Контрольні питання

1.Яким чином орієнтуються фототеодоліти?

2.Чим пояснити значні формальні розходження напрямних косинусів наземного знімання й аерофотограмметрії?

3.В яких випадках доцільніше використовувати наземне знімання?

4.Чим пояснити, що найбільша помилка під час фототеодолітного знімання припадає на Y?

5.Чим пояснюється більш висока точність урівноваження координат точок за методом коректорних напрямів?

6.Яким чином можна розрахувати максимально допустиму віддаль під час фототеодолітного знімання?

7.Чим обумовлюється мінімально можлива віддаль знімання?

9.ПОНЯТТЯ ПРО КОСМІЧНУ ФОТОГРАММЕТРІЮ

9.1.Задачі космічної фотограмметрії та методи отримання

інформації

Поява космічного знімання викликала принципово нові особливості використання їх в сучасному вивченні природних ресурсів Землі. Перед усім, це глобальний характер отриманої інформації. Цей фактор викликає виникнення нових напрямів використання зображень земної поверхні, також він дозволив вирішувати велику кількість задач на принципово новому рівні. У геології виникло так зване космологічне картографування, коли почали складатися карти на великі геологічні структури, а не в межах стандартних картографічних аркушів.

Одним з найбільш яскравих прикладів є те, що при значній оглядності та природній генералізації космічних знімків геологи отримали можливість вивчати глибинну будову Землі. Природна генералізація великих ділянок має далеко не регіональний характер, для сільського господарства, це дало можливість визначення врожайності в межах однієї або декількох держав.

Іншою особливістю космічного знімання є їх планомірність, дуже часто зі строгою періодичністю і, як наслідок, майже необмежений обсяг інформації. Слід відзначити, що космічне знімання й аерофотознімання абсолютно не можуть протистояти одне одному, вони тільки доповнюють одне одного. Виникають тільки окремі

193

приклади, коли космічні носії виконують те саме знімання, що й аероносії або навпаки. Але, навіть і в цьому випадку можна стверджувати, що отримані матеріали будуть розбігатися за тими або іншими показниками.

Тенденції розвитку космічного знімання пов’язані в першу чергу зі створенням нових космічних носіїв, оптимізацією параметрів цих носіїв та параметрів зйомок, використання фізичних явищ, які поки що тільки починають досліджуватись.

Оптимізація параметрів космічного знімання залежить від досконалості знімальних систем. Досконалості бортового знімального обладнання у видимому та інфрачервоному діапазоні. Наразі роздільна здатність не перевищує 5–10 метрів.

Слід очікувати збільшення ролі мікрохвильових зображень, які призначено головним чином для вивчення морської поверхні, хоча ці зображення повинні мати не менше значення і під час вивчення суші.

Останнім часом проявляється підвищений інтерес до використання явища люмінесценції та поляризації під час вивчення природних ресурсів Землі. За допомогою збудженого монохроматичного пучка світла, що реалізується лазером, фіксується спектр вторинного випромінювання. Цей вторинний спектр за максимумом його випромінювання, по його широті та деяких параметрах дозволяє виділити певні заражені види рослинності, визначити вміст мікроелементів у ґрунті тощо.

Характерною особливістю використання сучасних матеріалів космічного знімання є його комплексна обробка. Аналізуємо сумісне використання космічних знімків із даними відеоспектрометрів, даними вимірювань магнітних, гравітаційних полів. Інколи візуалізація супроводжується введенням паралаксів, завдяки чому, складається умовно стереоскопічна модель, наприклад, об’ємна модель напруженості магнітного поля. З’явився новий термін – стереовізація космічної інформації поряд з іншим терміном кольоризації, коли космічна інформація подається зафарбованою в якийсь колір.

На відміну від аерофотознімання під час космічного знімання на перше місце, замість визначення метричних характеристик виходять способи визначення якісних характеристик об’єктів. Тобто отримувати кількісну оцінку явищ, які пов’язані з оптичними властивостями ландшафту.

Процес отримання космічних знімків дуже складний, але сучасне технічне забезпечення та розроблені технології дозволяють

194

космічне знімання вважати як найбільш ефективним і перспективним методом отримання метрології, а також якісної інформації.

Можливості використання космічних літальних апаратів можна поділити на три головні групи.

1.Метричні задачі, що визначають фігуру і розміри Землі та інших планет і супутників, побудова за знімками опорних мереж; картографування в дрібних та наддрібних масштабах; оновлення топографічних карт.

2.Дослідження природних ресурсів Землі й інших планет та їх супутників у різних галузях.

3.Дослідження надзвичайних явищ та проведення екологічного моніторингу.

За видом приймача аерокосмічне знімання поділяють на фотографічне, телевізійне, інфрачервоне та радіометричне. Умовно їх ділять на дві групи.

1.Аерокосмічне фотографування:

•одноканальне знімання, тобто отримання одного знімка території на чорно-білу, кольорову або спектрозональну плівку в діапазоні від 0,4 до 1,0 мкм;

•багатозональне знімання, тобто знімання однієї ділянки одночасно в багатьох зонах на чорно-білу плівку за вузькими зональними фільтрами в діапазоні від 0,4 до 1,0 мкм;

•багатокамерне знімання, коли інформація збирається двома або більше камерами в одному або різних масштабах на одну територію на чорно-білій, кольоровій та спектрозональній плівці в діапазонах від 0,4 до 1,0 мкм.

2. Електронні системи аерокосмічного знімання:

•телевізійне одноканальне знімання в ультрафіолетовому діапазоні (до 0,4 мкм), видимому (0,4–0,7 мкм), інфрахроматичному

(0,7-1,0 мкм);

•телевізійне багатоканальне знімання у тих самих діапазонах;

•теплове (інфрачервоне) знімання в середньому та великому інфрахроматичному діапазоні від 1,0 до 3,0 мкм;

•радіолокаційне знімання в діапазоні 10–1000 мм;

•радіометричне знімання в діапазоні 1–5 мм.

195

9.2. Фотометрія космічних знімків

Незважаючи на високий рівень технічних характеристик систем аерокосмічного знімання, зображення, що ними отримані мають певні фотографічні спотворення, які обумовлені різними факторами.

До першої групи факторів, що впливають на якість зображення слід віднести падіння освітлення від центру до країв знімка, аберація об’єктива. У телевізійних (сканерних) системах можуть виникати фотометричні спотворення, які обумовлюються внутрішніми “шумами” електричних або електронних ланцюжків. Друга група факторів пов’язана із впливом атмосфери.

Вплив атмосфери:

послабляє світловий потік, що поступає на приймач оптичного зображення;

накладання на зображення об’єкта деякої димки; рефракція атмосфери, тобто нерівномірне викривлення

турбулентного77 змішування прошарків атмосфери.

Іншим важливим фактором, що впливає на якість зображення космічних знімків є контраст зображення. Контраст зображення – це різниця яскравості сусідніх об’єктів, що відображені на знімку.

Контрастність знімків обумовлюється не стільки якістю фотоматеріалів, скільки властивістю реальних об’єктів відбивати сонячні промені. Але, не тільки фізичними властивостями обумовлюється яскравість знімків. Різна освітленість одного і того самого об’єкта, виникає через різницю освітлення різних частин ділянок місцевостей, що мають різноманітні кути нахилу та азимути простягання відносно сонячного вертикалу виникають додаткові контрасти.

9.3. Фотограмметрія космічних знімків

Космічна фотограмметрія є більш загальною відносно до аерофотограмметрії, коли вплив кривизни Землі не відіграє помітної ролі, яку він набуває під час геометричної обробки, у тій самій центральній проекції, космічних знімків.

76флуктуатіа (лат.) – коливання;

77турбулентус (лат.) – невпорядкований.

196

Космічні знімки, як і будь-які інші, перш за все мають елементи внутрішнього орієнтування, що аналогічні відповідним елементам аерофотознімків. Положення космічного знімка відносно довільної зовнішньої системи ( XYZ ) характеризується кутовими елементами ε,τ,γ , що відповідають кутам α, ω, κ в аерофотограмметрії. Лінійним

елементам зовнішнього орієнтування, у космічній фотограмметрії, відповідають географічні координати точки надиру: широта ( BN ),

довгота ( LN ) та висота центру проектування ( H ) відносно вибраної

площини або початку геоцентричної системи координат.

На космічних знімках відображаються великі ділянки реальної земної поверхні, тому ці знімки можна розглянути, як деяку проекцію Землі. Але, слід відзначити, що геометричні властивості космічних знімків, які обумовлюються різноманітними способами їх отримання, ускладнюють співставлення знімків з картами, що і самі між собою різняться своїми проекціями.

Одним із найпоширеніших співставлень зображених знімків до карт є приклади деяких геометричних корекцій космічних знімків або складання за ними фотопланів і фотокарт. Останнім часом для цього використовують поряд з аналоговими і цифрові методи.

Контрольні питання

1.Які основні напрями використання космічних літальних

апаратів?

2.Як проявляється вплив атмосфери на якість зображення?

3.Чи можна застосовувати цифрові методи під час складання фотопланів або фотокарт?

10. ОСНОВИ ЦИФРОВОГО ЗНІМАННЯ

Цифрові зображення – це зареєстроване в цифровому коді на носіях інформації випромінювання, які передають дані у вигляді знімків карт, рисунків, креслень. Цифрові зображення у фотограмметрії – це цифрові знімки (ЦЗ), які відображають дані необхідні користувачу. ЦЗ формуються в просторовій прямокутній системі координат з осями Xп Yп Dп. У площині Xп Yп знімки мають вигляд матриці квадратів. Окремі квадрати матриці називають пікселями. Розмір пікселів і відстань між ними звичайно однакові. Плоску прямокутну систему координат з осями хп уп називають піксельною

197