1
Základy analogové interpretace snímků
Letecké snímkování
Základy interpretace snímků
(Foto)interpretace je výzkumná metoda, která
prostřednictvím snímků zkoumá předměty a
jevy na nich zobrazené a na jejich základě
usuzuje na ty, které na nich zobrazeny nejsou.
Proces rozpoznávání objektů na snímcích
zahrnuje tři etapy:
* zjištění
* rozpoznání
* hypotéza
Interpretační znaky
1. znaky existující na snímku i ve skutečnosti
Rozpoznávání objektů na snímcích je
založeno na využití interpretačních znaků,
které dělíme do tří skupin:
tvar stín velikost barva
1. znaky existující pouze na snímku
3. znaky vyjadřující vztahy
tón textura
struktura poloha
Tvar objektu
* Tvar objektu může prozrazovat jeho původ.
* Na snímcích se objekty zobrazují především svými
půdorysnými tvary. Pouze výškové budovy (apod.)
podléhají radiálnímu zkreslení a padají od středu ke
stranám.
* Objekty vytvořené člověkem mívají pravidelné
geometrické tvary (budovy, síť komunikací, atd.)
* U přírodních objektů jsou pravidelné tvary výjimkou ­
(např. krátery sopek).
* Typické tvary přírodních objektů často prozrazují
genezi či původ (pohoří, synklinály, antiklinály).
* Typickými tvary se na snímcích zobrazují například
typy pobřeží, typy ústí řek, typy říční sítě apod.
2
Stín objektu
* Stín slouží k rozpoznání výšky objektů, stíny na
snímcích dodávají zobrazené scéně plastičnost.
* Pro účely studia tvarů reliéfu se často pořizují snímky
při nízké výšce Slunce, na kterých stíny zdůrazňují tvary
(geomorfologie, letecká archeologie).
* Stín na snímcích může být stín vlastní ­ část objektu
zastiňuje jinou část téhož objektu (zastíněná část koruny
stromu).
* Druhým typem stínu je stín vržený ­ např. stíny budov,
stín stromu na zemi - umožňují odhadnout jejich výšku.
* Na leteckých snímcích velkého měřítka mohou vržené
stíny podle charakteristického tvaru sloužit k rozpoznání
jednotlivých druhů stromů.
* Stín často umožňuje lepší vymezení hranic dvou
objektů stejného tónu (např. okraj lesa).
Velikost objektu
* Velikost objektů jako interpretační znak se
posuzuje pouze v relativních jednotkách.
* Měřením rozměrů jednotlivých objektů se zabývá
spíše fotogrammetrie.
* Velikost je funkcí měřítka snímku.
* Rozdílná velikost objektů stejného druhu (např.
budov) může často prozrazovat jejich funkci.
3
Barva objektu
* Barva objektů na barevné letecké fotografii
je výsledkem subtraktivního skládání barev.
* Na družicových snímcích je výsledkem aditivního míchání
základních barevných odstínů v systému RGB.
* Objekty na snímcích mohou mít barvy blízké barvám
přirozeným v případě, že barevná syntéza vznikla z
jednotlivých snímků pořízených v intervalech viditelného
elektromagnetického záření.
* Nepřirozené barvy objektů vznikají, pokud je do barevné
syntézy zařazen alespoň jedno pásmo pořízené mimo obor
viditelného záření.
* Běžnou je barevná syntéza, která podává plochy pokryté
vegetací v odstínech červené barvy.
* Nepravé barvy mohou zvýrazňovat rozdíly mezi povrchy
podobných vlastností.
Tón objektu I
* Tón nahrazuje na snímcích skutečnou barvu objektů.
* Tón odpovídá velikosti zaznamenané radiometrické
charakteristiky.
* V optické části spektra (viditelné a blízké infračervené
záření) jsou objety málo odrážející podány tmavými tóny,
povrchy výrazně odrážející mají světlé tóny.
* U některých termálních snímků bývají světlými tóny
prezentovány chladné povrchy a tmavými tóny povrchy
teplé.
* Tón povrchů na radarových snímcích je ovlivňován
především jejich drsností a také obsahem vody.
Tón objektu II
* V některých případech je tón určitých částí povrchů
výrazně modifikován vzájemnou polohou snímaného
povrchu, polohou družice v době snímání a polohou
Slunce, konfigurací terénu apod.
* Tón objektů stejného druhu je významně ovlivňován
dynamickými parametry jako je např. vlhkost
* U leteckých snímků může být ovlivňován i tzv. vignetací
(úbytek světla od středu k okrajům).
Textura povrchů
* Textura je proměnlivost tónů
* Je tvořena jednotlivými elementy povrchů, které lze
zjistit, ale nelze je rozpoznat.
* Jednotlivé elementy tvoří např. stromy či polní
plodiny. Řada druhů povrchů vytváří typickou texturu.
* Výrazná textura je typická především pro radarové
snímky.
* Pro lesy s převahou jehličnanů je typická jemnozrnná
textura, textura lesů s převahou listnatých stromů je
hrubozrnná. Hladkou texturu mají vodní plochy.
* Textura značně závisí také na úhlu dopadu slunečních
paprsků.
4
Struktura objektů I
* Struktura definuje prostorové uspořádání
jednotlivých prvků, které ve svém celku tvoří objekty
vyššího řádu.
* Příkladem může být pravidelná struktura ulic v
městské zástavbě, či sad tvořený pravidelnými
řadami stromů.
* Na rozdíl od textury lze jednotlivé elementy
struktury nejen zjistit ale i rozpoznat.
* Struktura a textura spolu úzce souvisejí přes
měřítko snímků.
* Se zmenšujícím se měřítkem se struktura
(pravidelné uspořádání prvků) mění na texturu
(tónovou proměnlivost).
Struktura objektů II
* Struktura nemusí být pouze pravidelná.
* Může se jednat též o typické uspořádání prvků
tvořících hierarchicky vyšší celek (angl. pattern).
* Jednotlivé objekty jsou potom spojeny funkčními
vztahy (budovy tvoří továrnu).
* Např. oblačné systémy tlakových níží, teplé či
studené fronty jsou tvořeny typickými druhy
oblačnosti.
5
Poloha objektu
* Poloha (či asociace) jako interpretační znak slouží k
rozpoznávání vztahů mezi objekty na snímcích.
* Některé druhy objektů či jevů jsou asociovány s
jinými - např. komunikace doprovázejí typické stavby,
plochy postižené erozí jsou vázány na příkré svahy
nedostatečně zpevněné vegetačním krytem apod.
* Poloha často výrazně omezuje možnosti, kde se daný
objekt na snímku může nacházet.
Interpretační klíče
* Vyjadřují vztahy mezi vzhledem objektů na snímku a
jejich skutečným vzhledem při pozemním pozorování,
plní tedy funkci ,,slovníku".
* Klíče jsou nejčastěji vytvářeny pro určitou skupinu
objektů či pro omezený region.
* Klíče výběrové - komentované výřezy snímků.
Řazeny podle příbuzných skupin jevů. Postupují od
obecného ke zvláštnímu v rámci jednotného měřítka.
* Klíče vylučovací (dichotomní) ­ textové, mají
formu rozhodovacího stromu
6
Strategie vizuální interpretace
* logický přístup
* systematický přístup
Základní pravidla:
* najednou se interpretuje pouze jeden prvek, začíná
se prvky liniovými
* postupujeme od velkých objektů k malým
* stále je zapotřebí mít na zřeteli rozdíly mezi
snímkem a skutečností (např. nejednotné měřítko,
nezvyklé barvy, ...)
Před vlastní interpretací je zapotřebí stanovit:
1. Klasifikační systém (legenda výsledné tématické
mapy) - tj. kategorie, které budou na snímku
rozpoznávány,
2. V závislosti na požadovaném měřítku je
zapotřebí stanovit také tzv. minimální
mapovanou jednotku (nejmenší plochy, které
ještě budou vymezovány)
3. Je zapotřebí shromáždit veškerá podpůrná data
(mapy, zápisky z terénního průzkumu,
statistická data, pozemní fotografickou
dokumentaci, ...)
Klasifikační systém
Klasifikační systém - legenda výsledné
tématické mapy (podle zaměření projektu).
Často vytvářen v hierarchické struktuře, každá
úroveň odpovídá určitému měřítku - od
obecných kategorií k detailním.
Existují klasifikační systémy obecně platné i
regionálně omezené.
Příklady:
systém USGS
CORINE LAND COVER
7
Práce se snímky
* monoskopická (jednosnímková) pozorování
* stereoskopická pozorování
Sestavování snímků:
* volná fotomozaika
* fotoplán
* fotomapa
Přenášení obsahu snímků - grafické metody,
obkreslování pomocí obkreslovače,
překreslování (optické a diferenciální).
Stereoskopická pozorování
princip stereoskopického vidění
stereoskop
stereoskopické dvojice snímků
* paralelní osy záběru
* překryv 60 %
* přibližně stejné měřítko
Způsoby generování stereovjemu:
* stereoskop
* anaglyf
* holografie
* stereoskopický rastr
Základní úkoly interpretace
a) Klasifikace areálů
b) Výčet objektů
c) Měření objektů
d) Vymezování areálů
8
Základní součásti
systému
* nosič ­ speciálně upravená letadla
* fotografické kamery (komory)
Používaná letadla se vyznačují dobrou stoupavostí,
maximálním dostupem až 6000 m, ne velkou
cestovní rychlostí (150 ­ 200 km v hod.) při dobré
stabilitě letu, velkým akčním rádiem
Z dalších nosičů lze využít vrtulníků (pro
neměřičské účely), balónů a vzducholodí.
Pro detailní snímky z malých výšek lze využít
modelů letadel.
Fotografické komory
* Řadové kamery - jednoobjektivové a
víceobjektivové (multispektrální)
* Štěrbinové
* Panoramatické
* Digitální
Základní součásti řadové komory
* optický systém čoček
s předsazeným filtrem
* tělo kamery
* kazeta s filmem
* rám se značkami
* uzávěrka
* závěs kamery
* protismazové zařízení
Komoru charakterizují:
* Ohnisková vzdálenost f (115 až 210 mm; (od 30 mm do 3 m)
* Obrazový úhel
Multispektrální komory
ˇVytvářejí sady černobílých snímků téhož území, z
nichž každý zaznamenává elektromagnetické
záření v určitém omezeném oboru spektra spektrálním
pásmu.
* Jednotlivé snímky jsou černobílé a nazývají se
tzv. spektrální výtažky.
* Mají několik objektivů a nebo
tzv. spektrální dělič.
Spektrální výtažky
Barevná syntéza
* Spektrální výtažky jsou kombinovány
(obvykle po třech snímcích) do výsledného
barevného obrazu (barevné syntézy) tzv.
aditivním skládáním.
* Podle toho, jaké spektrální výtažky jsou
kombinovány (v jakých vlnových délkách)
vznikne barevný obraz v pravých nebo
nepravých barvách.
Multispektrální
projektor
9
Štěrbinová kamera
* Nemá uzávěrku ale jen
štěrbinu, kterou světlo
dopadá na převíjející se
film neustále.
* Vzniká jediný exponovaný
souvislý pás.
* Používá se ke snímkování
liniových prvků a k
interpretačním účelům.
Panoramatická kamera
* Vytvářejí snímky s obrazovým
úhlem přes 120 stupňů.
* Film je exponován postupně
pomocí otáčejícího se objektivu
kolmo ke dráze letu na
zakřiveném povrchu ohniskové
roviny.
* Okraje snímků podléhají
kompresi a značnému kolísání
měřítka.
* Snímky pokrývají velké plochy
území, poskytují značný detail.
Snímek pořízený panoramatickou kamerou
Digitální kamera
* Snímek vzniká na matici CCD detektorů.
* Každý detektor snímá jeden obrazový prvek (pixel).
* Snímky se vyznačují větším radiometrickým
rozlišením (více odstínů šedi) ale menším
prostorovým rozlišením.
Letecké snímkování a snímkový let
Řadové snímkování
* p - podélný překryv (60-80 %)
* q - příčný překryv (25-35 %)
10
Letecký měřický snímek Letecký měřický snímek a jeho součásti
* Kromě vlastního obrazu snímek obsahuje
rámové údaje.
* Jsou záznamem stavu přístrojů a konstant
kamery.
* Jedná se především o číslo kamery, ohniskovou
vzdálenost objektivu, bublinu libely (tj. odchylka
osy kamery od svislice), čas pořízení snímku,
pořadové číslo snímku, rámové značky.
Standardní rozměry snímků:
* 18 x 18 cm
* 23 x 23 cm
* 30 x 30 cm
Letecké snímky v ČR
Do konce r. 1988 byla každá letecká fotografie tajná.
Vojenské objekty se stupněm utajení T a PT byly na snímcích
vykrývány (a tak se na ně nepřímo upozorňovalo).
S rozvojem DPZ a možnostmi družicových snímků se od 1.1.
1991 od utajování upustilo.
Od roku 1951 byl vytvořen archív LS ve VTÚ v Dobrušce.
Snímky byly vytvořeny komorami různých typů v měřítkách od
1 : 3000 do 1 : 40 000.
Z předválečného období 1935­1938 je archivováno 19 800
snímků. Nepokrývají však celé území ČR.
Na počátku 90. let to bylo již vícenež 1 milion snímků,
většinou černobílých ve viditelné části spektra.
V rámci systematické obnovy a údržby map bylo celé území
státu od r. 1964 nasnímáno třikrát. V 90. letech se provádělo
snímkování v měřítkách 1 . 20 000 a 1 : 30 000.
Poskytovatelé leteckých snímků v ČR
ˇVojenský geografický a hydrometeorologický
úřad (dříve VTOPÚ - Vojenský topografický
ústav), Dobruška
* Geodis, s.r.o. Brno
* ARGUS GEO SYSTÉM, s.r.o.
* Agentura ochrany přírody a krajiny ČR
http://www.nature.cz/index.htm
* Správy CHKO a NP
* Státní správa (odbory ŽP)
* Mapové služby na internetu - www.mapy.cz
Portál životního prostředí map.env.cz/website/mzp/
GEODIS www.geodis.cz/
Barevná ortofotomapa ČR v kladu listů SMO 1:5 000.
11