Понятие о геоизображениях. Классы и виды геоизображений
Никогда прежде ученые и практики, работающие в области наук о Земле и обществе, не имели дела с таким обилием карт самого разного назначения и тематики, а кроме того, аэро- и космических снимков, трехмерных моделей, электронных карт, анимаций и иных экранных изображений. Прогресс геоинформационного картографирования, дистанционного зондирования и средств телекоммуникации привел к тому, что карты традиционного типа перестали быть единственным и безраздельным средством познания окружающего мира. Съемки в любых масштабах и диапазонах, с различным пространственным охватом и разрешением ведутся на земле и под землей, на поверхности океанов и под водой, с воздуха и из космоса.
Все множество карт, снимков и других подобных моделей можно обозначить общим термином — «геоизображения».
Геоизображение — любая пространственно-временная, масштабная, генерализованная модель земных (планетных) объектов или процессов, представленная в графической образной форме.
В этой формулировке отмечены главные свойства, присущие всем геоизображениям (масштаб, генерализованность, наличие графических образов), и указана их специфика — это изображения Земли и планет.
Геоизображения представляют недра Земли и ее поверхность, океаны и атмосферу, педосферу, социально-экономическую сферу и области их взаимодействия
Виды геоизображений
Геоизображения подразделяют на три класса:
плоские, или двумерные, — карты, планы, анаморфозы, фотоснимки, фотопланы, телевизионные, сканерные, радиолокационные и другие дистанционные изображения;
объемные, или трехмерные, — анаглифы, рельефные и физиографические карты, стереоскопические, блоковые, го- лографические модели;
динамические трех- и четырехмерные — анимации, картографические, стереокартографические фильмы, киноатласы, виртуальные изображения и т.п.
Многие из них давно вошли в практику, другие появились сравнительно недавно, третьи — находятся еще в стадии экспериментальной разработки, как, например, голографические геоизображения. Новые компьютерные технологии постоянно порождают новые и новые геоизображения, наилучшим образом удовлетворяющие требованиям усложняющихся научных исследований и практических приложений.
В пределах каждого вида есть десятки разновидностей: карты всевозможной тематики, снимки в разных диапазонах, блок-диаграммы в любых проекциях и ракурсах. Но, кроме того, существует еще множество комбинированных геоизображений, сочетающих в себе свойства разных моделей. Таковы, например, комбинации карт и снимков: фотокарты, ортофотокарты, космокарты. Обычно это полиграфические оттиски с аэро- или космических фотопланов, в которые впечатаны координатные сетки и рамка, картографические обозначения и надписи. Широко известны топографические и тематические фотокарты: космотектонические, космофотогеоботанические и т.д. Они удобны для проекто-изыскательских работ, геологической разведки, сельскохозяйственного освоения земель и т.д. Применяют и упрощенные монтажи космических снимков с нанесенной на них координатной сеткой, так называемые «иконокарты», оперативно составляемые в крупных масштабах на малоизученные территории.
К комбинированным изображениям принадлежат и фототелевизионные снимки, в которых преимущества четких и малоискаженных фотографий сочетаются с оперативностью телевизионного способа их передачи на Землю. Есть много примеров сочетания и синтезирования телевизионных и сканерных, сканерных и радиолокационных изображений. К комбинированным трехмерным геоизображениям можно отнести дисплейные стереомодели и анаглифы. Взгляд на них через специальные очки создает полную иллюзию объемного изображения. Разработаны методы построения цифровых голограмм, в том числе и метахронных. Динамическое виртуальное изображение, совмещающее трехмерную модель рельефа, фотоизображение ландшафта и компьютерную анимацию, — один из наиболее ярких примеров многомерного комбинированного геоизображения.
Такие сложные комбинированные модели, сочетающие в себе разные свойства, можно назвать гипергеоизображениями (или для краткости — гиперизображениями).
В разных комбинациях они синтезируют геометрические, яркостные, динамические, стереоскопические свойства. Кроме виртуальных моделей можно назвать и статичные «пейзажные карты» — особые трехмерные изображения, в которых реалистическая наглядность художественных пейзажей соединяется с точностью блок- диаграмм, и цветокодированные космофотокарты, охватывающие всю планету или крупные ее регионы, и многие другие. Гиперизображения — это почти всегда программно управляемые модели, конструируя которые можно задавать те или иные свойства и изменять их по мере необходимости.
Классификация геоизображений
Для того чтобы ориентироваться во всем многообразии геоизображений, необходимы их упорядочение и группировка, позволяющие охватить все их множество, найти место для простых, производных и комбинированных вариантов. Кроме того, важно, чтобы система классификации оставляла возможность для пополнения и расширения по мере появления новых видов геоизображений, что происходит постоянно.
Классификация геоизображений должна не только группировать их и содержать наиболее полный перечень, но — главное — предсказывать возможность появления новых видов и типов геоизображений с теми или иными свойствами. В этом состоит важная программирующая роль всякой классификации и систематизации. Во многом здесь следует опереться на опыт картографических классификаций, поскольку именно они разработаны наиболее подробно.
Возможны разные подходы к классификации геоизображений, поскольку они обладают многими общими свойствами и одновременно существенными различиями. Прежде всего, геоизображения подразделяют по способу их получения:
съемки — т.е. комплекс натурных инструментальных наблюдений и регистрации (наземных, подземных, водных, подводных, аэро- и космических) с целью получения первичных геоизображений;
лабораторное создание — операции по обработке и преобразованию (коррекции, обобщению, монтированию и т.п.) первичных съемочных материалов для получения производных геоизображений;
конструирование — выполнение аналитических, фотомеханических или компьютерных процедур для создания реальных или абстрактных геоизображений с заданными свойствами.
Можно подразделять все геоизображения по тематике или содержанию, как это принято для карт, но тогда перечень оказывается практически неисчерпаемым, ведь карты и снимки отражают все явления природы и многие социально-экономические сюжеты, а снимки в инфракрасном и радиоволновом диапазонах способны передать даже те физические свойства объектов, которые не видны или не воспринимаемы человеком. Поэтому от классификации геоизображений по содержанию придется отказаться ввиду невозможности объять необъятное.
Есть и другие основания для классификации. Например, по уровню генерализованности, по длительности использования (скажем, долговременные, оперативные, мгновенные и т.д.). Космические снимки различают по технологии получения, спектральному разрешению, масштабу, обзорности, повторяемости съемки, а кроме того, применяют многопараметрическую классификацию по комплексу показателей.
В табл. 22.1. приводится одна из классификаций геоизображений по двум важным признакам: статичности - динамичности и размерности.
Есть еще одна классификация, которая подразделяет геоизображения на типы: аналитический, комплексный и синтетический, включая и комбинированные варианты — аналитико-синтетический и комплексно-синтетический.
Аналитические геоизображения избирательно характеризуют какое- либо явление или процесс, отдельные их свойства вне связи с другими явлениями или свойствами. Таковы, например, аналитические карты, отличающиеся высокой избирательностью, и снимки, полученные в узких зональных диапазонах, хотя степень аналитичности (избирательности) снимков существенно иная.
Комплексные геоизображения совмещают показ нескольких элементов или явлений близкой тематики. Совмещение двух, а иной раз трех-четырех показателей позволяет читателю самому их сопоставить и оценить закономерности размещения одного явления относительно другого. Примером могут служить электронные навигационные карты: на них совмещают батиметрическое изображение, данные навигационной обстановки и текущей радиолокации.
Синтетические геоизображения отражают сложные явления вместе с их свойствами и взаимосвязями как единое целое. Они не содержат поэлементных характеристик, зато дают представление о геосистемах в целом. Имеется определенная и весьма значительная аналогия между синтетическими картами и синтезированными снимками, когда два, три или более зональных негатива одной и той же местности, каждый из которых получен в достаточно узкой зоне спектра, интегрируются с целью получения синтезированного цветного изображения. Подбирая светофильтры и комбинируя исходные негативы, исследователь вмешивается в процесс синтеза, меняет оттенки, повышает «вес» какой-либо составляющей, добиваясь четкого выделения интересующих его объектов, скажем смешанных лесов, увлажненных ландшафтов или застроенных территорий.
Существуют еще и комбинированные аналитико-синтетические и комплексно-синтетические изображения. Все фотокарты, космофотокарты, космофотогеологические и другие геоизображения, совмещающие фотографическое изображения местности со знаковыми обозначениями отдельных ее элементов, можно рассматривать как комплексные или комплексно-синтетические модели. Появление все новых и новых видов и типов геоизображений, их почти безграничное разнообразие позволяет в каждом конкретном случае выбрать оптимальные сочетания так, чтобы свойства разных пространственно-временных моделей дополняли друг друга. Таким образом, множественность геоизображений обеспечивает всестороннее изучение сложных многомерных геосистем, выявление их структуры, иерархии, динамики.
