Геоинформационные системы.

1. =Дать определение ГИС.

(Большие объемы информации, накопленных о природных и хозяйственных объектах, внедрение аэрокосмических методов исследования и новые возможности информатики способствовали интенсивному развитию и использованию географических информационных систем (ГИС).

ГИС – это автоматизированная система, в которой на единой пространственной основе объединяется, обрабатывается и отображается разнородная информация о географических объектах.

Основной задачей ГИС является обеспечение потребителей оперативной информацией для определенных территорий. По многим прогнозам в перспективе ГИС станет основой обеспечения деятельности человека геоинформацией.)

2. Назовите основные субсистемы ГИС.

(ГИС состоят из четырех субсистем: ввода данных с карт, материалов аэрокосмической съемки и др., хранения и поиска данных; манипуляции данными и их анализа; выдачи результативных данных.)

3. Назовите классификацию ГИС по территориальному охвату.

По территориальному охвату ГИС разделяют на глобальные, национальные, региональные и локальные, которые в свою очередь могут разделяться по сложности и объемам обрабатываемой информации.

Для решения задач глобального уровня существуют Международные программы, которые реализуются на основе глобальных баз данных. Отраслевые ГИС могут разрабатываться с учетом национального. Регионального и локального уровней их организации и использования информации одного уровня на другом.

В последнее время при создании ГИС различных уровней широко используются материалы аэрокосмической съемки.

4. Назовите основные этапы компьютерной обработки аэрокосмического изображения.

Основными этапами компьютерной обработки аэрокосмического изображения являются: ввод и внутреннее представление изображений; координатная привязка, и фотограмметрическое преобразование снимков; геометрическая коррекция; предварительная обработка изображения; автоматизированное дешифрирование.

Ввод и внутреннее представление изображений. Наиболее удобной для компьютерной обработки является информация, полученная с помощью санирующих систем, принимаемая в цифровой форме. Сигналы сканеров записываются на магнитную ленту и могут быть преобразованы для ввода в компьютер. При использовании фотографических аэрокосмических снимков, для получения их растровых изображений, используются планшетные сканеры.

После того, как изображение получено в цифровом виде, принципиальным вопросом является внутреннее представление данного изображения в системе. Чаще всего используется табличное представление в виде матрицы.

Координатная привязка и геометрическая коррекция фотограмметрического преобразования снимков. После ввода изображения снимка в компьютер приступают к его координатной привязке и геометрическому преобразованию с целью перевода изображения в необходимую картографическую проекцию. Информация, поступающая с российских спутников серии «Космос», американских «Ландсат» и французского SPOT, координатная привязка и геометрическая коррекция осуществляется по орбитальным данным в автоматизированном режиме. При работе с аэрофотоснимками данные задачи решаются с использованием опорных точек, на основании которых проводится фотограмметрическая обработка снимков. В Республике Беларусь для этих целей используется «Цифровая фотограмметрическая система (DPS/1mT – 97)».

Предварительная обработка изображения проводится практически всегда, независимо какие снимки (сканерные, фотографические) подвергаются обработке. Это обусловлено наличием во входном изображении шумов и искажений.

Искажение яркости объектов может быть обусловлено условиями фотосъемки, обработки фотоматериалов и условиями сканирования. Кроме того на снимках могут иметь место локальные искажения плоскости изображения, которые проявляются в виде точек и др. Так могут изображаться объекты, которых нет в действительности: например, солнечные блики, тень облаков и т.д. Часто при предварительной обработке изображения сталкиваются с информационным шумом. В роли подобного шума выступают объекты, которые присутствуют как на снимке, так и в действительности. Но их наличие не существенно для поставленной задачи. А лишь затрудняет дешифрирование. Например, при составлении карты растительности несущественную роль играют линии электропередач, мелиоративная сеть и др.

На данном этапе обработки изображения осуществляется коррекция гистограммы, фильтрация и устранение шума, что позволяет повысить контрастность изображения, устранить мелкие детали. Яркостные преобразования изображения выполняются главным образом с помощью аналоговых устройств и позволяют проводить синтезирование цветных изображений, квантование по уровням оптической плотности, изменение контраста, подчеркивание границ контуров.

На этапе сегментации основная задача заключается в дифференциации изображения на области (сегменты) по определенному критерию. В качестве критерия могут служить текстура и тон изображения. После того как изображение будет разбито на однородные области (контуры), приступают к их классификации.

5. Назовите основные алгоритмы мощного дешифрирования.

В настоящее время разработаны десятки алгоритмов машинного дешифрирования, подразделяемые на алгоритмы с обучением и без обучения, которые осуществляют, соответственно, контролируемую и неконтролируемую классификации. Среди алгоритмов классификации с обучением наиболее распространены алгоритмы, учитывающие вероятность присутствия на снимке объектов, относящихся к определенному классу. Для разработки таких алгоритмов используются опытные данные о взаимосвязи спектральной яркости объектов с их свойствами. Например, при дешифрировании почв, со спектральной яркостью почв четко коррелирует гранулометрический состав почв и содержание в них гумуса и влаги.

Используются и алгоритмы классификации без обучения – кластеризации, позволяющие формально расчленить изображение, не используя обучающих данных. В этом случае элементы изображения объединяются в группы – кластеры по формальным признакам без учета их содержательного значения. Выделенные кластеры дешифровщик соотносит с определенными объектами. Например, при составлении почвенной карты, с распределением почв по степени увлажнения.

В результате классификации сегментов может быть получена тематическая карта, которая может быть использована в формате одной из ГИС и проводить постобработку результатов с ее помощью. Например, получение таких количественных характеристик как определение площади контуров и суммарной площади объектов определенного типа; протяженности границ контуров и т.д.