Файл: Методы ДИ. Шпоры.docx

Излучение от объекта попадает на сенсор, который регистрирует пространственную информацию. Идеальный сенсор должен иметь простую и компактную конструкцию и обладать высокой точностью. Кроме того, он должен почти не потреблять энергии для своей работы.

Данные, зарегистрированные сенсором, передаются на наземную станцию, где мгновенно преобразуются в интерпретируемую форму, которая позволяет идентифицировать все части изучаемого объекта по их физическим, химическим и биологическим свойствам.

Рис. 2 Идеальная схема дистанционного зондирования

В этом виде данные предоставляются потребителям, которые, тем не менее, должны обладать большим опытом использования материалов ДЗ в своих предметных областях.

Конечно, на практике идеальной системы дистанционного зондирования не существует в силу следующих причин:

1 .Ни один источник не способен обеспечить однородность потока излучения как в пространстве, так и во времени.

2. Из-за взаимодействия излучения с газами атмосферы, молекулами водяного пара и атмосферными частицами изменяется интенсивность излучения и его спектр.

3.Одно и то же вещество при разных условиях может иметь разную спектральную чувствительность. В то же время, спектральная чувствительность разных веществ может совпадать.

4.На практике не существует идеального сенсора, с помощью которого можно было бы регистрировать все длины волн электромагнитного спектра.

5.Из-за технических ограничений передача данных и их интерпретация иногда выполняются с задержкой по времени. Формат передаваемых данных также может отличаться от того, который требуется потребителю, и в результате потребитель получает данные в нужном формате лишь спустя некоторое время.

6.Потребители могут не обладать необходимой информацией о параметрах сбора данных ДЗ и не иметь достаточного опыта для их анализа и дешифрирования.

Дистанционное зондирование можно рассматривать как составную часть информационной системы. Во многих областях данные ДЗ являются ключевым компонентом в процессе принятия решений. Простая замкнутая схема такого процесса безобратных связей показана на рис.3.

Начальная точка, которая одновременно является и конечной точкой всего процесса, – информационные запросы групп специалистов. По существу, потребитель, а точнее, его нужды – это самое главное звено любой системы управления информацией. На схеме представлены различные дисциплины, связанные с Землей и ее ресурсами. Глобус на заднем плане символизирует глобальный масштаб такой системы. Информационные запросы логически связаны с требованиями заказчиков и потребителей продукции к материалам ДЗ.

Оптимальный способ использования данных наблюдения поверхности Земли со спутников заключается в том, чтобы анализировать их совместно с информацией из других источников, – в этом случае они становятся необходимой составляющей процесса принятия решений и моделирования в любой предметной области. Еще один важный принцип дистанционного зондирования – многокомпонентность – реализуется в виде различных методов съемки и анализа данных.

---

Рис. 3. Процесс получения и анализа данных дистанционного зондирования

7. Виды аэрокосмических съемок: фотографическая, многозональная фотографическая, телевизионная, сканерная.

Аэрокосмические съемки, выполняемые при специально создаваемом искусственном освещении, называются активными, а при естественном (солнечном) – пассивными. К пассивным относят съемки, которые предусматривают регистрацию отраженного солнечного или собственного излучения Земли, а к активным – регистрацию отраженного искусственного излучения.

Фотографическая съемка

Под фотографической съемкой понимают сложный технологический процесс, включающий работы от проведения фотографирования с летательных аппаратов до получения фотографических снимков.

Фотографическая съемка выполняется в видимом диапазоне спектра электромагнитных волн (0,4-0,9 мкм). При ее проведении обязательным условием является наличие на борту носителя аппаратуры фотографической системы.

Фотографическая съемка проводится с самолетов, пилотируемых кораблей и орбитальных станций, картографических спутников и т.д., кадровыми, панорамными и щелевыми фотокамерами, работающими в автоматическом, полуавтоматическом и ручном режиме.

Основной задачей фотографической съемки является повышение информативности изображений, что в свою очередь связано с увеличением разрешающей способности фотографий, выбором определенных спектральных зон, обеспечением высоких фотографических, фотометрических и фотограмметрических качеств. Решение данных вопросов требует использования на борту летательных аппаратов различных типов фотоаппаратов.

Материалы фотографической съемки обладают высокими геометрическими, изобразительными и информационными свойствами. Легкость зрительного восприятия изображения позволяет их использовать для визуального дешифрирования различных объектов. Материалы фотографической съемки широко используются для изучения природных явлений, составления тематических и топографических карт.

Многозональная фотографическая съемка

Фотографическое изображение объекта на аэрокосмическом снимке формируется в зависимости от его способности поглощать или отражать электромагнитные волны определенной длины.

Например, если наблюдать ель или березу через синий светофильтр, их яркость будет одинаковой, а через красный – кроны ели будут темнее, чем у березы. Еще больше различия между лиственными и хвойными породами в инфракрасных лучах. При наблюдении через красный светофильтр мутная и чистая вода будут иметь одинаковую спектральную яркость, а через сине-голубой – мутная вода выглядит значительно светлее.

Если получить снимки в различных зонах спектра, то на них можно распознать объекты и их свойства по различиям их спектральной яркости. Такой вид съемки получил название многозональной.

---

Сущность многозональной фотографической съемки заключается в том, что одна и та же территория или участок местности одновременно фотографируются в нескольких узких зонах электромагнитного спектра, при одних и тех же технических и погодных условиях съемки.

Телевизионная съемка

Телевизионная съемка ведется телевизионными камерами в оптическом диапазоне электромагнитного спектра (0,4-1,1 мкм). Сущность телевизионной съемки заключается в том, что оптическое изображение местности преобразуется в электрический видеосигнал. Телевизионные приемники относятся к оптико-электронным системам дистанционного зондирования.

Телевизионные камеры используются для глобальных съемок с геостационарных спутников. Телевизионная съемка для метеорологических целей проводится на спутниках «Метеор», «Ресурс-0», а также американских «Тайрос» и «Нимбус». Эти снимки используются для дешифрирования облачного покрова, составления карт облачности, которые используются для прогноза погоды. Также они используются для изучения снежного покрова в целях гидрологических прогнозов и анализа ледовой обстановки на морях.

Кроме метеорологических целей и исследования земной поверхности, телевизионная съемка используется при изучении планет Солнечной системы и их спутников.

Основные достоинства телевизионных съемок – оперативности (получение изображений в реальном или близком к реальному масштабу времени), технологичность в обработке, обеспечение быстрой и многократной повторности съемок одних и тех же территорий.

Сканерная съемка

Сканерная съемка, в отличие от фотографической и телевизионной, может выполняться от видимого диапазона до инфракрасного теплового с длиной волны в единицы и десятки микрометров. Для съемки используются оптико-механическое сканирующее устройство, которое состоит из вращающегося зеркала, устанавливаемого под углом 45° к направлению вращения, перпендикулярному к плоскости орбиты, и детекторов, чувствительных к излучению определенных длин волн.

Принцип работы оптико-механического сканирующего устройства заключается в следующем: сканирующий элемент (вращающееся зеркало), поэлементно просматривая местность поперек движения носителя (рис. 2), посылает лучистый поток в объектив и далее на точечный фотоприемник (детектор), который преобразует его в электрический сигнал, передаваемый с носителя по каналам связи на наземные приемные станции.

Отличительная особенность сканерных снимков состоит в том, что их изображение состоит из полос (сканов), которые в свою очередь состоят из отдельных элементов (пикселов).

Разрешающая способность изображений, получаемых сканирующими системами, и ширина охвата съемкой полосы зависят от угла сканирования (обзора) и мгновенного (элементарного) угла зрения. Угол сканирования и мгновенный угол зрения, а следовательно, охват съемкой и разрешение на местности – взаимосвязанные величины. Чем выше разрешение сканера, тем меньше охват съемкой местности.

---

8. Инфракрасная и инфракрасная тепловая съемки. Основные направления использования ИК тепловой съемки.

Инфракрасная и инфракрасная тепловая съемки

Данные виды съемок выполняются с использованием инфракрасных сканирующих радиометров, однако различаются диапазоном спектра, в котором они проводятся.

9. Аэрофотосъемка. Плановая и перспективная съемка. Маршрутная и площадная съемка. Поперечное и продольное перекрытие снимков. Рабочая площадь снимка.

Технические показатели аэрофотосъемки

При создании топографической основы фотограмметрическим методом используют снимки, полученные отечественными аэрофотоаппаратами типа АФА-ТЭ, АФА-ТЭС, а из зарубежных — LMK, RC-30 (Leica). В качестве основных носителей съемочной аппаратуры применяют самолеты: Ан-2, Ан-30, Ту-134СХ, Ил-20М.

В некоторых случаях съемку проводят с вертолетов, мотодельтапланов, управляемых по радио авиамоделей и воздушных шаров. Съемку выполняют в ясную солнечную погоду, при отсутствии облаков. Комплекс аэрофотосъемочных работ состоит из нескольких этапов:

• разработки технического задания (проекта), включающего технические параметры съемки: границы участка съемки, высоту и масштаб фотографирования, фокусное расстояние АФА, продольное и поперечное перекрытие снимков, тип аэрофотопленки, сроки съемки и т. д. При использовании современных технических средств производства аэрофотосъемки, таких, как навигационная система GPS и компьютерная система управления полетом и работой аэрофотоаппарата типа ASCOD, разработка задания имеет свои особенности. Получают координаты проектируемых центров фотографирования, т. е. точек, в которых происходит открытие затвора АФА (экспонирование). Для этого на топографическую карту масштаба 1:100 000 наносят заданную границу участка (объекта) аэрофотосъемки. Затем с помощью дигитайзера опреде­ляют координаты поворотных точек границы участка съемки, ко­торые вводят в бортовой компьютер. В компьютер также вводят масштаб аэрофотосъемки, величину продольного и поперечного перекрытия, фокусное расстояние и формат снимков. По этим данным вычисляют координаты проектируемых центров фотографирования в системе координат WGS-84;

• подготовки аэрофотосъемочного оборудования, полетного задания и т.п.

• аэрофотографирования;

• фотолабораторной обработки аэрофильмов (проявление, фиксирование, сушка, нумерация негативов, контактная печать аэроснимков);

• составления накидного монтажа и изготовления его репродукции, оценки фотографического и фотограмметрического качества материалов аэрофотосъемки;

• сдачи материалов аэрофотосъемки заказчику.

При аэрофотографировании масштаб получаемых снимков, по экономическим соображениям, мельче масштаба создаваемого плана. По масштабу фотографирования съемку разделяют на: крупномасштабную (1: М > 1:15 000), среднемасштабную (1:16 000 < 1 :М< 1:50 000), мелкомасштабную (1:М < 1:51 000) и сверхмелкомасштабную (1:М < 1:200 000).

---

Фотосъемку в зависимости от угла отклонения оптической оси объектива АФА от вертикали, как было рассмотрено ранее, делят на плановую и перспективную.

Плановой называют аэрофотосъемку, выполняемую при верти­кальном положении оптической оси, при этом угол отклонения допускается до 3°.

Использование гиростабилизирующих аэрофотоустановок при фотографировании местности позволяет получить снимки с углом наклона 7... 10 мин (предельное значение утла 40 мин). При создании планов и карт крупного масштаба применяют снимки, полу­ченные в результате проведения плановой аэрофотосъемки.

При перспективной съемке угол отклонения оптической оси от вертикали может достигать 45°. Ее выполняют для увеличения зоны захвата снимаемой местности при обзорных или рекогнос­цировочных работах.

При планово-перспективной съемке используют несколько аэрофотоаппаратов одновременно — одним АФА проводят плановую съемку, другими перспективную. Это позволяет фотографировать полосу местности до горизонта.

По количеству и расположению снимков различают однокадровую (одинарную), маршрутную и многомаршрутную (площадную) аэрофотосъемку.

При однокадровой фотосъемке получают одиночные снимки участков земной поверхности.

При маршрутной фотосъемке изображение полосы местности представляется в виде некоторого количества снимков, получен­ных по направлению (маршруту) полета летательного аппарата. Маршрут полета может быть прямолинейным, криволинейным или ломаным. Это зависит от вида фотографируемого объекта и целей съемки. Например, при обследовании или проектировании линейных объектов (дорог, трубопроводов, линий электропередачи, каналов и т. п.) съемку проводят по криволинейным или лома­ным маршрутам.

Многомаршрутная (площадная) фотосъемка представляет собой получение снимков местности с нескольких параллельных марш­рутов (рис.3). Маршруты прокладываются чаще всего по на­правлениям восток—запад—восток или север—юг—север. Пло­щадную аэрофотосъемку применяют при картографировании или обследовании больших территорий.

Перекрытиями называют части аэроснимков, на которых изображена одна и та же местность. Значения перекрытий выражают в процентах от длины стороны снимков.

Взаимное перекрытие снимков одного маршрута — это продольное перекрытие, рассчитываемое по формуле

,

где — размер перекрывающихся частей снимка; — длина стороны снимка по направлению маршрута.

Продольное перекрытие снимков рассчитывают или задают, исходя из технологии фотограмметрической обработки снимков (или иных соображений). Величина его может быть 60, 70, 80, 90 %. Перекрытие двух смежных снимков называют двойным (на рис. 3 обозначено цифрой 1). Зона перекрытия трех снимков — тройное перекрытие (на рис. 3 обозначено цифрой 2) и т. д. Для каждого стандартного значения продольного перекрытия определяют минимальные и максимальные пределы.

---