Методика создания карт динамики природной среды (карт антропогенных изменений) по космическим цифровым снимкам Содержание (стр. 5 из 10)

Величина

может принимать значения как большие, так и меньшие нуля. Если считать, что Снимок №1 получен раньше Снимка №2, то <0 будет означать, что коэффициент спектрального отражения участка территории с течением времени уменьшился (т.е. участок потемнел), а >0 показывает, что коэффициент отражения увеличился, т.е. участок территории стал более светлым.

Чем больше величина

по абсолютному значению, тем больше вероятность того, что на участке территории который отображает данный пиксел произошли какие либо изменения и коэффициент отражения участка увеличился или уменьшился с течением времени. Чем ближе к нулю, тем больше вероятность того, что никаких изменений на участке территории который отображает данный пиксел не происходило, а коэффициент отражения незначительно изменился в силу различных условий съемки при которых получены исходные снимки.

3.3.10 С целью контроля качества, полученное разностное изображение визуализируется при помощи средств обработки изображений, в виде RGB растрового изображения следующим образом (при условии, что снимок №1, получен ранее снимка №2):

• в канал R загружается полученное разностное изображение,
• в каналы G, B загружается соответствующий спектральный канал исходного изображения снимка №2,
• гистограммы в каждом из каналов выравниваются («histogram stretching») по уровню 2%.

Примечание. В случае, если снимок №1 получен позднее снимка №2 необходимо в канал R загрузить соответствующий спектральный канал снимка №1, а в каналы G, B –разностное изображение.

Полученное изображение может быть легко визуально интерпретировано: на таком изображении участки территории, в зависимости от направления изменения коэффициента отражения будут подсвечены или красным или синим цветом. Если изменения коэффициента отражения, а следовательно, и самого участка территории незначительны, то цвет участка будет близок к серому.

3.3.11 Контроль качества разностного изображения осуществляется визуально. Основные ошибки разностных изображений, которые могут возникать в силу различных причин приведены в Приложении 5.2. Ошибки, связанные с неточностью совмещения снимков необходимо устранить путем повторного совмещения снимков (п.3.3.2). Если ошибки, связанные с различиями в условиях съемки существенны и затрудняют визуальную интерпретацию изображения, то, возможно, необходимо использовать в качестве исходных другие снимки.

3.3.12 В силу условий съемки на цветном разностном изображении, созданном в соответствии с п.3.3.10 может возникнуть «рябь» - незначительная вариация темных или светлых пикселей голубого и красного цвета. Это является показателем низкого качества разностного изображения. Для устранения ряби можно воспользоваться следующими приемами:

- применением порогового фильтра

- применением адаптивного фильтра Фроста

Применение порогового фильтра. К исходному (черно-белому) разностному изображению применяется пороговый фильтр следующего вида:

, где K некоторое число, подбираемое экспериментально. В результате из разностного изображения будут исключены пиксели, со значениями близкими к нулю. Применять фильтр необходимо с осторожностью, т.к. в результате его работы из разностного изображения могут быть исключены участки территории со значительно изменившимися отражательными характеристиками, но максимальные размеры которых близки к пространственному разрешению снимка.

Для выбора числа K можно использовать гистограмму разностного изображения (см рисунок 1).

Рисунок 1. Выбор числа K для порогового фильтра. Чем ближе значение пикселя к нулю, тем меньше вероятность того, что у территории которую он отображает произошли изменения коэффициента отражения в силу естественных или антропогенных причин. Все пиксели, попадающие в заштрихованную область будут удалены. Ширина заштрихованной области равна 2K

Применение адаптивного фильтра Фроста. Применение адаптивной фильтрации является наилучшим способом устранения незначительных, шумовых флуктуаций яркости, при одновременном сохранении на изображении мелких деталей, таких как протяженные и тонкие линии. Рекомендуется использовать адаптивный фильтр Фроста с окном размером 5x5 пикселей и фактором увеличения (damping factor) равным 0.5.

3.3.13 Разностное изображение представленное в серой палитре, для улучшения читаемости может быть разделено на два изображения, для

<0 и для >0. В этом случае на первом изображении будут показаны только те участки территории, где коэффициент спектрального отражения участка территории с течением времени уменьшился, а на втором изображении, наоборот, где коэффициент спектрального отражения участка территории с течением времени увеличился.

Для получения изображения для

<0 необходимо применить фильтр , а для >0 фильтр . В результате получим два изображения, каждое из которых будет содержать положительные значения пикселей.

3.4 Формирование векторных элементов содержания, разработка легенды и компоновка

3.4.1 На данном этапе работ проводится формирование векторных элементов содержания, включающих географические объекты и зоны регламентов, осуществляется разработка легенды для векторных объектов и разностного изображения и выполняется компоновка готовой карты для вывода на печать и использования ее в электронном виде средствами геоинформационных систем.

Таблица 5. Содержание и результаты работ.

№	Название работ	Содержание работ	Результаты работ
1	Формирование векторной нагрузки	Формирование в векторной форме географических объектов и границ участков территории, в отношении которых установлены регламенты	Набор слоев цифровой карты содержащих географические объекты и границы участков территории, в отношении которых установлены регламенты
2	Формирование легенды	Формирование легенды для векторных слоев и растрового разностного изображения	Легенды для векторных слоев и растрового разностного изображения сформированы
3	Формирование элементов внешнего оформления	Формирование элементов внешнего оформления: зарамочных подписей, координатной сетки и др.	Элементы внешнего оформления сформированы в цифровом виде.
4	Компоновка	Создание компоновки для печати твердой копии карты динамики	Компоновка сформирована средствами ГИС.

3.4.2 Векторная нагрузка карты динамики включает в себя следующие элементы:

• объекты карты-основы – географические объекты,
• границы участков территории, в отношении которых установлены регламенты.

3.4.3 Векторная нагрузка карты формируется в виде комплекта слоев цифровой карты, содержащей следующие тематические слои:

• дорожная сеть,
• водные объекты,
• болота,
• линейные объекты (инженерные сооружения и коммуникации),
• промзоны,
• границы населенных пунктов и других селитебных территорий,
• пояснительные подписи карты-основы.
• границы участков территории, для которых установлены регламенты,
• пояснительные подписи регламентов.

Количество слоев «границы участков территории…» выбирается исходя из количества типов регламентов.

3.4.4 Карта-основа должна быть представлена в цифровой форме и содержать объекты перечисленные в п.2.4.2 и п.3.4.3. Карта основа должна быть представлена в системе координат, выбранной для создания карты динамики. В случае отсутствия карты-основы в цифровом виде производится ее оцифровка по элементам содержания, необходимым для создания карты динамики и преобразование в систему координат, выбранную для создания карты динамики.

Географические объекты и пояснительные подписи, перечисленные переносятся из карты-основы в соответствующие векторные слои цифровой карты динамики. Пояснительные подписи, имеющие отношение к данным объектам переносятся в слой «пояснительные подписи карты-основы» карты динамики.

3.4.5 В случае, если карта-основа является устаревшей, некоторые объекты могут быть перенесены на нее (оцифрованы) непосредственно с космического снимка, после его привязки к карте-основе, в соответствии с пп.3.3.2-3.3.4.

3.4.6 Картографические материалы, используемые для формирования границ участков территории, в отношении которых установлены регламенты должны быть представлены в цифровой форме. В случае отсутствия данных карт в цифровой форме производится их оцифровка по элементам содержания, необходимым для создания карты динамики и преобразование в систему координат, выбранную для создания карты динамики.

3.4.7 Картографические материалы, используемые для формирования границ участков территории в отношении которых установлены регламенты, должны быть согласованы с картой-основой по положению контуров географических объектов. Для корректировки положения контуров используются возможности программных средств ГИС (например метод «rubber sheeting»). Картографические материалы корректируются в целом, по всем элементам содержания. Сдвиг отдельных элементов содержания не допускается. Особое внимание необходимо обратить на точность корректировки картматериалов, содержащих зоны регламентов.