Геоинформационное картографирование земельных ресурсов

К третьему классу относят программные средства предобработки и дешифрования ДДЗ Земли. К ним относят пакеты обработки изображений, оснащенным математическим аппаратом, позволяющим производить манипуляции со сканированными или записанными в цифровом виде снимками поверхности Земли. Сюда входит большой набор операций, включающие все виды коррекции через географическую привязку снимков, до автоматизированного дешифрования земель. Среди данных продуктов ГИС отмечают ERDAS Imagine, ERDAS ER Mapper, Image Analyst for ArcGis, Stereo Analyst for ArcGis, ENVI, MultiSpec, PHOTOMOD.

К четвертому классу относят программы-векторизаторы. Эти ГИС-пакеты специализируются на сканировании, сшивке и коррекции бумажных планово-картографических данных с последующей векторизацией их содержимого в автоматическом или полуавтоматическом режиме. Это обеспечивается следующими программами: AutoCAD Raster Design, Easy Trace, Arc Scan for ArcGIS, Map EDIT, Панорама-редактор и другие.

К пятому классу относят программные средства обработки полевых геодезических наблюдений, предусматривающие импорт информации с GPS-приемников, электронных тахометров, нивелиров и иной геодезической аппаратуры. Этот продукт проводит обработку и оценку данных, вычисление координат точек поворота границ земельных участков, создание планов границ земельных участков своим средствами, или экспорт информации с инструментальные ГИС. Используют такие программные продукты: Trimble Geomatics Office, CREDO_DAT и CREDO ТОПОПЛАН, Survey Analyst for ArcGIS, Комплекс геодезических расчетов и др.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4 Перспективы развития при ГИС- картографировании

Развитие картографирования определяется ростом потребления карт и увеличении их ценности в народном хозяйстве, строительстве и научно-исследовательской работе. Причины возросшего интереса объясняется в потребности более подробной и точной пространственной информации о земной поверхности, о развитии космических исследований, природных условиях и ресурсах, роста уровня образования среди населения, выработке стратегии в планировании народного хозяйства и строительства, при принятии решений об охране и защите окружающей среды. То есть внедрение картографического метода исследования природных и социально-экономических процессов.

Одни из этих факторов влияют на рост количества выпускаемых географических карт, некоторые ведут к детализации и уточнению содержания, к регулярному обновлению, другие порождают потребность создания новых видов карт и основание новых отраслей картографирования.

Для развития картографии требуются поиски более оптимальных способов исследования, получения данных, новых способов разработки и использования карт, которые повышают эффективность и продуктивность труда, что приводит к облегчению понимания карт, расширяет горизонты их применения.

Так, увеличение туристических стран ведет к росту объемов изготавливаемых карт для туристов, рост населения в свою очередь приводит к большему выпуску для учебных заведений атласов. Примеров можно приводить бесконечное множество, суть остается в том, что все вышеперечисленные факторы ведут к каким- либо изменениям для картографирования.

Так можно наблюдать рост тематического картографирования Мирового океана, значимость которого трудно переоценить в масштабах всей планеты. Решены вопросы комплексного картографирования Мирового океана, который рассматривается как сфера деятельности человечества, связанного с ростом использования биологических, минеральных и энергетических ресурсов как на поверхности, таки в толщах его воды. Это решено путем картографирования природных ресурсов шельфов.

Представляет большой интерес науке внедрение картографии в космос ради изучения Луны, планет, создание карт небесных тел.

При разработке земных, топографических карт работа не ограничивается лишь уточнением и обновлением, а ведет к появлению таких новых карт с фотоизображением земной поверхности, карты передающие застройку и городское хозяйство на различных уровнях.

Создание новых карт и атласов способствует накоплению огромного объема информации о расположении природных и социальных процессов, дает возможность оценить их состояние, взаимодействие, изменение.[2, 3].

Главные задачи которые ставят перед собой картографы:

- рост эффективности труда;

- совершенствование карт;

- расширение сфер использования  карт в практике и науке.

