Дешифрування даних. Суть дешифрування знімків
Здається непосвяченій людині незвичною і малозрозумілою. На відміну від карти він не має умовних позначень, пояснювальних підписів. Тому треба вміти читати знімки, чи, як кажуть фахівці, дешифрувати їх. Дешифрування засноване на знанні відмітних дешифрувальних ознак об'єктів - своєрідної абетки знімків. Одні з цих ознак прямі, вони вказують, який об'єкт зобразився на знімку. Наприклад, білий колір - ознака снігу або сольової кірки, прямокутна форма земельних ділянок - ознака розораних або зайнятих посівами полів, а формою тіні можна визначити характер споруди. П'ять основних прямих ознак показані малюнку. Однак більш суттєві непрямі ознаки. Вони дозволяють отримати відомості про об'єкти та процеси, які не зобразилися на знімках, використовуючи їх взаємозв'язки. Наприклад, характер у посушливих районах свідчить про глибину залягання невидимих ґрунтових вод та насиченість їх мінеральними солями. Дешифрування за непрямими ознаками називають індикаційним. Цей складний вид географічного аналізу дає інформацію про невидимих біля об'єктах з їхньої видимим індикаторам.
Для роботи із космічними знімками часто використовують персональні комп'ютери. Цифровий знімок можна вивести на екран комп'ютера, збільшити його або зменшити, покращити якість і зробити більш контрастним, розфарбувати у різні кольори, розглянути об'єкт з різних боків. Серія зональних чорно-білих знімків дозволяє синтезувати кольорове зображення, підбираючи такі зони і світлофільтри, на яких ясніше проступлять об'єкти, що цікавлять дослідника. За підсумками аналізу яскравості зональних зображень комп'ютер сам виявить однорідні групи об'єктів, т. е. виконає неконтрольовану, некеровану класифікацію. Якщо окремих ділянок відомі об'єкти, що зобразилися (їх називають тестовими, еталонними), то комп'ютер за аналогією виділить такі ж об'єкти на іншій частині знімка, тобто виконає керовану класифікацію.
Тут наведено приклад такої комп'ютерної обробки космічного знімку на центральну частину, де на березі озера Імандра в Мончегорську працює мідно-нікелевий комбінат «Северонікель», димові викиди якого згубно впливають на рослинність територій, що знаходяться поблизу.
На знімку за кольором зображення виділяються ділянки пошкодження і знищення рослинності - їх червоно-коричневі плями різко контрастують із зеленими тонами лісів, що ще збереглися. Складена в результаті виконання керованої класифікації комп'ютерна карта показує поширення зон з різним ступенем промислового на рослинність. Повторення такої класифікації за знімками, зробленими у різні роки, дозволяє стежити за зміною ступеня впливу, що необхідно для проведення відновлювальних та природоохоронних заходів.
Два знімки однієї і тієї ж ділянки місцевості, отриманих з різних точок, утворюють стереоскопічну (тобто відтворює об'ємне зображення) пару. Озброївшись спеціальним оптичним приладом – стереоскопом, можна спостерігати об'ємну, дуже виразну модель місцевості. Ця чудова властивість знімків важлива для вивчення рельєфу земної поверхні. Користуючись стереофотограмметричними приладами з великою точністю вимірюють таку рельєфну модель. Так по стереопарах складають карти місцевості, насамперед топографічні. Тепер таку роботу виконують за допомогою комп'ютера, користуючись спеціальними стереоокулярами.
1. Які види аерофотозйомки застосовують у лісовому господарстві?
2. Які причини спотворення зображень на аерофотозйомках та способи їх усунення?
3. Які види дешифрування Ви знаєте?
4. У чому сутність різниці поздовжніх паралаксів?
5. Для яких цілей закладається таксаційно-дешифрована пробна площа (ТДПП)?
6. Що таке дистанційні методи вивчення лісів?
1
. У зв'язку з широким застосуванням аерофотозйомки у багатьох галузях лісової справи мають значення різні види фотографування земної поверхні з літака.
Види аерофотозйомки відрізняються низкою ознак.
Фотографування земної поверхні з літака може відбуватися за різних положень головної оптичної осі аерофотоапарата. Залежно від цієї ознаки існують такі види аерофотозйомки: горизонтальна, планова та похила (перспективна) – рис.
Під горизонтальною мається на увазі така аерофотозйомка, коли головна оптична вісь аерофотоапарата займає вертикальне положення (α=0), площина негативу строго горизонтальна.
Якщо в момент фотографування головна оптична вісь аерофотоапарата відхиляється від вертикальної лінії в середньому на 1-1,5 °, але не більше 3 °, то така аерофотозйомка називається планової.
Фотографування при похилому положенні головної оптичної осі аерофотоапарата (α>3°) називається похилою, або перспективною, аерофотозйомкою. У тому випадку, коли на аерознімку зображується природний обрій, аерофотозйомка буде перспективною з горизонтом.
Крім того, може бути планово-перспективна аерофотозйомка, при якій по тому самому маршруту за допомогою спеціальних аерофотоапаратів одночасно виробляються планові та перспективні аерознімки.
Залежно від характеру покриття місцевості аерознімками аерофотознімання поділяється на одинарну, маршрутну та багатомаршрутну, або аерофотозйомку площі.
Одинарна аерофотозйомка являє собою фотографування окремих об'єктів місцевості (наприклад, гару, вітровалу, складу деревини, ділянки лісу, сплаву та ін) одиночними аерознімками. Така аерофотозйомка застосовується при вирішенні окремих лісогосподарських питань, при аеротаксації лісів та авіаційній охороні лісів від пожеж.
Маршрутною аерофотозйомкою називається повітряне фотографування смуги місцевості за певним маршрутом. Залежно від об'єкта, що підлягає аерофотозйомці, маршрути польотів можуть бути прямолінійними (ряд кварталів лісу), ламаними, або криволінійними (вздовж русла річки). При такій аерофотозйомці між аерознімками в маршруті здійснюється перекриття, що досягає 56-60%. Воно називається поздовжнім перекриттям.
Маршрутна аерофотозйомка, що складається з одного, двох або трьох маршрутів, застосовується для лісотранспортних, водномеліоративних та інших робіт, які проводяться в межах вузької смуги місцевості.
Багатомаршрутна, або аерофотозйомка площі, застосовується в тих випадках, коли необхідно зняти лісовий масив, що займає значну площу. Проводиться вона шляхом прокладання ряду прямолінійних і паралельних між собою маршрутів аероснімків, що взаємно перекриваються. При даному виді аерофотозйомки, крім поздовжніх перекриттів між аерознімками в маршрутах, повинно бути дотримано і задане перекриття між аерознімками сусідніх маршрутів польоту, зване поперечним перекриттям. Зазвичай воно становить 30-40% (рис. 16).
У Росії чільне місце у картографуванні країни, у тому числі лісових масивів, зайняла планова аерофотозйомка. Планово-перспективна аерофотозйомка набула вкрай обмеженого поширення, а перспективна аерофотозйомка застосовується для наукових цілей і для отримання фотографії - панорами місцевості.
За методом подальшої фотограмметричної обробки аерознімків та виготовлення кінцевої продукції розрізняються три види аерофотозйомки: контурна, комбінована та стереофотограмметрична, або стереотопографічна.
Контурна аерофотозйомка - це зйомка, внаслідок якої виходить контурний план місцевості.
Комбінована аерофотозйомка полягає в тому, що контурний план місцевості створюється шляхом використання матеріалів аерофотозйомки, а рельєф зображується на ньому горизонталями в результаті польових наземних топографогеодезичних робіт, переважно із застосуванням мензульної зйомки з використанням аерознімків.
Стереофотограмметрична, або стереотопографічна, зйомка дає можливість отримати топографічний план місцевості на підставі камеральної обробки аерознімків при невеликому обсязі геодезичних робіт.
Льотно-знімальний процес для всіх цих видів аерофотозйомки в основному той самий, але стереофотограмметрична зйомка пред'являє спеціальні вимоги до оптики, юстування апарату та фіксування елементів зовнішнього орієнтування.
Планову аерофотозйомку поділяють на великомасштабну - при масштабі фотографування більше 1:10000, середньомасштабну - при масштабі фотографування від 1:10000 до 1:30000, дрібномасштабну-при масштабі фотографування дрібніше 1:30000 (1:50000, 1:50000 100 000).
Застосування того чи іншого виду аерофотозйомки в лісовій справі залежить від призначення самої зйомки і вимог до неї. Аерознімки, отримані в результаті планової, перспективної або інших видів аерофотозйомки у великому або дрібних масштабах, різко різняться за фотограмметричною обробкою та використанням їх для різних цілей лісового господарства та лісової промисловості.
Фотограмметрична обробка планових аерознімків найпростіша в умовах рівнинної місцевості. Тут вона полягає насамперед усунення спотворень від недотримання вертикального положення головної оптичної осі аерофотоапарата та від коливань висоти польоту.
Можливість використання планових аерознімків для таксації лісу без попередньої та складної фотограмметричної обробки (розгортання, трансформування) є великою перевагою і дозволяє відразу ж після аерофотозйомки застосувати їх для польових робіт. У тих же випадках, коли для вирішення різних лісогосподарських та лісоінженерних завдань потрібне складання точніших планів, створюються фотоплани з дотриманням потрібного ступеня точності.
Основним недоліком планової аерофотозйомки вважається менша продуктивність її порівняно з перспективною та планово-перспективною зйомками. Але при сучасному стані техніки цей недолік усувається у зв'язку з наявністю ширококутних об'єктивів, застосуванням збільшення фотозображень та великого формату аерознімків.
Аерознімки похилої аерофотозйомки з перспективним зображенням знятої місцевості мають змінний масштаб, що зменшується від переднього плану до далекого. При цьому значне зменшення масштабу на дальньому плані викликає різке падіння розпізнаваності об'єктів, що знімаються, і таксаційних показників насаджень. Якщо на передньому плані дерева з кронами видно повністю, то в міру віддалення від переднього плану до далекого крони дерев все більше налягають один на одного і закривають дрібні прогалини, річки, дороги, просіки та інші земні об'єкти.
При похилій аерофотозйомці в гірській місцевості на аерознімках виходять значні спотворення ситуації, з'являються «мертві» простори, внаслідок чого на них не фіксується низка важливих деталей місцевості.
До основних недоліків похилої аерофотозйомки належить велика складність їх фотограмметричної обробки.
Заслуговує на увагу так звана щілинна аерофотозйомка, розроблена в 1936 р. В.С. Семеновим. Схема двощілинного аерофотоапарата системи Семенова наведено на рис. 17.
Сутність щілинної аерофотозйомки полягає в безперервному фотографуванні смуги місцевості на плівку, що рухається, крізь вузьку щілину у фокальній площині камери, розташовану перпендикулярно напрямку польоту. Щілинний апарат затвора немає, об'єктив нею постійно відкритий. При щілинній аерофотозйомці відбувається безперервне експонування плівки, тому контактний відбиток має на рулонному папері вигляд суцільної стрічки. Рух плівки синхронізований з рухом зображення, що й зумовлює різкість знімка.
Найчастіше щілинні апарати робляться двооб'єктивними. Один із них, ширококутний, дає дрібномасштабне зображення, інший – Великомасштабне. За допомогою цих апаратів можна робити фотографування з низької висоти польоту в хмарні дні та в умовах сутінків, отримувати планові аерознімки одночасно в різних масштабах, виконувати стереоскопічну зйомку одним об'єктивом через обидві щілини та вести перспективну зйомку під будь-яким заданим кутом. зокрема, щілинна аерофотозйомка під кутом 45° застосовувалася щодо лісосировинних баз в зимових умовах. Така зйомка названа аксонометричною. Це правильно тільки по відношенню до середини стрічки, оскільки зображення предметів у крайових частинах виходили під іншими поперечними кутами, що безперервно збільшуються від центру до країв аерознімку. З цієї причини вимірювальні властивості таких аерознімків значно гірші за планові. Крім того, зустрічається смугастість (ребристість) зображення, що виникає за рахунок неповної синхронізації руху плівки з рухом зображення.
Щілинна аерофотозйомка має практичне значення для лісоустрою, різних лісоінженерних та лісогосподарських цілей.
За останні роки розвиток отримує двомасштабна аерофотозйомка. Така аерофотозйомка виконується одночасно двома аерофотоапаратами, у двох різних масштабах (дрібному та великому) при співвідношенні 1:2. При лісоустрої аерознімки більш дрібного масштабу використовуються для складання планово-картографічних матеріалів, а аероснімки більших масштабів служать для контурного дешифрування, польових робіт, орієнтування на місцевості, таксаційного та вимірювального дешифрування.
Застосовувані для цієї мети спарені аерофотоапарати мають різні фокусні відстані і за наявності різних форматів аерознімків (наприклад, 18х18 см і 30x30 см) дозволяють майже повністю покрити площу, що знімається, аерознімками двох масштабів. Для великомасштабної аерофотозйомки можливе зменшення величини поперечного перекриття (16-20%). так як такі аерознімки фотограмметричній обробці не піддаються.
2 . АЕРОФОТОЗЙОМКА, фотографування земної поверхні з повітря спеціальним фотоапаратом (аерофотоапаратом, АФА), змонтованим на рухомому носії (наприклад, літаком, гелікоптером, дирижаблом). Широко застосовується для картографування, розвідки місцевості (дослідження природних ресурсів), екологічного контролю, в археології та ін. . Аерофотозйомку здійснюють за певним напрямом (маршрутна аерофотозйомка) або за площею (площа аерофотозйомка); діапазон довжин хвиль від 380 до 1300 нм. На якість фотознімків (крім недосконалості знімальної апаратури) впливають такі фактори, як розсіювання світла в атмосфері, турбулентність атмосфери, термобаричні умови, зміщення оптичного зображення щодо фотошару в процесі експонування. Для зменшення зміщення зображення аерофотознімання виконують з мінімальними за тривалістю витримками, а також використовують оптичну або механічну компенсацію. При використанні оптичних (дзеркальних або клинових) компенсаторів оптичне зображення зміщується на фотошарів напрямку, протилежному руху літака або іншого носія. При механічній компенсації фотоплівку переміщують у напрямку зміщення оптичного зображення зі швидкістю, близькою до носія; експонування здійснюється через вузьку щілину, тому такі АФА називаються щілинними.
Зображення місцевості на знімку має спотворення, основні з яких зумовлені мінливістю висоти фотографування, рельєфом місцевості, нахилом знімка, кривизною земної поверхні.
Розрізняють планову та перспективну аерофотозйомку. При плановій аерофотозйомці (найпоширеніша) оптична вісь фотооб'єктиву перпендикулярна земній поверхні (при цьому АФА займає горизонтальне положення). Задля збереження становища АФА незмінним протягом усього часу зйомки його стабілізують з допомогою гіроскопічних пристроїв. Перспективна аерофотозйомка здійснюється при похилих (стосовно земної поверхні) положеннях оптичної осі; застосовується переважно для отримання оглядово-пошукової інформації. Незначні перспективні спотворення зображення на аерофотознімку виправляють за допомогою спеціальних приладів – фототрансформаторів. Аерофотознімки піддаються дешифруванню (розпізнаванню зафіксованих на них об'єктів) або фотограмметричній обробці. Для кращого розпізнавання наземних об'єктів аерофотознімання нерідко виконують за допомогою багатооб'єктивних АФА в різних ділянках оптичного спектру (спектрозональна аерофотозйомка). Для отримання фотосхеми місцевості під час зйомки забезпечують взаємне перекриття ділянок, що зображаються, на сусідніх фотознімках. При перекритті понад 60% сусідні фото утворюють так звані стереопари, що дозволяють спостерігати стереоскопічне зображення місцевості. Для розширення смуги фотореєстрації використовується панорамна аерофотозйомка. Пряме панорамування забезпечується похитуванням об'єктива (або всього АФА) у площині, перпендикулярній до напрямку польоту; непряме панорамування - за допомогою призмових або дзеркальних систем, які перед об'єктивом АФА. Масштаб фотографій m залежить від висоти фотографування Н та фокусної відстані об'єктива f: m=f/Н; відповідно розрізняють великомасштабні, середньомасштабні та дрібномасштабні (висотні) знімки.
3 . Топографічне дешифрування є одним з основних процесів технологічної схеми створення та оновлення карт.
За даними професора М.Д. Коншина, питома вага вартості топографічного дешифрування при зйомках карток масштабу 1: 25 000 складає близько однієї третьої, а при оновленні карток масштабів 1: 25 000 - 1: 100 000 - до половини вартості їх створення.
Топографічне дешифрування фотографій проводиться з метою виявлення, розпізнавання та отримання характеристик об'єктів, які повинні бути зображені на топографічній карті, що складається або оновлюється.
Ландшафтне дешифрування аерофотознімків має на меті регіональне або типологічне районування місцевості. Це має значення як вивчення поверхні Землі, так рішення спеціальних технічних завдань, наприклад, для планування аерозйомки.
Галузеве (спеціальне) дешифрування проводиться різними організаціями на вирішення відомчих завдань, віднесених до другої групи, і має багато різновидів.
Види та різновиди дешифрування аерофотознімків не є якимись різко відмінними і не пов'язаними один з одним. Це, зокрема, проявляється у єдності методів та способів виконання робіт, що застосовуються у всіх видах дешифрування.
З прийнятої класифікації видів дешифрування для військових топографів найбільший інтерес становлять два різновиди:
Топографічне дешифрування;
Військове дешифрування.
Топографічне дешифрування фотографій- це виявлення та розпізнавання, а також одержання характеристик тих об'єктів, які мають бути зображені на топографічній карті.
Військове дешифрування - це процес виявлення та розпізнавання військових об'єктів, а також визначення тактичних властивостей місцевості за їхніми фотографічними зображеннями.
Результати дешифрування доводяться до військ у графічній, цифровій чи текстовій формах.
Залежно від принципів організації робіт та умов виконання розрізняють чотири методи дешифрування аерофотознімків:
Польове дешифрування передбачає виконання робіт безпосередньо біля. В результаті польового дешифрування виявляються всі об'єкти, які необхідно нанести на топографічну карту, у тому числі і на фотознімку. Впізнані об'єкти та їх характеристики вичерчуються на фотознімку в умовних знаках.
Методи та способи дешифрування
дешифрування знімок фотозображення
Польове дешифрування аерофотознімків може бути повним та неповним.
При повному проводиться розпізнавання всіх подробиць, які підлягають розтині (наприклад, розпізнаються всі елементи місцевості, що зображуються на топографічній карті).
Неповне польове дешифрування забезпечує розпізнавання лише об'єктів, які можуть бути надійно віддешифровані камерально.
Польовий метод дешифрування аерофотознімків застосовується при:
Зйомка та оновлення карт на райони, що мають особливо важливе господарське та оборонне значення;
Геодезичні роботи;
Польовий підготовці знімків;
Створення фото - еталонів дешифрування на ключові ділянки .
Недоліком польового методу є його трудомісткість та значні матеріальні витрати. Крім того, польове дешифрування складно в організаційному відношенні .
Камеральний метод дешифрування фотознімків передбачає розпізнавання об'єктів та отримання їх характеристик без виходу в поле шляхом вивчення властивостей фотозображень.
Основою для прийняття рішення при камеральному дешифруванні є дешифрувальні ознаки об'єктів, які певним чином зобразилися на знімку .
Камеральний метод дешифрування аерофототопів є в даний час основним у всіх видах дешифрування і використовується при стереотопографічному методі аерофототопографічної зйомки. Недолік методу полягає в тому, що він не може забезпечити 100% повну і достовірність отриманої інформації .
Аеровізуальний метод полягає у розпізнаванні об'єктів з літака чи вертольота. Цей метод дозволяє збільшити продуктивність та знизити вартість робіт у важкодоступних та малообжитих районах. .
Наприклад, вартість аеровізуального дешифрування у важкодоступних районах становить близько 40% від витрат, необхідних для виконання польового дешифрування .
Разом з тим, аеровізуальний метод дешифрування вимагає спеціальної підготовки операторів швидкого орієнтування та розпізнавання об'єктів за порівняно обмежені терміни.
Комбінований метод передбачає поєднання камерального та польового дешифрування, причому, в полі або в польоті виявляються і розпізнаються тільки ті об'єкти або їх характеристики, які неможливо розкрити камерально, тобто основна робота з дешифрування виконується в камеральних умовах .
Питання, чи камеральне дешифрування має передувати польовому (аеровізуальному) чи навпаки, вирішується залежно від конкретних умов.
У всіх методах дешифрування застосовуються три способи виконання робіт:
Візуальний;
Машинний (автоматичний);
Комбінований (людина та машина).
Візуальний спосіб дешифрування знімків є основним. Надалі, навіть у разі розвитку машинного способу, він частіше застосовуватиметься в польовому та аеровізуальному методах.
Сприйняття та обробку інформації знімка здійснює око та мозок оператора дешифрувальника. Якщо око не озброєне, говорять про безпосереднє візуальне дешифрування.
Однак, як правило, людина використовує технічні засоби, що розширюють можливості ока. У цьому випадку говорять про інструментальне візуальне дешифрування.
Для успішного вирішення задач дешифрування часто застосовують знімки, де показаний приклад дешифрування. Такі знімки звуться аерофотознімків - еталонів, а спосіб дешифрування - візуальне дешифрування за еталонами.
Машинний (автоматичний) спосіб дешифрування передбачає виконання всіх етапів дешифрування за допомогою спеціальних пристроїв. Розрізняють такі різновиди машинного способу:
Мікрофотометричний;
Фотоелектронний;
Просторова фільтрація.
Мікрофотометричний спосіб дешифрування аерофотознімків заснований на встановленні та використанні кореляційних зв'язків між властивостями об'єктів та статистичними характеристиками їх фотозображень. Для цих цілей придатні фотометричні (середня щільність, її дисперсія, асиметрія та ексцес, кореляційні функції оптичної щільності тощо), геометричні (середні розміри, кривизна, частота перетинів контурних ліній тощо) та інші характеристики фотозображень.
Фотоелектронний спосіб дешифрування аерофотознімків аналогічний мікрофотометричному. Однак, на відміну від мікрофотометричного способу, інформація зчитується одночасно з деякою площі зображення і обробляється паралельно.
Спосіб просторової фільтрації заснований на прямому та зворотному перетворенні Фур'є та кореляційних зв'язках між властивостями об'єктів та спектрами просторових частот їх фотозображень.
Комбінований спосіб дешифрування передбачає тісний зв'язок оператора - дешифрувальника з автоматизованою системою, яка повинна давати максимум відомостей, необхідних людині для ухвалення рішення щодо розпізнавання.
Вигляд і різновид дешифрування накладає свій відбиток на склад об'єктів, що розпізнаються на знімку, а також на властивості об'єктів.
Найбільш представницькою є група топографічних об'єктів:
Гідрографія;
Різні угіддя;
Населені пункти;
Дорожня мережа, лінії ЛЕП;
Межі тощо.
Різновиди тематичного (галузевого) дешифрування спрямовані вивчення внутрішнього змісту об'єктів.
«Походження» об'єкта визначає як його зовнішній вигляд і становище, а й методику дешифрування.
Об'єктам природного походження характерні довільність форми контуру та відсутність суворої впорядкованості в розташуванні. Зовнішній вигляд характеризується структурою зображення.
Об'єктам штучного походження характерні часто стандартні форми, сталість складу, типові розміри.
Залежно від абсолютних значень та співвідношень лінійних розмірів об'єкти поділяються на три групи:
Компактні (мають виключно малі розміри);
Лінійні (це ті, у яких довжина більш ніж утричі перевищує ширину);
Площі (мають великі розміри).
Залежно від складу та призначення елементів об'єкта виділяються дві групи:
Прості (поодинокі);
Складні (групові).
Простий – це елемент складного.
Складний – це впорядкована сукупність простих об'єктів, об'єднана цільовим призначенням.
Об'єкти по-різному відображають сонячну радіацію, що падає на них, і тому поділяються за контрастом:
Малоконтрастні;
Контрастні;
Висококонтрастні.
Тривалість існування об'єктів та його ознак ділить об'єкти на динамічні і стаціонарні.
Динамічні об'єкти змінюють свої властивості або взагалі пропадають у порівняно короткі терміни – години, доба, тижні.
