Информационные свойства снимков

Каждый снимок, используемый в научно- практических целях, содержит определенные сведения об изучаемом объекте. Для оценки его пригодности как носителя информации он может быть подвергнут как формальному, так и смысловому анализу. В основу формальной оценки объема информации, содержащейся в снимке, может быть положена ее связь с разрешающей способностью. Чем выше разрешающая способность снимков, тем больший объем информации в них содержится.

На основе смысловой информации можно определить ценность ее для исследователя. Например, четкое изображение на инфракрасных аэроснимках породного состава лесной растительности, указывает на эффективность использования данных снимков для дешифрирования ее видового состава. Путем дешифрирования аэрокосмических снимков можно получить самые разнообразные сведения, факты. Однако к информации относятся только те из них, которые отвечают поставленной задаче, цели. Содержание и количество извлекаемой из снимков информации обуславливается уровнем наших знаний или заранее сформулированными требованиями, например в виде легенды или перечня условных знаков, которые в конечном счете также отражают наши знания.

Для определения максимального количества информации, введено понятие «полная информация», под которой следует понимать ту информацию, которую в каждом конкретном случае можно извлечь из снимков, полученных при оптимальных технических и погодных условиях съемки, а так же масштабе. Однако, часто используются снимки, обладающие свойствами отличными от оптимальных. Содержащееся в них количество информации в общем случае меньше полной информации и составляет оперативную информацию. В оперативную информацию входят те из необходимых сведений, которые можно рассчитывать: получить путем дешифрирования данных снимков. Однако извлеченная информация почти всегда меньше оперативной из-за ошибок дешифрирования.

Ошибки при дешифрировании объектов могут возникать по следующим причинам: при дешифрировании слабоконтрастных объектов; ложное опознавание объектов из-за совпадения дешифровочных признаков (например, известняки и снежники). Однако часто дешифровщик сталкивается с помехами и шумом, которые не представляют ценности для исследователя. К помехам можно отнести наличие бликов, а так же изображение на снимках толщи атмосферы, которая виде дымки накладывается на изображение, или таких атмосферных явлений, как туман, пыльные бури и др.

Хотя деление получаемых сведений на информацию и шум условно, они имеют одну природу и могут взаимно переходить друг в друга. Так если при фотографической съемке шумом является изображение облаков, закрывающих местность, то при синоптическом дешифрировании космических снимков Земли помехой служат изображение поверхности земли и воды, которое накладывается на изображение облачности.

Качественное разнообразие и количество извлеченной информации в значительной степени определяются свойствами информационного поля снимков. Простота сопоставления снимков с натурой, внешнее совпадение изображения объектов с тем, как мы их видим, определяют наглядность снимков. Объекты узнаются на снимках, если их изображение соответствует непосредственному зрительному образу и если оно хорошо известно из практики, например, внешний вид причала.

Наглядность снимков всегда особенно ценилось. Предполагалось, что именно возможность прямого визуального распознавания является главным достоинством снимков с летательных аппаратов. Но по мере развития метода большое значение стали придавать выразительности изображения. Изображение тем выразительнее, чем интенсивнее и контрастнее выделены на нем объекты и явления, являющиеся предметом дешифрирования. Таким образом, выразительность изображения характеризуется простотой дешифрирования объектов и явлений, наиболее существенных для решения поставленной задачи.

Наглядность и выразительность в известном смысле противоположные, взаимоисключающие свойства аэрокосмического изображения. Так наибольшей наглядностью обладают цветные в натуральных цветах снимки. Меньшая наглядность у цветных спектрозональных снимков, но зато при дешифрировании, например, лесной растительности они имеют большую выразительность.

Наглядность и выразительность изображения связаны с его масштабом, но оптимальные по выразительности и наглядности масштабы снимков не совпадают друг с другом. Наглядность возрастает с укрупнением масштаба.

Выразительность же связана с уровнем обобщенности фотоизоб­ражения и поэтому оно оптимально для различных объектов и комплексов в разных масштабах. Говоря о ценности снимков, обычно говорят об их дешифрируемости. Дешифрируемость снимков определяется как их свойствами, так и с учетом целей дешифрирования. Известно, что одни и те же снимки обладают разной дешифрируемостью по отношению к разным объектам и задачам.

Дешифрируемость аэрокосмических снимков – это сумма их свойств, определяющих количество информации, которую можно получить путем дешифрирования снимков для решения данной задачи. Количественно ее можно выразить через отношение оперативной информации (Iо), содержащуюся в данных снимках к полной:. Однако часто для определения дешифрируемости снимков используется относительная дешифрируемость, которая характеризуется через отношение полезной информации (I) которую несет аэроснимок, к полной информации, которая может быть получена по аэроснимку: Это отношение назовем коэффициентом дешифрируемости. Понятие "полная информация" может быть истолкована по- разному и, в соответствии с этим, относительная дешифрируемость может характеризовать различные свойства аэроснимков..

