close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY7938

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 7938
(13) C1
(19)
(46) 2006.04.30
(12)
7
(51) G 01C 11/06,
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
СПОСОБ ОЦЕНКИ СТЕПЕНИ ДЕГРАДАЦИИ
МЕЛИОРИРОВАННЫХ ТОРФЯНЫХ ПОЧВ
(21) Номер заявки: a 20000436
(22) 2000.05.04
(43) 2001.12.30
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Республиканский научно-технический центр дистанционной диагностики природной среды
"Экомир" НАН Беларуси и Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Беларусь" (BY)
(72) Авторы: Ковалев Александр Андреевич; Ничипорович Зинаида Адамовна; Кривонос Олег Владимирович
(BY)
BY 7938 C1 2006.04.30
G 01N 33/24
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Республиканский научно-технический центр дистанционной диагностики природной
среды "Экомир" НАН Беларуси и Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики
Беларусь" (BY)
(56) SU 1807312 A1, 1993.
RU 2054084 C1, 1996.
RU 2036516 C1, 1995.
SU 1763956 A1, 1992.
WO 89/07240 A1.
(57)
Способ оценки степени деградации мелиорированных торфяных почв, включающий
аэрофотосъемку исследуемой территории, последующие дискретизацию и квантование
изображений, отбор наземных данных в контрольных точках исследуемой территории,
определение регрессионной зависимости между степенью деградации и яркостью изображения и оценку степени деградации почвы, при этом аэрофотосъемку осуществляют весной или осенью, отличающийся тем, что определяют регрессионную зависимость между
яркостью изображения по снимкам на панхроматическом материале и зольностью почвы в
контрольных точках на тестовых участках, свободных от растительности, разрабатывают
на базе полученной регрессионной зависимости тональные аэрофотоэталоны трех стадий
деградации почвы и, сравнивая яркость изображения на аэрофотоэталонах с яркостью
изображения на исследуемой территории, определяют зольность, по которой оценивают
степень деградации почвы, причем аэрофотосъемку проводят в периоды наибольшей распаханности и наименьшего влагосодержания почвы.
BY 7938 C1 2006.04.30
Изобретение относится к области обработки изображений, преимущественно к дешифрированию аэрофотоснимков с помощью персональных компьютеров, и может быть
использовано при исследовании и крупномасштабном картографировании мелиорированных торфяных почв.
Известен спектрофотометрический способ оценки степени деградации мелиорированных торфяных почв. Степень деградации определяется по содержанию минеральных компонентов (зольности, Ас) на основе регрессионного уравнения по коэффициенту диффузного отражения [1].
Недостатки данного метода заключаются в невозможности оценки степени деградации на больших территориях из-за трудоемкости метода, связанного с отбором проб и выполнением спектрофотометрических измерений, кроме того, метод не позволяет проводить картографирование почв.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ оценки степени деградации (засоленности) почвы на орошаемых землях хлопкового
севооборота, включающий аэрокосмическую многозональную съемку площади в весенний и позднелетний период вегетации сельскохозяйственных культур, последующие дискретизацию и квантование изображений, совмещение по координатам соответствующих
элементов зональных космических снимков, отбор выборочных наземных данных засоленности почвы в контрольных точках исследуемой площади, определение регрессионной
зависимости между степенью засоления почвы и яркостью изображения на участках, занятых хлопчатником, и оценку по данной зависимости степени засоления почвы, в котором задают коэффициенты соответствия между яркостью изображения в данные периоды
и видом выращиваемой сельскохозяйственной культуры, определяют текущие значения
этих параметров и по результатам их сравнения с заданными исключают участки, незанятые хлопчатником, а на остальных участках определяют степень засоленности почвы от
яркости изображения [2].
Недостатками известного способа являются: использование многозональных космических снимков в двух зонах спектра - в красной и инфракрасной, выполнение съемки в
двухмоментные периоды вегетации сельскохозяйственных культур - весенний и позднелетний, что исключает использование этого способа для наших целей.
Как известно, мелиорированные торфяные почвы Полесья почти повсеместно подвергнуты процессу деградации, который носит прогрессирующий характер. Существующие традиционные методы не позволяют достаточно оперативно и точно реагировать на
динамику процесса, а тем более проводить картографирование.
Задача настоящего изобретения - повышение оперативности и точности оценки степени деградации почвы на всей исследуемой территории при крупномасштабном картографировании.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе оценки степени деградации мелиорированных торфяных почв, включающем аэрофотосъемку территории, последующие дискретизацию и квантование изображений, отбор наземных данных в контрольных точках, определение регрессионной зависимости и оценку степени деградации почвы,
аэрофотосъемку осуществляют весной или осенью в периоды наибольшей распаханности
и наименьшего влагосодержания, в качестве наземных данных используют зольность почвы, регрессионную зависимость устанавливают между яркостью изображения по снимкам
(панхроматический материал) и зольностью почвы в контрольных точках на тестовых
участках, свободных от растительности, по яркости изображения на исследуемой площади
определяют зольность, по которой оценивают степень деградации почвы.
В основу данного изобретения положен тот факт, что аэрофотоснимок мелиорированных торфяных почв есть оптическая модель объекта. Степень деградации обусловлена
различными концентрациями зольных элементов, которая на аэрофотоизображении проявляется в вариациях фототона от черного до серого и светло-серого. Оптическая контра2
BY 7938 C1 2006.04.30
стность почвенных комбинаций по содержанию минеральных компонентов позволяет
проводить кластеризацию фототона на основе аналого-цифровой обработки изображений.
В качестве классификатора используется показатель содержания минеральных компонентов - зольность. Для проведения кластерного анализа фототона аэроизображения разрабатываются аэрофотоэталоны.
Способ позволяет дешифрировать аэрофотоснимки торфяных почв по стадиям деградации, повышает оперативность и точность при крупномасштабном картографировании
почв по стадиям деградации на основе аэрометодов.
На фигуре приведена схема дешифрирования аэрофотоизображения почв, на которой:
блок 1 - банк данных аэрофотоизображений,
блок 2 - дискретизации и квантования изображений,
блок 3 - запоминающее устройство,
блок 4 - коррекции изображений,
блок 5 - запоминающее устройство,
блок 6 - выбора фрагмента изображения тестового полигона,
блок 7 - спектральных и аналитических данных полевых и лабораторных исследований,
блок 8 - обучающей выборки,
блок 9 - решающего правила (блок оценки результатов),
блок 10 - автоматического распознавания,
блок 11 - графической системы.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.
Выполняют аэрофотосъемку исследуемой территории весной или осенью, в периоды
наибольшей распаханности и наименьшего влагосодержания в почве. Для обработки берут снимки (панхроматический материал), полученные в видимом диапазоне электромагнитного спектра для формирования банка данных аэрофотоснимков в блоке 1. Снимки поступают в блок 2 дискретизации и квантования изображений, где производят оцифровку с
разрешением 120 точек на 1 см, в результате чего элементу цифрового изображения на
местности 0,83 × 0,83 м (S = 0,69 м2) с координатами (x, у) соответствует функция яркости: f (x, у) □ Z', где Z' - яркость изображений в видимом диапазоне.
Цифровые изображения, записанные на магнитные ленты (МЛ), поступают в запоминающее устройство, а затем в блок коррекции изображений 4, где производят: а) приведение к масштабу всех изображений, б) нормализацию яркостей по полю изображения.
После записи изображения исследуемой территории в запоминающем устройстве приступают к обучению-распознаванию. Выбирают фрагмент изображения тестового полигона с наиболее ярко выраженными границами трех стадий деградации почв и содержащего
контрольные точки отбора наземных данных, которые вводят в запоминающее устройство
блока 6.
В блоке 7 формируются спектральные и аналитические данные почв полевых и лабораторных исследований. Отбор данных наземного полевого обследования заключается в
отборе проб почвенных образцов с определением влажности и зольности. Устанавливаются регрессионные зависимости яркостных характеристик и зольности, на базе чего разрабатываются тональные аэрофотоэталоны трех стадий деградации, которым соответствует
следующее содержание минеральных компонентов: а) Ас менее 30 % (органогенные),
б) Ас = 30-85 % (органо-минеральные) и в) Ас более 85 % (минеральные) почвы. Отбор
почвенных образцов на влажность и зольность проводят с географическими привязками и
фиксацией положения точек зондирования на фотоизображении.
Обучение распознаванию проводят синхронно со сроками аэрофотосъемки. Выборку
определяют (методом рекогносцировочного обследования) в основном с целью разделения фототона изображения почв на 4 класса, три из которых определяют стадии деградации, а четвертый класс - неисследуемые объекты, не являющиеся почвами.
3
BY 7938 C1 2006.04.30
С целью достоверного выделения почвенных разностей по содержанию минеральных
компонентов (стадий деградации) задают коэффициенты соответствия яркости изображения и фотоэталонов.
Распознавание производят по следующей схеме.
Каждый элемент изображения с координатами (x, у) идентифицируют с тремя стадиями деградации путем сравнения яркости изображения с яркостью аэрофотоэталонов. В
блоке 9 осуществляют оценку точности результатов, полученных в блоке 8. Наличие обратной связи между блоками 8 и 9 позволяет проводить обучение до достижения требуемой точности распознавания. После этого данные из блока 8 через блок передачи решающего правила 9 поступают в блок 10, где осуществляется автоматическое распознавание,
которое реализуется по следующей схеме: автоматическая классификация - автоматическая оценка стадий деградации почвы с использованием данных обучающей выборки (фотоэталонов). По окончании распознавания изображения для всей исследуемой территории
результаты распознавания совмещаются в блоке 10 и на бумажном или электронном носителе переносят на графическую систему 11, где осуществляют построение карты стадий
деградации в черно-белом или цветокодированном варианте.
Источники информации:
1. Ковалев А.А., Ничипорович З.А., Зайцева В.А., Никоненко С.В. Оптические свойства мелиорированных торфяных почв Полесья. - Мн., 1995. - С. 53 (препринт № 30 / Акад.
наук Беларуси, БелГЕО).
2. А.с. СССР 1807312, МПК G 01С 11/06. G 01N 33/24, 1993 (прототип).
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
91 Кб
Теги
by7938, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа