Кронберг П.
Дистанционное изучение Земли: Основы и методы дистанционных исследований в геологии

Масштаб изображения, точность привязки, пространственное разрешение, спектральное разрешение и радиометрическая точность МСС-снимков со спутников «Лэндсат»

4.4.3.1. Масштаб изображения, точность привязки, пространственное разрешение, спектральное разрешение и радиометрическая точность МСС-снимков со спутников «Лэндсат».

Черно-белые фотокопии МСС-сцен (негатив или позитив на фотопленке) поставляются Центром данных ЭРОС или другими региональными центрами данных пользователям чаще всего в масштабе 1:1000000. Кроме того, могут быть изготовлены увеличенные фотодокументы – отпечатки на фотобумаге в масштабах 1:500000 и 1:250000.
Искажения рельефа смещением точек изображения на снимках со спутников «Лэндсат» так малы, что отдельные МСС-снимки, которые поставляются центрами данных или воспроизводятся с записей на ленте CCTs, сразу могут быть использованы для геологического картирования как карта или картографическая основа, но не для регионов с сильно расчлененным рельефом. Относительная точность привязки по полю фотоотпечатка, изготовленного на фотобумаге с синтетической основой часто бывает лучше, чем на картах того же масштаба, бумага которых «ползет» (неравномерно растягивается и сжимается) от влажности и температуры воздуха (иногда более чем на миллиметры).
Фотографическое репродуцирование сюжетов МСС-снимков, их впечатывание или приводка' на существующие листы карты, например в плоской азимутальной проекции Ламберта, для вышеуказанных масштабов, как правило, не представляет трудностей. Точность привязки при приводке отдельных снимков какого-либо канала на листы топокарт в мировой системе разграфки трапеций (1976 г.) составляет 50-100 м. В принципе при приводке таких топокарт допустимой считается ошибка 150-300 м. Для цветных композиций (условно-цветных снимков) возможная ошибка при впечатывании изображений составляет 150 м. Так как трансформация изображения имеет очень высокую точность, то геометрические искажения отдельных МСС-снимков могут быть исправлены, как минимум, по четырем точкам – наземным пунктам триангуляции – и использованы в качестве топоосновы для составления карт. При приводке листов карт стандартной разграфки трапеций величина допустимой ошибки точности координат колеблется от 125 до 150 м.
Тематическое дешифрование МСС-снимков проводят по увеличенным прозрачным и непрозрачным позитивам, а также по отпечаткам на фотобумаге в масштабах от 1:1000000 до 1: 250000. Хорошее качество оригинальных негативов допускает их увеличение даже в 10 раз, до масштаба 1:100000.
Трансформированное на специальных приборах до такого масштаба изображение может быть использовано как для сопоставления с существующими картами, так и в качестве основ-фотосхем – при проведении полевых исследований (для ориентировки и нанесения точек наблюдений). Собственно картирование – прослеживание интересующих границ объектов – на увеличенных до такого масштаба изображениях не имеет смысла, так как предельные элементы изображения (пиксель-точки), из которых формируется сканерное изображение, становятся больше растра изображения и вместе с растровой (строчной) фактурой сканерного изображения маскирует содержание сюжета. Иначе говоря, при увеличении снимков до такого масштаба границы контуров объектов расплываются и структура скрывает его содержание.
Разрешение на местности (79х79 м) единичных «Лэндсат-сцен» (отдельных кадров в одном спектральном диапазоне), сделанных сканером МСС, определяется мгновенным полем зрения детектора системы МСС. Теоретически расчетное разрешение на местности 80 м. На распознаваемость объектов на снимках со спутника «Лэндсат» многозональным сканером влияют атмосферные условия в момент съемки и полученная контрастность изображения. Контрастность изображения зависит от качества оригинального негатива, но на нее также влияют последующие процессы воссоздания и копирования при размножении снимков. Качество негативов, изготовляемых и распространяемых даже ЭРОС-центром, не всегда одинаково. При изготовлении различных копий (например, увеличенных отпечатков) необходимо поэтому обращать внимание на контрастность и плотность серых тонов изображения, их дифференциацию.
В каждом конкретном случае пространственное разрешение на снимке изменяется в зависимости от «закрытости» объекта или ландшафта и свойств его поверхности, а также от формы, размеров и прежде всего от контрастности отдельных объектов по их спектральным яркостям среди других объектов данного ландшафта. При самых лучших соотношениях распознаются (дешифрируются) даже такие объекты, размеры которых меньше 80 м, т. е. предельного теоретического разрешения на местности для МСС-снимков (улицы, русла рек, протяженные линии разрывных нарушений).
Для корреляции широты спектральных каналов и точности, с которой отраженный от поверхности Земли световой поток принимается многозональным сканером, поток фокусируется в сканере на радиометр, т.е. калибруется. Поле зрения сканера сделано узким для того, чтобы общий световой поток при такой высоте полета был при съемке почти вертикальным, состоящим из почти параллельных лучей. С одной стороны, этим сводят к возможному минимуму атмосферные помехи на пути светового потока, а с другой стороны, спектральные сигналы одинаковых объектов при приблизительно равных условиях съемки со всей площади снимка 34 000 км кв. становятся тем фактом, который имеет значение прежде всего при автоматической классификации объектов по их спектральным характеристикам. Перекрываемость кадров в четырех спектральных каналах и прием спектральной интенсивности по ширине динамической зоны открывают возможности многовариантной обработки изображений на ЭВМ, прежде всего первичной числовой обработки для улучшения контрастности и дифференцированности образов наиболее интересных для исследователя объектов, для уменьшения контраста между освещенными и затененными участками, например склонами с разной экспозицией, классификации и идентификации образов.
Сканер МСС имеет высокое спектральное разрешение. Он регистрирует спектральную интенсивность излучения в каналах 4, 5, 6 по шкале из 128 значений, а в канале 7 по шкале интенсивности из 64 ступеней. Эта градуировка происходит в то время, когда амплитуда выходного аналогового электрического сигнала детектора считывается с постоянного, точно измеренного расстояния электронным устройством, переводится им в числовую форму и регистрируется. Затем сигнал передается в числовом виде на наземную станцию приема и (или) может быть записан числовым кодом на магнитную ленту. Время, за которое происходит эта дискретизация, так называемый семплинг аналогового сигнала, соответствует на местности расстоянию 57 м в направлении сканирования. В результате этой процедуры каждая полоса сканирования разбивается на 3240 элементов изображения (пикселей) размером 57х79 м. Каждой такой ячейке изображения присвоено число, которое соответствует интенсивности излучения упорядоченного по полосе сканирования элемента ландшафта величиной 57х79 м (рис. 84). Так как местность одновременно снимается в четырех зонах спектра, каждому пикселю присвоены четыре числовых значения интенсивности излучения в указанных зонах спектра.

