Uniwersytet Rolniczy w Krakowie Wydział Inżynierii Środowiska i Geodezji Katedra Fotogrametrii i Teledetekcji Temat: Interpretacja zdjęć lotniczych
Odczytywanie i interpretacja obrazów Odczytywania obrazów to wykrywanie obiektów i zjawisk jedynie na podstawie oznak widocznych bezpośrednio ś na obrazie. Jeśli do procesu odczytywania zostaną włączone wskaźniki szersze, nie zarejestrowane na obrazie, wówczas mamy do czynienia z interpretacją. Rozróżnienie to dobrze oddaje przykład: z obrazu odczytujemy gatunek lasu, a na tej podstawie interpretujemy typ gleby, na której rośnie ten las.
Fotointerpretacja Proces interpretacji obejmuje między innymi: wykrycie obiektów (zjawiska) na zdjęciu lotniczym polega na postrzeżeniu jego cech zewnętrznych ę jak kształtu, wielkości, tekstury, tonu, ewentualnie barwy rozpoznanie obiektów i ich identyfikację, czyli utwierdzenie się w przekonaniu o prawdziwości wstępnych spostrzeżeń i sądów. Podstawą rozpoznania obiektów są cechy rozpoznawcze, zarówno bezpośrednie, jak i pośrednie oraz kompleksowe.
Fotointerpretacja wybrane aspekty Model psychologiczny postępowania fotointerpretacyjnego wg. Haasa, Hempeniusa i Vinka
Charakterystyka cech rozpoznawczych Bezpośrednie cechy rozpoznawcze - dotyczą geometrycznej i stereometrycznej, strukturalnej i optycznej charakterystyki samych obiektów. Do tych cech należy: kształt, wielkość obiektu, fototon lub barwa obrazu fotograficznego oraz jego tekstura, a także struktura. Pośrednie cechy rozpoznawcze ilościowe, przestrzenne, funkcjonalne i przyczynowe zależności między obiektami. Do tej grupy cech zalicza się te cechy, które drogą pośrednią wskazują na obecność przedmiotu i na jego charakterystyczne właściwości. Zaliczane tu są: cień własny i cień rzucany przez dany obiekt oraz rozmieszczenie topograficzne danego obiektu i jego powiązanie i z innymi i elementami terenu. Cechy rozpoznawcze kompleksowe naturalne kombinacje bezpośrednich i pośrednich cech rozpoznawczych. Stopień wykorzystania tych cech jest zależny od doświadczenia badacza oraz charakteru i treści interpretowanych obiektów, a także specyfiki ich obrazu fotograficznego.
Bezpośrednie cechy rozpoznawcze 1. Kształt obiektu wiąże się z jego genezą regularny obiekty ypowstałe w wyniku działalności człowieka odznaczają się kształtami zbliżonymi do figur geometrycznych, a więc kwadratów, prostokątów, trójkątów. Przykładem jest kształt zabudowań mieszkalnych, gospodarczych i przemysłowych, pól ornych, linijne kształty dróg, mostów, kanałów itp. nieregularny obiekty pochodzenia naturalnego, na przykład nieregularne rzeki, jeziora, elementy rzeźby itp. 2. Wielkość obiektu jest zależna od skali zdjęcia i rzeczywistych y wymiarów obiektu. Znajomość skali obrazu i wymiaru kilku zarejestrowanych obiektów stanowi odniesienie do określenia wymiarów innych obiektów.
Bezpośrednie cechy rozpoznawcze 3. Ton obrazu jest funkcją ilości promieniowania odbitego od obiektu, które dotarło do sensora i zostało zarejestrowane. Ilość odbitego promieniowania z kolei zależy od: jasności obiektu, kąta padania promieni słonecznych, charakteru powierzchni, położenia obiektu w stosunku do punktu głównego, pogody w momencie rejestracji obrazu, parametrów sensora. 4. Struktura obrazu (fotostruktura) oddaje charakter powierzchni sfotografowanego obiektu. Najczęściej definiuje się ją jako: gładką amorficzną, drobnoziarnistą, gruboziarnistą itp. Duży wpływ na fotostrukturę danego obiektu ma zazwyczaj skala zdjęcia ( ten sam obiekt może mieć strukturę drobniejszą na zdjęciu małoskalowym i znacznie grubszą na zdjęciu wielkoskalowym).
Bezpośrednie cechy rozpoznawcze 5. Tekstura (fototekstura) jest to uporządkowanie elementów obrazu w określony wzór. Można wyróżnić teksturę: bezładną, uporządkowaną, smugową, plamistą, liniową, kratową itp. Przykłady: sad tekstura kratowa, droga tekstura liniowa, las tekstura plamista
Pośrednie cechy rozpoznawcze 1. Cień rzucany przez dany obiekt ułatwia rozpoznanie obiektu, gdyż przedstawia jego profil. Zależy jednak od wysokości słońca nad horyzontem i jego azymutu, a także usytuowania obiektu na obrazie (położenia w stosunku do głównego punktu zdjęcia). 2. Cień własny obiektu nie oświetlona część obiektu znajduje się w cieniu własnym. Cień własny na zdjęciach lotniczych ma z reguły ciemniejszy ton niż cień rzucany przez ten obiekt. 3. Rozmieszczenie topograficzne obiektu i jego powiązanie z innymi elementami terenu pozwala drogą dedukcyjną po rozpoznaniu pewnej ilości obiektów zdefiniować treść trudniej rozpoznawalną na podstawie wzajemnej współzależności między obiektami (np. rzeka most, zabudowa wiejska sad).
Pośrednie cechy rozpoznawcze Powiązania i (asocjacje), j indykatory Cechy pośrednie, a zwłaszcza asocjacje (powiązania w połączeniu z innymi elementami terenu), pozwalają na ustalenie np. zależności pomiędzy: - budową ą geologiczną g ą a ukształtowaniem powierzchni terenu; - glebami a roślinnością; -zbiorowiskami roślinnymi a warunkami gruntowo-wodnymi. Interpretator, wykorzystując bezpośrednio cechy rozpoznawcze, rozpoznaje jakiś obiekt lub zjawisko pozostające w ścisłym związku z elementem poszukiwanym. Element taki nazywa się indykatorem. Jednym z najbardziej uniwersalnych indykatorów jest roślinność.
Fotointerpretacja wybrane aspekty Przykład: Obiektem interpretacji jest gleba. Ten utwór pozostaje w ścisłym związku z pokrywą roślinną oraz rzeźbą terenu. Roślinność oraz rzeźba, którą można zobaczyć w modelu przestrzennym są indykatorami służącymi do wnioskowania o typie gleby. Przykład: Obiektem interpretacji jest roślinność. Rzeźba jest wskaźnikiem (indykatorem) dla pokrywy roślinnej, która może ż być ć zidentyfikowana dzięki charakterystycznym t miejscom występowania, a te z kolei mogą stanowić podstawę określenia warunków gruntowo-wodnych badanego obszaru (np. strome, odkryte stoki południowe -> murawy kserotermiczne -> strefy suche).
Powiązania (asocjacje), indykatory
Klucz fotointerpretacyjny Odpowiednio dobrane zdjęcie lub fragment zdjęcia wraz z opisem obiektu. /posługiwanie się analogią fragment zdjęcia stanowi wzorzec, który ułatwia rozpoznanie i ocenę podobnych obiektów lub faktów zarejestrowanych na innych zdjęciach/
Wykonanie ćwiczenia Badanie zawartości informacyjnej j zdjęć lotniczych i obrazów satelitarnych Zajęcia I - Badanie zawartości informacyjnej zdjęć lotniczych i obrazów satelitarnych w funkcji wielkości piksela terenowego dla zdjęć monoskopowych (pojedynczych) Materiały: Zdjęcia lotnicze: Skala zdjęcia Piksel skanowania [μm] Nazwa pliku 1:2 000 14 2K-3cm_Rabsztyn szary 1:5 000 12 5K-6cm_Kraków szary i barwny 1:27 000 25 27K-67cm_Kraków szary i barwny Obrazy satelitarne: Satelita Piksel terenowy [m] Nazwa pliku QuickBird 06 0.6 60cm-Kraków-QuickBird kbi szary ib barwny Ikonos 4 4m-Kraków-Ikonos szary i barwny Landsat 30 30m-Kraków-Landsat szary i barwny
Wykonanie ćwiczenia Przebieg zajęć: 1. Obliczyć terenową wielkość piksela skanowanych zdjęć lotniczych. 2. Wyświetlić obrazy, poczynając od tych, dla których piksel terenowy jest najmniejszy. Analizę treści obrazów należy przeprowadzić od ogółu do szczegółu. Obrazy należy oglądać początkowo w całości, przy rozpoznawaniu szczegółowym powiększać. Do wyświetlania obrazu należy wykorzystywać program DipeDit. Należy wyświetlać naraz wszystkie obrazy o danej wielkości piksela, ale najpierw monochromatyczne (szare) a następnie barwne. Opracowanie wyników ćwiczenia: Sprawozdanie z przebiegu wykonania ćwiczeń. 1. Wypełniona tabele z zestawieniem końcowym w procentach oceny przydatności interpretacyjnej obrazów lotniczych i satelitarnych dla poszczególnych wielkości piksela terenowego z podziałem na zobrazowania w skali szarości i barwne. 2. Wykresy sporządzone na podstawie tabel jedna oś: piksel terenowy, druga oś: % rozpoznania (osobne linie obrazy w skali szarości i barwne).
Wykonanie ćwiczenia 3. Omówienie i uzyskanych rezultatów tó w odniesieniu i i zarówno do poszczególnych grup obiektów jak i ogólnej możliwości odczytania treści obrazów z podkreśleniem funkcji wielkości piksela terenowego jako wyróżnika walorów interpretacyjnych. Porównanie możliwości interpretacyjnych dla zobrazowań w skali szarości i barwnych.
Ocena przydatności interpretacyjnej zdjęć lotniczych i satelitarnych Imię i Nazwisko... Data... Rok... Grupa... Ocena... 1. Sieć komunikacyjna: a) sieć drogowa, kolejowa bez wyróżnienia cech szczegółowych (istnienie) 1:2000 0.03m 1:5000 0.06m 1:27000 0.67m sat 60 cm sat 4m sat 15m sat 30m sz sz bar sz bar sz bar sz bar sz sz bar sz bar b) drogi z możliwością wydzielenia: autostrady, szosy, ulicy, drogi polnej c) możliwość odczytania informacji typu: istnienie poboczy, rowów, chodników, słupów oświetleniowych d) możliwość stwierdzenia istnienia drogowych i kolejowych obiektów inżynierskich (mosty, wiadukty, estakady, tunele) e) możliwość określenia rodzaju konstrukcji obiektu z punktu d) g) możliwość wyróżnienia i pojedynczych torów kolejowych, rozjazdów, słupów ł trakcji elektrycznej x 2. Sieć hydrograficzna: x a) rzeki, jeziora jako zjawisko (istnienie) x b) odczytanie dodatkowych informacji jak: głębokość koryta (strefy), kierunek x prądu, c) podział na naturalne i sztuczne x 3. Szata roślinna, uprawy a) wyróżnienie granic obszarów leśnych b) możliwość określenia rodzaju drzewostanu c) możliwość wyróżnienia pojedynczych drzew i krzewów d) wyróżnienie zasadniczych klas użytkowania ziemi: pola orne, lasy, sady, parki itd. e) możliwość przeprowadzenia podziału wewnątrz klas z pkt. d) 4. Osadnictwo a) możliwość wyróżnienia osadnictwa (istnienie) a) możliwość wyodrębnienia osadnictwa wiejskiego i miejskiego b) dokładniejsze wyodrębnienie: zwarta zabudowa centrum miasta, luźna zabudowa przedmieścia, wydzielenie osiedli mieszkalnych, zabudowy wiejskiej, j, terenów przemysłowych c) wyodrębnienie pojedynczych budynków d) podział ze względu na ilość kondygnacji (kilka grup) e) podział ze względu na funkcję, konstrukcję Zestawienie końcowe: (% ilość +, ±, -) przyjmujemy: + = 1; ± ; - =0 skala ocen: + pełna możliwość wyróżnienia, ± niepewne wyróżnienie, - wyróżnienie niemożliwe