Дешифровочные признаки, используемые при визуальном дешифрировании

Основная задача дешифрирования — опознавание объектов (явлений, процессов) на изображении и определение их характе­ристик. Суть решения этой задачи существенно отличается от на­турных обследований тех же объектов. Основное отличие за­ключается в ракурсе наблюдения — при натурном обследовании исполнитель рассматривает объекты «сбоку», с высоты своего роста; аэро- или космические съемки местности выполняют «сверху» и, в большинстве случаев, при отвесном направлении оптической оси кадровой съемочной системы. Поэтому дешифровщик, анализируя снимки, должен трансформировать сло­жившиеся представления о геометрии изучаемых объектов. Это, даже при сравнительно небольшом опыте работы со снимками, не вызывает существенных трудностей при их дешифрирова­нии.

Для опознавания объектов на снимках используют геометри­ческие и оптические характеристики этих объектов — прямые дешифровочные признаки: форма и размер объектов в плане и по высоте; общий (интегральный) тон черно-белого (ахроматического) или цвет цветного (хроматического) изображе­ний, а также текстура изображения.

Форма в большинстве случаев является достаточным призна­ком для разделения объектов природного и антропогенного про­исхождения. Объекты, созданные человеком, как правило, отли­чаются правильностью конфигурации. Так, любые здания и со­оружения имеют обычно правильные геометрические формы. То же можно сказать о каналах, шоссейных и железных дорогах, пар­ках и скверах, пахотных и культурных кормовых угодьях и других объектах (рис. 15.4). Проявление определенной «геометричности» искусственных объектов наблюдается даже при преднамеренном стремлении специалистов придать проектируемым объектам сво­бодные естественные формы.

Определению пространственной формы рельефного объекта способствует его собственная тень, покрывающая не освещенную прямыми солнечными лучами часть поверхности самого объекта, и тень, падающая на земную поверхность от возвышающихся объектов.

На плановых снимках, полученных камерой с узкоугольным объективом, видна форма возвышающихся объектов в плане. С

увеличением угла поля зрения объектива и по мере приближения изображения этих объектов к краю кадра начинает отображаться их форма по высоте. Очевидно, что общие очертания изображения возвышающихся объектов будут изменяться.

Форма не возвышающихся над земной поверхностью объектов, например полей пашни, изменяется в зависимости от рельефа ме­стности (величины и направления наклона поля относительно центра проекции) и их удаленности от точки надира. На плановом снимке перспективные искажения формы объектов визуально не воспринимаются.

Размеры дешифрируемых объектов в большинстве случаев, как уже отмечалось ранее, оценивают относительно. Об относи­тельной высоте объектов судят непосредственно по их изображе­нию на краях снимков, полученных с помощью широкоугольных съемочных систем. О размерах, а также и о форме по высоте можно судить по падающим от объектов теням. Разумеется, площадка, на которую падает тень, должна быть го­ризонтальной.

Тон изображения является функцией яркости объекта в преде­лах спектральной чувствительности приемника излучений съе­мочной системы. В фотометрии аналог тона — оптическая плотность, выражающаяся через десятичный логарифм непрозрачности изображения. Тон оценивают визуально путем отне­сения его интенсивности к определенной ступени нестандартизированной ахроматической шкалы, например тон светлый, светло­серый, серый и т. д. Число ступеней определяется порогом свето­вой чувствительности зрительного аппарата человека.

Значимость тона изображения в дешифровочном процессе до­вольно противоречива. С одной стороны, именно непостоянство тона формирует изображение — изменение тона связано с измене­нием формы некоторого объекта, его свойств, состояния или с появлением иного объекта. При правильно выбранных спект­ральной чувствительности приемника излучения съемочной сис­темы (при фотосъемке — типа аэропленки и светофильтра) и ус­ловиях съемки на снимках хорошо разделяются по тону участки обнаженных почв с различным содержанием гумуса, локальные изменения их увлажненности, эродированности, засоленности и др.

С другой стороны, этот признак не обладает достаточной спе­цифичностью и инвариантностью. Одинаковый тон могут иметь на снимке совершенно разные объекты, например поверхность водоемов и чистых сенокосов. Наряду с этим важнейший объект дешифрирования при создании кадастровых планов и карт — пашня на снимке может изобразиться любым тоном в зависимос­ти от ее состояния (вспаханная, боронованная, сухая, влажная и др.) и времени съемки, а также от вида культур, фазы их развития на занятых полях.

Отметим также, что тон изображения объектов одного класса может существенно изменяться в пределах кадра и на перекрыва­ющихся снимках вследствие неортотропности их поверхности, различной спектральной яркости компонентов полихроматичес­ких геосистем и других факторов.

Цвет изображения — более ин­формативный признак, чем тон чер­но-белого изображения. Хроматичес­кая чувствительность зрительного аппарата человека, примерно на два порядка выше, чем ахроматическая. Использование псевдоцветных изоб­ражений (спектрозональных, синте­зированных) существенно повышает достоверность решения некоторых дешифровочных задач за счет создания искусственных цветовых контрастов. Но одновременно отметим, что в ряде случаев использование более дорогих цветных снимков не дает заметного преимущества в достоверности реше­ния дешифровочных задач. К таким задачам можно отнести, на­пример, дешифрирование сельскохозяйственных угодий. Цвет при их распознавании не имеет существенного значения. Необхо­димые топографические объекты, дешифрируемые при этом, дос­таточно надежно опознаются и характеризуются по черно-белым снимкам.

Рассмотренные ранее факторы, обусловливающие непостоян­ство тона изображения, примерно так же влияют и на изменчи­вость цвета изображения в полости кадра. Поэтому при решении дешифровочных задач, в которых тон или цвет изображения имеют большое значение, особое внимание должно быть обращено на не­которые параметры используемой для съемки съемочной системы.

Текстура изображения — характер распределения оптической плотности по полю изображения объекта на снимке. Через тексту­ру передаются структурные особенности объекта (форма, размер и взаимное положение слагающих объект или образующих его по­верхность элементов и их яркость). Например, текстура массива леса образуется изображением на снимках крон отдельных деревь­ев, а при высоком разрешении съемочной системы и укрупнении масштаба съемки — изображением также элементов крон (ветвей или даже листьев); текстура чистой пашни формируется отобра­жением пахотных борозд или отдельных комьев.

По мере уменьшения масштаба съемки текстура создается бо­лее крупными элементами местности, например отдельными по­лями пашни.

В формировании текстуры значительное значение имеют соб­ственные и падающие тени. Текстура является признаком, произ­водным от совокупности рассмотренных ранее признаков. Ее иногда относят к группе комплексных признаков.

При визуальном дешифрировании текстура достаточно описы­вается одним-двумя прилагательными, например линейчатая, губ­чатая, радиально-струйчатая.

Текстура относится к наиболее информативным признакам. Именно по текстуре человек безошибочно опознает леса, сады, поселения и многие другие объекты. Для перечис­ленных объектов текстура сравнительно устойчива во времени. Текстура изображения пашни может существенно меняться в те­чение съемочного сезона, так как после вспашки, боронования, всходов рядовых посевов, смыкания растений, уборки урожая структура поверхности преобразуется. Кроме того, на текстуру пашни и даже таких устойчивых по структуре объектов, как леса, сады, виноградники, будет заметно влиять положение солнца в момент съемки.

Во многих случаях прямые признаки не могут обеспечить дос­таточную достоверность результатов дешифрирования. Уровень достоверности может быть повышен за счет привлечения к анализу дополнительной информации — путем использования, например, взаимосвязей и взаимообусловленностей ландшафта. Эти признаки принято называть косвенными. Их можно разделить на три основные группы: природные, антропогенные и природно- антропогенные.

Природные косвенные признаки отражают взаимосвязи и взаи­мообусловленности естественных объектов и явлений. Их называ­ют также ландшафтными. Такими признаками могут быть, напри­мер, зависимость вида естественного травяного покрова от типа почвы, ее засоленности, кислотности и увлажненности или связь рельефа с геологическим строением местности и их совместная роль в почвообразовательном процессе. В некоторых случаях по косвенным признакам дешифрируют объекты, вообще не изобра­зившиеся на снимках, например, по изобразившимся растениям ведут разведку залежей грунтовых вод в аридной зоне, полезных ископаемых.

Объекты, с помощью которых ведется поиск и определение, характеристик не дешифрирующихся напрямую объектов, называют индикаторами, а дешифрирование индикационным. Такое де­шифрирование может быть многоэтапным, когда непосредствен­ные индикаторы опознаются с помощью вспомогательных инди­каторов.

С помощью антропогенных косвенных признаков опознают объекты, созданные человеком. При этом используют функцио­нальные связи между объектами, их положение в общем комп­лексе сооружений, зональную специфику организации террито­рий, коммуникационное обеспечение объектов и др. Например, животноводческая ферма сельскохозяйственного предприятия может быть опознана по совокупности основных и вспомогательных построек, внутренней планировке территории, интенсивно выбитым прогонам, положению дешифрируемого комплекса относительно жилой зоны, характеру обслуживающей дорожной сети. Заметим, что каждое из сооружений комплекса отдельно, вне связи с прочими, не дешифрируется.

К природно-антропогенным косвенным признакам относятся: зависимость хозяйственной деятельности человека от определен­ных условий, проявление свойств природных объектов в деятель­ности человека и др. Например, по размещению некоторых видов культур можно составить суждение о свойствах почв, их увлаж­ненности; по изменению влажности поверхности и соответствую­щему изменению мощности травостоя, по регулярно расположен­ным линиям дешифрируют элементы закрытой осушительной си­стемы.

Дешифровочные признаки обычно используют совокупно, без разделения их на какие-либо группы. Изображение на дешифри­руемом участке воспринимается человеком как единое целое — модель местности. На основе результатов анализа модели создает­ся предварительная гипотеза о сути объекта (явления). Правиль­ность подтверждается или отвергается (иногда многократно) с по­мощью дополнительных признаков.