Методика создания карт динамики природной среды (карт антропогенных изменений) по космическим цифровым снимкам Содержание (стр. 4 из 10)

Таблица 3. Спектральные каналы наиболее подходящие для визуального дешифрирования основных объектов окружающей среды.

Объект	Спектральный канал, в соответствии с Таблицей 2	Примечание
Небольшие реки	Второй, Третий, Четвертый	Дешифрируются по косвенным признакам: изменению характера растительности
Реки (озера) с видимой водной поверхностью	Второй, Четвертый	Дешифрируются по прямым дешифровочным признакам: темному тону.
Лесные территории	Первый, Второй, Третий	Дешифрируются по прямым дешифровочным признакам: темному тону
Породы деревьев, луга, восстанавливающиеся вырубки	Второй, Третий, Четвертый	Дешифрируются по прямым дешифровочным признакам на цветосинтезированных изображениях: по цвету.
Береговые отмели, песчаные косы	Второй, Третий	Дешифрируются по прямым дешифровочным признакам: светлому тону
Участки земель с искусственным покрытием (асфальт, бетон)	Второй, Третий, Четвертый	Дешифрируются по прямым дешифровочным признакам на цветосинтезированных изображениях: по цвету.
Участки открытого грунта, скалы	Второй, Третий	Дешифрируются по прямым дешифровочным признакам: светлому тону
Подтопления	Второй, Третий, Четвертый	Дешифрируются по косвенным признакам: изменению характера растительности и прямым признакам: темному тону.

3.2.10 В случае, если территория является малоизученной или требуется составить карту динамики на которой не предполагается выделять виды изменений, в качестве исходных изображений можно использовать панхроматические снимки, полученные в диапазоне спектра 0.5-0.9 мкм. Если панхроматические снимки отсутствуют, то их можно получить путем суммирования значений соответственных пикселей нескольких спектральных каналов. Для суммирования рекомендуется использовать второй, третий и четвертый каналы. Операция суммирования проводится при помощи программных средств обработки изображений.

3.2.11 Пространственное разрешение снимков выбирается на основе данных Таблицы 1 и сведений о характерных размерах участков территории, существенным образом преобразуемых в результате деятельности, приведенных в таблице Приложения 3 и сведений о масштабах естественных природных процессов.

3.2.12 Дешифровочный атлас составляется путем визуального сравнения космических снимков с цифровой картой-основой при помощи средств ГИС.

Дешифровочный атлас включает в себя:

· эталонные изображения для объектов, отображаемых на карте основе и для участков территории существенным образом преобразуемых в результате деятельности или естественных природных процессов,

· краткое словесное описание дешифровочных признаков объектов, включающее:

o форму изображения объекта и характер границ

o цвет или тон изображения объекта

o текстуру объекта (особенности чередования оттенков)

o соседство с другими объектами (закономерность пространственного со-расположения)

Каждое изображение сопровождается комментарием, в который включается описание типа объекта или вида деятельности показанной на эталонном изображении. В случае, если дешифрирование выполнялось по косвенным дешифровочным признакам необходимо кратко описать рассуждения, связанные с анализом косвенных признаков. Пример дешифровочного атласа (фрагмент) приведен в Приложении 4.

3.2.13 Если информации, собранной о территории недостаточно для определения эталонных изображений необходимо камерально по снимкам определить ряд участков территории (изображений объектов) наиболее подходящих в качестве эталонов для тех или иных географических объектов, а затем провести их полевую проверку. В течение полевой проверки необходимо удостовериться, что изображения действительно соответствуют предполагаемым объектам.

3.3 Формирование растровой карты динамики

3.3.1 Процесс формирования растровой карты динамики направлен на создание разностного изображения.

Таблица 4. Содержание и результаты работ.

