Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО сельского хозяйства РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВО «Бурятская государственная сельскохозяйственная академия имени В.Р. Филиппова»

Институт землеустройства, кадастров и мелиорации

Кафедра «Землеустройства»

Отчет по учебной практики

по дисциплине «Фотограмметрия и дистанционное зондирование»

Выполнили: ст-ты 3 курса, гр. 6302-2

Петров Сергей

Кулёшина Крестина

Ергонов Игорь

Проверила: старший преподаватель

Кыркунова Галина Федоровна

Улан-Удэ,

2017



СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

РАЗДЕЛ 1. Применение данных дистанционного зондирования Земли

РАЗДЕЛ 2. Расчет аэрофотосъемки на примере Хоринского района

РАЗДЕЛ 3. Применение программы ScanMagic для обработки изображений

Упражнение 1 «Настройка программы».

Упражнение 2. Просмотр контуров изображений на карте мира и открытие изображений

Упражнение 3. «Работа с гистограммой изображения. Алгоритмы коррекции изображения»

Упражнение 4. «Работа с произвольным фрагментом изображения»

Упражнение 5. «Построение диаграммы изображения»

Упражнение 6. «Анализ отсчетов яркости изображения»

Упражнение 7. «Географическая привязка изображений по аналитической модели орбиты и сенсора»

Упражнение 8. Улучшение пространственного разрешения (процедура Fusion)

Упражнение 9. «Работа с опорными точками»

Упражнение 10. «Привязка по технологии изображение к изображению»

Упражнение 11. Привязка снимка по технологии изображение

Упражнение 12. « Геопривязка растровой карты»

Упражнение 13. «Добавление группы записей в базу данных»

Упражнение 14. «Извлечение записей из базы данных»

Упражнение 15. «Просмотр и редактирование записей базы данных»

Упражнение 16. «Экспорт и импорт каталогов»

Упражнение 17. «Доступ к картографическим интернет - сервисам»

ЗАКЛЮЧЕНИЕ



ВВЕДЕНИЕ

Целью учебной практики по дисциплине «Фотограмметрия и дистанционное зондирование» является закрепление теоретических и практических умений и навыков в области предварительного сбора информации, составления технического задания для проведения аэрокосмосъемки, анализа фотограмметрического и фотографического качества отснятого материала.

Задачами учебной практики по фотограмметрии являются:

· изучение технических условий проведения аэро- и космической фотосъемки;

· систематизация знаний, необходимых для подбора необходимого съемочного оборудования и летательного аппарата с целью проведения съемочных работ конкретного объекта в заданном масштабе;

· расчет технических условий выполнения полета и проведения съемки для заданного объекта;

· составление схемы полета, определение высоты и скорости полета, числа маршрутов, общего количества снимков и т. п.;

· оценка фотограмметрического качества отснятого материала;

· оценка фотографического качества отснятого материала.

Фотограмметрия - научная дисциплина, изучающая способы и методы определения формы, размеров и пространственного положения объектов в заданной координатной системе по их фотографическим и иным изображениям.

Дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ) -- наблюдение поверхности Земли авиационными и космическими средствами, оснащёнными различными видами съемочной аппаратуры. Рабочий диапазон длин волн, принимаемых съёмочной аппаратурой, составляет от долей микрометра (видимое оптическое излучение) до метров (радиоволны).

Методы зондирования могут быть пассивные, то есть использовать естественное отраженное или вторичное тепловое излучение объектов на поверхности Земли, обусловленное солнечной активностью, и активные -- использующие вынужденное излучение объектов, инициированное искусственным источником направленного действия.



РАЗДЕЛ 1. Применение данных дистанционного зондирования Земли

Дистанционное зондирование наиболее часто применяется в сельском хозяйстве, геодезии, картографировании, мониторинге поверхности земли и океана, а также слоев атмосферы.

Сельское хозяйство. При помощи спутников можно с определенной цикличностью получать изображения отдельных полей, регионов и округов. Пользователи могут получать ценную информацию о состоянии угодий, в том числе идентификацию культур, определение посевных площадей сельскохозяйственных культур и состояние урожая. Спутниковые данные используются для точного управления и мониторинга результатов ведения сельского хозяйства на различных уровнях. Эти данные могут быть использованы для оптимизации фермерского хозяйства и пространственно-ориентированного управления техническими операциями. Изображения могут помочь определить местоположение урожая и степень истощения земель, а затем могут быть использованы для разработки и реализации плана лечения, для локальной оптимизации использования сельскохозяйственных химикатов.

Основными сельскохозяйственными приложениями дистанционного зондирования являются следующие:

ь растительность:

· классификация типа культур

· оценка состояния посевов (мониторинг сельскохозяйственных культур, оценка ущерба)

· оценка урожайности

ь почва:

· отображение характеристик почвы

· отображение типа почвы

· эрозия почвы

· влажность почвы

· отображение практики обработки почвы

Мониторинг лесного покрова. Зондирование также применяется для мониторинга лесного покрова и идентификации видов. Полученные таким способом карты могут покрывать большую площадь, одновременно отображая детальные измерения и характеристики территории (тип деревьев, высота, плотность). Используя данные дистанционного зондирования, возможно определить и разграничить различные типы леса, что было бы трудно достичь, используя традиционные методы на поверхности земли. Данные доступны в различных масштабах и разрешениях, что вполне соответствует локальным или региональные требованиям.

Для отображения изменений в лесном покрове (текстуры, плотности листьев) применяются:

· мультиспектральные изображения: для точной идентификации видов необходимы данные с очень высоким разрешением

· многоразовые снимки одной территории, используются для получения информации о сезонных изменений различных видов

· стереофотографии - для разграничения видов, оценки плотности и высоты деревьев. Стереофотографии предоставляют уникальный вид на лесной покров, доступный только через технологии дистанционного зондирования

· Радары широко применяются в зоне влажных тропиков, благодаря их свойству получать изображения при любых погодных условиях

· Лидары позволяют получать 3-мерную структуру леса, обнаруживать изменения высоты поверхности земли и объектов на ней. Данные Лидара помогают оценить высоту деревьев, области корон и количество деревьев на единице площади.

Мониторинг поверхности. Мониторинг поверхности является одним из наиболее важных и типичных применений дистанционного зондирования. Полученные данные используются при определении физического состояния поверхности земли, например, леса, пастбища, дорожного покрытия и т.д., в том числе результатов деятельности человека, такие, как ландшафт в промышленных и жилых зонах, состояния сельскохозяйственных территорий и т.п. Первоначально должна быть установлена система классификации земельного покрова, которая обычно включает в себя уровни и классы земель. Обнаружение изменения состояния поверхности земли необходимо для обновления карт растительного покрова и рационализации использования природных ресурсов. Изменения, как правило, обнаруживаются при сравнении нескольких изображений, содержащих несколько уровней данных, а также, в некоторых случаях, при сравнении старых карт и обновленных изображений дистанционного зондирования.

· сезонные изменения: сельскохозяйственные угодья и лиственные леса изменяются по-сезонно.

· годовые изменения: изменения поверхности земли или территории землепользования, например, районы вырубки леса или разрастания городов.

Информация о поверхности земли и изменения характера растительного покрова прямо необходимы для определения и реализации политики защиты окружающей среды и могут быть использованы совместно с другими данными для проведения сложных расчетов (например, определения рисков эрозии).

Геодезия. Сбор геодезических данных с воздуха впервые был использован для обнаружения подводных лодок и получения гравитационных данных, используемых для построения военных карт. Эти данные являют собой уровни мгновенных возмущений гравитационного поля Земли, которые могут быть использованы для определения изменений в распределении масс Земли, что в свою очередь может быть востребовано для проведения различных геологических исследований.



РАЗДЕЛ 2. Расчет аэрофотосъемки на примере г. Улан-Удэ

Уламн-Удэм (до 1934 года -- Верхнеумдинск, бур. Улаан ?дэ хото) -- город республиканского подчинения в России, столица Республики Бурятия. Образует городской округ город Улан-Удэ.

Крупный культурный, научный, промышленный центр Восточной Сибири.

Население -- 430 550 (2016).

Город Улан-Удэ делится на 3 района:

Советский район. Образован под названием Городской район постановлением Президиума ВЦИК от 25 марта 1938 года. Переименован в Советский район Указом Президиума Верховного Совета РСФСР от 20 июня 1957 года.

Железнодорожный район. Образован постановлением Президиума ВЦИК от 25 марта 1938 года.

Октябрьский район. Образован Постановлением ВЦИК от 25 марта 1938 года под названием Пригородный район. Переименован в Октябрьский район Указом Президиума Верховного Совета РСФСР от 20 июня 1957 года.

Улан-Удэ расположен в Западном Забайкалье, в 100 км восточнее озера Байкал, в Иволгино-Удинской межгорной впадине, на обоих берегах реки Селенги, при впадении в неё реки Уды. Впадина представляет собой обширное понижение, вытянутое с юго-запада на северо-восток, и ограниченное с северо-запада хребтами Хамар-Дабана, с севера -- хребтом Улан-Бургасы, с юго-востока -- хребтом Цаган-Дабан.

Отроги Хамар-Дабана в пригородной зелёной зоне достигают абсолютной высоты 1114 м и находятся выше ложа долины реки Селенги на 500--700 м. Отроги хребта Улан-Бургасы имеют средние высоты в 800--1000 м. Наибольшая высота северных отрогов Цаган-Дабана, примыкающих непосредственно к городу, составляет 813 м, что на 310 м выше уровня долины реки Уды. Высотные отметки на территории города колеблются в пределах 500--800 м.

Почвы

Разнообразие форм рельефа создаёт значительную пестроту почвенного покрова в Улан-Удэ. В нагорной части города преобладают дерново-лесные и супесчаные почвы; низинные места поймы рек Селенги и Уды заняты аллювиальными луговыми почвами лёгкого механического состава[9]. В пониженных местах поймы встречаются небольшие участки болотных и лугово-болотных почв. Лесостепным и степным ландшафтам, где находятся восточная часть города, на левом берегу Селенги, а также правобережье Уды, район посёлка Загорск, свойственны каштановые, солонцеватые почвы[10][11].

