Содержание учебного материала

Учреждение образования

«Брестский государственный университет имени А.С. Пушкина»

В.С. Хадыева

Методы дистанционных исследований

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС

Для студентов географического факультета специальности

География (научно-педагогическая деятельность)

Брест

БрГУ имени А.С. Пушкина

2012

УДК 528.8(07)

ББК 26.12

    Х 14

Рекомендовано редакционно-издательским советом учреждения образования

«Брестский государственный университет имени А.С. Пушкина»

Составитель:

ассистент кафедры физической географии

В.С. Хадыева

Рецензенты:

кандидат географических наук, доцент,

заведующий кафедры социально-экономической географии и туризма

УО «Брестский государственный университет имени А.С. Пушкина»

С.В. Артеменко

кандидат технических наук,

доцент кафедры сельскохозяйственных гидротехнических мелиораций

УО «Брестский государственный технический университет»

А.А. Волчек

Х 14 Хадыева, В.С.

Методы дистанционных исследований: учебно-методический комплекс / В.С. Хадыева, Брест. гос. ун-т им. А. С. Пушкина. – Брест : БрГУ, 2012.–    с.

Учебно-методический комплекс составлен по курсу «Методы дистанционных исследований» и включает в себя содержание учебного материала, теоретический курс лекций, планы семинарских и лабораторных занятий, список тем для самостоятельной подготовки, вопросы к зачету, список литературы, приложения. Семинарские и лабораторные занятия предназначены для формирования у студентов системы знаний о разнообразных аэрокосмических методах, о методах и приемах дешифрирования снимков и перенесения материалов дешифрирования на карту.

Учебно-методический комплекс предназначен для студентов филологического факультета, факультета иностранных языков, факультета физического воспитания.

УДК 528.8(07)

ББК 26.12

ÓУО «Брестский госуниверситет

имени А.С. Пушкина», 2012

ВВЕДЕНИЕ

Последние десятилетия ознаменовались стремительным развитием дистанционных аэрокосмических методов: появляются новые виды съемок, новая аппаратура, новые способы обработки снимков.

К настоящему времени накоплен обширный материал по применению аэрокосмических методов в географических исследованиях.

Цель курса «Методы дистанционных исследований» – сформировать у студентов систему знаний о различных дистанционных методах и развить умения их применения.

Задачи дисциплины:

·  формирование системы знаний о разнообразных аэрокосмических методах, приемах и методиках,

·  овладение практическими навыками использования полученных знаний для решения научных и практических задач в отраслевых и комплексных физико-географических и экономико-географических работах.

В результате изучения разнообразных методов дистанционных исследований студент должен знать:

·  факторы, влияющие на формирование аэрокосмического изображения и виды аэрокосмических съемок;

·  геометрические, изобразительные и информационные свойства аэрокосмических снимков,

·  технологию и методы дешифрирования аэрокосмических снимков.

Географ должен уметь:

·  успешно использовать материалы аэрокосмических съемок, что способствует формированию глубоких и прочных географических знаний;

·  пользоваться техническими средствами, используемыми при аэрокосмической съемке и дистанционном зондировании;

·  подбирать аэрокосмические снимки оптимальных сроков съемки и масштаба;

·  определять масштаб аэрокосмических снимков и осуществлять привязку к территории;

·  получать стереоскопическое изображение по снимкам, извлекать из аэрокосмических снимков необходимую информацию.

На изучение дисциплины «Методы дистанционных исследований» отводится 36 аудиторных часов: 20 лекционных, 4 семинарских и 12 лабораторных часов. Итоговым контролем знаний является зачет в четвертом семестре.

Содержание учебного материала

1.Дистанционные методы в географических исследованиях.Введение. Понятия «дистанционные методы» и «дистанционное зондирование». Сущность дистанционных методов. История дистанционных исследований. Связь с другими науками. Задачи, решаемые с помощью дистанционных методов. Состояние и перспективы развития.

2. Физические основы, технические средства и технологии получения аэрокосмических снимков.Физические основы дистанционных методов.Электромагнитный спектр. Солнечное излучение и его отражение объектами земной поверхности. Характеристика собственного излучения Земли. Искусственное излучение. Влияние атмосферы на регистрируемое излучение.

Методы регистрации электромагнитного излучения. Зрительная система человека. Фотохимическая регистрация излучения. Черно-белые, цветные и спектрозональные фотографические материалы. Разрешающая способность фотографических материалов. Электрическая регистрация. Фотоэлектрические приемники или фотоэлементы. Термоэлектрические приемники. Антенны.

Съемочная аппаратура. Фотографические аппараты, оптико-механические и оптико-электронные сканеры, радиолокаторы бокового и кругового обзора. Носители съемочной аппаратуры. Носители для воздушной съемки.

Космические носители. Автоматические носители: искусственные спутники Земли, космические аппараты для полетов к Луне, космические аппараты для полетов к планетам Солнечной системы, космические аппараты для полетов с выходом за пределы Солнечной системы. Пилотируемые носители: пилотируемые космические корабли и орбитальные станции. Виды орбит космических летательных аппаратов.

