Влияние сод-я минеральных взвешенных частиц: возр. ярк-ть в желто-зеленом уч-ке спектра.
Фитопланктон в воде вызывает понижение ярк-ти в синей (4 мкм) и кр 90,64-0,69 мкм) частях спектра (полосы поглощения хлорофилла). А в ближней ИК – повышение ярк-ти .
9. Влияние атмосферы на проходящее излучение.
Атм. – наиб. сильно действующий географический фактор, сказывающийся на изменении проходящего через неё излучения. Облачность блокирует оптический диапазон полностью, но даже безоблачная атм. – полупрозрачная среда. Степень влияния так же зависит от состояния атмосферы (темп и тд)
3 основных напрвления влияния:
1) рассеяние:
· молекулярное - на молекулах газа; подчиняется з-ну Рэлея, по кот. интенсивность рассеяния частицами, размеры которых меньше длины световой волны, обратно пропорциональна четвертой степени длины волны ( λ4) , т.е. в наибольшей степени рассеивается Ф, С и Г свет. Это приводит к уменьшению интенсивности проходящего излучения; создает дополнительную яркость.
· аэрозольное – на взвешенных частицах.; не подчиняется з-ну, зависит от количества частиц, их размера и цвета.
Скопление более крупных молекул и частиц аэрозоля создают ахроматичный рассеянный свет. Дымка – свечение слоя атм., находящегося между объектом и наблюдателем (съемочной системой), вызванное рассеянием света на флуктуационных неоднородностях газов и на тв. частицах. Она ослабляет световой поток, регистрируемый приемником излучения; создает дополнительное свечение, что приводит к понижению контраста на снимках.
2) поглощение – зависит от поглощения парами воды, СО2, О3. В ИК области поглощение самое высокое. Для волн радиодиапазона атм. полностью прозрачна. О2 и О3 поглащ все, что меньше 0,3 мкм.
Поглотительная функция – это не всегда плохо, на этом основано изучение вод. пара,СО2.
Суммарное действие поглощения и рассеяния выражается через коэф прозрачности, который определяет ту часть излучения, которую атмосфера пропускает,
для наших широт 0,74 – треть не пропускает.
3 )отражение (???) рефракция-изменение напрвления проходящего излучения
10. Основные съемочные системы. Их классификация.
1. По виду работ:
· Пассивные
· Активные
2. По способу работ (по спектральному диапазону):
ОПТИЧЕСКИЕ:
- Фотографические (аэро-(АФА), космо-(КФА) фотоаппарат). Фотоаппараты – это кадровые системы. Осн показатели фотоап. явл. фокусное расстояние (f, мм) от центра проектирования до плоскости, в кот стремится изображение. Для АФА f=70(короткофокусные/микроугольные); 100 (среднефокусные); 200/300 (длиннофокусные/узкоугольные). Чем короче фокус, тем больше искажение на снимке. Предпочтительнее дальнефокусные снимки. Преимущественно короткофокусные позволяют выделить форму рельефа с небольшими различиями, или на малых участках.
- Оптико-электронные системы.
Основные функции оптической системы – формирование пространственного распределения яркостей.
КАДРОВЫЕ:
А) телевизионные: изображение на экране фотолучевой трубки.
Б) Цифровые: изо-е в центральной проекции строится на ПЗС-матрице, обеспечивая лучшее пространственное разрешение, чем фотоприемники.
В) Мозаичные (оптико-мех. Сканеры). Сканирование осущ-ся качающимся зеркалом поперек маршрута, ширина полосы, увиденной зеркалом, зависит от угла обзора (от 3 до 5 градусов)
СТРОЧНЫЕ. Вместо зеркальных – оптико-эл. сканеры с ПЗС-линейкой, где строка формируется сразу. Имеют хорошее разрешение, возможность опреативного получения информации. Регистрируя яркости в цифровом виде обеспечивают автоматизированную обработку результатов съемки. Но при этом дорогие и технически уязвимые.
В микроволном диапазоне используются микроволн. Радиометры – сканирующие и несканир-е. Все сканирующие съемочные системы рад. по пр-вен. разрешению на:
МСУ-М - многоканальное сканир. устройство в неск-ко отдаленных спектральных каналах
МСУ-С - …среднего разрешения (примерно 1004 м)
МСУ-Э - высокое разр. (экспериментальные) – от 1 до 100м
РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ
3. По способу формирования изображения:
· Кадровые. Все изоброжение строится в один момент по принципу центрального проектирования. Кажд точка местност попадает на этот кадр и строится лучом пректирования. Имеют хорошие геометрические свойства – простые зависимости между коорд. На местности и коорд. Изображения. По материалам кадровых систем созд подавляющее большинство картогр-х материалов.
· Мозаичные. Каждый кадр строится из отдельных строк, а каждая строка из отд-х элементов.
· Строчные. Каждый кадр строится из отдельных строк, постепенно наращивая изо-е.
11. Основные свойства приемников излучения.
1) Спектральный диапазон работы
2) Разрешающая способность – возможность отдельно изображать мелкие смежные объекты. Важно её проявление в пространственном разрешении – минимальная величина объекта на местности. Зависит не только от разрешающей способности+форма объекта+его яркостный контраст с окр. фоном.
3) Общая чувствительность – возможность приемника передавать яркостные контрасты (градиенты). количественная мера светочувствительности, определяемая экспериментально при стандартизированных условиях экспонирования белым светом фотоматериала и его последующей обработки. Измеряется по получаемой оптической плотности фотоматериала, или, для электронных устройств, по величине выходного сигнала устройства. Также называется интегральной или фотографической чувствительностью. Для краткости именно общая светочувствительность обычно называется светочувствительностью или чувствительностью фотоматериала.
4) Спектральная чувствительность - количественная мера, измеренная при экспонировании монохроматическим светом определённой длины волны. Также это наименование применяется к графику зависимости спектральной чувствительности от длины волны (или частоты) электромагнитного излучения. Чувствительность большинства плёнок не является строго равномерной по всему диапазону видимого света с резким обрывом на границе.
12) Фотографические приемники излучения
Приемники работающие на светочувствительном принципе – фотоприемники. У них хорошее пространственное разрешение (наилучшее). Недостаток – спектральный диапазон (ВД и самое начало ближнего ИК).
Степень потемнения негатива – это оптическая плотность. Яркость опр-т степень потемнения. Эту плотность можно определить, этим занимается фотометрия.
Фотографические приемники обеспечивают:
1) ч/б изображения
2) цветные
3) спектро-зональные
Цветные пленки: Синий, зеленый, красный
Спектрозональные пленки – нет синего чувствительного слоя, вместо него ввод слоя чувствительного к инфракрасным лучам. Спектрозональн пленки – ложноцветная передача. При ложноцветной передачи число цвет. Оттенков возрастает по сравнению с цвет. снимками.
13. Электрические приемники излучения.
Эл. пр-ки – фотореакция на пришедшее излучение.
Под воздействием излучения они вырабатывают эл сигнал, сила кот. д.б. пропорциональна яркости.
Три вида эл. пр-ов:
1. Фотоэлектрические:
a) В кач-ве чувствительного эл-та исп. различные металлы. Под действием пришедшего излучения из поверхности светочувствительного слоя металла вырываются потоки электронов, кот и формируют ответный эл. сигнал. Могут работать лишь в видимом диапазоне. В зависимости от металла может меняться спектральная чувствительность.
b) Хорошего фотометрического качества. Работают электрические полупроводники. Приемники – фотосопротивления или фоторезисторы. Меняется сопротивление и как следствие сила тока. Исп различные полупроводники, спектральную чувствительность можно продлить на весь ИК диапазон. Отсутствие четкой корелляции яркостного сигнала. Среди этого вида (1b) есть особый подвид – ПЗС приемники (фотодиод) – приборы зарядовой связи; многоэлементные приборы, состоящие из 1000-1млн-ов мелких фотодиодов, размер которых примерно 0,2 мм. Есть ПЗС-линейки и ПЗС-матрицы. ПЗС имеют лучшее пространственное разрешение (до 0,5м).
2. Термоэлектрические. Работают в тепловом диапазоне (дальний ИК)Р-руют на пришедшее излучение нагревание чувствительных элементов. Есть два осн вида:
· Голометры
· терморезисторы
3. Антенны. Работают в микроволновом и СВЧ-диапазонах. Главная их х-ка – диаграмма направленности (длина под которой вычленяется пришедшее излучение). Диаграмма направленности обратно пропорциональна размерам антенны.
14) Фотографические съемочные системы
Всегда кадровые системы, в качестве приемника те или иные светочувствительные слои, широкоугольн.
Авиафотоаппараты: фокусн. Расстояние (36,70,100,200,300) (АФА)
Длинофокусные(узкоугольные) – лучше представляют изображение. Космические фотоаппараты (КФА): 154 мм – до 3 м фокусы.
15. Оптико-электронные съемочные системы
1) Цифровые камеры (кадровая съемочная система) – вместо кассеты имеет ПЗС матрица (в качестве светочувствительного элемента)
2) Сканеры – строчные (съемочные системы. Принцип – послед. прослежив. узких полос местности, ориентированных по направлению полета.
Сканеры: оптико-механические и оптико-электронные
Полоса обзора характеризуется углом обзора сканера.
Мгновенный (телесный) угол обзора - ∆ω
Угол обзора 5-50° (у сканеров). Мгновенный угол обзора опр-т будущ. пространственное разрешение, при малых углах (5°) – лучшее простр-е разрешение.
Съёмки существует всего несколько десятков лет. Необходимость оперативной передачи материалов съёмки из космоса привела к интенсивному развитию оптико – электронных, сканерных съёмочных систем. При значительном разнообразии они все основаны на общем принципе. Принцип сканерной съёмки заключается в поэлиментном считывании вдоль узкой полосы отражённого земной поверхностью излучения, а развёртка изображения идёт за счёт движения носителя, поэтому оно применяется непрерывно. Основное отличие снимков полученных сканирующими съёмочными системами от фотографических – их дискретный характер. Благодаря ему и записи в види электрического сигнала сканерные снимки имеют преимущество перед фотографическими при автоматизированной обработке с применением компьютеров. Сканерная съёмка чаще выполняется в многозональном варианте. Большинство сканеров работающих в оптическом диапозоне как отечественных так и зарубежных, имеют три одинаковых канала 0,5-0,6 мкм, 0,6 – 0,7 мкм, 0,8 – 1,1 мкм. К ним в разных констракциях добавляются каналы в других участках спектра. В последние годы появилась тенденция создания гиперспектральных съёмочных систем ведущих съёмку более чем в 10 каналах.
Оптико-электронные сканеры – фиксируют сразу всю строку.
Чувствительные элементы: ПЗС – линейки, ПЗС – матрицы.
Фиксир. изл-е в стд. спектрал. зонах.
Сканеры малого разрешения МСУ-М (многозональн. сканерное устройство мал. Разрешения)
Ещё МСУ-С (сред. раз-ние), МСУ-Э (выс. раз-ние)
МСУ-М > 1 км, МСУ-С – сотни метров, МСУ-Э – сотни, десятки метров.
Гиперспектральные сканеры – число каналов может исчисляться десятками и сотнями.
- Радиотехнические съемочные системы
заключается в зондировании земной поверхности радиосигналом. На борту носителя — самолета или спутника устанавливается радиолокатор — активный микроволновый датчик, способный передавать и принимать поляризованные радиоволны в заданном диапазоне частот. Развертка сигнала производится по принципу сканера, т.е. переход от одной строки к другой идет за счет перемещения носителя. Количество энергии, возвращенной на антенну локатора, называется «обратным рассеянием». Каждый пиксел радиолокационного снимка показывает суммарный коэффициент отражения данного участка поверхности, или мощность возвратившегося к антенне сигнала. Значения яркости пиксела могут быть преобразованы в удельную эффективную поверхность рассеяния (УЭПР) — величину, использующуюся в различных физических моделях отраженных радиоволн. Высокая яркость пиксела означает, что большая часть сигнала вернулась к антенне, низкая — наоборот.
Отличительная особенность радиолокационных изображений — наличие так называемого спекл-шума.
По типу конструкции различают радиолокационные системы бокового обзора (РЛС БО) и с синтезированием апертуры антенны (РСА), обеспечивающие получение снимков с разным пространственным разрешением. В первом случае из космоса могут быть получены снимки с разрешением порядка 1—2 км, во втором 10— 25 м. В последнее время на космических носителях работают только системы с синтезированием апертуры. Высокое разрешение достигается за счет излучения когерентного сигнала короткими импульсами. Излучаемый радиосигнал может иметь разную частоту и поляризацию, поэтому в результате съемки можно получать набор из нескольких снимков, что повышает дешифрируемость объектов земной поверхности. Пользователю радиолокационные снимки могут быть предоставлены в цифровом виде или как изображение на фотопленке.
В последние годы появились и приобретают все большее значение видеосъемка и съемка цифровыми камерами, основанные на использовании волоконной оптики.
Радиолокационная съёмка заключается в зондировании земной поверхности радиосигналом. На борту носителя (самолёта или спутника) устанавливается радиолокатор – активный микроволновй датчик , способный передовать и принимать поляризованные радиоволны в заданном диапозоне частот. Развёртка сигнала производится по принципу сканера т. е. переход от одной страки к другой. Количество энергии возвращённой на антенну локатора называется (обратным рассеиванием) Каждый пиксель радиолокационного снимка показывает суммарный коэфициэнт отражения данного участка поверхности или мощность возвратившегося к антенне сигнала. В последние годы появились и приобретают всё большее значение видиосъёмка и съёмка цифровыми камерами, основанные на использование волоконной оптики.
17. Методы регистрации излучения .
1. По материалам регистрации:
- Аналоговые
- Цифровые – регистрируется яркостные характеристики в кодированном виде.
2. По спектральным х-кам:
- Интегральная регистрация в широком спектральном диапазоне, н-р, видимый.
- В первом избранном спектралном канале
- Биспектральная регистрация одновременно в двух спектральных каналах
- Многозональная рег-ция
- Синхронная регистрация неск-х спектральных каналов (видимый. ИК)
- Гиперспектральная регистрация – числ каналов до нескольких сотен
18. Виды аэрокосмических съёмок
1) Фотографические
2) Оптико-электрон. Съемка
3) Тепловая
4) Лазерная
5) Гиперспектральная съемка
19. Фотографическая съемка.
При фотографическом способе снимки получаются с помощью системы объектив – фотоплёнка. Распространено фотографирование на чёрно- белую, цветную, и цветную спектрозональную плёнки. Эмульсия чёрно- белых аэрофотоплёнок может быть очувствлена к разным участкам видимой области спектра. Цветная негативная фотоплёнка имеет не один, а три светочувствительных слоя, что позволяет после позитивного процесса (печати на бумагу или позитивную плёнку ) получить правильную цветопередачу. Спектральные плёнки имеют два, а чаще три светочувствительных слоя. В последнем случае один из слоёв чувствителен к ближнему инфракрасному участку спектра. Наш глаз не воспринимает такое излучение, поэтому введение этого слоя приводит к искажённой цветопередаче на спектрозональных снимках (растительность – красная или сиреневая). Многозональная фотографическая съёмка обеспечивает использование чёрно- белой плёнки, обычно изопанхроматической и светофильтров, разделяющий световой поток на отдельные участки спектра. Для съёмки в ближней инфракрасной части спектра используется инфрахроматическая плёнка. Таким образом, многозональный фотографический снимок представляет собой серию из нескольких чёрно- белых снимков. Преимущество фотографического способа съёмки является возможность получения снимка с очень высоким разрешением, высокими геометрическими и фотометрическими свойствами. Кроме того, фотографические плёнки – экономичный способ хранения информации.
20. Тепловая съемка
Регистрация собственного излучения в данном ИК диапозоне. В отмеченных ранее окнах прозрачности (3-5, 8-12 мкм)
Пространственное разрешение – от 60 до 600 м
Варианты тепловых съемок:
1) Регистрация радиоизлучения температуры для оценки физической температуры - изучение температуры облаков и температуры акваторий.
2) Спектрально-энергетическая съемка – регистрация спектральных кривых в дальнем ИК диапазоне.
3) Непосредственно тепловая съемка – работа с получением снимка.
Тепловое поле является источником информации (облачные покровы и акватории, различные геотермальные области - как тепл., так и холодные, зоны вулканизма, различные проблемы гидрогеологии). Также различают утечки тепла, тепловое загрязнение территории (сброс промышленных вод).
Стала популярна работа в многозональном режиме.
22. Виды дешифрирования: визуальное, автоматизированное, общегеографическое, тематическое, индикационное.
1) Общегеографическое – при создании создание топографических карт различного масштаба. Вед. роль … прямые признаки.
2) тематическое (разл. тематики) существенно возрастает роль косвенных признаков. Если они становятся преобладающими дешифрирование -> индикационное
3) индикационное дешифрирование может выполняться по какому – либо частному индикатору. Если привлекаются многие взаимозависимости различных компонентов ландшафтов – ландшафтное дешифрирование.
В качестве частных индикаторов выступают рельеф и растительность. Растительность выступает в качестве индикатора в припочвенном дешифрировании.
Камеральное дешифрирование:
1)Визуальное
Оно осуществляется либо по снимкам, либо непосредственно на экране компьютера. Основные принципы визуального дешифрирования:
- человек очень легко оценивает пространственную взаимосвязь между объектами;
- человек работает в комплексе с прямыми и косвенными признаками;
Минус данного вида дешифрирования: долговременная работа, субъективность
2) Автоматизированное
Основано на анализе пикселей.
Особенности автоматизированного дешифрирования:
- скорость выполнения работы;
- возможность использовать различные математические процедуры и операции яркостными компонентами пикселей;
- объективный результат (достоверность 60-80 %).
23. Прямые и косвенные признаки дешифрирования
Дешифрирование – это обнаружение, опознавание, истолкование объектов, запечатленных на изображениях и установление связей и зависимости между изображенными объектами «раскрытие содержания снимка».
Признаки дешифрирования:
- Прямые (те свойства объектов, которые непосредственно запечатлены на снимках);
- Косвенные.
Все прямые признаки делятся на:
- признаки геометрические (форма, размер, тень);
- признаки спектральные (основано на спектральных особенностях объектов (яркостных характеристиках));
- признаки структурные.
Косвенные признаки дешифрирования:
Используются для дешифрирования тех объектов, которые непосредственного прямого отображения не имеют. В качестве косвенных признаков обычно используются прямые признаки других объектов.
Взаимообусловленность объектов:
- косвенные признаки объектов;
- косвенные свойства объектов
Разные функцион. зоны территории города.
- косвенные различии динамических явлений (признаков)
К примеру определение направления течения реки по наличию заводи, острова, сужения реки.
24. Геометрически прямые признаки дешифрирования
Форма, размер, тень – прямые геометрически признаки дешифрирования.
Форма – очень устойчивая, мало меняющиеся даже с изменением масштаба. Иногда форма искажается: если снимки получены короткофокусными аппаратами, то на краях изображения форма может искажаться, если объект находится на склоне. Форма используется для выделения антропогенных объектов (геометрические очертания), искл. в вулканич. областях; термокарстовые озера.
Для космических снимков искажение формы малохарактерно.
