Е.Ð.Кобзева
ЦЕЛЬ Ð ÐБОТЫ
ПоÑвление группировки Ñпутников RapidEye, выполнÑющих мультиÑпектральную Ñъемку Ñ Ñ€Ð°Ð·Ñ€ÐµÑˆÐµÐ½Ð¸ÐµÐ¼ 6,5 м (поÑле обработки — 5 м) и обещающих выÑокую производительноÑть, Ñ Ð¸Ð½Ñ‚ÐµÑ€ÐµÑом и надеждой было воÑпринÑто ÑпециалиÑтами. Потенциально Ñфера Ð¿Ñ€Ð¸Ð¼ÐµÐ½ÐµÐ½Ð¸Ñ Ñтих новых данных довольно широка, оÑобенно Ð´Ð»Ñ Ñ€ÐµÑˆÐµÐ½Ð¸Ñ Ð·Ð°Ð´Ð°Ñ‡ ÑельÑкого, леÑного хозÑйÑтва и других подобных отраÑлÑÑ… [1]. Оценка возможноÑти иÑÐ¿Ð¾Ð»ÑŒÐ·Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ Ñнимков RapidEye Ð´Ð»Ñ Ð¾Ð±Ð½Ð¾Ð²Ð»ÐµÐ½Ð¸Ñ Ñ†Ð¸Ñ„Ñ€Ð¾Ð²Ñ‹Ñ… топографичеÑких карт маÑштаба 1:25 000 была проведена в ФГУП «Уралгеоинформ» по предложению компании «Совзонд», оÑновного официального диÑтрибьютора компании RapidEye AG по раÑпроÑтранению данных диÑтанционного зондированиÑ, получаемых Ñ Ð³Ñ€ÑƒÐ¿Ð¿Ð¸Ñ€Ð¾Ð²ÐºÐ¸ Ñпутников RapidEye. Определение возможноÑти Ð¾Ð±Ð½Ð¾Ð²Ð»ÐµÐ½Ð¸Ñ Ñ†Ð¸Ñ„Ñ€Ð¾Ð²Ñ‹Ñ… топографичеÑких карт маÑштаба 1:25 000 по коÑмичеÑким Ñнимкам RapidEye.
ТЕСТОВЫЙ УЧÐСТОК
 ÐижневартовÑкий и СургутÑкий районы Ханты-МанÑийÑкого автономного округа — Югры. МеÑтноÑть мало обжита, покрыта выÑокими и угнетенными леÑами, болотами. ÐемногочиÑленные наÑеленные пункты предÑтавлены городами Ñ Ñ‡Ð¸Ñлом жителей до 40–50 тыÑ., поÑелками городÑкого и ÑельÑкого типа. Развита инфраÑтруктура добычи и транÑпортировки углеводородов: куÑтовые площадки, газо- и нефтепроводы, линии Ñлектропередачи, улучшенные шоÑÑе, зимники. Рельеф плоÑкоравнинный.
ИСХОДÐЫЕ ДÐÐÐЫЕ
- мультиÑпектральный коÑмичеÑкий Ñнимок RapidEye ÑƒÑ€Ð¾Ð²Ð½Ñ Ð¾Ð±Ñ€Ð°Ð±Ð¾Ñ‚ÐºÐ¸ L1Ð’, дата Ñъемки 20.06.2009 г., размер Ñнимка 80Ñ…100 км, формат поÑтавки NITF;
- фотопланы маÑштаба 1:5000 Ð´Ð»Ñ Ð½Ð°Ð±Ð¾Ñ€Ð° опорных и контрольных точек;
- цифровые топографичеÑкие карты маÑштаба 1:25 000 Ñ Ð²Ñ‹Ñотой ÑÐµÑ‡ÐµÐ½Ð¸Ñ Ñ€ÐµÐ»ÑŒÐµÑ„Ð° 5 м Ð´Ð»Ñ Ð¿Ð¾ÑÑ‚Ñ€Ð¾ÐµÐ½Ð¸Ñ Ñ†Ð¸Ñ„Ñ€Ð¾Ð²Ð¾Ð¹ модели рельефа (ЦМР) и оценки дешифровочных ÑвойÑтв;
- Ñквозной клаÑÑификатор объектов цифровых топографичеÑких карт и планов [2] Ð´Ð»Ñ Ð¾Ñ†ÐµÐ½ÐºÐ¸ дешифровочных ÑвойÑтв.
РЕЗУЛЬТÐТЫ ИССЛЕДОВÐÐИЯ
Ориентирование коÑмичеÑкого Ñнимка. Ориентирование Ñнимка RapidEye выполнÑлоÑÑŒ на оÑнове RPC-коÑффициентов, поÑтавленных ÑовмеÑтно Ñо Ñнимком, и уточнÑлоÑÑŒ по опорным точкам. КоличеÑтво опорных точек изменÑлоÑÑŒ от 1 до 20 (риÑ. 1). КоличеÑтво контрольных точек Ð´Ð»Ñ Ð¾Ñ†ÐµÐ½ÐºÐ¸ точноÑти Ð¾Ñ€Ð¸ÐµÐ½Ñ‚Ð¸Ñ€Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ ÑоÑтавлÑло 64–84. Результаты приведены на риÑ. 2. Как видно из графика, ориентирование Ñнимка RapidEye только лишь Ñ Ð¸Ñпользованием RPC-коÑффициентов без опорных точек выполнено Ñ Ñ‚Ð¾Ñ‡Ð½Ð¾Ñтью 40 м. При добавлении вÑего одной опорной точки точноÑть Ð¾Ñ€Ð¸ÐµÐ½Ñ‚Ð¸Ñ€Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð¿Ð¾Ð²Ñ‹ÑилаÑÑŒ до 7 м. Дальнейшее увеличение количеÑтва опорных точек не улучшило результат.


СоглаÑно инÑтрукции по фотограмметричеÑким работам [3] качеÑтво Ð¾Ñ€Ð¸ÐµÐ½Ñ‚Ð¸Ñ€Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð¾Ð´Ð¸Ð½Ð¾Ñ‡Ð½Ð¾Ð³Ð¾ Ñнимка ÑчитаетÑÑ ÑƒÐ´Ð¾Ð²Ð»ÐµÑ‚Ð²Ð¾Ñ€Ð¸Ñ‚ÐµÐ»ÑŒÐ½Ñ‹Ð¼, еÑли Ñреднее значение погрешноÑтей координат контрольных точек в плане не превышает 0,3 мм в маÑштабе карты. Таким образом, точноÑть Ð¾Ñ€Ð¸ÐµÐ½Ñ‚Ð¸Ñ€Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ Ñнимка RapidEye RPC-методом ÑоответÑтвует нормативным требованиÑм к картам маÑштаба 1:25 000 (до 7,5 м), причем, Ð´Ð»Ñ Ñтого доÑтаточно вÑего одной надежной опорной точки.
ОртотранÑформирование Ñнимка RapidEye. Ð”Ð»Ñ Ð¾Ñ€Ñ‚Ð¾Ñ‚Ñ€Ð°Ð½ÑÑ„Ð¾Ñ€Ð¼Ð¸Ñ€Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ ÐºÐ¾ÑмичеÑкого Ñнимка иÑпользовалаÑÑŒ Ñ†Ð¸Ñ„Ñ€Ð¾Ð²Ð°Ñ Ð¼Ð¾Ð´ÐµÐ»ÑŒ рельефа, Ð¿Ð¾Ð»ÑƒÑ‡ÐµÐ½Ð½Ð°Ñ ÐºÐ°Ñ€Ñ‚Ð¾Ð¼ÐµÑ‚Ñ€Ð¸Ñ‡ÐµÑким ÑпоÑобом по горизонталÑм топографичеÑких карт маÑштаба 1:25 000 Ñ Ð²Ñ‹Ñотой ÑÐµÑ‡ÐµÐ½Ð¸Ñ Ñ€ÐµÐ»ÑŒÐµÑ„Ð° 5 м. ТочноÑть ортотраÑÑ„Ð¾Ñ€Ð¼Ð¸Ñ€Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ Ñ€Ð°ÑÑчитывалаÑÑŒ по 83 контрольным точкам. Ð—Ð½Ð°Ñ‡ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¾ÑˆÐ¸Ð±Ð¾Ðº планового Ð¿Ð¾Ð»Ð¾Ð¶ÐµÐ½Ð¸Ñ ÐºÐ¾Ð½Ñ‚Ñ€Ð¾Ð»ÑŒÐ½Ñ‹Ñ… точках приведены на риÑ. 3. СреднÑÑ Ð¾ÑˆÐ¸Ð±ÐºÐ° ÑоÑтавила 6,90 м, ÑреднÑÑ ÐºÐ²Ð°Ð´Ñ€Ð°Ñ‚Ð¸Ñ‡ÐµÑÐºÐ°Ñ 7,71 м, макÑÐ¸Ð¼Ð°Ð»ÑŒÐ½Ð°Ñ 14,7 м. То еÑть, точноÑть полученного ортоÑнимка ÑоответÑтвует нормативной точноÑти фотоплана маÑштаба 1:25 000.


Изучение дешифровочных ÑвойÑтв Ñнимка RapidEye. Работа проводилаÑÑŒ по цветному Ñнимку RapidEye, Ñинтезированному в оттенках, близких к натуральным (каналы 1, 2 и 3). Фрагмент Ñнимка приведен на риÑ. 4. ОценивалаÑÑŒ возможноÑть визуального Ð´ÐµÑˆÐ¸Ñ„Ñ€Ð¸Ñ€Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð¾Ð±ÑŠÐµÐºÑ‚Ð¾Ð², подлежащих отображению на цифровых топографичеÑких картах в ÑоответÑтвии Ñо «Сквозным клаÑÑификатором цифровых топографичеÑких карт и планов» [2]. РаÑÑматривалиÑÑŒ Ñледующие группы объектов: наÑеленные пункты, промышленные территории, Ð´Ð¾Ñ€Ð¾Ð¶Ð½Ð°Ñ Ñеть, природные объекты.
По изображению наÑеленных пунктов четко выделÑÑŽÑ‚ÑÑ Ð¶Ð¸Ð»Ñ‹Ðµ кварталы, учаÑтки чаÑтной заÑтройки, территории промышленных предприÑтий, улично-Ð´Ð¾Ñ€Ð¾Ð¶Ð½Ð°Ñ Ñеть. Социально-значимые объекты (школы, церкви, торгово-развлекательные комплекÑÑ‹) определÑÑŽÑ‚ÑÑ Ð¿Ð¾ характерной форме, размерам; в Ñ€Ñде Ñлучаев — Ñ Ð¿Ñ€Ð¸Ð²Ð»ÐµÑ‡ÐµÐ½Ð¸ÐµÐ¼ дополнительных материалов. РаÑпознавание точечных объектов (отдельных зданий, заводÑких труб, памÑтников) в большинÑтве Ñлучаев возможно в объеме цифровой топографичеÑкой карты маÑштаба 1:25 000.
Контуры промышленных объектов — Ñтанций перекачки нефти, компреÑÑорных Ñтанций, куÑтовых площадок Ñкважин — читаютÑÑ Ñ‡ÐµÑ‚ÐºÐ¾. СтроениÑ, циÑтерны, ÑкладÑкие Ð¿Ð¾Ð¼ÐµÑ‰ÐµÐ½Ð¸Ñ Ñ€Ð°ÑпознаютÑÑ ÑƒÐ²ÐµÑ€ÐµÐ½Ð½Ð¾. Однако Ñами Ñкважины не читаютÑÑ. Ðевозможно определить наличие обваловки. Трудно проÑледить линии Ñлектропередач, оÑобенно по болотам. Ð”Ð»Ñ Ð½Ð°Ð½ÐµÑÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¿Ð¾Ð´Ð·ÐµÐ¼Ð½Ñ‹Ñ… трубопроводов необходимо иÑпользовать дополнительные материалы: Ñхемы, карты.
Ðвтомобильные дороги различных клаÑÑов и железные дороги уверенно читаютÑÑ Ð½Ð° коÑмичеÑких Ñнимках RapidEye Ð±Ð»Ð°Ð³Ð¾Ð´Ð°Ñ€Ñ Ð²Ñ‹Ñокому контраÑту Ñ Ð¾ÐºÑ€ÑƒÐ¶Ð°ÑŽÑ‰Ð¸Ð¼Ð¸ объектами. СложноÑти возникают при определении наÑыпей вдоль дорог, водопропуÑкных труб, легких придорожных Ñооружений. Ðвтомобильные развÑзки, Ñъезды, моÑты раÑпознаютÑÑ Ñ…Ð¾Ñ€Ð¾ÑˆÐ¾.
Различные виды раÑтительноÑти и грунтов (выÑокий леÑ, угнетенный леÑ, лиÑтвенный леÑ, хвойный леÑ, луг, пеÑки, болота) прекраÑно раÑпознаютÑÑ Ð½Ð° Ñтих Ñнимках Ð±Ð»Ð°Ð³Ð¾Ð´Ð°Ñ€Ñ Ð½Ð°Ð»Ð¸Ñ‡Ð¸ÑŽ неÑкольких Ñпектральных каналов. ИмеютÑÑ Ð·Ð°Ñ‚Ñ€ÑƒÐ´Ð½ÐµÐ½Ð¸Ñ Ñ Ð¾Ñ‚Ð´ÐµÐ»ÑŒÐ½Ñ‹Ð¼Ð¸ деревьÑми, куÑтами или полоÑами деревьев, но в Ñтой меÑтноÑти мы не вÑегда можем их раÑпознать и на Ñнимках Ñ Ñ€Ð°Ð·Ð¼ÐµÑ€Ð¾Ð¼ пикÑÐµÐ»Ñ 2,5 м (например, полученными Ñ ÐºÐ¾ÑмичеÑкого аппарата ALOS/PRISM).
Результаты оценки дешифровочных ÑвойÑтв Ñведены в «Ðльбом образцов топографичеÑкого Ð´ÐµÑˆÐ¸Ñ„Ñ€Ð¸Ñ€Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ ÐºÐ¾ÑмичеÑких Ñнимков RapidEye». Ð’ Ðльбоме указана ÐºÐ°Ñ‚ÐµÐ³Ð¾Ñ€Ð¸Ñ ÑложноÑти Ð´ÐµÑˆÐ¸Ñ„Ñ€Ð¸Ñ€Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð¾Ð±ÑŠÐµÐºÑ‚Ð¾Ð² меÑтноÑти и приведены фрагменты их Ð¸Ð·Ð¾Ð±Ñ€Ð°Ð¶ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð½Ð° коÑмичеÑких Ñнимках.
ВЫВОДЫ
КоÑмичеÑкие Ñнимки RapidEye по Ñвоим точноÑтным и дешифровочным характериÑтикам пригодны в качеÑтве оÑновных фотоматериалов Ð´Ð»Ñ Ð¾Ð±Ð½Ð¾Ð²Ð»ÐµÐ½Ð¸Ñ Ñ†Ð¸Ñ„Ñ€Ð¾Ð²Ñ‹Ñ… топографичеÑких карт маÑштаба 1:25 000 малообжитых районов Западной Сибири.
Ðвтор выражает благодарноÑть компании «Совзонд» (РоÑÑиÑ) и компании «RapidEye AG» (ГерманиÑ) за поддержку данной работы, оперативную коÑмичеÑкую Ñъемку и предоÑтавленные Ð¸Ð·Ð¾Ð±Ñ€Ð°Ð¶ÐµÐ½Ð¸Ñ RapidEye.
СпиÑок литературы
- Дворкин Б.Ð. Группировка Ñпутников ДЗЗ RapidEye: уникальные возможноÑти Ð´Ð»Ñ Ñ€ÐµÑˆÐµÐ½Ð¸Ñ Ð·Ð°Ð´Ð°Ñ‡ мониторинга // Геоматика. – 2009. – â„– 3 (4). – С.14-21.
- 26288412-1.1-07. Стандарт ФГУП «Уралгеоинформ». Карты и планы цифровые топографичеÑкие. Сквозной клаÑÑификатор объектов цифровых топографичеÑких карт и планов. СиÑтема клаÑÑификации и кодированиÑ. Правила цифрового опиÑаниÑ. – Екатеринбург: ФГУП «Уралгеоинформ», 2007.
- ИнÑÑ‚Ñ€ÑƒÐºÑ†Ð¸Ñ Ð¿Ð¾ фотограмметричеÑким работам при Ñоздании цифровых топографичеÑких карт и планов. ГКИÐП(ГÐТÐ)-02-036-02. – М.: ЦÐИИГÐиК, 2002.