевой период и заканчивают в процессе полевых работ. Дополнительные сведения собирают путем запросов в организации и учреждения. Сбор материалов на местах полевых работ. При оценке и анализе собранных материалов редактор ведет учет их на специальной схеме изученности, разделяя на достоверные четкие сведения, сведения требующие проверки и сведения справочные. Географическое изучение района должно быть полным и глубоким, так как для редактирования важно полное понимание редактором генезиса, структуры и динамики природных и антропогенных ландшафтов, основанное на системном ландшафтном изучении базирующемся на поэлементном изучении рельефа, гидрографии, растительности, грунтов и установлении связей между ними. Выявление территорий с различным характером расселения, застройки и планировки, связанных с природными условиями, историей освоения и строительства. Изучение территории начинают с общего обзора репродукций накидного монтажа и паспортов воздушного фотографирования. По этим данным редактор составляет схему дат 67 аэросъемки на различных участках территории. Затем переходят к выборочному рассмотрению аэроснимков (фотосхем, фотопланов), анализируя структуру фотоизображения отдельных объектов и ландшафтных комплексов, выявляя их дешифровочные признаки. В процессе анализа фотоизображения составляют предварительную схему ландшафтного районирования территории, которая позже будет дополнена полевыми данными. В программу подготовительного периода входит предварительное полевое редакционное обследование картографируемой территории, с целью более обстоятельного изучения района и дополняет предварительно собранные сведения. Полевое обследование проводится целенаправленно, по заранее намеченным маршрутам. В результате географического изучения района устанавливаются следующие основные и необходимые сведения. По гидрографии: гидрологическая изученность, водный режим рек и озер, сведения о береговой линии морей, водохранилищ, судоходство, источники водоснабжения и их характеристика. До начала полевых работ по дешифрированию должны быть вычислены поправки к аэросъемочным материалам относительно меженных уровней воды в реках и озерах и относительно нормального подпорного горизонта водохранилищ. По рельефу: основные типы рельефа; морфологические и морфометрические особенности типичных форм мезо- и микрорельефа; быстроизменяющиеся формы, тенденции развития; перевалы в горах, сроки их действия. По растительности: основные жизненные формы растений, широтная зональность и высотная поясность; фенологические фазы растений, лесоустройство, разряд, год выполнения; культурная растительность. Динамика растительного покрова под влиянием естественной смены сообществ, в результате процессов заболачивания, осушения; нарушенный растительный покров. По грунтам: обнаженные минеральные грунты (монолитные и обломочные); наличие вечной мерзлоты; болота, солончаки, их режим, проходимость. По населенным пунктам: административное деление, тип, категория; количество жителей; названия, национальные черты застройки. Промышленные узлы и связи; районы горнодобывающей и обрабатывающей промышленности. По путям сообщения: класс, направление, состояние дорог, техническое устройство, степень эксплуатационной готовности. Климатические условия: сведения о температуре, осадках, облачности и ветрах по месяцам; календарь сезонных явлений; видимость по сезонам; выпадение снега в горах. Эти сведения отражаются в редакционных документах, которые являются итогом географического изучения территории. 1.4. Редакционные документы:. Разрабатываются, с начала. подготовительного периода в процессе изучения района, уточняются по материалам аэрофотосъемки, предварительного .редакционного обследования, в полевой период, при редакционном просмотре полевых оригиналов. Редакционные документы дополняют общие положения инструкций для конкретных условий, разъясняют распоряжения ГУГК. по вопросам содержания карт, оформлению промежуточных и завершенных материалов. Смысл редакционных документов — в их конкретности применительно к картографируемому району. Виды и содержание документов могут варьировать в зависимости от характера района и видов выполняемых работ. 1) Редакционные указания составляют в краткой текстовой форме и при 68 необходимости сопровождают рядом иллюстраций в виде условных знаков, таблиц, схем, содержат четкие и конкретные рекомендации по отображению элементов содержания карт, типа ландшафтов и специфических особенностей района без повторения общих положений инструкции. Все рекомендации локализуют по конкретным листам карт и их отдельным участкам. Например: «На трапециях 110-А, Б отдешифрировать реку по материалам дополнительной маршрутной аэросъемки. Редакционные указания составляются по отдельным процессам и видам работ; по дешифрированию аэроснимков (полевому и камеральному), рисовке рельефа, обновлению карт и т. д. 2) Редакционные схемы являются руководящим документом , где в наглядной и компактной форме представлен конкретный материал по объекту картографирования, который необходим при съемке (обновлении), составлении и подготовке карт к изданию. На всех этапах создания; карты схема дополняется новыми данными и сверяется с. дежурными картами (предприятия, ЦК.ГФ, ТИГГН). Возможно, составление единого документа, где редакционные указания размещаются на полях схемы, дополняя или поясняя ее (рис). В дополнение могут составляться отдельные тематические схемы, содержащие конкретный фактический материал, а также образцы дешифрирования, рисовки рельефа, оформления материалов и т. д. Главная схема на весь объект составляется в масштабе более мелком (в 4—5 раз), чем масштаб создаваемой карты. Основой документа является схема района работ с его границами и сеткой листов создаваемой карты. На схему наносят следующие основные данные. 1. Административные границы. в точном соответствии с дежурными материалами по состоянию на конкретную дату; дата согласования указывается под южной рамкой схемы. 2. Все города, официальные поселки городского типа с числом жителей в них, населенные пункты сельского типа с обозначением центров сельских Советов, совхозов, колхозов. Число жителей (в тыс.) и наличие поселковых и сельских Советов указывают под названием населенных пунктов. 3. Все железные дороги с указанием вида тяги, колейности, станций, остановочных пунктов и их официальных названий. Шоссейные и улучшенные грунтовые дороги с указанием класса дорог. По границам района подписывают увязанные по всему объекту направления дорог в обе стороны. В необходимых случаях указывают расстояния (километраж) до ближайших узловых пунктов. 4. Крупные реки, озера, водохранилища, каналы с указанием водомерных постов, границ судоходных участков, направлений и скоростей течения, гидротехнических сооружений. Названия пристаней, стоянок тщательно выверяют. На реках и озерах указывают все водомерные посты и урезы вод на них, определенные в поле и приведенные к межени; на водохранилищах — отметки нормального подпорного горизонта. 5. Магистральные действующие и строящиеся трубопроводы (газо- и нефтепроводы), высоковольтные линии электро передачи большой протяженности (на нескольких листах 6. Названия важнейших географических объектов, в том числе крупных урочищ, и горных хребтов, заповедников. Над названиями крупных гидрографических и орографических объектов указывают рекомендуемые шрифты и их размеры. 69 7. - Участки, требующие особого внимания при проведении полевых и камеральных работ: площади с большими изменениями ситуации, площадные и точечные магнитные аномалии, эндемичные и реликтовые виды растительности и др. 8. Наносят обозначения объектов, которые требуют увязки изображения на соседних листах .или могут вызвать разночтения при дальнейшей обработке, сводках по рамкам, при сдаче оригиналов, небольшими блоками или отдельными оригиналами. 3) Схема используемых материалов аэрофотосъемки отражает даты аэрофотосъемки на различных участках и степень соответствия состояния местности, зафиксированного на аэрофотоснимках(рис ).Иногда показывают поправки за дату аэрофотосъемки к уровням воды относительно межени для рек, озер; нормального подпорного горизонта—для водохранилищ; относительно уровня во время прилива —для морей. Поправки относятся к соответствующим водомерным постам. 4) Схема гидрографии составляется по результатам увязки изображения гидрографической сети и отметок урезов воды на всем объекте. На схеме гидрографии, составленной отдельно, показывают: участок съемки, разделенный на съемочные трапеции; наиболее крупные реки и ручьи; все водохранилища; гидротехнические сооружения; все водомерные посты и урезы вод на них, приведенные к межени, все полевые урезы вод, приведенные к межени. Обозначения водомерных постов и полевых урезов вод переносят на схему, с аэроснимков, на которых они. должны быть точно опознаны, К схеме прилагается каталог урезов вод. Для крупных рек строят график продольного профиля с учетом всех особенности русла (плесы, перекаты и др.) и характера гидротехнических сооружений. На схеме гидрографии там, где проводятся стационарные наблюдения, желательно отражать данные о разливах рек (размеры, даты), даты вскрытия и замерзания, характерные изменения русла. Можно показать пределы распространения этих данных на характеризуемой реке и другие реки с аналогичным режимом. 5) Схема сводок. На ней указывают материалы для сводок по границам объекта. Чаще всего эти данные совмещают с другими: со схемой дат аэрофотосъемки, схемой используемых картографических материалов, схемой названий листов карт, средних величин склонения магнитной стрелки. 6) Схема используемых материалов отражает состояние изученности территории и ее отдельных районов. К схеме прилагают характеристику источников и указания по их применению. 7) Геоморфологическая схема. На ней выделяют формы рельефа разного происхождения, структурные линии; участки разного характера расчленения, 70 вероятного размещения быстро изменяющихся и специфических региональных форм (карста, оползней, растущих оврагов, термокарста и др.). 8) Схема размещения растительных сообществ может быть составлена по геоботаническим картам и литературе. На ней целесообразно выделить зональную растительность, подчеркнуть распределение растительности по высотным поясам в горах, выделить участки возможного появления интразональных форм. В текстовой части схемы можно охарактеризовать дешифровочные признаки жизненных форм. 9) Ландшафтная схема по результатам предварительного районирования территории составляется для наилучшего отображения ландшафтных различий. Она помогает при проектировании маршрутов обследования, в выборе станций наблюдений с охватом типичных и вместе с тем разнообразных участков; при проведении эталонирования. Ландшафтная схема способствует обоснованному применению сочетаний условных знаков. На этой схеме могут быть выделены участки антропогенных изменений — культурные ландшафты, сильно измененные природные комплексы, антропогенные формы (карьеры, отвалы и др.). Схема сопровождается краткой характеристикой выделенных ландшафтов и рекомендациями по их отображению условными знаками. В зависимости от района работ на географических схемах могут быть показаны и объяснены в тексте средняя высота линии оледенения, границы вечной мерзлоты, типы песчаных пустынь, типы болот и т. п. Для наиболее характерных участков территории приводятся ландшафтные профили. 10) Эталоны и образцы оформления карт. На основе личных полевых исследований, составленных ландшафтных схем и других источников редактор разрабатывает эталоны дешифрирования и полевого оформления аэроснимков, программу описаний станций на маршрутах, образцы рисовки рельефа, указания по генерализации с фрагментами генерализованных изображений. Формы эталонов могут быть разнообразными. Аэрофотоснимки эталоны отдельных объектов местности характеризуют изображение объекта, его границы, контраст с окружающей средой. Они могут быть использованы для камерального распознавания объектов по прямым дешифрованным признакам. Прилагаются наземные фотографии эталонируемых объектов. Эталоны сочетаний характеризуют ландшафтные комплексы — распределение, взаимосвязь и взаимное расположение элементов ландшафта; гидрографической сети, растительных сообществ, грунтов, объединенных определенными формами рельефа. Разновидностью таких эталонов могут быть профили (полосы аэроснимков), на которых отражены смены и закономерное чередование элементов ландшафта. Все аэроснимки-эталоны целесообразно аннотировать кратким описанием. Изданы альбомы образцов дешифрирования, изображения рельефа, содержащие наземные фотографии, образцы дешифрирования и картографического изображения самых разнообразных топографических объектов и ландшафтов. При разработке редакционных указаний, схем достаточно сослаться на соответствующий номер образца в альбоме. 11) Ведомость установленных названий. Задачей редактора является проверка и транскрибирование названий геодезических пунктов, и согласование их на оригиналах, в 71 сводных каталогах и технических отчетах по топографическим работам. 1.5. Техническая учеба организуется редактором после изучения района и разработки редакционных документов. Особенности территории, подлежащие отображению при съемке; содержание и оформление оригиналов в разных стадиях создания; разбор наиболее типичных ошибок; правильное применение условных знаков; сбор сведений и названий, изучение редакционных документов; ознакомление с собранными источниками и порядком их использования. 1.6. Руководство составлением рабочих проектов — завершающий этап редакционно-подготовительных работ. Детальные рабочие проекты полевого дешифрирования составляются на каждую трапецию или их блоки. Редактор следит за обоснованностью выделения участков сплошного полевого, сплошного камерального, маршрутного (наземного и аэровизуального) дешифрирования. Количество намечаемых полевых маршрутов должно быть минимальным, до и достаточным для обследования всех участков, посещение которых необходимо для сбора недостающих сведений,, доработки камерального дешифрирования, установления дешифровочных признаков труднораспознающихся объектов Важно проконтролировать порядок и график передвижения специалистов по дешифрированию, чтобы избежать холостых маршрутов и дублирования, а также обеспечить снабжение работников материалами и продуктами питания. 2. Редакционные работы полевого периода. Географически правильная интерпретация .аэрофотоизображения, обеспечивающая высокое качество содержания карт, невозможна без полевого обследования. Оно поручается инженерам-картографам, техникам-топографам, студентам-практикантам. Полевое редактирование включает: 2.1 личные полевые исследования редактора, дешифрированиеим наиболее сложных участков и учебные маршруты полевого дешифрирования с малоопытными специалистами; 2.2 руководство полевым дешифрированием и сбором сведений и названий; 2.3 контрольные маршруты и приемку полевых работ; 2.4 просмотр оригиналов на базе экспедиции и полевых партий; 2.5 уточнение и дополнение инструктивных редакционных документов и пособий. Объем полевых работ может изменяться в зависимости от масштаба и назначения 72 карты, сложности структуры ландшафта, степени обжитости территории. Научная сторона методики полевого картографирования опирается на географические основы дешифрирования и генерализации. По окончании полевых работ по результатам сбора сведений на отдельных листах редактор составляет полное систематизированное географо-топографическое описание на весь объект. Описание используется для дальнейшего редактирования на этапах рисовки рельефа и камерального изготовления оригиналов. 3. Редакционные работы камерального (завершающего) этапа редактирования складываются из двух этапов: начальный, когда камеральное дешифрирование (иногда совмещенное с рисовкой рельефа) предшествует полевому, и послеполевой, завершающий этап. Редакционные работы на первом этапе заключаются в редакционном руководстве камеральным дешифрированием с привлечением собранных материалов и подготовкой к полевым работам. Редактирование на втором, послеполевом периоде направлено на завершение оригинала карты и включает непосредственное руководство редактором исполнения каждого вида работ, проверку результатов каждого процесса и увязку всех этих материалов. Основные направления редактирования в этот период следующие: 1. руководство камеральным дешифрированием, проводимым после полевого обследования и руководство стереоскопической рисовкой рельефа, которая может быть выполнена одновременно с камеральным дешифрированием (предшествующим полевому или следующим за полевым) или отдельно от дешифрирования (параллельно с ним или позднее). Руководство изготовлением оригинала, совмещающего изображение контурной нагрузки и рельефа; согласование и увязка изображения; 2. Организация корректуры оригиналов; 3. Редакционный просмотр оригиналов, организация внесения изменений, информация о которых получена после полевых работ. Одним из важнейших этапов работы редактора полевого подразделения является просмотр законченных оригиналов, принятых начальником партии. Обзор блоков трапеций на географически однородные участки при сравнении их между собой обеспечивается единая трактовка аэрофотоизображения, соблюдение необходимой меры генерализации, выделение на первый план важнейших объектов и ориентиров, специфических региональных черт, согласование изображения по рамкам, правильное размещение названий крупных гидро- и орографических объектов. Выполняется детальное редактирование каждого оригинала (фотосхемы, фотоплана) с оценкой его качества. Замечания необходимо исправить специалисту, выполнившему дешифрирование. Наряду с редактированием оригинала проверяются топографические журналы, журналы дешифрирования, ведомости установленных названий, формуляры карт. Существенно обеспечить полную согласованность данных, записанных и представленных на схемах в формуляре, с изображением на самом оригинале (фотосхеме, фотоплане). При детальном просмотре оригиналов дешифрирования редактор накапливает информацию для редакционных указаний (схем) по рисовке рельефа и дальнейшему составлению карт. Особенности редактирования изображения рельефа при стереорисовке связаны с обеспечением точности высотной характеристики местности; правильности отображения горизонталями крутизны склонов и ее изменений в пределах каждой формы; 73 наглядного и географически верного изображения форм рельефа с учетом их происхождения, расчлененности; хорошей читаемости орографии (гребней, водоразделов, подошв, западин и др.); возможности быстрого ориентирования на местности; логичного перехода от горизонталей к условным обозначениям. Формы рельефа вырисовываются горизонталями. При правильном выборе высоты сечения и верном рисунке создается впечатление пластичности изображения. При редакционной подготовке уточняются высоты сечения, обосновывается применение полугоризонталей, а иногда и вспомогательных горизонталей на произвольной высоте. Высоты сечения, выразительность изображения рельефа, точность высотной характеристики, особенности ландшафта неразрывно связаны между собой. Так, при редактировании нельзя не учитывать маскирующие свойства растительного покрова, нивелирующего формы рельефа, а иногда приводящего к инверсии высот. Поэтому в проекте полевых работ и в редакционных указаниях предусматривается определение средней высоты деревьев для разных типов леса. На картах крупных масштабов с сечением горизонталей 1 и 2 м нарушения точности высот создает не только лес, но и посевы, высокотравные луга, заросли кустарников. Выполнение рисовки рельефа на универсальных приборах также имеет свои особенности, которые необходимо учитывать при редакционном руководстве. При редактировании рельефа на топографических картах особое внимание обращается на детали рисунка и приемы их отображения, так как рисовка крупных форм не вызывает затруднений. Правильный рисунок деталей обеспечивает карте читаемость, наглядность и географическое правдоподобие. Должны быть соблюдены размеры, начертания, налитость условных знаков, соответствиее положения горизонталей подписанным высотам и урезам вод, согласованность горизонталей с обозначениями и выпотами обрывов, скал, оврагов, промоин (с просчетом горизонталей на входе и выходе), четкость их проведения в местах большой нагрузки (у изображений населённых пунктов, промышленных и железнодорожных узлов, гидротехнических сооружений и т. п.). Составительский оригинал получается в результате обработки и совмещения: математической основы, материалов полевого и камерального дешифрирования, оригинала рельефа. Географическая (редакционная) задача при получении единого оригинала состоит в совмещении, согласовании, генерализаций и увязке всего содержания. На завершающем этапе составления оригиналов важной задачей является организация корректуры оригиналов, технический контроль исполнения работы в соответствии с требованиями инструкций, таблиц условных знаков, редакционнотехнических указаний. Программа просмотра оригиналов карт редактором, направлена на обеспечение географического соответствия изображаемых объектов, выдержанности принятых классификаций, правильного применения условных знаков и их сочетании для отображения ландшафтных комплексов; па обеспечение географической .выразительности изображения при получении его полуавтоматическими и автоматизированными методами. До последней стадии создания оригинала,, включая подготовку карт к изданию, редактор следит за своевременным отображением основных изменений местности, организуя согласованную работу подразделений с дежурной картой. Особенности редакционных работ при комбинированном методе съемки состоят в том, что в процессе комбинированного метода съемки в полевой период каждый специалист создает полностью законченный составительский оригинал, включающий контурную и высотную основы карты, полученные в результате дешифрирования и съемки рельефа на местности. 74 Все подготовительные редакционные работы и составление редакционных документов полностью заканчиваются до начала полевых работ. Редакционные указания содержат рекомендации по составлению всего оригинала; образцы и эталоны разрабатываются комплексными, показывающими правильное и выразительное изображение результатов дешифрирования в сочетании с формами рельефа. На стадии рабочего проектирования редакционное руководство относится не только к маршрутам дешифрирования, но и к размещению основных и съемочных ходов, включению в проект нивелирных ходов реперов водомерных постов. Работа по обследованию территории совмещается с полевым руководством и контролем работы топографов. Свои маршруты редактор планирует с учетом размещения и передвижения специалистов по участкам. Контроль изображения рельефа в отличие от стереотопографического метода съемки осуществляется на местности. При редактировании законченных оригиналов проверяют все материалы: топографические журналы, кальки высот, ведомости названий, формуляры карт, журналы сбора сведений и согласованность их с полевыми оригиналами. В содержании редакционных схем при комбинированном методе съемки наиболее полно отражаются сведения, важные для подготовки карт к изданию и составления карт более мелкого масштаба. При обновлении топографических карт редакционные работы направлены на обеспечение полноты, точности, географической правильности изображения местности в соответствии с новыми требованиями. На этапе подготовительных работ редактор особенно тщательно выбирает сроки новой аэросъемки, сообразуясь с характером изменений, сезонной ритмикой ландшафтов, методами исправлений оригиналов. Отличительные особенности редакционноподготовительных работ: оценка подлежащих обновлению топографических карт, их точности, степени устарелости, значимости изменений; разделение территории на участки с различным объемом и характером изменений (разной степенью устарелости карт); разработка рекомендаций по методике обновления; выбор оптимальных технологических схем. Важная задача редактирования при обновлении — использовать новую аэрофотосъемку не только для внесения изменений, но и как средство совершенствования обновляемых карт. В связи с этим на подготовительном этапе возрастает роль технической учебы, в процессе которой рассматриваются недостатки в содержании обновляемой карты и пути его улучшения. Особого внимания редактора требует выявление по новым снимкам динамичных и быстроизменяющихся форм рельефа, организация исправления изображения рельефа с обеспечением необходимой точности, рекомендации наиболее прогрессивных методов переноса неизменившегося изображения рельефа на новые оригиналы. Форма и содержание редакционных документов определяются географическими особенностями района и характером изменений. Отличительной их особенностью является отражение в рекомендациях вопросов технологии и методики выполнения работ. При проведении полевых работ актуальна оперативность редакционного руководства в связи с быстрым продвижением полевого обследования по максимально 75 конкретизированным маршрутам. При завершающем просмотре обновленных оригиналов наряду с обычной программой редактор заботится об увязке и согласовании неизменившегося содержания с изображением новых объектов. Понятие старения и сущность обновления. Топографическая карта отображает территорию на определенный момент, соответствующий времени производства съемки. С течением времени на территории, изображенной на изданной карте, появляются новые объекты, другие исчезают или теряют свое значение, изменяются характеристики объектов, их категория, ранг и положение в пространстве. Интенсивное освоение и экономическое развитие территории, изменения природы, вызванные деятельностью человека или самостоятельные, приводят к тому, что созданная карта перестает соответствовать действительному состоянию местности, она устаревает. Старение карт в разных районах происходит неодинаково. Многое зависит от темпов экономического развития страны. В экономически развитых районах ландшафт изменяется гораздо быстрее, чем в малоосвоенных. На территориях новостроек в короткое время возникают населенные пункты, прокладывают дороги и линии коммуникаций, идет строительство промышленных объектов, осваиваются новые районы под земледелие и животноводство. Карты этих районов перестают быть современными уже через два-три года. Напротив, там, где воздействие человека на природу невелико, служба карты может удлиняться на десятилетия. Изменения природных контуров, влияющих на современность карты, могут происходить медленно, постепенно (миграции рек и береговой черты, движение ледников, заболачивание) или быстро, катастрофически (разрушительные селевые потоки, сход снежных лавин, землетрясения). Особенность старения карт состоит и в том, что отдельные элементы карты стареют с разной быстротой. Так, в большинстве случаев природные элементы ландшафта изменяются медленнее культурных, и карта, устаревшая в отношении населенных пунктов, дорог, может давать правильное представление о гидрографии и рельефе. Срок службы карты в известной степени связан с ее масштабом. По мере уменьшения масштаба ряд изменчивых деталей выпадает из масштаба или снимается с карты в процессе генерализации; другие объекты показаны обобщенно с учетом лишь крупных количественных или существенных качественных различий. Например, изменения в этажности застройки, соотношение жилых и нежилых строений в населенных пунктах, отображаемых на картах масштабов 1:2000, 1:5000, окажутся неощутимыми на картах более мелких масштабов. Таким образом, обобщение изображения, свойственное мелким масштабам, в некоторой мере предохраняет карту от быстрого старения. Несоответствие содержания карты современному состоянию местности называют физическим старением карт. Наряду с физическим происходит моральное старение карт, выражающееся в их несоответствии современному научно-техническому уровню. В связи с непрерывным возрастанием требований к картам и научнотехническим прогрессом в развитии топографо-геодезического производства 76 изменяются элементы математической основы карт, полнота содержания, оформление карт и методы их создания. Эти изменения отражаются в новых инструкциях, условных знаках, руководящих технических материалах. Старение карт, заставляет систематически поддерживать на современном уровне созданный фонд топографических карт — их обновление. Под обновлением карт понимается приведение их в соответствие с современным состоянием отображаемой местности и современными научно-техническими требованиями. Сейчас обновлению подлежат топографические карты всего масштабного ряда. В первую очередь обновляются карты, которые служат исходными для подготовки карт других масштабов, и карты районов интенсивного промышленного и сельскохозяйственного развития. Обновленные карты по точности, содержанию и оформлению должны удовлетворять требованиям основных положений и издаваться в принятой системе координат и действующих условных знаках. Издание обновленных карт должно производиться не позднее одного года после их обновления. Карты, планово-высотная основа которых по точности не удовлетворяет предъявляемым к ней требованиям, не обновляются и создаются заново. Обновление топографических карт проводится преимущественно на базе новой аэрофотосъемки. Одновременно с обновлением карт целесообразно решать задачу их совершенствования на базе современного технического оснащения. Источники, привлекаемые для создания и обновления топографических карт, первичных по своему характеру, отличаются большой спецификой от источников других географических карт. Их можно условно разделить на следующие группы: 1. Литературные, описательные материалы, географические карты и атласы. (используются на стадии первоначального ознакомления и географического изучения природы и хозяйственной освоенности картографируемой территории). 2. Материалы топографических съемок (топографическая изученность). Э т о о с н о в ные источники, содержащие информацию о всех элементах топографических карт; по точности полностью соответствуют требованиям основных положений или удовлетворяют основным техническим требованиям. К ним относятся: -каталоги координат и точек съемочной сети; -материалы фотосъемки: аэронегативы, фотопланы, фотосхемы, репродукции накидного монтажа, фотоснимки; -топографические карты и планы; -техническая документация к созданным или обновленным картам и планам предыдущих изданий: технические отчеты, формуляры карт, ведомости установленных названий, технические указания, редакционные документы, кальки высот, материалы рабочего проектирования. Перечисленные материалы используют на стадии проверки 77 точности обновляемой карты, анализа изменений, внесения исправлений. Материалы специальных и специализированных крупномасштабных семок, создающиеся организациями и ведомствами различных отраслей народного хозяйства. 3. Материалы государственного планирования. Справочные. М а т е р и а л ы с п е ц и а л ь н ы х и с п е ц и а л и з и р о в а н ных съемок представляют особую группу источников, привлекаемых для обновления (создания) топографических карт. Эти материалы создаются и поддерживаются на современном уровне организациями различных отраслей народного хозяйства для своих нужд. Выявление и использование перечисленных источников необходимо и при создании, и при обновлении топографических карт, так как позволяют сократить объемы полевого обследования территории и ускоряют темпы работ. Но при обновлении карт роль этих материалов неизмеримо возрастает: они дают информацию об изменениях местности, на основании которой принимается решение на обновление. Технология обновления карт в большинстве случаев полностью определяется количеством и кондиционностью собранных материалов. Значительную долю работ, проводимых ведомствами (или для них), составляют топографические съемки в самых крупных масштабах (1:500—1:5000) и специализированные съемки масштаба 1:10000. В других случаях это — плановые, картографические, графические материалы, схемы, профили, рабочие и проектные чертежи, абрисы, большая часть которых является результатом полевых работ. Постановка редакционных работ при создании карт нового типа требует учета их конкретного назначения: проводятся ли топографические съемки общегосударственного универсального назначения или специализированные по заказу определенного ведомства; создаются фотокарты или обычные карты; картографируются области шельфа или создаются карты рек, озер, водохранилищ и по чьей заявке, Специфика редакционных работ при создании крупномасштабных карт (планов) связана со спецификой крупномасштабного дешифрирования и более детальной высотной основой карт. Основные этапы и задачи редакционных работ остаются, но практическое решение вопросов приобретает ряд дополнительных аспектов. Так,. при выборе параметров и сроков аэросъемки наряду с сезонной изменчивостью ландшафтов необходим учет перспективных искажений на снимках формы и положения, вертикальных объектов; с укрупнением масштаба меняется характер дешифровочных признаков и индикаторов дешифрируемых объектов. При изображении гидрографии на крупномасштабных картах становится допустимым нанесение урезов воды по фактическим определениям, и редактор решает этот вопрос для каждого конкретного случая. При картографировании застроенных территорий редактор определяет подход к изображению рельефа на участках асфальтированных площадей, улиц, тротуаров, где горизонтали могут проводиться или не проводиться. Вопросы генерализации усложняются. с увеличением соотношения масштабов создаваемой карты и используемых снимков и связаны с разработкой цензов и, норм отбора, которые еще недостаточно 78 регламентированы. Значение редактирования крупномасштабных карт повышается тем, что они становятся при наличии новых съемок базой для камерального составления всех других топографических карт, даже съемочных масштабов. Проведение редакционных работ по сокращенной программе допустимо при съемках масштабов 1:500, 1:1000, 1 :2000 в условных системах координат отдельными листами (съемочными площадками). Для редакционного руководства этими работами достаточно составить редакционные указания, организовать тщательную корректуру и выполнить выборочный редакционный просмотр и контроль готовых планшетов. Специфика редакционных работ при создании, и планов городов связана со сложностью самого объекта картографирования, насыщенностью его постройками, различными сооружениями, наземными и- подземными коммуникациями, а также с высокими требованиями к точности городских планов. Заботой редактора при создании .планов является обеспечение наглядной передачи планировки, застройки городов, характера окрестностей, магистральных улиц, важных объектов и ориентиров, названий, составление текстовых описаний — справок, дополняющих графическое изображение. Важная задача редактирования состоит в согласовании содержания планов городов с топографическими картами одинаковых с ними и смежных масштабов на эту же территорию. Редакционные документы составляются только для территории города и его окрестностей. Методы создания топографических карт и планов. Топографические карты и планы масштабов 1:500—1:25000 создаются преимущественно на основе использования аэрофототопографической съемки. Топографические карты (планы) более мелких масштабов получают путем камерального составления по имеющимся картам (планам) более крупного масштаба. Аэрофототопографическая съемка — вид топографической съемки, которая выполняется по аэрофотоснимкам и другим материалам аэрофотосъемки при помощи фотограмметрических приборов. Она производится комбинированным и стереотопографическим методами. Основными методами создания топографических планов являются стереотопографический и комбинированный. К о м б и н и р о в а н н ы й м е т о д с ъ е м к и н а и б о л е е ш и роко применяется при картографировании залесенных равнинных и всхолмленных районов, где фотограмметрическое определение высот точек земной поверхности затруднено из-за сомкнутости крон деревьев, закрывающих полностью земную поверхность. Кроме того, комбинированный метод съемки применяется при создании топографических карт для нужд мелиоративного строительства. На основе точек полевой плановой привязки аэрофотоснимков и планового сгущения опорной сети способами фототриангуляции изготавливают фотопланы из предварительно трансформированных аэрофотоснимков. Которые дешифрируют в полевых условиях для получения изображения контуров. На этих же репродукциях 79 производят рисовку рельефа методом наземной мензульной топографической съемки. В результате получают полевой составительский оригинал топографической карты. Стереотопографический метод создания топографических карт отличается от комбинированного сведением к минимуму полевых работ - более рентабельный. Для создания топографических карт масштабов 1:10000 и 1:25000 методом стереотопографической съемки аэрофотосъемка территории может выполняться одним АФА или двумя одновременно. В последнем случае используются АФА с различными фокусными расстояниями, в результате чего получают аэрофотоснимки крупного и мелкого масштабов. Снимки крупного масштаба используются для целей дешифрирования, а мелкого масштаба — для фотограмметрических работ. При аэрофотосъемке с использованием одного АФА при необходимости она может выполняться дважды в разное время года и в разных масштабах. При использовании стереотопографического метода съемки в масштабе 1:25000 с высотой сечения рельефа 5 и 10 м труднодоступных и малоконтурных районов для упрощения работ по геодезическому обоснованию и маркировке опознаков, кроме площадной аэрофотосъемки участка, выполняют аэрофотосъемку по каркасным маршрутам, которые прокладывают перпендикулярно к маршрутам площадной аэрофотосъемки через 20— 25 км, а также по их стыкам. При стереотопографическом методе съемки в масштабе 1: 10000 с сечением рельефа через 5 м, когда основная (площадная) аэрофотосъемка выполняется в масштабе более мелком, чем масштаб указанной карты, необходимо проектировать дополнительные маршруты аэрофотосъемки более крупного масштаба для целей дешифрирования населенных пунктов, дорог и другой ситуации вдоль основных рек и дорог. Основные процессы стереотопографического метода: 1. маркировка опознаков и создание планово-высотного обоснования съемки; 2. производство аэрофотосъемочных работ; 3. полевое и камеральное дешифрирование аэрофотоснимков в разнообразных методических вариантах; 4.рисовка рельефа на универсальных стереообрабатывающих приборах; -Стереограф Дробышева использовался для создания топографических карт (планов) крупных масштабов по плановым аэрофотоснимкам, которые получены АФА с фокусными расстояниями объектива от 55 до 210 мм. -Стереопроектор Романовского использовался для создания топографических карт масштабов 1 :25000, 1 : 10000 и крупнее по плановым аэрофотоснимкам, полученным АФА с fK в пределах 55—200 мм и в случаях, когда соотношение масштабов аэрофотоснимков и карты колеблется в пределах 0,5—2,0. Если масштаб карты мельче масштаба аэроснимков, то на приборе обрабатывывались стереоскопические пары снимков с колебаниями относительных высот рельефа местности 0,65Н; если масштаб карты крупнее 80 масштаба аэроснимков, то соответственно 0,37 Н. 5. увязка результатов дешифрирования и рисовки рельефа на фотопланах, графических планах или других основах составительского оригинала. Использование того или иного метода аэрофототопографической съемки определяется масштабами, назначением создаваемых карт и планов, высотой сечения рельефа, а также географическими условиями картографируемой территории, на основе учета требований общеобязательных инструкций по съемкам в масштабах 1:10000, 1:25000 и 1: 5000, 1 :2000, 1:1000 и 1:500. Выбор метода съемки должен быть обоснован технико-экономическими показателями. ГЕНЕРАЛИЗАЦИЯ ДЕШИФРИРОВАНИЯ АС В ПРОЦЕССЕ ТОПОГРАФИЧЕСКОГО Топографическое дешифрирование имеет задачи, связанные с обеспечением содержания топографической карты конкретного масштаба. Передача результатов дешифрирования содержит в себе целенаправленный отбор и обобщение распознанных объектов и сведений в соответствии с документами, регламентирующими содержание карт. Особенности генерализации при переходе от аэроснимка к карте связаны с различиями между фотоизображением и графическим изображением, принятым на карте. Масса деталей фотоизображения, представляющих собой бесполезную информацию, исключается, в том числе объекты и сведения, которые отслужили роль индикаторов и сами по себе объектом исследования не являются. Элементы содержания, предусмотренные системой условных обозначений, в силу большой информационной емкости аэроснимка могут иметь на снимке мелкий запутанный рисунок, точная передача которого была бы на карте нечитаемой. При генерализации аэроснимка, при упрощении и неизбежной схематизации легко потерять — характер природного рисунка, своеобразный для различных ландшафтов, именно для первичных топографических карт, эта задача решается в процессе генерализации изображения дешифрируемых топографических объектов. Генерализация при дешифрировании имеет несколько особенностей: -масштаб аэроснимков не совпадает с масштабом создаваемой карты; -аэроснимки разномасштабны внутри себя; -изображение вертикальных объектов сдвинуто, перспективно; -аэрофотоизображение уже определенным образом обобщено оптически. Для дешифрирования следует выбирать снимки таких масштабов, чтобы обобщенность изображения на снимках соответствовала бы требуемой обобщенности содержания карты. При малой разнице в масштабах аэроснимков и создаваемой карты обобщение контуров происходит по закону отсечения деталей и имеет много общего с картографической генерализацией. Генерализация основывается на детальном изучении географического 81 ландшафта, его типичных и характерных черт, на выявлении по аэроснимкам региональных особенностей территории, индивидуальных черт рисунка различных объектов. Генерализация решается путем: -отбора отдельных объектов; -отбора показателей и характеристик; -учета региональных особенностей территории; -обобщения очертаний (линейных объектов и границ); -утрирования изображения — умышленного преувеличения размеров, смещения изображения и т. д. Отбор объектов, показателей и характеристик регламентирован инструкциями и системой условных знаков. Размеры наносимых на карту объектов определены цензами и нормативами в зависимости от предельно допустимой нагрузки карты конкретного масштаба и значимости объектов. Цензы отбора предусматривают минимальные размеры изображаемых объектов или определяют высшую категорию объектов, показываемых без отбора. Эти показатели определяют объекты, которые надо устранить со снимка (карты) или обязательно сохранить — исключающие и избирательные цензы. Например: озера должны изображаться на картах площадью 1 мм 2 , обрывы показываются при их высоте 1 м и протяженности 3 мм (на карте); на карты крупнее масштаба 1 : 100000 наносят все дороги высшего класса (железные, шоссе); полевые и лесные показывают с отбором; на линиях электропередачи и связи должны быть изображены все поворотные столбы и т. д. Нормы отбора устанавливают количество (долю) сохраняемых объектов из всех имеющихся. Например, на 1 дм 2 лесной площади нужно определять 3—4 характеристики леса; при изображении рек следует подписывать на карте их характеристики и отметки урезов воды через каждые 10—15 см. Дополнительно региональные цензы разрабатывает рeдактор карты исходи из особенностей конкретного участка. При установлении цензов отбора учитывают также разницу между масштабами создаваемой карты и дешифрируемого снимка. Отбор объектов кроме размеров обусловлен: -частотой встречаемости, повторяемостью и чередованием объектов; -значением объекта для характеристики географического ландшафта и практического использования; -тенденцией развития, возрастом (сохранение деталей развивающихся, растущих, исключение разрушающихся); -выделением объектов, связанных с определяющим процессом развития ландшафта (исключение осложняющих деталей, связанных с перерабатывающими и изменяющими процессами). Одной из основных и наиболее сложных особенностей генерализации при переходе от показа индивидуальных объектов к их сочетаниям. Для полной характеристики ландшафтного комплекса может потребоваться большое количество штриховых условных знаков. Например, полигонально82 валиковая тундра с проходимыми и труднопроходимыми болотами внутри полигонов, с мохово-травянистой, кустарниковой и кустарничковой растительностью — 8 условных знаков. На карте же можно оставить три, максимум четыре знака. Они должны определять тип ландшафта. В таких случаях целесообразно рассмотреть комплекс по схеме: 1 — относительная значимость объектов комплекса (контура); 2 — процентное соотношение объектов в пределах контура; 3 — величина площади контура; 4 — цвет условного знака. Выбор сочетаний должен основываться на принципе отображения взаимосвязанных по местоположению доминирующих объектов, формирующих типичный облик местности. С процессом отбора связано обобщение границ, цель которого заключается в построении изображения, сохраняющего географическое подобие природного рисунка. При дешифрировании фотоснимков впервые проводят границу между соседними объектами. Наносят ее по контрасту фотоизображения, которое может быть четким и неопределенным, расплывчатым. Фотоснимок дает фотографическую картину внешнего облика, позволяет видеть характер переходов, на картах условно показываемых линиями, даже в тех случаях, когда переход постепенный и в натуре не образует линии или полосы. Основные приемы обобщения заключаются в упрощении (спрямлении) очертаний, объединении мелких контуров или преувеличении их размеров с учетом генетической близости объектов, характера локализации, соотношения площадей смежных контуров. Подобие рисунка достигается сохранением в обобщенном изображении характера кривизны линий, типичных углов и поворотов выклинивания, сохранением типичных, хотя и преувеличенных деталей. При обобщении и передаче результатов дешифрирования одновременно проводится увязка элементов содержания и соблюдается определенная последовательность генерализации; устанавливаются ведущие (структурные) линии, по которым определяют основное положение контуров (русла рек, их повороты, уступы, обрывы, дороги, четкие границы леса и т. д.). Резкие природные рубежи, часто служащие рубежами качественно разных районов, наносят на снимок (карту) с наибольшей точностью, выдерживая на этих точках и линиях требуемые допуски. Постепенные переходы признаков отделяют условными контурами. При проведении условного контура учитывают влияние факторов, определяющих смену признаков, выявляют связи с ясно видимыми и четко очерченными на снимке элементами местности. Это дает косвенные данные для положения и характера рисунка условных границ. Исключение деталей и связанное с этим смещение линий естественно уменьшает точность нанесения границ. Допуски смещения могут быть установлены цензами исключенных деталей (изгибов границ). Четкие границы следует отличать от переходных и степенью детализации. При дешифрировании на универсальных приборах одновременно с рисовкой рельефа особенности генерализации связаны: 83 1) с обработкой стереомодели при большом увеличении, 2) с небольшим полем зрения прибора и невозможностью видеть одновременно стереомодель и получаемое изображение. Большое увеличение может привести к чрезмерной детальности линий и выделяемых контуров, превышающей информационную емкость карты, к ухудшению ее читаемости. Небольшое поле зрения вынуждает вести обработку стереопары по частям, затрудняет согласование и увязку элементов содержания на соседних участках. Горизонтали, проводимые только как изогипсы высокой точности, изолированно одна от другой, теряют свое второе значение — значение линий, рисующих формы рельефа. При комплексной обработке снимков на универсальных приборах особое значение приобретает разработка цензов отбора объектов и обобщения их границ и форм рельефа с учетом указанных особенностей. При генерализации рельефа, зарисованного на приборе, следует исходить из основного принципа гипсометрии — изображения форм рельефа методом изолиний, а не отдельных изолиний. Поскольку рисунок стереографа имеет большую точность при генерализации, не приходится думать об изображении крупных форм: они получаются автоматически точно и достаточно правильно. Речь идет об исключении излишних деталей, мешающих чтению карты и правильному восприятию характера рельефа. Для упрощения плохо читаемого рисунка изогипс необходимо выявить и сохранить на карте целые мелкие формы рельефа, вырисовывающиеся несколькими горизонталями (долина, холм, седловина, уступ и др.). Размеры сохраняемых форм определяются цензом, например холм более 4 мм2, ширина долины более 1 мм2 и т. п. Вместе с тем это исключение не может носить характер простого сглаживания горизонталей (укладки). Необходимо сохранение характера и степени расчленения. При установлении ценза отбора деталей рельефа следует учитывать три измерения: длину, ширину и высоту каждой детали. Так, например, если форма, рисуемая изгибом одной горизонтали, может быть исключена для данного ландшафта при размере 4 мм2, то форма, рисуемая изгибом нескольких горизонталей, иногда сохраняется при ширине даже менее 1 мм (глубокая узкая долина). Основным требованием к изображению рельефа на топографических картах и планах является обеспечение необходимой точности положения горизонталей при использовании различных методов съемок, и одновременно одинаковая наглядность рисунка горизонталей на картах одних и тех же масштабов и при одном и том же сечении рельефа. Рисунок горизонталей, изображающий положительные или отрицательные формы рельефа, должен соответствовать поперечному профилю соответствующей формы рельефа. Так, например, в горных районах с выходами коренных пород на поверхность нередко встречаются формы рельефа с резкими очертаниями. Поэтому горизонтали, изображающие эти формы, должны иметь угловатые изгибы на карте. Наоборот, в районах, сложенных рыхлыми поверхностными отложениями (например, моренными), преобладают сглаженные формы рельефа (друмлины, камы и др.), что на топографических картах и планах должно отображаться округлыми изгибами 84 горизонталей. При изображении рельефа на картах необходимо четко выделять все горизонтали, даже при небольших заложениях. При изображении крутых ненарушенных склонов небольшого протяжения сначала проводят все утолщенные горизонтали, а между ними —такое количество горизонталей, которое позволяет избежать их слияние. На основе учета природных закономерностей ландшафта, изображение на картах рельефа должно быть увязано с изображением других компонентов ландшафта. На оригиналах топографических карт горизонтали проводят через все условные знаки без разрывов, за исключением изображений поверхностей всех водоемов, узких оврагов и промоин, площадей карьеров, полотна железных, шоссейных и улучшенных грунтовых дорог, а также спланированных откосов и терриконов. В практике работ по созданию топографических карт предельно малым расстоянием между горизонталями (заложением) считается 0,2 мм. При меньшем заложении горизонтали при печати карт сливаются. Как известно, заложение горизонталей зависит от высоты сечения рельефа и угла наклона земной поверхности. Заложение определяется по формуле где h — высота сечения рельефа; а — угол наклона поверхности. Рельеф поверхности характеризуется большим разнообразием типов и сложностью строения. Это определило необходимость регионального подхода к выбору высоты сечения рельефа на топографических картах всего масштабного ряда. Для топографических планов масштабов 1:5000 и крупнее выбор высоты сечения рельефа обычно устанавливается в зависимости от задач, для решения которых предназначаются планы того или иного масштаба. В связи с региональным подходом к выбору высоты сечения рельефа на топографических картах, к Основным положениям приложена схема районирования территории СССР по высотам сечения рельефа на топографических картах. На этой схеме выделены четыре группы районов: плоскоравнинные, равнинные, пересеченные и всхолмленные с преобладающими склонами до 6°, горные и предгорные районы, а также песчаные пустыни и высокогорные районы. Выделенные на схеме районы имеют прямолинейные границы, совпадающие с рамками листов карты масштаба 1:100000. Изучение морфологических особенностей рельефа позволило выделить следующие районы: горы со скалистыми гребнями и вершинами и ледниковыми формами рельефа, среднегорья и низкогорья, холмистые, расчлененные равнины. Переход на региональные сечения позволяет лучше и детальнее отобразить особенности разных типов рельефа, будет способствовать повышению наглядности изображения рельефа, упорядочит употребление дополнительных горизонталей. В случае, когда на одном листе карты изображаются, например, горные и равнинные участки, сечение рельефа в 85 пределах каждого соответствующего листа карты остается единым с проведением дополнительных горизонталей или же с проведением не всех горизонталей основного сечения между утолщенными горизонталями. Правильный выбор высоты сечения рельефа на топографических картах способствует наглядности изображения рельефа на картах и обеспечивает решение тех или иных задач, осуществляемых с использованием топографических карт. Рельеф изображен только горизонталями основного сечения. При значительной высоте сечения местные изменения крутизны склонов и рельеф в целом воспринимается как плоскоравнинный с отдельными плосковершинными холмами. На рис. 93, в рельеф поверхности изображен с применением высоты сечения, уменьшенной в два раза. Поэтому рельеф воспринимается как холмистый с преобладанием довольно крутых склонов. Вершинные части холмов осложнены значительным числом небольших округлых холмиков. Кроме того, между горизонталями основного сечения проведены полугоризонтали, значительная часть которых только осложняет рисунок основных горизонталей и в незначительной степени повышает информативность изображения рельефа в целом. На рис. 93, б представлен оптимальный вариант изображения на карте рельефа данного участка картографируемой территории. Правильно выбранная высота сечения рельефа позволила верно, передать особенности склонов холмов и их вершин. Таким образом, выбор оптимального варианта высоты сечения рельефа на топографических картах должен опираться на широкое использование сведений о геоморфологических особенностях рельефа каждого конкретного участка картографируемой территории. Сущность процесса генерализации при составлении рельефа состоит в выявлении и отображении на картах существенных типичных свойств и характерных особенностей картографируемых объектов и явлений, с помощью горизонталей и других способов. Под типичными свойствами подразумеваются общие свойства, содержащиеся в группе различных объектов и явлений. Так, например, для промоин, оврагов, балок и речных долин общими свойствами будет вытянутость этих отрицательных форм рельефа в направлении общего наклона поверхности, обусловленная их происхождением в результате деятельности поверхностных текучих вод 86 (эрозионных процессов). Их характерными особенностями считается то, что выходит за рамки типичных свойств и что свойственно только отдельным объектам или явлениям. В нашем примере характерными особенностями промоин являются незадернованные крутые склоны и узкое, нередко извилистое дно. Для балок же характерны сравнительно отлогие задернованные склоны и широкое вогнутое дно. Отмеченные характерные особенности эрозионных форм рельефа на топографических картах отображаются неодинаково. Если промоины всегда изображаются соответствующими условными знаками, то балки изображаются только горизонталями. Во всех случаях, как типичные свойства объектов, так и их характерные особенности при картографической генерализации должны быть определены на основе учета географических особенностей ландшафтов и составляющих их фаций и урочищ. Известно, что большинство форм рельефа осложнено многими мелкими неровностями частного характера, изобилие которых нередко затеняет общие закономерности строения более крупных форм. Задача генерализации состоит в том, чтобы путем исключения некоторых второстепенных элементов и форм рельефа сохранить более важные общие черты строения рельефа и дать их правильное изображение на карте. При генерализации рельефа на картах необходимо четко отображать структурные линии рельефа: водоразделы, тальвеги, бровки и подошвы склонов. Этим достигается правильная и наглядная передача взаимосвязей форм рельефа. Для подчеркивания положения водораздельной линии, горизонтали, характеризующие верхнюю часть водораздела, при своем замыкании должны быть несколько вытянуты в направлении водораздельной линии и ось изгиба должна быть всегда симметрична относительно водораздельной линии. То же правило соблюдается при замыкании горизонталей, изображающих отрицательные формы рельефа, относительно линии их тальвега. В горных районах, где поверхность сложена плотными коренными горными породами, характерно преобладание резких (угловатых) перегибов поверхности, наличие скалистых форм и широкое развитие крутых склонов. Так, например, для участков, сложенных гранитами, характерны массивные, несколько сглаженные формы рельефа. В тех же местах, где развиты известняки, преобладает сложное расчленение склонов с крутосклонными угловатыми формами. При изображении горизонталями горных склонов с угловатым характером расчленяющих форм следует стремиться передать эти особенности рельефа угловатыми изгибами горизонталей в полном соответствии с натурой (характером стереоскопической модели). Однако наибольшие трудности возникают при изображении на картах скалистых форм при помощи условных знаков скал. Скалистые формы рельефа чаще всего встречаются в высоких горах и имеют вид узких пилообразных гребней, обрывов, зубчатых вершин и заостренных пиков. 87 При изображении скалистых фирм на топографических картах необходимо: -выявить направления основных орографических линий; -отобразить крутизну склонов и их расчлененность; -правильно передать продольный и поперечный профиль гребня и склонов. Только при этих условиях скалистые формы рельефа изображаются на карте в соответствии с требованиями географического правдоподобия. Методы дешифрирования снимков. Топографическое дешифрирование снимков производится с целью обнаружения, распознавания и получения характеристик объектов, которые должны быть изображены на топографической карте. Топографическое дешифрирование является одним из основных процессов технологической схемы создания и обновления карт. Удельный вес дешифрирования в процессе создания и обновления топографических карт составляет от трети до половины стоимости трудовых затрат на весь комплекс работ. В зависимости от решаемых задач, географических условий исследуемой территории и других факторов общегеографическое и тематическое дешифрирование снимков выполняется различными методами: Полевым (аэровизуальным), камеральным, комбинированным. Способы дешифрирования. Во всех без исключения методах дешифрирования применяются три способа выполнения работ по дешифрированию: визуальный, машинный (автоматический) и комбинированный (человек и машина), а также разновидности этих способов. В настоящее время основным способом дешифрирования снимков является визуальный. При использовании технических средств, расширяющих возможности человеческого глаза, говорят о приборном визуальном дешифрировании. Под визуальным дешифрированием понимался процесс, выполняемый исполнителем независимо от того, в каком виде представлен снимок: в виде фотоотпечатков или изображения на экране компьютера. При визуальном дешифрировании исполнитель распознает объекты на аэрокосмическом снимке, 88 определяет их качественные и некоторые количественные характеристики, выявляет взаимосвязи между объектами, явлениями и процессами, а также закрепляет результаты дешифрирования в графическом виде. Дешифрирование выполняется по принципу от общего к частному. Автоматизированный способ дешифрирования - запрограммированная обработка снимков на компьютере или на специально предназначенных для этого приборах. Существовавшее некоторое время назад представление о том, что автоматизированное дешифрирование полностью заменит визуальное, оказалось неверным. По мере более широкого использования цифровых снимков получило развитие визуальное дешифрирование изображений на экране компьютера. Это объясняется тем, что способности человека анализировать изображение пока существенно превосходят возможности вычислительной техники. Сопоставление двух методов дешифрирования позволяет выявить их основные черты и специфику Сопоставление возможностей визуального и автоматизированного дешифрирования 89 Одно из основных преимуществ визуального метода дешифрирования перед автоматизированным заключается в легкости получения пространственной информации. Дешифровщик без труда определяет форму, относительные размеры объектов и особенности их распределения. Для выявления всех этих различий путем автоматизированной обработки потребуется выполнить целый ряд процедур, которые займут несоизмеримо большее время. Другое несомненное преимущество визуального способа — одновременное использование всей совокупности дешифровочных признаков, в особенности косвенных признаков. На современном этапе развития компьютерных технологий такая задача не может быть решена. Также недостижимы для компьютера логическое мышление и интуиция, которыми обладает человек и которые позволяют ему извлекать из снимка информацию не только об объектах и их свойствах, но и о процессах и явлениях. Стереоскопическое восприятие модели рельефа, построенной по паре соседних снимков, достигается более легким путем при визуальном методе дешифрирования. В случае дешифрирования фотоотпечатков (бумажных копий) применяются простые стерео-приборы (стереоскоп, реже стереоочки). Возможно визуальное стереоскопическое дешифрирование цифровых снимков и на экране монитора при использовании стереоочков (анаглифических или затворных жидкокристаллических) и специальных программных пакетов. К преимуществам автоматизированного метода дешифрирования можно отнести возможность преобразования яркостей цифровых снимков для улучшения их восприятия, а также разнообразные математические операции. Операция наложения (оверлея) -одна из наиболее часто используемых. Несомненны преимущества этого метода при обработке многозональных снимков, но особенно велики они при сопоставлении разновременных съемочных и картографических материалов с целью изучения изменений объектов ( Многочисленные и разнообразные эксперименты по определению достоверности компьютерной классификации показывают, что число верно определенных объектов составляет, как правило, 60~80%. Результат тем лучше, чем сильнее различаются объекты по своим оптическим свойствам. Если объекты имеют сходные оптические характеристики, для их распознавания приходится привлекать кроме яркостных и структурных другие дешифровочные признаки. В таких случаях более правильными, а значит, и объективными оказываются результаты визуального дешифрирования. Сопоставление визуального и автоматизированного методов дешифрирования показывает, что любой из них имеет свои преимущества и ограничения, поэтому в каждом конкретном случае в зависимости от поставленной задачи, географических особенностей и оптических свойств объекта изучения, имеющихся материалов и технических средств предпочтение отдается одному из них или оба используются параллельно. В познании мира человеком зрение играет первостепенную роль, поэтому визуальное дешифрирование не теряет своего значения, несмотря на развитие методов автоматизированной обработки снимков. Визуальные методы просты и доступны каждому исследователю, независимо от наличия приборов, но для достижения хороших результатов требуют высокой 90 профессиональной подготовки и хорошего знания объектов дешифрирования. При дешифрировании снимков необходимо иметь представление о характере объектов, так как это определяет методику его дешифрирования. Выделяют объекты естественного и искусственного (антропогенного) происхождения. Объекты антропогенного происхождения характеризуются стандартными формами, постоянством состава, типовыми размерами, преобладанием геометрически правильных форм в плане и четко проявляющейся взаимосвязью с окружающей средой. Объекты естественного происхождения имеют произвольные очертания, характерны, отсутствие строгой упорядоченности в расположении на местности. Внешний вид поверхности естественных объектов характеризуется структурой изображения. Ее постоянство обусловливается единством образующих элементов (кроны деревьев, трава и т. д.) и естественной генерализацией, выполняемой фотографирующей системой. По форме и размерам объекты земной поверхности, особенно составляющие содержание топографических карт, можно подразделить на три группы: компактные, линейные и площадные. Компактные объекты характеризуются малыми размерами, нередко соизмеримыми с линейным разрешением (некоторые из них иногда называют точечными объектами). Это — отдельные небольшие постройки в сельских районах или дачных поселках, трансформаторные будки, колодцы, родники, памятники, мосты через незначительные препятствия и др. Для линейных объектов характерно преобладание длины над шириной. К их числу, например, относятся дороги разных типов, реки и ручьи, улицы в населенных пунктах, полезащитные лесные полосы и др. Площадные объекты характеризуются значительными размерами и различной формой в плане. К ним относятся лесные массивы, луга, болота, озера и др. Объекты делятся на две группы: простые (одиночные) и сложные (групповые). Простой объект, как правило, является частью сложного. Это отдельные элементы сложного объекта: постройки, сооружения, дерево, взлетно-посадочная полоса и т. д. Сложные объекты — это упорядоченные совокупности простых объектов, объединенные целевым назначением, например населенные пункты, предприятия, аэродромы и т. д. Следует иметь в виду, что в разных ситуациях один и тот же объект может выступать либо как простой, либо как сложный. Так, квартал населенного пункта на карте масштаба 1 : 25 000 изображается совокупностью жилых построек (сложный объект), а на карте масштаба 1:100000 — единым закрашенным прямоугольником без детализации построек (простой объект). Объекты по-разному отражают падающую на них солнечную радиацию. Это приводит к разделению объектов на три группы по контрасту. Большинство объектов местности малоконтрастные, однако встречаются контрастные (населенные пункты, леса и т. п.) и даже высококонтрастные объекты (дороги с искусственным покрытием, водные пространства и т. п.). Длительность существования объектов и их признаков объекты земной поверхности естественного происхождения делят на стабильными (стационарными) и динамичными. 91 Для стабильных объектов характерны медленные изменения их положения и плановых очертаний, происходящие в течение сезона, сотен, даже тысяч лет и более. Так, например, русла и долины рек в горных районах длительное время практически остаются неизменными. Здесь важно, чтобы время на получение информации не превышало длительности существования объектов или его признака. Динамичные объекты и ландшафты меняют свои свойства, а также внешние особенности и местоположение в сравнительно короткие сроки— часы, сутки, недели. Технологическая схема процесса дешифрирования Существуют различные организационно-технологические схемы дешифрирования, но все они включают следующие этапы: 1) знакомство с методическими рекомендациями по данному виду дешифрирования, литературой и картографическими материалами по объекту и району исследований; 2) выявление набора объектов дешифрирования (составление предварительной легенды будущей схемы дешифрирования или карты); 3) подбор снимков для дешифрирования, преобразование снимков для повышения их выразительности, подготовка приборов и вспомогательных средств дешифрирования. Следует иметь в виду, что снимки, оптимальные для решения одной задачи, могут оказаться неэффективными для другой; 4) собственно дешифрирование аэрокосмических снимков и оценка его достоверности; 5) оформление результатов дешифрирования. Качество результатов дешифрирования аэрокосмических снимков во многом зависит от применяемых методик и технологических процессов. Под технологией дешифрирования понимается совокупность средств и приемов извлечения информации со снимков. Наиболее рациональной может считаться такая технологическая схема, при которой удается извлечь со снимков максимум информации при минимальной затрате средств и труда. При любой технологической схеме процесс дешифрирования начинается с постановки общей задачи картографирования или исследования. Задача ставится с учетом реальных возможностей получения материалов съемки, наличия соответствующего оборудования, квалификации дешифровщиков и т.д. В то же время поставленной задачей во многом определяется выбор средств и методик извлечения информации. При любой технологической схеме обязателен предварительный этап. Он включает несколько процессов, первый из которых — подготовка съемочных материалов. При географических исследованиях чаще приходится пользоваться имеющимися материалами. В настоящее время фонд аэрокосмических материалов достаточно велик, поэтому существует возможность выбрать снимки, подходящие по масштабу, разрешению, регистрируемой области спектра, времени съемки и т.д. Наиболее полно учесть условия поставленной задачи можно в случае, если есть возможность провести 92 Рис. Технологическая схема процесса дешифрирования специальную съемку, отвечающую предварительно сформулированным требованиям. Эту часть работ завершает просмотр полученных съемочных материалов, преследующий две основные цели: оценку качества снимков и общее знакомство с территорией. Сбор дополнительных материалов является необходимым звеном подготовительного этапа процесса дешифрирования, в зависимости от конкретных условий меняться может лишь объем собранных материалов, предпочтение одному или другому виду источников. Дополнительные материалы включают литературные источники, карты, ведомственные материалы. Сбор литературных источников и знакомство с ними имеют целью получить сведения о географических особенностях территории, о существе картографируемых или изучаемых объектов, специфике их изображения на аэрокосмических снимках. Очень существенно знание применявшейся ранее методики дешифрирования, что сэкономит время и позволит избежать ошибок. Все эти сведения можно получить из научной литературы, методических пособий и справочников. Сведения об объекте дешифрирования предоставляют картографические материалы: -государственные топографические карты; -тематические карты; -ведомственные картографические источники. Наилучшим материалом являются карты масштаба, сопоставимого с масштабом используемых снимков. При топографическом дешифрировании для ознакомления с местностью используют топографические карты раннего выпуска и некоторые тематические, а при тематическом дешифрировании — наиболее современные топографические и тематические других масштабов и тем. Особое место при тематическом дешифрировании может быть отведено 93 ведомственным картографическим материалам: -при дешифрировании растительности — планам лесоустройства, создаваемым в лесном ведомстве; - при почвенном и сельскохозяйственном дешифрировании — планам и картам землепользовании и почвенными картами, которые составляются широкой сетью организаций сельскохозяйственного ведомства; - при изучении по снимкам рельефа береговой зоны морей можно использовать навигационные карты, созданные и постоянно обновляемые Гидрографической службой. Очень полезными и даже необходимыми в некоторых случаях могут оказаться ведомственные материалы некартографического вида: наблюдения гидропостов, метеорологические данные, профили железных и шоссейных дорог. При тематическом дешифрировании желательно ознакомиться с материалами наземных наблюдений и исследований, если таковые проводились на изучаемой территории ранее. Необходимыми видами работ на подготовительном этапе являются разработка легенды карты, которую предполагается составлять по снимкам, а также создание эталонов (образцов) дешифрирования. В качестве последних могут быть использованы материалы, полученные ранее: карты, отчеты и результаты экспедиционных работ и т.д. Для их создания проводятся специальные полевые работы. Собственно дешифрирование выполняется или на местности (полевое дешифрирование), или в лабораторных условиях (камеральное дешифрирование). Преимущество полевого дешифрирования — прежде всего высокая степень достоверности получаемых результатов. Одно из преимуществ полевого дешифрирования заключается также в том, что изучение местности происходит на момент дешифрирования, а не съемки, что во многих случаях очень важно, так как обеспечивает большую современность создаваемой карты. Недостатком полевого метода дешифрирования является его невысокая производительность и очень высокая стоимость. Камеральное дешифрирование требует значительно меньших затрат времени и труда, но при этом не может обеспечить полноты и достоверности результатов, достигаемых при полевом дешифрировании. Выбор полевого или камерального метода дешифрирования или их сочетания зависит от поставленной задачи, характера объекта дешифрирования, географических условий территории, масштаба и точности создаваемой карты, сроков выполнения работ, обеспеченности материалами, инструментами, кадрами соответствующей квалификации. В картографическом производстве и при выполнении исследовательских работ приняты три типа технологической схемы процесса дешифрирования. При одноэтапной схеме выполняется либо полевое, либо камеральное дешифрирование. Так, только полевое дешифрирование проводится при крупномасштабном топографическом картографировании городов, а только камеральное — при изучении недоступных территорий, при мелкомасштабном тематическом картографировании на основе космической информации. Значительно чаще применяются 2—3-этапные схемы. В этом случае 94 процесс может начинаться с полевого дешифрирования. В результате его проведения создаются эталоны (образцы) дешифрирования, на основе которых на втором этапе выполняется сплошное камеральное дешифрирование. Если территория и объект дешифрирования хорошо знакомы исполнителям и в их распоряжении много разнообразных съемочных и дополнительных материалов, которые позволяют создать эталоны, целесообразно начинать с камерального дешифрирования, а на последующем этапе — при полевом дешифрировании — лишь заполнить возникшие пробелы. Такие технологические схемы применяются как в топографическом производстве, так и при создании по снимкам тематических карт крупных и средних масштабов. При изучении природных ресурсов, при создании тематических карт на основе космической информации применялись еще более сложные многоэтапные схемы. Одна из них включает предварительное камеральное дешифрирование — маршрутное полевое — камеральное — полевой контроль — окончательное камеральное, а другая полевое — камеральное — полевой контроль и дополнительное полевое — окончательное камеральное дешифрирование. Заключительной процедурой в процессе дешифрирования является оформление результатов. Конечная продукция может быть представлена в разном виде, но чаще это оформленные в заранее согласованных условных знаках или отдешифрированные снимки (обычно аэрофотоснимки или производная от них продукция фотоплан, фотосхема), или прозрачная пленка, закрепленная на снимке (обычно космическом снимке), или распечатка на принтере, если выполнялось дешифрирование с помощью компьютера. В случае, когда аэрокосмические данные включены в ГИС и, следовательно, приведены к единой требуемой проекции, в результате дешифрирования снимков может быть создана настоящая карта. Технология топографического дешифрирования Технология дешифрирования снимков — это выполнение в определенной последовательности необходимых операций заданными методами с использованием соответствующих технических средств для получения требуемых видов продукции. Этапы в соответствии с технологической схемой работ по изготовлению оригинала карты: Топографо-Геодезическое обследование местности. В районах с разнообразными ландшафтами работы по дешифрированию снимков должны базироваться на топографо-геодезическом (географическом) изучении территории съемки. В зависимости от характера последней и особенности фотоизображения, а также от опыта дешифрирования именно данных типов местности изучение ее в натуре выполняется в порядке рекогносцировки или обследования. При этом сущность указанных работ одинакова, однако объем и степень детальности при топографо-географическом обследовании больше и оно осуществляется преимущественно в залесенных районах, где предусмотрено получение данных как для дешифрирования снимков, так и для стереоскопической рисовки рельефа. Подготовка к полевому обследованию начинается с анализа имеющегося материала. Подготовке снимков необходимо уделять особое внимание. Прежде всего отбивают полезную рабочую площадь, чтобы не было ни разрывов, ни 95 перекрытий. Затем выполняют предварительное камеральное дешифрирование под стереоскопом. Объекты камерального дешифрирования необходимо вычерчивать от руки на снимке в требуемом цвете. В первую очередь наносят все различимые на снимке водотоки, лесные дороги, выемки, контуры, опоры линий электропередач, линии связи и т. д. Особое внимание следует уделять дешифрированию населенных пунктов. При этом вычерчивают каждую постройку с ее конфигурацией, все улицы, проезды; отбивают границы растительности, огородов и т. п. Перед полевым обследованием производят районирование местности по типам и составляют проект полевого обследования. Для этого на снимках оконтуривают все различно изобразившиеся участки, а все контуры с одинаковым изображением, что соответствует определенному типу местности, сопоставляют между собой и выбирают самый характерный. Из группы контуров выделяют характерный тип для всей территории съемки для проведения полевого обследования. Зная расположение и особенности выбранных участков, составляют проект маршрутов топографо-географического их обследования и соединительных маршрутов между ними. Полевое обследование включает; установление характера взаимной приуроченности элементов ландшафта и возможностей выявления по видимым деталям изображения тех объектов, которые не изобразились при аэрофотосъемке; анализ изменения верхних ярусов растительности и их связи со степенью увлажнения поверхности, водотоками, расчлененностью и экспозицией склонов; измерение высоты древостоев, превышения террас, глубины и ширины оврагов; выяснение необходимости создания эталонов дешифрирования; разработка образцов рисовки рельефа (от условного уровня); выявление участков для дополнительного обследования. В первую очередь по картографическому материалу необходимо нанести объекты местности, не различаемые на снимке (колодцы, родники, кладбища, скотомогильники и т. д.), а также подписать названия с топографической карты. По нанесенным на снимке названиям легче ориентироваться при опросе местных жителей; существенно сокращается время, требуемое па полевое обследование; исключаются пропуски при полевом обследовании, так как по отдешифрованному камерально снимку видно, на что нужно обратить особое внимание. Так как с громоздкими планшетами в полевых условиях, особенно в крупных населенных пунктах, работать трудно, то полевое обследование выполняется на снимках. Результаты обследования наносят на снимок тушью, и они всегда различимы, что важно для последующей камеральной обработки. Фотоплан (фотосхема) должен оставаться чистым, что повышает качество при камеральном вычерчивании. Редакционные работы при дешифрировании выполняются с целью обеспечения достоверности и полноты содержания топографических карт, ясности и наглядности изображения на них географических особенностей местности, а также единства в показе однородных элементов местности на всех листах карты данного района. Эти работы проводятся на всех этапах создания топографической карты. 96 При этом разрабатывают редакционные указания по проведению полевого и камерального дешифрирования и рисовки рельефа, разрабатывают проект маршрутов полевого дешифрирования, осуществляют руководство работами по дешифрированию, изображению рельефа и контуров, а также проводят контроль за качеством их исполнения, выявляют и изучают материалы картографического значения. .Подготовленные материалы анализируют, систематизируют и отмечают, где должны быть выполнены работы по полевому дешифрированию, где камерально с использованием имеющихся материалов. В заключение составляют редакционную схему в масштабе 1:100000, где отмечают: участки (ландшафты) с однородными формами рельефа, контурами и гидрографией; участки, где проводят дополнительные работы по определению количественных и качественных характеристик, приведенных на ведомственных материалах; участки детального наблюдения и изучения местности с целью изготовления образцов дешифрирования и рисовки рельефа. По указанным данным составляют проект расположения станций наблюдения и маршрутов полевого дешифрирования. Особенности дешифрирования линейных объектов. При полевом дешифрировании не вызывает затруднения распознавание линий связи и дорог. Опоры высоковольтных линий передач хорошо просматриваются и накалываются на снимках, а вся линия показывается своим условным знаком. Труднее найти на снимках поворотные столбы низковольтных и телефонно-телеграфных линий, которые обязательно должны наноситься на карту. При внимательном рассматривании снимков непосредственно в поле обнаруживаются мелкие пятна на местах столбов. Но при полном их отсутствии поворотные столбы надо засекать от трех близко расположенных контурных точек. Нельзя допускать изломов линий связи на границах рабочих площадей снимков. Линии, проходящие вдали от строений и улиц по приусадебным участкам, следует показывать полностью. Полевые заметки по дешифрированию линий связи в виде условных знаков или текста делаются на оборотной стороне снимка или в журнале. Полевое дешифрирование дорог не представляет каких-либо особых затруднений, тем более, что начала и концы дорог уже обследованы вместе с населенным пунктом. Очень важно в поле, классифицируя дороги, правильно выбрать для них условный знак. При этом важно различать: шоссе от улучшенной профилированной дороги; улучшенную дорогу от грунтовой, а грунтовую от полевой. Тропинки в обжитых районах, как правило, не дешифрируются. Надо внимательно относиться к показу на дорогах труднопроезжих частей, так как это исключает необходимость дешифрировать объезды, конечно, в тех местах, где объезды не превратились в постоянные дороги. При полевом обследовании дорог необходимо точно отмечать придорожные сооружения. Если они хорошо просматриваются на снимке, то на обороте снимка или в журнале отмечают соответствующие характеристики, а при необходимости засекают и накалывают в поле на снимке. Вычерчивание всех дорог целесообразно начинать с придорожных сооружений, к которым относятся здания дорожных служб, мосты всех категорий, переезды, различные указатели, километровые столбы и т. д. На обороте снимка или в журнале надо делать пояснительные надписи о направлениях дорог и о времени года, в которое они пригодны для движения. Грунтовые проселочные дороги не допускается прерывать на 97 снимках при оформлении, они или соединяют смежные населенные пункты, или являются выездами на дороги высшего класса. Полевые (лесные) дороги прерывать можно, так как они действительно могут кончаться в открытом поле, в лесу, около вырубок и пр. Между смежными населенными пунктами не следует показывать две или несколько проселочных дорог, надо найти наиболее употребляемую, которую и отдешифрировать. Соединение дорог с улицами, проездами, мостами и пр. надо делать точно по условным знакам. При дешифрировании озеленения дорог необходимо точно отмечать характер посадок. Например, встречаются старые тракты, имеющие обсадку с двух сторон по четыре ряда вековых берез. Новые дороги имеют часто обсадку в виде молодых деревьев или кустов. Если эту разницу нельзя выразить условным знаком, то должна быть сделана пояснительная запись. Кроме того, необходимо фиксировать места перехода одних посадок в другие, а также отмечать разрывы (проходы и проезды) в посадках. Параллельные дороги и дорожки, наезженные между рядами посадок, можно не дешифрировать. Трудно дешифрировать подземные водопроводы и газопроводы. Их местоположение определяют на снимке по более светлому тону — полоса газопровода всегда отличается от соседних участков, иногда приходится дешифрировать сначала смотровые колодцы или специальные указатели методом промеров от хорошо изобразившихся контуров, затем, соединив полученные точки, нанести линию водопровода или газопровода. Дешифрирование аэрофотоснимков при обновлении карт. В соответствии с Руководством по обновлению топографических карт (М., Недра, 1978) дешифрирование выполняется, как правило, камерально с последующим полевым обследованием. Камеральное дешифрирование при обновлении карт включает: -выявление изменений местности путем сличения карты с новыми аэрофотоснимками; при этом используют ведомственные; -материалы картографического значения. Элементы содержания карты, исчезнувшие в натуре, зачеркивают или сразу удаляют на копии оригинала карты; -дешифрирование изменений по аэрофотоснимкам. При этом используют старые эталоны полевого дешифрирования (если они сохранились) или оттиск обновляемой карты, все ведомственные материалы и редакционные указания. Результаты дешифрирования фиксируют на аэрофотоснимках упрощенными условными знаками и пояснительными надписями или полностью вычерчивают на новом фотоплане; -перенос требуемых характеристик, пояснительных надписей и названий с ведомственных материалов, а также измерение характеристик по аэрофотоснимкам; -фиксацию на восковке (накладываемой на фотоплан или карту) положения объектов, не поддающихся дешифрированию или отдешифрированных неуверенно; не изобразившихся на аэрофотоснимках, но имеющихся на ведомственных материалах; а также объектов, для которых требуется установление характеристик или названий. Эта восковка используется при составлении проекта и выполнении полевого обследования. Выявление изменений ситуации и их дешифрирование производят по частям аэрофотоснимка, ограниченным четким контуром или формами рельефа. Сначала 98 проверяют соответствие карты аэрофотоснимку по населенным пунктам, затем по дорожной сети, линиям связи и электропередачи, гидрографии. Далее проверяют правильность, полноту и детальность изображения контуров и местных предметов, полноту характеристик, правильность применения условных знаков. В процессе выявления изменений ситуации, рассматривая аэрофотоснимки стереоскопически, следует проверять рельеф (соответствие стереомодели изображению рельефа на карте). При наличии изменений эти места отмечают для последующего исправления. При этом используют аэроснимки двух масштабов: один для измерений, второй для дешифрирования. Выявив изменившиеся или вновь появившиеся объекты, определяют их контуры и содержание на основании прямых и косвенных дешифровочных признаков с учетом природных взаимосвязей и взаимообусловленностей. Если для обновления карт изготавливают новые фотопланы, то дешифрирование выполняется непосредственно на фотоплане, на котором затем вычерчивается вся ситуация (и рельеф, если он перенесен копированием, а не впечаткой). При обновлении копий оригиналов карт на прозрачной основе дешифрирование аэрофотоснимков производят в процессе исправления карты. Результаты дешифрирования переносят на копию карты и вычерчивают в соответствующих условных знаках. Если по ортофотоснимкам (горные районы) обновляется копия с совмещенного оригинала карты, то дешифрирование' изменившихся элементов ситуации производят на ортофотоснимках предварительно, так как густой рисунок горизонталей на карте затрудняет рассматривание контуров на совмещенном с ней ортофотоснимке. Результаты дешифрирования отображают упрощенными условными знаками и пояснительными надписями. При исправлении (обновлении) карты на универсальных стереофотограмметрических приборах дешифрирование производится по модели в процессе исправления или предварительно по аэрофотоснимкам. В последнем случае результаты дешифрирования вычерчивают на аэрофотоснимках упрощенно, а затем, руководствуясь отдешифрированными аэрофотоснимками, изменения переносят по модели на обновляемую карту. Упрощенное оформление результатов дешифрирования заключается в следующем: -линейные объекты, хорошо читаемые на аэрофотоснимках (дороги, реки, просеки и т. п.), не вычерчивают, а сопровождают пояснительными надписями или вычерчивают только в местах поворотов, вблизи сооружений; -контуры и линейные объекты, недостаточно четко изобразившиеся на аэрофотоснимках, вычерчивают на всем протяжении. Вместо трудоемкого в исполнении точечного пунктира контуров применяют сплошные линии желтого цвета; линии связи и электропередачи вычерчивают, но условные обозначения ставят лишь на концах и поворотах; «шипы» обрывов вычерчивают разреженно; -вместо заполнения контуров условными знаками дают пояснительные надписи «песок», «кусты», «луг» и т. п. 99 В отдельных случаях, когда недостаточно известны особенности местности и не получены необходимые материалы картографического значения, сначала может проводиться полевое дешифрирование по маршрутам и на его основе — последующее камеральное дешифрирование. Предварительно надо сличить обновляемую карту с новыми аэрофотоснимками и выявить изменившиеся участки, требующие посещения на местности. На участках, где произошли очень большие изменения мелких объектов, а также в районах нефте- и газоразработок, где имеется много показываемых на карте подземных коммуникаций, производится сплошное полевое дешифрирование аэрофотоснимков. При обновлении карт необжитых труднодоступных территорий (крупных болотных массивов, тундры, тайги, пустынь, высокогорий) на значительных площадях можно производить камеральное дешифрирование с последующим аэровизуальным обследованием. При этом дешифрирование отдельных поселков или промышленных объектов рекомендуется производить по дополнительным аэрофотоснимкам крупного масштаба. Дешифрирование фототеодолитных снимков. Фототеодолитная (наземная) съемка применяется в открытых горных и высокогорных районах для планово-высотной подготовки аэрофотоснимков. Фототеодолитные снимки позволяют детально проанализировать участки местности в крупном масштабе на «ближнем плане», сопоставляя их с соответствующим плановым фотоизображением, что упрощает процесс камерального дешифрирования аэрофотоснимков. Особенностью фототеодолитных снимков является то, что они позволяют анализировать местность в привычных для глаза условиях — при горизонтальном луче визирования. Камеральное дешифрирование аэрофотоснимков с использованием фототеодолитных снимков приводит к возможности распознавать большинство «сомнительных» объектов. Известно, что можно выделить небольшие ледники среди снежников, разграничить каменистые осыпи и россыпи, правильно классифицировать травянистую растительность, оконтурить каменистые поверхности и т. п. На самых характерных участках, расположенных вдоль маршрутов передвижения фототеодолитных бригад, выбираются места для фототеодолитных съемок, где выполняется фотографирование стереопарами в крупном масштабе с последующим изготовлением образцов для топографического дешифрирования. Дешифрирование фототеодолитных снимков незалесенных гор и высокогорных районов применяется для составления контурной нагрузки будущих карт. Фотоизображение их «ближних планов» настолько характерно, что дешифрирование их обычно не вызывает затруднений. Дешифрирование «средних планов», а тем более «дальних планов» значительно сложнее. На последних легко спутать ледники со снежниками, неразличимы многие границы угодий, совершенно не просматриваются отдельные строения, тропы, ручьи. Дешифрирование затруднено и при наличии так называемых «мертвых» пространств — участков, которые закрыты вершинами, гребнями и другими препятствиями, при плотных тенях от облаков. Важную роль 100 играет использование даже мелкомасштабных снимков прошлых лет, что, облегчая камеральное дешифрирование средних и дальних планов фототеодолитных снимков, позволяет уменьшить площади не полностью отдешифрированных участков, подлежащих последующему полевому обследованию и досъемке. Важное значение имеет использование фототеодолитных снимков при таксации леса. Измерения на стереокомпараторе этих снимков позволяют определить диаметр кроны и ствола, высоту кроны и древостоя, средние расстояния между древостоя ми и т. д. Дешифрирование фототеодолитных снимков необходимо проводить в порядке, обеспечивающем постепенный переход от крупномасштабного к среднемасштабному изображению тех же самых участков на других снимках, применяя соответствующую последовательность просмотра стереопар. Обязательно использование фототеодолитных снимков — эталонов, выполненное специально для дешифрирования. Сбор и установление географических названий. Сбор и установление географических названий объектов -местности выполняют в комплексе работ по дешифрированию на всех его этапах. Большое количество наименований заимствуют с имеющихся топографических карт и ведомственных материалов картографического значения. Эти названия необходимо полностью сохранить и перенести на фотосхемы (снимки) или фотопланы. Нельзя без необходимости изменять окончания названий, особенно в случаях, когда подобные «исправления» обусловлены тем, что в одних источниках один и тот же населенный пункт сельского типа считают поселком, а в других — деревней. Анализ материалов картографического значения показывает, что одни и те же географические объекты имеют несколько названий. Например, на геологических картах приводятся русские наименования, а на материалах земле- и лесоустройства — соответствующие названия на языке местной национальности. Оформляя результаты топографического дешифрирования, необходимо сохранить и те и другие, помещая местное наименование первым, например Тала (Солонцовый). Имеющиеся ошибки в наименованиях исправляют, а для согласования с картами более мелкого масштаба, находящимися на снабжении, и фондовыми материалами приводят в скобках и вторые названия. Если географических наименований недостаточно, то в процессе полевых работ выявляют и собирают названия главным образом путем опроса местных жителей, а в малонаселенных районах географические наименования устанавливают в ближайших от территории съемки населенных пунктах. При этом в малообжитых районах необходимо посещение районных центров, лесхозов и колхозов, где получают сведения о местожительстве лесников, охотников, пастухов, оленеводов, проводников, агрономов и других лиц, хорошо знающих свой край. Жители, быстро осваиваясь с картами и фотосхемами, ориентируясь главным образом по элементам гидрографии и в меньшей степени рельефа, помогают выявить наименования, тропы, скотомогильники, отдельные строения — избы, зимовья и другие трудные для дешифрирования объекты. Полученные таким образом названия географических объектов записывают в журнал, а сами объекты помечают на карте или фотосхеме порядковыми номерами. Журнал обычно ведут «по маршруту»: например, выясняют наименования всех 101 оврагов, балок, ручьев и рек, подходящих к какой-либо крупной реке, сначала с одной стороны, а затем с другой. Названия сравнительно крупных объектов, помещенные на изданных картах, являются своего рода ориентирами, не позволяющими подписывать наименования не у тех объектов, к которым они фактически относятся. Выявленные названия необходимо тщательно проконтролировать, что осуществляется перекрестной проверкой, т. е. собирают наименования одних и тех же объектов у разных лиц и по возможности в различных населенных пунктах. Применять в дальнейшем следует лишь те собственные наименования, которые подтверждены несколькими лицами и нет сомнений в правильности их написания и отнесения к тому или иному объекту. Для названий на языках народов России нужно выписывать смысловые значения и начертание в национальном графике. Это облегчает последующую проверку и транскрибирование наименований, устраняет случайные расхождения в произношении слов, позволяет исключить ошибочные формы, нередко состоящие из нескольких слов. Необходимо при опросе устранять и ошибки, вызванные незнанием языка. Для предотвращения ошибок целесообразно заблаговременно составить для исполнителей дешифрирования краткие вопросники и словарики местных слов и терминов, бытующих на картографируемой территории. Когда одни и те же географические объекты жителями называются по-разному, на материалах дешифрирования у таких объектов помещают двойные надписи: сначала более распространенное название, под ним в скобках менее распространенное, либо название, применяемое жителями меньшего или удаленного селения. Если на необжитые районы нет географических названий, укоренившихся у редкого местного населения, то практикуется присвоение наименований, отражающих какую-либо природную особенность объекта, выделяющую его среди окружающей местности, и на языке преобладающей в данном районе национальности, тогда они быстрее прививаются. Оформление результатов дешифрирования. Вычерчивание на снимке топографических объектов по результатам полевого обследования выполняется в поле. Условные знаки улиц, проездов, дорог, мостов, леса, а также расстояния между условными знаками могут отличаться от установленных примерно в полтора раза. Стремясь дать больше подробностей, часто уменьшают размеры условных знаков, однако этого следует избегать и в процессе вычерчивания окончательно отбирать объекты, подлежащие изображению. Важно помнить, что только полевой исполнитель, видевший объекты в натуре, может правильно их изобразить. Поэтому поручать вычерчивание не полевому исполнителю, а другому лицу не допускается. Как правило, в процессе вычерчивания исполнитель должен иметь перед собой условные знаки. Па снимке применяются все цвета, установленные условными знаками. Правильно отдешифрированный населенный пункт (вычерченный тушью) с подходами к нему 102 линейных объектов облегчает дешифрирование других объектов. Результаты дешифрирования на снимках вычерчивают примерно в следующем порядке: пункты геодезической основы, промышленные сооружения, населенные пункты и надписи к ним, сооружения при дорогах и при гидрографической сети и надписи их характеристик, дороги, линии связи и гидрография, элементы рельефа (бровки, обрывы, промоины и пр.), пунктирные и другие границы угодий. Затем заполняют контуры угодий соответствующими условными знаками и пояснительными надписями. В процессе выполнения сводок по границам рабочих площадей необходимо следить не только за совпадением линейных контуров, но и за согласованностью содержания угодий, урезов вод в реках, характеристик и других надписей. Качество сводок является одним из основных показателей при контроле и оценке дешифрирования. Перенесение отдешифрированной ситуации с полевых материалов при помощи универсальных приборов представляет собой достаточно сложный процесс, так как фотосхемы или снимки, на которых выполнено дешифрирование, имеют более крупный масштаб, чем снимки, используемые при рисовке рельефа и составительских работах на стереографе или стереопроекторе. Отождествлению нередко подлежат контуры на таких снимках, которые преднамеренно выполнены в разные сезоны, а следовательно, и при значительном различии в облике ландшафта. Перенесение результатов дешифрирования при работе на универсальных приборах носит двухступенчатый характер и может быть выполнено разными методами. Например, отдешифрированные снимки уменьшают фотографическим путем до масштаба снимков, обрабатываемых на стереографе или стереопроекторе, и нечеткие контуры переносят на просвет под стереоскопом на эмульсионную сторону диапозитивов, применяемых при составлении оригинала на универсальных приборах (на стереопроекторе могут использоваться снимки и с непрозрачной подложкой). Четкие же контуры распознают непосредственно на данных приборах, привлекая соответствующие материалы дешифрирования в натуре. Переносить содержание с отдешифрированного снимка на диапозитив можно также при оптическом их приведении к одному масштабу при помощи обычных луп. Применяется и такой прием, как перенесение части контурной нагрузки или всей нагрузки (при «простом» ландшафте) со снимков или фотосхем прямо на оригинал с использованием стереоскопа-пантографа, оптического проектора, камеры Люцида, а иногда и пропорционального циркуля. В технологически возможных случаях в качестве основы оригинала привлекают синюю светокопию с мозаичного фотоплана, смонтированного из крупномасштабных снимков того же залета, по которому проводилось дешифрирование. Применение интерпретоскопа, когда при перенесении отдешифрированной ситуации может возникнуть необходимость в отдельных ее дополнениях и уточнениях в силу того, что на местности за время между двумя этапами съемки произошли те или иные изменения (вырубки леса, новые сооружения и т. д.), позволяет усовершенствовать эту работу. Например, левый отдешифрированный снимок должен освещаться сверху отраженным светом, а правый, т. е, диапозитив, на который переносят контуры,— снизу проходящим светом. В данном случае важно то, что яркость освещения можно регулировать для каждого снимка 103 стереопары раздельно и что имеется реальная возможность воссоздания стереомодели на фотобумаге по левому снимку, увеличенному в пять раз, и правому — в десять раз. Перенесение сведений с ведомственных материалов осуществляется поразному. Зная местоположение объекта на ведомственных материалах, их можно дешифрировать па фотопланах по прямым и косвенным признакам, а если их нет, то необходимо прибегать к перенесению таких объектов с помощью пропорционального (или обычного) циркуля. Так, трудно дешифрируемые в населенном пункте улицы и проезды распознаются на аэрофотоснимках по прямым признакам. 9 Дешифрирование разновременных снимков При изучении динамики преимущества материалов аэрокосмических съемок очевидны, что объясняется прежде всего их «первичностью» по сравнению с картами и возможностью извлекать разную, в зависимости от необходимости, информацию. Набор полученных в разное время аэрокосмических снимков определенной территории чаще всего называют разновременными снимками. Такой набор может быть составлен из снимков, различающихся по масштабу и даже типу съемки, а сроки съемки обычно носят случайный характер, поскольку она выполняется для решения разных задач. В то же время серия снимков может быть результатом специально организованных повторных съемок с заданным, обоснованным интервалом времени между ними. В этом случае стремятся свести различия в условиях получения снимков к минимуму. Серию таких снимков по аналогии с многозональным снимком можно представить как многовременный снимок. География изучает окружающую среду не только в пространственном, но и во временном аспекте, поэтому сначала аэрофотоснимки, а позже и космические снимки, довольно широко использовались для выявления изменений, происходящих в окружающем нас мире. Возможности исследования динамики природных и социальноэкономических объектов особенно возросли в настоящее время. За последние десятилетия существенно увеличился объем аэрокосмической информации, в большей мере за счет регулярного поступления материалов космической съемки. При этом качество снимков постоянно совершенствуется. Внедрение геоинформационных технологий в практику географических исследований и картографирования создает условия для использования более эффективных методов обработки разновременных аэрокосмических материалов. Используя косвенные дешифровочные признаки, дешифровщик может получить информацию о динамике по одиночному снимку. Серия разновременных снимков предоставляет больше возможностей, так как характеризует развитие, фиксируя на каждом одномоментном снимке его определенные этапы. Методика дешифрирования разновременных снимков специфична: она включает обработку как ряда разновременных снимков, так и одиночных, входящих в него. Способы изучения динамики территориальных комплексов и их элементов 104 путем сопоставления разновременных снимков многообразны, но могут быть сведены к двум основным подходам: раздельному (последовательному) и совместному (одновременному) дешифрированию снимков. Раздельное, или последовательное, дешифрирование осуществляется наиболее просто. Дешифровщик определяет на расположенных рядом разновременных снимках идентичные объекты и выявляет изменения. Сопоставляемые изображения могут быть представлены различными материалами: снимками (чернобелыми, цветными, синтезированными) или картой и снимком. Преимущество этого способа состоит в том, что не требуется предварительное геометрическое преобразование снимков — приведение их к одинаковому масштабу, к единой проекции и системе координат. Этот подход к изучению динамики реализуется обычно при визуальном дешифрировании фотоотпечатков или изображений на экране монитора. Результатом раздельного сопоставления может быть или качественная оценка произошедших изменений, или схемы дешифрирования. Для получения количественных параметров или составления карты необходимо совместить, «сложить» схемы дешифрирования разновременных изображений. Геометрическим преобразованиям подвергаются именно они, т.е. результаты дешифрирования с согласованными легендами. Совместное, или одновременное, дешифрирование предполагает совмещение двух или нескольких разновременных снимков. Применяемые способы дешифрирования имеют одну общую черту — для их выполнения необходимо предварительное геометрическое преобразование сопоставляемых аэрокосмических материалов, приведение их к общему масштабу и проекции. Разновременные аэрофотоснимки кроме того, должны быть преобразованы в ортогональную проекцию. Результатом совместного дешифрирования могут быть и качественные оценки, но обычно это карты или количественные показатели произошедших изменений. Основные методические приемы совместного наблюдения разновременных снимков включают: сложение собственно снимков (в том числе анимацию и синтез цветного изображения), или изображений, полученных в результате их яркостных преобразований, классификации; о сложение переходных карт, составленных по разновременным аэрокосмическим данным; стереоскопические наблюдения разновременных снимков. Методические приемы сложения разновременных изображений Процедура сложения применима и для аналоговых, и для цифровых снимков. Совмещение фотографических (аналоговых) разновременных снимков можно выполнить на оптических приборах: оптическом проекторе, фототрансформаторе. В этом случае происходит суммирование оптических плотностей двух изображений. Однако несомненные преимущества при использовании приема сложения имеют компьютерные технологии. Основные преимущества современных технологий заключаются в возможности и относительной простоте выполнения геометрических и яркостных преобразований разновременных изображений и собственно 105 процедуры совмещения изображений. Преобразование изображений для их совмещения. Сложность и трудоемкость геометрических преобразований при использовании оптических приборов — основное препятствие, тормозившее ранее применение разновременных снимков для изучения динамики географических объектов. Преимущество современных технологий заключается в относительной легкости их выполнения: в программных пакетах, предназначенных для работы с растровыми изображениями, всегда предусматриваются возможности геометрических преобразований. Наиболее полно преимущества реализуются в геоинформационных системах, где разновременные данные дистанционного зондирования (снимки, фотопланы и т.д.) представлены приведенными к единой проекции и системе координат. Применяемые способы довольно разнообразны, но наиболее распространено трансформирование по опорным точкам. При этом возможны два варианта. В первом из них координаты опорных точек определяются по карте, реже выбираются из каталогов координат. Основная сложность при этом — найти на снимке и карте идентичные не изменившиеся объекты. Во втором варианте один снимок (растровое изображение) «приводится» к другому. В этом случае снимок, уже имеющий пространственные координаты, и трансформируемый снимок выводятся на экран одновременно. Сопоставление двух увеличенных фрагментов значительно облегчает поиск идентичных точек даже на аэрокосмических изображениях, существенно отличающихся по ситуации или пространственному разрешению, и дает лучшие результаты. Возможность яркостных преобразований или классификации снимков при их непосредственном сопоставлении отличает геоинформационные методики. Так, при сопоставлении одиночных снимков есть возможность привести гистограммы изображений к одинаковому виду. В случае выполнения процедуры наложения разновременных многозональных снимков возможно их предварительное преобразование, чтобы иметь одно изображение для каждого из сроков съемки. Эта задача может быть решена при использовании преобразования по методу главных компонент или определением разного рода коэффициентов. Наиболее простая по выполнению процедура — сложение (или вычитание) разновременных снимков. Однако такой потоп требует соблюдения определенных условий, которые частично ограничивают его применение на практике. Снимки должны быть получены одной и той же или аналогичной съемочной системой и приведены к одинаковым условиям съемки, для чего необходимо выполнить радиометрическую коррекцию, а также исключить влияние атмосферы. Широко известных методик нормирования отечественной аэрокосмической информации пока не существует, следовательно, можно с достаточной уверенностью выявлять лишь значительные изменения во внешнем облике территории или отдельных объектов, а к количественным оценкам подходить с осторожностью. Сложение первичных космических снимков, не говоря уж об аэроснимках, на практике применяется не очень часто. К немногим исключениям относятся используемые в метеорологических исследованиях изображения облачности, представленные в виде суммы изображений за определенный период времени 106 или в виде анимации. Значительно чаше выполняется сложение преобразованных изображений, например, результатов квантования, вычисления вегетационного индекса или классификации. В программных пакетах, предназначенных для обработки растровых изображений, предусматривается специальная процедура сопоставления двух изображений, в результате выполнения которой создается новое изображение и/или таблица, в которой зафиксированы все сочетания объектов на сопоставляемых изображениях. Непосредственное наложение разновременных аэрокосмических данных чаше используется при решении оперативных задач, проведении регулярных наблюдений, мониторинге. Вариант сложения трех разновременных аэрокосмических снимков — синтез цветного изображения. Успешное решение ЭТОЙ задачи возможно только при обработке цифровых снимков. Сопоставляемые снимки могут иметь очень разное пространственное разрешение, качество, различаться по контрасту и интервалу яркости (оптических плотностей), что влечет преобладание в синтезированном изображении одного из снимков за счет почти полного отсутствия другого. Современные методы обработки цифровых снимков позволяют преобразовать яркости, изменить размер пиксела, т.е. сделать снимки сопоставимыми. Распространен способ синтеза многозонального (двух зональных) снимка с панхроматическим снимком более высокого пространственного разрешения. Не всегда разновременные снимки идентичны по охвату территории, что также легко исправить путем геометрических преобразований. Наиболее просто выполнить синтез разновременных снимков, полученных одной съемочной системой . Хорошие результаты можно получить, если ситуация на снимках различается не очень сушественно (сезонные изменения в приведенном примере). Во многих случаях выявить изменения изучаемых объектов на изображении, сложенном из материалов трех съемок, труднее, чем анализировать их последовательно за первый и второй интервалы времени. Еще один способ совместного анализа нескольких разновременных снимков — классификация объектов по признаку временного образа, т.е. совокупности значений уровней яркости изображения на каждом из снимков. В этом случае серия снимков может рассматриваться как аналог многозонального снимка. Этот прием требует весьма трудоемких процедур предварительного преобразования исходных изображений. Сложение переходных карт, составленных по разновременным данным, применяется в тех случаях, когда невозможно сложение собственно разновременных снимков. Если моменты съемки отстоят во времени на десятки лет, сопоставлять, как правило, приходится разнотипные данные, например, аэрофотоснимки или фотопланы, составленные из них, с космическими снимками, космические снимки, полученные разными съемочными системами, а также старые карты со снимками. Еще более усложняется ситуация, если для определения состояния изучаемого объекта в каждый из моментов наблюдения использовано несколько источников. Отличительные особенности и несомненное преимущество серии специально составленных переходных карт — их сопоставимость: единая легенда, одинаковые цензы отбора и обобщения элементов содержания. Эти 107 особенности являются одновременно и условием их последующего совместного анализа средствами геоинформационных технологий. Разновременные карты могут быть представлены в векторном или растровом формате. Создание карты динамики (изменений) объектов. Конечным продуктом сопоставления разновременных снимков, как правило, является карта динамики (изменений) изучаемого географического объекта. Однако во многих случаях, а при применении геоинформационных технологий почти всегда, сначала получают некое промежуточное изображение и так называемую таблицу (матрицу) переходов, где зафиксированы все различия между сопоставляемыми изображениями. В случае применения геоинформационных технологий число зафиксированных сочетаний может оказаться очень значительным, что делает полученный результат неудобочитаемым. Один из вариантов выхода из такого положения — предварительное сокращение числа сопоставляемых категорий, другой предполагает проведение анализа для выявления протекающих процессов (тенденций изменений) и составление новой легенды, т.е. разработку содержания карты динамики изучаемых объектов. При создании карт динамики или получении количественных характеристик расхождения, выявленные путем совмещения разновременных изображений, требуют дополнительного анализа,целью которого является разделение изменений, происшедших на местности, и погрешностей разного рода. Такой анализ более важен при использовании ГИС технологий, чем при традиционных картографических способах, при последовательном (раздельном) дешифрировании. В последнем случае исполнитель осмысленно выполняет сопоставление и рисовку контуров изменившихся объектов, обобщает или отбрасывает ненужные объекты и детали. При компьютерной обработке процедура выполняется формально, а в результирующем изображении и таблице переходов появляются фиктивные изменения, что может привести исследователя к неверным выводам. Появление фиктивных изменений связано с двумя основными причинами. Первая из них — сопоставление при изучении многолетней динамики снимков, зафиксировавших разные сезонные состояния ландшафта. В некоторых случаях, а таких немало, внутригодовые изменения в площади объектов могут даже превышать многолетние. Так, к существенным ошибкам при изучении речной сети может привести сопоставление снимков, сделанных в паводок и межень, а при определении границ оледенения — снимков с изображением сезонного снежного покрова. Выявление сезонных изменений географических объектов — необходимое условие получения достоверных данных о многолетних изменениях. Вторая причина появления фиктивных изменений — неизбежные погрешности в положении границ объектов дешифрирования на разновременных изображениях. В случае непосредственного сопоставления растровых изображении, составляющих многовременный снимок (или результаты его преобразования, классификации), фиктивные изменения возникалкак следствие 108 неоднозначности геометрических преобразований. Идеальное наложение пикселов по всей сопоставляемой пло1^ди снимков обеспечить нельзя. Погрешность совмещения минимальна, если снимки получены одной и той же или аналогичной съемочной системой, а при взаимном координировании в качестве опорных использовались идентичные точки. Точность положения контуров зависит от размера пиксела и точности определения пространственных координат опорных точек. Выявление фиктивных изменений, выражающихся чаше в изменении площади объектов, при непосредственном сопоставлении растровых изображений затруднительно или даже невозможно. При сопоставлении разновременных переходных карт в векторном формате кроме погрешностей геометрических преобразований исходных аэрокосмических данных неизбежно возникают инструментальные ошибки цифрования. При использовании цифровых методов возможны разные варианты выявления «лишних» контуров: поиск на гистограмме объектов размером меньше предвычисленного, выявление в матричной легенде заведомо невозможных изменений и т.д. Избежать фиктивных изменений или, по крайней мере, свести к минимуму их число можно, если увязать между собой сопоставляемые разновременные карты. Последовательное составление разновременных карт — один из возможных методических приемов. Смысл его заключается в наложении векторного изображения, относящегося к одному из моментов наблюдения, на снимок (растровое изображение), относящийся к следующему моменту. Если границы выделов на двух изображениях совпадают или расходятся не более чем на число пикселов, соответствующее точности исходных данных, положение векторной границы не изменяется. Если расхождение превышает допуск, проводится новая граница. Аналогичная процедура выполняется и для других сроков наблюдений. Таким образом, не изменившиеся контуры оказываются одинаковыми на всей серии переходных разновременных карт, а несовпадение границ с высокой степенью достоверности свидетельствует о действительном наличии изменений. 109