Если за полную информацию принять максимальную информационную емкость аэроснимков, то коэффициент дешифрируемости будет показывать загруженность аэроснимков бесполезными сведениями или, иными словами "уровень шума". По этой же формуле может быть вычислена и относительная дешифрируемость отдельных объектов. При соответствующем подходе она позволяет сравнивать аэроснимки, снятые на различной пленке, отпечатанные на различной бумаге и т.д. Таким образом, через коэффициент дешифрируемости выражается ценность аэроснимка, как источника информации

Глянцевая фотобумага Матовая фотобумага

Летний сезон съемки Осенний сезон съемки

Успешность дешифрирования характеризуется тремя показателями: достоверностью, полнотой и точностью результатов. Достоверность дешифрирования характеризует безошибочность распознавания или, иначе, отсутствие дезинформации, т.е. перепутывания объектов и явлений. Чаще всего это происходит по причине недостаточности признаков, по которым ведется распознавание, иногда из-за недостаточного знакомства с объектами дешифрирования и характером всей территории. Достоверность гарантируется прежде всего качеством снимков. Под достоверностью дешифрирования следует понимать вероятность правильного опознавания или истолкования объектов. Она может оцениваться через отношение количества правильно распознанных объек­ тов (n) к сумме всех распознанных (N):

Предполагается, что вероятность появления ошибочных результатов понижается при целенаправленном преобразовании и фильтрации снимков, для чего собственно и проделываются различные манипуляции с изображениями. Но, повышая дешифрируемость одних объектов, мы снижаем вероятность правильного распознавания других, что и следует всегда иметь ввиду.

Полнота дешифрирования может быть охарактеризована через отношение использованной (распознанной) полезной информации (I1) ко всей полезной информации, содержащейся в данных аэроснимках: Полнота дешифрирования в большой мере зависит от подготовки дешифровщиков, их опыта и специальных знаний.

Точность результатов дешифрирования оценивается ошибкой распознанных и обозначенных контуров или ошибкой их взаимного положения. Ошибка обозначения контуров зависит от масштаба снимков и их геометрического разрешения, а также обобщенности изображения. Взаимное смещение контуров связано с разномасштабностью внутри снимков, т.е. зависит от рельефа, наклона снимков и кривизны поверхности Земли.

Ошибки распознавания и обозначения границ участков на снимке оцениваются средней квадратической ошибкой +(-) 0,15 мм, т.е. примерно равны графической точности картографирования. Этот вывод сделан для легкоразличимых контуров.

На практике приходится иметь дело с двумя противоположными ситуациями. Во-первых, на снимке может быть плохо различим контур или объект, который в натуре занимает вполне определенное место. Тогда, разумеется, ошибка обозначения может быть большой. Во- вторых, на снимке могут быть отчетливо видимы границы и контуры, которые на местности определяются с трудом.

Надежность результатов дешифрирования определяется тремя группами факторов: 1. Надежностью снимков, пригодностью их для решения данной задачи; 2. Надежностью дешифровщика, зависящей от его личных свойств и общей специальной подготовки; 3. Надежностью применяемой технологии, способов извлечения информации из снимков, рациональной организацией процесса дешифрирования;

Надежность снимков связана с их информационными, изобразительными и метрическими свойствами. При этом чем больше геометрическое разрешение,тем больше разнообразных объектов мы находим на снимке. Фотометрическое разрешение, т.е. количество тонов (цветов), участвующих в построении изображения, передает различие качественных свойств дешифрируемых объектов. Основным критерием надежности снимков является их дешифрируемость. Она определяется суммой всех свойств снимков и количественно выражается через отношения объема информации, которая необходима для решения поставленной задачи.

Надежность дешифровщика определяется тремя группами факторов: 1. Физиологическими данными, в первую очередь нормальным зрением, которое позволяет работать с оптическими и стереоскопическими приборами, правильно различать цвета и т.п. 2. Психологическими характеристиками: вниманием, памятью, позволяющим рассчитывать на низкий уровень логических ошибок; 3. Наличием у дешифровщика профессиональных навыков, его общей и специальной подготовки, знакомства с объектом дешифрирования.

Другим, и не менее важными показателями являются: работоспособность в данный момент («исправность»), интервальная надежность или длительность безотказной работы в течении рабочего времени, долговечность - длительность работы до потери общей работоспособности, скорость адаптации к различным условиям работы, производительность труда и ее стабильность («безотказность»).

Результаты дешифрирования существенно зависимы от совокупности этих свойств, т.е. от надежности дешифровщика. Под этим подразумевается его способность выдавать полные и достоверные результаты дешифрирования. Знакомство со снимками требует времени. Процесс дешифрирования занимает тем больше времени, чем сложнее объект изучения, труднее устанавливается связь признаков с объектами и явлениями, меньше опыт дешифровщика. Следует помнить, что, согласно общему правилу, чем больше смотришь, тем больше видишь, ибо «созерцание приводит к размышлению, размышление – к познаванию мира» (М.В. Ломоносов) Основной технологический прием, которым пользуются для того, чтобы повысить надежность дешифрирования, а, вместе с тем увеличить количество и разнообразие получаемой информации – это дублирование.

Прежде всего дублируют аэрокосмические снимки. Если дешифровщик располагает снимками только одного залета, то и тогда можно прибегнуть к просмотру парных изображений в зоне перекрытия снимков. Картина на них будет, несомненно, разная, показывающая объект съемки с разных сторон. Еще удобнее одновременно анализировать снимки залетов, различающиеся масштабом, ракурсом, временем, спектральной зоной съемки.