ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.05.2019
Просмотров: 5971
Скачиваний: 3
66
рактеристикам сходные с данными IKONOS (адрес сайта OrbImage –
www.orbimage.com [21]. 5 мая 2005 г. с космодрома Шрикарихота под
Мадрасом был запущен CartoSat-1 (ISR-5P). Установленная на нем аппа-
ратура позволяет получать стереоснимки поверхности Земли с простран-
ственным разрешением 2,5 м. На основе таких изображений можно стро-
ить подробные трехмерные модели местности.
С европейского ресурсного спутника ENVISAT большой популяр-
ностью пользуются данные радиолокатора бокового обзора (15-45 граду-
сов) с синтезированной апертурой – ASAR. Данные ASAR востребованы
во многих приложениях – от наблюдений за состоянием ледового покро-
ва и мониторинга районов стихийных бедствий до мониторинга разливов
нефтепродуктов.
Вопросы для самопроверки:
1. Какие преимущества обеспечивает использование в ГИС данных оптико-
электронных космических систем наблюдения?
2. На какие участки спектра делится диапазон электромагнитных волн?
3. Какое излучение регистрируется в оптическом диапазоне?
4. Какое излучение регистрируется в тепловом диапазоне?
5. Какое излучение регистрируется в радиоволновом диапазоне?
6. Приведите пример программного комплекса по интерпретации изображе-
ний для ГИС.
7. Опишите характеристики аппаратного комплекса ASTER, установленного
на платформе спутника TERRA.
8. Какими преимуществами обладает совместное использование цифровой
карты и космоснимка?
9. Назовите спутники высокого пространственного разрешения, данные с
которых доступны для коммерческого использования.
4.4. Лидары
В настоящее время для сбора данных о топографии местности все
шире используются бортовые лазерные сканеры – лидары (от LIDAR:
Light Detection And Ranging – Оптическая регистрация и измерение)
[1]. Лидары устанавливаются на летательных аппаратах и обеспечивают
прямое измерение профиля земной поверхности с высокой точностью.
Сканер вырабатывает высокочастотный лазерный импульс и принимает
отраженный от земли сигнал с задержкой и интенсивностью, параметры
которых зависят от высоты и качества отражающей поверхности. Далее
сигнал обрабатывается с учетом данных бортового GPS-приемника внут-
ренними подсистемами сканера.
Данные LIDAR отображаются в ГИС в виде наборов точек, гридов
или изолиний. Например, для представления данных лидара о высоте
лучше подходит формат грид, в котором картируемая область делится на
создан в pdfFactory Pro пробной версии
67
ячейки, и каждой ячейке присваивается значение высоты поверхности
над уровнем моря. Набор данных в виде грида обеспечивает более рав-
номерное и непрерывное отображений поверхности и предоставляет
лучшие возможности для анализа, управления и отображения геоданных,
рис.47.
Рис.47. Изолинии равных высот, построенные по данным LIDAR в виде грида
Например, первый российский космический лидар называется
БАЛКАН. 20 мая 1995 г. он был успешно выведен на орбиту в составе
модуля «Спектр» орбитальной станции «Мир».
Вопросы для самопроверки:
1. Какая новая технология используется для сбора данных о топографии ме-
стности?
2. В виде каких моделей данных отражаются измерения лидаров в ГИС?
3. Назовите первую модель российского космического лидара.
4.5. Системы спутникового позиционирования
Автоматизированная компьютерная обработка разнородной про-
странственной географической информации с использованием ГИС-
технологий вызвала необходимость получения высокоточных координат.
В настоящее время высокоточное определение местоположения на мест-
ности как в статике так и в движении достигается использованием дан-
ных с систем спутникового позиционирования, которые затем интегри-
руются в ГИС.
Техника навигационных определений по сигналам искусственных
спутников Земли (ИСЗ) стала отрабатываться начиная с 1957 г. Спутни-
создан в pdfFactory Pro пробной версии
68
ковые радионавигационные системы первого поколения появились в на-
чале 60—х годов.
В настоящее время в мире функционируют три основные системы
спутникового позиционирования с разной степенью навигационного по-
крытия и уровнем сервиса предоставляемых навигационных услуг – GPS
(США), ГЛОНАСС (Россия), Galileo (Европейский Союз). Рассмотрим
основные принципы организации систем спутникового позиционирова-
ния.
4.5.1.GPS (США)
Как нередко бывает с высокотехнологичными проектами, инициа-
торами разработки и реализации системы GPS (Global Positioning System
- система глобального позиционирования) в США стали военные. Проект
спутниковой сети для определения координат в режиме реального вре-
мени в любой точке земного шара был назван Navstar (Navigation system
with timing and ranging - навигационная система определения времени и
дальности), тогда как аббревиатура GPS появилась позднее, когда систе-
ма стала использоваться не только в оборонных, но и в гражданских це-
лях.
Первые шаги по развертыванию навигационной сети были предпри-
няты в середине семидесятых, коммерческая же эксплуатация системы в
сегодняшнем виде началась с 1995 г.
Система GPS в целом состоит из трех сегментов: космического,
управляющего, пользовательского.
Космический сегмент. Основой системы являются 24 GPS-
спутника, движущихся над поверхностью Земли по 6 орбитальным тра-
екториям (по 4 спутника на каждой), на высоте 20180 км, Наклонение
траекторий составляет 55 градусов.
Спутники GPS распределены по шести орбитальным плоскостям.
Орбиты спутников обеспечивают одновременную видимость от четырех
до двенадцати аппаратов в любой точке земной поверхности. Срок служ-
бы каждого из них составляет 10 лет, их заменяют по мере выхода из
строя.
Управляющий сегмент. В этот сегмент GPS входят 5 контрольных
центров (включая мастер-центр), дислоцированных на американских во-
енных базах. Станции наблюдения, расположенные на Гавайях, атолле
Кваджелейн (Kwajalein), островах Вознесения (Ascension Island) и Диего-
Гарсия (Diego Garcia) и в Колорадо-Спрингс (Colorado Springs), три на-
земные антенны (на островах Вознесения, Диего-Гарсия и атолле Квад-
желейн), а также главная контрольная станция, расположенная на базе
Falcon военно-воздушных сил США в Колорадо. Станции наблюдения
создан в pdfFactory Pro пробной версии
69
следят за спутниками, записывая всю информацию об их движении, ко-
торая передается на главную командную станцию для корректировки ор-
бит и навигационной информации.
Пользовательский сегмент. Самый насыщенный сегмент - в него
входят десятки и сотни тысяч стационарных и персональных GPS-
приемников, которые продаются в виде автономных устройств, модулей
расширения к портативным компьютерам или же встраиваются в опреде-
ленные виды оборудования (часы, сотовые телефоны и др. устройства).
Пользовательские приемники позволяют определить координаты места,
регистрируя излучаемые видимыми в данной точке спутниками сигналы.
Среди независимых устройств наибольшую популярность имеют прием-
ники, производимые компанией GARMIN (www.garmin.com). Компания
выпускает очень широкую модельную сетку устройств, начиная от про-
стейших персональных навигаторов до серьезных морских и авиацион-
ных приборов. Приёмники часто дополняются системами электронной
картографии и другими специализированными электронными сервисами.
Вопросы для самопроверки:
1. Назовите три основные системы спутникового позиционирования,
функционирующие в мире.
2. Перечислите основные принципы организации системы спутникового
позиционирования GPS (США).
4.5.2. ГЛОНАСС (Россия)
Подсистема космических аппаратов (ПКА) системы ГЛОНАСС со-
стоит из 24-х спутников, находящихся на круговых орбитах высотой
19100 км, наклонением 64,8 град, и периодом обращения 11 часов 15 ми-
нут в трех орбитальных плоскостях. Орбитальные плоскости разнесены
по долготе на 120 град. В каждой орбитальной плоскости размещаются
по 8 спутников. Такая конфигурация ПКА позволяет обеспечить непре-
рывное и глобальное покрытие земной поверхности и околоземного про-
странства навигационным полем, рис.48.
создан в pdfFactory Pro пробной версии
70
Рис. 48. Модель орбитальной группировки в системе ГЛОНАСС в виде трех орби-
тальных колец при взгляде со стороны северного полюса мира
Подсистема контроля и управления состоит из Центра управления
системой ГЛОНАСС и сети станций измерения, управления и контроля,
рассредоточенной по всей территории России.
Навигационная аппаратура потребителей состоит из навигационных
приемников и устройств обработки, предназначенных для приема нави-
гационных сигналов спутников ГЛОНАСС и вычисления собственных
координат, скорости и времени.
Информация, предоставляемая навигационным сигналом стандарт-
ной точности, доступна всем потребителям на постоянной и глобальной
основе и обеспечивает, при использовании приёмников ГЛОНАСС, воз-
можность определения: горизонтальных координат с точностью 50-70 м;
вертикальных координат с точностью 70 м; составляющих вектора ско-
рости с точностью 15 см/с точного времени с точностью 0,7 мкс.
Для определения пространственных координат и точного времени
требуется принять и обработать навигационные сигналы не менее чем от
4-х спутников ГЛОНАСС.
При увеличении количества спутников до 18 на территории России
обеспечивается практически 100%-ная непрерывная навигация. На ос-
тальной части Земного шара при этом перерывы в навигации могут дос-
тигать до полутора часов. Практически непрерывная навигация по всей
территории Земного шара обеспечивается при орбитальной группировке
из 24-х спутников.
Первый запуск спутника по программе ГЛОНАСС (Космос 1413)
состоялся 12 октября 1982 года. Система ГЛОНАСС была официально
принята в эксплуатацию 24 сентября 1993 года. Полная группировка в
составе 24-х спутников в соответствии с федеральной целевой програм-
создан в pdfFactory Pro пробной версии