Слайд 12 Освещенность земной поверхности, т.е. количество световой энергии, приходящейся
й солнечной радиации, соотношение между которыми меняется в зависимости от:
•
высоты Солнца,
• крутизны
• и ориентировки склонов.
При высоком Солнце преобладает прямая радиация, что приводит к резким различиям в освещенности склонов разной экспозиции: одни склоны оказываются освещенными, другие — в тени или полутени. В ясный, безоблачный день в околополуденные часы освещенность склонов может различаться в четыре—шесть раз. Тени в это время занимают наименьшую площадь, но зато плотность их очень велика, поэтому объекты в тенях распознаются очень неуверенно или не распознаются вовсе.
При низком Солнце возрастает доля рассеянной радиации, тени становятся более прозрачными, хотя и значительно большими по площади. Разница в освещенности склонов разной экспозиции уменьшается.
Масштабы аэрофотоснимков
При планировании аэрофотосъемки масштаб аэрофотоснимков выбирается в зависимости от того, с какой подробностью необходимо получить требуемые данные о противнике и местности. Чем крупнее масштаб аэрофотоснимка, тем больше подробностей по нему можно выявить. Однако укрупнение масштаба аэрофотоснимков ведет к увеличению их количества и времени на их обработку.
Командиры подразделений обычно используют аэрофотоснимки крупного масштаба для изучения противника. При решении навигационных задач, определении координат целей, действиях в воздушном десанте и в других случаях используются аэрофотоснимки средне- и мелкомасштабные.
Слайд 17 Косвенные признаки делят на три группы индикаторов: 1. Объектов
снимке дороги на пересечении с рекой предполагает наличие моста или
брода),
2. Свойств объектов (чаще скрытые) – например, индикатором горно-обогатительных предприятий оказываются отстойники (водоемы, имеющие в плане конфигурацию близкую к правильной,
3. Движения или изменений – объекты-индикаторы динамики, которые позволяют выявить наличие движения или временных изменений по материалам одной съемки (например, мутьевые потоки, выносимые реками в прибрежную зону озер или морей, говорят о течении в приповерхностном слое воды. Ориентировка песчаных дюн позволяет определить направление преобладающих ветров
Под обнаружением понимается установление объекта без определения его сущности. Выявление объекта с определением качественных и количественных характеристик его сущности является распознаванием.
Дешифрирование опасных геологических процессов и явлений
Дешифрирование аэрофотоснимков как процесс обработки наряду с фотограмметрическими измерениями представляет собой один из способов получения информации об изучаемой местности по изображению. Главное назначение дешифрирования аэрофотоснимков как процесса – получение «осмысленной» информации об объектах и элементах местности. Важную роль также играют количественные характеристики местности, получаемые при интерпретации в ходе проведения дешифрирования. Результаты дешифрирования аэрокосмоснимков выводятся в графической, цифровой или текстовой формах. Дешифрирование является комплексным и подразделяется на несколько этапов:
1. Обнаружение – начальный этап (низший уровень). Состоит в поиске на снимке участков, где вероятнее всего изображены объекты местности. Формально на данном этапе решается задача вероятностного отнесения изображения к категории: «сигнал-шум» или «шум».
2. Распознавание – второй этап (средний уровень). Заключается в определении обнаруженных на снимке объектов. Существует два подхода к распознаванию: интерпретационный и формальный:
интерпретационный подход – определяется функциональное предназначение объекта, его роль среди окружающих объектов и т.п.;
формальный подход – простое разделение объектов на классы, установленные заранее. Предварительная классификация даёт толкование каждого из установленных классов.
3. Определение характеристик объектов – третий этап (высший уровень). Осуществляется анализ и обобщение качественных и количественных характеристик объекта с целью установления его состояния и значимости в конкретной обстановке. Количественные и качественные характеристики объектов определяются путём измерения параметров фотоизображений: геометрических размеров, параллаксов и т.д. При проведении оценки выясняются: состав пород леса, характер грунта, материал покрытия дорог, расстояния между объектами, линейные размеры объектов и многое другое.
Фотодокументы, применяемые в войсках
В условиях современной войны мотострелковые части и подразделения, усиленные артиллерией и танками, играют ведущую роль. Поэтому они должны в достаточной мере обеспечиваться данными тактической аэрофоторазведки.
Так, в зависимости от вида и характера предстоящих боевых действий части и подразделения в ходе Великой Отечественной войны обеспечивались необходимыми фотодокументами: фотосхемами, фотопланшетами, схемами с выборкой на них объектов, которые требовались для изучения обстановки к предстоящему бою, бланковыми схемами с обстановкой, нанесенной по данным аэрофоторазведки, схемами городов и населенных пунктов и графическими разведывательными схемами.
Фотодокументом называется фотографическое изображение участка местности, дополненное топографическими, картографическими и разведывательными данными, оформленными в соответствующих условных знаках.
Для их изготовления используются материалы аэрофотосъемки. Фотодокументы создаются, как правило, на наиболее важные районы и полосы боевых действий войск: участки форсирования крупных водных преград и десантирования войск, крупные населенные пункты, железнодорожные узлы, порты и другие объекты.
К основным фотодокументам относятся: аэрофотоснимки с координатной сеткой, фотосхемы, фотопланы и фотокарты.
Аэрофотоснимок с координатной сеткой представляет собой отдельный аэрофотоснимок, на который нанесены километровые линии в системе координат, принятой на топографической карте. На аэрофотоснимке подписывают его масштаб, название наиболее важных объектов местности (населенных пунктов, урочищ и т. п.), наносят оцифровку линий сетки, взятой с карты. Такой аэрофотоснимок предназначается для целеуказания и ориентирования на местности.
Наиболее важным фотодокументом являлась фотосхема или монтаж нескольких фотоснимков одного района местности. Фотосхемы изготавливаются в масштабе: для полка — от 1:5000 до 1:7000, для батальона — от 1:2000 до 1:4000. Фотосхема — разведывательный фотодокумент, смонтированный из аэрофотоснимков но общим контурам в единую картину местности. Она используется для оперативного доведения до штабов и войск разведывательной информации о противнике и местности, а также для детального изучения местности и ориентирования на ней. Чаще всего фотосхема изготовляется из нетрансформированных аэрофотоснимков на участки форсирования водных преград, десантирования войск, на районы, где произошли значительные изменения местности, не указанные на топографических картах.
Фотоплан — измерительный фотодокумент (а при нанесении на него данных о противнике — разведывательный фотодокумент), составленный из трансформированных фотоотпечатков с нанесенной координатной сеткой. Он предназначен для определения координат элементов боевых порядков войск и целей в отдельных районах, не обеспеченных крупномасштабными топографическими картами. По точности фотоплан соответствует топографической карте того же масштаба. Информация о местности наносится на фотоплан по данным дешифрирования аэрофотоснимков и с крупномасштабных топографических карт.
Фотокарта — фотоплан с впечатанным рельефом, надписями собственных названий и характеристик объектов. Она служит для тех же целей, что и топографическая карта. Фотокарта изготовляется при наличии времени. Основой такой карты служит фотоплан, изготовленный в рамках соответствующего листа топографической карты. На фоне фотоизображения фотокарты вычерчиваются условными знаками основные элементы местности (улицы в населенных пунктах, дороги, реки и другие объекты), проводятся горизонтали и подписываются отметки высот.
В Красной Армии в годы Великой Отечественной войны достаточно полно обеспечивались части и подразделения также разведывательными схемами с нанесенной обстановкой (эти документы затем дополнялись данными своей и артиллерийской наземной разведки) и схемами городов и населенных пунктов.
Потребность полка и батальона в тех или других фотодокументах зависела от вида и характера предстоящих боевых действий. Если предстоял прорыв позиционной обороны противника, то, например, разведывательными и бланковыми схемами обеспечивались все командиры до командира роты, а схемами населенных пунктов и командиры взводов. В ходе Великой Отечественной войны при подготовке к прорыву позиционной обороны противника командиры частей и подразделений наземных войск были достаточно обеспечены документами разного рода.
Слайд 11 Тень — дешифровочный признак, позволяющий судить о пространственной
Собственная тень позволяет судить о поверхности объектов, имеющих объемную форму:
резкая граница тени угловатых объектов характерна для крыш домов, а размытая – свидетельствует о плавной поверхности, например, крон деревьев. Падающая тень играет огромную роль. Определяет вертикальную протяженность и силуэт объекта. Позволяет сравнить объекты по высоте.
Размер объекта — не вполне надежный признак. При дешифрировании чаще используются не абсолютные, а относительные размеры объектов.
Яркостные признаки (уровень яркости, фототон, цвет, спектральный образ). На возможность геологического дешифрирования существенно влияют спектральные характеристики (степень контраста геологических тел, отличающихся по спектральной яркости). При многозональной съемке в разных спектральных интервалах геологические тела, снятые при различных погодных условиях, отображаются на космических снимках с разной степенью контрастности.
Качество выходного материала
М 1:500, разрешение фотоснимков на местности не менее 5-7 см в пикселе, плотность точек земли не менее 5-9 точек на кв.м., высокая детализация съёмки, чётко фиксируются границы опасных геологических процессов и явлений, проявленных в рельефе:
— оползни, описание (бровки срыва, цирк оползня, язык оползня, рвы отседания, ступенчато-глыбовая поверхность, валы выпирания и наплывы, откосы обрушения и размыва, бугры, западины. Оконтуривание всего тела оползня и т.д.);
— обвалы и осыпи, описание (поверхность отделения обвалившейся массы, размеры и формы, уклоны, области транзита и т.д.);
— сели, описание (формы водосборного бассейна и русла, задернованность склона и т.д.);
— карст, описание (карры, западины, воронки, карстовые блюдца, увалы и т.д.);
— карстово-суффозионные процессы, описание (западины, воронки, блюдца, увалы и т.д.);
— лавины снежные, описание (соответствующие формы рельефа, снегосборные карово-эрозионные воронки и т.д.);
— переработка берегов морей, озёр, водохранилищ, описание (пляжи, береговые бары, томболы или переймы, пересыпи, косы, стрелки, клифы);
— суффозия, описание (просадочные явления – блюдца, воронки, западины);
— морозное пучение, описание (коренные пучины (высота достигает 30-40 см), рельеф, обеспечивающий наилучший водоотвод, уменьшает возможность возникновения пучин. Верховные пучины до 5-10 см при неблагоприятных условиях не выделяются);
— термокарст, описание (провальные, просадочные явления, натёчные образования (гейзериты и травертины)) и явления, связанные с мерзлотой (курумы, солифлюкция и т.д.).
М 1:1000, разрешение фотоснимков на местности не менее 7-10 см в пикселе, плотность точек земли не менее 3-5 точек на кв.м. с худшей детализацией:
— оползни, описание (бровки срыва, цирк оползня, язык оползня. Оконтуривание всего тела оползня);
— обвалы и осыпи, описание (поверхность отделения обвалившейся массы, размеры и формы, уклоны, области транзита. Оконтуривание осыпи и обвала);
— сели, описание (формы водосборного бассейна и русла, задернованность склона. Оконтуривание селевого бассейна);
— карст, описание (воронки, карстовые блюдца);
— карстово-суффозионные процессы, описание (воронки, крупные блюдца, западины);
— лавины снежные, описание (соответствующие формы рельефа, снегосборные карово-эрозионные воронки);
— переработка берегов морей, озёр, водохранилищ, описание (пляжи, береговые бары, томболы или переймы, пересыпи, косы, стрелки, клифы);
— суффозия, описание (просадочные явления – крупные блюдца, воронки, западины);
— термокарст, описание (провальные, просадочные явления, натёчные образования (гейзериты и травертины)) и явления, связанные с мерзлотой (курумы, солифлюкция и т.д.).
М 1:2000, разрешение фотоснимков на местности не менее 10-15 см в пикселе, плотность точек земли не менее 2-3 точки на кв.м., плохая детализация:
— оползни, схемы описания (бровки срыва, цирк оползня, язык оползня. Оконтуривание всего тела оползня.);
— обвалы и осыпи, схемы описания (поверхность отделения обвалившейся массы, размеры и формы, уклоны, области транзита. Оконтуривание осыпи и обвала);
— сели, схемы описания (формы водосборного бассейна и русла. Оконтуривание селевого бассейна);
— лавины снежные, схемы описания (соответствующие формы рельефа, снегосборные карово-эрозионные воронки);
— карст, схемы описания (воронки, карстовые блюдца);
— термокарст, схемы описания (провальные, просадочные явления) и явления, связанные с мерзлотой большой протяженности (курумы, солифлюкция и т.д.);
— переработка берегов морей, озёр, водохранилищ, описание (пляжи, береговые бары, томболы или переймы, пересыпи, косы, стрелки, клифы).
М 1:5000, разрешение фотоснимков на местности не менее 15-20 см в пикселе, плотность точек земли – 0.5-1 точки на кв.м.
Выделение границ крупных тел оползней, крупных осыпей и обвалов, селевых бассейнов, курумов, имеющих большую площадь, проявления термокарста, имеющие большую площадь.
М 1:10000, разрешение фотоснимков на местности не менее 20-30 см в пикселе, плотность точек земли не менее 1-5 точек на кв.м.
Выделение границ крупных тел оползней, крупных осыпей и обвалов, селевых бассейнов, курумов, имеющих большую площадь, проявления термокарста, имеющие большую площадь.
Слайд 19 Топографическому дешифрированию подлежат многие малые и слабоконтрастные объекты
тот факт, что возможность их восприятия прямо зависит от соотношения
оптического контраста и размера деталей аэрофотоизображения.Установлено, что объект воспринимается, когда его размер на аэроснимке при любом контрасте (в том числе — оптимальном) не меньше 0,10 мм, а контраст при любом размере не меньше 0,06 (практически — до 0,10). Следовательно, уменьшение контраста аэрофотоизображения объекта и фона должно компенсироваться увеличением оригинального размера этого изображения, и наоборот.Границы контуров на аэроснимках представляют собой не контрастные линии, а размытые (в силу светорассеяния, и смаза при аэросъемке) переходные полосы. Общую размытость границ контуров определяют как резкость аэрофотоизображения, размытость деталей — как его четкость. Резкость и четкость изображения снижаются с увеличением светочувствительности фотоматериалов, что особенно следует иметь в виду при крупномасштабной топографической аэросъемке.
Заключение
Неоднократные исследования при использовании воздушного лазерного сканирования для целей инженерной геологии позволили оценить качество цифровых моделей рельефа с разными плотностями точек лазерных отложений и определить, какие опасные геологические процессы и явления (ОГПиЯ) устойчиво дешифрируются при сканировании местности для получения топографических планов того или иного масштаба. Методика дешифрирования ОГПиЯ по данным воздушного лазерного сканирования в данном случае направлена на решение теоретических и прикладных задач в инженерной геодинамике – выявление пространственного развития «геологических процессов».
Согласно части I СП 11-105-97, дешифрирование аэро- и космоматериалов и аэровизуальные наблюдения следует предусматривать при изучении и оценке инженерно-геологических условий значительных по площади (протяжённости) территорий, а также при необходимости исследования динамики изменений этих условий.
Дешифрирование аэро- и космоматериалов и аэровизуальные наблюдения предшествуют полевым инженерно-геологическим исследованиям, позволяя получать важную инженерно-геологическую информацию. Преимуществом аэрометодов является возможность наблюдений за динамикой изменений компонентов геологической среды под влиянием природно-техногенных факторов (путём проведения повторных съёмок).
Однако согласно СП 47.13330.2012, проведение дешифрирования инженерно-геологических условий не является обязательным, так как трассирование линейных и площадных объектов выполняется в составе инженерно-геодезических изысканий, как правило, в два этапа – камерального и полевого. Опасные геологические процессы выявляются после трассирования или привязки на местности, и зачастую приходится производить перетрассировку или перенос сооружения ввиду серьёзного удорожания проекта или невозможности защитить искусственное сооружение от воздействия опасного для него процесса.
Таким образом, с учётом высоких требований к качеству выполнения работ на линейных и площадных объектах и минимальных сроков для сдачи отчётов, появляется необходимость применения традиционного геологического дешифрирования для минимизации перетрассировок или переносов проектов сооружений. Однако ранее использовавшиеся аэрометоды достаточно затратны по времени и финансам, и в настоящее время появилась необходимость в оптимизации цикла инженерно-геологических изысканий за счёт встраивания в него дешифрирования. Уникальность воздушного лазерного сканирования (высокая плотность точек измерений) и хорошая разрешающая способность камер для аэрофотосъёмки, используемых для топографических исследований, позволили использовать получаемые данные для инженерно-геологических изысканий линейных объектов.
Преимущество предлагаемой оптимизированной схемы исследований достигается за счёт «распараллеливания» работ при комплексном дешифрировании (геологическое дешифрирование выполняют инженеры-геологи, топографическое – топографы) и дальнейшей верификации данных, и при этом не происходит увеличения длительности исследований. В дальнейшем полученные цифровые модели топопланов с нанесённой информацией по инженерно-геологическим условиям используются как для камерального трассирования, так и для полевых работ. Оптимизированная схема исследований не выходит за рамки нормативных документов и не нарушает стадийности.
Вместе с тем, в комплексе инженерных изысканий по предлагаемой схеме возможно проведение специальных видов исследований, включающих изучение динамики рельефа, глобальный и локальный геодинамический, а также геотехнический мониторинг. Эти специальные виды работ взаимосвязаны со всем комплексом изысканий (рис. 2).
Рис. 2. Оптимизированная логическая схема комплекса инженерно-геологических изысканий
Таким образом, выстраивание схемы проведения мониторинга, основанного на технологии воздушного лазерного сканирования, совмещённого с аэрофотосъёмкой, позволит не только решить задачи инженерной геологии, но и планировать полевые работы, производить контроль полевых работ, а также проектировать сети геотехнического мониторинга.