Рис.1. Классификация экосистем и методов съемок
Трубина Л.К., Гук А.П.
Сибирская государственная геодезическая академия, Новосибирск
Куценогий К.П.
Институт химической кинетики и горения СО РАН, Новосибирск
Проблема сосуществования человеческого общества в гармонии с природой становится все более актуальной вследствие возрастающей, им же производимой антропогенной нагрузки на окружающую среду. Для ее решения необходима своевременная экологическая оценка экосистем и их компонентов. Комплексный подход к решению этой проблемы включает оценку состояния экосистем разных иерархических уровней. Понятно, что ввиду структурной сложности объекта исследования - решение такой проблемы возможно на основе применения различных методов и объединения усилий специалистов разных научных направлений. Для анализа всех уровней экосистем необходима пространственно определенная информация об объектах природной среды. Ключевая роль в получении такой информации отводится аэрокосмическим и другим видам съемок.
Следует отметить, что на основе данных предоставляемых ДЗ к настоящему времени разработаны и продолжают совершенствоваться технологии исследования экосистем глобального и регионального уровней. Хотя очевидно, что состояние окружающей среды, назревшая необходимость проведения неотложных природоохранных мероприятий на ранних стадиях изменений природы настоятельно диктует переход на локальный и, даже более детальные уровни исследований, а следовательно, на более крупные масштабы съемок, которые предполагают иные подходы к сбору и обработке данных, всецело опирающиеся на теорию и практику фотограмметрических измерений.
Специфичность фотограмметрических методов заключается в их возможностях изучения пространственных объектов по адекватным им трехмерным моделям, обладающим метрическими характеристиками. Что в свою очередь обеспечивает сопряженный анализ объектов разного масштаба и пространственно определенную и наглядную визуализацию конечных результатов исследований. Кроме того, важным является тот факт, что есть не только потребности в получении детальной пространственной информации, но имеются реальные предпосылки для широкого использования фотограмметрических методов, в связи с качественным изменением технологий съемки и обработки снимков, обусловленных внедрением в практику цифровых камер и цифровых фотограмметрических станций.
Таким образом, мониторинг экосистем может быть расширен и углублен за счет фотограмметрических методов, призванных обеспечить информационную базу исследований всей иерархии природных экосистем. Предлагается на каждом иерархическом уровне, начиная от нижних ступеней соподчиненных природных систем (клеточного и организменного уровня), до локальных экосистем в качестве первичных источников данных использовать материалы разных видов цифровой стереосъемки, в требуемом масштабе, зависящем от конкретных целей. Методы съемок, обеспечивающие изучение экосистем разных иерархических уровней представлены на рисунке 1. Фоном на рисунке выделены уровни, для которых на наш взгляд наиболее актуально использование стереофотограмметрических методов.
Рис.1. Классификация экосистем и методов съемок
Проведенные в этом направлении исследования позволили разработать цифровые фотограмметрические технологии сбора пространственных данных для изучения экосистем разного масштабного уровня.
В частности, предложена технология обработки материалов [1], которая обеспечивает создание серии тематических карт, на основе интеграции данных полученных по аэрофотоснимкам с разноплановой экологической информацией, при соблюдении детальности и точности сбора данных, необходимой при исследованиях на биоценотическом и субэлементарном уровнях. На наш взгляд, обеспечение требуемой точности и детальности напрямую зависит от качества взаимной привязки снимков и учета ландшафтных и морфологических особенностей изучаемых территорий.Для учета этих факторов в данной технологии предусмотрены две технологические цепочки. Первая целиком реализуется в среде ГИС, за счет использования метода цифровой плановой фототриангуляции [2], и обеспечивает обработку аэрофотоснимков равнинной и всхолмленной местности, вторая - более универсальна и пригодна для территорий с любым рельефом, но требует применения цифровой фотограмметрической станции.
Разработана технология цифровой наземной стереосъемки, которая нашла применение для задач оценки изменения видового состава растений, а также для исследования закономерностей распространения аэрозолей в условиях динамической и термической неоднородности подстилающей поверхности [3].
Для детального изучения биоценозов, морфологии отдельных живых организмов, структурного анализа различных растений разработана цифровая технология стереосъемки с близких расстояний, в том числе стереомакросъемки [4].Для изучения многообразия объектов, отличающихся по размерам и форме, предлагается использовать как фотограмметрический, так и стереофотограмметрический методы. Для изучения объектов, отнесенных к "плоским", например гербарных образцов, в некоторых случаях достаточно одиночных снимков. Но наибольшие возможности предоставляет стереофотограмметрический метод. При этом, если для лабораторных образцов предпочтительней горизонтальная съемка, то при натурной съемке - фронтальная. Иногда для полного охвата объекта одной стереопары может быть недостаточно, то в результате потребуется дополнительная съемка с другими ракурсами. Для того, чтобы избежать увеличения числа стереопар, сохраняя при этом всестороннюю обзорность, разработан метод съёмки с использованием бинарной зеркальной системы.
Для реализации всех видов съемки разработаны тест-объекты, в которых предусмотрена возможность изменения пространственного положения опорных точек в зависимости от масштаба съемки. Предложена и изготовлена мобильная установка, объединяющая тест-объект и устройство крепления камеры для проведения горизонтальной и фронтальной съемки. Для натурных съемок изготовлено несколько дополнительных тест-объектов в виде рам разных размеров размещаемых в пространстве объекта. Создана установка для проведения перспективной съемки, включающая тест-объект и зеркальную систему. На основе теоретических расчетов и обработки материалов реальных съемок определены оптимальные параметры съемки объектов разных размеров, выполнена оценка точности определяемых параметров, которая составила от 0,5 до 1%. Стереоскопическая модель таких объектов может использоваться не только для измерительных целей, но и в качестве средства хранения информации, в частности для формирования антологии биоразнообразия, презентации коллекций зоологических музеев, создания учебных видеотек по курсу биология.
Особое внимание уделено микроуровню, так как именно, на этом уровне происходят первичные изменения под воздействием различных неблагоприятных факторов, и их фиксация является важной задачей. Объектами наших исследований на этом уровне были семена и пыльца растений, для изучения которых разработана технология стереомикросъемки [5,6]. В докладе раскрываются особенности разработанных технологий и примеры их использования для изучения и анализа различных природных объектов.
Разработанные методы и технологии фотограмметрической обработки снимков разных масштабов пригодны для решения широкого круга задач, связанных с экологической оценкой территорий, морфометрии разных биологических объектов, количественной оценкой биоразнообразия.
Ваши комментарииОбратная связь |
![[SBRAS]](/gif/s_sigma.gif)
[Головная страница] [Конференции] [СО РАН] |
© 2002, Сибирское отделение Российской академии наук, Новосибирск
© 2002, Объединенный институт информатики СО РАН, Новосибирск