Использование космических снимков высокого разрешения для батиметрии

      Комментарии к записи Использование космических снимков высокого разрешения для батиметрии отключены

Использование космических снимков высокого разрешения для батиметрии

Какие конкретно эти для применения в области батиметрии самый действенны: снимки большого разрешения со спутников либо показания, полученные при помощи звуковых гидрографических средств? Изучения, посвященные ответу данного вопроса, летом 2012 г. совершила Гидрографическая работа Англии (UKHO). По итогам этого изучения было обнаружено, что эти дистанционного зондирования Почвы (ДЗЗ) смогут быть использованы для обновления информации по мелководным и прибрежным территориям, потому, что данный метод получения информации есть более своевременным и действенным если сравнивать с звуковыми гидрографическими средствами.

Для проекта были выбраны два района Средиземноморского побережья: область А — 50-область и километровый участок Б длиной приблизительно 25 км. В соответствии с инструкцией Гидрографической работы Англии эксперты компании Proteus трудились удаленно, без осуществления полевых наблюдений. Перед компанией была поставлена задача: измерить глубины от нулевой горизонтали (территории прибоя) до максимально глубокой отметки.

Использование ФИОЛЕТОВОГО (COASTAL) КАНАЛА Всецело МЕНЯЕТ Обстановку

В проекте употреблялись снимки со спутника WorldView-2 компании DigitalGlobe. Спутник WorldView-2 снимает в 8-канальном мультиспектральном режиме, а также в фиолетовом (coastal) канале, что особенно ответствен для получения батиметрических данных (рис. 1).

Рис. 1. Диапазоны каналов съемки спутников QuickBird (QB), WorldView-1 (WV-1) и WorldView-2 (WV-2)

Не смотря на то, что все 8 каналов употребляются для определения и батиметрии типа дна, съемка в диапазоне длин волн 400 — 450 нм (фиолетовый канал — coastal) самый действенна для получения правильных данных.

Несколько экспертов заказала новую съемку со спутника WorldView-2 для покрытия двух исследуемых районов с большим углом отклонения от надира 30 градусов (один из главных факторов для батиметрии). Чтобы был взят необходимый снимок, должны быть выполнены следующие условия: минимальная облачность, благоприятная экологическая ситуация, и маловетреная либо фактически безветренная погода, разрешающая минимизировать мутность, появляющуюся на мелководье у берега.

Спутник отснял территорию с неспециализированной протяженностью береговой линии более 100 км менее чем за 10 секунд. Реализация аналогичного проекта с применением классических звуковых гидрографических средств заняла бы пара месяцев. Помимо этого, подобные средства смогут нарушать прибрежную экологическую обстановку на мелководье.

ТЕСТИРОВАНИЕ НОВЫХ РАЗРАБОТОК ОБРАБОТКИ ДАННЫХ

Снимок, полученный со спутника в течение 24 часов по окончании съемки, передается в организацию EOMAP для обработки. Эксперты оперативно оценивают пригодность и качество снимков для их применения при установлении характеристик и глубин дна. На снимке, использованном в рамках данного проекта, была обнаружена громадная облачность в северной части исследуемой области А, в следствии чего потребовалось совершить повторную съемку района.

Гидрографическая работа Англии решила учесть приливные изюминки, применяя онлайн-данные с датчиков мореографов. Актуальные эти, регистрируемые мореографами, повысили точность вертикальных измерений.

Организация EOMAP создала программу для обработки данных — Modular Inversion and Processing (MIP), которая извлекает данные об отражательной свойстве дна моря, конвертирует полученные данные в значения глубин и формирует классифицированные изображения дна моря. Программа MIP предназначена для физически обоснованного восстановления гидробиологических параметров согласно данным мультиспектральной и гиперспектральной съемки и употребляется при картографировании небольших и глубоких внутренних вод, болот и прибрежных зон.

Архитектура MIP объединяет комплект неспециализированных и переводных вычислительных схем в цепь обработки, связывая биофизические параметры с измеренными сенсором значениями яркостей. Схемы включают последовательность методов для извлечения информации о глубинах из снимков. Программа учитывает влияние бликов, атмосферных, поверхностных и подводных двунаправленных эффектов в подводном световом поле (рис.

2).

Рис. 2. Блок-схема программы MIP

Процесс обработки включает последовательность поправочных коэффициентов. Сигнал, регистрируемый мультиспектральными сенсорами, подвергается рефракции и поглощению при прохождении через водную толщу и атмосферу. Эти факторы нужно учитывать при определении отражения дна моря, перед тем как осуществлять пересчет значений отражения в значения глубин.

Установление батиметрических черт не зависит от типа сенсора, что разрешает применять разные гиперспектральные и мультиспектральные снимки. Спутник WorldView-2 проводит съемку в мультиспектральном 8-канальном режиме с разрешением 2 м. Такие характеристики снабжают громадную проникающую свойство при установлении глубин и разрешают получать большей точности вертикальных измерений, чем при применении вторых съемочных совокупностей.

Классификация дна моря основана на методах контролируемой либо неконтролируемой классификации. При выполнении классификации и определении глубин дна моря эти наземных наблюдений отсутствовали, исходя из этого извлечение интересующей информации проводилось на базе неконтролируемой классификации.

В отличие от классификации участков суши, при исполнении классификации дна моря исходный космический снимок был предварительно откорректирован с учетом эффектов влияния не только атмосферы, но и распространения солнечного излучения в толще воды и бликов. Этот неповторимый полуавтоматический подход, созданный EOMAP, применен в MIP.

Программа обрабатывает космические снимки и предоставляет растр отражений дна моря, учитывая распространения и влияние атмосферы солнечного излучения в толще воды (рис. 3).

Рис. 3. Схема обработки данных (классификация без обучения)

ОПЕРАТИВНОСТЬ и НАДЁЖНОСТЬ ПОЛУЧЕНИЯ ДАННЫХ

Для сравнения результатов, взятых с применением данных ДЗЗ и однолучевых звуковых средств, эксперты компании Proteus передали карты со спецификацией дна моря, и эти по батиметрии, точные спутниковые снимки, технические отчёты и метаданные в Гидрографическую работу Англии.

При проведении батиметрических измерений были взяты эти фактически обо всей поверхности дна. Были обнаружены и нанесены на карту объекты размером более четырех метров. Не обращая внимания на отсутствие полевых наблюдений, вертикальная точность составила от 10 до 15% глубины. Точность позиционирования при возможном отклонении 10 м (circular error probable — CEP) составила 90%. Но при применении дополнительных данных наземных наблюдений возможно улучшить точность до 10% глубины и достигнуть точности позиционирования 90% при возможном отклонении CEP 6,5 м.

Кроме этого была удачно совершена классификация дна моря. Были выделены 4 типа поверхности: песок, камни/обломки, смешанный тип и растительность дна (большей частью растительность). Для экспертов в области гидрографии, и для научных и инженерных изучений полученные карты дна моря с разрешением 2 м в комбинации с батиметрическими данными являются главным источником полезной информации.

На рис. 4a продемонстрированы результаты батиметрических измерений, где глубина варьируется от 0,1 до десяти метров. Для глубин более десяти метров получение правильных данных стало более затруднительным благодаря высокой мутности толщи воды, но полученная информация кроме этого была принята для анализа. На рис.

4б продемонстрирована классификация дна моря участка той же территории.

Рис. 4. Применение снимка со спутника WorldView-2 для батиметрии (а) и классификации дна (б)

В районах, где мутность воды превышала допустимый для обработки совокупностью уровень, значения взятых данных пребывали в пределах допустимой точности и были признаны пригодными. В то время, когда природные условия не разрешают совершить нужные измерения с применением данных ДЗЗ, совокупность приобретает полевые эти с мелководья.

Главным показателем для определения эффективности пилотного проекта была оперативность получения информации. Время, которое было израсходовано на реализацию всего проекта, включая повторную съемку отдельных территорий, составило восемь недель.

Реализация аналогичного проекта с применением классических звуковых гидрографических средств заняла бы пара месяцев. Помимо этого, подобные средства смогут нарушать прибрежную экологическую обстановку на мелководье.

ВЫВОДЫ

Участники проекта заключили , что использование разных космических снимков увеличит плотность точек и разрешит создать батиметрическую карту мелководья. Не обращая внимания на то, что цена конечного продукта возрастает, этот способ разрешает повысить безопасность изучений и сократить использование техники. Средние значения глубин используются для экологических/технических и морских изучений, но для отдельных своеобразных задач смогут потребоваться информацию о глубинах на мелководье.

Кроме этого участники изучения узнали, что эти, полученные с неподвижных объектов, являются более полезными, чем эти, полученные с движущихся объектов (судов). Необходимо подчеркнуть, что главными параметрами спутниковой съемки являются время и местоположение, исходя из этого они должны учитываться при планировании съемки для получения более правильной высотной информации.

Результаты, полученные в ходе проекта без применения опорных точек для горизонтальной и вертикальной привязки, были признаны надежными. Измерения производились для глубин около 11 м по всей территории изучения в том месте, где разрешали природные условия. Уровень качества карт очень принципиально важно для пользователей при анализе и просмотре взятых результатов.

При проведении и планировании гидрографических изучений использование спутниковых снимков WorldView-2 компании DigitalGlobe обычно разрешает приобретать результаты, сопоставимые с результатами, взятыми с применением воздушных и морских судов. Космическая съемка самый действенна при обследовании большую территорию и наряду с этим есть более надёжным, рентабельным ответом в сравнении с классическими способами.

Марс из космоса со спутника ISRO (Индия)


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: