Задачі та проблеми аерокосмічного картографування

Тут будуть коротко розглянуті загальні задачі та проблеми аерокосмічного картографування. Зокрема, співвідношення знімку та карти, питання методичних схем картографування, технологічні підходи, "картографічні" платформи і сенсори, відповідність наявних технологій та доступних даних потребам користувачів, можливості аерокосмічного картографування для вирішення спеціалізованих та галузевих задач. Окремо розглядаються питання вивчення та картографування поверхні планет Сонячної системи.

Визначимо картографію як науку про дослідження, моделювання і відображення просторового розподілу і взаємозв'язку об'єктів і явищ природи і суспільства методами образно – знакового моделювання простору.

Тоді, з точки зору методу, саме – методу – ДЗЗ оптимально підходять для картографічних задач, тому що надають дані про земну поверхню одразу в «образно – знаковій» формі – інформаційному представленні – сукупності описуваних характеристик об'єктів, об'єднаних в систематичні описи.

Трохи спрощуючи, можна сказати, що існує 2 концепції в сучасній картографії: ГІС як засіб, спрямований на прийняття рішень (з можливістю врахування просторово – часових гетерогенностей і розрахунку відповідних перспективних сценаріїв) та класична «метагліфіка», тобто картографія як сукупність методів знакового моделювання. ДЗЗ може бути з успіхом застосовано в обох випадках.

Наразі загальна методологічна схема застосування даних ДЗЗ в картографії - як "традиційної", так і "ГІС-орієнтованої" - виглядає так:

Виходячи із цього, можна відокремити основні задачі ДЗЗ в задачах картографії.

Супутникова картографія базується на класифікації зображень.

В рамках обговорення методів класифікації зображень ми вже обговорювали загальні та найбільш вживані методики і алгоритми класифікації, тобто, загально кажучи, мультіваріативну статистичну класифікацію, що спрямована на розділення даних в багатовимірному просторі багатошарового зображення (наприклад, багатоспектрального зображення, отриманого засобами ДЗЗ).

Класифікація зображень є важливою складовою застосування інформаційних технологій в ДЗЗ і геоматиці,  яка активно і дуже успішно розвивається протягом останніх років.

Пікселі на зображенні, як ми довели, можуть бути відокремлені на класи як у відповідності до багатоспектральної класифікації (статистична кластеризація), так і з використанням статистичних і просторових показників, тобто розподілу параметрів по відношенню до сусідніх пікселів.

Цей метод є абсолютно об'єктивним і незалежним від інтерпретатора, а лише від властивостей даних. При цьому, звичайно результати характеризуються високою невизначеністю. Тому цей метод використовується зазвичай у випадках, коли додаткова інформація (зокрема, дані наземної завірки) про розподіли даних недоступна, наприклад при аналізі знімків інших планет. Результатом класифікації без навчання є зображення, розподілене на статистичні кластери, тематичне наповнення яких є, в загальному сенсі, невідомим. Таким чином, класифіковане зображення потребує подальшої тематичної інтерпретації з використанням даних наземної завірки.

Отже, після процедури класифікації зображення ми отримуємо набір класів у вигляді сукупності растрових шарів, кожен з об’єктів яких однозначно співвіднесено з географічними координатами, які набори класів таким чином, можна розглядати як картографічний продукт для подальшого використання в ГІС. 

  

Дані, які ми використовуємо для класифікації з картографічними цілями, отримуються з кількох супутників.

Таким чином можна отримувати як проблемно орієнтовані, галузеві, так і загальногеографічні карти.

Окремий інтерес має випадок, коли ми не маємо апріорної інформації про характеристики поверхні і маємо використовувати статистичні процедури класифікації без навчання. Яскравим прикладом тут є вивчення інших планет.

Історія цього напряму дистанційного зондування є досить довгою - вона бере початок, власне з початку космічної ери.

Розглянемо основні місії і результати вивчення інших планет засобами дитстанційного зондування.

Питання для практичного заняття:

Огляд існуючих систем створення картографічної продукції за даними ДЗЗ.

Дослідження планет Сонячної системи. Планетологія планет земної групи методами супутникових спостережень: основні досягнення і проблеми.

Контрольні питання до теми 12:

1.      Які напрямки аерокосмічного картографування Вам відомі?

2.      У чому полягає технологічна схема аерокосмічного картографування?

           3.      Охарактеризуйте сучасний стан вивчення планет Сонячної системи та картографування їх поверхні. 

Рекомендована література:

1.     Elachi C., Zyl J. Introduction to the Physics and Techniques of Remote Sensing. Second Edition. John Wiley & Sons, Hoboken, New Jersey, 2006, 557 р., ISBN-13 978-0-471-47569-9

2.     Liu J.G., Mason Ph.J. Essential image processing and GIS for remote sensing. John Wiley & Sons, Oxford, Imperial College London, UK, 2009, 462 p., ISBN: 978-0-470-51032-2

3.     Кронберг П. Дистанционное изучение Земли: Основы и методы дистанционных исследований в геологии: Пер. с нем. — М.: Мир, 1988. - 343 с.

4.     Gao J. Digital Analysis of Remotely Sensed Imagery. McGraw-Hill, New York, 2009, 689 p., ISBN: 978-0-07-160466-6

5.     Richards J.A., Jia X. Remote Sensing Digital Image Analysis. An Introduction. Fourth Edition. Springer-Verlag Berlin - Heidelberg, 2006, 454 p., ISBN-10 3-540-25128-6