Эколого-географическое картографирование на основе аэрокосмической информации методическое пособие icon

Эколого-географическое картографирование на основе аэрокосмической информации методическое пособие


Смотрите также:
Программа состоит из шести частей: часть I «Рос­сия на карте мира»...
Программа дисциплины эколого-географическое картирование дс. 03 Цели и задачи дисциплины Целью...
Учебно-методическое пособие...
Учебно-методическое пособие...
Методическое пособие Как получить инвестиционные преференции Методическое пособие...
Разработка методики и технологии обновления топографических планов на основе интегрированной...
Учебно-методическое пособие для студентов Iкурса очной формы обучения...
Учебно-методическое пособие для студентов очной формы обучения Составители...
Учебно-методическое пособие для студентов очной формы обучения Составители...
Учебно-методическое пособие для студентов заочной формы обучения Составитель...
Учебно-методическое пособие для студентов заочной формы обучения Составитель...
Методическое пособие Саратов 2008 г...



Загрузка...
страницы:   1   2   3   4
скачать


Санкт-Петербургский государственный университет

___________________________


Факультет географии и геоэкологии


ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ КАРТОГРАФИРОВАНИЕ НА ОСНОВЕ АЭРОКОСМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ


Методическое пособие


Санкт-Петербург 1998


Утверждено на заседании кафедры картографии факультета географии и геоэкологии в качестве учебного пособия.


Составитель канд. геогр. наук О.В.Шумова

Рецензент профессор, академик РЭА Л.Е.Смирнов


В методическом пособии рассмотрены разновидности аэрокосмических материалов, критерии их выбора для целей эколого-географического картографирования, методы экологического дешифрирования аэро- и космических снимков, этапы создания эколого-географических карт на основе аэрокосмической информации.

Пособие предназначено для преподавателей, студентов-картографов V1 курса вечернего отделения, а также всех студентов географических специализаций других видов обучения.


С О Д Е Р Ж А Н И Е:




  1. Введение......................................................................................1.

  2. Место дистанционных методов в эколого-географическом картографировании..........................................................................2.

  3. Аэрокосмические материалы: их разновидности; методы получения экологической информации.............................................5.

  4. Критерии выбора дистанционных материалов для целей эколого-географического картографирования..................................10

  5. Методы экологического дешифрирования аэро- и космических снимков для целей эколого-географического картографирования конкретного региона..........................................................15.



ВВЕДЕНИЕ.


Все более усложняющиеся в последние десятилетия взаимоотношения человечества с окружающей его природной средой привели к развитию нового крупного направления тематической картографии - экологического картографирования. Разнообразие тематического содержания экологиче­ских карт обусловлено логикой их практической реализации( биологиче­ские, геологические, медицинские, социальные науки и т.д.). Сферу интере­сов географов составляют объекты, роль окружающей среды для которых играет географическая оболочка Земли - сложная многокомпонентная система, каждый компонент которой является фактором, определяющим форму и состояние всех остальных компонентов, поскольку все они взаимо­обусловлены и взаимодействуют друг с другом. Поэтому точкой опоры в графическом моделировании природной среды для решения задач регулируемого природопользования, по-нашему мнению, является эколого-географическое картографирование(ЭГК).

В настоящее время еще нет полной согласованности в методике и принципах составления эколого-географических карт, на основе которых можно проанализировать состояние окружающей среды, Это связано с системностью содержания данных карт: картограф-составитель вынужден обращать внимание не только на свойства того или иного объекта, но и на взаимоотношения между объектом (или объек­тами) и средой.

Любая территория может быть охарактеризована с точки зрения организации элементов ее структуры: «система - среда» (иерархия), «целое - часть» (организация) и «часть - часть» (разнородность структуры). Сложность построения карт именно экологического содержания состоит в правиль­ном нахождении картографируемых систем, выбираемых из всех возможных экологических связей.

