Контрольная работа по «Аэрокосмические методы в лесном хозяйстве»

Министерство  образования и науки Российской Федерации

ГОУВПО «Уральский государственный лесотехнический  университет»

Заочный факультет

 

Кафедра

 

Контрольная работа по дисциплине: 
«Аэрокосмические методы в лесном хозяйстве»

Вариант № 7.

 

 

 

 

 

Выполнил: студент  Семерикова И. С.  
шифр 01757, группа 250203,

3 курс, (3,5 г.  об.)

Проверил:

 

 

 

 

 

 

 

Екатеринбург, 2012 г.

1. Материалы дистанционных съемок и их информативность.

 

Материалы дистанционного зондирования Земли находят все  более широкое применение при  ведении государственных земельного кадастра, кадастра недвижимости и  мониторинга земель. Это обусловлено, во-первых, относительной дешевизной обследования единицы площади дистанционными методами по сравнению с наземными, особенно при обследовании значительных территорий. Во-вторых, при дистанционном зондировании отсутствует непосредственный контакт между объектом исследования и техническими средствами, производящими измерения различных характеристик объекта, что обеспечивает неизменяемость объекта при обследовании. В-третьих, и это главное, дистанционное зондирование в целом дает более информативные материалы, характеризующие состояние объекта исследования: в результате зондирования получают продукцию, характеризующую количественно без пробелов и разрывов целые обследуемые площади как совокупность множества отдельных точек (естественно, с тем шагом, который определяется масштабом съемки и ее разрешающей способностью). При наземных обследованиях в большинстве случаев количественно фиксируется значение интересующего показателя лишь для ряда отдельных точек пробоотбора, а значения его для промежуточных точек приходится аппроксимировать.

Специфические требования к дистанционному зондированию для  целей мониторинга земель отличны  от таковых для земельно-кадастровых  съемок и обусловлены необходимостью выявления процессов на землях и  их динамики, что требует высокой  спектральной чувствительности аппаратуры. В результате требования к точности определения границ и ареалов  обследуемых процессов, в натуре нечетких и нерезких, снижаются. В  то же время повышаются требования к спектральным характеристикам  и объективности их регистрации (пригодна, например, многозональная цифровая сканерная съемка). Пространственная привязка информации достигается совместным применением нескольких видов различной  аппаратуры.

Методы дистанционного зондирования земной поверхности подразделяются на авиационные и космические. Использование аэрофотосъемки при МГЗ носит в настоящее время традиционный характер и подробно описано, возможности космической съемки исследованы меньше. Тем не менее, уже существует определенный опыт использования космической съемки высокого пространственного разрешения (с помощью спутников «QUICK BIRD» и «IKONOS») для целей инвентаризации и мониторинга территорий городов, различных по площади и природным условиям (Париж, Чикаго, Сан-Диего, Гавана, Стамбул, Анкара, Сингапур, Санкт-Петербург). В частности, обследуются объекты промышленности, городского хозяйства, транспортно-дорожной инфраструктуры, энергетики (теплоэлектроцентрали, линии электропередачи и их опоры) и др.; ведется анализ изменений городской застройки. Космические снимки применяются для крупномасштабного картографирования (М 1 : 1 000) и обновления цифровых векторных карт (Компания «Совзонд», www.sovzond.ru).

При дистанционном  зондировании проводят три основных вида работ:

получение материалов съемки;

их обработку;

создание карт и иных (не картографических) материалов по обработанным снимкам.

Аэрокосмические съемочные средства можно классифицировать:

• по используемому при съемке диапазону спектра электромагнитного излучения;
• по способу приема электромагнитного излучения;
• по способу доставки результатов съемки потребителю.

По используемому  при съемке диапазону спектра  электромагнитного излучения выделяют средства, работающие в оптическом диапазоне и работающие в радиодиапазоне. Классификация по этому принципу должна быть продолжена с постепенным  разделением на более узкие спектральные интервалы.

По способу  приема электромагнитного излучения  выделяют следующие средства:

• фотографические, в которых пространственное распределение яркостей непосредственно записывается на светочувствительных материалах в виде двумерного непрерывного изображения;
• оптико-электронные, в которых яркости дискретно измеряются с помощью фотоэлектрических, термоэлектрических и других приемников через промежуточные регистрирующие устройства;
• радиофизические, в которых информация, получаемая через радиоволны, принимается антеннами.

По способу  доставки результатов съемки потребителю  выделяют средства оперативные, в которых  информация о местности может  быть передана по радиоканалам в реальном времени, и неоперативные, продукция  которых доставляется только транспортными  средствами.

Сравнительные характеристики фотографической и нефотографических  съемок в литературе детально описаны. Специальные съемки позволяют диагностировать и оценивать некоторые распространенные на городских землях негативные процессы, (тепловое, радиоактивное и химическое загрязнение и др.). Применение материалов дистанционного зондирования в специальных разделах мониторинга земель и тематического картографирования описано в литературе (Антыпко А.И., 1992; Басманов А.Е., Горбачев В.В., 2002; Воробьева И.Б., Коновалова Т.И., 1998; Камышев А.П., 1999; Кирсанов А.А., 2000; Коновалова Т.И., 1998; Кравцова В.И., 1995; Михайлов А.Е. и др., 1993; Савиных В.П., Цветков В.Я., 2001; Садов А.В., Ревзон А.Л., 1979). С помощью этого метода возможно осуществление как элементарного слежения за появлением и исчезновением на землях города разнообразных физических объектов и положением их границ, так и анализ сложных процессов.

 

 

 

 

 

2. Накидной монтаж АФС  и оценка качества снимков.

 

Накидной монтаж АФС— большое количество контактных отпечатков (аэрофотоснимков), разложенных по рядам летно-съемочных маршрутов, совмещенных с учетом продольного и поперечного перекрытий, дающее фотографическое изображение обширной территории. Контактные отпечатки монтируются на больших щитах или столах. Они подкладываются по каждому маршруту в той же последовательности, в какой их получали во время аэрофотосъемки, так, чтобы совпадали контуры ситуации на смежных снимках в области продольного перекрытия. Необходимо, чтобы у снимков соседних летно-съемочных маршрутов также совпадали ситуации в области поперечного перекрытия. По Н. м. определяют, вся ли площадь аэрофотосъемки равномерно покрыта снимками, нет ли разрывов между маршрутами и сохранен ли заданный, процент продольного (60%) и поперечного (40%) перекрытий, а также знакомятся с общей ориентировкой аэрофотосъемки обширной территории. По Н. м. получают схему расположения отдельных аэрофотоснимков и их порядковый номер. Уменьшенная фотография с Н. м. называется репродукцией Н. м. В случае отсутствия репродукции Н. м. часто делают кальки со всего Н. м., на которых обводят контуры и номера аэрофотоснимков. Такие номерные схемы необходимы для стереоскопической обработки аэрофотоснимков и упорядоченного хранения большого количества контактных отпечатков.

После повторной  съемки забракованных маршрутов  привозят окончательную оценку материалов по их фотограмметрическому и фотографическому качествам. Фотограмметрическое качество аэрофотоснимков устанавливают  по степени соблюдения заданных продольных и поперечных перекрытий, параллельности сторон аэрофотоснимков линям базисов, прямолинейности базисов, прямолинейности  маршрутов и выравниванию аэропленки. Проверяют продольное и поперечное перекрытие по контактным отпечаткам с помощью фотограмметрической  линейки. Неудовлетворительными считают  аэрофотоснимки, имеющее продольное перекрытие меньше 56%, а поперечное - меньше 20%. Поперечное перекрытие измеряют между аэрофотоснимками смежных маршрутов так же, как при оценке продольных перекрытий. Для определения величины не параллельности линии базиса сторонам аэрофотоснимкам монтируют два смежных аэрофотоснимка маршрута по контрам, расположенным в близи начального направления. Затем измеряют угол между стороной одного из аэрофотоснимков и линией, соединяющей идентичные углы аэрофотоснимков. Контроль прямолинейности маршрутов при съемке равнинных районов проводят по накидному монтажу участка, а при съемке горных районов по накидным монтажам аэрофотоснимков отдельных маршрутов. Главные точки крайних аэрофотоснимков отдельных маршрутов соединяют прямой линией L и измеряют величину наибольшего отклонения центра аэрофотоснимка от прямой линии (стрельба прогиба 1). Если линия, соединяющая центры, представляет собой плавную линию без заметных местных искривлений, то для всего маршрута как отношение стрелы прогиба 1 к расстоянию между центрами крайних аэрофотоснимков L, умножение на 100. Если же на маршруте имеется одно или несколько - заметных искривлений, то соединяются прямыми линиями центры крайних аэрофотоснимков каждого из криволинейных отрезков, а измерение 1, L и вычисление показателя параллельности ведут для каждого из них отдельно. Не прямолинейность считается недопустимой, если будет 3. Выравнивание аэропленки предварительно проверяют по отсутствию видимой не резкости фотоизображения и видимого искривления контрольных нитей на аэрофотоснимках. А также просматривая аэрофотоснимки под стереоскопом. При этом аэрофотоснимки равнинной местности рассматривают при нулевом стереоэффекте (базис фотографирования перпендикулярен базису прибора). В этом случае стереомодель должна быть совершенно плоской. Просматривают аэрофотоснимки пересеченной местности при прямой стереоэффекте (базис фотографирования параллелен базису прибора), а при этом не должно наблюдаться заметных для глаз искажений закономерностей форм отдельных элементов рельефа. Если материалы аэрофотоснимка предназначены для стереофотограмметрической обработки, в начале в конце каждого маршрута и на каждом пятом аэронегативе измеряют отклонения от прямой изображения контрольных нитей. Отклонения, величина которых превышает 0,10 мм, признаются недопустимыми. При обнаружении отклонений свыше 0,10 мм и во всех других сомнительных случаях проводят контрольные измерения фотограмметрическими методами. Фотографическое качество аэрофотоснимков оценивают, последовательно просматривая их и глазомерно определяя степень удовлетворения тем требованиям, которые предъявляются к ним действующими инструкциями. Для объективной оценки качества негативов и контактных отпечатков пользуются эталонами и теми придержками, которые приводятся ниже. Резкость и проработка деталей в затененных и освещенных местах должны быть достаточными по всему полю изображения. На аэрофотоснимках должны отображаться все детали, которые имеются на негативе. Плотность и контрастность должны быть достаточными и равномерно распределены в центре и на краях. Для спектрозональных негативов максимальная плотность деталей на негативе не должна превышать 1,8-2,0ед. коэффициент контрастности должен находится в пределах 1,4-1,8, при этом разбалансировка слоев не должна быть выше 0,4-0,5 ед. Вуаль не должна препятствовать получения качественной печати, т.е. должна соответствовать техническим условиям, предусмотренным фабрикой на данный тип аэропленки: для спектрозональных негативов вуаль голубая – не более 0,6; вуаль пурпурная – не более 0,4. Не подлежат приемке спектрозональные негативы, снятые при повышенной дымке. Они характеризуются передержкой для пурпурного слоя, малым контрастом, монотонностью всего изображения. Изображения облаков от них, царапины, пятна, полосы и др. дефекты не должны препятствовать дешифрированию и выполнению фотограмметрических работ. Спектрозональные аэронегативы должны иметь ярко выраженное цветоделение, изображения хвойных и лесных пород должны заметно различать по цвету и всей площади, ограниченной изображением контрольных нитей. Нельзя допускать разницу цветового тона как между аэрофотоснимками одного маршрута, так и различных маршрутов. Цветопередача по всему объекту должна быть одинаковой. По измеренным величинам для каждого аэрофотоснимка и визуальной оценки устанавливают усредненное значение, которое объективно указывает на фотографическое качество фильма в целом. Если залет признан удовлетворительным, то выполняют чистовой накидной монтаж, на котором размечают рамки трапеции международной разграфки, пишут названия населенных пунктов и рек, а также номенклатуру трапеции. С накидного монтажа изготовляют репродукцию. Масштаб репродукции должен быть в три-четыре раза мельче масштаба аэрофотосъемки. Репродукции накидного монтажа изготовляют в дальнейшем при обследовании лесов и лесоустройстве. По ним можно предварительно ознакомиться с районом работ, разделить территорию на таксаторские участки, подобрать аэроснимки для полевых работ. Для изучения объектов земной поверхности, в том числе и лесов, широко применяются дистанционные методы. Они основаны на получении информации об исследуемых объектах на расстоянии путем регистрации электромагнитных излучений при помощи чувствительных приемников, устанавливаемых на самолетах, космических кораблях и др., или глазом человека. Источниками электромагнитных излучений являются Солнце и радио электрические приборы. Они излучают электромагнитные волны широкого спектрального диапазона. Излучение характеризуется длиной волны и чистотой колебаний. Длина волны выражается в микрометрах (мкм) – тысячных долях миллиметра или нанометрах (нм) – тысячных долях микрометра. В зависимости от длины волны электромагнитное излучение можно представить в виде шкалы спектра. При этом область спектра с интервалами длины волн менее 0,01 мкм принято называть рентгеновской, от 0,01-0,38 мкм – ультрафиолетовой (УФ), 0,38-0,76 мкм – видимой, 0,76-1000 мкм - инфракрасной (ИК), 1000 мкм и более – радиоволновой. При изучении поверхности Земли на расстоянии используются разные зоны спектра - от радиодиапазона до УФ. Дистанционные методы можно подразделить на аэрометоды, когда съемки или наблюдения выполняются из атмосферы, и космические методы из космоса. Дистанционные съемки и зависимости от применяемой аппаратуры подразделяются на фотографические и нефотографические. Материалы съемок могут быть представлены в виде снимков, записи на магнитные носители, графиков, регистрограмм и др. Нефотографические съемки могут быть пассивными и активными. Пассивная съемка могут быть пассивными и активными. Пассивная съемка заключается в регистрации солнечной радиации, отраженной объектом, или собственного теплового излучения земных объектов. К пассивным относятся сканерная (в том числе тепловая и микроволновая) и телевизионная съемки. Сканерная съемка осуществляется оптико-механическими сканерами телевизионная (ТВ) – передающими камерами, микроволновая – радиометрами. При активной съемке местность облучают искусственным источником лучистой энергии, отраженные при этом волны регистрирует приемник. Примером такого вида съемок является радиолокационная, или радарная, съемка (РЛ) с применением установленных на летальных аппаратах радиолокационных станций (РЛС), которые облучают местность электромагнитными волнами вдоль линии полета. Отраженные при этом сигналы фиксируется на электронно-лучевой трубке (ЭЛТ). Съемка может выполняться в одной зоне спектра (однозональная съемка) или одновременно в нескольких разных, более узких зонах электромагнитного спектра (многозональная, или много спектральная съемка). Каждый вид съемки имеет свои особенности, преимущества и недостатки. Например, РЛ – съемка не зависит от метеорологических условий: сканерные и ТВ – съемки обеспечивают оперативную - доставку информации из космоса на Землю в цифровой форме, что позволяет непосредственно ввести ее в ЭВМ и упростить машинный анализ съемочной информации: ИК тепловая и РЛ – съемки возможны не только днем, но и ночью. ИК тепловая съемка эффективно применяется для обнаружения локальных, в том числе подземных лесных пожаров. Многозональные съемки позволяют сопоставлять значения оптических плотностей в разных зонах спектра, а также получат цветные и ложно цветные изображение отснятых объектов. Некоторые из них уже применяются, другие начинают находить применение в лесном хозяйстве. Однако наиболее широкое применение при изучении лесов и контроле за их состоянием находят фотографические аэро - и космические съемки и аэровизуальные наблюдения. За рубежом широко применяются многозональные сканерные снимки.

 

 

3. Простая и утонченная фотосхемы. Способы их составления.

 

Фотосхемой называют фотографическое изображение местности, составленное из рабочих площадей снимков. Материалом для монтажа фотосхем служат контактные и, реже, увеличенные снимки.

Удобнее изготавливать одномаршрутные фотосхемы. Если возникает необходимость в обеспечении фотосхемами территорий, выходящих по площади за пределы одномаршрутной фотосхемы, монтируют несколько одномаршрутных фотосхем. Наклеивают их на основу одну под другой. Это позволяет избежать в некоторых случаях значительных расхождений ситуационных элементов в полосе поперечного перекрытия фотосхем. Маршрутные границы рабочих площадей фотосхем, проведенные по их идентичным точкам, могут существенно различаться по начертанию.

Возможность изготовления единой многомаршрутной  фотосхемы при благоприятных условиях (местность равнинная, снимки гиростабилизированные) не исключается. 
Преимущества фотосхем:

1. для их изготовления не требуется геодезической подготовки снимков и на монтажные работы требуется мало времени;
2. Фотосхемы можно использовать как приближенный картографический материал на стадии предварительного изучения территорий и эскизного межевания.
3. фотоизображение содержит большой объем самой свежей информации о состоянии угодий, объектов инфраструктуры, водоемов и др.
4. Фотосхемы — более удобный материал, чем отдельные снимки, для тех видов дешифрирования, в которых требуется выявление взаимосвязей элементов ландшафта, закономерностей строения рельефа на больших территориях, например при почвенном дешифрировании или мелиоративных изысканиях.
5. Фотосхемы — незаменимый материал при выполнении дешифровочных работ с борта самолета или вертолета (аэровизуальное дешифрирование). 
   Различают два способа монтажа фотосхем: 
   1. по соответственным точкам  
   2. по начальным направлениям. 
   1. Способ монтажа фотосхем по соответственным точкам  
   Может быть реализован в двух вариантах:
1. индивидуальной
2. совместной обрезки снимков.

Достоинство рассмотренного способа — высокая  производительность и простота технологии. Однако влияние рельефа местности  и угла наклона снимка на смещение точек, используемых 
при монтаже, может существенно искривить направление фото 
схемы даже при идеальной прямолинейности съемочного марш 
рута. 
2. Способ монтажа по начальным направлениям сложнее по технологии и менее производителен, но он позволяет сохранить то направление маршрута, которое было при съемке, например прямолинейное. 
Технология монтажа этого способа следующая. На всех снимках накалывают рабочие центры — четкие точки изображения, надежно опознаваемые на смежных снимках. Они должны располагаться не далее чем 0,05 от главной точки снимков. Опознают и накалывают выбранные рабочие центры на смежных снимках. Направления на снимке, исходящие из собственного рабочего центра на рабочие центры, перенесенные со смежных снимков, называют начальными.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Искажения из-за рельефа на плановых аэрофотоснимках.  
   Способы устранения.

Аэрофотоснимок плановый — аэрофотоснимок, полученный при производстве плановой аэрофотосъемки. Отклонение оптической оси АФА от отвесного положения при этом обычно не превосходит 3°, поэтому масштаб планового А. при измерениях, не требующих высокой точности, определяется по той же формуле, что и горизонтального А.

Если, пользуясь плановым А., требуется  определить расстояние на местности  так, чтобы ошибка не превышала заданной величины Д, то А. можно пользоваться лишь в пределах окружности, описанной  из координатной точки аэрофотоснимка радиусом.

В равнинных  районах плановым А., если известен его масштаб, можно пользоваться в измерительных целях так  же, как и картой, при этом ошибка в определении расстояний не превысит 1—2 мм по сравнению с тем, как  если бы А. был горизонтальным.

Вычисление  поправок из-за влияние рельефа местности является необходимой процедурой при обработке материалов гравиметрических съемок. Величина поправки характеризует аномальный эффект, обусловленный отклонениями физической поверхности Земли от плоскопараллельного слоя.

Изображения точек аэроснимка совмещают с одноименными точками опорного планшета только при трансформировании начальной зоны, в которой должна располагаться большая часть площади аэроснимка. Переход к следующим зонам осуществляется изменением масштаба изображения. Перед трансформированием аэроснимка необходимо вычислить для всех точек опорного планшета поправки за рельеф относительно средней плоскости начальной зоны.

Превышение  данной точки относительно средней  плоскости начальной зоны вычисляют  по формуле

hi = Ai - A1

 где Ai - высота данной точки, определенная по карте или из стереоскопических измерений;

A1 - высота  средней плоскости начальной  зоны.

Высоту  фотографирования H1 вычисляют для  каждого аэроснимка по формуле

H1 = H0 - A1

где H0 - высота фотографирования над уровнем  моря.

Вычисленные поправки за рельеф вводят графически в положения точек на опорном  планшете. Если данная точка расположена  выше средней плоскости начальной  зоны, то величину поправки h откладывают  по направлению от центра аэроснимка, а если ниже - то к центру аэроснимка.

Наколотые на опорном планшете новые точки  обводят при помощи кронциркуля  кружками диаметром 2 мм, а наколы зачерняют тушью или карандашом.