wv.vv.sz

Нормальная форма:

Стандартизированная форма:

 

Доверительные интервалы для коэффициентов регрессии:

 

Для функции регрессии:

 

Для индивидуальных значений:

Церковь при воскресной школе, является приписной к Рождество-Богородицкой церкви г. Добрянки. Дата постройки – 2000г

Освящена 22 апреля 2000 года в Лазареву субботу архимандритом Стефаном (Сексяевым).

Здание перестроено из здания детского сада (1934 года постройки).

Адрес: 618740 Пермский край, г. Добрянка, ул. Куйбышева, д.18. Настоятель – протоиерей Петр Савинов.

Дежурный телефон церкви:8-34-265-2-68-92.

Проезд от автовокзала Перми до автостанции г. Добрянка.

 

wv.vv.sz

 

щ

ОС

оС1

О II

О.

О

1!

ft о аз С

о"

>.

II

 

с* X

з;

аЗ

О

 

 

 

 

 

 

{Q
О а ь о	S5
о	со
а. н	ро	1—■
•5	«J		J2
<: S			са
s		О
Милл	X	о.
Сан	Sf =3	Мет

Рис. 1.2. Схема деления спектра электромагнитного излучения

2 Л И. Обиралой и;:р

яркости. Суммарная энергия облучения, Вт • м^-2, в некотором спектральном интервале Х\—Xj, создаваемая Солнцем на верхней границе атмосферы на элементарной площадке, расположенной перпендикулярно к направлению падения лучей, определяется интегралом:

 

E=fy(X)dX, (1.1)

 

где ф(А) — спектральная интенсивность излучения.

Электромагнитное излучение, поступающее на снимаемую по­верхность, состоит из двух составляющих: прямое солнечное излу­чение и диффузное — рассеянное атмосферой и отраженное объектами земной поверхности. От соотношения доли прямой и диффузной радиации зависит освещенность объектов. В общем случае при безоблачном небосводе вклад рассеянной радиации в суммарную освещенность невелик.

Суммарная освещенность объекта зависит от высоты солнца, которая определяется широтой места наблюдения, датой и мест­ным временем наблюдения.

Максимальное количество (до 99,9 %) солнечной энергии, по­ступающей на поверхность Земли, приходится на спектральный интервал X = 0,3..,4,0 мкм с преобладанием в видимой зоне спект­ра X = 0,4...0,7 мкм. При длине волны более 5 мкм отражение излу­чения не происходит.

Объекты земной поверхности излучают в пространство соб­ственную радиацию. Собственное излучение также относят к есте­ственному. Собственное излучение в видимой зоне спектра прак­тически отсутствует. В спектральной зоне от 2 до 5 мкм интенсив­ности собственного и отраженного излучения примерно одинако­вы. При выполнении аэро- и космических съемок объектов Земли излучения в данной зоне спектра регистрируют суммарно. Соб­ственное излучение испускается земными объектами на длинах волн более 5 мкм. Его называют тепловым излучением. Максимум собственного излучения приходится на длину волны А.= 10 мкм (рис. 1.3).

Интенсивность самоизлучения зависит от температуры объекта и длины волны.

Аналогично отраженному собственное излучение может быть диффузным и направленным.

В качестве искусственных источников излучения, используе­мых для освещения (облучения) объектов земной поверхности, применяют оптические генераторы (лазеры) и радары (радиолока­торы). Искусственные источники различаются по интенсивности, спектральному составу и поляризации генерируемого излучения, потребляемой мощности питания и т. п. Технические характери-

 

стики искусственных источников излучения следующие: макси­мальная пиковая сила излучения, амплитудно-временной показа­тель силы излучения, относительная спектральная интенсивность излучения, диаграмма направленности излучения. Интегральная облученность, создаваемая на поверхности объекта, помимо пере­численных характеристик, зависит от времени облучения и высо­ты полета. Искусственные облучатели применяют при съемках по­верхности Земли как с воздушных, так и с космических летатель­ных аппаратов.

 

1.4. РОЛЬ АТМОСФЕРЫ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ АЭРО-И КОСМИЧЕСКИХ СЪЕМОК

 

Все виды излучения (солнечное или от искусственного источ­ника, отраженное или собственное) частично рассеиваются, по­глощаются и отражаются атмосферой. При этом изменяются по­ляризация, спектр несущих и модулированных частот, происходит рефракция лучей и т. п. При аэро- и космических съемках поляри­зация излучения значения не имеет и не учитывается.

Атмосфера состоит из газов, водяного пара и различных приме­сей, так называемых аэрозолей (мельчайших взвешенных твердых и жидких частиц). Основная масса атмосферы (99,9 %) сосредото­чена в слое ниже 50 км, поэтому здесь и происходят основные ис­кажения проходящего через нее излучения.

Атмосфера представляет собой фильтр с достаточно нестабиль­ными пропускными характеристиками. Нестабильность вызыва­ется сложным вещественным составом и движением воздушных потоков атмосферы, обусловленным различием температуры и давления п ее слоях. Для описания оптических свойств использу­ют критерий, называемый пропускной способностью атмосферы. Этот критерий зависит от оптической плотности, наличия меха­нических частиц, водяных паров, длины волны излучения, толщи­ны слоя атмосферы, через который проходит излучение, и т.д. Искажению подвергается отраженное и собственное излучение объектов. Чем больше оптическая толщина атмосферы между

 

объектом и съемочной аппаратурой, тем больше искажение. При малых высотах съемки (до 200...400 м) атмосфера практически не изменяет спектральный состав излучения.

Газы и аэрозоли, входящие в состав атмосферы, изменяют спектр проходя/него электромагнитного излучения: полностью или частично поглотают лучи некоторых спектральных зон. Ос­новные поглотители солнечного излучения — водяной пар, дву­окись углерода и озон. Существуют спектральные интервалы, в которых атмосфера прозрачна для прохождения лучей. Их назы­вают «окна прозрачности» (рис. 1.4), и в них излучение практичес­ки не поглощается.

Съемки поверхности Земли необходимо выполнять в спект­ральных интервалах, прозрачных для прохождения лучей. Такими в оптическом диапазоне являются видимая область спектра и не­которые спектральные зоны в инфракрасной (ИК) области: ДА = 0,95...1,05; 1,2...1,3; 1,5...1,8; 2,1...2,4; 3,3...4,2; 4,5...5,1; 8,7...9,0; 10,0... 14,0 мкм. Спектральные интервалы ДА = 3...5 мкм и АЛ — 8... 14 мкм называют соответственно «ближним» и «дальним» тепловым окном прозрачности атмосферы.

Механические частицы и водяной пар в атмосфере образуют так называемую атмосферную дымку, которая снижает контраст изображения. Возникновение атмосферной дымки обусловлено рассеянием излучения частицами и аэрозолями, размер которых значительно меньше длины волны К. Интенсивность рассеяния в соответствии с законом Релея обратно пропорциональна к⁴. Наи­большему рассеянию подвергается излучение в ультрафиолетовой, фиолетовой и синей зоне спектра. Синие лучи рассеиваются при­мерно в двадцать раз больше, чем инфракрасные. Следовательно, при съемке в синей зоне спектра можно ожидать ухудшения каче­ства изображения.

Рассеяние излучения пропорционально толшине слоя атмо­сферы, через который оно проходит, что учитывают при расчетах интенсивности рассеяния.

Интенсивность рассеяния за­висит от угла между направле­нием падающего и отраженного потока. Поэтому положение ес­тественного или искусственного и сточн и ка облуче н и я от н ос и-тельно объекта съемки, а также направление излучения учиты­вают при съемках.

Следующий критерий, вли­яющий на построение сним­ка, — рефракция светового луча в атмосфере (атмосферная реф­ракция). Атмосферная рефрак­ция — это искривление светово­го луча, направленного к объек­тиву съемочной системы. Объясняется это тем, что в ат­мосфере происходит уменьше­ние ПЛОТНОСТИ ВОЗДуха С увели- Рис. 1.5. График вертикальной (фото-

чением высоты относительно тттттмттМ рефракции атмосферы земной поверхности. При про­хождении светового луча из области с большей плотностью в об­ласть с меньшей плотностью происходит его отклонение. Если атмосферу описать моделью, состоящей из нескольких горизон­тальных слоев с изменяющейся плотностью воздуха, то рефрак­цию можно представить в виде графика, показанного на рисунке 1.5. Asa —луч, не искаженный влиянием рефракции атмосферы, Asd — реальный луч, строящий изображение точки d на снимке. Расстояние ad на снимке есть искажение положения точки, вы­званное влиянием рефракции атмосферы. При выполнении аэро- или космических съемок горизонтальная рефракция атмо­сферы значительно меньше вертикальной и ее практически не рассматривают.

Вертикальная рефракция атмосферы, ее называют фотограм­метрической, рассчитывается для стандартного состояния атмо­сферы, зенитного расстояния луча Д угла, под которым луч про­ходит атмосферу, длины волны излучения, давления и т. л. Реф­ракцию атмосферы R измеряют в минутах.

Значения фотограмметрической рефракции R в стандартной атмосфере при Z~45° и л = 656 мкм для различных высот Н над поверхностью Земли следующие:

//, км I 2 4 8 18 40 80 200 300 Щ мин 2 5 9 15 22 12 6 2,5 1,5

Рассмотренные оптические свойства атмосферы оказывают влияние при производстве аэро- и космических съемок. При их организации и проведении необходимо учитывать оптику атмо­сферы с целью повышения изобразительного и метрического ка­чества получаемых снимков.

 

 

1.5. ОБЪЕКТЫ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ КАК ОТРАЖАТЕЛИ И ИЗЛУЧАТЕЛИ ЭНЕРГИИ

 

При съемке земной поверхности объект местности представля­ется энергетическим полем, несущим информацию. Энергетичес­кое излучение съемочная система регистрирует в определенном угловом интервале и с определенной точки пространства. При этом поверхность объекта представляется суммой элементарных площадок. В зависимости от расположения центра наблюдения (положения съемочной системы) и элементарной площадки объекта регистрируемое излучение изменяется по интенсивности и спектральному составу. Результаты измерений отображаются на снимке в виде полей яркости (в черно-белом или цветном вариан­те). При этом образовавшееся изображение уникально, так как спектральный состав, суммарная интенсивность и направленность излучения изменяются во времени. Поэтому существует малая ве­роятность повторения сочетания условий, определяющих свой­ства энергетического поля, а значит, мала вероятность получения иного снимка с аналогичным распределением полей яркости (цвета).

Изменяется излучение вследствие множества причин (суточ­ные и сезонные изменения состояния объекта, природно-есте-ственного и антропогенного характера), которые можно разделить на две группы: первая — факторы, определяющие свойства самого объекта (физические, химические и др.), вторая — внешние усло­вия формирования энергетического поля, например условия осве­щения объекта.

Полнота и достоверность информации, получаемой при съемке земной поверхности, в значительной степени зависят от правиль­ности учета свойств энергетического поля, создаваемого объектом съемки.

При пассивных аэро- и космических съемках интерес пред­ставляют лучи, отраженные и излучаемые объектами земной по­верхности.

Критериями отражательной способности служат коэффициен­ты интегральной яркости, спектральной яркости, интегральные и спектральные индикатрисы рассеяния.

Коэффициентом интегральной яркости г (КЯ) называют отно­шение интегральной яркости объекта В в данном направлении к интегральной яркости идеально отражающей поверхности B_Q, определяемых при одинаковых условиях освещения и наблюде­ния. Идеально отражающей считают поверхность, которая полно­стью и равномерно по всем направлениям отражает падающую на нее радиацию. Коэффициент интегральной яркости определяется в широкой спектральной зоне, и вычисляют его по формуле

 

г=В/В₀. (1.2)

 

Если яркости измеряли в узких спектральных зонах, то их на­зывают монохроматическими яркостями. Отношение монохрома­тических яркостей объекта В_х и идеально отражающей поверхнос­ти Bqx, измеряемых при одинаковых условиях освещения и наблю­дения, называют коэффициентом спектральной яркости г_х (КСЯ):

 

гх = В_х/В_ох. (1.3)

 

Коэффициенты интегральной и спектральной яркости могут определяться для различных направлений отражения излучения.

Коэффициенты интегральной и спектральной яркости зависят (общий случай) от многих факторов:

 

D

^ho, А»gp4ф>-), (1.4)

где А. — длина волны, на которой определяют КСЯ; Л₀ — высота солнца; А₀ — ази­мут солнца относительно структуры поверхности объекта; D —поток рассеянной радиации; Q — поток суммарной радиации; Л —азимут направления наблюдения относительно плоскости главного вертикала; ф — угол отклонения направления наблюдения от отвесного направления.

 

Число факторов, определяющих КСЯ и КЯ, может быть значи­тельным. Например, для сельскохозяйственного угодья это тип почвы, количество в почве гумуса, минеральных солей, влаж­ность, вид растительности, фаза вегетации, угнетенность, фитопа­тология и запыленность растений и т. п. Большинство факторов оказывает свое воздействие одновременно, что проявляется в значительных вариациях критериев отражательной способности однотипных объектов.

Коэффициенты спектральной яркости объекта определяют од­новременно в нескольких зонах спектра. Используя полученные данные, строят кривые КСЯ (рис. 1.6), показывающие зависи­мость коэффициентов от длины волны излучения.

Различные классы объектов имеют свои специфичные формы кривых КСЯ. По форме кривых КСЯ принято разделять объекты на четыре класса: растительность; почвы и горные породы; вод­ные поверхности; снега и облака. При выполнении съемок для це­лей картографирования наибольший интерес для изучения объек­тов поверхности Земли представляют первые три класса.

инфракрасной области. В за­висимости от фазы вегета-

ции, фитопатологии и иных факторов форма кривых КСЯ объек­тов данного класса изменяется в значительных пределах. Напри­мер, кривые КСЯ посевов злаковых культур по мере их созрева­ния принимают плавный ход.

Кривые КСЯ почв и горных пород имеют незначительный подъем при увеличении длины волны (рис. 1.6, б). Влажность, хи­мический состав, содержание гумуса, минеральных солей и т. п. определяют уровень и крутизну подъема кривых.

Кривые КСЯ водных объектов при увеличении длин волн (рис. 1.6, в) понижаются плавно и монотонно. Степень засоленно­сти, тип иловых отложений, биологический и растительный со­став воды обусловливают значения КСЯ водных поверхностей.

Сведения о коэффициентах интегральной и спектральной яр­кости приводятся в литературе и справочниках в виде таблиц, а для КСЯ прилагаются графики кривых. Справочные сведения должны иметь описание физических, химических свойств почв, типа растительности, фазы вегетации, состояния растений, усло­вий освещения и т. п.

При выполнении аэро- и космических съемок и последующем анализе изображений необходимы сведения о пространственном распределении отраженной световой энергии. Это распределение характеризуется индикатрисой рассеяния, представляющей собой поверхность, проходящую через концы векторов КЯ и КСЯ, опре­деленных для различных углов отражения, которую соответствен­но называют интегральной или спектральной.

Для описания индикатрисы рассеяния используют два ее сече­ния: в плоскости главного вертикала солнца (А = 0... 180^е) и пер­пендикулярной ему {А = 90...270°). Неравномерность простран­ственного отражения объекта зависит от размеров, формы, про­странственной ориентации элементов его поверхности, высоты солнца и его азимутального положения относительно объекта и т. п. По направленности пространственного отражения объекты разделяют (рис. 1.7):

на отражающие равномерно по всем направлениям падающее на поверхность излучение (рис. 1.7, я). Такие поверхности называ-

ют ортотропньши. К ним относят поверхности е мелкой структу­рой, например различные ровные песчаные поверхности;

зеркально отражающие излучение по направлению от источни­ка света (рис. 1.7, б). К ним относят водные поверхности без ряби и волн, снежный наст, влажные солончаки, такыры и пр.;

отражающие световой поток преимущественно в сторону ис­точника излучения (рис. 1.7, такими мот быть поверхности с крупной структурой — вспаханная пашня, сухая широколиствен­ная растительность и др.:

смешанная форма отражения, как в сторону источника освеще­ния, так и в противоположном направлении (рис. 1.7, г), — увлаж­ненные газоны, сенокосы, пастбища и другие щтя.неструктурные поверхности.

Неравномерность пространственного отражения в различных спектральных зонах неодинакова. Асферичность интегральных и спектральных индикатрис уменьшается с увеличением высоты солнца.

Как отмечалось, критерии отражательной способности объек­тов земной поверхности зависят от многих факторов. Поэтому их значения могут изменяться в широких пределах. Для применения их в практических целях необходим достаточный набор статисги ческих данных, по которым вычисляют вероятностные значения

/

критериев отражательной способности и их дисперсии. При этом критерии должны быть определены при однотипных условиях на­блюдений.

Определение кри гериевотражательной способности, исследо­вание их динамики выполняют в результате проведения комп­лекса работ, называемого спектрометрированием. С помощью приборов (спектрометров) по определенной методике измеряют яркости объектов и эталонной поверхности. В качестве эталон­ной поверхности используют любую, отражательные свойства которой известны и постоянны. При вычислении критериев от­ражательной способности учитывают отличия отражения эталон­ных поверхностей, применяемых при спектрометрировании, от идеальной поверхности. Одновременно с измерениями описыва­ют условия освещения и состояние объекта на момент измере­ний. По результатам измерений вычисляют критерии отража­тельной способности.

Спектро м етр и ро ван и е выполняют в лабораториях и полевых условиях: находясь на поверхности объекта или с воздушных и космических летательных аппаратов.

Спектрометрирование в лаборатории позволяет с высокой точ­ностью и в необходимом количестве измерять образцы почв, рас­тительности и иных материалов. Недостаток, снижающий воз­можность использования получаемых результатов в дистанцион­ном зондировании, — отличие в освещении образца и объекта в естественных условиях. Пробы исследуемых образцов растений (тем более сорванных растений) также находятся в условиях, от­личающихся от их естественного состояния.

Полевое наземное спектрометрирование проводят при непос­редственном нахождении на объекте исследования. Спектрометры устанавливают на высокие штативы, мачты или механические подъемники (автовышки). Наземный способ имеет свои особен­ности и преимущества:

небольшое расстояние между объектом и измерительным при­бором исключает влияние атмосферы на отраженное от объекта излучение;

возможность полного и достоверного описания объекта, его физических и химических свойств, условий освещения;

возможность исследования влияния какого-либо фактора при исключении других, моделирование некоторых факторов;

простота организации и относительно небольшие затраты.

Небольшая высота, с которой выполняют наземные измерения, обусловливает ряд недостатков:

крупноструктурные объекты имеют значительные вариации от­раженного излучения. В поле зрения спектрометра (его значение небольшое, порядка 5°) попадают различные сочетания элемен-

 

тов, слагающих поверхность, что не позволяет получить интегри­рованный отраженный поток. Для получения значения КЯ или КСЯ крупноструктурного объекта необходимо измерить некото­рое множество отдельных площадок с последующим вычислением их среднего значения;

сложность или невозможность наблюдений высоких объектов, например леса:

трудоемкость производства работ.

Спектрометрирование с летательных аппаратов существенно отличается от наземного способа организацией измерений, слож­ностью приборов и обработкой результатов измерений. Его досто­инства:

возможность регистрации интегрального сигнала при наблюде­нии крупноструктурных объектов;

возможность наблюдения высоких или труднодоступных объектов (например, болотная растительность);

наблюдение большого числа объектов или получение большой выборки на определенном типе объекта за короткий период, в те­чение которого освещение практически не изменяется.

Основные недостатки:

сложность привязки результатов определений критериев отра­жательной способности к объектам наблюдений и, как следствие, затруднение привязки наземного описания характеристик изучае­мого объекта;

сложность процесса эталонирования;

высокая стоимость и сложность организации работ.

/ — черного; 2 — серого; 3 — нечерного {а — селективного непрерывного, б— по­лосового излучения)

Собственное излучение объек­тов, регистрируемое при прове­дении аэро- или космических съемок, имеет характеристики, которые могут быть получены на основе законов электромагнит­ного излучения абсолютно чер­ным, серым и нечерным телом. Как известно, абсолютно черным телом называют тело, которое полностью поглощает все падаю-, щее на него излучение. Спектр излучения абсолютно черного тела определяется его температу­рой. Рас п редел е ни е и зл уче н и я по спектру подчиняется закону Планка (рис. 1.8, /). Для изуче­ния и повышения эффективнос­ти производства аэро- и косми­ческих съемок кривые излучения абсолютно черного тела, полу­ченные при разных температурах, можно использовать для моде­лирования солнечной радиации и излучательной способности объектов земной поверхности. Спектральная кривая распределе­ния излучения серого тела подобна спектральной кривой черного тела, но характеризует меньшую интенсивность (рис. 1.8, 2). Не-черным телом называют объекты, самоизлучение которых избира­тельно (селективно) (рис. 1.8, 3).

Абсолютно черное тело излучает электромагнитную энергию, Вт ■ см ², определяемую по закону Стефана—Больцмана:

 

М_ст = ^оП (1.6)

где £_т — им rci ральный коэффициент излучении, е_т = М_СУ/М_е>1-; Л/_еьТ -— энергети­ческая светимость абсолютно черного тела при температуре Т: о — постоянная Больцмана, а = 5,67 ■ 1(Н², Вт ■ см • К"⁴.

 

Самоизлучение объектов может быть диффузным и направлен­ным.

Большинство природных образований в тепловой области спектра имеет сферическую индикатрису излучения, которое практически подчиняется закону Ламберта — интенсивность излу­чения пропорциональна косинусу угла между нормалью к поверх­ности объекта и направлением наблюдения. Объекты антропоген­ного происхождения обычно имеют направленное излучение.

Критерии отражательной и излучательной способности учиты­вают при организации и производстве аэро и космических съе­мок. С их помощью:

выбирают одну или несколько зон спектра, в которых проводят съемку объектов земной поверхности. На снимках, получаемых в выбранных зонах, обеспечивается наилучшее разделение изобра­жений изучаемых объектов,

определяют время суток и сезон съемки, которые обеспечат ре­шение предыдущей задачи;

разрабатывают технические требования к спектральной чув­ствительности приемников излучения съемочных систем.

Оптимизацию зон спектра и времени съемки выполняют ана­литическим или графическим способом с [наследующим аналити­ческим контролем правильности выбора.

Интегральные и спектральные индикатрисы рассеяния исполь­зуются для расчета угла изображения (захвата) съемочной систе­мы, в пределах которого неравномерность пространственного от­ражения снимаемых объектов не окажет влияния на изменение оптической плотности (цвета) их изображений на снимке. Такие съемочные системы можно считать фотометрическими. В зависи­мости от типа объектов угол должен быть в интервале 3...30⁰. При­меняемые съемочные системы имеют угол захвата значительно больше. В этом случае для исключения влияния неравномерности пространственного отражения на снимках ограничивают рабочую площадь. Ее размер и расположение на снимке рассчитывают в соответствии с углом, определяемым с помощью индикатрис рас­сеяния.

При использовании в дистанционном зондировании инфра­красной и тепловой областей спектра съемочную систему и усло­вия съемки оптимизируют с учетом коэффициентов и индикатрис излучения.

 

Контрольные вопросы и задания

1. Составьте блок-схемы пассивной и активной съемки. 2. Можно ли считать влияние атмосферы при выполнении аэро- и космических съемок постоянным фактором⁹ Изменится ли цвет объекта на поверхности Земли при наблюдении его с различных высот? 3. Какое влияние оказывает атмосфера на геометрию прохож­дения отраженных от поверхности объектов лучей? 4. Перечислите достоинства и недостатки наземного и аэро- спектрометрирования. 5. Можно ли считать опти­ческие характеристики природных объектов постоянными? Назовите факторы, влияюшие на значения КСЯ и форму индикатрис рассеяния. 6. Перечислите на­правления применения критериев отражательной способности природных объек­тов 7. Можно ли считать рекомендации по использованию КСЯ и индикатрис рассеяния неизменными при различных условиях проведения съемок-?

 

 

Глава 2

АЭРО- И КОСМИЧЕСКИЕ СЪЕМОЧНЫЕ СИСТЕМЫ

 

2.1. КЛАССИФИКАЦИЯ СЪЕМОЧНЫХ СИСТЕМ

 

Классифицировать съемочные системы можно по различным критериям. Съемочные системы разделяют: на воздушные и космические; пассивные и активные;

работающие в оптическом или радиодиапазоне;

однозональные и многозональные. При выполнении многозо­нальных съемок получают одновременно несколько изображений одной и той же территории в различных зонах спектра электро­магнитного излучения;

фотографические и нефотографические съемочные системы. Фотографирование можно выполнять на черно-белых или цвет­ных фотоматериалах. Цвет изображения может быть натур&тьным или псевдоцветным (спектрозональное фотографирование);

оперативные и неоперативные в зависимости от способа и сро­ков доставки видеоинформации. Фотографические съемочные си­стемы являются неоперативными, так для доставки экспониро­ванной пленки требуется посадка летательного аппарата или спуск на Землю специального контейнера. Нефотографические системы относят к оперативным. С их помощью видеоинформа­ция передается по радиоканалу в реальном времени съемки или

 

записывается на магнитном носителе с последующей передачей в эфир;

использующие для построения изображения законы централь­ной проекции (кадровые — фотографические и телевизионные си­стемы), строчно-кадровую развертку (сканеры) и иные законы.

При создании топографических крупномасштабных планов и карт фотограмметрическим методом используют в основном снимки, получаемые кадровыми аэрофотоаппаратами.

Классификация может быть продолжена, исходя из многооб­разия конструкций и технических характеристик съемочных си­стем.

 

 

2.2. ОСНОВНЫЕ КРИТЕРИИ СЪЕМОЧНЫХ СИСТЕМ

 

Основные критерии, применяемые для оценки информацион­ных возможностей съемочных систем: линейная разрешающая способность, спектральная разрешающая способность, фотограм­метрическая точность, фотометрическая точность.

Линейной разрешающей способностью съемочной системы назы­вают ее возможность раздельно воспроизводить на снимке мелкие детали снимаемого объекта. Разрешающая способность R опреде­ляется числом раздельно воспроизводимых черных линий в 1 мм изображения при таком же белом интервале между ними. Для числа воспроизводимых линий R и ширины линии р_с справедлива следующая зависимость

 

р_с = 1/2/?. (2.1)

 

Например, если съемочная система имеет разрешающую спо­собность R — 50 мм^-', то это означает, что в 1 мм изображения мо­жет быть зафиксировано 100 черных и белых линий и минималь­ный размер различимого элемента изображения будет равен 0,01 мм. Величину р_с называют разрешением на снимке. Размер соответствующего элемента на поверхности снимаемого объекта называют разрешением съемочной системы.

