Географія. Профільний рівень. 11 клас. Масляк

§ 15. Масштаб і роздільна здатність знімків. Дешифрування знімків. Роль космічних знімків у картографії та географічних дослідженнях

1. Пригадайте, що таке масштаб, які існують види масштабу. 2. Поясніть необхідність створення планів та карт різних масштабів.

1. МАСШТАБ І РОЗДІЛЬНА ЗДАТНІСТЬ ЗНІМКІВ. Знімок — це двовимірне зображення, отримане в результаті реєстрації технічними засобами власного й відбитого випромінювання та призначене для пошуку, якісного й кількісного вивчення об’єктів, явищ і процесів шляхом дешифрування, вимірювання й картографування. Найважливішими характеристиками знімка є: просторова, радіометрична, спектральна та часова роздільна здатність.

Просторова роздільна здатність — це величина піксели зображення в просторових одиницях, яка характеризує розмір найменших об’єктів, помітних на зображенні (мал. 1, 2). За просторовою роздільною здатністю (мінімальна лінійна величина на місцевості об’єктів, що зображуються, або розмір піксели) існують знімки:

  • 1) Дуже низької роздільної здатності (десятки кілометрів), що не дозволяє отримати на знімку зображення локальних об’єктів навіть значної величини.
  • 2) Низької роздільної здатності (кілька кілометрів), характерної для сканерних і теплових інфрачервоних знімків із метеосупутників; вони зображують локальні об’єкти середньої величини, що вимірюються у квадратних кілометрах.
  • 3) Середньої роздільної здатності (сотні метрів), що дозволяє отримати зображення багатьох природних об’єктів, але недостатня для відтворення на знімках об’єктів, пов’язаних із господарською діяльністю.
  • 4) Високої роздільної здатності (десятки метрів), що зображує природні й господарські малі об’єкти площею від десятків до сотень квадратних кілометрів. Ці знімки задовольняють більшість географічних завдань, але вони не рівноцінні. Наприклад, роздільна здатність 80—100 м задовольняє прогнозування врожайності сільськогосподарських культур у районах зернового землеробства, але недостатня для виконання того самого завдання в районах обробітку бавовнику. Для топографічного картографування необхідна роздільна здатність менше 10 м.
  • 5) Дуже високої роздільної здатності (≈1 м), що отримують за допомогою довгофокусних фотокамер із картографічних автоматичних супутників, пілотованих кораблів та орбітальних станцій і спеціальними електронними камерами, які використовують багатоелементні приймачі випромінювання. Ці знімки відображають весь комплекс природних та господарських об’єктів і задовольняють топографічне картографування.
  • 6) Надвисокої роздільної здатності (<1 м), що отримують довгофокусними фотокамерами з автоматичних картографічних супутників, пілотованих кораблів і орбітальних станцій. На знімках, що призначені для великомасштабного топографічного й тематичного картографування, детально відображені населені пункти, промислові, транспортні та інші господарські об’єкти (мал. 3).

Поясніть відповідність між масштабом космічних знімків та масштабом карт.

L — кут між крайніми променями конічного світлового пучка

D — розмір найменшого елемента, який розрізняється на поверхні Землі

Н — висота зйомки

Мал. 1. Визначення величини апертури й висоти зйомки.

Мал. 2. Знімки з просторовою роздільною здатністю: а) 15 м; б) 80 м.

Мал. 3. Види космічних знімків за масштабом.

2. ДЕШИФРУВАННЯ ЗНІМКІВ. Процес дешифрування знімків — це розпізнавання об’єктів місцевості на аерофотознімках, встановлення їхніх кількісних та якісних характеристик і позначення відповідними умовними знаками, або ж процес отримання різної інформації про земну поверхню за аерофотознімком. При цьому відбувається пошук, розпізнавання об’єктів, визначення їхньої географічної суті, встановлення їх кількісних та якісних характеристик, закріплення результатів вивчення на знімку або карті умовними знаками. Дешифрування — основний етап у створенні та оновленні топографічних карт.

Залежно від призначення дешифрування може бути загальногеографічне (або топографічне) та галузеве (лісотопологічне, геологічне, військове тощо).

Мал. 4. Аерокосмічні знімки. а) За кольором можна визначити розорані ділянки та такі, де з'явилася рослинність; б) векторизація космічного знімка супутника WorldView-1 (1:5000); в) фрагмент створеної векторної карти (1:5000).

Непрямі ознаки дешифрування засновані на багатообразних взаємозалежностях між об’єктами й елементами ландшафту. Їх можна розподілити на три групи індикаторів: об’єктів, властивостей об’єктів, руху або змін. Розпізнавши за допомогою дешифрувальних ознак об’єкти на знімках, спеціалісти складають дешифрувальні схеми в умовних знаках.