Гидрография

В пределах города Улан-Удэ протекают две крупные реки -- Селенга (с протоками Забока, Степная, Посельская и др.) и Уда.

Селенга -- крупнейший приток Байкала (50 % стока всех рек его бассейна). В черте города река протоками образует несколько крупных островов. Из них заселены острова, примыкающие к левому берегу -- Конный (микрорайон Левый берег), Общественный и Посельский (дачные товарищества). Крупные острова справа от главного русла -- Богородский (заселён частично дачным кооперативом) и Спасский (промплощадка городского водозабора). Через протоки перекинуты автомобильные мосты. Через основное русло реки существует единственный автомобильный мост в Советском районе, соединяющий центр с аэропортом и федеральной автомагистралью «Байкал».

Уда -- правый приток Селенги. В черте города через реку перекинуты два автомобильных моста с трамвайными линиями и железнодорожный мост Транссибирской магистрали. Русло реки является естественной границей между Советским и Железнодорожным (частично) районами на севере и Октябрьским районом города на юге.

Другие речки и ручьи: притоки Селенги -- Нижнеберёзовская, Сужа; притоки Уды -- Верхняя Берёзовка, Воровка, Байданов ручей и др.

Климат города умеренный резко континентальный засушливый, что объясняется его удаленностью от больших водоемов (в частности, озеро Байкал от города заслоняют горные хребты Хамар-Дабан и Улан-Бургасы), расположением города в межгорной котловине и нахождением его в центре обширного евразийского материка [12]. Климатическая зима в городе длится более пяти месяцев, начинаясь в конце октября и заканчиваясь в начале апреля (см. таблицу). В холодный период года в Восточной Сибири получает развитие Сибирский антициклон, возникающий в октябре и исчезающий в апреле. Вследствие этого зимний период в городе характеризуется большим количеством солнечных дней и слабыми ветрами. Из-за отсутствия ветров воздух в Иволгино-Удинской межгорной впадине застаивается и охлаждается, вследствие чего зимние температуры воздуха бывают достаточно низкими, однако благодаря низкой влажности воздуха переносятся относительно легко. Количество осадков в этот период относительно мало, основные снегопады выпадают в первой половине зимы (ноябрь-декабрь).

Весна приходит в город в первых числах апреля. Её особенностями являются частые возвраты холодов и сильные ветры, возникающие вследствие распада Сибирского антициклона, соответствующего понижения атмосферного давления и прихода на территорию города и республики холодных воздушных масс с севера Сибири. Погода в это время неустойчива, осадков выпадает мало.

Климатическое лето длится чуть более двух месяцев. В конце июля - начале августа на территорию города приходят циклоны с побережья Тихого океана, вследствие чего случаются частые дожди. В это время выпадает максимальное в году количество осадков. В то же время в июне и июле погода в основном сухая и жаркая.

Осень сменяет лето незаметно; в отличие от климата европейской России, где осенью часто идут дожди, тот же период года в Улан-Удэ характеризуется малым количеством осадков. Характерны резкие суточные колебания температуры воздуха и ранние ночные заморозки.

Средняя годовая температура воздуха ?0,1 °C. Среднесуточная температура воздуха в январе ?23,3 °C при минимальном значении ?54,4 °C зарегистрированном 6 января 1931 г, и это был единственный день в истории метеонаблюдений, когда температура воздуха опускалась ниже пятидесятиградусной отметки. В XXI веке самая низкая температура ?42,6 °C зарегистрирована 4 февраля 2001 года[13], ниже сорокаградусной отметки температура воздуха опускалась только в январе 2001 г, феврале 2001/2006/2010 г. Июль -- самый жаркий месяц со среднесуточной температурой воздуха +19,8 °C, однако максимальная температура +40,0 °C отмечена в день летнего солнцестояния 22 июня 2010 года.

Для города характерен высокий уровень солнечной радиации, так ежегодное число часов с солнцем здесь очень высоко (более 2400 часов) и по этому показателю город примерно соответствует таким южным городам России как Анапа или Находка. Максимальная влажность воздуха (76--79 %) бывает в ноябре -- январе, минимальная (49 %) -- в мае. В году 155 дней с осадками. За год на территории города Улан-Удэ выпадает в среднем 265 мм осадков, основное их количество приходится на лето. Максимум осадков наблюдается в августе (68 мм); минимум (3 мм) -- в феврале -- марте.

Среднегодовая температура: ?0,1 °C.

Среднегодовая скорость ветра: 2,0 м/с.

Среднегодовая влажность воздуха: 67%.

Солнечное сияние 2424 ч.

Фототопографическая съемка - топографическая съемка, основанная на использовании фотоснимков. По способу создания разделяют аэрофототопографическую съемку, т.е. съемку, выполненную непосредственно с летательного аппарата и наземную фототопографическую съемку - т.е. съемку, выполненную непосредственно с земной поверхности.

Аэрофототопографическая съемка г. Улан-Удэ проводится с помощью самолета Ан-30.

Ан-30 -- самолёт воздушного наблюдения и аэрофотосъёмки. Разработан в ОКБ им. О. К. Антонова совместно с ОКБ им. Бериева. Ан-30 является глубокой модификацией пассажирского самолёта Ан-24 и предназначен для аэрофотосъёмочных и аэрогеофизических работ.

На Ан-30 устанавливался комплекс навигационного оборудования, включая доплеровский измеритель угла сноса и путевой скорости ДИСС-ФК, автомат программного разворота АРП-2 в комплекте с автопилотом АП-28Л1Ф, призванные обеспечить безопасное выполнение полётов и днём, и ночью.

Ан-30А оснащали широкоугольным аэрофотоаппаратом АФА41/7,5, длиннофокусным АФА-54/40 для плановой съёмки, АФА 54/50 для перспективной съёмки с обоих бортов самолёта. Ан-30Б оснащали фотоаппаратом АФА-54/50, гиростабилизирующей установкой ТАУ-М над передним фотолюком, обеспечивающую с точностью до 15 угловых минут вертикальное положение оси фотообъектива независимо от маневров самолёта, а также радиодальномерной системой «Лотос», радиовысотомером и электрометеорографом.

В средней части фюзеляжа самолёта оборудованы пять остеклённых фотолюков, из которых можно производить плановую и перспективную аэрофотосъёмку. Штурман находится в остеклённом носу самолёта, что позволяет качественно проводить сложную аэросъёмку. Аэрофотосъёмка выполняется в масштабах от 1:3000 до 1:200 000 аппаратами с различными фокусными расстояниями. Возможна обработка фотоплёнки прямо на борту самолёта. В носовом подфюзеляжном обтекателе размещалась РЛС «Гроза-30» с антенной. Также имеется топографический радиовысотомер РВТД-А с фоторегистратором, комплекс спасательного оборудования. Кабины экипажа, штурмана и аэрофотосъёмочная герметичны и оборудованы системой кондиционирования воздуха. Созданы благоприятные условия для экипажа: есть места для отдыха, кухня, туалет. Силовая установка состоит из двух турбовинтовых двигателей АИ-24ВТ и одного дополнительного реактивного двигателя РУ-19А-300.

Самолёты активно использовались для аэрофотосъёмки местности при составлении и обновлении географических карт, а также работали по заявкам, в интересах различных ведомств. В настоящее время самолёты Ан-30Б используются Россией, Украиной, Болгарией, Казахстаном и другими странами для наблюдательных полётов в рамках международного Договора по открытому небу.

Год создания	1964
Размах крыльев, м	29,2
Площадь крыла, мІ	74,98
Удельная нагрузка на крыло при максимальной взлётной массе, кгс/мІ	306
Длина самолёта, м	24,26
Высота, м	8,32
Максимальная ширина фюзеляжа, м	2,9
Скорость, крейсерская, км/ч	435
Скорость, максимальная, км/ч	540
Практический потолок, м	8300
Дальность перегоночная, км	2630
Дальность действия, км	1240
Длина разбега по ВПП с бетонным покрытием, м	710
Средний расход топлива, кг/час	855
Максимальная взлётная масса, кг	23 000
Максимальная посадочная масса, кг	23 000
Масса пустого самолёта, кг	15 590
Вес фотооборудования, кг	650
Двигатели	2 Ч АИ-24ВТ + 1 Ч РУ-19А-300
Мощность одного АИ-24ВТ, э. л. с.	2820
Тяга реактивного двигателя РУ-19А-300, кгс	800
Взлётная масса, кг	23000
Длина разбега, м	770
Время набора высоты	6000 м = 17 мин. 8300 м = 42 мин.
Экипаж	6 чел. + 1 оператор

При топографической съемке кроме аэрофотоаппарата на самолете устанавливают дополнительное оборудование, обеспечивающее стабилизацию съемочной камеры, контроль высоты, скорости, прямолинейности полета, интервала между экспозициями, захода на очередной съемочной маршрут, а также определение данных для последующей фотограмметрической обработки - высоты фотографирования, превышений между центрами фотографирования, их координаты и др. С этой целью на борту самолета устанавливают статоскоп, радиовысотометр, гиростабилизирующую установку и др.

Статоскоп представляет собой высокочувствительный дифференциальный барометр, позволяющий измерять изменения давления воздуха, возникающие при колебании высоты фотографирования.

Радиовысотометр представляет собой радиолокационную установку, предназначенную для измерения высоты полета в моменты фотографирования.

Гиростабилизирующая установка предназначена для стабилизации в полете положения съемочной камеры и уменьшения углов отклонения её главной оптической оси от отвесной линии.

Системы определения координат центров фотографирования позволяет вычислять пространственные координаты путем интерполяции GPS-измерений на моменты экспозиции и учесть положение антенны приемника относительно узловой точки объектива фотокамеры.

Прибрежная зона:

Наивысшая точка равна - Аmax= 800 м.

Наименьшая точка равна - Аmin =500 м.

Высота средней плоскости Аср =(Аmax +Amin)/2=(800+500)/2=650м.

Наибольшее превышение точек местности h=Amax-Аcp =Аcp -Аmin = 150м.

Высота фотографирования Нф =fk * m=0,7*6000=4200м.

Продольное перекрытие Р = 64+50*h/Н=64+50*150/4200=65,79%,

Поперечное перекрытие Q = 36+50*h/H= 36+50*150/4200=37,79%.

Расстояние между главными точками снимков, соседних по маршруту bcм=1x cм/100% *(100-P)%=18/100%*(100-65,79)=18/3421=0,005%.

Размер базиса на местности В=bсм*m=0,005*600000=3000см=30м.

Число снимков в маршруте L=D/B +3=34000/30+3=4 снимка.

Число маршрутов кcм =1у см /100 %* (100-Q)%=18см/100%*(100-37,79)=18см/100%*62,21=18/6221=0,003.

Рабочая ширина маршрута, охватываемая одним аэроснимком на местности К=kсм*T=0,003*6000=18 м.

Число маршрутов на весь участок съемки S= С/К +1=37000/18+1=2км+1=3 маршрута.

Число аэроснимков N=L*S=4 снимка*3 маршрута=12 снимков.

Покрытие разрывов съемки и изготовление репродукции накидного монтажа количество аэроснимков увеличивают на 25%.

N1=N+0,25*(N)=12снимков+0,25*25%=18,25 м.

Количество пленки Хм= 0,19 м *N1=0,19м*18,25=3,4675 м.

Наибольшая экспозиция Tmax =oмм т/ Wм/сек=0,03*6000/121м/сек=1,5 с.

Горная территория.

Наивысшая точка - 3300 м.

Наименьшая точка - 2000 м.

Высота средней плоскости Аср =(Аmax +Amin)/2=(3300+2000)/2=2650м.

Наибольшее превышение точек местности h=Amax-Аcp =Аcp -Аmin = 650м.

Высота фотографирования Нф =fk * m=0,7*6000=4200м.

Продольное перекрытие Р = 64+50*h/Н=64+50*650/4200=71,74%,

Поперечное перекрытие Q = 36+50*h/H= 36+50*650/4200=43,74%.

Расстояние между главными точками снимков, соседних по маршруту bcм=1x cм/100% *(100-P)%=18/100%*(100-71,74%)=18/2826=0,006%.

Размер базиса на местности В=bсм*m=0,006*600000=3600см=36м.

Число снимков в маршруте L=D/B +3=34000/36+3=12 снимка.

Число маршрутов кcм =1у см /100 %* (100-Q)%=18см/100%*(100-43,74%)=18см/100%*56,26=18/5626=0,003.

Рабочая ширина маршрута, охватываемая одним аэроснимком на местности К=kсм*T=0,003*6000=18 м.

Число маршрутов на весь участок съемки S= С/К +1=37000/18+1=2км+1=3 маршрута.

Число аэроснимков N=L*S=12 снимка*3 маршрута=36 снимков.

Покрытие разрывов съемки и изготовление репродукции накидного монтажа количество аэроснимков увеличивают на 25%.

N1=N+0,25*(N)=36снимков+0,25*25%=42,25 м.

Количество пленки Хм= 0,19 м *N1=0,19м*42,25=8,0275 м.

Наибольшая экспозиция Tmax =oмм т/ Wм/сек=0,03*6000/121м/сек=1,5 с.



РАЗДЕЛ 3. Применение программы ScanMagic для обработки изображений

Приложение ScanMagic предназначено для просмотра, анализа и обработки изображений Земли из космоса. Она позволяет производить следующие основные операции с изображениями:

· просмотр изображений с произвольным цветосинтезом, контрастированием и масштабированием;

· углубленный анализ изображения - построение профиля среза отсчетов яркости изображения; анализ отсчетов яркости изображения;

· вырезание из изображения фрагмента с исходным набором спектральных каналов в новое окно программы, с возможностью последующей его обработки в качестве нового изображения;

· конвертацию различных величин из одного представления в другое (единиц измерений), в том числе пересчет координат из одной картографической системы координат в другую;

привязку изображений:

· географическую привязку изображений, в том числе по орбитальным элементам спутника;

· картографическую привязку изображений;

· коррекцию геопривязки методом подбора поправок к положению спутника на орбите и углам ориентации,

· коррекцию с использованием опорных точек местности,

· автоматическую привязку по технологиям “изображение к карте” и “изображение к изображению”;

· импорт и наложение на изображение векторных карт; создание и редактирование векторных слоев; добавление сетки широт и долгот; сохранение набора слоев векторных контуров для произвольного количества снимков;

· трансформирование изображений в картографические проекции; создание мозаичных изображений; улучшение пространственного разрешения;

· построение диаграмм; 3D визуализация диаграмм;

· экспорт исходных и трансформированных изображений в стандартные графические и ГИС форматы;

· занесение информации об изображении в базу данных и последующим извлечением записи из базы данных с помощью широкого набора фильтров;

· вывод изображений на печать, в том числе снимков с нанесенными слоями векторных карт.

Упражнение 1 «Настройка программы»

Проведена настройка программы ScanMagic. Задали путь к файлам орбитальных элементов в формате TLE.

Прописали 2 векторных слоя, указали путь к установочным «ScanMagic» к папке «CSV», где находятся служебные файлы, содержащие параметры датумов и эллипсоидов.



Рис 1 - Настройка программы

дистанционный зондирование изображение коррекция

Упражнение 2. Просмотр контуров изображений на карте мира и открытие изображений

Открыли горизонтальная панель Менеджер. В программе открыто только одно окно Региона.

Выбрали директорию «Scandata» с примерами изображений к упражнениям. После чего на карте мира отобразились контура границ привязанных снимков.

В списке изображений выделен курсором снимок LISS1.hdf, затем масштабирован участок месторасположения снимков на карте мира кнопкой панели инструментов.



Рис 2 - Просмотр контуров изображений на карте мира и открытие изображений

Упражнение 3. «Работа с гистограммой изображения. Алгоритмы коррекции изображения»

Открыли снимок LISS1.hdf. Для коррекции изображения LISS1.hdf системы IRS включена опция Коррекция IRS 1C/1D LISS.

Построена RGB-модель снимка LISS1.hdf. В раскрывающемся списке цветовых каналов R, G, B выбраны в каждом поочередно каналы «Band3», «Band2» и «Band1».

Визуализированы на гистограмме сразу все 3 канала синтезируемого изображения закладкой RGB, затем кнопками быстрого контрастирования: «Линейный», выполнена линейная функция контрастирования, и «Эквализация», графика гистограммы.

На панели Вид задан 1 процент в элементе, затем выполнено контрастирование видимой части изображения с автоматическим определением границ диапазона гистограммы и отсечением одного процента ее площади по краям. В поле графика гистограммы через список Канал отображены друг за другом каналы Красный, Зеленый или Синий RGB- модели и отмечены произошедшие изменения.

Рис 3 - Алгоритмы коррекции изображения

Создаем окно с изображением LISS1.hdf. В новом рабочем окне визуализировали дубликат изображения LISS1.hdf идентично его аналогу.



Рис 4 - Инструменты навигации. Взаимная навигация окон просмотра

Упражнение 4. «Работа с произвольным фрагментом изображения»

Включили режим выбора фрагмента произвольной области и задали фрагмент произвольной формы на изображении LISS1.hdf.

Изменили границы фрагмента, он превратился в стрелку перемещения.

Визуализировали снимок LISS1.hdf в естественных цветах.

Ввели планарные координаты Пиксель и Строка в диалоговое окно Фрагмент. Результатом стало отображение границ фрагмента в окне просмотра изображения.

После установления границ фрагмента, вырезали его из изображения с исходным набором спектральных каналов в новое окно программы в качестве нового изображения.



Рис 5 - Работа с произвольным фрагментом изображения

Упражнение 5. «Построение диаграммы изображения»

Для вызова инструментария построения диаграмм нажали на кнопку Диаграмма на Магической панели инструментов.

Выбрали исходные значения яркости пикселей, участвующих в построении диаграммы, активировав переключатель ИСХ. В раскрывающемся списке Диап. установлен радиометрический диапазон 8 bit. В раскрывающемся списке поля Х указали канал изображения «Band3», в поле У - «Band2». Выбрали палитру с названием «SP_HUEHALF».

Включили опцию Сглаживание для усреднения отсчетов яркости диаграммы по ближайшему окружению и опцию Эквализация для выявления неявных пиков диаграммы за счет подавления ярко выраженных.

После трансформации палитры сохранили в формате RIFF со стандартным расширением файла *.pal.



Рис 6 - Построение диаграммы изображения

Упражнение 6. «Анализ отсчетов яркости изображения»

Выполнили упражнение «Построение скаттерграммы изображения», из которого было необходимо извлечь значения яркости центральной точки одного из облаков точек повышенной плотности в поле графика скаттерграммы, которому соответствует один из классов объектов на изображении.

Построили 2 - канальную RGB-модель вырезанного фрагмента изображения. Выбрали последовательно каналы «Band3», «Band2» и «Band2». Сняли Профиль. После этого на изображении провели линию, вдоль которой набирались значения отсчетов яркости пикселей изображения.

Для того чтобы определить какому классу объектов на изображении принадлежат известные значения яркостей каналов «Band3» и «Band2», отследили искомое значение яркости по месторасположению курсора в поле профиля. После этого проверили значение отсчета яркости в данном канале для найденного ранее пикселя.

Отметили интересующий пиксель, ячейка которого в таблице данных отмечается черной рамкой.

Рис 7 - Анализ отсчетов яркости изображения

Упражнение 7. «Географическая привязка изображений по аналитической модели орбиты и сенсора»

Открываем изображение Terra_20090703_081000_MODIS250m.jpg. Данное изображение представляет собой снимок сенсора MODIS с разрешением 250 метров/пиксель, установленного на спутнике Terra, дата съемки 3 июля 2009 года 08:10:00 по UTM. Файл содержит 3 канала и сохранен в формате JPEG.

Указали путь к файлу орбитальных элементов spt20090703_03.tle. Выбрали спутник TERRA.

Дальнейшую коррекцию географической привязки осуществляем группой элементов Коррекция.

После этого можно работать с изображением как с геопривязанным.

Рис 8 - Географическая привязка изображений по аналитической модели орбиты и сенсора

Упражнение 8. Улучшение пространственного разрешения (процедура Fusion)

Открыли 4 одноканальных изображения: три из них LANDSAT1_B10.tif, LANDSAT1_B20.tif, LANDSAT1_B30.tif имеют разрешение 30 метров, а LANDSAT1_B40.tif -15 метровое панхроматическое изображение. Изображения уже привязаны друг к другу.

Создали 4-канальную мозаику снимков.

Настроили RGB- модель окна Региона, гистограммы мозаики, выбирая поочередно цветовые каналы RGB- модели через список Канал.

Сохранили получившийся результат, который экспортирует изображение с параметрами отображения текущего окна просмотра. Затем сохранили изображение в директорию «Сохранить» с именем выходного файла «Fusion» и типом файла TIFF/GeoTIFF с расширением *.tif. В результате сохранено 3 канала мозаики с 15-метровым разрешением и настроенной цветовой палитрой.

Рис 9 - Повышение пространственного разрешения

Упражнение 9. «Работа с опорными точками»

Открыли в программе два изображения: LISS_map.hdf, привязываемое (трансформируемое) изображение, и Landsat_mosaic.tif, эталонное изображение.

Перед проведением операции установки опорных точек были соблюдены условия:

- при установке опорной точки в окнах просмотра привязываемого и эталонного растров не были активированы кнопки с панели инструментов приложения;

- при установке опорной точки всегда было активно только окно трансформируемого изображения;

- опорные точки были набраны с максимальной степенью точности;

- опорные точки были нанесены равномерно в центре и по краям изображения.

Вывели инструментальную панель ОТМ через Магическую панель инструментов. Нашли на трансформируемом растре характерную точку и соответствующую ей точку на эталоне с помощью инструментов навигации и масштабирования панели инструментов.

Набрали определенное количество опорных точек, соблюдая рассмотренные выше условия их нанесения.

Сохранили созданный список ОТМ. Приложение вывело стандартный диалог сохранения с типом файла формата ASCII GCP file с расширением *.gcp, назвали файл «GCP_ LISS_map».

Рис 10 - Вид установленных опорных точек на привязываемом и эталонном растрах.



Упражнение 10. «Привязка по технологии изображение к изображению»

С помощью элемента управления Степень полинома указали степень полинома, который использовался при геометрической коррекции изображения с учетом заданных ОТМ, выбрали в нем закладку 1(Affine).

Обновили привязку снимка LISS_map.hdf с использованием опорных точек.

Задали мозаику изображений с выбором следующих параметров:

Способ комплексирования каналов «Синтез из одноканальных изображений», задали 2 выходных канала мозаики. Внесли канал изображений LISS_map.hdf в каждый канал мозаики.

Затем настроили Регион с помощью панели Вид, в которой выбрали группу элементов Цветной. В появившемся списке цветовых каналов R, G, B выбрали последовательно каналы «Band2», «Band1» и «Band1», выполнили поочередно настройку их гистограмм через список Канал.

Оценили качество произведенной привязки снимка LISS_map.hdf к изображению Landsat_mosaic.tif, воспользовавшись средствами навигации.



Рис 11 - Оценка качества произведенной привязки двух изображений с помощью окна Региона

Упражнение 11. Привязка снимка по технологии изображение к изображению в окне Региона»

Технология привязки изображения в окне Региона заключается в трансформировании привязываемого и эталонного изображений в Регион с последующей коррекцией географической привязки посредством съема опорных точек.

Способ I

Механизм задания опорных точек местности в данном случае основан на размещении привязываемых растров в различных яркостных каналах, что позволяет легко визуально определить корректное положениобъекта на местности. Открыли в приложении два изображения: LISS_map.hdf, привязываемое (трансформируемое) изображение, и Landsat_mosaic.tif, эталонное изображение.

Задали мозаику изображений. Для привязки изображения LISS_map.hdf к изображению Landsat_mosaic.tif выбрали изображение LISS_map.hdf. Выполнили автоматическое контрастирование и нанесли векторный слой hdrpol_euro.shp.

Таким образом, изображение, трансформированое в окно Региона, имеет корректную географическую привязку.

Рис 12 - Изображение LISS_map.hdf, трансформированное в Регион и имеющее корректную географическую привязку.

Способ II

Открыли в приложении два изображения: LISS_map.hdf, привязываемое (трансформируемое) изображение, и Landsat_mosaic.tif, эталонное изображение.

В инструментальной панели Регион задана мозаика изображений. Для привязки изображения LISS_map.hdf к изображению Landsat_mosaic.tif выбрано изображение LISS_map.hdf. Установили несколько опорных точек, учитывая правила из нанесения. Изображение LISS_map.hdf перемещено под эталонное изображение.

Установили опорные точки на изображении, учитывая правила съема опорных точек. Снимок трансформируется в Регионе с учетом ОТМ. Привязываемое изображение имеет точную геопривязку.

Рис 13 - Привязываемое изображение, трансформированное в Регионе с учетом ОТМ.

Упражнение 12. « Геопривязка растровой карты»

Открыли топографическую карту ElbrusКарта.tif. В окно Региона изображение топокарты изначально помещается с выравниванием к левому верхнему углу, так как не содержит географической и картографической привязки.



Рис 14 - Геопривязка растровой карты

Применяя инструменты навигации, установили 5 опорных точек по краям и в центре карты в окне Региона.

Привязали изображение топографической карты.

Упражнение 13. «Добавление группы записей в базу данных»

Открыли директорию «Scandata» с примерами изображений к упражнениям, после чего на карте мира отобразились контура границ привязанных снимков. Все изображения добавили в каталог.

Внесли изменения в некоторые поля ФЗ для изображения Landsat_1.tif.

Ввели имя файла landsat.tif. В группе элементов управления Источник Данных в поле Станция указали Mos, в поле Спутник указали LS-7.

В управляющем элементе задания картографической проекции Параметры геопроекции установили проекцию изображения, выбрав: в списке Проекция - проекцию UTM, в списке Зона - закладку Zone 31, в строке Полушарие - North, Эллипсоид и систему координат Датум - WGS84.

В поле Заметки ввели 07/07/2007.

В поле Имя БД ввели название новой базы данных smdb_111.

Перешли на изображение Landsat_2.tif. Для визуализации границ изображения установили флажок Геопривязка.

Рис 15 - Добавление группы записей в базу данных

Упражнение 14. «Извлечение записей из базы данных»

Подготовили исходные данные к выполнению данного упражнения, выполнив упражнение «Добавление группы записей в базу данных». Результатом упражнения является база данных smdb_111.

Для следующей выборки изображений использовали фильтры:

ь Фильтр поиска по идентификатору станции-приемника Станция, выделив в соответствующем поле запись Mos.

ь Фильтр поиска по имени спутника Спутник, выделив в соответствующем поле запись LS-7.

ь Из выпадающего списка Геопривязка выбрали NО.

ь Из выпадающего списка Проекция выбрали YES.

ь Установили флажок Имя файла. Ввели имя файла landsat.

ь Установите флажок Заметки. В активном поле ввода справа от флажка ввели 07/07/2007.

ь Установили флажок Ширина. Задали минимальное значение ширины -3000 pixel, максимальное - 5000 pixel.

Рис 16 - Извлечение записей из базы данных

Упражнение 15. «Просмотр и редактирование записей базы данных»

Исходными данными является список всех записей базы данных smdb_111.

Выделили из списка записи Landsat.tif и Liss1.hdf . В поле Уник. ID в данном режиме отображается уникальный номер записи, который был присвоен ей при занесении в БД.



Рис 17 - Просмотр и редактирование записей базы данных

В данной вкладке в поле Доступные сервера отображаются IP-адреса ПК локальной сети, на которых установлен MySQL сервер и к базам данных которого настроен доступ. База данных по умолчанию smdb_default не может быть удалена. Для данной БД возможно только удаление содержимого.

Упражнение 16. «Экспорт и импорт каталогов»

Создали каталог smdb_export. Для этого выполнили следующее:

ь Через панель Менеджер выбрали директорию «Scandata» с примерами изображений к упражнениям, после чего добавили все изображения в Каталог с указанием имени smdb_export и сохранили.

ь Затем экспортировали каталог smdb_export с указанием полного пути к папке, в которую экспортирован указанный каталог.

ь Для импорта каталога в программу ScanMagic выбрали пункт меню Импортировать Каталог с именем import, указали путь к папке smdb_export.



Рис 18 - Экспорт и импорт каталогов

Упражнение 17. «Доступ к картографическим интернет - сервисам»

Открыли изображение LISS1A.D056_041_segment.tif и настроили его гистограмму.

Установили следующие параметры трансформации изображения:

ь способ комплексирования каналов «Поканальная мозаика»;

ь в группе элементов Границы выбрали Автовыбор;

ь в поле Разрешение установили 25 метров, проекцию UTM с автоматическим определением Зоны;

ь в строке Полушарие указали North, эллипсоид и систему координат WGS 84.

Сохранили файл в формате сохранения Google KML, указали имя файла Turkey.kml и путь сохранения.

Сделали активным окно Global Maps и открыли панель Карта мира, выбрали тип сервиса Google Earth.

Выбрали файл Turkey.kml. Изображение нанесено на глобальное покрытие.

В группе элементов Тип покрытия нажали кнопку 3D. На глобальном покрытии с нанесенным изображением появляются элементы трехмерной модели рельефа.

Рис 14 - Доступ к картографическим интернет - сервисам



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе прохождения учебной практики по дисциплине «Фотограмметрия и дистанционное зондирование» были закреплены теоретические знания и практическое знакомство с основными этапами технологии создания кадастровых планов фотограмметрическим методом с использованием аэро- или космических снимков, приобрели практические навыки и компетенции в сфере профессиональной деятельности.

Научились:

· подбирать необходимое съемочное оборудование и летательные аппараты с целью проведения съемочных работ конкретного объекта в заданном масштабе;

· рассчитывать технические условия выполнения полета и проведения съемки для заданного объекта;

· составлять схемы полета, определение высоты и скорости полета, числа маршрутов, общего количества снимков и т. п.;

· использовать программу ScanMagic для обработки данных дистанционного зондирования.

Овладели:

· методами оценки фотограмметрического качества отснятого материала;

· навыками обработки космических и аэроснимков;

· методами оценки фотографического качества отснятого материала.

Размещено на Allbest.ru

...