№	Название работ	Содержание работ	Результаты работ
1	Пространственная привязка снимков	Выполнение пространственной и взаимной привязки снимков и контроль качества привязки, преобразование системы координат	Космические снимки точно совмещены друг с другом и представлены в системе координат карты динамики
2	Создание разностного изображения	Создание разностного изображения путем обработки исходных снимков	Разностное изображение сформировано
3	Контроль качества разностного изображения	Проведение контроля качества разностного изображения по ряду показателей. Исправление ошибок.	Разностное изображение удовлетворяет показателям качества.

3.3.2 Снимки должны быть как можно более точно пространственно привязаны и совмещены друг с другом. Как правило, снимки одного и того же сенсора хорошо совмещаются друг с другом. В случае, если качество совмещения недостаточно, необходимо программными средствами осуществить взаимную привязку снимков, выбрав один из них в качестве базового (основного), а другой в качестве привязываемого (совмещаемого).

Для контроля качества совмещения необходимо, при помощи программных средств обработки изображений, заменить какой-либо из спектральных каналов одного снимка, на одноименный спектральный канал другого снимка. Лучше всего для этого подходят 2 или 3 каналы. В случае, если снимки совмещены недостаточно хорошо, то, при визуальном просмотре, тонкие протяженные объекты, такие как дороги и реки будут двоиться. При этом каждый из двойников объекта будет окрашен в свой цвет.

3.3.3 Снимки должны быть представлены в системе координат, в которой проводится составление карты динамики. Если система координат снимков отлична от проекции карты динамики требуется провести преобразование проекции снимков и, при необходимости, после контроля совмещения, их взаимную привязку. В случае, если автоматизированное преобразование проекции осуществить не удается (например проекция исходных снимков неизвестна), то необходимо провести привязку снимков к топографической карте-основе соответствующего масштаба (см Таблицу 1) по контрольным точкам, а затем взаимную привязку снимков.

3.3.4 Широко распространенные среднемасштабные космические снимки как правило имеют пространственную привязку несколько хуже 100 м. Для контроля качества привязки необходимо при помощи программных средств ГИС совместить их с цифровой картой основой. В случае, если видимые средние смещения более графической точности карты основы необходимо осуществить дополнительную привязку снимков к карте основе. В этом случае, сначала необходимо осуществить взаимную привязку снимков по контрольным точкам, а затем каждого из снимков к карте-основе. При такой последовательности действий определение контрольных точек для привязки к карте основе придется проводить только один раз.

3.3.5 Основные теоретические принципы формирования карты динамики природной среды изложены в Приложении 5.1. Основой карты динамики служит разностное изображение. Разностное изображение характеризует вероятность того, что тот или иной пиксел изображения, и соответственно, сопоставленный ему участок территории подвергся природному или антропогенному воздействию.

3.3.6 Процесс создания разностного изображения складывается из нескольких последовательно выполняемых этапов:

Формирование зоны перекрытия между двумя снимками
Собственно формирование разностного изображения
Визуализация разностного изображения и визуальная оценка качества
Устранение ошибок разностного изображения

3.3.7 Формирование зоны перекрытия заключается в том, что из каждого снимка выделяется подмножество пикселей, которое удовлетворяет двум условиям:

Участок территории, сопоставленный пикселю отображается так же и на другом снимке.
Пиксели на обоих снимках находятся в пределах рабочей области соответствующих снимков, а не на «полях» оставшихся после пространственной привязки.

Указанные действия выполняются путем выделения части исходного изображения одного снимка, при помощи маски («mask») и вырезания части изображения на каждом из снимков по маске. В дальнейших манипуляциях используются только выделенные зоны.

3.3.8 Для каждого из соответственных спектральных каналов исходных снимков создается свое разностное изображение. Общее количество разностных изображений будет равно количеству соответственных спектральных каналов.

3.3.9 Формирование разностного изображения проводиться путем применения формулы (1) последовательно ко всем соответственным пикселям в попарно каждом из спектральных каналов двух исходных изображений.

(1)

где

– значения пикселей в соответствующих спектральных каналах Снимка №1 и Снимка №2, а

- средние арифметические величин DN в каждом из спектральных каналов Снимка №1 и Снимка №2.