CC BY
119
Galankin Andrey Vyacheslavovich, candidate of technical science, [email protected], Russia, St.-Peterburg, Mozhaisky Military Space Academy,
Prokhorov Mikhail Alexandrovich, [email protected], Russia, St.-Peterburg, Moz-haisky Military Space Academy
УДК 323
ДЕШИФРОВОЧНЫЕ ПРИЗНАКИ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ НА РАДИОЛОКАЦИОННЫХ ИЗОБРАЖЕНИЯХ
Ю.В. Левадный, В. А. Телеш
Раскрыты общие понятия дешифровочных признаков, описаны основные отличия радиолокационных изображений от оптических, рассмотрены прямые и косвенные дешифровочные признаки топографических объектов на радиолокационных изображениях, показаны основные взаимосвязи дешифровочных признаков с особенностями отображения топографических объектов.
Ключевые слова: дешифровочные признаки, радиолокационные изображения, топографические объекты.
Основным источникомпервичной информации для создания и обновления топографических карт служат материалы аэрокосмических съе-мок.В настоящее время наряду с оптико-электронными системами получения видовой информации о местности активно развиваются радиолокационные системы дистанционного зондирования Земли. С их помощью по-лучаютизображения земной поверхности в любое время суток при любых погодных условиях. Причем качество и разрешение получаемых радиолокационных изображений(РЛИ) сходно с оптико-электронными.
В связи с особенностями формирования РЛИ имеют ряд специфических отличий от оптико-электронных изображений.
1. Яркость (градации серого цвета) тех или иных элементов снимка определяются не степенью освещенности Солнцем и другими источниками, а энергетическими характеристиками радиоканала радиолокатора с синтезированной апертурой антенны и отражательной способностью облучаемого вещества.
2. Радиолокационная тень от объекта на местности зависит не от освещённости, а от местоположения носителя радиолокационной аппаратуры - точки наблюдения.
3. Подвижные объекты на РЛИ смещены относительно своего реального местоположения.
4. Радиопрозрачные материалы не видны на РЛИ.
5. На РЛИ присутствуют аддитивные шумы, возникающие при синтезировании изображения и передачи радиосигнала.
6. РЛИ формируется в координатах «наклонная дальность - частота доплеровского сдвига», а не в традиционных плоских декартовых координатах местности.
7. Высотные объекты на РЛИ отображаются с геометрическими искажениями.
8. РЛИ всегда получены под углом к траектории движения носителя.
Различия изображений в разных частотных диапазонах (радиодиапазон и оптический) приводят к тому, что при создании и обновлении топографических карт дешифрирование РЛИ является процессом обнаружения, опознавания и интерпретации объектов географического ландшафта и объектов антропогенной деятельности человека (объектов местности) по их характерным радиолокационным признакам.
Дешифровщик, рассматривая изображение, формирует в памяти образ местности, анализирует его и приходит к определенному решению. Именно в дешифровочных признаках проявляются характерные особенности изображений топографических объектов. Варианты этих признаков определяются свойствами топографических объектов, их взаимным расположением и взаимодействием со средой. Это обусловливает относительную устойчивость большинства признаков.
В процессе дешифрирования РЛИ используются закономерности, которые получили название дешифровочных признаков изображения. Распознавание объектов на РЛИ производится по их дешифровочным признакам [1].
Дешифровочные признаки - это свойства объектов, которые прямо или косвенно отображаются на изображении и обеспечивают распознавание объектов.
От дешифровочных признаков следует отличать «демаскирующие признаки», как характерные особенности объектов, которые позволяют отличать их друг от друга на местности.
Дешифровочные признаки делятся на прямые и косвенные (рис. 1).
Прямые дешифровочные признаки присущи самим объектам и их изображениям. Косвенные признаки непосредственно к объекту не относятся, но указывают на его наличие.
При дешифрировании РЛИ рекомендуется вначале использовать прямые признаки, а затем косвенные, произвести их анализ [2].
Рассмотрим подробнее прямые дешифровочные признаки.
Прямыми признаками называют признаки, присущие самим объектам дешифрирования - рельефу, растительности, водным объектам и другим компонентам природного комплекса. К ним относятся три группы
признаков (рис. 2): яркостные (цвет-для оптико-электронных изображений, тон); геометрические (форма, размер, тень); структурные (текстура, структура, рисунок изображения).
Рис. 1. Дешифровочные признаки
Рис. 2. Прямые дешифровочные признаки
Форма (вид внешнего контура) топографического объекта - это основной прямой дешифровочный признак. По этому признаку устанавливается наличие объекта и его свойства [2, 3].
172
Различают геометрически определенную и неопределенную формы. Первая присуща искусственным сооружениям и большинству технических объектов. Она может служить надежным дешифровочным признаком. Вторая характерна для многих природных объектов площадного типа и часто не может служить определенным дешифровочным признаком.
Строгие геометрические формы имеют промышленные, жилые и административные постройки. Правильные дугообразные повороты характерны для железных и шоссейных дорог и т.д.
Кроме того, различают компактную и линейную, плоскую и объемную формы.
Размер объекта - менее определенный, чем форма, дешифровочный признак. Размер изображения топографического объекта на изображении зависит от его масштаба и является основным дешифровочным признаком различия между объектами примерно одинаковой формы. Например, тропа и шоссе, канава и канал и т.д. Распознать подобные объекты помогает визуальное сравнение их размеров.
Детали топографических объектов, их характер и количество дают представление о сложном объекте, позволяют отличать данный объект от ему подобных. Так, данные о характере насыпей, выемок, постов и переездов помогают классифицировать дороги, а количество и состав производственных и вспомогательных корпусов, складов сырья и готовой продукции и т.п. позволяют определять типы промышленных предприятий. Некоторые детали объекта (простые объекты) могут быть самостоятельными объектами со своими деталями. Таковы элементы населенных пунктов: микрорайоны, кварталы, парки и т. п.
Тон (степень почернения) изображения объекта позволяет выделить его на окружающем фоне. Этот признак является весьма переменчивым и зависит от отражательной способности объекта наблюдения и от угла съемки.
Поэтому этот признак чаще всего используется только для обнаружения объекта, а не для его распознавания.
Цвет изображения объекта - при дешифрировании цветных и спек-трозональных фотоснимков это важный дешифровочный признак. Однако при дешифрировании РЛИ под цветом будем понимать насыщенность серого цвета, которая зависит от отражающих свойств объекта наблюдения.
Структура (текстура) изображения объекта - важный сложный де-шифровочный признак многих естественных элементов местности, не имеющих характерной формы (растительность, пашня и т.д.). Так для изображения лесов типичная зернистая структура, для сплошных кустарников - малозернистая и т.д. Геометрически правильную структуру изображения могут иметь объекты культурного ландшафта, например:
- сады - редкозернистую «в клетку»;
- посадки технических культур - точечную линейную;
- населенные пункты - квартальную прямоугольную.
Часть объектов характеризуется ровной или гладкой структурой, т.е. изображения не обладают определенным рисунком.
Структура (текстура) поверхности объектов и её изображение являются совокупностью нескольких признаков (формы, размеров, тона, взаимного положения и др.), образующей поверхность элемента. Например, внешний вид поверхности леса образуют кроны деревьев. На снимке изображение леса выглядит в виде зернистой структуры. Характер этой структуры обусловлен главным образом формой кроны, ее размерами и сомкнутостью.
Например, масштабные преобразования почти не меняют характер зернистости структуры. Это объясняется тем, что по мере уменьшения абсолютного значения разрешения снимка в качестве образующего элемента структуры начинают выступать не отдельные кроны, а их совокупность, ограниченная естественными разрывами сомкнутости крон.
Тень объекта, ее изображение на снимке часто являются решающим признаком при распознавании объемных объектов малого размера и контраста.
Тени «передают» форму топографического объекта в виде, близком к привычному (рис. 3).
Рис. 3. Тени на РЛИ
Вытянутые вверх объекты (трубы, башни, геодезические знаки) лучше всего дешифрируются по падающим теням. Однако падающая тень часто закрывает изображения других объектов, что затрудняет или делает невозможным их дешифрирование.
Контраст изображения тени и фона может превосходить контраст изображения объекта и фона. В этих случаях тень может быть единственным дешифровочным признаком.
Косвенные дешифровочные признаки непосредственно к объекту не относятся. Сами по себе они не обеспечивают распознавание объектов, но указывают на его наличие, если он не изобразился на аэрокосмическом изображении или не определился по прямым признакам [4].
Косвенные признаки способствуют устранению неоднозначности решений, принятых по результатам анализа прямых признаков, позволяют получать дополнительные характеристики объектов. Например, линии связи или линии электропередач дешифрируются по наличию просек в лесу, прорубленных при их строительстве.
К косвенным признакам относятся:
- месторасположение (размещение) объектов;
- взаимосвязь объектов (взаимное расположение);
- результаты хозяйственной деятельности (следы деятельности).
Найти на снимке косвенные признаки топографических объектов
сложнее, чем прямые (рис. 4).
Рис. 4. РЛИ с множеством топографических объектов
При дешифрирование РЛИ требуются всесторонняя подготовка исполнителя и тщательный анализ изображения в ходе работы. Широкое использование косвенных признаков - свидетельство высокой квалификации дешифровщика.
Месторасположение (размещение) объекта - железнодорожной станции на представленном изображении как косвенный дешифровочный признак - проявляется в приуроченности одних объектов к другим. При-
175
чиной этого является взаимосвязь объекта с другими объектами, ачаще -взаимозависимость одних объектов от других. Вскрытие по снимку того или иного объекта часто вызывает необходимость поиска других «сопутствующих» элементов местности и специальных объектов и наоборот.
Например, промышленные объекты, использующие народные ресурсы, часто сооружаются вблизи источников сырья [5]. Вредные производства возводятся на удалении от населенных пунктов и т.д.
Взаимосвязь объектов как дешифровочный признак проявляется в изменении прямых признаков объектов под воздействием на него других объектов. На болотах растут, как правило, низкорослые леса, кроны их деревьев незначительны и поэтому сомкнутость крон мала. Подземная осушительная сеть (дренаж) меняет влажность почвы и, следовательно, тон изображения поверхности.
Признаки месторасположения и взаимосвязи топографических объектов часто проявляются совместно и используются как индикаторы других объектов.
Например, на обоих берегах реки в районе брода имеются дороги или тропы (проявление признака местоположения объектов). Крутые берега реки в местах спуска к воде разрыты. Их прямые признаки (высота, тон, цвет и др.) отличаются от соседних участков берега (проявление признака «взаимосвязь объекта»).
Особую роль играют следы деятельности как дешифровочный признак действующих объектов. Наибольшее значение этот косвенный признак имеет для определения характеристик искусственных объектов, промышленных предприятий, дорог, военных объектов и т.п. Однако это относится и к некоторым естественным образованиям. Так, по характеру взаимодействия воды на берега определяются направления течения реки и свойства грунта.
Список литературы
1. Левадный Ю.В., Телеш В.А. Методика дешифрирования объектов местности на радиолокационных изображениях // Информация и космос. 2017. № 1. С. 160-161.
2. Козлова И.В. Дешифрирование аэрофотоснимков при картографировании ландшафтов: учебно-методическое пособие. Томск: Изд-во ТПУ, 2006. 38 с.
3. Головина Л. А.,ДубовикД.С.Топографическое дешифрирование снимков: учеб.-метод. пособие . Новосибирск: СГГА, 2011.60 с.
4. Лабутина И.А. Дешифрирование аэрокосмических снимков М.: АСПЕКТ ПРЕСС, 2004. 184 с.
5. Живичин А.Н., Соколов В.С. Дешифрирование фотографических изображений. М.: Недра, 1980. С.18-24.
Левадный Юрий Валерьевич, канд. воен. наук, заместитель начальника кафедры, [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Военно-космическая академия имени А. Ф.Можайского,
Телеш Вадим Анатольевич, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Военно-космическая академия имени А. Ф.Можайского
DUSHIROVANIE SIGNS OF TOPOGRAPHIC OBJECTS IN RADAR IMAGERY
Yu.V. Levadnyi, V.A. Telesh
The general concepts of deciphering features are disclosed in the article, the main differences between radar images and optical images are described, direct and indirect deciphering features of topographic objects in radar images are considered, the main interrelations of deciphering features with features of mapping of topographic objects are shown.
Key words: deciphering signs, radar images, topographic objects.
Levadnyi Yuri Valeryevich, candidate of military sciences, deputy head of chair, [email protected], Russia, St.-Petersburg, AFMozhaysky Military Space Academy,
Telesh Vadim Anatolevich, candidate of technical sciences, docent, _ pismo@,telesh.ru, Russia, St.-Petersburg, AFMozhaysky Military Space Academy
