3. Камеральное дешифрирование

Камеральное дешифрирование заключается в распознавании объектов на снимках в лабораторных условиях, путем сопоставления изображения с имеющимися эталонами и знаниями дешифровщика. Меньшая надежность по сравнению с полевым дешифрированием компенсируется значительно большей экономичностью.

Отличительная особенность подготовительного этапа при камеральном дешифрировании — должное внимание к сбору дополнительных материалов. От знания характера территории и объекта дешифрирования, его связей с компонентами природной среды или объектами хозяйственной деятельности зависит качество результатов дешифрирования. Важны и другие дополнительные материалы. Например, при дешифрировании некоторых объектов, прежде всего элементов гидрографической сети и сельскохозяйственной растительности, важно знать дату съемки, особенности метеоусловий года съемки по сравнению со средними многолетними данными. Чем разнообразнее собранные съемочные и дополнительные материалы, тем надежнее результаты камерального де­шифрирования.

Более высокие требования предъявляются при камеральном дешифрировании к качеству съемочных материалов: детальности (разрешению), контрасту. Условием повышения качества результатов камерального дешифрирования служит наличие нескольких типов снимков, полученных в разных участках спектра при различных условиях освещения, в разные сезоны года.

Процесс дешифрирования начинается с просмотра снимков по принципу перехода от общего к частному: сначала общий просмотр, по возможности стереоскопический, затем изучение мелкоконтурных участков с увеличением. Если используются космические снимки, при общем просмотре полезно использовать топографические карты сопоставимого или несколько более крупного масштаба, что позволяет быстрее распознать основные черты территории. В результате просмотра должны быть уяснены общая географическая характеристика местности, закономерности природно-территориальных или хозяйственно-территориальных комплек­сов, после чего можно переходить к более детальному анализу.

Дешифровщик сознательно и бессознательно проводит анализ снимков от крупных объектов к мелким, от общих очертаний к содержанию контуров, от непосредственно видимых объектов к дешифрируемым по косвенным признакам. Сначала происходит ус­тановление и набор фактов, затем по мере детального знакомства с местностью эти факты систематизируются, распределяются по степени важности, полезности. Далее следуют постепенное «обучение» исполнителя и установление новых логических связей. Поэтому неоднократное повторение просмотра, возвращение к уже отдешифрированным участкам должно стать правилом при камеральном дешифрировании.

Порядок дешифрирования зависит от поставленной задачи, характера местности, масштаба (детальности) снимков. В горных районах дешифрирование начинается с рельефа, так как от высоты и ориентировки склонов зависит распределение других природных компонентов — растительности, почв, элементов снежно-ледникового комплекса. В сильно обводненных районах (дельтах рек, тундре) более целесообразно сначала анализировать гидрографическую сеть. Однако начинать дешифрирование с наиболее значимых объектов удается не всегда, чаше распознавание начинается с физиономичных.

Физиономичными, т.е. наилучшим образом читаемыми, в различных географических условиях и при разной степени обобщенности изображения, зависящей, прежде всего от масштаба (или разрешения) снимков, становятся характерные черты местности. Часто дешифрирование начинается с физиономичных объектов, которые не являются предметом изучения или не входят в содержание составляемой карты. Так, при дешифрировании ландшафтов анализируется нарезка, т.е. форма в плане сельскохозяйственных полей. Она не имеет отношения к содержанию составляемой карты, но служит косвенным признаком рельефа, которым обусловлен характер других компонентов природно-территориальных комплексов. Как следствие, может меняться и порядок дешифри­рования объектов.

Принцип эталонного дешифрирования является основным при камеральном дешифрировании. Чтобы распознать объекты на снимке, необходимо знать, какими признаками обладает их изображение. Сформировать эти представления можно, лишь «обучившись» на примере, эталоне. Даже если дешифровщик не пользуется ни­какими дополнительными материалами, он сравнивает изображение на снимке с образами, сформировавшимися у него ранее при дешифрировании других снимков, и, находя сходные признаки, относит объекты на снимке к тому или иному классу. По такому же принципу работают алгоритмы классификации при автомати­зированном дешифрировании; эталоны при этом называют обучающей выборкой.

В качестве эталонов могут использоваться специально подготовленные аэроснимки, карты части территории, как правило, тематические и более крупного масштаба, чем дешифрируемые снимки, и результаты целенаправленно выполненных полевых работ.