Рис. 83. Кривая отражения ландшафта вдоль линии сканирования. Каждый детектор системы МСС линиями по 79 м воспроизводит кривую отражения, которая складывается из отрезков по 57 м на местности, для того чтобы получился определенный числовой индекс (по величине яркости изображения). ("Remote Sensing-Principles and Interpretation" by F.F. Sabins, 1978.) (доступно только при скачивании полной версии)

Рис . 84. Построение «Лэндсат-МСС-кадра» из пиксель-элементов и линий сканирования. ("Remote Sensing-Principles and Interpretation" by F. F. Sabins, 1978.) (доступно только при скачивании полной версии)

Из этого принципа регистрации данных получают так называемое эффективное мгновенное поле зрения сканера (EIFOV). Его величина спектральной яркости излучения соответствует величине интегрального излучения, попадающего в мгновенное поле зрения сканера. Характеризуя пространственное разрешение сканерных изображений, мы подчеркнули, что необходимы, как минимум, два пиксель-элемента изображения, чтобы можно было по данным сканерной съемки выделить и распознать объект. Поэтому разрешение на местности снимков «Лэндсат» на практике варьирует от 100 до 250 м. Каждый из таких снимков состоит из 2340 строк по 3240 элементов в каждой строке. Кроме того, каждый кадр многозонального сканера состоит также из 30 000000 отдельных единичных точек. Поэтому для передачи данных со спутников «Лэндсат» на Землю нужно устройство для вывода информации с быстродействием 15 Мбит/с. Передача данных съемки и калибровочных данных проводится в дециметровом диапазоне (2200-2300 МГц).

Скачати повну версію книжки (з малюнками, картами, схемами і таблицями) одним файлом