Современной экологическое картографирование использует разнооб­разные исходные материалы, наиболее объективными и оперативными из которых являются материалы дистанционного зондирования .

^ МЕСТО ДИСТАНЦИОННЫХ МЕТОДОВ В ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИ­ЧЕСКОМ КАРТОГРАФИРОВАНИИ.


Возникшие в последнее время экологические проблемы ставят новые задачи перед картографией. Для их решения требуется современное информационное обеспечение с привлечением аэрокосмической информации, являющейся наиболее эффективной среди дистанционных методов, когда данные о состоянии объекта наблюдения регистрируются на расстоянии от него активным или пассивным способом.

Накопленный десятилетиями опыт применения аэрокосмических методов для изучения Земли привел к выводу, что наиболее содержательной является информация, полученная в форме полей яркости, поэтому за основу всех материалов дистанционного зондирования примем снимок: двумерное изображение реальных объектов, которое получено по известным геометрическим и фотометрическим законам путем дистанционной регистрации вариаций яркости объектов и предназначено для выявления, определения пространственного расположения и исследования видимых и скрытых объектов, явлений и процессов окружающего мира посредством дешифрирования и измерений. Для картографов, использующих аэрокосмические снимки в качестве материалов для ЭГК, это определение необходимо дополнить следующим образом: снимок - целостное изображение местности ( объекта), каждая точка (деталь) которого занимает вполне определенное положение и имеет определенную яркость в соответствии с едиными для всего снимка геометрическими и фотометрическими ( яркостными ) законами; в визуализированной форме эта модель обычно коррелирует с внешним обликом объекта, его поверхности, формируемым зрительной системой человека (1).

Эффективное использование материалов съемки как информации, имеющей экологическое значение, связано со следующими преимуществами аэрофото- (АФС) и космических( КС) снимков:

  • обзорностью, что важно для региональных геоэкологических оценок распространения, структуры экосистем и взаимоотношений с другими системами;

  • разномасштабностью снимков с разрешением от 1-2 м до 1-2 км, позволяющей анализировать и картографировать экосистемы различных таксономических уровней;

  • разновременностью снимков, необходимой для изучения суточной и сезонной ритмики, а также многолетней динамики экосистем, что способствует надежности прогнозирования;

  • разнообразием снимков по типам и спектральным диапазонам, которое позволяет получать многоплановую информацию о параметрах и характеристиках экосистем и их составляющих (4).

Кроме вышеперечисленных, можно выделить некоторые специфические свойства аэрокосмических снимков (АКС), обеспечивающих выполнение основных требований к эколого-географическим картам:

  • единовременность исходной информации по всем видам и на







Аэрокосмические

материалы




-Фотографические АФС и КС

-Сканерные КС

-Тепловые инфракрасные радиометрические КС




Материалы измерений

и наблюдений за сос-

тоянием природной

среды

Статистические

материалы

Картографические

материалы




-Атмосферный воздух

-Поверхностные воды

-Почвы

-Рос.геолог.фонд

-Федеральный коми-

тет по статистике

-Роскомзем

-Минсельхоз

-Федеральная служба

лесного хозяйства

-Прочие

-Гос.крупно-и сред

немасштабное тема

тическое картогра-

фирование

-Мелкомасштабное

обзорное темати-

ческое картографи

рование




Эколого-географическое

картографирование

Рис.1. Место аэрокосмических материалов в информационной базе эколого-географического картографирования.


правлениям картографирования - принципиально новое свойство, которым, как правило, не обладают традиционные методы составления тематических карт - позволяет достоверно картографировать современное состояние среды;

  • сокращение сроков сбора тематической информации намного ускоряет цикл подготовки картографических документов за счет снижения объема трудоемких процессов наземной тематической съемки.

Аэрокосмические материалы ( рис.1), являясь одновременно ос

новной информационной базой экологического картографирования,

служат косвенным источником информации для сбора данных в Государственной службе наблюдений за состоянием окружающей природной среды (ГСН), а также для прочих статистических и картографических банков данных.

Данные наблюдений за состоянием атмосферы, поверхностных вод и почв аккумулируются различными службами в соответствующих каталогах и ежегодниках. Любая статистическая отчетность ( лесхозов, предприятий горнодобывающей промышленности и пр.) также может содержать материалы дистанционного зондирования. Все данные сосредотачиваются в статистических организациях разных территориальных уровней.(2)


^ АЭРОКОСМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ: ИХ РАЗНОВИДНОСТИ. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ.


Материалы аэрокосмических съемок могут быть представлены в двух формах: в виде снимков и в виде цифровых регистрограмм. Поскольку для целей эколого-географического картографирования наиболее доступной и содержательной является информация, полученная в форме снимков, будь то отображение ситуации в видимом оптическом диапазоне или способ визуализации изображения, полученного в иных спектральных участках, будет уместно рассмотреть несколько их классификаций, основанных на различных признаках.

Имеются три класса съемок: фотографическая, фотоэлектронная и геофизическая съемки. Для анализа и картографирования экологической ситуации конкретного региона удобнее использовать материалы первых двух классов ( рис.2).

Фотографическая съемка основана на регистрации отраженного и собственного электромагнитного излучения Земли в видимой и бли-









Черно-белая

панхроматическая




Фотографическая

Черно-белая

спектрозональная







Цветная

Съемка




Цветная

спектрозональная







Телевизионная







Тепловая

(инфракрасная)




Фотоэлектронная

Радиотепловая и

радиолокационная







Ультрафиолетовая







Спектрофотометрическая







Телефотометрическая




Рис.2. Виды аэрокосмических съемок, используемых для целей эколого-географического картографирования.


жайших невидимых ультрафиолетовой и инфракрасной зонах.

Фотоэлектронная съемка, основанная на принципе сканирования местности, возможна как в видимой зоне спектра, так и далеко за ее пределами. Она может быть пассивной ( тепловой) и активной ( радиолокационной); спектрозональной ( в очень узкой зоне спектра) и многозональной ( мультиспектральной)(8). Вышеперечисленные характеристики относятся к классификации по используемому для формирования изображения участку спектра электромагнитных волн. Снимки различаются также по положению съемочной системы на космические и аэрофотоснимки.

Одной из важнейших является классификация снимков по масштабу. Наиболее упрощенная выглядит следующим образом:

  • крупный масштаб: АФС - 1:1 000; КС - 1:100 000;

  • средний масштаб: АФС - 1:10 000; КС - 1:1 000 000;

  • мелкий масштаб: АФС - 1:100 000; КС - 1:10 000 000(1).

По охвату территории снимки разделяют на глобальные, региональные и локальные.

Изобразительные возможности снимков связаны с их разрешением. Оно может меняться от нескольких километров до 1 метра, и по этому показателю встречаются снимки малого, среднего, высокого и очень высокого разрешения.

Вышеперечисленные классификации не охватывают все свойства снимков. Однако в основном на них основываются картографы-экологи при выборе материалов для экологического картографирования.

Общая схема создания эколого-географической карты по материалам дистанционного зондирования может быть представлена цепочкой: объект - снимок - получение экологической информации - карта (рис.3). В качестве «объекта» может выступать как объект съемки - участок территории, так и объект исследования - определенные предметы, явления на местности или протекающие на них процессы.

Необходимую информацию мы можем почерпнуть из снимков путем дешифрирования, фотограмметрической, фотометрической и компьютерной их обработки. Фотограмметрический метод позволяет получать геометрические характеристики; фотометрический - яркостные, а дешифрирование - тематическую информацию.

Компьютерная обработка выступает и как способ автоматического получения информации и как самостоятельный метод хранения и обработки данных.










Дешифрирование







Объект

Снимок

Фотограмметрическая

обработка

Карта







Фотометрическая

обработка













Цифровая обработка










Рис.3. Общая схема создания эколого-географической карты по материалам дистанционного зондирования .

Практика показывает,что боле широко применяется дешифрирование в виде различных модификаций. Этот метод, призванный отвечать на вопрос «что это такое», включает в себя несколько этапов: привязку, обнаружение, распознавание, интерпретацию, эстраполяцию.(табл.1).

В настоящее время основным способом извлечения информации остается визуальное дешифрирование.


Таблица 1

Последовательность дешифрирования АФС и КС для целей эколого-географического картографирования.




Этапы

Критерии

Результаты

1. Привязка

Признаки изображения

объектов

Точное географическое

положение участка

  1. Обнаруже-

ние

Признаки (тон,цвет,

структура рисунка)

изображения

Обособление фотофизи-

ономичных компонентов

ландшафта

3.Опознавание

Признаки изображения

(дешифровочные призна-

ки конкретных объектов)




Установление фотофизи-

ономичных компонентов

ландшафта

4.Интерпрета-

ция

Фотофизиономичные

компоненты ландшафта,

внутриландшафтные взаи-

мосвязи,взаиморасположе-

ния фотофизиономич-

ных компонентов ланд-

шафта. Резкие отклонения в типичных дешифровоч-

ных признаках физионо-

мичных компонентов

ландшафта

Установление нефизионо

мичных(деципиентных)

компонентов ландшафта.

Выявление динамичных

процессов и явлений, как

природных, так и антропо-

генных и их направлен-

ности. Выявление техно-

генных нарушений и выз-ванных ими процессов.




5.Экстраполя-

ция

Признаки изображения

и установленные по ним

объекты, явления и про-

цессы.

Идентификация аналогич

ных объектов, явлений и

процессов на других

участках, установление

ландшафтов-аналогов,

составление схемы дешифрирования.

Кроме визуального успешно применяется также визуально-инструментальное и полностью инструментальное ( автоматизированное) дешифрирование, при котором основой является метод автоматизированных эталонов по яркостным полям

Наиболее современным методом получения экологической информации по снимкам сейчас является компьютерная обработка. Основными чертами, являющимися существенными для картографов-экологов в этой связи можно назвать следующие: увеличение скорости обработки информации ( снимков); хранение огромного объема информации, выдаваемой почти мгновенно; создание информационных сетей, подключение к Глобальной Базе Данных; переход к пространственной информации в виде цифровых моделей местности.

Переход от снимка к карте как визуализированной модели местности является логическим завершением обработки экологической информации

Если снимки использовались как единственный или основной источник картосоставления, информативность их должна быть достаточно высокой, а полнота и достоверность абсолютной. Это является обязательным условием использования АФС и КС для целей эколого-географического картографирования.


^ КРИТЕРИИ ВЫБОРА ДИСТАНЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКОГО КАРТОГРАФИРОВАНИЯ.


При создании эколого-географических карт на основе аэрокосмических снимков необходимо учитывать возможности и ограничения использования последних. Прежде всего картограф-исследователь и (или) картограф-составитель должны иметь задание на составление и ясно представлять себе содержание карты, охват территории, масштаб картографирования, имеются ли и в каком количестве прочие картографические материалы на данный регион или дистанционное зондирование - это единственный источник пространственной информации; а также наличие литературного фонда.

Экологическое картографирование требует от автора доскональных знаний о различных природных процессах, происходящих на исследуемой территории, а также о законах взаимодействия природы и конкретных антропогенных нарушений.

Выбор аэрокосмических материалов должен зависеть не только от их доступности ( высокая стоимость, собственность заказчика и т.д.), но и, в первую очередь, от необходимость использования тех или иных конкретных снимков на исследуемую территорию.





оставить комментарий
страница1/4
канд. геогр. наук О.В.Шумова
Дата01.09.2011
Размер0.49 Mb.
ТипМетодическое пособие, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

страницы:   1   2   3   4
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх