Ракурс
English info@racurs.ru

Статьи и презентации

Библиография PHOTOMOD

Опыт пользователей

Учебные материалы

Материалы конкурса PHOTOMOD Lite

Вики — фотограмметрия

 НОВОСТИ  О КОМПАНИИ  ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ  ДАННЫЕ ДЗЗ  УСЛУГИ  ОБУЧЕНИЕ  ПОДДЕРЖКА  БИБЛИОТЕКА  КОНТАКТЫ  ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 
 Статьи и презентации  Вики — Фотограмметрия 

Критерии выбора данных ДЗЗ для топографического картографирования

Адров В.Н., Карионов Ю.И., Титаров П.С., Чекурин А.Д. ("Ракурс", Москва)

Скачать эту статью (PDF, 372kB)

Введение

В настоящее время данные дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) из космоса широко применяются для решения различных прикладных задач, каждая из которых выдвигает свои специфические требования к характеристикам снимков и самих съёмочных систем — например, обзорность (метеорология), частота и регулярность съёмки (мониторинг), высокое пространственное и радиометрическое разрешение (разведка). В предлагаемой статье рассматриваются особенности использования космических снимков для создания топографических карт.

Перед приобретением материалов космической съемки заказчику предстоит выбрать наиболее подходящий для решения его задач тип снимков. При подборе данных для создания топографических карт в качестве основных критериев обычно выступают пространственное разрешение и цена снимков, а другие факторы зачастую игнорируются. Между тем для каждого конкретного случая необходимо учитывать и другие не менее важные параметры:

  • возможность/вероятность выполнения съемки в заданные сроки;
  • возможности и специфику обработки и дешифрирования снимков;
  • технические особенности съёмочных систем;
  • характеристики необходимых входных данных (опорные точки, цифровые модели рельефа (ЦМР) и т.д.);
  • экономические аспекты, определяющие стоимость заказа и последующей обработки.

Перед тем, как перейти к подробному обсуждению этих вопросов, следует обратить внимание на следующий важнейший постулат: для оптимального подбора данных дистанционного зондирования необходимо, чтобы уже на этапе заказа были сформулированы требования к выходным продуктам обработки: их составу (ортофотопланы, цифровые карты, ЦМР и т.д.), точности и детальности (которые обычно определяются масштабом выходных продуктов). Кроме того, должно быть подготовлено и экономическое обоснование работ, накладывающее ограничения на стоимость снимков и других входных данных.

В данной статье рассматриваются только оптико-электронные съемочные системы, так как именно они наиболее широко применяются в настоящее время для решения задач топографического картографирования в масштабах 1:50 000 и крупнее.

1.Возможность выполнения съёмки в заданные сроки

Снимки могут быть подобраны из архивов, накопленных поставщиками данных; если архивные снимки не удовлетворяют требованиям актуальности или покрытию снимаемого участка, необходим заказ новой съёмки.

В случае подбора съемки из архива задача несколько упрощается, так как обычно можно получить уменьшенные копии имеющихся снимков и составить хотя бы общее представление о доступном материале (покрытие облачностью, перекрытие снимков, угол наклона, фотометрические показатели). Кроме того, архивные снимки обычно значительно дешевле.

Перед оформлением заказа на новые снимки важно правильно оценить вероятность успешного выполнения съёмки необходимого участка в заданные сроки.

При оценке возможности съемки ключевыми факторами являются площадь снимаемого участка, производительность съемочной системы на одном витке и периодичность съемки. Иногда в справочных данных по съёмочной системе дается только размер снимка, в то время как более важным параметром является возможность съемки на одном витке, так как именно она определяет, сколько сеансов потребуется, чтобы снять весь требуемый район. Некоторые спутники могут снимать несколько маршрутов за один виток, другие — только один. Длина снимаемых маршрутов может определяться емкостью бортовых накопителей и временем пребывания в зоне видимости приёмных станций. Орбиты большинства спутников ДЗЗ в оптическом диапазоне являются солнечно-синхронными, то есть спутник пересекает экватор на нисходящем или восходящем витке в одно и тоже местное время (обычно между 9 и 11 часами). Возможность повторной съемки зависит от высоты орбиты, возможного угла отклонения направления обзора съемочной системы от надира и широты места. Чем ближе к полюсу расположен участок съемки, тем чаще представляется возможность съёмки.

Для большинства спутников период повторяемости съемки в средних широтах составляет от двух до четырех дней. Для целей топографического картографирования временной диапазон выполнения съёмки обычно лимитирован не очень жестко, чаще всего это летний период, продолжительностью 90–150 дней. Кроме того, нужно учитывать, что накопление информации на витке ограничено. И если на одном витке имеются с объекты с разным приоритетом, то в первую очередь будут сниматься объекты с высшим приоритетом, а на другие ресурса (емкости бортовых накопителей либо времени пребывания в зоне видимости приёмных станций) может и не хватить. К сожалению, очень важный момент — погодные условия — плохо поддаются прогнозированию. Их воздействие можно учитывать, вводя понижающий вероятностный коэффициент. Практика показывает, что с учетом погодных условий и повторяемости съёмки, съемочных дней в сезоне может быть всего около десятка.

Поставка снимков может осуществляться в пределах указанного заказчиком полигона или условными кадрами. При поставке изображения участка местности, заданного полигоном, обычно ограничивается его минимальная площадь и минимальное расстояние между вершинами границы. При поставке кадрами или их фрагментами также существуют определенные правила. Например, в компании SPOT Image принята система предварительного согласования заказа. При получении заказа составляется схема проектного расположения снимков. По ней подсчитывается необходимое количество снимков и их фрагментов, на основании чего и формируется заказ. Количество и расположение снимков, реально предоставляемых пользователю, может несколько отличаться от проекта.

Деление снимка на фрагменты может быть различным. В случае SPOT фрагмент кадра — это квадрат площадью 1/2, 1/4 или 1/8 полного кадра, расположенный в любом месте снимка. При поставке фрагментами снимков с индийских спутников IRS 1C/1D кадр делится на 4 или 9 фиксированных частей. Стоимость единицы площади на части кадра обычно больше, чем на целом снимке.

Выполнение стереоскопической съёмки имеет свои особенности.

Получение снимков стереопары может производиться как с одного витка (базис ориентирован вдоль трассы носителя), так и с разных витков (базис ориентирован поперек трасс).

Первый способ является предпочтительным: промежуток времени между получением снимков оказывается очень коротким, обеспечивая практически одинаковые условия освещенности и неизменность ситуации; кроме того, упрощается фотограмметрическая обработка стереопары, так как необходимо восстановить траекторию носителя только на одном витке. Возможность стереосъёмки с одного витка может быть реализована двумя способами. Если съёмка обоих снимков производится без значительного изменения ориентации носителя, существует возможность получения протяженных стереоскопических маршрутов. Для этого необходимо либо разместить в фокальной плоскости сенсора две разнесенные линейки чувствительных элементов, либо установить два отдельных сенсора с собственными разнонаправленными оптическими системами. Так устроены стереоскопические сенсоры HRS (установленные на спутнике SPOT5) и ASTER (каналы 3N, 3B, спутник Terra; см. рис. 1).

Рис.1. Стереосъемка с одного витка без перенацеливания сенсора (на примере ASTER)

Другой способ получения стереопары с одного витка, используемый, например, IKONOS, заключается в повторном наведении сенсора на уже отснятый участок после смещения носителя по орбите (см. рис. 2). Такой способ накладывает более жесткие ограничения на протяженность участка стереоскопической съемки.

Рис.2. Стереосъемка с одного витка с повторным наведением сенсора

В случае, когда съёмка стереопары производится с разных витков, продолжительность интервала времени между получением снимков может быть значительной: чтобы обеспечить достаточное отношение базиса стереопары к высоте носителя, съёмка производится не с соседних витков. За прошедшее время может измениться метеорологическая обстановка, что приведет к еще большему увеличению временного интервала. Таким образом, в данном случае снижается производительность стереосъёмки, а снимки получаются разновременными. Для реализации съёмки с различных витков необходима возможность отклонения направления обзора сенсора в направлении, перпендикулярном трассе носителя (см. рис. 3). Для уменьшения интервала между съёмкой снимков стереопары могут использоваться два спутника с идентичными (или способными работать в одинаковом режиме) сенсорами, последовательно проходящие над районом съёмки (например, SPOT2/SPOT4, IRS 1C/1D).

Рис.3. Стереосъемка с разных витков или с помощью разных спутников

2.Дешифровочные характеристики снимков

Возможность опознавания объектов на снимке и определения их характеристик зависит как от пространственного, так и от радиометрического разрешения изображения, количества и состава спектральных каналов. Например, снимки, полученные сенсором PAN спутников IRS 1C/1D, имеют довольно высокое пространственное разрешение 5.8 м, и очень низкое радиометрическое — 64 уровня квантования на весь панхроматический диапазон, что значительно затрудняет их дешифрирование. Планируя создание картографического выходного продукта, необходимо помнить, что требования, определяемые масштабом карты, затрагивают не только точность положения контуров, но и детальность отображения ситуации; поэтому необходимо убедиться в возможности дешифрирования всех необходимых классов объектов.

Дешифровочные качества снимка можно улучшить с помощью радиометрической (фотометрической) коррекции. Предварительная радиометрическая коррекция проводится поставщиком данных перед предоставлением снимков заказчику; она практически всегда включает в себя нормировку откликов детекторов сенсора. Дополнительные операции — увеличение динамического диапазона, нормализация растра и другие действия — могут быть выполнены как поставщиком, так и заказчиком данных.

В том случае, когда сенсор обладает возможностью одновременного получения панхроматического снимка высокого разрешения и мультиспектрального снимка с разрешением в 3–4 раза ниже, поставщик может предлагать синтезированные цветные снимки высокого разрешения, качество дешифрирования по которым значительно выше.

Необходимо также иметь в виду, что спектральные каналы сенсора могут не соответствовать цветам, которые используются для отображения растра (например, зеленый, красный и ближний инфракрасный каналы сенсора могут отображаться синим, зеленым и красным цветами на изображении). Если заказчику необходимо получение снимка в натуральных цветах, он должен либо выбрать соответствующий тип снимков, либо проконсультироваться с поставщиком данных о возможности приведения изображения в псевдонатуральные цвета перед поставкой, либо выполнить эту работу самостоятельно, используя специализированное программное обеспечение.

3.Фотограмметрическая обработка снимков

Для получения по космическим снимкам картографических выходных продуктов крупных масштабов, метрическая точность которых удовлетворяет требованиям соответствующих инструкций, недостаточно выполнения процедуры "географической привязки снимков", под которой обычно подразумевают опознание некоторого числа точек с известными плановыми координатами, которые используются для аффинного трансформирования растра. Чтобы построить высокоточные ортофотопланы, а также матрицы высот и производные от них продукты, необходимо провести фотограмметрическую обработку снимков. Подробнее этот вопрос рассмотрен в статье [1].

Большинство современных оптико-электронных космических систем дистанционного зондирования среднего и высокого разрешения (SPOT, IRS, IKONOS, QuickBird, Terra/ASTER, EROS и др.) формируют изображение построчно; при этом каждая строка снимка имеет собственные элементы внешнего ориентирования, а геометрические соотношения между положением точек на местности и их изображениями на снимке не подчиняются законам центральной проекции. Это требует применения специальных методов фотограмметрической обработки таких снимков.

Наибольшую точность обеспечивает строгий подход к обработке снимков, основная идея которого заключается в восстановлении пространственного положения совокупности лучей, сформировавших снимок, то есть элементов внутреннего и внешнего ориентирования строк снимка (см., например, [2]). Необходимым условием для применения этого метода является доступность элементов внутреннего ориентирования сенсора, или его геометрической модели, задающей направляющий вектор луча, регистрируемого каждым детектором сенсора, в системе координат, связанной с сенсором. Наличие приближенных значений элементов внешнего ориентирования (координат носителя и углов его ориентации как функции времени или номера строки) также желательны, но, в большинстве случаев, не столь необходимы (за исключением случая, когда ориентация сенсора значительно изменяется во время формирования изображения). Кроме того, следует учитывать, что зависимости между координатами на местности и на изображении нарушаются при геометрической коррекции снимков, поэтому для обработки в рамках этого подхода пригодны лишь изображения, подвергавшиеся только радиометрической коррекции. Строгий метод обработки применим к снимкам SPOT, EROS, QuickBird (продукт уровня Basic), ASTER.

Иногда применение строгого подхода невозможно. Геометрическая модель сенсора и результаты его калибровки могут быть недоступны. Кроме того, в некоторых случаях снимки, не подвергавшиеся геометрической коррекции, не поставляются совсем (IKONOS), либо поставляются лишь целыми кадрами (QuickBird, продукт уровня Basic), в то время как для геометрически преобразованных изображений можно заказать полигон нужной формы и меньшей площади (QuickBird, продукт Standard Ortho Ready). В этом случае в комплект поставки продукта ДЗЗ, помимо самого изображения, могут входить RPC (Rational Polynomial Coefficients или Rapid Positioning Capability), представляющие собой коэффициенты полиномов рациональных функций, связывающих координаты точек местности с координатами их изображений на растре. Значения этих коэффициентов рассчитываются поставщиком данных строгим методом, с использованием геометрической модели сенсора, бортовых и телеметрических измерений элементов внешнего ориентирования, и, в некоторых случаях, опорных точек. Поскольку RPC являются аппроксимацией строгой модели, последняя теоретически способна обеспечить получение выходных продуктов большей точности. Тем не менее, практика показывает, что обычно RPC обеспечивают достижение точности уравнивания, адекватной разрешению снимков (конечно, при условии использования качественных опорных точек в процессе вычисления RPC поставщиком данных или, что более распространено, в процессе расчета поправок в RPC при уравнивании, проводимом заказчиком снимков). RPC входят в состав продуктов ДЗЗ, получаемых спутниками IKONOS, QuickBird, OrbView-3.

При невозможности использования строгого метода и отсутствии RPC, применяются универсальные методы, основанные на самых общих предположениях о геометрии съёмки. Например, предположение о равномерности и прямолинейности движения носителя и неизменности его ориентации на участке формирования снимка приводит к параллельно-перспективной модели, если считать, что геометрическая модель сенсора может быть представлена двумерной центральной проекцией [3]. Применяются также модель DLT (Direct Linear Transformation) и её модификации; аффинная модель, учитывающая, что системы высокого разрешения имеют узкое поле зрения; полиномиальные модели. Показатели точности выходных продуктов, получаемых методами этой группы, в большинстве случаев ниже, чем при применении строго подхода или RPC. Универсальными методами приходится обрабатывать, например, снимки IRS 1C/1D.

Метод уравнивания определяет не только достижимую точность, но и требования к количеству опорных точек. Для уравнивания строгим методом минимальное количество точек обычно четыре-пять, хотя предпочтительно использовать несколько больше. В случае RPC для достижения необходимой точности бывает достаточно единственной опорной точки на снимок, хотя, конечно, более точные и надежные результаты будут получены при использовании нескольких точек (особенно для протяженных снимков). Однако необходимо учитывать, что вид поправок в RPC и эффективность их введения зависят от геометрии исходных снимков, которую эти RPC аппроксимируют; применение простых поправок, вычисляемых по небольшому числу опорных точек, обеспечит высокую точность только при соблюдении определенных условий. Например, приведенное в статье [4] обоснование эффективности RPC для IKONOS опирается на то, что сенсор обладает узким полем зрения, RPC имеют достаточно высокую начальную точность, и подразумевается, что при съёмке угловое положение спутника стабилизировано. Что же касается универсальных методов, то, даже если минимально необходимое число опорных точек составляет всего несколько штук, для получения надежных результатов следует использовать их как можно больше, не менее десятка, так как все параметры универсальной модели вычисляются только лишь по опоре.

Как уже упоминалось выше, возможности и результаты фотограмметрической обработки снимков существенно зависят от того, производилась ли (и какая именно) их геометрическая коррекция (см., например, [5]). Данные, получаемые каждой съёмочной системой, поставляются в виде продуктов разного уровня предварительной обработки. Предпочтительными обычно являются снимки, подвергавшиеся геометрической коррекции в наименьшей степени, однако сделать правильный выбор не всегда просто, так как не существует единой системы наименования продуктов разных уровней предварительной обработки. Например, продукт, прошедший только радиометрическую коррекцию, может обозначаться 1R (Landsat), 1A (SPOT, ASTER), Basic (QuickBird), а геометрически преобразованный (но не ортотрансформированный) — 1G (Landsat), 1B (SPOT, ASTER), Standard, Standard Ortho Ready. (QuickBird), Geo, Geo Ortho Kit (IKONOS). Существуют и другие неочевидные аспекты. Так, продукт QuickBird Standard (в отличие от Standard Ortho Ready) не предназначен для последующего ортотрансформирования, продукт IKONOS Geo (в отличие от Geo Ortho Kit) не содержит RPC, а файл с данными ASTER может не содержать растров 3N и 3B, составляющих стереопару, если при получении этого набора данных третий канал был выключен. Поэтому к выбору типа данных и подбору конкретных снимков из каталога следует подходить очень ответственно, перед этим желательно изучить описания предлагаемых продуктов.

Необходимо также оценить возможности программного обеспечения, которое предполагается использовать для обработки данных. Из-за того, что продукты ДЗЗ поставляются во множестве различных форматов и включают в себя существенно отличающиеся по составу и точности наборы метаданных, может случиться так, что программы, которыми располагает заказчик снимков, окажутся непригодными для выполнения работ. С этой точки зрения интересен опыт компании Space Imaging, проводящей сертификацию совместимости программного обеспечения со снимками IKONOS (в настоящее время сертифицированы программные комплексы компаний ERDAS, ZI Imaging, PCI, BAE/LH Systems и фотограмметрическая система PHOTOMOD, разработанная российской компанией Ракурс). В качестве примера в таблице 1 приведен список продуктов дистанционного зондирования, поддерживаемых программным комплексом PHOTOMOD.
Таблица 1. Форматы данных ДДЗ, поддерживаемые системой PHOTOMOD
Алгоритмы обработки Спутники/сенсоры Форматы
С использованием строгой модели сенсора SPOT 1-4/HRV, HRVIR CEOS (SISA, CAP), DIMAP
SPOT 5/HRG, HRS DIMAP
TERRA/ASTER HDF
EROS A/NA 30 RAW,TIFF
RPC IKONOS, QuickBird, OrbView-3 TIFF/GeoTIFF +RPC
Универсальный (DLT и его модификации) Landsat TIFF/GeoTIFF, HDF
IRS 1C,1D/PAN TIFF, Fast C, HDF, Super Structured
SPOT (уровень 1B) TIFF/GeoTIFF, CEOS
ASTER (уровень 1B) HDF

Следует учитывать и то, что снимки, полученные некоторыми съёмочными системами, объективно сложнее с точки зрения методов обработки, чем остальные. Примером может служить спутник EROS A, работающий в асинхронном режиме (с целью увеличения экспозиции, сенсор наводится на съёмочный участок на подлете к нему, непрерывно изменяет ориентацию в процессе формирования снимка и заканчивает съёмку, оставив участок далеко позади), а также OrbView-3, формирование снимка которым происходит не построчно, а более сложным образом. При этом обработка одиночных снимков (и даже блоков одиночных снимков) может не вызвать проблем, а обработка стереопар оказаться затруднительной.

Большинство поставщиков данных помимо снимков низших уровней предварительной обработки предлагают и готовые фотограмметрические продукты — ортоизображения и цифровые модели рельефа. Их стоимость, естественно, значительно выше, чем стоимость исходных данных, необходимых для их получения, поэтому обычно выполнение обработки силами заказчика снимков предпочтительнее с экономической точки зрения. Также следует иметь в виду, что для производства продуктов высокой точности поставщик данных, то есть, на настоящий момент, зарубежная организация, должна получить от заказчика опорные точки и ЦМР высокой точности, которые могут быть секретными. Кроме того, выполняя обработку самостоятельно, пользователь может варьировать состав опорных и контрольных точек, контролировать правильность их опознания, изменять параметры уравнивания, а также, скорее всего, работы по проекту будут выполнены в более короткие сроки, чем при передаче проекта на обработку, связанной с организационными сложностями.

4.Необходимые исходные данные

Помимо самих снимков, для проведения фотограмметрической обработки необходимы и другие исходные данные: опорные точки и, при производстве ортофотопланов, ЦМР.

Требуемое количество опорных точек зависит от размера изображения, применяемого метода ориентирования снимка (определяемого составом и точностью данных об элементах внутреннего и внешнего ориентирования сенсора), геометрии съемки (угла отклонения направления обзора от надира), рельефа местности. Один большой снимок предпочтительнее нескольких маленьких, в двух отношениях. Во-первых, при формировании ортоизображения по нескольким снимкам (ортомозаики) линии стыковки ("порезы") нужно согласовывать фотометрически, более того, съёмка составляющих мозаику снимков может производиться под разными углами, что не позволяет объединить изображения на стыках из-за различия в перспективном отображении местности. Во-вторых, при обработке нескольких снимков потребуется больше опорных точек, кроме того, на большом изображении проще выбрать хорошие опорные точки, чем на маленьких. Таким образом, при работе с одним большим снимком уменьшаются трудозатраты на единицу площади картографируемой территории.

При выборе ЦМР необходимо рассчитать, какую точность ортотрансформирования она должна обеспечивать. Погрешность Δh ЦМР приводит к смещению точки на величину Δl=Δh*tgα, где α - угол отклонения луча от надира. Наилучший вариант, если вызванная погрешностью ЦМР ошибка на ортофотоплане не превышает одного пикселя. Вопрос осложняется тем, что если при заказе съемки из архива заранее известен угол наклона, то при заказе новой съемки известны только максимально допустимые значения. Естественно, ориентироваться приходится на них, подчас закладывая избыточную точность ЦМР. У специализированных спутников ДЗЗ углы отклонения ограничены значениями 25-30°. У спутников объектового наблюдения они могут доходить до 60°, а это повышает требования к точности ЦМР в 2 раза. При выборе ЦМР для ортофотопланов крупного масштаба необходимо учитывать специфические требования, в частности, желательно чтобы модель описывала не только естественные формы рельефа, но и искусственные сооружения: насыпи, мосты, дамбы. В противном случае может произойти искажение этих объектов.

В качестве источников данных для ЦМР могут применяться топографические карты, как правило, более мелких масштабов, стереосъемка, интерферометрические пары радиолокационных снимков.

Опорные точки должны соответствовать точности создаваемой карты. Можно считать, что погрешность определения координат опорных точек не оказывает влияния на точность уравнивания, если она меньше 1/3 размера элемента разрешения на местности. Помимо общих требований, предъявляемых к опорным точкам, необходимо учитывать следующие специфические моменты. Космические снимки могут иметь большие углы наклона, причём заранее не известно его направление, поэтому точки должны располагаться на открытых местах. Между моментом съемки и определением координат опорных точек может пройти значительное время, нужно чтобы точки сохранились и хорошо распознавались в различное время года.

5.Характеристики и особенности некоторых съёмочных систем

Данные, получаемые различными съёмочными системами, имеют свою специфику.

QuickBird обладает наилучшим разрешением из всех спутников, представленных на рынке ДЗЗ. Снимки поставляются как панхроматические и мультиспектральные, так и в синтезированном виде (Pan-sharpened, цветной снимок высокого разрешения). Снимки обладают хорошими дешифровочными свойствами. При наличии качественной ЦМР они могут рассматриваться как альтернатива аэросъемке для обновления планов масштаба вплоть до 1 : 2 000. Имеется доступный для просмотра архив c уменьшенными копиями снимков.

IKONOS — съёмочная система с гарантированным разрешением 1 м. Обладает наилучшей начальной геометрической привязкой. Поставляются как панхроматические и мультиспектральные, так и синтезированные изображения. Имеется возможность стереосъемки. Точность ЦМР, полученной по стереопаре IKONOS, составляет около 3 метров. По снимкам IKONOS возможно обновление планов масштаба 1 : 5 000. Архивными считаются снимки старше одного месяца.

