Общая и специальная обработка снимков. Фотографические способы
5. Общая и специальная обработка снимков
5.1. Введение
Геологическая интерпретация материалов дистанционных съемок состоит из опознавания, ограничения, идентификации и классификации литологических единиц и тектонических структур, а также из разграничения рыхлых и коренных пород и участков с различными почвенными и поверхностными условиями и с различными гидрогеологическими особенностями. Классические материалы для геологического дистанционного зондирования – это черно-белые и цветные снимки. Для геолога, работающего с аэроснимками, критериями опознавания, идентификации и классификации литофациальных единиц и тектонических структур и определения характера геологического субстрата являются изменения фототона или цветовых оттенков, различия в фоторисунке и характере рельефа, изменения характера растительности и эрозионной сети совместно с пространственным распределением и взаимосвязями объектов и единиц земной поверхности. Важнейшее значение для фотогеолога при интерпретации снимков имеют интерпретация всего комплекса съемочных данных и ее сопоставление с результатами дешифрирования более ранних материалов съемок и с полевыми наблюдениями.
Качество дистанционного картирования зависит, с одной стороны, от качества обрабатываемых материалов и, с другой – от способностей интерпретатора к наблюдениям и осмыслению полученных данных, но прежде всего от его опыта. Способности интерпретатора важны потому, что одинаковые горные породы и одинаковые тектонические структуры геологического субстрата в различных ландшафтных условиях даже в пределах одного региона могут передаваться резко различными поверхностными феноменами. Поэтому применимых повсюду интерпретационных ключей для картирования определенных пород и почв или определенных тектонических структур по материалам дистанционных съемок не существует. Каждый ландшафт имеет собственную историю развития, собственные экологические особенности и резко изменчивые формы проявления одинаковых природных объектов и единиц в различных условиях и в разные времена года. В каждом новом районе работ интерпретатор должен прежде всего изучить встреченный им ландшафт и свойственные ему локальные и региональные ландшафтные явления, имеющие геологическое значение и распознаваемые на применяемых материалах съемок, и выявить те феномены, которые можно использовать как прямые или косвенные критерии для расчленения, разграничения и классификации, т. е. как индикаторы геологических объектов. Это касается как обычного картирования, так и интерпретации результатов съемок новейшими системами дистанционного зондирования (РБВ, МСС, радиолокационными), поскольку визуальная интерпретация в практике изучения аэрофотоснимков и других материалов дистанционных съемок, как и прежде, стоит на первом месте.
Во многих случаях интерпретатор работает непосредственно с тем материалом, который ему предоставлен. Однако интерпретация облегчается в том случае, когда на материалах съемок природные объекты и единицы ландшафта, важные для интерпретатора в рамках поставленной перед ним задачи, дифференцированы, контрастировать и точно привязаны к местности. Такая оптимизация съемочных материалов осуществляется, с одной стороны, путем выбора техники съемок, соответствующей целям интерпретации данного объекта, и, с другой стороны, путем обработки снимков, предваряющей интерпретацию. Таким образом, кроме рассмотренного выше выбора применяемой съемочной системы и соответствующих спектральных зон важно выбрать и надлежащие способы обработки снимков. В настоящее время существуют фотографические, оптические и электронные способы обработки, преобразующие в новую форму первичные материалы съемки, контрастирующие и делающие более ясным содержание снимков с тем, чтобы облегчить интерпретацию. В связи с большим объемом данных, поставляемых многозональными съемками, прежде всего спутниками «Лэндсат», важное значение для обработки снимков приобретают счетно-решающие устройства. На них осуществляются: геометрическая и радиометрическая коррекция первичных съемочных данных; более контрастное отображение содержания снимков; автоматизированное расчленение и классификация съемочных данных; сопоставление данных, получаемых разными съемочными системами; представление в виде изображений различных результатов обработки. Применение ЭВМ возможно в том случае, когда данные съемок записываются в цифровой форме на магнитную ленту, как это делается ныне в сканирующих и радиолокационных системах. Кроме того, и аэрофотоснимки, и другие изображения могут быть считаны, преобразованы в цифровую форму и подвергнуты электронной обработке. Количественная обработка данных обеспечивает также интерпретатору возможность быстрого извлечения информации из материалов съемок. ЭВМ быстро и целенаправленно извлекают данные со снимков и обрабатывают большие объемы материалов.
Обработка данных образует внутри дистанционного зондирования несколько обособленную область применения и исследования. Здесь будут только вкратце раскрыты некоторые наиболее применяемые в геологических исследованиях методы и задачи обработки снимков и переработки данных. Более подробное рассмотрение теоретических основ обработки изображений, отдельных методов, возможностей и ограничений их применения можно найти в специальных исследованиях, частично цитированных в тексте, частично помещенных в списке литературы. Полный обзор и обсуждение темы можно найти в Manual of Remote Sensing, 2nd ed., 1983. Принципиальная схема аналоговой и цифровой обработки данных при дистанционном зондировании помещена на рис. 120.
5.2. Фотографические способы
5.2.1. Введение
С целью повышения пригодности съемочных материалов для интерпретации их содержательная часть может быть контрастирована с помощью сравнительно простых фотографических способов обработки. Описанные ниже фотографические способы достаточно дешевы. Они могут быть применены в любой фотолаборатории. Из этого достоинства, однако, вытекают и недостатки, заключающиеся в том, что фотографические результаты обработки, как правило, точно не воспроизводимы и носят сугубо качественный характер. Кроме того, при многократном перекопировании снимков происходит заметная потеря информации.
5.2.2. Контрастирование
Участки фотоизображения со слабыми тоновыми различиями могут быть представлены в более контрастной форме. Это достигается следующим путем: съемочный материал копируют на контрастном негативном материале, проявляют в жестком режиме и печатают на контрастной фотобумаге. Этот способ приводит, однако, к существенным потерям информации на участках с высоким и средним расчленением фототона. В литературе описано [21] улучшение контрастов снимков «Лэндсат» путем варьирования контрастностью фотоматериалов, свойствами проявителя и временем проявления при изготовлении черно-белых и цветных фотокопий. Такие результаты фотографического контрастирования, отвечающие количественной «растяжке» фототона, получаются без больших затрат. Как подчеркивают авторы, применение контрастированных копий многозональных снимков «Лэндсат» приводит к лучшему цветовому насыщению ложноцветных и композитных изображений, получаемых при последующей обработке. Этот же способ применяют при изготовлении фотомозаик для сглаживания контрастных различий соседних снимков «Лэндсат». Результаты фотографического контрастирования слишком вялых или, наоборот, слишком плотных негативов снимков «Лэндсат», нередко поставляемых Центром распространения данных ЭРОС и другими центрами, описывает также Сабинз [57].