3. РОЛЬ АЕРОКОСМІЧНИХ ЗНІМКІВ У КАРТОГРАФИ. Перехід до цифрових методів зйомки, розвиток цифрової стереоскопічної зйомки й створення цифрових фотограмметричних систем розширили можливості фотограмметричної обробки космічних знімків, що використовуються переважно для створення та оновлення топографічних карт.

Зйомка з космосу однієї й тієї самої території з різною роздільною здатністю та генералізацією дає змогу паралельно створювати й оновлювати карти різних масштабів, позбавляючи необхідності складати карти дрібніших масштабів за великомасштабними, що неминуче подовжувало б процес картографування.

Комплексне відображення на одному знімку всіх компонентів земних ландшафтів сприяє більш правильній передачі просторових взаємозв’язків об’єктів, що картографуються. Завдяки цьому аерокосмічні знімки знайшли в картографії різноманітне застосування в укладанні та оперативному оновленні топографічних карт, створенні тематичних карт і фотокарт, картографуванні маловивчених і важкодоступних районів (мал. 4).

4. ЗНАЧЕННЯ ЗНІМКІВ У ГЕОГРАФІЧНИХ ДОСЛІДЖЕННЯХ. Використання знімків у географічних дослідженнях важливе в усіх напрямах вивчення Землі: дослідженнях літосфери, де знімки показують роздробленість геологічного фундаменту лінійними розломами й кільцевими структурами та полегшують пошуки родовищ корисних копалин; дослідженнях атмосфери, де знімки дали основу метеорологічних прогнозів; завдяки знімкам із космосу відкрито вихрову структуру Світового океану, зафіксовано стан рослинного покриву Землі на межі століть та його зміни в останні десятиліття.

В Україні картографо-геодезична служба накопичує й зберігає зйомочні матеріали з вітчизняних і закордонних космічних апаратів. Державний науково-виробничий центр «Природа» є складовою частиною наземного спеціального комплексу космічної системи «Січ». У структурній схемі він представлений як Центр архівації та розповсюдження даних ДЗЗ. Архів матеріалів ДЗЗ створено в центрі для забезпечення потреб користувачів. Він містить дані аеро- та космічних зйомок і складається із двох частин: архіву даних на фотоносіях та архіву цифрових даних.

У зарубіжних країнах в організації фондів знімків беруть участь державні структури й приватні фірми. Найбільший архів знімків з оперативних метеорологічних, океанологічних, екологічних супутників США має національна гідрометеорологічна служба США NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration).

Розгалужена система, що включає вісім тематичних центрів даних, використовується для виконання найбільшої сучасної програми вивчення глобальних змін EOS (Earth Observing System). Найбільший спільний архів знімків Landsat мають гідрометеорологічна і геологічна служба США (NOAA, USGS). Новітні матеріали зйомок зберігає та поширює приватна компанія Space Imaging (знімки з американського комерційного супутника Iconos, індійського IRS). У Європі знімки зберігає й поширюють фірми Eurimage та Spotimage. Національні архіви знімків також створені в різних країнах (Японія, Індія, Китай, Південна Корея, Австралія). Доступ до них полегшений завдяки Інтернету.

Усі ці матеріали доцільно розглядати як єдиний фонд космічних знімків, який необхідний географам для грамотного відбору джерел досліджень.

ВИСНОВКИ

  • Космічні знімки призначені для пошуку, якісного й кількісного вивчення об'єктів, явищ і процесів шляхом дешифрування, вимірювання й картографування.
  • У процесі дешифрування знімків відбуваються пошук, розпізнавання, визначення географічної суті об'єктів, встановлення їх характеристик, закріплення результатів вивчення на знімку або карті умовними знаками.
  • Зйомка з космосу однієї й тієї самої території з різною роздільною здатністю та генералізацією дозволяє створювати й оновлювати карти різних масштабів.
  • Використання знімків у географічних дослідженнях важливе в усіх напрямах географічних досліджень.

ЗАПИТАННЯ ТА ЗАВДАННЯ

  • 1. Доведіть, що єдиний фонд космічних знімків є доступним до використання.
  • 2. Обґрунтуйте той факт, що космічні знімки є джерелом для подальших картографічних досліджень.
  • 3. Порівняйте за допомогою малюнків параграфа знімки з різною просторовою роздільною здатністю.
  • 4. Проаналізуйте взаємозв'язок між розвитком техніки й технологій та підвищенням точності у вивченні картографування Землі.

Практичні роботи

  • 13. Дешифрування космознімку заданої ділянки своєї місцевості.
  • 14. Опис території за космічним знімком. Порівняння різночасових космічних знімків і відповідних картографічних матеріалів.

Дослідження

  • 1. Космічні спостереження за станом сільськогосподарських угідь.
  • 2. Дослідження свого населеного пункту на Публічній кадастровій карті України на картографічну відповідність.
  • 3. Дослідження відкритих картографічних веб-ресурсів.