Анализ космических снимков

Дешифрирование космических панхроматических снимков высокого разрешения в градостроительных задачах

Преимущества данных дешифрирования космических снимков

Использование данных космических съемок по сравнению с традиционными натуральными имеют ряд преимуществ:

• целостность окружающей обстановки;
• многозональность и многофакторность космических данных обеспечивает комплексность оценки ситуации;
• оперативность, возможность получения повторных изображений;
• низкая стоимость съемки единицы площади;
• документальность материалов съемки, возможность использования их в делопроизводстве.

Уточнение границ города и районов разрастания городской застройки по данным космической съемки

Индийский спутник IRS-1C был запущен в 1995 году и имеет на борту 3 сенсора, один из которых производит панхроматическую съемку земной поверхности с пространственным разрешением 5 метров. С целью получения плана-схемы застройки г.Запорожья для градостроительного кадастра и уточнения границ города предприятием "Градостроитель" были получены 3 фрагмента космических снимков, захватывающих весь город. Два фрагмента (север и восток) на 4 мая 1997 год, а один (запад) на 12 октября 1997 год. Все три фрагмента были приведены в единую городскую систему координат для упрощения работ, связанных с градостроительным кадастром. На полученное изображение наложили границы города (см. рис. 1). По этому рисунку можно выявить изменения черты города на день съемки. Так, например, разросся поселок Солнечный, причем интересно отметить разницу фототона только что построенных кварталов. В Хортицком микрорайоне добавились новые дома. Здесь интересно проанализировать черные тени от высотных домов: чем интенсивнее и больше тень, тем больше этажей. В Шевченковском районе также добавился квартал новых домов.

Интересен в плане изменений Жовтневый район. Здесь старый частный сектор сносится, и строятся новые высотные дома. На рис.2 показан 3-х слойный план части этого района. 1-й слой - в серых тонах космический снимок, 2-й слой - красным цветом топоплан на этот участок М 1:2000, 3-й слой - синим цветом векторные дома и улицы, отдешифрированные по снимку. Накладывая их вместе, проанализируем ситуацию. Улицы 1-ой Московской нет вообще, а улица Фрунзе значительно сократилась. Два квартала частного сектора снесены недавно, частично остались руины, и построены новые 9-ти этажные дома.

Рис.2 Фрагмент Жовтневого района

Рассмотрим приложенный здесь еще один случай, изображенный на рис.3 (также 3-х слойный). Его уже рассматривали выше в свете изменений границ городской черты. Новые кварталы можно изучить более детально. Здесь важно отметить, что данный материал нуждается в корректировке на местности. А эти данные можно использовать при дальнейших разработках автодешифрирования.

Рис.3 Пос. Солнечный

Анализ визуального дешифрирования города по материалам разновременной съемки.

Разница съемки во времени дает возможность помимо основных задач еще провести анализ сезонного изменения города. Предварительный анализ выявил, что весенние фрагменты значительно лучше для дешифрирования застроек и, особенно для выявления новых застроек. На осеннем же фрагменте несколько хуже отображаются строения, но дорожно-уличная сеть видна значительно лучше.

При анализе динамики изменения района перекрытия 2-х снимков можно отметить тот факт, что на таких снимках можно отделять строящиеся здания и уже построенные. Так, в районе поселка Солнечный на первом перекрестке улицы Котляревского ( отмечен на рис. стрелкой) на весеннем фрагменте дом еще строился (см. рис.4). Об этом говорит светлое пятно вокруг дома и его немеющие четких границ контуры. Особенно это выделяется на фоне уже жилых домов вокруг. Если посмотреть на тот же участок на осеннем фрагменте, то можно увидеть, что этот дом по спектральному тону приблизился к соседним зданиям. Выезд на местность подтвердил эти наблюдения. Дом, очевидно, только построен, о чем свидетельствовали остатки строительного материала. Что еще интересно отметить, на районе новых застроек, можно разделять построенные и строящиеся дома от фундамента. На снимке строящиеся дома, как уже отмечалось выше, отличаются светлым пятном вокруг, а только заложенный фундамент имеет границы 2х2 пиксела (1 пиксел = 5 метров), и имеет вокруг ровный серый фототон. При привязке на местности выяснилось, что, действительно, заложенный фундамент вокруг зарос растительностью, а строительного материала вокруг нет.

Рис. 4

Вообще, важно отметить, что такие дешифровочные признаки явно имеют спектральный характер и эти исследования имеют перспективу для разработки автоматического распознавания зданий и сооружений.

В целом, данные космических съемок позволяют четко выделять кварталы новых застроек, что является важной задачей при градостроительном дешифрировании.

Для убыстрения процесса дешифрирования предприятием была написана программа в среде Access, векторизирующая дома по принципу построения прямоугольников заданной величины. По спектральным признакам дешифрирования выбирается центр здания, далее программа по значению параметра, который мы ей задаем, строит квадрат. Если здание имеет вытянутую форму, его можно векторизовать по снимку двумя задающими размеры точками. Таким образом был создан слой зданий Ленинского района и в виде схемы выдан для корректировки геодезической группе. На основе их материалов предполагается уточнять данные по застройкам района. Такая же схема работ запланирована на все районы города. В результате этого будут закодированы все строения города с их адресной привязкой.

Перспектива использования материалов дистанционного зондирования

Наглядно изложенные варианты использования материалов дистанционного зондирования, позволяют определить необходимость применения данных космической съемки. В перспективе предполагается осуществлять контроль за регулированием застройки в городе. Это возможно благодаря оперативности заказа космических материалов по компьютерной системе связи.

Автор: Базарнова Наталья Викторовна