Document 786665

2
1. Цель и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе
1.1.
Цель преподавания дисциплины.
Целью преподавания данной дисциплины является ознакомление студентов с
дистанционным зондированием Земли, с геодезической привязкой космических снимков.
Возможность работы с информацией в реальном масштабе времени обусловило
применение дистанционного зондирования для решения задач экологического мониторинга
окружающей среды
Преимуществами дистанционных методов исследования земной поверхности по
сравнению с традиционными являются масштабность обзора, возможность получения
глобальной и локальной информации о природных объектах, а также контроля динамики
процессов в реальном масштабе времени. Являясь самым новейшим и совершенным
материалом, космоснимки позволяют в более короткие сроки составлять и обновлять самые
различные тематические карты, картографировать слабоизученные и труднодоступные
территории.
1.2 Задачи изучения дисциплины.
В процессе изучения дисциплины студенты должны приобрести теоретические
знания и практические навыки:
- выполнять геодезическую привязку космических снимков;
- выполнять геометрическую коррекцию и яркостную коррекцию космических
снимков;
- составление техногенного проекта;
- выполнять трансформирование космических снимков;
- обновление топоплана.
1.3 Пререквизиты:
Перечень дисциплин, предшествующих изучению курса «Дистанционное зондирование
Земли»:
математика, физика, электротехника, информатика, геодезия, фотограмметрия,
космическая геодезия, высшая геодезия.
1.4 Постреквизиты:
Знания дисциплины «Дистанционное зондирование Земли» используется при изучении
следующих дисциплин:
Геология, география, топография, картография.
2 Система оценки знаний студентов
2.1 Распределение рейтинговых баллов по видам контроля
Вид итогового контроля
Виды контроля
Баллы
экзамен
Итоговый контроль
40
Рубежный контроль
20
Текущий контроль
40
Таблица 2. Календарный график сдачи всех видов контроля
Недели
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Виды
Л1,2 Л3 Л4 Л5 Л6 Л7 Л8 Рф4 Л9 Л10 Л11 Л12 Л13 Л14 Л15
контроля
РК
РК
Балл
3
3
3
3
4
3
3
10
3
3
3
3
3
3
10
3
Виды контроля: Л – лабораторная работа, С– семинарские занятия,
Рф – реферат (в рамках СРС),
СРСП – самостоятельная работа под руководством преподавателя;
РК – рубежный контроль,
Вид итогового контроля – Экзамен – 40 баллов.
Студент допускается к сдаче
итогового контроля при наличии суммарного
рейтингового балла  30. Итоговый контроль (курсовая работа) считается сданным в случае
набора  20 баллов.
Итоговая оценка по дисциплине определяется по шкале (табл. 3).
Оценка
Отлично
Хорошо
удовлетворительно
Неудовлетворительно
Таблица 3. Оценки знаний студентов
Буквенный
В процентах %
эквивалент
А
95 - 100
А90-94
В+
85-89
В
80-84
В75-79
С+
70-74
С
65-69
С60-64
D+
55-59
D
50-54
F
0-49
В баллах
4
3,67
3,33
3,0
2,67
2,33
2,0
1,67
1,33
1,0
0
3 Содержание дисциплины
3.1 Распределение часов по видам учебных занятий
Наименование темы
Количество
академических
часов
Лекци Лабор СРС
СРС
я
аторн П
ые
1. Физические основы дистанционного зондирования
2
2
4
4
2. Съемочные камеры.
2
2
4
4
3. Искажение космических снимков
2
2
4
4
4. Прием, предварительная обработка космических
2
2
4
4
снимков.
5. Коррекция космических снимков.
2
2
4
4
6. Проектирование техногенной системы
2
2
4
4
7. Реализация функции мониторинга. Реализация функции
2
2
4
4
геоинформатики.
8. Процедуры обработки изображений.
2
2
4
4
9. Дешифрирование радиолокационных изображений
2
2
4
4
10. Применение дистанционного зондирования в
2
2
4
4
метереологии.
11. Применение дистанционного зондирования в
2
2
4
4
океанологии
12. Применение дистанционного зондирования в геологии.
2
2
4
4
13. Применение космических снимков в сельском
2
2
4
4
4
хозяйстве и для охраны природной среды
14. Методика выделения очагов опустынивания по данным
дистанционного зондирования
15. Исследование Луны и других небесных тел по
космическим снимкам
Итого
2
2
4
4
2
2
4
4
30
30
60
60
3.2 Наименование тем лекционных занятий, их содержание и объем
Наименование темы
Содержание
1
2
1 Физические основы Все природные объекты различным образом отражают,
дистанционного
поглощают или излучают электромагнитные волны
зондирования
определенного спектрального состава и интенсивности.
Регистрация их с помощью приёмных устройств на
расстоянии
является
задачей
дистанционного
зондирования.
2. Виды космических
Изображение в активных системах строится с
съемок.
помощью принятых на борту сигналов, прошедших
Фотографические и
расстояние до объекта съемки и обратно. Пассивные
телевизионные
системы
регистрируют либо отраженное от
системы.
поверхности объекта солнечное излучение, либо
собственное излучение элементов поверхности.
3. Сканирующие
Основными компонентами сканирующей системы
системы. Съемочные
являются устройство сканирования, фильтр, диафрагма,
системы с линейками
фокусирующая
оптическая
система,
приемник
полупроводниковых
излучения, усилитель, блоки регистрации и записи
приемников.
изображения, устройства связи с наземными пунктами.
4. Искажение
космических снимков
5. Геометрическая
коррекция космических
снимков.
Источники искажений (шумов) при космической съемке
могут быть представлены тремя подсистемами
искажающих факторов: 1) погрешности работы
съемочной и регистрирующей аппаратуры; 2) «шумы»
среды распространения электромагнитного излучения
и особенности поверхности объекта съемки; 3)
изменение ориентации носителя во время съемки.
Для
фотоснимков
центральной
проекции
искажающими факторами являются углы наклона и
кривизна Земли. Для космических сканерных снимков
искажающими факторами являются
влияние
кривизны Земли, ее собственное вращение, время
формирования строки, законы проецирования во время
съемки, способ визуализации и т. д.
Компенсация
искажений,
обусловленных
перечисленными
факторами,
составляет
суть
геометрических коррекций.
5
Объем
в часах
3
2
2
2
2
2
6.
Процедуры После того как цифровое изображение было получено,
обработка изображений первым шагом является предварительная обработка
изображений.
Ключевая
идея
предварительной
обработки – это улучшение изображения по пути
увеличения шансов на успех остальной обработки.
Обычно
предварительная
обработка
включает
яркостную коррекцию, геометрическую коррекцию
удаление шумов и др.
7. Проектирование
При проектировании любой техногенной системы,
техногенной системы
включая информационные, в первую очередь
определяют цели, достижение которых необходимо
обеспечить, и первоочередные задачи, решаемые при
эксплуатации системы.
8. Реализация функции Базовые карты описывают первоначальное состояние
мониторинга и
экосистемы (топографию, ландшафты, экологию).
реализация функции
Карты
динамики
показывают
изменения,
геоинформатики
произошедшие
за
определенный
период,
и
используются как основа для прогнозирования ответной
реакции экосистемы.
9. Дешифрирование
Дешифрирование радиолокационных изображений, как
радиолокационных
и дешифрирование аэрокосмоизображений, является
изображений
процессом обнаружения, опознавания и интерпретации
объектов местности и целей по их радиолокационным
изображениям.
10.
Применение Основным объектом, исследуемым в метеорологии,
космических снимков является облачность. Космические съемки помогают
в метеорологии и в решать различные географические задачи изучения
океанологии
океанов и морей: наблюдать за распределением течений
и гидросферных фронтов, мгновенно регистрировать
пространственную структуру волнения поверхности,
следить за движением взвешенных твердых частиц,
обнаруживать нефтяные пленки и другие загрязнения
воды, изучать строение и динамику ледяного покрова.
11.
Применение В гидрологии космические съемки используются для
космических снимков в изучения снегового покрова, озер и водохранилищ,
гидрологии
ледников, рек, структуры и изменений гидрографической
сети, стока с водоразделов и речного стока, влажности
почвы, болот и загрязнения водоемов.
12.
Геологическое Фотографирование с космических носителей позволяет
изучение Земли.
получить единое изображение геологических и
геоморфологических объектов регионального и даже
глобального масштабов. Это изображение содержит и
дополнительную информацию для более объективной
оценки различных фактов, а также для выводов и
заключений, играющих важную роль в развитии
геологии.
13.
Применение Космические съемки открыли большие возможности для
космических снимков изучения сельскохозяйственного производства. Они
в сельском хозяйстве и позволяют определить особенности использования
для охраны природной земель и выявить элементы сельскохозяйственной
среды.
организации территории.
6
2
2
2
2
2
2
2
2
14.
Методика
выделения
очагов
опустынивания
по
данным
дистанционного
зондирования
15. Исследование Луны
и других небесных тел
по
космическим
снимкам
Объектом космического мониторинга являются
шлейфы выноса аэрозолей во время штормовых
метеоситуаций.
Поскольку
эти
процессы
активизируются в сухое время года, то привлекались
данные космического мониторинга с апреля по октябрь.
2
Одним из основных направлений практической
космонавтики является дистанционное зондирование
планет и их спутников оптическими средствами, прежде
всего методом фотографирования.
2
Итого
30
3.3 Наименование тем лабораторных занятий, их содержание и объем
Наименование темы
Содержание
1
1.
Определение
параметров космических
снимков
2.
Прием,
предварительная
обработка и архивация
данных MODIS
2
Объем,
часов
3
2
Прием данных MODIS осуществляется с помощью
станции ЕОСКАН. Для управления станцией, а также
для распаковки, отображения и записи принимаемых
станцией данных MODIS используется EOScan
Receiver - приложение MS Windows98.
3.
Геометрическая
и Для точного совмещения с картой снимок надо
яркостная
коррекция геометрически трансформировать.
снимков
4.
Сегментация
и Сегментация – в более широком смысле,
классификация
сегментационное разделение входного снимка на
составные части или объекты.
5. Сшивка космических Поворот снимков выполняют командами
снимков в программе Редактирование > Трансформация > Поворот
Photoshop
120 %.После идеального совмещения двух снимков
открывают. Слой > склеить с нижним (верхним).
6.
Трансформация Если
снимки
разномасштабны,
выполняют
космических снимков в трансформирование.
Редактирование
>
программе Photoshop
Трансформация > Масштаб. Выделяют один из
снимков
и задают процент увеличения
120 %
120 %.
7. Создание слоев в При работе с картами удобнее всего, чтобы не
программе Photoshop
повредить рядом расположенные объекты работать
со слоями. В Adobe Photoshop слои создаются в
следующей последовательности: слой  новый 
слой. Появится окошко, где слою задают имя, после
того как слой был переименован, нажимаем клавишу
ok.
8. Регистрация снимков После регистрации карты для определения координат
программе Mapinfo и точек нажимают кнопку i (информация). Правой
определение
координат кнопкой мыши указывают на контурную точку,
контурных точек.
выбирают «Показать по-другому». Появляется окно с
7
2
2
2
2
2
2
2
9.
Дешифрирование
растительности
10. Дешифрирование
лесоразработок
11. Создание слоя в EASY
TRASE, автоматическое
рисование рельефа.
12. Создание цифровых
ортофотопланов,
фотопланов и фотосхем
13.Создание
полигонального
файла
шейп-
14. Работа в программном
обеспечении ENVI 3.6
15.
Привязка
космического снимка с
помощью координат GPSсъемки
координатами данной точки, масштабом карты и
размером окна.
Задача выделения типов лесов, типов почв, типов
ландшафтов
это
задача
тематического
дешифрирования.
Результаты дешифрирования позволяют определить с
точностью до разрешения снимка такие параметры
как: фактическая площадь лесосеки; соответствие ее
расположения отведенному выделу; расположение
семенных куртин и семенных полос.
При цифрование карты, когда рисуют рельеф и
дорогу пользуются программой Easy Tras. В этой
программе для удобства используются «горячие
клавиши»: F2 – увеличение, F3 - уменьшение, D соеденить, Z – шаг назад, S - стерка, ESC – оборвать
линию.
Ортофотопланы рассчитываются по снимкам с
учетом их внешнего ориентирования и рельефа,
фотопланы – только с учетом внешнего
ориентирования
(наклона
оптической
оси),
фотосхемы - только с учетом 2D-ориентирования
снимков (положение рамок).
Для того чтобы создать полигональный шейп-файл в
программе ArcGIS необходимо открыть приложение
ArcCatalog. Пользуясь деревом каталога, найти
папку, в которую нужно поместить данный шейпфайл.
ENVI (Environment for Visualizing Images — среда
для отображения снимков) является наиболее
совершенным и в то же время очень простым в
управлении программным обеспечением для работы
с данными дистанционного зондирования.
Выбирают точку на снимке и в окне Ground Control
Points Selection, задают известные координаты
данной точки.
Итого
8
2
2
2
2
2
2
2
30
№
п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
№
п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
№
1
2
3
4
5
3.4 Самостоятельная работа под руководством преподавателя (СРСП)
Наименование тем , вопросов
К –во
часов
Фотографические бортовые съемочные системы
4
Система Photomod Radar
4
Модули и технологическая схема системы Photomod Radar
4
Принцип построения РСА
4
Описание системы Terra/MODIS
4
ArcInfo имеет ряд важных модулей расширения.
4
Дешифрирование космических снимков
4
Методика определения аэрозольного загрязнения городов
4
Оценка степени трансформации природно-территориальных комплексов
4
нефтегазовых месторождений
Основные задачи, выполняемые в программе ArcGIS
4
Применение космических снимков в геологии
4
Применение космических снимков для ЧС
4
Космические исследования планет
4
Исследование Марса
4
Дешифрирование космических снимков Марса
4
3.5 Самостоятельная работа студентов (СРС)
Наименование тем , вопросов
Вторая группа бортовых съемочных систем.
Третья группа бортовых съемочных систем.
Четвертая группа бортовых съемочных систем.
Радиолокационные системы (РЛС)
Описание системы NOAA/AVHRR
Спутник ДЗЗ ORBVIEW – 3 и ORBVIEW – 5
Спутник ДЗЗ -IKONOS
Возможность использования данных NOAA AVHRR для экологофизиономического картографирования растительности Казахстана
Климатические характеристики
Спектроанализатор
Спутниковая океанография.
Изучение проблемы Арала
Линиаменты
Первая съемка Луны
Дешифрирование космических снимков Юпитера
Неделя
Время
К –во
часов
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
3.6 График проведения занятий
Наименование тем
Лекции
Физические основы дистанционного зондирования
Виды космических съемок. Фотографические и телевизионные
системы.
Сканирующие системы. Съемочные системы с линейками
полупроводниковых приемников.
Искажение космических снимков
Геометрическая коррекция космических снимков.
9
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Процедуры обработка изображений
Проектирование техногенной системы
Реализация функции мониторинга и реализация функции
геоинформатики
Дешифрирование радиолокационных изображений
Применение космических снимков в метеорологии и в
океанологии
Применение космических снимков в гидрологии
Применение дистанционного зондирования в геологии.
Применение космических снимков в сельском хозяйстве и для
охраны природной среды
Методика выделения очагов опустынивания по данным
дистанционного зондирования
Исследование Луны и других небесных тел по космическим
снимкам
Лабораторные работы
Определение параметров космических снимков
Прием, предварительная обработка и архивация данных MODIS
Геометрическая и яркостная коррекция снимков
Сегментация и классификация
Сшивка космических снимков в программе Photoshop
Трансформация космических снимков в программе Photoshop
Создание слоев в программе Photoshop и выполнение
обновления
Регистрация снимков программе Mapinfo и определение
координат контурных точек.
Дешифрирование растительности
Дешифрирование лесоразработок
Создание слоя в EASY TRASE, автоматическое рисование
рельефа.
Создание цифровых ортофотопланов, фотопланов и фотосхем
Создание полигонального шейп-файла
Работа в программном обеспечении ENVI 3.6
Привязка космического снимка с помощью координат GPSсъемки
4 Учебно-методические материалы по дисциплине «Дистанционное зондирование Земли»
4.1 Список литературы
Основная литература
1. Аковецкий В.И., Донсков Г.Н, Корнеев Ю.Н., Неронский Л.Б. Радиолокационная
фотограмметрия, М.: Недра, 1979
2. Бугаевский Л.М. Теория одиночных космических снимков, М.: Недра, 1984.
3. Гонин Г.Б. Космические съемки Земли, Л.: Недра, 1989.
4. Лобанов А.Н. Фотограмметрия, М.: Недра, 1984.
5. Султангузин У.М. Космические исследования в Казахстане, Алматы: РОНД, 2002.
6. Тюфлин Ю.С. Космическая фотограмметрия при изучении планет и спутников, М.:
Недра, 1986.
7. Закарин Э.А., Кипшакбаев А.И., Мухамедгалиев А.Ф. Мониторинг и
моделирование территориальных процессов Северного Каспия, Алматы, 2002.
10
8. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике, М.: Наука, 1979
Дополнительная литература
1.Спутники дистанционного зондирования высокого разрешения «Совзонд», сборник
статей, 2006.
2. Дорожкин Н. Я. Космос М: Астрель, 2004.
3. Урмаев М.С. Орбитальные методы космической геодезии М.: Недра, 1981.
4. Поисковая программа “Googl», Интернет.
5. Родионов Б.Н. Динамическая фотограмметрия, М.: Недра, 1983.
6. Буренин Н.И. Радиолокационные станции с синтезированной антенной, М.:
Советское радио, 1972.
7. Mapinfo, Руководство.
8. Панкратова Татьяна, Photoshop 7.0, 2000.
9. Тайц А.М. Тайц А.А. «Самоучитель Adobe Photoshop» - «БВХ- Петербург, 2006.
10.«Введение в ArcGIS, часть I. Упражнения», - перевод ООО Дата + Москва, 2004;
11.
Цычуева Н.Ю.«Инструкция по работе с мультиспектрометром MSR 16
CROPSCAN» - Алматы «Институт Космических Исследований», 2006.
12. Пакет программ Leica Geosystems 2005.
4.2 Средства обеспечения освоения дисциплины
4.2.1 ГИС MapInfo.
4.2.2 Photoshop 7.0.
4.2.2
Материально-техническое обеспечение: компьютерный класс с
12
компьютерами и программным обеспечением для создания цифровой топографической
основы и реализации автоматизированной информационной системы кадастра;
периферийные устройства (сканеры, принтеры).
4.3 Наглядные пособия
1. Масштабные линейки
2. Стереоскоп
3. Стереокомпаратор
4. Интерпретоскоп.
5. Калькулятор.
6. Персональный компьютер.
7. Каталог координат
8. Космические снимки
11
Содержание:
1.1 Цель преподавания дисциплины
1.2 Задачи изучения дисциплины
1.3 Пререквизиты
1.4 Постреквизиты
2 Система оценки знаний
2. Система оценки знаний студентов
2.1 Распределение рейтинговых баллов по видам контроля
2.2 Календарный график сдачи всех видов контроля
2.3 Оценка знаний студентов
3 Содержание дисциплины
3.1 Распределение часов по видам учебных занятий
3.2 Наименование тем лекционных занятий, их содержание и объем
3.3 Наименование тем лабораторных занятий, их содержание и объем
3.4 Самостоятельная работа под руководством преподавателя (СРСП)
3.5 Самостоятельная работа студентов (СРС)
3.6 График проведения занятий
4 Учебно–методические материалы по дисциплине «Геодезическая астрономия»
4.1 Список литературы
Основная литература
Дополнительная литература
4.2 Средства обеспечения освоения дисциплины
4.2.1 Материально-техническоеобеспечение
4.2.3 ГИС MapInfo
4.2.4 Photoshop 7.0
4.3 Наглядные пособия
12
3
3
3
3
3
3
3
4
4
4
4
5
7
8
8
9
10
10
10
10
11
11
11
11
11