Виды дистанционных съемок.Виды съемок в зависимости от используемых носителей: аэросъемка и космическая съемка. Виды съемок в зависимости от используемой аппаратуры и спектрального диапазона: фотографическая, многозональная, телевизионная, сканерная, инфракрасная и инфракрасная тепловая, радиотепловая, радиолокационная, спектрометрическая, лазерная. Наземные виды съемок.

Типы аэрокосмических снимков и их классификация. Классификация аэрокосмических снимков в зависимости от обзорности, масштаба, пространственного разрешения, спектрального диапазона и технологии получения снимков. Характеристика основных типов снимков.

3. Теоретические основы дешифрирования аэрокосмических снимков.Предмет и сущность дешифрирования. Виды дешифрирования: морфографическое, морфометрическое, инструментальное, автоматизированное. Психологические и физиологические основы визуального дешифрирования. Признаки дешифрирования: прямые (тон и цвет, форма, размер, рисунок изображения, падающая тень), косвенные (рельеф, растительность, гидрография).

Приборы для дешифрирования. Индикационное дешифрирование. Оптимальные сроки аэрокосмической съемки и их влияние на дешифрируемость снимков. Логическая структура процесса дешифрирования: обнаружение, опознавание, интерпретация.

4. Изобразительные и информационные свойства снимков.Изобразительные свойства снимков. Структура аэрокосмического изображения, ее связь с географическими особенностями местности и разрешением снимков.

Рисунок аэрокосмического изображения и его формирование в зависимости от структуры ландшафта. Закономерности генерализации аэрокосмического изображения.

Способы преобразования аэрокосмического изображения: фотографический, оптический, компьютерный. Информационные свойства снимков. Определение и классификация информации. Основные свойства информационного поля снимков: наглядность, выразительность, современность, комплексность. Дешифрируемость снимков и ее оценка. Информационная емкость снимков.

5. Геометрические и стереоскопические свойства снимков.Геометрические свойства снимков. Одиночный фотоснимок и его масштаб. Искажение снимков из-за наклона оптической оси фотоаппарата, рельефа местности и кривизны поверхности Земли. Геометрические свойства сканерного снимка. Геометрические свойства радиолокационного снимка. Стереоскопические свойства снимков. Стереоскопическая пара снимков.

Способы стереоскопического наблюдения снимков: оптический, анаглифический, способ поляроидов. Зрительное восприятие яркости, цвета и пластичности изображения. Зрительные иллюзии, их происхождение и роль в процессе дешифрирования снимков. Определение превышений точек местности по стереоскопической паре снимков. Стереофотограмметрические приборы.

6. Радиометрические свойства и компьютерная обработка снимков.Понятие о цифровом снимке. Цифрование фотографических снимков. Радиометрические свойства цифровых снимков. Геометрические и яркостные преобразования цифрового снимка. Классификация объектов по снимкам без обучения. Основные этапы классификации объектов по снимкам с обучением.

7. Мировой фонд космических снимков.Снимки в видимом, ближнем и среднем инфракрасном диапазоне (фотографические, сканерные и ПЗС-снимки). Снимки в тепловом инфракрасном диапазоне. Гиперспектральные снимки в оптическом диапазоне. Снимки в радиодиапазоне.

Электронные фонды космических снимков. Географическая оценка фонда снимков. Задача, решаемая по снимкам разного пространственного разрешения. Соотношения пространственного и спектрального, пространственного и временного разрешений.

8. Технология и методы визуального дешифрирования аэрокосмических снимков.Материалы дистанционных съемок, используемые для географических исследований. Полевое дешифрирование. Метод ключевых участков и маршрутных исследований. Аэровизуальное дешифрирование. Подспутниковые наблюдения. Камеральное дешифрирование. Комбинированное дешифрирование. Эталонирование и экстраполяция результатов дешифрирования. Надежность дешифрирования.

9. Основные направления применения дистанционных методов в географии.Исследование атмосферы. Исследование гидросферы: океаны и моря, снега и льды, воды суши. Исследование литосферы: геологическое строение, рельеф. Исследование биосферы: почвенный и растительный покров, животный мир, ландшафты. Социально-экономические исследования: сельское и лесное хозяйство, расселение. Геоэкологические проблемы, изучаемые с помощью дистанционных методов. Глобальные экологические проблемы: потепление климата, истощение озонового слоя, биомассы суши и океана. Региональные геоэкологические проблемы: исследования обезлесенья, опустынивания, снижения плодородия почв, загрязнения воздуха и почв. Применение дистанционных методов для нужд охраны природы и рационального природопользования.

10. Аэрокосмические исследования динамики объектов.Особенности повторных съемок. Извлечение динамической информации из снимков. Динамические явления в атмосфере и океане. Динамика природных геосистем суши. Динамика хозяйственных объектов и расселения.

Становление и задачи дистанционного мониторинга. Глобальный, региональный, локальный уровни мониторинга. Функции мониторинга. Мониторинг атмосферы, океана и поверхностных вод суши, наземных экосистем, ландшафтов, хозяйственного использования земель.

Антропогенное воздействие на природную среду. Неблагоприятные явления на сельскохозяйственных землях. Горнопромышленная трансформация земель. Загрязнение атмосферы и водных объектов.

Тематический план

СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИЙ