авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 ||

Разработка методики многоуровневого линеаментного анализа аэрокосмических изображений и прогноза оползневой опасности

-- [ Страница 3 ] --

По результатам автоматизированного линеаментного анализа аэрокосмоизображений составлена карта инженерно-геологических условий вдоль трассы обхода г. Туапсе в масштабе 1:10000 и геологические профили. Выполненные исследования на обходе г. Туапсе показали, что вдоль проектируемой трассы автодороги инженерно-геологические условия вполне благоприятны для ее строительства насколько они могут быть вообще благоприятны в условиях сложной геодинамической обстановки, существующей на Кавказе. Активизацию развития экзогенных процессов (оползневых и др.) нередко провоцируют различные антропогенные факторы, связанные с большой хозяйственной и рекреационной нагрузкой на Черноморском побережье Кавказа. С целью предотвращения активизации негативных природных процессов необходимо сохранять естественные дренажные поверхностные (эрозионные) системы, защищать склоны от обводнения поверхностными и хозяйственными водами, от подтопления и подрезания (антропогенного, эрозионного и абразионного). Кроме того, следует избегать больших статистических и динамических нагрузок на склон. Особое внимание при строительстве следует обращать на места пересечений трассой зон линеаментов, которые характеризуются наибольшей раздробленностью и обводненностью горных пород.

В четвертой главе продемонстрирована возможность использования мультифрактального похода для прямого обнаружения оползневых структур по космическим изображениям и аэрофотоснимкам. В ней по существу впервые рассматривается методика применения мультифрактального анализа для обнаружения оползневых структур на аэрокосмических снимках высокого разрешения.

Предлагаемая автором работы методика состоит из пяти последовательных этапов:

  1. предварительная подготовка аэрокосмических снимков;
  2. выделение на аэрокосмических снимках участков представляющих интерес для исследования оползневых структур и их активности;
  3. расчет мультифрактальных характеристик для каждой области интереса;
  4. построение и анализ пространственных спектров изменения мультифрактальных характеристик;
  5. интерпретация полученных результатов.

Априорной основой данной методики является предположение о том, что оползневые процессы могут находить отклик в вариациях мультифрактальных характеристик цифровых изображений, полученных в процессе дистанционного зондирования Земли. Трудность интерпретации изображений земной поверхности (оползневых структур) обусловлена комплексным влиянием различных внешних и внутренних факторов, вследствие метеорологических, техногенных, антропогенных и других воздействий. В результате такого воздействия могут проявляться разнообразные вариации мультифрактальных спектров в широком диапазоне значений, которые затрудняют выделение аномальных участков земной поверхности, связанных с оползневой деятельностью. Поэтому интерпретация пространственных спектров, полученных в ходе мультифрактальной параметризации, должна проводится совместно с анализом результатов применения других методов обнаружения оползневых структур по аэрокосмическим снимкам высокого разрешения, полученным в ходе ДЗЗ. Так же в четвертой главе описаны методики мультифрактальной параметризацией изображений природных структур. Дана информационная интерпретация мультифрактального формализма. С целью экспериментальной апробации предложенной методики применения мультифрактального анализа цифровых изображений для обнаружения оползневых структур, был проведен анализ аэро- и космического снимков высокого разрешения прибрежной полосы Сочинского района Краснодарского края. Выбор Сочинского района в качестве тестового региона был обусловлен наличием данных, полученных в ходе наземных исследований, указывающих на высокую оползневую активность, наблюдавшуюся на данной территории на протяжении последних лет. В работе были использованы космический снимок полученный со спутника QuickBird 19 сентября 2007 года в панхроматическом спектральном диапазоне с пространственным разрешением равным 61 см (см. рис. 9) и аэроснимок (рис. 10), сделанный на год ранее (26 октября 2006 г.). Контуром на снимке указаны приблизительные границы оползневого объекта. Поскольку оба снимка были получены в ясную погоду практически при полном отсутствии облачности, исследуемые цифровые изображения отличались высоким контрастом и низким уровнем помех.

Рисунок. 9 Фрагмент панхроматического изображения прибрежной полосы Сочинского района Краснодарского края (район р. Мамайка), полученное со спутника QuickBird. Пространственное разрешение 61 см. 19 сентября 2007 г.

Рисунок 10. Аэрофотоснимок прибрежной полосы Сочинского района Краснодарского края. 26 октября 2006 г.

В результате тщательного анализа материалов аэрокосмической съемки было принято решение о проведении мультифрактальной обработки территории, расположенной вдоль береговой линии моря. Причинами принятия такого решения были: наличие большого числа оползней в прибрежной полосе и простота представления пространственных спектров вариации мультифрактальных параметров, полученных вдоль заданной траектории. Исходя из этого, первоначально на цифровых изображениях, используемых в данной работе, были сформированы последовательности областей интереса квадратной формы размером 256 и 512 пикселей для космического снимка и 256 и 512 для аэроснимка с площадью перекрытия значительно превышающей площадь прямоугольника, образованного смещением любой точки области интереса в горизонтальном и вертикальном направлениях по отношению к новому положению. На рисунках 11, 12 продемонстрированы изучаемые материалы аэрокосмической съемки с последовательностями выделенных областей интереса размером пикселей.

Оценка и анализ мультифрактальных характеристик данных изображений осуществлялись с помощью разработанного в МИИГАиК программного пакета «Фрактал-ПК», позволяющего проводить всесторонний мультифрактальный анализ цифровых изображений геопространственных структур различной природы. В качестве входных параметров для мультифрактального анализа были выбраны следующие:

, и , , где - размер области интереса.

Рисунок 11. Цифровое изображение фрагмента космического снимка с последовательностью областей интереса размером

пикселей
Рисунок 12. Цифровое изображение аэроснимка с последовательностью областей интереса размером пикселей

В результате проведенного анализа для каждой последовательности пространственных окон были построены спектры варьирования размерностей Реньи и параметра , показанные в таблицах 1 и 2. В ходе исследования полученных зависимостей было обнаружено, что в графиках варьирования показателя , вычисленного для космического снимка, можно выделить как области минимальных значений, характеризующие территории с наименьшей степенью нарушения симметрии и порядка, так и участки с резкими вариациями мультифрактального параметра, диагностирующие области на изображениях со сложными, крайне неупорядоченными текстурами. На графиках изменения значений спектров при L=512 выделяются четыре отчетливых максимума, один из которых (области № 165 – 175) (см. таблицу 1) значительно превосходит по своему значению три остальные. Этот максимум практически точно соответствует области, которая в ходе полевых исследований была указана как территория, содержащая признаки оползневой активности. Значения параметра , наблюдаемые для областей от №80 до №100 значительно ниже значений главного максимума. Вместе с тем этот участок высоких значений сохраняется и при уменьшении размера выбираемых областей интереса. Окончательное решение относительно присутствия на данной территории оползневых объектов, может быть принято только при сопоставлении полученных результатов с данными наземных наблюдений. Остальные участки высоких значений приходятся на области городской и промышленной застройки, характеризующиеся чередованием большого числа мелких объектов с высокой и низкой отражательной способностью. Это проявляется в размытии и раздваивании данных максимумов при уменьшении линейного размера пространственного скользящего окна. Как видно из таблицы 2 разброс значений для аэрофотоснимка также позволяет локализовать территорию с высокой оползневой активностью. Из сравнения рисунков 10 и 11 хорошо видно, что контур территории, покрываемой областями интереса с №0 по №18, для которых принимает максимальные значения, находится в хорошем соответствии с границей оползневого объекта, указанной на рис. 10.

Таблица 1. Графики изменения мультифрактальных параметров и в скользящем пространственном окне линейного размера L, построенные для цифрового изображения космического снимка

Линейный размер областей интереса, L (пикс.) График изменения размерностей , График изменения параметра
256
512

Таблица 2. Графики изменения мультифрактальных параметров и в скользящем пространственном окне линейного размера L, построенные для цифрового изображения аэроснимка

Линейный размер областей интереса, L (пикс.) График изменения размерностей , График изменения параметра
256
512

Результаты проведенных исследований показали, что разработанная методика мультифрактального анализа аэро- космических изображений позволяет определять местоположение территорий с подозрением на высокую оползневую активность для последующего проведения детального обследования наземными, авиационными и спутниковыми методами, и может быть использована в целях параметризации опасных экзогенных геологических процессов.

Заключение. Основные научные и практические результаты выполненных исследований заключаются в следующем:

  1. Разработана методика оценки оползневой опасности на основе многоуровневого линеаментного анализа аэрокосмических изображений земной поверхности, позволяющая выявить участки земной поверхности благоприятные для развития оползневых процессов.
  2. Разработана методика оценки оползневой опасности на основе мультифрактального анализа аэрокосмических изображений земной поверхности, позволяющая определить местоположение участков территории с высокой оползневой активностью.
  3. Проведена апробация разработанных методик при выполнении производственных работ по определению степени оползневой опасности территорий на объекте «Федеральная автомобильная дорога М-27 Джубга – Сочи». Составлены карты оползневой опасности на исследуемую территорию.

Основные публикации по теме диссертации

1. Малинников В.А., Зверев А.Т., Донов В.В. Методика оценки оползневой опасности на Черноморском побережье Кавказа на основе линеаментного анализа аэрокосмических изображений // Известия вузов «Геодезия и аэрофотосъемка». -2007. -№ 6 – с. 86-92.

2. Малинников В.А., Учаев Д.В., Донов В.В. Применение мультифрактального анализа для обнаружения оползневых структур на аэрокосмических снимках // Известия вузов «Геодезия и аэрофотосъемка». -2008. -№ 6 – с. 12-18.

3. Малинников В.А., Зверев А.Т., Донов В.В. Методика оперативной оценки оползневой опасности по результатам аэрофотосъемки // Известия ВУЗов «Геодезия и аэрофотосъемка». -2009. -№ 5 – с. 28-33

4. Малинников В.А., Зверев А.Т., Донов В.В. Методика многоуровневого линеаментного анализа аэрокосмических изображений и использование ее для оценки оползневой опасности // Тезисы докладов Международной научно-технической конференции «Геодезия, картография и кадастр – XXI век». – 2009 – с. 111



Pages:     | 1 | 2 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.