Основы дистанционного зондирования Земли

Бакалавриат 2024/2025

Статус: Курс обязательный (География глобальных изменений и геоинформационные технологии)

Направление: 05.03.02. География

Кто читает: Факультет географии и геоинформационных технологий

Где читается: Факультет географии и геоинформационных технологий

Когда читается: 1-й курс, 1-4 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Охват аудитории: для своего кампуса

Преподаватели: Бушуева Ирина Сергеевна, Медведев Андрей Александрович, Тельнова Наталья Олеговна

Язык: русский

Кредиты: 5

Контактные часы: 96

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Дисциплина предназначена для студентов начальных курсов, знающих основы физической географии, физики, математической статистики и информатики. Курс направлен на формирование и развитие знаний о современных способах получения данных дистанционного зондирования и практических навыков сбора, цифровой обработки и тематической интерпретации аэрокосмических снимков для различных задач географических исследований. В курсе последовательно рассматриваются такие темы как технологии получения данных и физические основы дистанционного зондирования, планирование съемок; свойства и особенности автоматизированной обработки снимков разного типа, в т.ч. оптических и радиолокационных; основы визуального и автоматизированного тематического дешифрирования данных дистанционного зондирования в географических исследованиях. В рамках семинарских занятий студенты последовательно выполняют целостный перечень работ компьютерного практикума от планирования съемок до цифровой тематической обработки временных серий изображений. Практическая подготовка также реализуется в формате групповых и индивидуальных проектных работ по использованию технологий дистанционного зондирования в конкретных географических кейсах. Знания и навыки, полученные студентами в результате освоения данного курса, необходимы и востребованы для дальнейшего изучения учебных дисциплин по тематической интерпретации и анализу изображений методами машинного обучения и компьютерного зрения, пространственному моделированию окружающей среды; при прохождения учебных полевых практик и при подготовке проектных и квалификационных работ в части самостоятельного подбора и обработки данных дистанционного зондирования.

Цель освоения дисциплины

Формирование знаний о современных технологиях дистанционного зондирования и о сферах их применения для тематических географических исследований на разных масштабных уровнях
Приобретение практических навыков сбора, автоматизированной обработки и тематической интерпретации данных дистанционного зондирования различного типа для географических исследований

Планируемые результаты обучения

1. Объясняет особенности регистрации излучения от поверхности Земли в разных спектральных диапазонах и при разных способах дистанционного зондирования
2. Определяет тип цифрового снимка по источнику получения, спектральному, пространственному разрешению; использует разные способы визуализации снимков
3. Проводит геометрическую привязку, коррекцию и ортотрансформирование снимков
4. Принимает решение о необходимости радиометрической калибровки и атмосферной коррекции снимков и непосредственно производит такую коррекцию, создает и тематически интерпретирует индексные изображения; проводит предварительную обработку радиолокационных снимков
5. Обоснованно выбирает параметры съемки и обработки сверхвысокодетальных оптических данных с БПЛА в зависимости от места проведения и тематики географических исследований
6. Подбирает данные, необходимые для решения конкретной тематической научной или прикладной задачи географического исследования из современного фонда аэрокосмических снимков и производных продуктов их обработки, используя все имеющиеся возможности доступа к таким данным
7. Распознает и выделяет географические объекты на аэрокосмических снимках различного пространственного разрешения и типа
8. Разрабатывает схемы визуального и автоматизированного дешифрирования аэрокосмических снимков различного пространственного разрешения и типа

Содержание учебной дисциплины

Введение. Значение дистанционного зондирования для географических исследований.
Основные технологии получения данных дистанционного зондирования
Физические основы дистанционного зондирования Земли.
Аэрокосмические снимки как пространственные данные
Компьютерная обработка аэрокосмических снимков в оптическом диапазоне для улучшения их изобразительных и дешифровочных свойств
Геометрические свойства аэрокосмических снимков
Особенности предварительной обработки и тематической интерпретации радиолокационных снимков
Современный фонд данных дистанционного зондирования
Основы фотограмметрической обработки аэрокосмических снимков
Основы дистанционного зондирования с беспилотных летательных аппаратов (БПЛА)
Основы тематической интерпретации данных дистанционного зондирования в географических исследованиях
Технология и методика дешифрирования

Элементы контроля

Экзамен 3 модуля
(13) Автоматизированное дешифрирование и классификация изображений методами машинного обучения
Автоматизированное дешифрирование типов земельного покрова/землепользования по снимкам Sentinel-2 с использованием различных алгоритмов классификации изображений
Коллоквиум "Современные фонды аэрокосмических снимков"
Коллоквиум проводится в формате устного представления и обсуждения результатов ранее выполненных проектов. Преподаватель устанавливает регламент выступлений, представляющих проект и время на общее обсуждение всех прослушанных докладов.
(9) Фотограмметрическая обработка изображений
Выполнение наземной фотограмметрической съемки одиночного объекта и стереофотограмметрическая обработка полученных данных.
(2) Орбитальные характеристики спутников и планирование съемок
Изучение орбитальных характеристик ресурсных и метеорологических спутников Земли и анализ оперативности планируемой съемки на территорию исследования
Экзамен 1 модуля
(10) Формирование полетного задания для БПЛА
Формирование полетного задания для БПЛА мультироторного типа с различными параметрами съемки выбранного объекта или участка территории
(14) Анализ и автоматизированное выявление изменений
Визуальный анализ и автоматизированное выявление изменений земельного покрова/землепользования по серии разновременных мультиспектральных снимков
(4) Свойства и способы визуализации мультиспектральных изображений
Радиометрическая калибровка и атмосферная коррекция снимков
(6) Геометрическая коррекция изображений
(1) История дистанционного зондирования
(12) Визуальное дешифрирование
Составление схемы визуального тематического дешифрирования мультиспектрального снимка высокого разрешения на выбранную территорию Домашнее задание выполняется студентом в часы самостоятельной работы. В период подготовки домашнего задания проводятся регулярные онлайн-консультации с преподавателем.
(11) Эталонирование снимков
По серии снимков различного пространственного и спектрального разрешения на выбранную территорию студент составляет таблицу дешифровочных эталонов различных географических объектов и пояснительную записку к ней. Домашнее задание выполняется студентом в часы самостоятельной работы. В период подготовки домашнего задания проводятся регулярные консультации с преподавателем
(3) Спектральные образы географических объектов и диапазоны съемок
(5) Спектральные преобразования
(8) Фонды аэрокосмических снимков для географического мониторинга
Работа с электронными фондами аэрокосмических снимков. Анализ обеспеченности аэрокосмическими снимками и производными продуктами их обработки выбранной территории на заданный временной интервал; подготовка каталога метаданных и оценка применимости собранных данных для географических исследований данной территории. Домашнее задание выполняется студентом в часы самостоятельной работы. В период подготовки домашнего задания и представления его результатов на коллоквиуме проводятся регулярные онлайн-консультации с преподавателями.
(7) Основы обработки и интерпретации радиолокационных изображений
Получение, предварительная обработка и интерпретация радиолокационных изображений
Совмещение и слияние изображений

Промежуточная аттестация

2024/2025 1st module
0.1 * (1) История дистанционного зондирования + 0.2 * (2) Орбитальные характеристики спутников и планирование съемок + 0.2 * (3) Спектральные образы географических объектов и диапазоны съемок + 0.2 * (4) Свойства и способы визуализации мультиспектральных изображений + 0.3 * Экзамен 1 модуля
2024/2025 3rd module
0.1 * (5) Спектральные преобразования + 0.1 * (6) Геометрическая коррекция изображений + 0.15 * (7) Основы обработки и интерпретации радиолокационных изображений + 0.2 * (8) Фонды аэрокосмических снимков для географического мониторинга + 0.1 * (9) Фотограмметрическая обработка изображений + 0.05 * Коллоквиум "Современные фонды аэрокосмических снимков" + 0.3 * Экзамен 3 модуля
2024/2025 4th module
0.1 * (10) Формирование полетного задания для БПЛА + 0.2 * (11) Эталонирование снимков + 0.25 * (12) Визуальное дешифрирование + 0.25 * (13) Автоматизированное дешифрирование и классификация изображений методами машинного обучения + 0.2 * (14) Анализ и автоматизированное выявление изменений

Список литературы

Презентации

Кратко о дисциплине "Основы дистанционного зондирования Земли"
1) Что Вы получите от курса ОДЗЗ 2) Как устроен курс ОДЗЗ и система оценивания 3) Преподаватели и ассистенты курса

Авторы

Бушуева Ирина Сергеевна
Медведев Андрей Александрович
Тельнова Наталья Олеговна

Программа дисциплины