Аэротүсіріске тапсырманы есептеу

 

1.2.4 Аэроғарыштық түсірілім

 

Аэроғарыштық түсірілім – бұл нақты объектілердің екіөлшемді көрінісі, ол белгілі бір анықталған геометриялық және радиометриялық (фотометрлік) заңдылықтар бойынша объектілердің жарықтылығын дистанциялық тіркеу көмегімен алынған және көрінетін және жасырылған объектілерді, қоршаған әлемнің құбылыстары мен үрдістерін зерттеу, сондай-ақ олардың кеңістіктік орнын анықтауға арналған.

Ғарыштық сурет өзінің геометриялық қасиеттері бойынша аэрофотосуреттен айырмашылықтары жоқ, бірақ мынадай ерекшеліктері бар:

-  үлкен биіктіктен суретке түсіру,

-  және қозғалысының жоғары жылдамдыңы.

Спутник ұшақпен салыстырғанда жылдам қозғалу себебінен, түсіру кезінде қысқа ұсталымдарды талап етеді.

Ғарыштық түсірілім былай ажыратылады:

- масштабтары,

- кеңістіктік рұқсат,

- шолулығы,

- спектрлі сипаттары бойынша.

Бұл параметрлер түрлі объектілердің ғарыштық суреттердегі шифрды шығарып оқу (дешифрлеу) және геологиялық міндеттерді шешу мүмкіншіліктерін анықтайды.

Сурет типтері шолу бойынша, масштаб, кеңістіктің рұқсат бойынша жіктеледі.

Ғарыштық суреттердің масштабы және шолулығы (формасы, өлшемі)  түсірілімнің бір режимде түсірілген, әр түрлі дәрежедегі объектілерді анықтауға мүмкіндік береді.

Түсірілімнің шолулығы ғарыштық суретте белгіленген, жердің беткі бөлігінің учаскелерінің өлшемдеріне байланысты және аудан бірлігінде өлшенеді.

Ғарыштық түсірілім кадрының неғұрлым кең тараған өлшемі  18х18 см барлық бейнелерді «көз алмай» кейінгі шолусыз бір уақытта көруге мүмкіндік береді.

Проекциондық жолмен сурет масштабын көбейткен кезде, суреттің шолулығы сақталады, ал жалпылану деңгейі төмендейді.

Шолулығы бойынша (бір суретпен территорияны қамту) суреттерді мынадай түрлерге ажыратады:

1 Ғаламдық, бүкіл ғаламшарды қамтиды. Қамту аймағының ені 10 мың. км ден жоғары, ал территориялық қамту жүздеген миллион шаршы километрді құрайды.

2 Ірі аймақты, материктер мен олардың бөліктері мен ірі өңірлерін айқындайды, жер маңындағы орбиталарда метеорологиялық спутниктерден алынған суреттер, сондай-ақ ресурсты спутниктердегі кіші және орташа рұқсатты суреттер жатады. Қамту аймағының ені 3 мың. км ден, кіші рұқсатты суреттерде 500 км дейін, ал орташа рұқсатты суреттерде территориялық қамту миллиондаған шаршы километрді құрайды. Бұл типтегі бір суретте Батыс Еуропа, түгелдей дерлік Аустралия, Орта Азия, Тибет бейнеледі.

3 Аймақтық, мұнда аймақтар мен олардың бөліктері бейнеленеді, бұл ресурсты және картографиялық спутниктерден алынған суреттер, сондай-ақ басқарылатын ғарыштық кемелер мен орбиталық станциялардан алынған суреттер бейнеленеді. Неғұрлым сипатты қамту 350 х 350 км2, 180 х 180 км2, 60 х 60 км2. Мұндай қамтудағы суретте Бельгия сияқты мемлекет, кішігірім облыс, мысал үшін Мәскеу облысы, ірі мегаполистер бейнеледі.

4 Жергілікті (локальды), мұнда салыстырмалы түрде жергілікті жердің кішігірім учаскелері бейнеленеді, 10 х 10 км2 қамтулы ірімасштабты топографиялық картографиялау және толық бақылау үшін спутниктердегі суреттер. Мұндай суретте өнеркәсіптік кешен, кішігірім қала, ірі шаруашылық бейнеленеді, ал Мәскеу үшін бірнеше сурет қажет болады.

Ғарыштық суреттердің масшатбтары әр түрлі: 1:1000 ден 100 000 000 дейін, яғни, жүз мыңдаған рет ауысып отыра алады. Ғарыштық суреттердің ең кең тараған масштабтары:  1:200 000 ден 1:10 000 000 дейін.

Ғарыштық суреттердің масштабтары мыналарға тәуелді:

-  суретке түсірудің биіктіктері,

-  аппараттың фокустық қашықтығы,

-  көбею коэффициенті,

-  көлбеулік бұрыштары,

-  жер бетінің қисықтығы (қабысуы).

Кеңістіктік рұқсат(немесе жергілікті жердегі рұқсаты) суретте қалпына келетін ең кіші объекті (Δ) өлшемімен сипатталып, мына формуламен анықталады:

 

                                                Δ = m/2N,

 

мұндағы  m -сурет масштабы;

                  N -суреттің рұқсаттылық қабілеті, яғни фотографиялық қалпына келетін ақ-қара штрихтар саны, ұзындығы 1 мм.

Ғарыштық суреттердегі бейнелердің ерекшеліктері техникалық және жаратылыстық (табиғи) факторлар әсеріне тәуелді.

Ғарыштық суреттердің ақпараттылығына әсер етуші техникалық факторларға мыналар жатады:

а) ұшу параметрлері (траектория, биіктігі, орбита типі, қозғалыс жылдамдығы);

б) ғарыштық түсірілім жүйелерінің сипаттамалары, түсірілім жүйелеріне қабілеттілік рұқсатын  беретін аппараттың фокустық қашықтығы, спектрлі диапазон және т.б.;

в) мәліметтерді өңдеу тәсілдері.

Жаратылыстық (табиғи) факторлар - Күннің электромагниттік спектрі, атмосфера жағдайы, түсірілім маусымы, түсірілім территориясының ландшафтты-климаттық ерекшеліктері.

Ғарыштық түсірілімнің құндылығы келесіде. Ұшудағы спутник тербеліс пен ауытқуға тап болмағандықтан, ғарыштық суреттерді аэросуреттерге қарағанда, неғұрлым жоғары нақтылықты рұқсатты қабілеттілік пен бейненің жоғары сапалы етіп алуға мүмкіндік береді. Суреттер келесі компьютерлік өңдеуге арналып сандық формаға ауыстырылуы мүмкін.

Ғарыштық түсірілімнің кемшіліктері: ақпарат алдын-ала өзгерусіз автоматтандырылған өңдеуге келмейді.Ғарыштық фото түсірілімде нүктелердің жылжуы орын алады (Жердің қисықтығы әсерінен), суреттің шетіндегі олардың биіктігі 1,5 мм ге жетеді. Суреттің шегінде масштабтың тұрақтылығы бұзылады, суреттің шеттері мен ортасында олардың айырмашылығы 3%  құрайды.

Фототүсірілімнің кемшілігі  оның оралымсыздығы болып табылады, яғни пленкасы бар контейнер бірнеше аптада бір рет қана түседі. Сондықтан фотографиялық ғарыштық суреттер жедел мақсатта  сирек қолданылып, ұзақ уақытты қолдану ақпаратын анықтайды.

Ғарыштық әдістің кемшіліктері болып тағы мыналар саналады:

- объектілердің жоғары мерзімді бақылауын қамтамасыз ету қиыншылығы, әсіресе төмен бойлықты аймақтарда 30-40° с.б. оңтүстікке қарай орналасқан 1-2 сағат мерзімді уақытта, толық және өте нақты бақылауда 1-2 КА жұмысында орбитада әдетте 6-12 сағаттан артық мерзімге жете алмайды;

- оптикалық-электронды түсірілімге үлкен проблема бұлттылық  болып табылады. КА көмегімен сол объектіні бақылау және қайта қатынасу мерзімі - 3 күн және одан жоғары;

- жүйелерді жаңашаландыру қиыншылығы: ұшырылған КА ға, ережеге сай, қызмет көрсетілмейді, және құрылғылардың жаңа үлгілері жаңа аппараттарды жаңа ұшыруға жібергенде жұмыс істей алады;

- ғарыш жағдайларында  электрмагниттік спектрдің қызықты диапазондарында жұмыс атқаратын (мысалы, беткі зондатуға арналған толқынының ұзындығы 1-2 м болатын РСА) зондтаудың кейбір құрылғыларының орын ауыстырылуын жүзеге асырудың қиындығы;

- КА шығу уақытына тәуелді қатаң өтініштердің жеделдігінің жетіспеуі жұмыс орбитасына түсірілім ауданына баллистикалық параметрлердің әсері. Көптеген халық шаруашылық жүйелерге тапсырыстан кейін бейнені әкелудің орташа мерзімі 7 күнді құрайды.  Кейбір бұлтты/жауынды аудандарға мерзім бір айға дейін жоғарылауы мүмкін;

-  маршрутты түсіру баллистика берген бағыттарда жасалуы мүмкін.  Полярға жақын спутниктік орбиталардың кең таралуына байланысты бейнені алудың Шығыстан Батысқа қарағанда Солтүстіктен Оңтүстікке қарай бағыты басым болып келеді;

-  ғарыштық техниканың күрделілігіне және КА жұмыс орбитасына жету үшін РН қымбат ұшуларды өткізу қажеттілігіне  байланысты КС құру және жазуға жоғары шығындар.

 

 

1.3 Қашықтықтан зондылау мәліметтерін  фотограмметриялық өңдеу. Қолданылатын технологиялар, жаңа арнаулы бағдарламалар сипаттамасы

 

 

1.3.1 Қашықтықтан зондылау мәліметтерін  фотограмметрикалық өңдеу

 

Түрлі ГАЖ жобалардың мәліметтер базасын құру үшін Жерді қашықтықтан зондылау (ЖҚЗ) мәліметтері пайдаланылады. ЖҚЗ өлшенетін  шамасы зерттелетін объектіден келетін электромагниттік энергия болып табылады.

0.4 мкм-30 м ден сәулеленудің кең диапазоны  қолданылады. Осыған орай түсірілімнің  түрлі тәсілдері қолданылады: фотографиялық, телевизиондық, сканерлеуші, радиолокациялық және т.б. Кадастрлық мәліметтер банкін құру және толтыру үшін фотоүлдірде (фотопленка) тіркелетін фотографиялық бейнелер үлкен қызығушылық тудырып отыр.

Түсірілімдердегі мәліметтерді фотограмметриялық өңдеу технологиялары жүзжылдық көлемінде дамып жетіле түсті. Қазіргі уақытта неғұрлым жетілдірілген аналитикалық және сандық болып табылады.

Аналитикалық технология бойынша түсірілімдердегі мәліметтерді фотограмметриялық өңдеу аналитикалық стереоөңдеу қрылғылары, есептеу техникалар құрылғылары және бағдарламалық жасақтамаларды пайдалануға негізделеді.

Қазіргі уақытта бұл технология : 

- берік, жоғары нақтылықты аналитикалық стереоқұрылғылар мен жүйелер семьясын; 

- тез қозғалғыш жады көлемі үлкен есептеу машиналарымен; 

- қуатты бағдарламалық жасақтамамен сипатталады.

Аналитикалық технология шешетін міндеттер қатарына мыналар жатады: 

- түсірілімдерді стереофотограмметрикалық өңдеу; 

- маршрутты және блоктык фототриангуляцияны құру және жөндеу; 

- түсірілімдерді өлшеу және жергілікті жердің сандық моделін кейінгі құру; 

- мәліметтер жинауда нақты бақылау және белгілерін кодтау арқылы карталарды сандық құрастыру, карталарды құрастыруда интерактивті редакциялау және әртүрлі формада графикалық өнімді беру; 

- нүктелердің координаталарын нақтылы өлшеу; 

- ортофотосурет алу үшін мәліметтер жинау; 

-жерге орналастырушылықтағы маманданған жұмыстар, орман шаруашылығы, өнеркәсіп және т.б. түсірілімдерді стереофотограмметриялық өңдеу.

Аналитикалық стереоөңдеуші құрылғы түсірілімге арналған күймешелері бар оптико-механикалық жүйесі, бинокулярлық бақылау жүйесі, басқару панелі, қол тұтқасы (штурвал), құрылғыны қосу және өшіруге арналған аяқ дискі және аяқ педалінен тұрады.

Құрылғыға бақылаушысы және жинақтаушысы, басып шығаратын құрылғысы бар видеотерминалы бар ЭЕМ  қосылады.

Бақылаушы күймешелер қозғалысын, координата осьтеріндегі тетіктің жұмысын басқарады, күймешелердің жылжуын тіркейді, мәліметтерді электронды қалпына келтіреді және ЭЕМ де интерфейсі арқылы мәліметтерді енгізу-шығару қызметтерін атқарады.

Бейнелеу және ақпарат енгізу құрылғысы құрамында видеомонитор, автоматты координатограф, дисплейі бар графикалық терминал бар. Соңғы өнім графикалық карта немесе сандық түрдегі карта бола алады. Тұтынушы бейненің масштабын, ақпаратты көрсету әдісін, объектілер категориясын және т.б.таңдай алады. Аналитикалық стереоқұрылғылардың математикалық қамтылу 100 ден артық қолданбалы бағдарламалардан тұрады. Олардың қатарына мыналар жатады: 

• стереосұлбаны құрастыру және бағалау үрдістері;
• жер бедерін салу;
• аэрофототриангуляцияны дамыту және жөндеу;
• жергілікті жердің сандық құрылуы (ЖЖСҚ);
• қысқабазалық фотограмметриялық мәліметтері мен жер беті

 суреттерін  өңдеу.

Аэрофототриангуляцияға арналаған бағдарламалар жинауға мыналар кіреді:

• тәуелсіз сұлбаларды маршрутты жөндеу;
• тәуелсіз сұлбаларды блоктык жөндеу;
• автоматты тану және қатаң қателіктерді алып тастау арқылы

блоктык жөндеу;

• қосымша парамертрлер есебі мен жүйелік қателіктерді алып тастау

арқылы байламды блоктык жөндеу.

Сондай-ақ кодталған мәліметтерді сандық жинақтау, сақтау, жаңарту және графикалық ақпаратты редакциялау және аналогтық формаға қайта түзуге арналған бағдарламалар пакеті жасалды. Кейбір аналитикалық стереоөңдеу  құрылғылары ортақ операциялық жүйе, сервистік құрылғылар, шалғай жабдықтарға ие болып табылады. Олар бір уақытта бірнеше міндеттерді орындау қабілеті бар, әмбебап бағыттағы бірлескен автоматты жүйеге біріге алады.

Отандық өндірістегі «Стереоанаграф» аналитикалық приборлар түрінің сериясы бірнеше нұсқалары бар. Приборлардың бірінші нұсқасы стереокомпаратор, координатограф және ЭЕМ нен тұрады.  Олар аэро және ғарыштық суреттер бойынша барлық масштабты қатардағы карталар мен пландарды құрастыру және жаңартуға бағытталған. Бұл приборлар суреттерді өңдеудің жоғары нақтылығына, бағдарлау үрдістерін автоматтандыру, прибор және суреттердің жүйелік қателіктерін есепке алу қасиеттеріне ие. Қызметінің қағидаты өлшеу таңбасымен х және у осьтері бойынша сызықтық орын ауыстырудың нәтижелері фотоэлектронды өңдегіштің көмегімен қайта өңдеуге негізделеді, олар сызықтық орын ауыстыруды орын ауыстыру биіктігіне сай электр импульсіне өңдейді. Кейін бұл дыбыстар (сигналдар) сандық ақпаратқа қайта түзіліп, ЭЕМ ге жіберіліп, өңделіп, тіркеуішке өлшеу нәтижелері түрінде келеді.