Методики и технологии дистанционного зондирования Земли с целью оценки параметров тектонических процессов (стр. 5 )

Рис. 7. Цифровая модель рельефа и дренажная сеть.

Для анализа штрихов использовано два различных подхода - статистический анализ и построение протяженных линеаментов. Наиболее разработанный и объективный способ анализа - статистический. В этом случае, оценивается расположение штрихов каждого направления на изучаемой площади. Соотношение штрихов разного направления (их плотность) в заданной окрестности (скользящем окне) отображается розой-диаграммой. Можно получить розы-диаграммы и для областей произвольной формы, заданных пользователем. Фактически, розы-диаграммы отражают ориентационные характеристики рисунка (текстуры). По результатам измерений в скользящем окне строятся псевдоцветные изображения (“поля”), которые показывают плотность штрихов различного направления и такие характеристики роз-диаграмм, как вытянутость, крестообразность, отличие от окружающих и др. Эти изображения изучаются и интерпретируются интерактивно. Информативны, например, линии резких перепадов, аномальные зоны, нарушение монотонных изменений. Эти же "поля" используются для автоматизированных процедур дешифрирования в ГИС.

Рис. 8. Примеры роз – диаграмм.

Результаты статистического анализа штрихов представляются и в графическом виде. Так пользователь может получить рисунок всех роз-диаграмм, поле векторов, которые указывают направление и степень вытянутости роз-диаграмм, поле векторов максимального направления и др. Данные о преобладающих направлениях текстуры LESSA представляет и в виде сети линий вытянутости (синие линии идут вдоль вытянутости, а красные - поперек). Несколько графических характеристик можно наблюдать одновременно, накладывать их на исходное изображение или на рассчитанное псевдоцветное поле.

Рис. 9. Графические псевдоцветные поля.

Пользователю предоставлены различные инструменты, позволяющие получить удобные для анализа, "читаемые" результаты. Например, встречаются ситуации, когда в исследуемом изображении какие-то направления существенно преобладают, маскируя локальные особенности рисунка. В этом случае, пользователь может исключить из рассмотрения глобальные особенности всей территории (“глобальная нормализация”).

Рис. 10. «Глобальная нормализация».

Несколько слов об анализе протяженных линеаментов. При этом подходе полученные на первом этапе штрихи объединяются в прямые линии. В линии могут быть разрывы, но она должна быть прямой и достаточно длинной. Пользователь просматривает полученные таким образом линии, задавая интересующее его направление и степень заполненности линии штрихами (степень выраженности). Отобранные линии собираются в результирующую схему линеаментов. Конечно, при отборе присутствует произвол пользователя, но сам выбор происходит среди линий объективно обнаруженных по формальным критериям. Эти линии служат подсказкой для исследователя, показывают возможное расположения линеаментов, а также то, из каких частей (штрихов) они складываются. Пользователь может задавать точность расчета, оптимизируя соотношение время-аккуратность.

Рис. 11. Объединение штрихов в прямые линии.

Очень важно разумно задавать длину искомых линеаментов, не упускать из вида соотношение между размером исходных штрихов и протяженностью линеамента. Иногда полезнее анализировать более короткие линеаменты не пересекающие все изображение. Легко видеть что, уменьшая размер искомых линеаментов (в 3 и 6 раз) можно получить и иные акценты для одного и того же изображения.

Версии модуля LESSA

Накоплен большой опыт адаптации LESSA к разным системам и включения в нее инструментов, необходимых конкретному пользователю. За время использования технологии сменился обширный парк вычислительной техники. LESSA функционировала на PDP 11/34 и на специальных устройствах анализа изображения: IIS, SVIT, ОКТЕТ, DataTranslation. В настоящее время доступны следующие версии LESSA:

AZ_LESSA_3 - под DOS – она самая компактная (1М) и наиболее отработанная, базовая технология, работает с 1993 года. Существует три версии. Последняя AZ_LESSA3 разрабатывалась до 2001 года.

ER_LESSA - модуль Erdas Imagine. Работа в среде ERDAS позволяет использовать богатейшие интерактивные возможности этой системы, поддерживать географическую привязку, включать результаты обработки в более общую технологию анализа.
С 1999 разработано две версии модуля. По сравнению с AZ_LESSA3 версия ER_LESSA 2.0 позволяет дополнительно:
- отбраковывать штрихи по контрасту;
- задавать диапазон псевдораскраски цифровых полей;
- рассчитывать линеаменты с повышенной точностью;
- показывать линеаменты по порядку, а не по конкретному порогу.

WinLESSA 01 2002 – эта версия выполнена в привычном Windows интерфейсе. По сравнению с ER_LESSA 2.0 она дополнительно позволяет: - рассчитывать линеаменты заданной длины, а не только сквозные;
- показывать линеаменты в произвольном секторе, а не в фиксированных, как ранее;
- рассчитывать глобальную розу-диаграмму;
- рассчитывать розы-диаграммы по заданным областям;
- сохранять установки расчета
- фиксировать параметры получения всех сохраненных результатов.

WinLESSA 02 2004.Новые возможности по сравнению с WinLESSA 01 2002 - сохранять графические результаты анализа не только в растровом, но и в
векторном формате (DXF);
- менять масштаб анализа (размер первичных штрихов);
- интерактивно разбивать изображение на блоки и получать розы-диаграммы в
этих блоках;
- удалять из рассмотрения дефектные участки изображения (облака, области вне снимка, помехи) - маску можно и рисовать и создавать автоматизировано;
- строить изолинии "полей";
- получать "прозрачную картинку" областей экстремумов "полей" или областей заданного диапазона значений;
- рисовать схемы, дешифрируя полученные результаты непосредственно в
программе;
- анализировать конкретные значения полей с помощью курсора;
- осуществить арифметику "полей" (складывать их и вычитать);
- передавать рассчитанную схему линеаментов для анализа в секцию
роз-диаграмм;
- задавать цвет и ширину графических результатов как до, так и после их
создания;
- автоматически менять ширину линейных результатов при различном
масштабировании (чтобы хорошо видеть линейные результаты при сжатии);
- практически удалять краевой эффект при расчете роз-диаграмм и их
характеристик;
- менять палитру псевдораскраски "полей" (число шагов, способ расчета шагов)
- объединять векторные слои в один;
- рассчитывать больше характеристик роз-диаграмм и контролировать больше
параметров их расчета.

WinLESSA 2.1 2005. Последняя и самая полная версия, которая дополнена следующим рядом удобств: - задавать географические координаты изображения и сохранять результаты в этих координатах.
- измерять на экране направление и расстояние,
- задавать размер роз по блокам,
- включать глобальную нормировку роз по блокам,
- строить глобальные розы-диаграммы по линеаментам,
- аккуратнее автоматически определять диапазон раскраски полей,
- контрастировать многоцветную палитру псевдораскраски,
- использовать еще и привычную двухцветную палитру.

Применение модуля

За многие годы LESSA использовалась при решении разнообразных прикладных задач геодинамики, сейсмологии, прогноза полезных ископаемых (золото, аметисты, олово, кимберлиты), петрографии, экологии, инженерной геологии. Работы велись в Архангельской и Воронежской областях, в Кузбассе и в Венгрии, на Кавказе и на шельфе моря Лаптевых (лед). Обрабатывались не только аэро - и космоснимки, радиолокационные снимки, но и схемы - гидросети, изолиний топокарт, ручного дешифрирования. Результаты сравнивались с ручным дешифрированием и геофизическими данными.

3. Методика выделения линеаментов

На всех космических снимках (КС) независимо от геологического, геоморфологического строения региона, истории его развития и климата выделяются линейные, кольцевые и площадные объекты.

3.1 Понятие линеаментов

Линейные объекты на КС называют линеаментами (линеаментум — линия, черта). Этот термин ввел в геологическую литературу в начале века аме­риканский исследователь В. Хоббс для обозначения прямолинейных форм на земной поверхности, нео­бязательно связанных с тектоническими разрывами и смещениями по ним. Позднее линеамент стал си­нонимом глубинного разлома и вновь обрел само­стоятельное значение только с появлением косми­ческих снимков.

В настоящее время геологи под линеаментами понимают линейные неоднородности земной коры и литосферы разного ранга, протяженности, глубины и возраста заложения, которые проявлены на земной поверхности прямо (разрывами) или опосредованно, геологическими и ландшафтными аномалиями. Та­кие линейные аномалии могут быть обусловлены скрытыми разломами фундамента, флексурными (коленообразными изгибами слоев) и трещинными зонами в перекрывающих осадочных отложениях плитного чехла.