ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 24.05.2019
Просмотров: 2476
Скачиваний: 3
Французская съемочная система SPOT IMAGE, установленная на спутниках типа SPOT, имеет четыре спектральных канала (4-й канал соответствует 1,55...1,75 мкм). Линейное разрешение при панхроматической съемке равно 5... 10 м, а при многозональной — 20 м. Важное преимущество данной системы — возможность получения снимков с перекрытием (получение стереопар), что позволяет проводить стереофотограмметрическую обработку снимков. Снимок захватывает участок на земной поверхности размером примерно 60 х 60 км.
Индийские спутники последнего поколения (IRS-1C, IRS-1D) оснащены съемочными системами, работающими в четырех спектральных каналах. Панхроматические снимки получают с разрешением 5...6 м, а зональные — 23 м и более.
Разработка компактных радиолокационных съемочных систем с малым потреблением энергии позволила использовать их при космических съемках. Радарные изображения, получаемые, например, с канадского спутника RADARSAT или европейского ERS, имеют разрешение 25 м. Современные методы радиолокации позволяют получать изображения с разрешением на местности до 5 м и менее. Изменяя ориентацию спутника в полете на соседних орбитах, можно производить стереорадиолокационную съемку. Существующие компьютерные программы позволяют выполнять фотограмметрическую обработку радарных снимков. При этом учитывается специфическая геометрия радиолокационных изображений, производится построение цифровых моделей рельефа как по стереопаре, так и с использованием методов радарной интерферометрии (определение геометрических параметров объектов на основе интерференции отраженных от них радиоволн).
Фотографические снимки, полученные со спутника «Комета» кадровыми камерами КВР-1000 (фокусное расстояние f= 1000 мм), имеют разрешение 2 м. Топографическая камера ТК-350, установленная на спутнике «Комета», позволяет производить съемку с перекрытиями. Разрешение изображения данных снимков — 10м. Результаты стереофотограмметрической обработки снимков используют для создания и обновления мелкомасштабных планов и карт. Спутники «Комета» запускают на срок до 1 мес.
Широко используют фотографические изображения, получаемые со спутников серии «Ресурс-Ф», оснащенные фотографическими камерами КФА-1000, КФА-3000, КАТЭ-200 и четырехканальным фотоаппаратом МК-4.
На территории страны имеется большое число региональных пунктов приема космических изображений, получаемых со спутника «Ресурс - О». На спутнике установлены многозональные сканеры МСУ-Э с разрешением 45 м и МСУ-СК с разрешением 150 м. Благодаря свободному доступу снимки широко используют в отечественных организациях, занимающихся исследованиями природных ресурсов.
Существуют многолетние космические проекты исследования земной поверхности, разрабатывают и реализуют новые. Информацию о них и процедуре заказа снимков можно узнать через Интернет.
Для широкого пользования разработаны и применяют станции приема и обработки изображений (низкого и среднего разрешения) земной поверхности. Аппаратно-программные комплексы включают: персональные компьютеры, антенную систему, устройство сопряжения антенной системы с компьютером и программное обеспечение. С помощью параболической антенны, установленной на поворотном устройстве, принимают передаваемые со спутника изображения. Программные средства обеспечивают слежение за спутником, автоматический прием данных, их визуализацию, просмотр и оценку. Визуализация изображения производится в черно-белом или цветном варианте, осуществляется синтезирование зональных снимков. Проводится географическая привязка всего снимка или его фрагмента, а также программными средствами рассчитываются географические координаты для каждого пикселя изображения. Выполняется фотограмметрическое преобразование изображений, составляются накидные монтажи. Программные средства позволяют выполнить тематическую обработку изображений и представить результаты обработки в картографическом виде.
-
Дистанционное зондирование Земли. Понятие, методы, данные, приложения. Характеристики, определяющие востребованность космических снимков. Международное сотрудничество в области ДЗЗ.
Дистанционное зондирование, говоря обобщенно, - это способы получения информации об объекте на расстоянии без вступления с ним в прямой контакт, т.е. без непосредственного контакта приемных чувствительных элементов аппаратуры с поверхностью исследуемого объекта.
К методам дистанционного зондирования относятся все методы неконтактного получения информации, такие как сейсморазведка, гравиразведка и т.д. Среди них особое место занимают методы ДЗЗ из космоса.
Под дистанционным зондированием (Remote Sensing) поверхности Земли понимается наблюдение и измерение энергетических и поляризационных характеристик излучения объектов в различных диапазонах электромагнитного (ЭМ) спектра с целью определения местоположения, вида, свойств и временной изменчивости объектов окружающей среды без непосредственного контакта с ним измерительного прибора.
В рамках изучаемой дисциплины к методам ДЗЗ относится группа методов получения изображения земной поверхности в определенных участках ЭМ спектра с авиационных и космических летательных аппаратов для изучения состояния или тематического картографирования поверхности.
Таким образом, данные ДЗЗ – это, прежде всего, аэрофотоснимки и космические снимки (КС) поверхности Земли.
ДЗЗ имеет широкий круг приложений, начиная с военной разведки. В невоенной сфере большинство приложений относится к категории исследования окружающей среды:
1. Атмосфера: температура, осадки, распределение и тип облаков, концентрация газов и т.д.
2. Земная поверхность: топография, температура, альбедо, влажность почвы, тип и состояние растительности, антропогенные нагрузки и т.д.
3. Океан: температура, топография, цвет водной поверхности (планктон) и т.д.
4. Криосфера: распределение, состояние и динамические подвижки снега, морского льда, ледников.
Исторически один из наиболее развитых способов получения информации об объектах земной поверхности – это сбор информации «в поле». Сплошное изучение значительных по площади территории методами наземной съемки требует огромных экономических и временных затрат. Необходимо отметить, что наземных исследованиях трудно добиться синхронности, одновременности наблюдений на всех участках. Ко всему этому зачастую добавляется такой фактор, как труднодоступность территории.
Этих недостатков лишены методы ДЗЗ. Одной из наиболее важных характеристик ДЗЗ является возможность накапливать данные о большой области земной поверхности или объеме атмосферы за короткий промежуток времени, получая практически моментальный снимок.
Например, с помощью сканера на геостационарном метеорологическим спутнике Meteostat изображение примерно четверти поверхности Земли формируется менее чем за полчаса.
Если этот аспект рассматривать в сочетании с тем фактом, что с помощью спутниковых систем можно получать данные в ситуациях сложных для наземных исследований, когда они медленны, дороги, опасны, политически неудобны, по потенциальная помощь ДЗЗ становится еще более очевидной. Дополнительным преимуществом ДЗЗ является возможность систем выдавать калиброванные данные в цифровом виде, которые могут быть введены прямо в компьютер для обработки.
В современных условиях следующие характеристики определяют востребованность космических снимков:
- Объективность – каждый КС является документом, объективно отражающим состояние местности на момент съемки. Подделать КС практически невозможно, так как съемку ведут различные компании-операторы и попытки изменения данных могут быть легко обнаружены.
- Актуальность – материалы космической съемки можно получить на различные даты, включая съемку на заказ, которая осуществляется, как правило, в течение нескольких недель.
- Масштабность – современные приборы позволяют одновременно снять значительные по площади территории с довольно высокой степенью детализации.
- Экстерриториальность – участки съемки никак не привязаны к государственным и территориальным границам и для проведения съемки не требуется разрешение.
- Доступность – в настоящее время данные ДЗЗ с пространственным разрешением 2м и ниже являются открытыми. Процедура заказа и получения снимков достаточно проста.
Данные ДЗЗ, особенно полученные с космических спутников, зачастую нельзя получить никаким другим способом. Современная служба погоды в значительной мере основана на наблюдениях со спутников. Следует отметить, что больше территория государства, тем более эффективно применение дистанционных методов.
Согласно Московской конвенции от 3 декабря 1986 г. О передаче и использовании данных ДЗЗ из космоса, исследование и использование космического пространства осуществляются на благо и в интересах всех стран независимо от уровня их экономического или научного развития и устанавливается принцип, в соответствии с которым космическое пространство открыто для исследования и использования на основе равенства. Эта деятельность осуществляется на основе уважения принципа полного суверенитета всех государств и народов над своими богатствами и природными ресурсами, с должным учетом признаваемых по международному праву интересов других государств и организаций, находящихся под юрисдикцией. Подобная деятельность должна осуществляться таким образом, чтобы не наносить ущерба законным правам и интересам зондируемого государства.
Организация объединенных наций и соответствующие учреждения системы ООН содействуют международному сотрудничеству в области ДЗЗ, включая техническую помощь и координацию. Доступ к данным ДЗЗ регулируется так называемой политикой «открытого неба» (Open Sky Policy). Основным международным консультативным органом координации политики в области ДЗЗ является CEOS (Committee on Earth Observation Satellites).
-
Электромагнитный спектр. Длины волн, используемые при дистанционном зондировании.
Любое тело, температура которого выше абсолютного нуля (0 К),является источником электромагнитного излучения, поскольку его молекулы находятся в возбужденном состоянии, которое отличается от состояния полного покоя. В частности, такими источниками являются Солнцу и Земля. Все тела при температуре выше абсолютного нуля излучают электромагнитные волны, которые могут иметь разную длину волны. Диапазон длин волн от гамма-излучения до радиоволн принято называть электромагнитным спектром.
При дистанционном зондировании используют несколько диапазонов электромагнитного спектра. Ту его часть, в которой применимы законы оптики, называют оптическим диапазоном.
Законы оптики описывают такие явления, как отражение и преломление, которые можно использовать для фокусировки излучения. К оптическому диапазону относится рентгеновское излучение (0,002 мкм), видимый свет и инфракрасное изучение вплоть до дальней зоны (1000 мкм). Наименьшие длины волн, которые используются при дистанционном зондировании, относятся к ультрафиолетовой части спектра, расположенной непосредственно за фиолетовой зоной видимого диапазона.
Видимый диапазон, который часто называют световым, занимает относительно небольшую часть электромагнитного спектра. Это единственный диапазон, в котором применимо понятие цвета. Основными цветами принято считать синий, зеленый и красный. Это относится и к соответствующим диапазонам видимого спектра.
Наибольшие длины волн, которые используют при дистанционном зондировании, принадлежат тепловому инфракрасному и микроволновому диапазонам. Тепловое инфракрасное излучение содержит информацию о температуре поверхности, которая может быть связана, например, с минеральным составом пород или с определенной растительностью. Микроволновый диапазон используют для получения информации о шероховатости и других свойствах поверхности, в частности о содержании влаги.
-
Природные условия съемки. Поглощение и перенос излучения в атмосфере. Окна прозрачности атмосферы.
Освещенность земной поверхности, т.е. количество световой энергии, приходящейся на единицу площади, преимущественно складывается из прямой и рассеянной солнечной радиации, соотношение между которыми меняется в зависимости от высоты Солнца, крутизны и ориентировки склонов.
При высоком Солнце преобладает прямая радиация, что приводит к резким различиям в освещенности склонов разной экспозиции: одни склоны оказываются освещенными, другие — в тени или полутени. В ясный, безоблачный день в околополуденные часы освещенность склонов может различаться в четыре—шесть раз. Тени в это время занимают наименьшую площадь, но зато плотность их очень велика, поэтому объекты в тенях распознаются очень неуверенно или не распознаются вовсе. При низком Солнце возрастает доля рассеянной радиации, тени становятся более прозрачными, хотя и значительно большими по площади. Разница в освещенности склонов разной экспозиции уменьшается.
Повысить надежность дешифрирования территорий с разными природными условиями можно, используя снимки, полученные при разной высоте Солнца. Так, залесенные территории лучше дешифрируются при минимальных размерах теней, т.е. при высоком Солнце (более 40°), так как в противном случае падающие тени деревьев верхнего яруса закрывают кроны более низких ярусов. Наоборот, микрорельеф в степных и пустынных районах более уверенно распознается при низком Солнце за счет большей площади теней. При дешифрировании горных территорий наибольший эффект дает использование снимков, полученных при средней высоте Солнца, когда тени не слишком велики и более прозрачны, чем в полдень.
Приход солнечной радиации на поверхность Земли зависит от ориентировки и крутизны склонов. Не только прямое, но и рассеянное освещение всегда больше на склонах южной экспозиции. В январе крутые южные склоны могут иметь продолжительность возможного облучения в 13-14 раз больше, чем северные. Горизонтальные и наклонные участки по-разному освещаются Солнцем: в утренние часы наклонные (к Солнцу) поверхности освещены сильнее, чем горизонтальные, а в полдень, наоборот, больше радиации поступает на горизонтальные участки. Это приводит к тому, что одинаковые или близкие по характеру объекты на разных склонах изображаются на снимках неодинаково, что важно иметь в виду при дешифрировании.