Размер
Абсолютными размерами пользуются редко, обычно используют относительные размеры объектов. Так, в сельском населенном пункте из двух рядом расположенных строений больший размер имеет дом, меньший – подсобные помещения, сараи.
Тень
Дешифровочный признак, позволяющий судить о пространственной форме объектов на снимке.
- падающая тень в большей степени определяет вертикальную протяженность, силуэт объекта.
- собственная тень позволяет судить о поверхности объектов, имеющих объемную форму.
Если существующую резкость разделить между освещенной частью и затемненной, то объект имеет угловатую форму.
Падающая тень – по ней можно судить о высоте объектов (это возможно сделать в случае, если тень падает на ровную поверхность).
Существенную роль играет тень как дешифровочный признак рельефа. По выраженности границы тени определяют профиль водораздельных поверхностей, бровок эрозийных форм, гребней форм эолового рельефа, по размеру протяженности – относительную высоту или длину форм рельефа.
Значение тени как дешифровочного признака велико на крупномасштабных снимках
25. Прямые спектральные (яркостные) признаки дешифрирования
Основано на спектральных особенностях объектов (яркостных характеристиках).
Выделяют:
- фототон (тон)
Фототоном принято называть оптическую плотность изображения на черно-белых фотоотпечатках при визуальном анализе.
- аналог. ч/б
- сканерные ПЗС в виде фотоотпечатка
- цвет
Используется при работе с увеличенными снимками, спектрозональными и синтезированными снимками. Если идет работа с цифровым снимком, то оценивается уровень яркости (зональный, панхроматический снимок). В случае работы с многозональным цифровым снимком, то оценивается спектральный образ.
- уровень яркости
- спектральный образ объекта
Набор тонов (яркостей) изображения объекта на серии зональных снимков. Спектральная кривая – обобщенная характеристика отражения или излучения объекта какого-либо класса. Спектральный образ представляет собой характеристику объекта, зафиксированная в определенное время и при конкретном состоянии объекта.
26. Структурные прямые признаки дешифрирования
Рисунок – представляет сочетание изображений объектов и их частей определенной формы, размера и тона (цвета), дополняя его новым свойством – пространственным распределением элементов изображения, их размещением, повторяемостью. Этот признак является очень устойчивым. Исключения составляют космически снимки, при большой разнице обзорности.
Текстура – сочетание элементов изображения на низшем уровне, воспринимаемых как различия в фототоне (или яркости на экране) неопределенной формы.
Структура изображения – более крупный элемент на снимке, у которых распознается форма и объект.
27. Полевое дешифрирование
Полевое дешифрирование заключается в сопоставлении изображения на снимках (фотоплане, фотосхеме) с местностью, в результате чего опознаются объекты и определяются их свойства.
Подготовительный этап при полевом дешифрировании включает в себя:
1) Определение масштабов снимков;
2) В некоторых случаях нужно уточнить ориентировку каждого снимка;
3) Нужно спроектировать маршруты полевого обследования и выбрать снимки для создания эталонного дешифрирования. Маршруты должны охватывать все участки с разным рисунком и по ландшафтам, учитываются места, вызывающие затруднения.
4) Условия проходимости местности и существование дорожной сети
Полевое дешифрирование может быть:
- наземным
- аэровизуальным
- подспутниковое наблюдение
Наземное п.д.
В процессе наземного дешифрирования исполнитель выполняет 3 операции:
1) Определение точки стояния. Исключительно важно определение начальной точки маршрута. Нужно начинать с четкой контурной точки. При открытой местности нужно отобразить 500 м влево и вправо, а при закрытой местности – 300 м;
2) Опознавание объектов и их обозначение на снимке;
3) Нанесение объектов, не изобразившихся на снимке из-за своих малых размеров или появившихся после выполнения съемки.
Очень важно создать надежный эталон, очень надежные прямые и косвенные признаки дешифрирования. Все взаимные связи разных элементов ландшафта входят в создание эталонов.