Специфика использования данных дистанционного зондирования в среде географических информационных систем.

Современную методологию использования данных дистанционного зондирования (ДДЗ) можно изложить следующим образом.

Вся обработка и практически все использование ДДЗ проводится в цифровом виде с помощью компьютеров. Это относится как к космическим, так и авиационным фотографическим системам. Даже традиционное визуальное дешифрирование производится с использованием компьютеров. Работа с ДДЗ сегодня – это одна из областей компьютерных технологий, а именно: геоинформационных технологий. Материалы дешифрирования ДДЗ и получаемые из них данные готовят для использования в составе пространственных баз данных геоинформационных систем. В процессе использования ДДЗ дополнительно привлекают различные сведения, организованные в виде баз данных ГИС. Работа с ДДЗ проводится, как правило, не с отдельными снимками, а с мозаикой многих кадров. Редактирование изображения – это не отдельный процесс, оторванный от тематической обработки и дешифрирования ДДЗ, а постоянная составляющая дешифрирования или другой обработки. Картографические проекции и системы координат более не трактуются как нечто навсегда заданное для изображения; они преобразуются, по мере необходимости, как для отдельных точек или объектов, так и для целого изображения ДДЗ. Широко применяются методы автоматизации тематической обработки. Для комплексного анализа данных, включающих ДДЗ, часто применяют технологии экспертных систем и им подобные, объединяющие неформальные знания экспертов и формальные методы анализа. Лучшими для обработки ДДЗ в настоящее время признаны программные продукты компании ERDAS, которые полностью отвечают современной концепции использования данных дистанционного зондирования. Трудно однозначно определить границы понятия обработка данных дистанционного зондирования. С одной стороны, оно тесно связано с методами построения изображения – синтезирования изображения, полученного в процессе радарной съемки; синтезирование многозональных снимков в режиме искусственных цветов. С другой стороны, очень сложно отделить собственно «машинный» элемент, связанный с вычислительными операциями, и элемент, основанный на интерактивной, человекомашинной обработке, использующий профессиональный опыт специалиста-дешифровщика. Кроме того, в современной геоинформатике нечетко отделяются некоторые приемы и методы обработки данных дистанционного зондирования от приемов и методов анализа тематических карт в ГИС. Это связано с общностью методического подхода, заключающегося в одной и той же растровой модели представления данных. Данные дистанционного зондирования – это пространственная, координатно привязанная информация о поверхности Земли. В связи с этим при их обработке требуется учитывать кривизну Земли, рефракцию атмосферы и др. Так кА ДДЗ бывают получены с различных космических съемочных систем, то необходим учет искажений, связанных с вращением Земли. Между воспринимающим чувствительным прибором (сенсором) и объектом съемки лежит огромный слой атмосферы, поэтому требуется еще и коррекция влияния атмосферы. В настоящее время обработка данных дистанционного зондирования представляет собой самостоятельную прикладную научную дисциплину. Сегодня существует отдельный класс специализированных программных средств для обработки данных дистанционного зондирования, четко отделяющихся от систем обработки изображений общего назначения. Классифицировать методы обработки ДДЗ можно на основе различных подходов. Во-первых, можно говорить о различных целях обработки. Во-вторых, можно положить в основу классификации применение разных математических методов. В-третьих, можно подразделить методы на общие (неспецифичные) и специфичные для конкретного типа сенсора и для определенного типа задач.

Обработка данных дистанционного зондирования для использования в геоинформационной среде: данные дистанционного зондирования → ввод и первичное формирование изображения → предварительная обработка (геометрическая коррекция, монтаж, яркостная коррекция) → тематическая обработка (логические и арифметические операции, классификации, линеаментный анализ, визуальное дешифрирование) → перенос данных интерпретации в ГИС → комплексная интерпретация и экспертная оценка. Ввод и первичное формирование изображения. Входной информацией являются изображения, представленные в цифровом виде на магнитных лентах или дисках. Эти данные можно получить с искусственного спутника Земли серии NOAA; цифровые изображения могут быть получены при съемке цифровым фотоаппаратами, установленными на борту самолета. Дешифрирование изображения. Целью использования ДДЗ всегда является извлечение из них полезной информации. Это извлечение может осуществляться специалистом без привлечения технических средств, и тогда мы говорим о выделении на снимках объектов путем визуального дешифрирования, или с использованием автоматизированных процедур, а также сочетанием визуального и автоматизированного подходов. Существуют различные цели обработки снимка пользователем. 1.Трансформация снимков и их привязка к реальным координатным системам (геометрическая коррекция). Эта операция выполняется практически при любых задачах, стоящих перед пользователем. Сюда же можно отнести трансформирование снимка при изменении картографической проекции. 2.Коррекция снимков: радиометрическая, спектральная и частотная – используется с целью повышения информативности снимков при визуальном, автоматизированном дешифрировании и классификации, а также при использовании снимка в качестве растровой подложки. 3.Выделение на снимке объектов или классов объектов. 4.Построение вторичных цифровых полей по изображения, в том числе методами цифровой фотограмметрии. 5.Выявление изменений по разновременным снимкам. 6.Дополнительные цели.

Предварительная обработка изображений. После оцифровки и ввода изображения в компьютер, на этапе его предварительной обработки программными средствами, осуществляется геометрическая коррекция (орторектификация), т.е. трансформирование изображения в принятую картографическую проекцию для последующего совмещения данных дешифрирования с картографическими материалами.

Яркостная коррекция включает улучшение яркости и контраста изображения, процедуру эквализации (выявление объектов располагающихся в пределах темных и светлых пятен изображения), нормализацию его яркости. «Пригодность» экспертно оценивает дешифровщик, а результат зависит от его опыта и квалификации. Тематическая обработка. В основу компьютерного дешифрирования положены измерения многомерных распределений радиационных потоков, излучаемых и отражаемых наземными объектами. Тематическая обработка изображения включает логические и арифметические операции, классификацию, фильтрацию, линеаментный анализ и серию методических приемов типа «яркостного профилирования», разрабатываемых пользователем по собственному усмотрению.

Данные дешифрирования съемочных материалов экспортируют в ГИС, где хранят совместно с картографической информацией в виде слоев пространственно распределенной географически привязанной базы данных.

15. Использование аэрокосмической информации для целей лесного хозяйства

Данные дистанционного зондирования позволяют:

- получать материалы дистанционных съемок больших территорий лесного фонда за короткий период времени;

- повысить точность таксационных и обследовательских работ за счет использования для характеристики лесов изображений верхнего полога насаждений;

-проводить изучение лесов и оценивать их состояние в труднодоступных районах страны;

- получать данные форматов любой картографической проекции;

- организовать слежение за изменениями состояния лесного фонда разной направленности;

- повысить эффективность затрат труда и денежных средств при выполнении инвентаризационных и обследовательских работ.

Информация используется в лесном хозяйстве также при многоцелевом тематическом картографировании и инвентаризации лесов; охране их от пожаров, в том числе при наблюдении за состоянием снежного покрова (весной и осенью) с целью организации прогнозирования предпожарной обстановки в лесу, за грозовой облачностью с целью локализации возможных районов возникновения пожаров, обнаружения лесных пожаров и контроле за их динамикой, наблюдении за конвекционной облачностью с целью планирования мероприятий по искусственному вызыванию дождя для тушения лесных пожаров; выявлении и картографировании площадей лесного фонда, пройденных лесными пожарами и поврежденных вредителями, болезнями и стихийными бедствиями; определении величины ущерба; контроле за освоением лесосырьевых баз и соблюдением правил рубок леса, за состоянием и использованием особо ценных лесов; планировании размещения рекреационных лесов и контроле за степенью их использования, а также поле- и почвозащитных и водоохранных лесов и контроле за их состоянием; изучении гидрологического режима площадей лесного фонда; наблюдении за водным режимом крупных рек и водоемов; ландшафтом, лесорастительном, лесоэкономическом и других видах районирования территорий лесного фонда; планирования размещения трасс газонефтепроводов и дорог, а также при решении других задач, связанных с комплексным изучением природных ресурсов и разработкой проектов рационального их использования.