Войти на сайт
МЕЖДУНАРОДНЫЕ ЕЖЕГОДНЫЕ КОНФЕРЕНЦИИ
"СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО
ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА"
(Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, природных и антропогенных объектов)

Двенадцатая Всероссийская открытая конференция "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса"

XII.G.172

Методика выделения крупных геологических объектов, на основе применения теории масштабируемого пространства для обработки радиолокационных данных.

Гильманова Г.З., Рыбас О.В., Горошко М.В.
Институт Тектоники и Геофизики ДВО РАН
Разработаны технология применения теории масштабного пространства для обработки цифровых моделей рельефа (ЦМР) с целью анализа структур рельефа, решения геологических задач.
При исследовании сложных сигнальных последовательностей часто возникает задача, связанная с выделением их частотных характеристик, инвариантов, связей между ними. При этом структуры, выделенные из исходных данных, представленные в разном масштабе, с одной стороны, могут существенно отличаться друг от друга, а с другой – могут быть использованы как взаимодополняющие конструкции, позволяющие строить максимально полную картину характера исследуемого сигнала. Термин "масштаб" следует понимать в контексте точности представленной информации.
Объектом исследования послужили две ЦМР - SRTM03 (~90 м/пикс) и Aster_DEM (30 м/пикс).
Принятое обозначение для масштабного представления L(x,y;t) означает результат свертки исходной 2-мерной поверхности f(x,y) (т.е. ЦМР, в нашем случае) с ядром Гаусса g(x,y;t) с масштабным параметром t. Таким образом, геометрический смысл этой операции – это сглаживание поверхности с определенным параметром масштаба t. При этом величина t связана с результатом операции L(x,y;t) таким образом, что из исходного изображения f(x,y)=L(x,y;0) удаляются все детали, чьи линейные размеры не превышают величин √t . Это позволяет, с одной стороны, избавиться от шумов исходного материала (или хотя бы существенно их ослабить), и с другой – произвести его генерализацию, т.е. оставить элементы рельефа такой линейной размерности, которая необходима на текущем этапе обработки.
Частная производная по каждой из пространственных переменных для поверхности рельефа - это характеристика изменения высот по соответствующим направлениям. Для краткости запишем их Lx и Ly, тогда вектор (Lx, Ly)T – это градиент функции L(x,y;t), который указывает направление наискорейшего роста функции в каждой точке (x,y) и чей модуль равен скорости ее изменения в этом направлении. Таким образом, градиент характеризует состояние поверхности, как по крутизне, так и по направлению склона.
Частные производные второго порядка обозначим Lxx, Lyy и Lxy. Существует достаточно большой набор основанных на них методов для анализа структуры сигнала. Для анализа структуры рельефа мы используем в первую очередь и оператор Лапласа.
Необходимость использования мультимасштабного представления определяется тем, что для объектов реального мира не существует такого универсального масштаба, когда можно было бы выделить все элементы структуры в течение единственной серии преобразований. Чаще всего тонкие особенности лучше проявляются при малых значениях сглаживающего параметра масштаба t , при этом теряются грубые формы. При увеличении t происходит генерализация обрабатываемой поверхности f(x,y) с потерей детальности, но появляется возможность проявить более обобщенные структурные составляющие. Таким образом, произведя серию обработок поверхности f(x,y) с различной степенью генерализации, получим серию результатов, которая может быть в свою очередь использована для дальнейшей обработки в аналитических системах (линеаменты, текстуры и др.).
Один из вариантов представления результатов – формирование синтезированных цветных изображений. Для RGB-изображений каждым из цветовых каналов является масштабное представление исходного рельефа или его производные, каждый со своим масштабным параметром t. В конечном итоге требуется построить изображение, которое максимально наглядно выделяет и разделяет геологические или тектонические структуры.
В нашем случае использовались операторы – исходный рельеф, первая (модуль градиента) и вторая (оператор Лапласа) производные, и масштабные параметр t. Рассмотрено несколько примеров применения методики при решении геологических задач.
Применение теории масштабного пространства для обработки ЦМР дает хорошие результаты при решении задач геолого-структурного районирования. Интерпретация синтезированных изображений, позволяет более точно устанавливать размеры и взаимоотношения геологических объектов.

Дистанционные методы в геологии и геофизике

320