EROS — спутник объектового наблюдения, и его технические характеристики ориентированы на решение именно этих задач. Для снимков характерны большие углы отклонения от надира, разнохарактерность искажений по полю кадра. Возможно обновление карт масштаба 1 : 10 000 и мельче. Площадь съемки за один виток — 546 км2 — ограничивает использование при картографировании больших территорий.

Основное предназначение спутников SPOT — проведение космических съемок в интересах тематического и топографического картографирования территорий. В соответствии с этим подобрано разрешение съемки, размер кадра, спектральные зоны, максимально допустимые углы отклонения от надира. По результатам тестирования получена точность уравнивания, примерно равная разрешению снимка. По соотношению цена/качество снимки SPOT 5 являются оптимальными для масштаба 1 : 25 000. Имеется большой архив снимков, доступный для просмотра.

Снимки SPOT 4 по своим техническим характеристикам подходят для создания карт масштаба 1 : 100 000. Обладают хорошими геометрическими характеристиками.

Разрешение снимков IRS 1C/1D соответствует масштабу 1 : 50 000 или мельче. Недостатком является низкая радиометрическая разрешающая способность (64 бит/пиксель), что ухудшает дешифровочные свойства. Отсутствие геометрической модели сенсора либо RPC снижает точность получаемых на их основе выходных продуктов.
Таблица 2. Xарактеристики съёмочных систем
Космический аппарат QuickBird IKONOS EROS A SPOT 5 IRS 1С/1D SPOT 4
Разрешение панхромат. канала, м 0.61-0.72 1.0 1.8-2.4 2.5/5 5.8 10
Спектральные каналы и их разрешение, м К., З., С., БИК
2.44-2.88
К., З., С., БИК
4
НЕТ З., К., БИК, ДИК
10
З., К., БИК, ДИК
23.5
З., К., БИК, ДИК
20
Размер изображения, км Стандартный (продукт Basic) — 16.5x16.5
Полоса съемки — до 16.5x165
Полоса съемки — до 11x165 Стандартный — 13.5x13.5
Полоса съемки — 13.5x40
Стандартный — 60х60
Полоса съемки до 60x900
Стандартный — 70x70
Полоса съемки до 70x2000
Стандартный — 60x60
Полоса съемки до 60x800
Кол-во маршрутов Несколько Несколько 1 1 1 1
Максимальное отклонение от надира,° 25 30 60 27 26 27

6.Экономические аспекты, влияющие на выбор снимков

При расчете экономической эффективности приобретения и обработки того или иного продукта дистанционного зондирования целесообразно сравнить стоимость выполнения камеральных работ своими силами с ценой готового продукта уровня обработки, соответствующего требованиям к создаваемой карте, которые определяются, прежде всего, её масштабом. В таблице 3 указаны предельные масштабы карт, которые могут быть созданы по ортофотопланам, построенным по рассматриваемым снимкам. В качестве альтернативы проведения работ заказчиком рассматриваются продукты наивысшего уровня предварительной обработки. Если в стоимость обработки включить и цену необходимого программного обеспечения, можно оценить объем работ (площадь снимаемого участка), при выполнении которых оно окупится [1]. При этом надо учитывать, что стоимость продукта следует рассматривать как ориентировочную величину.
Таблица 3. Экономические характеристики снимков
Космический аппарат QuickBird IKONOS EROS A SPOT 5 IRS 1С/1D SPOT 4
Объем информации на 1 км2 панхроматической съёмки, Мб 2.7 1 0.25 0.16 0.03 0.01
Масштаб создаваемого ортофотоплана и площадь трапеции соответствующего масштаба 1:2000
1 км2
1:5000
4 км2
1:10 000
21 км2
1:25 000
85 км2
1:50 000
340 км2
1:100 000
1320 км2
Ориентировочная стоимость 1 км2 панхроматического изображения продукта начального уровня обработки (USD)* Архив 18 16 4.9 1.8 0.3 0.6
Заказ 22 20 8.2 2.2 0.52
Стоимость архивного продукта с наивысшим уровнем обработки 34 38 Не предлагается 1.92 Не предлагается 0.72

*Различные компании используют различные принципы ценообразования. Например, цена снимков IKONOS зависит от того, какая приемная станция поставит снимок. У IRS нет деления на новые и архивные снимки, изображения начального уровня обработки SPOT продаются кадрами и фрагментами, а продукты высших уровней — трапециями, ограниченными меридианами и параллелями и т.д. Поэтому указанные цены следует рассматривать только как усредненно-приблизительные.

Масштабы ортофотопланов, которые можно создать по космическим снимкам, зависят от многих факторов. Среди них можно выделить: качество и количество опорных точек, качество ЦМР, характеристики самих снимков, используемое программное обеспечение, квалификацию исполнителей. Причем все эти факторы нужно рассматривать в совокупности. Например, построение карты масштаба 1 : 2 000 по снимкам QuickBird возможно только при использовании опорных точек и ЦМР с точностью не хуже 0.15 м [5]. Требования к карте зависят от ее назначения: топографическая или тематическая (к последним относятся и кадастровые). При тематическом картографировании требования к точности нанесения положения объекта обычно несколько ниже, чем для топографических карт. Поэтому по одним и тем же снимкам можно составлять тематические карты более крупного масштаба [6].

Точно оценить экономическую эффективность использования космической съемки по сравнению с аэросъемкой можно только в каждом конкретном случае. При производстве аэросъемки большое значение имеет размер участка, подлетное время, масштаб аэросъемки, тип аэрофотоаппарата и другие факторы. Вероятно, будет экономически более целесообразно, например, заказать один снимок QuickBird площадью 25 км2 и стоимостью 450 долларов, чем организовывать аэросъемку небольшого участка. Минимальная ориентировочная стоимость одного км2 аэросъемки для фотоплана масштаба 1 : 25 000 составляет 120-170 рублей; очевидно, что снимки SPOT 5 имеют здесь явное преимущество. Необходимо также учитывать, что заказ космического снимка существенно проще, чем организация аэрофотосъемки с присущими ей разного рода ограничениями.

Заключение

Тщательное изучение особенностей снимков, полученных различными сенсорами, правильность выбора программного обеспечения, соответствие поставленным задачам исходных материалов служит залогом успеха заказа космической съемки, а затем и получения на её основе необходимых конечных материалов (ЦМР, ортофотопланов, векторных карт).

Литература

1.Титаров П.С. "Практические аспекты фотограмметрической обработки сканерных космических снимков высокого разрешения" – Информационный бюллетень ГИС-Ассоциации, №3(45) – №4(46), 2004
см. здесь

2.Титаров П.С. "Решение фотограмметрических задач по снимкам ASTER" – Международная научно-техническая конференция, посвященная 225-летию МИИГАиК. Москва, 2004
см. здесь

3.Титаров П.С. "Метод приближенной фотограмметрической обработки сканерных снимков при неизвестных параметрах сенсора" – Геодезия и картография, № 6, 2002, стр. 30-34.

4.Dial, G., Grodecki, J. "Block Adjustment with Rational Polynomial Camera Models." Proceedings of ASPRS 2002 Conferences, Washington, DC, April 22-26, 2002.

5.Адров В.Н., Карионов Ю.И., Титаров П.С., Харитонов В.Г., Громов М.О. "Определение точностных характеристик снимков QuickBird" – V Международный семинар пользователей системы PHOTOMOD, Юрмала, 13-16 сентября 2005 г.
см. здесь

6.Изображения Земли из космоса: примеры применения: научно-популярное издание. – М.: ООО ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ЦЕНТР «СКАНЭКС», 2005. – 100 с.: ил. ISBN 5-9900182-2-3
см. здесь.

Подписка на новости 129366, г. Москва
ул. Ярославская, д. 13А, офис 15
Tel   (495) 720-51-27 (многоканальный)
Fax   (495) 720-51-28
Последнее обновление: 14.12.2017© Ракурс, 2004-2017