Кратко — рабочий план интеграции и ожидаемые погрешности/несоответствия.
1) Предварительная подготовка данных
- Оцифровать негативы/плёнки с высоким разрешением (сканер, рекомендуемая плотность: $2400$–$4000$ dpi).
- Удалить пыль/артефакты сканирования, сохранить метаданные.
2) Геометрическая калибровка исторических съёмок
- Определить внутр. ориентацию (фок. расстояние, положение фидуциальных меток) — или восстановить через фидуциалы/краевые метки.
- Сделать относительную стыковку стереоблока (если есть перекрытие) для получения исторической DSM/точечного облака/ортоплана.
3) Обработка современных БПЛА‑данных
- Стандартный SfM/MVS → плотное облако, DSM/DEM, ортофото; качество GCP: стремиться к точности < $1$ пикселя / сантиметровому уровню, если нужно.
4) Обоснование единых опорных систем
- Привести исторические и современные ортофото/DEM в одну систему координат и проекцию (единый геодатум).
- Использовать GCP, равномерно распределённые по площади; если прямые GCP отсутствуют, искать устойчивые элементы (крупные камни, дорожные развязки, старые здания).
- После привязки оценить RMSE: целевой ${\text{RMSE}}_{\text{XY}}<1\text{пиксель}$ или < $1$–$3$ м в зависимости от исходного разрешения.
5) Сопряжение (ко-регистрация) и нормализация
- Орторектифицировать обе эпохи с использованием одного DEM/геометрии или выполнить точную ко-регистрацию через автоматические алгоритмы (корреляция, SIFT/ORB + аффин/полевые трансформации).
- Радиометрическая нормализация: гистограммное выравнивание, многомасштабная фильтрация, если потребуется сравнение по цвету/индексам (NDVI — для современных мультиспектральных съёмок).
6) Выявление изменений
- Методы: пиксельное вычитание/раскладка, индексные различия (например, NDVI для растительности), классификация (объектно‑ориентированная или CNN/semantic segmentation), сравнение форм рельефа через DEM differencing (DoD).
- Для объёмных изменений использовать: $\Delta z=z_{\text{UAV}}-z_{\text{hist}}$. Для значимости изменений порог установить как
$$z_{\min }=k\sqrt{{\sigma }_{\text{hist}}^2+{\sigma }_{\text{UAV}}^2},$$ где $k$ (напр., $k=1.96$) даёт доверительный уровень $95\%$.
7) Валидация и представление
- Верифицировать изменения полевыми замерами или по независимым источникам (карты, кадры других лет).
- Оценивать чувствительность: минимально детектируемая горизонт./вертик. смена определяется суммарной погрешностью привязки и DEM.
Ожидаемые источники погрешностей и несоответствий
- Геометрические:
- неправильная или неполная внутренняя калибровка исторической камеры;
- искажения от плёнки (усадка, деформация) и сканера;
- различия в высоте съёмки и угле обзора (навигационные/наклонные кадры) → параллакс;
- недостаток/плохое распределение GCP → систематические смещения/вращения/масштабные ошибки.
- Высотные:
- использование разных DEM/разрешения; ошибки в DEM приводят к смещениям объектов по плану при орторектификации;
- изменение рельефа самим ландшафтом (сыпучие породы, карьеры) усложняет привязку.
- Радиометрические и содержательные:
- различия в спектральной чувствительности (ч/б плёнка против RGB/мультиспектра БПЛА), сезонность/фенология растительности, облака/тени;
- разная пространственная разрешающая способность: мелкие объекты могут быть видимы только на современных съемках.
- Временные и интерпретационные:
- временной разрыв ($60$ лет) — объекты, считавшиеся «постоянными», могли измениться;
- ошибки визуальной интерпретации исторических снимков (различие тонов/контрастов).
- Статистические:
- накопление случайных ошибок при бандл‑подгонке/интерполяции;
- ошибки при ресемплинге/интерполяции растров.
Практические рекомендации для уменьшения погрешностей
- Сканы высокого разрешения; сохранять фидуциальные метки; восстанавливать внутр. ориентацию.
- Собирать/использовать качественные GCP в полевых условиях или через неподвижные объекты.
- Орторектифицировать обе эпохи на одном DEM либо корректировать DEM совместно.
- Калибровать радиометрию и приводить к сопоставимому разрешению (резамплинг, фильтрация).
- Квантифицировать неопределённость изменений (формула выше) и приводить порог устойчивости изменений.
Коротко: ключ — точная геометрическая привязка и учёт разницы в сенсорах/резолюции/сезонности; переход от ортофото к DEM‑сравнениям + явная оценка погрешностей даёт надёжные выводы о ландшафтных изменениях за $60$ лет.