Фотограмметрия

      Черно-белые аэрофотоснимки применяют при инвентаризации простых по строению и породному составу лесов или при учете текущих изменений в лесном фонде в результате изменения границ участков покрытых лесной растительностью земель.

       Цветные фотоснимки с натуральной цветопередачей наиболее информативны при изучении лесов во время осеннего пожелтения листьев.

      В лесном дешифрировании наиболее распространены аэрофотоснимки с двухслойной аэропленки СН-бМ, у которой один слой чувствителен к красным или зеленым инфракрасным лучам, др. - к инфракрасным лучам спектра. Применяемые красители окрашивают изображение условными цветами, которые усиливают цветовой контраст, напр. хвойных и лиственных пород. Аэрофотоснимки с трехслойной пленки (типа СН-15) позволяют, помимо разделения насаждений с преобладанием хвойных и лиственных пород, распознавать участки леса с ухудшенным санитарным состоянием.

фотографирование местности с самолета, вертолета и др. воздушных летательных аппаратов с помощью аэрофотоаппарата; техническая основа  лесоустройства, а также различных методов аэрокосмического обследования лесных ресурсов и оценки их состояния.                 ллллллАэрофотосъемка производится, как правило, за год до начала лесоустройства и состоит из подготовительных, летно-съемочных, полевых фотолабораторных и полевых фотограмметрических работ. При подготовительных работах производится расчет элементов аэрофотосъемки. Для этого требуются заданные значения масштаба фотографирования и фокусного расстояния аэрофотоаппарата, формата аэрофотоснимка, заданные проценты продольного и поперечного перекрытий, размеры съемочного участка. Основные расчетные элементы аэрофотосъемки: высота полета, базис фотографирования, расстояние между маршрутами, продолжительность экспозиции, интервал между экспозициями, число аэрофотоснимков, число маршрутов. Высоту полета измеряют по данным радиовысотомеров с точностью до ±1,5-2,0 м. Перед началом летно-съемочных работ проверяют и готовят оборудование, материалы и полетные карты, проводят тренировку экипажей и составляют график полетов. После этого приступают к собственно летно-съемочным работам или фотографированию местности в соответствии с проектом.

        При аэрофотосъемке лесов прямолинейные съемочные маршруты должны быть параллельны друг другу и направлены с запада на восток. Маршрут самолета прокладывают по приборам и контролируют по земным ориентирам.

         Полевые фотолабораторные работы состоят из негативного и позитивного процессов обработки снятой пленки, получения контактных или увеличенных аэрофотоснимков. Полевые фотограмметрические работы включают нумерацию аэрофильмов, статограмм и высотограмм; составление накидных монтажей; изготовление репродукции накидных монтажей; оценку качества съемки по законченным участкам, составление паспортов; подготовку, оформление и сдачу готовой продукции. Готовые материалы аэрофотосъемки должны иметь данные сенситометрического контроля качества аэронегативов и соответствовать стандартным требованиям к фотографическому и фотограмметрическому качеству снимков. Аэрофотосъемка производится при различном положении главной оптической оси аэрофотоаппаратов. Различают горизонтальную, плановую и перспективную аэрофотосъемку.

        Горизонтальная аэрофотосъемка - производится при строго отвесном положении главной оптической оси аэрофотоаппарата.

         Плановая аэрофотосъемка - фотографирование местности одним или двумя аэрофотоаппаратами при отклонении оптической оси на угол не более 3° относительно вертикальной оси съемки. Масштаб планового аэрофотоснимка различен не только в разных его частях, но и в каждой точке. Он неодинаков также для различных направлений. Однако, учитывая, что углы наклона плановых аэрофотоснимков малы и искажения невелики, масштаб их на практике определяется по той же формуле, что и для горизонтальных аэрофотоснимков. Плановые аэрофотоснимки используют при лесоустройстве для составления фотоабрисов, опознавания границ, просек, ходовых линий, топографической ситуации и уверенного ориентирования в лесу, а также для контурного и лесотаксационного дешифрирования, составления лесоустроительных планшетов и др. лесных карт.

       Перспективная аэрофотосъемка - фотографирование местности одним или двумя аэрофотоаппаратами при отклонении оптической оси на требуемые углы (>3°) относительно вертикали. Перспективные аэрофотоснимки в разных частях имеют резкие различия в масштабах изображения, зависящие от того, в каком направлении взят измеряемый отрезок. Поэтому перспективные аэрофотоснимки для картографирования обычно не применяют, их используют при обзорных съемках лесной территории и для получения общего представления о характеререльефа.

       В зависимости от характера покрытия местности различают аэрофотосъемку кадровую, маршрутную и площадную.

        Кадровая аэрофотосъемка - съемка серии кадров отдельных объектов местности с самолета, вертолета или иного носителя с помощью аэрофотоаппарата, телевизионной камеры и др. Наиболее распространены кадровые изображения, получаемые в процессе одинарной плановой (перспективной) аэрофотосъемки в обзорных целях или при проведении специальных видов обследования лесов (фотостатистическая инвентаризация лесного фонда, освидетельствование мест рубок и др.).

         К кадровой аэрофотосъемке условно относят также стереопары из двух-трех аэрофотоснимков. Крупномасштабная кадровая аэрофотосъемка предъявляет особые требования к летно-съемочным работам, техническим и летным средствам. Напр., затвор аэрокамеры должен работать с достаточно короткой экспозицией, исключающей появление недопустимой нерезкости изображения из-за поступательного движения самолета; аэрофотоустановка должна лучше изолировать аэрокамеру от вибрации, чем при съемках в среднем и мелком масштабах; оптика аэрокамеры должна быть высококачественной, а также должно осуществляться полное выравнивание аэропленки. Аэрофотоаппарат должен быть быстродействующим, т. е. с коротким циклом работы и короткими интервалами между циклами при высокой точности установки и выдерживания интервалов. При съемке с малых высот увеличивается влияние погрешностей пилотирования и самолетовождения на качество материалов съемки из-за неустойчивой ветровой обстановки в приземном слое воздуха, а также из-за снижения обзора местности и резкого повышения требований к точности прокладки маршрутов при подлете к объектам съемки.

        В комплект аэрофотосъемочного оборудования при выполнении кадровой А. должны входить аэрофотоаппарат (типа АФА-ТЭ, АФА-42/20, АФА-ТЭС, ТАФА), электронный командный прибор (типа ЭКП-2М), аэрофотоустановка с автоматическим разворотом аэрофотоаппарата на угол сноса или гироста-билизирующая установка. Для получения кадровых снимков в масштабе 1:2 000-1:5 000 аэрофотосъемка выполняется над участками с равнинным рельефом на высоте 300-700 м, а при значительных превышениях точек местности относительно среднего уровня снимаемого участка - на высоте 400-1000 м.

        Маршрутная аэрофотосъемка - воздушное фотографирование полосы местности по произвольному маршруту, последовательные аэрофотоснимки которого перекрываются на заданную величину продольного перекрытия, составляя обычно 56-60 %. В зависимости от объекта, подлежащего аэрофотосъемке, маршруты полетов могут быть прямолинейными (ряд кварталов леса, лесные полосы и др.), ломаными, или криволинейными (вдоль русла реки, опушки леса и др.). Маршрутная аэрофотосъемка, состоящая из одного, двух или трех маршрутов, применяется на лесотранспортных, водно-мелиоративных и др. работах, проводимых в пределах узкой полосы местности. Контроль прокладки маршрутов, выполненных по заданным линиям, осуществляется по отклонениям главных точек аэрофотоснимков от заданной линии на топографической карте. Отклонения измеряются на аэрофотоснимке в миллиметрах и не должны превосходить величин, приведенных в табл.

       Отклонения, допустимые на аэрофотоснимке:

 

Масштаб аэрофотосъемки	Масштаб карты	Длина маршрута, км	Допустимые отклонения, измеренные на аэрофотоснимке, мм
Мельче 1:25 000	1:100 000	До 100	15
1:25 000-1:15 000	1:50 000	До 50	20
1:15 000-1:8 000	1:25 000	До 25	25

 

        Таблица 1. Отклонения, допустимые для аэрофотоснимков.

        При А. по заданным линиям в масштабах крупнее 1:8 000 величина бокового уклонения устанавливается по согласованию с заказчиком съемки.

         Площадная аэрофотосъемка - фотографирование площади по нескольким перекрывающимся маршрутам. Для достижения стереоскопического эффекта аэрофотосъемки проводят с продольным перекрытием соседних аэрофотоснимков. При площадной аэрофотосъемке обеспечивают также поперечное перекрытие между аэрофотоснимками соседних маршрутов полета. Для уменьшения влияния воздушной дымки при аэрофотосъемке применяют светофильтры. Аэрофотосъемка в интересах лесного хозяйства обычно проводится летом, после полного распускания листьев, в безоблачные дни при высоте Солнца более 30°. Для получения бестеневых аэрофотоснимков крупномасштабную аэрофотосъемку (1:1 000-1:2 000) иногда выполняют при сплошной облачности. При аэрофотосъемке лесов применяют, как правило, спектрозональные типы аэропленок, которые обеспечивают распознавание хвойных и лиственных древесных пород.

         Маршрутную и площадную аэрофотосъемки выполняют обычно с помощью съемочных камер типа АФА-ТЭ, LMK, RC-30 и др.

          При аэрофотосъемке на борту самолета может быть установлено специализированное оборудование, позволяющее получать координаты центров фотографирования (т. н. глобальная система позиционирования типа GPS (США) или российская глобальная навигационная спутниковая система ГЛОНАСС). Предусматривается вариант совместного использования орбитальных группировок GPS и ГЛОНАСС, каждая из которых состоит из 24 спутников, размещенных на околоземной орбите на высоте примерно 19-21 тыс. км. Это позволит повысить точность определения координат в 1,3-1,5 раза.

Дешифрирование аэрофотоснимков (от франц. dechiffrer - разбирать отгадывать), обнаружение и распознавание на аэроснимках объектов местности, определение их качественных и количественных характеристик. Применительно к категориям земель лесного фонда используют термин «лесное дешифрование». Лесное дешифрование предусматривает выполнение двух взаимосвязанных операций: выделение на материалах съемки контуров участков (контурное дешифрование) и последующее определение таксационной характеристики выделов (таксационное дешифрование). При контурном дешифровании выделяют топографические и общегеографические объекты и разделяют лесные массивы на таксационные выделы, характеристики которых в последующем определяются при камеральном или полевом дешифровании либо при их сочетании, с привлечением дополнительных сведений из баз данных. Под таксационным дешифрованием понимают определение по материалам съемоктаксационных показателей древостоев (состава пород, возраста, полноты, высоты и др.) и определение количественных и качественных характеристик дешифрируемых объектов. К объектам таксационного дешифрования, помимо лесных насаждений, относят различные категории земель: не покрытые лесной растительностью земли и нелесные земли (вырубки, гари, погибшие насаждения, прогалины, болота, сенокосы, пашни, дороги и пр.).

         Лесное дешифрование может быть визуальным (глазомерным, аналитическим), измерительным, автоматическим (машинным), а также комплексным: аналитико-измерительным или автоматизированным (интерактивным). При визуальном дешифрование изучаемый объект характеризуют на основе глазомерного анализа его изображения на аэроснимке (на бумажном носителе или экране компьютера) невооруженным глазом, с помощью увеличительных или стереоскопических приборов. При измерительном дешифровании все или некоторые параметры и характеристики дешифрируемых объектов измеряют на снимках с помощью механических, оптико-механических, оптико-электронных и др. измерительных инструментов, приборов, устройств и систем. При аналитико-измерительном дешифровании сочетают визуально-логический анализ изображения с измерением различных параметров дешифрируемых объектов. Автоматическое дешифрование основано на распознавании по спектральным (структурным или текстурным) характеристикам дешифрируемых объектов их количественных и качественных показателей. В этом случае процесс дешифрования выполняется с помощью технических средств обработки изображений.    Автоматизированное (интерактивное, человекомашинное) дешифрование сочетает в себе элементы аналитико-измерительного дешифрования, выполняемого дешифровщиком (оператором) по изображению на экране компьютера, с автоматическим дешифрованием. При визуальном дешифровании использование дешифровочных признаков носит качественный, эвристический характер, а результаты, соответственно, субъективны. В целом ряде случаев возможности визуального или визуально-инструментального дешифрования несравнимо выше, чем машинного. В зависимости от места проведения дешифрования оно может быть камеральным (лабораторным), полевым, аэровизуальным или комбинированным.

       Полевое дешифрование проводят непосредственно на местности путем сопоставления изображения на аэроснимке с натурой. Полевое дешифрование бывает, как правило, визуальным.

        Для анализа изображения могут применяться простейшие приборы (лупы, портативные стереоскопы и др.), а для определения или уточнения параметров деревьев и характеристик насаждений – различные лесотаксационные приборы и инструменты высотомеры, полнотомеры, возрастные буравы и пр.). Камеральное дешифрование проводят в лабораторных условиях, позволяющих применять более сложные инструменты и стационарные приборы, в т. ч. современную оптико-электронную технику. При камеральном дешифровании обычно используют дополнительные картографические, литературно-справочные и др. материалы. Достоверность камерального дешифрования зависит от характеристик дешифрируемых объектов, изученности дешифрованных признаков насаждений и качества используемых материалов аэросъемок (масштаб, пространственное и спектральное разрешение, природно-оптические условия съемки и т. п.). Камеральное дешифрование обычно используют в сочетании с полевым дешифрованием.

        Аэровизуальное дешифрование проводят путем сопоставления изображений распознаваемых объектов на аэроснимках с местностью при полетах на легкомоторных самолетах или вертолетах. К достоинствам аэровизуального дешифрования относится быстрота облёта большой площади лесов, а к недостаткам - ограниченное время для подробного описания лесных объектов.

         Для правильного дешифрования необходимо знать: дешифровочные признаки объектов; лесоводственно-биологические свойства насаждений, особенности их видового состава и возрастной структуры; взаимосвязь между таксационными показателями отдельных деревьев и древостоев в целом; ландшафтные особенности объекта дешифрования, а также фенологическое состояние насаждений, атмосферно-оптические условия съемки и особенности применяемых съемочных систем и материалов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2 Прошлое и настоящее космической съемки

 

 

          Предположения людей о форме Земли менялись с развитием наук о нашей планете. Но и после того, как форма Земли была определена, значительная часть её поверхности очень долго была покрыта «белыми пятнами». Это было связано с тем, что на Земле существовали и до сих пор существуют труднодоступные или совсем недоступные для человека районы, например, районы Крайнего Севера или Антарктического юга, высокогорий. Непросто сделать описания, а тем более составить географическую карту тех мест, о которых ничего не знаешь.