Стаціонарні – змінюють свої характеристики, але протягом сезону, кілька років.
4. Пара горизонтальних знімків Р1і Р 2 ,отриманих з горизонтального базису B = S1 S2 , з осями абсцис, що лежать на одній прямій (Ідеальний випадок зйомки)у позитивному варіанті, показано на малюнку 5.1.
Мал. 5.1 - Зображення вертикальної лінії на парі знімків ідеального випадку зйомки
Вертикальна лінія AD(На місцевості - стовп, заводська труба і т. п.) відобразилася на знімках відрізками а 1 d 2і a 2 d 2 ,спрямованими відповідно до крапок о хі про 2 ,так як точки надиру n1 і п 2на горизонтальних знімках поєднуються з основними точками. Крапки а 1і а 2матимуть рівні ординати У а 1 = У а 2оскільки в ідеальному випадку зйомки слід перерізу знімків базисною площиною буде паралельний загальному напрямку осей абсцис цих знімків. Аналогічна рівність буде справедливою для будь-якої пари відповідних точок.
Різниця ординат відповідних точок пари знімків називають поперечним паралаксомточки Y 1 – Y 2 = q t(1)
Одна й та сама пара знімків у різних ракурсах показана на рисунках 5.1 та 5.2.
Мал. 5.2- Координати кінців прямовисної лінії, зображеної на парі знімків
З них видно, що абсциси точок зображення змінюються в залежності від висоти їх положення щодо площини, прийнятої за початкову (площину Е).Зі збільшенням геодезичної позначки точки масштаб зображення елементів, що лежать у горизонтальній площині, що проходить через цю точку, укрупнюватиметься. Отже, через абсциси точок пари знімків можна отримати інформацію про висоту точок і, зокрема, про рельєф місцевості.
Різниця абсцис пари відповідних точок на лівому та правому знімках називають поздовжнім паралаксом точки
P = X 1 - X 2
5. Таксаційно-дешифрувальні пробні площі (ТДПП) закладають з метою тренування, вивчення морфологічної структури пологу насаджень, встановлення залежностей між таксаційними та дешифрувальними показниками. Пробні площі підбираються в однорідних за лісорослинними умовами та таксаційною характеристикою ділянках, намічених за АФС під стереоприладами. Придатність цих ділянок остаточно з'ясовується біля шляхом натурного огляду насадження.
Для зручності перерахування та визначення участі крон дерев у пологах насадження довга сторона ТДПП намічається паралельно променям сонця в момент аерофотозйомки і вона розташовується якомога ближче до центру АФС. Її впізнають і прив'язують у натурі ясно помітним орієнтирам.
При дослідженнях на ТДПП проводиться часткове або. суцільне картування дерев та проекцій їх крон. Для цього ТДПП розбивають на майданчики розміром 5 х 5 м (у деревостоях I - III класу) або 10 х 10 м (у насадженнях старшого віку). По кутах майданчиків ставлять кілочки розміром 40-50 см з номерами майданчиків.
Потім усі дерева нумерують і визначають їх розташування шляхом промірів між кілочками по двох взаємно перпендикулярних напрямках (система координат). Визначають розташування дерев, що знаходяться поза ТДПП, але крони яких входять на її територію. Визначивши положення кожного дерева, вимірюють його параметри: діаметр на висоті 1,3 м (d 1,3), діаметр крони (Дк), висоту (h), висоту розташування найбільшого діаметра крони (ЬДк), довжину крони (Lk). (Мал. 1-3).
Потім встановлюють ступінь густоти та форму крони у вертикальному та горизонтальному розрізах за класифікацією Г.Г.Самойловича (рисАК-ЗД. За густотою крони ділять на три групи:
Густі (1) – при огляді в натурі збоку в кроні не більше 25% просвітів між гілками;
Середня густота (2) - кількість просвітів не більше 50%;
Рідкісні (3) - просвіти становлять понад 50%.
Запис проводиться у вигляді - "2 - IV (3) - 8" - (середньої густоти, куляста, сфероїдальна, неправильно еліпсоподібна).
Діаметр крон правильної форми вимірюють у напрямках С-Ю, В-3. Діаметр асиметричних крон вимірюють також і в напрямах СВ-ПдЗ, ПЗ-ПдС. Вимірювання слід проводити за допомогою крономіру або 2-метрової рейки з точністю + - 0,1 м.
Розташування дерев та проекції крон замальовують на план (міліметрівка) пробної площі в масштабі – I: 100 або I: 200 (рис 3,6).
При закладці ТДПП із частковим картуванням дерев відбивають стрічку вздовж довгого боку пробної площі. Якщо середній Дк менше 5 м, ширина стрічки повинна бути 5 м, при Дк більше 5 м відбивається стрічка шириною 10 м. Відмежовану стрічку розбивають клітини розміром 5x5 або 10 х 10 м. Всі наступні операції на стрічці виконують вищевикладеним способом.
За результатами обмірів становлять профілі деревостанів (рис. 3.7).
Після картування та складання профілю деревостою проводять суцільний перелік дерев по сходах товщини залежно від середнього діаметра деревостою:
До 6 см - по 1 см ступеням товщини;
Від 6 до 16 см - по 2 см щаблям товщини;
Від 16 і більше – по 4 см щаблям товщини.
При перерахунку сиророслі дерева поділяються на ділові, напівділові та дров'яні. До ділових відносяться дерева, довжина ділової частини яких не менше 6,5 м, і при висоті ствола до 18 м - не менше 1/3 висоти. До напівділових відносяться дерева, у яких довжина ділової частини становить від 2 до 6,5 м. Дров'яними вважаються дерева з довжиною ділової частини менше ніж 2,0 м.
Малюнок 1. Показники форми та розміру крон дерева.
Рисунок 2. Зміна форми крон у міру збільшення висоти до найбільшої ширини крони при одній і тій самій ширині, довжині та висоті дерева.
Рисунок 3. Вимірювання показників форми та розміру крони дерева.
Рис 4. Класифікація форм крон дерев (у схематичному зображенні).
I. Конусоподібні: I- вузькоконусоподібна (шилоподібна); 2-вузькопірамідальна; 3 - конусоподібна; 4 - тупоконусоподібна; 5 - ширококонусовідна.
ІІ. Еліпсоподібні та циліндричні: 1 - еліпсоподібна; 2 - овально-конусоподібна (знизу); 3-конусовидно-овальна (знизу); 4-циліндрична; 5 – неправильно-циліндрична.
ІІІ. Параболоїдні (яйцеподібні) та ромбоподібні: / - параболоїдна (яйцеподібна); 2 - напівкруглоовальна (назад-яйцеподібна); 3 - напів-кругло-довговитягнута; 4 – ромбоподібна.
IV. Кулясті та сфероїдні: 1 - куляста; 2 – неправильно-округла; 3 - сфероїдальна (напівкуляста); 4 – широкоовальна.
V. Плосковершинні та куполоподібні: I - плосковершинна; 2 - плосковершинно-візерчаста; 3 - плосковершинно-розлога (парасолькова); 4 - куполоподібна.
VI. Неправильні: 1 - неправильно однобоко-стиснена; 2 - неправильно-візерчасто-однобока; 3 – овально-однобока, високопосаджена.
VII. Візерункові, розлогі та плакучі: I-візерчаста; 2 - візерунчасто високопосаджена; 3 - плакуча.
VIII. Складні: I – довга розсічено-візерчаста; 2 - багатоствольна складна форма; 3 - канделяброподібна
Рисунок 5. Класифікація форм проекцій крон у плані (у схематичному зображенні).
I. 1 - округла; 2 – неправильно округла; 3 – асиметрично-округла; 4 - округло-витягнута; 5 - округло-довговитягнута.
ІІ. 1 – еліпсоподібна; 2 – розширено-еліпсоподібна; 3 – неправильно еліпсоподібна; 4 - асиметрично-опукло-витянута; 5 – опукло-витягнута (стисло-еліпсоподібна).
ІІІ. Односторонньо-стислі та нерівно-однобокосжаті:
1, 2, 4 – неправильні; 3 – ромбоподібна; 5 – візерункова.
Малюнок 6. План горизонтальної проекції пологу насаджень (8С1Л1Б, 100 років, повнота 1,0, зімкнутість 0,75, тип лісу – сосняк різнотравний).
Малюнок 7. Схема профілю насадження (8С1Л1Б, 100 років, повнота 1,0, зімкнутість 0,75, тип лісу – сосняк різнотравний).
У процесі перерахування у кожному щаблі товщини додаткової рисою відзначають облікові дерева (5, 10, 15, 20).
При перерахунку у кожному щаблі товщини враховуються дерева, помітні на АФС. До видимих відносяться ті дерева, у яких крони освітлені в момент аерозйомки і розміри освітленої частини крони більшої здатності АФС (1,5 м і більше при масштабі АФС 1: 15000).
В результаті обробки такого переліку можна встановити дешифрувальний склад та зімкненість пологу. Для цього за планом вимірюють площу проекцій крон. Цей спосіб найбільш точний, але й трудомісткий. Тому використовують простіші способи визначення зімкнутості пологу, рис. 3.8.
Лінійний метод.
По сторонах ТДПП протягують мірну стрічку, візують початок і кінець проекції крони на цій лінії та вимірюють отриманий відрізок. Співвідношення сум виміряних відрізків проекції крон до загальної протяжності стрічки є величина зімкнутості пологу. Загальна довжина ліній має бути не менше 200 м-коду.
Точковий спосіб.
На ТДПП прокладають паралельні лінії і через певний інтервал зупиняються та візують вгору у полог за допомогою кро- номера або віхи. Підраховують окремо кількість точок візування на крону та між кронами. Крапку, що потрапила в край крони, вважають за 0,5. Відношення суми точок, що потрапили в крону, до загальної кількості точок і є зімкнутим пологом. Для забезпечення точності визначення зімкнутості пологу + - 5% потрібно 250 - 300 вимірів.
Вік основного елемента лісу визначають шляхом підрахунку річних шарів на кернах, взятих за допомогою вікового бурова у шести кернів або їх підрахунку у 3 - 5 модельних дерев, зрубаних поза ТДПП.
Для обліку та характеристики підросту та підліску на ТДПП рівномірно закладаються не менше 5 майданчиків, що становлять у сумі 5% від її площі.
Характеристика трав'яного та мохового покриву дається загалом для ТДПП із зазначенням видового складу, ступеня проективного покриття та інших даних.
Ґрунтовий розріз описується по генетичних горизонтах із зазначенням їх потужності, кольору, механічного складу, структури, додавання, включень, новоутворень, характеру зміни горизонтів.
Записи проводять у картці ТДПП (додаток 1).
Обробка ТДПП проводиться у такому порядку:
При полекамеральній обробці напівділові стволи діляться порівну між діловими та дров'яними;
По таблицях площ перерізів підраховується сума площ перерізів за кожним щаблем товщини з підрозділом загальної суми за складовими елементами лісу, зокрема дерев, видимих на АФС;
Шляхом поділу сум площ перерізів на відповідне число стовбурів обчислюються площі перерізів середніх дерев кожного елемента лісу, у тому числі для видимих дерев на АФС;
За площею перерізів середніх дерев визначають середній діаметр;
На міліметровому папері складаються графіки залежностей: |
d 1,3 = f (h), d 1,3 = f (Дк), d 1,3 = f (НДк), d 1,3 = f (Lk);
На графіку висот від осі абсцис за значенням середнього діаметра відновлюється перпендикуляр до перетину з кривою висот і за числовим значенням на осі ординат знаходяться середні h, Дк, НДк, Lk; (Мал. 9).
Відносна повнота визначається з точністю до 0,01 як відношення суми площ перерізів на 1 га дерева, що таксується, до суми площ регіональних стандартних таблиць. При змішуванні порід, що різко відрізняються за своїми біологічними властивостями, відносні повноти встановлюються окремо для кожного елементу лісу і підсумовуються щодо загальної повноти ярусу;
Запас визначається за кожним елементом лісу, зокрема дерев, видимих на АФС лісу, шляхом набору запасів за щаблями товщини за об'ємними таблицями відповідного розряду висот. Загальний запас деревостою перебуває шляхом підсумовування запасів елементів лісу.
Для контролю запас розраховується за формулами:
1. М = ∑ g . Н. f
2. М = ∑ g . (Н + 3) С; де
∑ g - сума площ перерізів;
Н – середня висота;
f – видове число;
З - коефіцієнт, для світлолюбних порід - 0,40; для тіньовитривалих - 0,42;
Коефіцієнти складу обчислюються за співвідношенням запасу складових порід з точністю до 0,01 та наступним округленням до цілих чисел;
Відсоток ділової деревини визначається з точністю до 0,1% відношенням запасу ділової деревини до загального запасу.
6. В умовах зростаючого значення лісів для природи і суспільства, а також антропогенного впливу на лісові ландшафти, що посилюється, особливо гостро постає завдання раціонального використання та відтворення лісових ресурсів та їх корисних властивостей. Як вважає В.І. Сухих (1990), для успішного вирішення цього завдання насамперед необхідні надійні, точні та оперативні дані про стан лісових угідь та суттєві зміни, що відбуваються в лісових екосистемах.
До найбільш відомого способу оперативного отримання інформації про статику і динаміку великих лісових масивів відноситься широке використання матеріалів аерокосмічних зйомок і автоматизованих методів обробки та аналізу даних, що надходять.
Початок застосування аерометодів для вивчення та картографування лісів у колишньому СРСР відноситься до 20-х років, а з кінця 70-х років у виробничу практику активно впроваджуються методи, що передбачають проведення космічних зйомок.
Наявні дані переконливо доводять ефективність таких підходів до вирішення завдань з вивчення, картографування лісів та контролю за їх станом. Це досягається при комплексному використанні матеріалів авіаційних та космічних зйомок. При цьому найбільш продуктивно аерокосмічна інформація може застосовуватися під час здійснення спеціалізованого моніторингу.
Аерокосмічний моніторинг лісів слід розглядати як сукупність дистанційних і наземних методів отримання інформації про їх стан, основні екологічні та ресурсні функції (Сухих, 1990).
Збір даних у рамках системи аерокосмічного моніторингу лісів (AKMJI) проводиться на різних рівнях. Перший (оглядовий) ступінь спостережень - дистанційне зондування з автоматичних та пілотованих космічних літальних апаратів (КЛА), яке має забезпечувати регулярний - не рідше одного разу на рік, а в окремих випадках (наприклад, для виявлення лісових пожеж) навіть 2-3 рази на добу - Контроль над всією територією лісфонду, який передбачає розпізнавання всіх необхідних природних та антропогенних об'єктів, інтерпретацію їх властивостей та комплексну оцінку можливих екологічних порушень.
Основу дистанційного зондування з КЛА стосовно завдань моніторингу лісів становлять космічні багатозональні сканерні зйомки високої роздільної здатності (10-50м). Вони дозволяють у стислі терміни отримувати інформацію про значні території та одночасно виявляти важливі зміни кількісних та якісних характеристик лісових ресурсів на відносно невеликих площах (до 1-10га).
При вивченні та картографуванні лісів, стеженні за динамікою лісових екосистем на обмежених територіях (наприклад, при контролі за вируокої лісової рослинності у певних районах) можуть також використовуватися космічні фотозйомки (спектрозональні або багатозональні) високої роздільної здатності (5-20 к) та ШСЗ серії ». Як показують проведені дослідження, дуже корисною виявляється і тематична інформація, що оперативно передається по радіо з довготривалих орбітальних станцій (ДОС), що збирається космонавтами при здійсненні за завданнями із Землі інструментально-візуальних спостережень за конкретними об'єктами і процесами.
Другий ступінь моніторингу лісів – авіаційний (аерозйомки та аеровізуальні спостереження), третій – наземні обстеження. Зазначені заходи проводяться лише для збору даних, які відсутні у матеріалах дистанційного зондування з KJIA. Завдання ставиться таким чином, щоб аерокосмічні вимірювання забезпечували отримання основного обсягу інформації, а наземні обстеження здійснювалися лише за браку або низької роздільної здатності даних дистанційного зондування. Іншими словами, у подібній ситуації фактично застосовується оптимізаційна модель: мінімум витрат праці та фінансових засобів – максимум необхідної інформації.
За даними В.І.Сухих, для вирішення низки науково-практичних проблем цілком достатньо космічної інформації, в інших випадках дистанційне зондування з KJIA здійснюється в комплексі з аерозйомками (масштаб 1:500 - 1:100000), а нерідко додатково проводяться і наземні обстеження . При виконанні деяких видів робіт, що вимагають детальної інформації, перший (космічний) ступінь спостережень виключається, а використовуються дані, що отримуються лише аеро- та наземними методами.
Організація моніторингу лісів потребує розвитку спеціальної географічної інформаційної системи (ГІС). Геоінформаційна система (ГІС) - автоматизована система, орієнтована на вирішення проблем моніторингу навколишнього середовища, планування та управління ресурсами та забезпечує введення, зберігання, доступ, аналіз та виведення інформації про Землю. Вона включає бази картографічних, таксаційних та інших даних, узгоджених у часі у просторі та характеризуючих лісовий фонд у статиці та динаміці. Наявність баз даних забезпечує всебічний аналіз наявних матеріалів про лісовий фонд та видачу відповідних відомостей у картографічній, статичній, текстовій чи іншій формі (на паперових носіях або екрані дисплея) для управління лісогосподарським виробництвом, здійснення багатоцільового лісокористування, вирішення завдань охорони навколишнього середовища.
Для ефективного функціонування системи моніторингу лісів створюються банки даних різних рівнів:
а) детальні (повиробні), що містять інформацію щодо кожного таксаційного виділу, яка збирається при інвентаризації лісових насаджень, у тому числі картографічні матеріали в масштабі лісоупоряджувальних планшетів (у більшості районів Росії - 1:10000 - 1:25000, у північно-східній частині країни) – 1:50000 – 1:100000);
б) локальні, що містять генералізовану інформацію для карт масштабу 1:200000 - 1:500000 (у картографії під терміном «генералізація» розуміється відбір головного, суттєвого та його цілеспрямоване узагальнення, що передбачає відображення об'єктів на карті відповідно до її значення, тематики та масштабу в межах декількох щодо великих виділів – лісових кварталів, урочищ тощо);
в) регіональні, що містять генералізовану інформацію для карт масштабу 1:2500000 – 1:5000000.
Спеціальна ГІС надає можливість за допомогою аналізу матеріалів аерокосмічних зйомок виявляти та фіксувати в базі даних різні зміни, що відбуваються в лісовому фонді внаслідок антропогенних впливів та екологічних порушень, пожеж, пошкодження лісів комахами-шкідниками, хворобами, вітроломами тощо. Для вирішення зазначеної задачі передбачено введення до бази даних всієї картографічної інформації в єдиній системі координат, прив'язаної до топографічної основи. Це дозволяє переносити в автоматизованому режимі на топографічні карти межі лісового фонду, лісогосподарських підприємств, лісництв, кварталів, таксаційних виділів, а відповідні цифрові дані включати до єдиної загальнодержавної ГІС.
Оскільки база загальнодержавної ГІС містить інформацію всіх землекористувачів про геологічну будову, рельєф, водні об'єкти, ґрунти, рослинність, дорожньо-транспортну мережу тощо. (іншими словами, цифрову модель території країни), то лісогосподарська інформаційна система може за запитами отримувати для своїх потреб цифрову топографічну основу та необхідні відомості про стан довкілля.
У межах аерокосмічного моніторингу лісів мають вирішуватися такі основні завдання:
Вивчення та картографування лісових земель (оновлення кадастру лісових ресурсів);
охорона лісів від пожеж;
Оцінка санітарно-лісопатологічного стану лісових екосистем;
Контроль за лісокористуванням та іншими видами господарської діяльності;
Всебічний облік різних змін у лісовому фонді, обумовлених природними та антропогенними факторами.
Вивчення лісових земель традиційно здійснюється в процесі лісоустрою, що включає заходи щодо організації території (зокрема, проведення кордонів, прокладання квартальних просік) та таксацію лісів на основі поєднання наземних обстежень з дешифруванням велико- та середньомасштабних аерофотознімків (1:10000 - 1: 20000), а також створення лісових карток масштабу 1:10000 - 1:25000.
Лісовлаштування забезпечує отримання необхідних відомостей про динаміку лісового фонду. Разом з тим, воно дуже трудомістке і потребує значних виробничих витрат. Хоча на території колишнього СРСР лісоустрій здійснюється ще з середини минулого століття і в даний час до цієї роботи залучено близько 10000 осіб, детальні та надійні дані є менш ніж про 60% загальної площі лісового фонду (700 млн. га).
Завдання вивчення лісового фонду та оновлення накопичених даних успішно вирішуються засобами аерокосмічного моніторингу на основі широкого використання матеріалів дистанційного зондування та проведення постійної інвентаризації лісових ресурсів за умов функціонування суміщених банків картографічної та таксаційної інформації.
У північних, північно-східних та інших районах Росії, не охоплених лісовпорядкуванням (обстеження лісів виконувались тут ще в 40-ті – на початку 50-х рр. спрощеними, недостатньо надійними аеровізуальними та аеротаксаційними методами), вивчення лісового фонду здійснюється за допомогою фотостатичних методів інвентаризації , що базуються на дешифруванні космічних знімків.
При фотостатичній інвентаризації вдається отримати повний набір картографічних, лісооблікових та інших матеріалів, що використовуються при реалізації заходів з охорони лісів, організації та ведення лісового господарства, планування лісозаготівель тощо. За рівнем деталізації та надійності зазначені матеріали зазвичай є цілком адекватними для досягнення намічених цілей.
Космічні знімки також успішно застосовуються під час проведення повторних лісовпорядних робіт у тайговій зоні: надходження оперативної інформації гарантує постійне оновлення картографічних, лісооблікових та проектних матеріалів відповідно до вимог лісоустрою за значного скорочення витрат праці та фінансових засобів.
Уточнення даних лісоустрою та інвентаризації лісових ресурсів в умовах функціонування суміщених банків картографічної та таксаційної інформації забезпечується за рахунок своєчасного аналізу поточних змін у лісовому, фонді, виявлених шляхом дешифрування аерокосмічних знімків високого дозволу у поєднанні з організацією обмежених наземних обстежень.
В рамках аерокосмічного моніторингу лісів на основі використання даних дистанційного зондування з KJIA можна вирішувати і завдання складання серії пов'язаних багатоцільових та тематичних дрібномасштабних лісових карток, які необхідні різним установам та відомствам для здійснення спеціальних прогнозних розробок, а також заходів щодо планування та освоєння території лісового фонду.
Застосування космічних знімків та суміщених банків картографічної та таксаційної інформації дозволяє прискорити та автоматизувати процес створення тематичних карт, підвищити їх якість та, як наслідок, знизити виробничі витрати лісоустрійних робіт, особливо у маловивчених та важкодоступних районах.
Охорона лісів від пожеж, що завдають величезних збитків біоценозам (у 2002 році частка загиблих насаджень від лісових пожеж склала 288 тис. га, або 85,4% від загальної площі загиблих насаджень, а загальна площа загиблих насаджень склала 334,6 тис. га) одне з головних завдань лісового господарства.
Традиційні методи охорони лісів від пожеж ґрунтуються на авіаційному та наземному патрулюванні лісових масивів. У пожежонебезпечний період організується пошук вогнищ загоряння, ефективність якого бажає кращого. Застосування супутникової інформації дозволяє значно підвищити ефективність заходів щодо охорони лісів від пожеж. При цьому найбільш значних результатів можна досягти за допомогою регулярних аерокосмічних зйомок лісових територій.
Для забезпечення ефективної охорони лісів від пожеж необхідна велика інформація про стан лісового фонду, зокрема, потрібні карти лісових ландшафтів та інформація про наявність у них горючих матеріалів, районування територій за ступенем пожежної небезпеки. В рамках аерокосмічного моніторингу лісів підготовка подібних карток може здійснюватися в процесі лісоустрою, створення та поповнення банків даних різних рівнів.
На думку фахівців, дистанційне зондування доцільно використовувати передусім на вирішення трьох ключових лісопожежних завдань:
Спостереження за сходом снігового покриву, фенологічним станом лісів, загальною, метеорологічною обстановкою, вологістю горючих матеріалів та наростанням ступеня пожежної небезпеки лісових територій;
Виявлення та оцінка параметрів лісових пожеж за будь-якого стану атмосфери;
Прогнозування поширення вогню за елементами ландшафту та стеження за динамікою лісових пожеж.
Для вирішення зазначених завдань у Інституті лісу ім. В.М. Сукачова СО РАН створено та діє автоматизована система «Прогноз», що складається з трьох підсистем: супутникового оперативного контролю, літакового зондування, наземного центру прийому та обробки інформації.
Супутникові методи спостереження застосовуються для оперативної оцінки загальної метеорологічної та пожежної обстановки, виявлення лісових пожеж та стеження їх динамікою.
Літакове зондування здійснюється з метою виявлення вогнищ загоряння та детальної оцінки пожежної небезпеки (особливо в умовах значної хмарності та задимлення території), картографування та діагностики лісових пожеж. Оброблена аерокосмічна інформація, що передається в наземний центр радіоканалів, аналізується за допомогою ЕОМ; на основі отриманих результатів складаються оперативні та довгострокові прогнози, проводиться розрахунок необхідних матеріально-технічних ресурсів для запобігання та ліквідації пожеж. Відповідні дані надсилаються потім лісогосподарським органам для використання у практичній діяльності.
В останні роки санітарно-лісопатологічний стан багатьох лісових екосистем стрімко погіршується. Збитки, завдані лісам комахами-шкідниками, можна порівняти з втратами від лісових пожеж. Значний несприятливий вплив на лісові насадження надають також вітровалі, буреломи, забруднення атмосфери (кислотні дощі), що посилюється. Тому до найважливіших завдань аерокосмічного моніторингу лісів відносяться оперативний облік і прогнозування масового розмноження комах-шкідників, оцінка ступеня пошкодження лісової рослинності в результаті викиду забруднюючих речовин у повітряний басейн, виявлення інших негативних процесів, стеження за локалізацією та ліквідацією потенційно небезпечних природних лісові краєвиди.
Одна з основних особливостей захисту тайгових лісів від комах шкідників - необхідність контролю над їх чисельністю величезних територіях. Інститутом лісу ім. В.Н.Сукачева СО РАН розроблено ландшафтно-ключовий дистанційний метод вивчення найбільш небезпечного шкідника – сибірського шовкопряда. Даний метод передбачає виділення ареалів, найбільш сприятливих за своїми екологічними умовами для переходу популяцій шкідника у фазу спалаху. Реконструкція динаміки вогнищ комах у межах системи природних комплексів (у поєднанні з традиційними методами прогнозу) дозволяє здійснювати ймовірнісний контроль за чисельністю комах-шкідників та виключає раптовість їхнього масового розмноження.
Зони пошкодження деревної рослинності в результаті стихійних лих (вітрували, буреломи) також приурочені до певних типів лісових насаджень та екологічних умов, а деградовані внаслідок забруднення атмосфери лісові масиви зазвичай знаходяться поблизу великих міст і промислових центрів. Тому наявність у банку даних карт санітарно-лісопатологічного стану лісових екосистем, місць розмноження комах-шкідників та прогнозних районів можливого розвитку несприятливих природно-антропогенних процесів дозволяє за допомогою цілого ряду дистанційних і наземних методів своєчасно виявити виникнення подібних явищ і до мінімуму скоротити завданий лісовим ландшафтам.
ЛІТЕРАТУРА
1. Малов А.Н., Законніков Обробка деталей оптичних приладів. Машинобудування, 2006. – 304 с.
2. Бардін А.М. Збірник та юстування оптичних приладів. Вища школа, 2005. – 325с.
3. Кривов'яз Л.М., Пуряєв Д.Т., Знам'янська М.А. Практика оптичної вимірювальної лабораторії. Машинобудування, 2004. – 333 с.
4. Аковецький В. І. Дешифрування знімків. - М: Надра, 1983. … Аерокосміч. методи та обробка матеріалів зйомок, - М.: Газойл Прес, 2003-352
5. Коровін Г. Н., Андрєєв Н. А. Авіаційна охорона лісів. М.: Агропроміздат, 1988.
6.Верещака Т.В., Звєрєв А.Т., Сладкопєвцев С.А., Судакова С.С., Візуальні методи дешифрування, - М.: Надра, 1990
Дешифрування класифікують за змістом та технологією виконання. Залежно від змісту його ділять на топографічний (при дрібномасштабному картографуванні - ландшафтне) і спеціальне (тематичне, галузеве). При топографічному дешифруванні виявляють, аналізують і показують умовними знаками елементи ландшафту, що підлягають нанесенню на топографічні карти (при ландшафтному - на географічні карти).
Перелік об'єктів, що підлягають дешифруванню, визначається видом дешифрування. Так, при дешифруванні для складання базових карт земель основними об'єктами аналізу є сільськогосподарські угіддя та межі землекористування, при геоботанічному - природні кормові угіддя або посіви культурних рослин, при екологічному - зони природних або антропогенних порушень нормального стану навколишнього середовища. довкілля людини і т. д. Одночасно з цільовими об'єктами спеціального дешифрування на дешифрованих матеріалах у більшості випадків показують і топографічні елементи в спрощеному вигляді. Вони полегшують прив'язку спеціальної інформації при нанесенні її на наявні карти, або їх використовують для складання спеціальних кратів, якщо відсутня відповідна топографічна основа.
За технологією виконання можна виділити такі основні методи дешифрування:
візуальний, у якому інформацію зчитує зі знімків та аналізує людина; залежно від місця виконання у методі виділяються камеральний, польовий та комбінований способи (рис. 9.1), які можна поділити на варіанти;
машинно-візуальний, у якому за допомогою ЕОМ або спеціалізованих пристроїв виконується попередня обробка первинних знімків з метою полегшення їхнього візуального дешифрування. Способами цього методу можуть бути: синтезування зображень, квантування рівнів відеосигналів, фільтрація зображення та ін;
автоматизований, в якому інтерпретаційна обробка знімків виконується машиною в діалоговому режимі - оператор вибирає спосіб обробки, виконує «навчання» системи, контролює якість роботи класифікатора, вносить корективи в програми та ін; в даному методі можна виділити два найбільш уживані способи - класифікації, в якому аналізовані елементи зображення відразу ж відносять до певного еталонованого класу об'єктів, і кластеризації, в якому елементи зображення попередньо розбивають на групи (кластери) за подібністю деяких ознак з наступною ідентифікацією цих груп;
автоматичний, у якому інтерепретаційна система вирішує налагоджені завдання без втручання оператора.
Принципова схема дешифрувального процесу в будь-якому методі залишається незмінною - розпізнавання виконують шляхом зіставлення та визначення ступеня близькості деякого набору ознак дешифрованого об'єкта з відповідними еталонними ознаками, що знаходяться в пам'яті людини або машини.
Зазначимо, що методи який завжди чітко можна розділити між собою, й у міру їх вдосконалення та зміни функції людини у реалізації вони можуть переходити з одного методу до Другой.
Дешифрування знімків.
Отримані при аерокосмічній зйомці знімки треба дешифрувати, тобто пізнати зображені на них об'єкти та визначити їх кількісні та якісні характеристики.
Дешифрування розрізняють топографічне та тематичне. Ціль топографічного дешифрування- отримання інформації про місцевість, необхідну для складання топографічних карт та планів, тематичного- Отримання спеціальної інформації (наприклад, екологічної).
Дешифрування знімків буває камеральне та польове.
Камеральне дешифруваннявиконується в стаціонарних умовах шляхом аналізу зображень на знімках та зіставлення їх із наявними еталонами. При цьому використовують прямі та непрямі дешифрувальні ознаки. Перші описують зображення самого об'єкта (форму, розмір, тон, колір та ін.), другі дають інформацію про об'єкт, що не зобразився на знімку (або не дешифрується за прямими ознаками) на основі аналізу його взаємозв'язків з іншими об'єктами.
Часто неможливо за знімком отримати достатні характеристики об'єктів, наприклад кількість проводів на стовпах лінії зв'язку, швидкість течії річки, відрізнити луг від болота та ін. Тоді камеральне дешифрування доповнюється дорожчим – польовим дешифруванням. При польовому дешифруванні фахівець, оминаючи місцевість, безпосередньо порівнює зображення на знімку з об'єктами та встановлює їх характеристики.
Останні матеріали
Основні закономірності татичного деформування ґрунтів
За останні 15...20 років у результаті численних експериментальних досліджень із застосуванням розглянутих вище схем випробувань отримано великі дані про поведінку ґрунтів при складному напруженому стані. Оскільки в даний час у...
Пружнопластичне деформування середовища та поверхні навантаження
Деформації пружнопластичних матеріалів, у тому числі й ґрунтів, складаються з пружних (оборотних) та залишкових (пластичних). Для складання найбільш загальних уявлень про поведінку ґрунтів при довільному навантаженні необхідно вивчити окремо закономірності.
Опис схем та результатів випробувань ґрунтів з використанням інваріантів напруженого та деформованого станів
При дослідженні ґрунтів, як і конструкційних матеріалів, теоретично пластичності прийнято розрізняти навантаження і розвантаження. Навантаженням називають процес, при якому відбувається наростання пластичних (залишкових) деформацій, а процес, що супроводжується зміною (зменшенням).
Інваріанти напруженого та деформованого станів ґрунтового середовища
Застосування інваріантів напруженого та деформованого станів у механіці ґрунтів почалося з появи та розвитку досліджень ґрунтів у приладах, що дозволяють здійснювати дво- та тривісне деформування зразків в умовах складного напруженого стану.
Про коефіцієнти стійкості та зіставлення з результатами дослідів
Так як у всіх розглянутих у цьому розділі задачах ґрунт вважається таким, що знаходиться в граничному напруженому стані, то всі результати розрахунків відповідають нагоді, коли коефіцієнт запасу стійкості к3 = 1.
Тиск ґрунту на споруди
Особливо ефективними є методи теорії граничної рівноваги в задачах визначення тиску ґрунту на споруди, зокрема підпірні стінки. При цьому зазвичай приймається заданим навантаження на поверхні ґрунту, наприклад, нормальний тиск р(х), та…
Несуча здатність основ
Найбільш типовим завданням про граничну рівновагу ґрунтового середовища є визначення несучої здатності основи під дією нормальної або похилої навантажень. Наприклад, у разі вертикальних навантажень на підставі завдання зводиться до того, що…
Процес відриву споруд від основ
Завдання оцінки умов відриву та визначення необхідного для цього зусилля виникає під час підйому суден, розрахунку тримаючої сили «мертвих» якорів, зняття з ґрунту морських гравітаційних бурових опор при їх перестановці, а…
Розв'язання плоскої та просторової задач консолідації та їх застосування
Рішень плоскої і більше просторових завдань консолідації як найпростіших залежностей, таблиць чи графіків дуже обмежене число. Є рішення для випадку докладання до поверхні двофазного ґрунту зосередженої сили.
Ще матеріали
Структура вулканічних споруд
Серед акумулятивних вулканічних будівель розрізняються лавові плато, вулкани та екструзивні бані. ЛАВОВІ ПЛАТО - це найбільші структури вулканічного походження, що займають площі сотні тисяч квадратних кілометрів. Вони утворилися при майданних ареаль-них ...
Обладнання для цементування та змішування компонентів
Воно включає цементувальні насосні устаткування (агрегати), цементувальну головку та змішувальні устаткування. Особливість цих насосних устатковань – наявність цементного бачка – зумовлена їх призначенням. Цементувальні насосні устатковання призначені для приготування, нагнітання та…
Типи знаків та їх закладка
Для закріплення постійного планово-висотного знімального обґрунтування використовують місцеві предмети. На забудованих територіях У містах, селищах, сільських населених пунктах, промислових підприємствах, гідротехнічних та лінійних спорудах, де це можливо, центри пунктів закріплюються, як правило…
Географічні координати точки А (рис. 3.5) широту і довготу визначають на плані або карті, користуючись мінутними шкалами рамок трапеції. Для визначення широти через точку А проводять лінію паралельно.
План, карта, цифрова модель місцевості.
Планом називається зменшене зображення горизонтальної проекції невеликої ділянки місцевості. Для складання плану місцевості розташовані на ній точки проектують на рівну поверхню у напрямку вертикальних ліній. Зважаючи на невелику ділянку вертикальні лінії.
Конструкції перекриттів
Перекриття житлової будівлі є конструкцією, що сприймає навантаження від маси людей, меблів та обладнання та передає її на стіни. Перекриття повинні мати необхідні міцнісні, тепло-технічні (перекриття горищні, над підвалами і над ...
Абразивність гірських порід
АБРАЗИВНІСТЬ ГІРСЬКИХ ПОРІД 10.1 Основні поняття про зношування металів та абразивність гірських порід Деталі бурових машин та механізмів, буровий та породоруйнівний інструмент у процесі роботи зношується, через що змінюються їх розміри.
Сутність дешифрування. Дешифрування знімків як метод дослідження територій, акваторій, явищ ґрунтується на залежності між властивостями об'єктів та характером їх відтворення на знімках.
Дешифрувальні властивості-це властивість об'єктів, що відбилися на знімку і використовуються для розпізнавання.
Дешифрувати знімок-це означає виявити, розпізнати, класифікувати та інтерпретувати виявлений об'єкт чи явище
Дешифрування-це процес розпізнавання: об'єктів, їх властивостей, взаємозв'язків за їхніми зображеннями на знімку. Це і метод вивчення та дослідження об'єктів, явищ та процесів на земній поверхні, який полягає у розпізнаванні об'єктів за їх ознаками, визначенні характеристик, встановленні взаємозв'язків з іншими об'єктами.
2.Роль та значення дешифрування при створенні та оновленні топографічних карт.
Процес дешифрування при складанні та оновлення топографічних карт розглядається на широкій географічній основі з урахуванням комплексності розв'язуваних завдань та виробничої спрямованості картографування.
3. Види та методи дешифрування.
Види дешифрування. Розрізняють дешифрування військове, топографічне, геологічне, сільськогосподарське, лісове та ін. При географічному дешифруванні необхідно визначити, що зображено на знімку. Залежно від цілей досліджень і дешифрування відповідь може бути і простою (ліс, водойма, льодовик) і складнішою.
В даний час основним і найбільш поширене візуальне дешифрування, так як в ньому об'єкт, що вивчається, або явище розглядається в просторовому зв'язку з його оточенням, що дає доповнити інформацію, яка вислизає при комп'ютерній обробці. Тому для отримання комплексної тематичної інформації прагнуть інтегрувати візуальне та комп'ютерне дешифрування, кожне з яких має свої переваги та обмеження.
4.Дешифрувальні ознаки зображень об'єктів місцевості.
Дешифрувальні ознаки поділяються на прямі та непрямі.
Властивості об'єктів, що знаходять безпосереднє відображення на знімках, прийнято називати прямими дешифрувальними ознаками.
До них відносяться три групи ознак:
Геометричні (форма, тінь, розмір),
Яскраві (фототон, рівень яскравості, колір, спектральний образ),
Структурні (текстура, структура, рисунок зображення).
Прямі дешифрувальні ознаки дозволяють розпізнати об'єкти, зображені на знімку, проте за ними не завжди вдається визначити їх властивості, тобто інтерпретувати їх, а також картографувати об'єкти, які не зобразилися на знімках, вивчати процеси та явища.
До непрямих ознак відносяться взаємозумовленість і взаємозв'язки між явищами і об'єктами, що відбилися на аерофотознімках, що існують у природі: геоморфологічні, геоботанічні, взаємозв'язок між рельєфом і опірністю ґрунтів і порід розмивам, вивітрюванню тощо.
Наприклад, характером рослинного покриву можна будувати висновки про грунтово-грунтовій і гидрогеологическом будову місцевості, по обрису русел річок у плані можна будувати висновки про тип руслового процесу, по староріччям на заплавах - про його спрямованість і темп тощо.
Істотно розширює можливості дешифрування використання у поєднанні з традиційною плановою аерофотозйомкою інших видів аерозйомок: перспективною, кольоровою, спектрозональною, багатозональною, тепловою, радіолокаційною, повітряним лазерним скануванням і т.д.