Решение трудностей при выполнении поставленных задач были решены во многом благодаря развитию компьютерных технологий, вычислительной техники, автоматики и дистанционного зондирования, опытных исследований по картографии.

Но наряду с этим существует ряд карт и процессов, которые практически не поддаются математической задаче из-за большого количества критериев, значимость которых трудно применить к определенной мере, закону. И именно новейшая техника дает доступ картографу включаться в работу автоматической системы и индивидуально решать вопросы в режиме диалога "человек-машина".

Именно такой симбиоз человеческой мысли и безграничных возможностей новейшей техники числится как представляющая огромную перспективу последующего развития картографии.

Космические съемки, которые дают огромный пространственный обзор и отражают закономерности географии, позволяют картографу избежать процессов поэтапного уменьшения крупномасштабных источников и удаления множества лишних данных, в связи с этим определенно убыстряют процессы получения среднемасштабных и мелкомасштабных тематических карт. Большое значение имеет то, что автоматика разрешает преобразование в картографическую форму данных, полученных при космических съемках.

Таким образом, изучая перспективы картографии можно выделить две основные цели:

- создание новых карт, направленное к кругу картографов  и иных специалистов, принимающих  участие в проектировании, съемках, составлении карт;

- применение карт в  науке и практике, служащее для  интересов потребителей.

Хочется подчеркнуть, что именно применение карт формирует будущее данного течения науки и поэтому требует беспрерывного совершенствования.

 

 

 

 

Глава 2 Космические снимки при картографировании земель

2.1 Основные виды и характеристики космических снимков

Космическая съемка занимает ведущее место среди других способов дистанционного зондирования, представляющего собой собрание способов неконтактной съемки для изучения Земли и ее частей методом регистрации и оценки их собственного и отраженного излучения с летательных и космических аппаратов.

Космическая съемка происходит при помощи искусственных спутников Земли, межпланетных автоматических станций, долговременных автоматических станций, пилотируемых космических кораблей. Основной характеристикой космических снимков служит пространственное разрешение, делящиеся на следующие классы:

- космические снимки очень  низкого разрешения 10000-100000 м.;

- космические снимки низкого  разрешения 300-1000 м;

- космические снимки среднего  разрешения 50-200 м.;

- космические снимки относительно  высокого разрешения 20-40 м.;

- космические снимки высокого разрешения 10-20 м.;

- космические снимки очень  высокого разрешения 1-10 м.;

- космические снимки сверхвысокого  разрешения 0,3-0,9 м.

По особенностям покрытия земной поверхности можно выделить следующую группу снимков:

- одиночное фотографирование, выполняется космонавтами ручными камерами, снимки получаются перспективными со значительными углами наклона;

- маршрутное фотографирование, оно производится вдоль трассы полета спутника, в данном случае ширина полосы съемки зависит от высоты полета и угла обзора аппаратуры;

- прицельное фотографирование, предназначается для получения снимков заданных участков земли в стороне от трассы;

- глобальное фотографирование, которое производится с геостационарных и полярно-орбитальных спутников, обеспечивающих получение мелкомасштабных обзорных снимков всей Земли, кроме полярных шапок.

Существует ряд параметров определяющие возможность дешифрования космических снимков, это масштаб, пространственное разрешение, обзорность и спектральные характеристики.[2]

Масштаб и обзорность космических снимков позволяют выявить объекты разного уровня, заснятые в одно время и в одном режиме съемки.

Обзорность снимков космических снимков охватывает большую площадь по сравнению с аэроснимками. Для сравнения один снимок с космоса перекрывает площадь как 10000 аэрофотоснимков. При этом большие площади охватываются одновременно при одинаковых условиях, что позволяет изучать региональные и зональные закономерности, глобальные явления, вести исследования с мировом масштабе.

Комплексное отображение компонентов геосферы.

При совместном отображении разных компонентов геосферы (литосферы, гидросферы, биосферы, атмосферы) позволяет изучить их связи. Благодаря большой высоте съемок на снимках отображены облачные покровы планеты, в следствии обобщения изображения на них находят отображение глубинные геологические структуры. Исходя из этого космические снимки обеспечивают:

- изучение процессов в атмосфере;

- взаимодействие атмосферы  и океана;

- проявление гидродинамики  течений.

Все это дает ряд преимуществ при комплексном методе показаны взаимосвязи объектов, что облегчает дешифрование и дает возможность применение снимков для создание тематических карт.

Регулярная повторяемость космических снимков обеспечивают регулярную повторяемость съемки с заданным интервалом (годы, месяцы, дни и т.д.), что невозможно реализовать при других способах [11].

Также космические снимки могут использоваться как модель местности. Снимки представляют собой пространственно-временные модели, позволяя на их базе изучить временные изменения, используя принцип пространственно-временных рядов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2 Методы дешифрования космических  снимков при картографировании  земельных ресурсов

После проведения необходимых этапов на основе данных дистанционного зондирования выполняется ГИС- картографирование земельных ресурсов путем дешифрования.

Дешифрованием называют способ изучения объектов, явлений и процессов на земной поверхности, заключающийся в распознавании объектов по их признакам, определении характеристик, установлении взаимосвязей с другими объектами. Дешифрование различают по содержанию на топографическое, при котором со снимков получают информацию о земной поверхности и расположенных на ней объектах; и специальное, при котором информацию по тематике сельского хозяйства, геологического и т.д.[12].

Процесс дешифрования начинают с постановки общей задачи, которая определяется, учитывая реальные возможности получения материалов съемки, наличия соответствующей аппаратуры, опыта дешифровщиков и т.д.

При любом из видов дешифрования обязательно проводится подготовительный этап, включающий в себя подготовительные работы, обработку материалов снимков и создание растровой пространственной базы.

Обработка материалов космической съемки состоит из следующих этапов:

- формирование проекта  цифровой фотограмметрической системы  и загрузку в проект данных  космических снимков;

- выполнение планово-высотной привязки космоснимков;

- фотограмметрические работы  по внешнему ориентированию космоснимков;

- уравнивание результатов  фототриангуляции.

На данном этапе используют программный продукт Photomod и фотограмметрические сканеры [10].

Существуют три основных способов проведение дешифрования космических снимков: полевой, камеральный и комбинированный.

При полевом дешифровании сопоставляется изображение на снимках с местностью, в результате чего опознаются объекты и определяются и их свойства. Основными преимуществом этого способа является наибольшая полнота и достоверность результатов, при существенном недостатке, заключающемся в высокой трудоемкости, больших временных и денежных затратах.

При камеральном дешифровании происходит логический анализ изображений и применением всего комплекса дешифровочных признаков, с привлечением специальных программных устройств в лаборатории. стоит отметить плюсы данного метода:

-экономия времени и  денежных средств;

- хорошие условия труда;

- применение различных  средств автоматизации;

- использование вспомогательных  источников информации.

При всем этом возможно допущение погрешностей, что в итоге скажется на достоверности и потребует доработки данных полевым способом.

При комбинированном дешифровании применяют процессы и технологические методы полевого и камерального способов, что обеспечивает высокую экономическую продуктивность и достоверность полученных данных.

Благодаря таким очевидным достоинствам именно этот метод наиболее распространен.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3 Преимущества недостатки использования космических снимков

При изучении космических снимков при картографировании для ГИС выделила ряд достоинств их применения:

- спутник не испытывает  вибраций и резких колебаний, поэтому космоснимки удается  получать с высокой разрешающей  способностью и высоким качеством  изображения;

- снимки могут быть  переведены в цифровую форму  для последующей компьютерной  обработки;

- получение целостности окружающей  среды;

- многозональность и многофакторность  космических данных обеспечивает  комплексность оценки ситуации;

- оперативность, возможность  получения повторных изображений;

- относительно низкая  стоимость съемки единицы площади;

- возможность использования  полученных документов съемки  в делопроизводстве.

Однако следует отметить и ряд недостатков данного вида исследования:

- при работе на орбите  не удается получить съемки  чаще чем раз в 6-12 часов;

- возникновение трудностей для модернизации систем, так новые образцы датчиков могут работать только при новых запусках аппаратов;