Разрешающая способность съемочной системы определяется путем съемки миры — специального тест-объекта, представляю­щего собой основу, на которую нанесен рисунок в виде черных и белых полос. Вместо полос могут быть использованы черные и бе­лые сектора круга.

В первом случае миру называют штриховой, во втором — ради­альной (рис. 2.1). Среди штриховых наиболее часто применяют пятишпальную миру. Она представляет собой тридцать решеток, каждая из которых содержит пять светлых полос на черном фоне. Длина полос в десять раз больше их ширины. В каждой последую­щей решетке ширина полос уменьшается на 1/10.

Съемку выполняют в лабораторных условиях или с летательно­го аппарата. Размер миры должен обеспечивать воспроизведение ее деталей на реальном снимке. Линейная разрешающая способ­ность—наиболее употребимый критерий при опенке качества съемочных систем.

Разрешающая способность съемочных систем (сканеры и циф­ровые кадровые системы), в которых приемниками излучения служат ПЗС-линейки или ПЗС-матрицы, выражается числом элементов или линий в одном дюйме изображения - - dpi (dots per inch — точек на дюйм) или lpi (line per inch — линий на дюйм). На­пример, 600 или 1200 dpi означает, что минимальный размер эле­мента изображения соответственно равен 0,04 и 0,02 мм.

Под термином спектральная разрешающая способность съемоч­ной системы понимают минимальную ширину спектральной зоны, в которой проводят съемку. Ширина спектральной зоны определяется возможностью используемого сенсора восприни­мать интегральный сигнал (уровень излучения), создаваемый в данной зоне. Для фотографических систем она приблизительно равна 40...50 нм, для нефотографических систем — 10...20 им и ме­нее.

Фотограмметрическая точность съемочных систем — критерий геометрического искажения получаемого снимка. Степень геомет­рического искажения определяется позиционной точностью по­строения оптического изображения и последующей деформацией данного оптического изображения приемником излучения. Суще­ствуют топографические и нетопографические съемочные систе­мы. Под топографическими понимают такие системы, геометри­ческие искажения в которых минимальны и практически не влия­ют на точность фотограмметрических преобразований. К этому же классу можно отнести съемочные системы, имеющие значительные искажения геометрии построения изображения, но с известным законом (моделью) деформации. Используя модель деформации, можно учесть геометрические искажения снимка при цифровой фотограмметрической обработке снимков. Для нетопографиче­ских съемочных систем главным является получение изображения с высокими изобразительными свойствами.

Съемочные системы, обеспечивающие достаточную точность передачи пропорций яркостей снимаемых объектов по полю изоб­ражения, относ;? к фотометрическим. Причинами, снижающими фотометрическу. точность, могут быть: оптический тракт съемоч­ной системы, ш* габильность работы ее электронной цепи, не­пропорциональность регистрации сигналов сенсором и др. В ка­честве одного из критериев фотометрической точности может быть использовано отношение сигнал/шум — критерий, определя­ющий отношение основного сигнала, несущего информацию, к величине сигнала-шума (помехи).Чем больше отношение сигнал/ шум, тем выше фотометрическая точность системы.

При конструировании таких систем учитывают возможные изменения пропорций регистрируемых сигналов по полю изобра­жения. Для повышения фотометричности съемочных систем оп­тимизируют угол захвата съемочных систем, уменьшают шумы оп­тического и электронного тракта, формирующего изображение, ит. п.

Рассмотренные критерии можно считать основными и общими при оценке и сравнении различных съемочных систем. Для от­дельных типов съемочных систем могут быть определены специ­фические критерии.

 

 

Контрольные вопросы и задания

1. Какие критерии положены в основу классификации съемочных систем'*

2. Что означает термин «фотограмметрическая точность* съемочной системы? Можно ли считать точной фотог