ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.12.2023
Просмотров: 95
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра «землеустройство и кадастры»
СООБЩЕНИЕ
по аэрокосмическим методам
на тему: «Отражательная способность лесной растительности.»
Выполнил: студент 11 группы
Направления подготовки
21.03.02 Землеустройство и кадастры
Форма обучения очная
Верженюк Максим Денисович
Проверила: Бабенышева Н.В
Оренбург 2019 г
1.Краткая история применения АКМ в лесном хозяйстве.
В 1794г. была опубликована инструкция, лично составленная М.В.Ломоносовым, в которой рекомендовалось применять камеру-обскуру для съемки местности в экспедиционных условия. В 1791-1792 гг. французский гидрограф Ботан-Бопре получил при помощи камеры-клары перспективное изображение береговой полосы острова Санта-Круц и использовал эти материалы для составления плана. В 1839 г. Дагер (Франция) сообщил о том, что оптическое изображение , воспринятое в камере обскура, можно фиксировать не графически на бумаге, а фотографически на серебряной пластине, на поверхности которой образрвано светочувствительной иодистое серебро. В 1858 г. во Франции был проведен опыт по фотографированию местности с привязанного аэростата. Это было сделано французским фотографом Надаром при землемерных работах с высоты в 80м. Однако снимок оказался весь в пятнах от действия газа, выделяемого из аэростата, на мокрый светочувствительный слой пластинки.
В 1871 г. были изобретены пластинки с сухим броможелатиновым слоем, изготавливаемые фабричным способом. В 1887-1889 гг. были созданы возможности использования в качестве подложки для броможелатиновой эмульсии не только стеклянные пластинки, но и целлулоидные пленки. В 1885 г. в Красном селе посторен первый самолет Можайским Александром Федоровичем (Красное село 1885) Для определения размера крыла, угла его установки и скорости, необходимых для подъема человека в воздух, поднимался сам на воздушном змее. Самолет Можайского имел: крылья (длина 23м, площади 330 м2), корпус, силовую установку (две нефтяных паровых машины на 20 и 10 л.с.), три четырехлопастных воздушных винта (Д около 4м), хвостовое оперение и шасси, т.е. все основные части современного самолета. Аэрофотосъемка получила значительное развитие в годы первой мировой войны 1914-1918. Первое фотографирование с самолета с ясно поставленными географическими целями было выполнено 1 ноября 1914 г. В марте 1915 г. был составлен по аэроснимкам план района Мазурских озер. 1913г. – инженер Потте создал полуавтоматический пленочный АФА 1907 г. В.Ф.Найденовым был написан курс « Измерительная фотография м применение ее в воздухоплавании». 1918 г. организуется первый аэрофотографический отряд. 1919 г. создается Аэрофотосъемочно-фотограмметрическая школа. 1923г. –создан гражданский воздушный флот. Лесоводы считаются пионерами использовваниия авиации (Тюрин, Турский, Болдырев). 1924г. – создан Аэротофототопографический отдел. 1925г. – проведена первая АФС для целей лесоустройства. Снижение стоимости и повышение качества таксационных работ способствовало значительному увеличению объемов АФС. К началу Великой Отечественной войны материалы АФС стали основой составления и подновления карт и проведения лесотаксационных работ. 1931г. – организована охрана лесов от пожаров в Горьковской обл. 1932г. – первые опыты тушения пожаров с воздуха. 1936г. –организован трест лесной авиации и аэротаксации лесов. 1947г. –создано Всесоюзное аэрофотолесоустроительное объединение «Леспроект». 1948г,- начало производства цветных фотоматериалов. 1954г. – для аэротаксации начинают применяться вертолеты. Параллельно с развитием авиации развивается и АФС 1954г. – спектрозональные (демаскирующие, цветные, инфрокрасные фотоматериалы) 1956 г. - закончено полное обследование территории СССР, составлена карта лесов и получены первые данные о лесном фонде
2.Состав и строение атмосферы
Состав приземного слоя атм-ры: N2– 78%, O2 – 21 %, в небольшом количестве сост-т CO2 – 0.03 %, O3 – 0,002% и др. газы, водный пар и др. аэрозоли. Различают 5 слоев атм-ры:
1. Тропосфера (0-10(18 км))
2. Стратосфера (10(18) – 50 км)
3. Мезосфера (50 – 80 км)
4. Термосфера (80 – 600(800)км)
5. Экзосфера (свыше 600 (800) км)
Переходный слой между тропосферой и стратосферой наз. стратопаузой, между мезосферой и термосферой – мезопаузой.
3.Оптические свойства атмосферы
Для солнечных лучей атмосфера является полупрозрачной средой, частично отражающей (30%), поглощающей (20%) и пропускающей (50%) солнечную радиацию. Прозрачность атмосферы увеличивается с увеличением длины волны. Фиолетовые, синие и голубые лучи рассеиваются атмосферой в 2,2 раза больше, чем красные. Поэтому небо имеет синий цвет, а солнце в утренние и вечерние часы – красное.
В результате рассеивания фиолетовых, синих и голубых лучей столб воздуха приобретает собственную яркость (свечение) – дымка первого рода. На снимках она изображается в виде равномерно серой вуали (пелены). В результате этого объекты местности с меньшей яркостью не находят изображения на снимках. Для устранения вредного влияния дымки первого рода используются желтые и оранжевые светофильтры, не пропускающие фиолетовых, синих и голубых лучей.
Твердые частицы пыли, дыма и льда в одинаковой мере рассеивают все лучи – дымка второго рода. При ее наличии АФС проводить запрещается.
Спектральные диапазоны, применяемые для съемки земной поверхности, и виды возможных съемок
| Диапазон спектра электромагнитных волн | Прозрачность атмосферы | Возможный вид съемки | Время съемки | Вид получаемых данных | |||||
| Гамма-лучи | 10-4-10-2 нм | Очень слабая | Аэрогамма-съемка с высоты не более 200м | Всепогодные | Радиоактиность (число импульсов) | ||||
| Рентгеновские лучи | 10-2-10нм | Непрозрачная | Для съемки не применяют | | | ||||
| УФ излучение | Дальняя зона: 0,01-0,3 мкм | То же | То же | | | ||||
| Ближняя зона: 0,3-0,38 | Очень слабая | Ультрафиолетовая с малых высот (в стадии эксперимента) | День | Сигнал, график, изображение | |||||
| Видимое излучение | 0,38-0,5 мкм | Удовлетворительная | Люминесцентная | Ночь | Изображение, сигнал, график | ||||
| 0,5-0,76 мкм | Хорошая | Фотографическая, телевизионная, сканерная, лазерная, спектрометрическая | День | Изображение, магнитная запись, спектрограмма | |||||
| ИК излучение | Ближняя зона: 0,76-1,2 мкм | Хорошая | То же | День | То же | ||||
| Ближняя зона: 1,2-3 мкм | Слабая | ИК тепловая, спектрометрическая | День | | |||||
| Средняя зона: 3-5 мкм | Хорошая | То же | Ночь | Изображение, магнитная запись, спектрограмма | |||||
| Средняя зона: 5-8 мкм | Очень слабая | Для съемки не применяют | | | |||||
| Дальняя зона: 8-14 мкм | Хорошая | ИК тепловая | День, ночь | Изображение, магнитная запись, спектрограмма | |||||
| | Очень далекая зона: 14-1000 мкм | Непрозрачная | Для съемки не применяют | | | ||||
| Радиодиапазон | 0,3-1000 см | Хорошая | Радиолокационная | День, ночь, всепогодные | Изображение, сигнал, график | ||||
| 0,3-30 см | хорошая | Радиотепловая или микроволновая | То же | Сигнал, график | |||||
4. Возможность глазомерного восприятия объектов обусловлена различием их отражательной способности – яркости, которую характеризует коэффициент яркости (в долях единицы или %).
B1- яркость отражающей поверхности (объекта) B0 – яркость абсолютно белой идеально рассеивающей поверхности (гипсовая пластинка или белая бумага покрытая сернокислым барием, отражает 90% света и принимается за 1,0, эталон).Снег чистый – 88%, лес – 5%, Затемненные участки в лесу – 3%, желтые поля – 20%, песок желтый – 31%, песок мокрый – 18%.
Различные лучи спектра отражаются объектами не одинаково и для характеристики их отражения используются коэффициент спектральной яркости (
-длина волны). Для оценки различия яркости объектов используются яркостные контрасты
B1 - яркость объекта с большей яркостью, B2 – яркость объекта с меньшей яркостью, r1 – коэффициент яркости первого объекта, r2- коэффициент яркости второго объекта.
Контраст абсолютно белых и черных объектов 1,0.
В природе таких объектов нет. Контрасты между древесными породами составляют от 0,03 до 0,2, т.е. малоконтрастны между освещенными и затененными частями крон 0,86, 0,87, 0,88, в ИК зоне 0,94-0,97.
Глаза человека воспринимают минимальные контрасты 0,01-0,02, который называется пороговым контрастом зрительного восприятия. Глаз человека более чувствителен к цветам, чем серым (черно-белым) тонам. Передача естественных цветов не обязательна. Необходимы лишь наибольшие различия в цветах. Поэтому дешифровочные свойства спектрозональных АФС выше, чем черно-белых и цветных.
Спектральные характеристики природных объектов в натуре и с летательных аппаратов измеряются с помощью различных спектрометров, в которых результаты наблюдений регистрируются на фотопленке или фотоэлементом.
5. В течение вегетационного периода изменяется внешний вид и отражательная способность отдельных деревьев и древостоя в целом. Весной молодая хвоя и листва имеют ярко-зеленый цвет, летом – темно-зеленый вследствие насыщения хлорофиллом. Осенью с пожелтением листвы наблюдаются наибольшие различия в окраске между хвойными и лиственными породами. При этом кривые спектральных яркостей травянистой и древесной растительности имеют примерно одинаковый вид:
зона голубых, синих и фиолетовых лучей – минимум отражения и незначительные различия между древесными породами;
зона зеленых и желтых лучах (зона отражения хлорофилла) – максимум отражения и различия весной и особенно осенью;
зона оранжево-красных лучей (зона поглощения хлорофилла) – в весеннее и летнее время отражение и различия незначительны и резко увеличиваются осенью между хвойными и лиственными породами с пожелтением листвы;
зона инфракрасных лучей – наибольшее отражение и различия в летнее время.
С учетом изменения отражательной способности подбираются типы аэропленок:
весной и осенью – орто- и панхроматические,
летом –инфрахроматические и спектрозональные
В ИК зоне значительно увеличиваются различия отражательной способности здоровых, поврежденных, усыхающих и усохших деревьев.
6. Метеорологические условия съемок
АКС проводятся в ясные солнечные дни или при наличии высокой (даже сплошной) облачности, но выше полета летательных аппаратов. Очень сложно проведение КС. В любой момент облака покрывают примерно 65% Земли и около 75% стран СНГ. Изучение облачности проводится по данным многолетних наблюдений.
Фенологическое состояние деревьев и древостоев оказывает значительное влияние на их внешний вид, характер изображения на снимках и возможности дешифрирования. Для лесохозяйственных целей наиболее целесообразно увязывать сроки проведения АКС с развитием березы. Она растет повсеместно. У нее раньше других древесных пород появляется, начинает желтеть и опадать листва.
Весной на черно-белых аэропленках съемку начинают проводить через 2 недели после начала облиствления (средние многолетние данные –5-10мая), через месяц – на спектрозональные. Осенью съемка на спектрозональные пленки заканчивается с началом массового пожелтения листьев – середина-конец августа, на черно-белые – до опадения половины листвы – середина октября.
АФС начинают проводиться через 2 часа после восхода Солнца при высоте его стояния 15-200 и заканчивается за 3 часа до захода Солнца. В течение дня съемочное время обычно не превышает 3-4 часов. После 9-10 часов появляются кучевые облака и облачность достигает максимального развития к 13-15 часам.
Оформление полетной карты. Прежде чем приступить к проведению маршрутов, на полетную карту наносят границы участка, подлежащего съемке. После нанесения границ участка на полетной карте выбирают и прочерчивают начальный маршрут в направлении восток-запад или запад-восток; по обе стороны от начального маршрута проводят маршруты, отстоящие один от другого на установленном расстоянии, и параллельные начальному маршруту Начальный маршрут должен проходить по меньшей мере через два контура полетной карты. Такие контуры,
называемые основными ориентирами, должны хорошо и легко опознаваться на местности
7. Самолеты и вертолеты
Используемые для аэросъемки самолеты и вертолеты должны отвечать следующим требованиям: - обеспечивать устойчивый горизонтальный полет и разворот с одного курса на другой, иметь достаточный диапазон скоростей и необходимую дальность полета, обеспечивающую беспосадочное время работы не менее 6-7 ч; - обладать хорошей продольной, поперечной и путевой устойчивостью; в режиме установившегося горизонтального полета углы крена, тангажа и рысканья не должны превышать +1°, а время для ввода и вывода самолета в вираж или из виража должно быть минимальным; - быть оснащенными высокоточным навигационным оборудованием, позволяющим выполнять автоматизированные полет по заданному маршруту с высокой точностью в разных геомагнитных и широтных условиях; - иметь удобное, с хорошим обзором местности, место для штурмана, а также соответствующее место для установки съемочной аппаратуры, работы бортинженера и хранителя фото- и других материалов.
В настоящее время в лесном хозяйстве России для аэросъемки и выполнения других работ применяют в основном самолеты ТУ-134, АН-30, АН-2, и вертолеты К-26, МИ-8 и др.
На самолетах и вертолетах, предназначенных для проведения аэрофотосъемки, помимо автоматизированных навигационных систем, применяются визиры типа ОПБ-1, НКПБ, МКВ. При прохождении самолета(вертолета) по маршруту съемки эти навигационные системы позволяют:
- контролировать точность прокладки курса следования по заданному маршруту;
- контролировать точность прокладки поперечного базиса съемки;
- намечать ориентиры на оси очередного съемочного маршрута;
-намечать начало и окончание маршрута;
- определять боковое уклонение от линии заданного пути(оси маршрута);
- измерять горизонтальные и вертикальные углы относительно продольной оси самолета(вертолета);
- измерять углы сноса и интервал фотографирования(съемки).
При выполнении съемочного полета применяются три автономных метода определения курса следования: магнитный, гироскопический и астрономический. Соответственно используют магнитные индукционные компасы, гироскопические компасы и астрономические компасы.
В целях повышения производительности работ и улучшения качества съемочного материала, аэрофотосъемочный полет осуществляется инструментальными методами в режиме автоматического программного пилотирования с использованием комплекса пилотажно-навигационных приборов и систем. Основой такого комплекса является автопилот с программным устройством. Для измерения путевой скорости и текущего угла сноса и выдачи информации об их величине в комплекс включен доплеровский измеритель скорости и сноса (ДИСС). В настоящее время при выполнении аэрофотосъемочных работ применяют спутниковые системы навигации.