Способ камерального дешифрирования с использованием в качестве эталонов отдешифрированных в поле аэроснимков первоначально был разработан и применялся при топографическом картографировании малообжитых труднодоступных регионов. Он состоит в следующем. В поле с большой полнотой и детальностью дешифрируются отдельные снимки или их группы на ключевых, типичных для данной территории участках. Эти снимки служат эталонами и используются как основной источник сведений о дешифровочных признаках тех или иных объектов и местности в целом.

В практике топографического дешифрирования при создании эталонов приняты два подхода к их содержанию. На эталоне признаков выделяются участки и отдельные объекты, имеющие отличный от других характер изображения. Они опознаются на местности и обозначаются условными знаками или их комбинациями. В сопроводительном описании указываются их дешифровочные признаки, связи между изображением и сущностью объектов, которые непосредственно видны на снимках.

Эталон содержания — это снимок, полностью отдешифрированный в принятой системе условных обозначений, представляющий конечный результат дешифрирования. Такие эталоны служат не только образцом признаков, по которым распознаются объекты, но и образцом передачи содержания будущей карты с помо­щью картографических обозначений.

При географическом дешифрировании типично использование в качестве эталонов материалов специально выполненных полевых наблюдений. На ключевых участках или маршрутах собирается вся необходимая информация: описания, измерения, отбор образцов; на снимке или карте фиксируется местоположение эталонных участков. Например, при картографировании растительности в описании дается перечень всех встречающихся видов и доля каждого из них в растительном покрове, аспект доминирующих видов растений, проективное покрытие, цвет и увлажненность почвы. Иногда в программу таких работ включаются измерения коэффициентов спектральной яркости объектов, подлежащих распознаванию на снимках.

В практике картографирования с применением аэрокосмических снимков разработаны системы эталонирования, основанные на постепенном переходе от наземных наблюдений к съемкам в несколько «этажей», на каждом из которых масштаб снимков становится мельче. Например, при инвентаризационном картографировании таежных лесов принята такая схема.

На участках выделов с чистыми насаждениями проводится полевая таксация, определяются размеры деревьев, сомкнутость крон. На втором ярусе участки чистых выделов площадью не более 1—2 км², включающие выделы, на которых проведена таксация, фотографируются с вертолета в масштабе 1:500—1:1000. Снимки подвергаются стереофотограмметрической обработке и дешифрируются. Они служат эталонами при дешифрировании спектрозональных снимков в масштабе 1:25 000—1:30 000, полученных в результате площадной съемки участков размером в одну - две трапеции топографической карты.

Отдешифрированные снимки служат эталонами при дешифрировании аэроснимков масштаба 1:50 000—1:70 000. На этом ярусе выполняется не площадная съемка, а маршрутная. Маршруты прокладываются по всему картографируемому участку. На последнем «этаже» космический спектрозональный или многозональный снимок дешифрируется с использованием в качестве эталонов отдешифрированных снимков мелкомасштабной аэросъемки. Такая схема позволяет определять преобладающую породу, полноту насаждений и три группы возраста (молодняки, средневозрастные и приспевающие).

В случае камерального дешифрирования космических снимков в качестве эталонов наряду с аэроснимками используются крупномасштабные карты: при дешифрировании породного состава лесов — планы лесоустройства, при сельскохозяйственном дешифрировании — схемы размещения культур на год съемки и т.д. В результате сопоставления эталонных карт со снимком выявляются признаки объектов на изображении.

Камеральное дешифрирование по эталонам выполняется спо­собом географической интерполяции и экстраполяции. Часто проводят экстраполяцию установленных свойств объектов на другие участки с аналогичным изображением. Выбор эталонных участков — важный момент, от которого существенно зависят результаты всего процесса камерального дешифрирования.

Определенные закономерные связи между компонентами природной среды существуют лишь в границах некоторого природно-территориального комплекса. Если выявленные признаки экстраполируются на большую территорию, в пределах которой встречаются не­сколько комплексов, надежность признаков падает. Чтобы обеспечить достоверность и полноту дешифрирования, на подготовительном этапе проводится районирование территории. Эталонные участки выбираются в пределах выделенных районов и в тех же границах экстраполируются выявленные дешифровочные признаки.

Чем полнее и точнее представлены на эталоне изучаемые объекты и их свойства, тем достовернее результаты камерального дешифрирования.

Лекция №10