Дистанционное зондирование и аэрофотосъемка территории

Дистанционное зондирование (ДЗ) можно представить как процесс, посредством которого собирается информация об объекте, территории или явлении без непосредственного контакта с ним. Методы ДЗ основаны на регистрации в аналоговой или цифровой форме отраженного или собственного электромагнитного излучения участков поверхности в широком спектральном диапазоне. Космическое зондирование, интенсивно развивающиеся в последние десятилетия, предоставило наукам о Земле новые возможности для исследования земной поверхности. За этот период существенно возросли объем, разнообразие и качество материалов ДЗ. К настоящему времени накоплен огромный фонд (более 100 миллионов) аэрокосмических снимков, полностью покрывающих всю поверхность Земли, а для значительной части районов с многократным перекрытием.

Часть данных ДЗ (ДДЗ) сразу поступает в цифровом виде, что позволяет непосредственно использовать для их обработки современные компьютерные технологии. Снимки на фотоносителях могут быть преобразованы в цифровую растровую форму представления с помощью специальных сканирующих устройств (сканеров). Цифровое изображение в форме растра представляет из себя матрицу чисел. Каждый элемент этой матрицы, называемый пикселом, отвечает какой-либо характеристике (отражательной способности, температуре и т.д.) участка местности в определенной зоне электромагнитного спектра. Следует отметить, что размер этого участка зависит от разрешения снимка. Данные многозональной съемки в цифровом виде можно рассматривать как многомерную матрицу, в этом случае каждому участку поверхности будет соответствовать целый набор значений, называемый вектором характеристик. Следует отметить, что основные методы тематической обработки ДДЗ, специфичные для многозональной съемки, основаны на операциях с многомерными матрицами.

Системы для обработки ДДЗ появились фактически в результате дальнейшего качественного развития программных средств, предназначенных для цифровой обработки изображений общего назначения (графических редакторов) таких, как PhotoStyler, PhotoShop и т. п. Оба класса систем имеют много общего: работают с растровой моделью данных, используют базирующиеся на аналогичном математическом аппарате методы обработки изображений. Однако следует отметить ряд существенных отличий, связанных со спецификой данных зондирования:

· ДДЗ - это файлы весьма большого объема, для эффективной работы с которыми, необходимы специальные средства, в том числе особые форматы данных.

· ДДЗ - это многомерные данные, число и параметры спектральных зон съемки которых не позволяют трактовать их как RGB изображения, кроме того, могут использоваться еще и другие координаты измерения (например, время).

· ДДЗ нуждаются в предварительной геометрической, радиометрической и радиационной коррекции.

· ДДЗ - это пространственная информация, имеющая, как правило, координатную привязку.

Возможность быстрого перехода от предварительной обработки и тематического дешифрирования к выполнению операций моделирования и пространственного анализа средствами геоинформационных систем (интеграция в ГИС).

Цифровую обработку ДДЗ можно разделить на следующие основные (типовые) группы операций:

· Восстановление или коррекция.

· Предварительная обработка.

· Классификация.

· Преобразование изображений.

· Специализированная тематическая обработка.

Аэрофотосъёмка - фотографирование территории с высоты от сотен метров до десятков километров при помощи аэрофотоаппарата, установленного на атмосферном летательном аппарате (самолёте, вертолёте, дирижабле и пр. или их беспилотном аналоге).

Полученные при аэрофотосъемке снимки особенно применимы в картографии (см. фотограмметрия), определении границ землевладений (см. Земельный кадастр), видовой разведке, археологии, изучении окружающей среды, производстве кинофильмов и рекламных роликов и др.

Способы аэрофотосъёмки

Аэрофотосъемка имеет несколько важных возможностей для съёмки заданной местности. Плоскость аэрофотоаппарата может занимать горизонтальное или наклонное положения. Эти аэрофотосъёмки называются плановыми и перспективными соответственно. Так же возможно фотографирование на цилиндрическую поверхность или вращающимся объективом. Такая съемка называется панорамной.

В основном, аэрофотосъемка выполняется однообъективным фотоаппаратом, но если требуется увеличить площадь снимка, используются многообъективные аэрофотоаппараты.

Фотографирование могут производить одиночными аэроснимками, по определённому направлению или по площади. Последние названы маршрутными и площадными аэрофотосъёмками соответственно.

Ведение аэрофотосъёмки

Для корректного прокладывания маршрута при аэрофотосъемке часть участка местности, сфотографированного на одном снимке, обязательно должна быть фотографированна и на другом. Эту особенность аэрофотоснимков называют продольным перекрытием. Продольное перекрытие - это отношение площади, сфотографированной на двух соседних снимках, к площади, изображенной на каждом отдельном снимке, выраженное в процентах. Обычно значение продольного перекрытия на аэрофотоснимках составляет 60 %, хотя в особенных случаях данные значения могут быть изменены в соответствиями с требованиями к этим снимкам.

Если требуется провести аэрофотосъёмку обширного по ширине участка, то фотографирование заданной площади производят серией параллельных маршрутов, также имеющих между собой поперечное перекрытие. В данной фотосъемке стандартное значение перекрытия обычно составляет 30 %.

Для проведения аэрофотосъёмки задается высота полёта относительно фотографируемой местности, фокусное расстояние камеры аэрофотоаппарата, сезон, время и порядок прокладывания маршрутов.

Из-за подвижности основания при аэрофотосъемке в каждый момент фотографирования центр проектирования объектива и плоскость аэроснимка занимают произвольное положение. Величины, определяющие пространственное положение снимка относительно принятой системы координат, называются элементами внешнего ориентирования снимка. Это три линейные координаты центра проектирования xs, ys, zs и три угла, определяющие поворот снимка вокруг трёх осей координат.

В связи с развитием технологий спутникового позиционирования в последнее время при производстве аэрофотосъёмки (с целью облегчения обработки результатов) большой популярностью пользуются системы GPS и ГЛОНАСС.

Понятие и содержание мониторинга земель

Мониторинг земель - система наблюдения за состоянием земель для своевременного выявления изменений, их оценки, предупреждения и устранения последствий негативных процессов.
Порядок осуществления мониторинга устанавливается Правительством РФ. Объектами мониторинга земель являются все земли РФ.
Составная часть государственного мониторинга земель - мониторинг плодородия земель сельскохозяйственного назначения (ст. 16 Федерального закона «О государственном регулировании обеспечения плодородия земель сельскохозяйственного назначения»).
Задачи мониторинга земель:
1) своевременное выявление изменений состояния земель, оценка этих изменений, прогноз и выработка рекомендаций о предупреждении и об устранении последствий негативных процессов;
2) информационное обеспечение ведения государственного земельного кадастра, государственного земельного контроля за использованием и охраной земель, иных функций государственного и муниципального управления Земельными ресурсами, а также землеустройства;
3) обеспечение граждан информацией о состоянии окружающей среды в части состояния земель.
В зависимости от территориального охвата мониторинг земель может быть:
1) федеральным, охватывающим всю территорию РФ;
2) региональным, охватывающим территории, ограниченные физико-географическими, экономическими, административными и иными границами;
3) локальным (местным), ведущимся на объектах ниже регионального уровня, вплоть до территорий отдельных землепользований.
Постановлением правительства РФ от 8 апреля 2004 г. № 202 «Вопросы Федерального агентства кадастра объектов недвижимости» установлено, что органами, в функции которых входят организация и осуществление мониторинга, являются органы названной службы.
Участие в мониторинге земель принимают и другие государственные органы России: Минприроды России, Минсельхозпрод России, Гидрометеорологическая служба, соответствующие органы субъектов РФ. Пользователи земель обязаны регулярно отчитываться о наличии и качественном состоянии своих земель в соответствии с правилами и ведения мониторинга, установленными федеральными нормативными правовыми актами и нормативными актами соответствующих субъектов РФ. Независимо от этого они обязаны представлять внеочередную информацию о чрезвычайных и неординарных событиях, существенно отражающихся на состоянии земель, их хозяйственном использовании и правовом режиме. За искажение информации виновные несут ответственность в соответствии с действующим законодательством. Полученные и зафиксированные с помощью документов мониторинга объективные материалы о состоянии земель и окружающей их природной среды служат правовым основанием для принятия необходимых решений компетентными государственными органами, ответственными за правильное использование земель и их охрану. Сами органы, ведущие мониторинг, не принимают решений, обязывающих природопользователей совершать те или иные действия по устранению выявленных правонарушений. Такие решения принимают наделенные соответствующими полномочиями государственные органы, ведущие контроль за использованием земель и их охраной.