Видимый участок спектра
На снимке фиксируется отраженное излучение. В связи с непрозрачностью атмосферы на съемку накладываются ограничения. Окна прозрачности атмосферы
Классификация съемочных методов по высоте носителя: наземные (фототеодолит и пр.), авиационные (самолеты, вертолеты и пр.), космические (ИСЗ, пилотируемые ЛА, орбитальные станции). Условия наземной и авиационной съемки можно планировать, корректировать и т.д. Для космической (ИСЗ) определяющее значение имеют заданные параметры орбиты. Форма орбиты определяет постоянство высоты съемки, а значит и постоянство масштаба снимков. По форме выделяют круговые и эллиптические орбиты. Наклонение орбиты – угол между плоскостью орбиты и плоскостью экватора– определяет широтный пояс, охватываемый съемкой. Угол колеблется от 0° до 180°. Орбиты, наклонение которых лежит в диапазоне от 0° до 90° называются прямыми, от 90° до 180° – обратными. Орбиты с наклонением 0° (180°) – экваториальные, 90° – полярные, все остальные – наклонные. Высота орбиты определяет масштаб съемки и время действия спутника. 150-500 км: спутники фотосъемки 500-900 км: ресурсные спутники 900-1400 км: метеорологические спутники 36 000 км: геостационарные спутники Геостационарные орбиты фиксируют спутник над одной точкой, лежащей на экваторе. Период обращения определяет число витков спутника вокруг Земли в сутки, т.е. повторяемость съемки. Солнечно-синхронные орбиты: условия освещенности земной поверхности остаются одинаковыми в течение сезона. Суть – уравнивание звездной и солнечной прецессий. Всегда обратные. Снимок – двумерное изображение, полученное в результате съемки, выполненной специальной аппаратурой с воздуха или из космоса. Классификация по обзорности (охват территории одним снимком) Глобальные снимки охватывают всю поверхность Земли, точнее, освещенную часть одного полушария. Ширина полосы охвата 10 000 км. Крупнорегиональные снимки отображают материки, их части и крупные регионы. Это снимки с метеорологических спутников на околоземных орбитах, с ресурсных спутников. Ширина зоны охвата варьирует от 3 тыс. км до 500 км, территориальный охват составляет миллионы кв. км. На одном снимке такого типа изобразится Западная Европа, Австралия, Средняя Азия. Региональные снимки, на которых изображаются регионы и их части – это снимки с ресурсных и картографических спутников, с пилотируемых кораблей и орбитальных станций. Наиболее характерный охват 350х350, 180х180 и 60х60 кв. км. Примеры: Бельгия, Московская область, крупный мегаполис. Ширина полосы охвата – 50-500 км. Локальные, на которых изображаются относительно небольшие участки местности, охват порядка сотни кв.км. Ширина полосы охвата – 10-50 км. Примеры: промышленный комплекс, небольшой город, округ Москвы. Охват аэроснимков - от сотен кв.метров до 20 кв.км. Классификация по пространственному разрешению (размер минимального объекта, четко различимого на изображении). Снимки низкого разрешения (километры) – преимущественно сканерные и тепловые снимки с метеоспутников. Отображаются крупнейшие геологические структуры суши, тепловая структура вод океана. Среднего разрешения (сотни метров). На таких снимках отображаются многие природные объекты, но не объекты хозяйственной деятельности человека. Снимки высокого разрешения (десятки метров) отображают как природные, так и антропогенные объекты. Это сканерные снимки с ресурсных спутников, фотографические с пилотируемых ЛА. Эта группа делится на две подгруппы: А) снимки относительно высокого разрешения (30-100 м) предназначены для решения оперативных задач и обзорного картографирования. Б) снимки высокого разрешения (10-30 м) – фотографические и сканерные снимки с ресурсно-картографических спутников, используемые для детального картографирования. Снимки очень высокого разрешения (единицы метров), где отображается весь природно-хозяйственный комплекс, включая населенные пункты и транспортные сети. Источник – картографические спутники, преимущественно с длиннофокусной фотографической аппаратурой. Снимки сверхвысокого разрешения (доли метра) – ПЗС-съемки, аэрофотосъемки. Классификация съемочных методов по технологии получения изображения В видимом и ближнем инфракрасном диапазоне основные съемочные методы это: фотографическая съемка, сканерная, ПЗС (приборы с зарядовой связью). В радиодиапазоне – радиолокационная. Все съемочные методы делят на пассивные (регистрируются существующее излучение) и активные (генерируют излучение на борту и регистрируют отраженный сигнал). К активным из перечисленных относится радиолокационная съемка, все остальные – пассивные. Фотографическая съемка предполагает наличие на борту носителя фотографирующей системы: объектив + фотопленка. Экспонирование фотопленки осуществляется на борту, а фотообработку она проходит на Земле. Съемочные средства: фотографические аппараты (кадровые и панорамные). Размер кадра определяет охват снимаемой территории. Фокусное расстояние камеры определяет угол поля зрения аэрофотоаппарата. Фотографирование производится на пленку, которая перед экспозицией тщательно выравнивается специальным устройством в плоскость. Высококачественный объектив, съемка на выровненную пленку, учет ее деформации при фотолабораторной обработке способствуют тому, что кадровые снимки представляют собой строгую центральную проекцию местности. Отечественный фонд фотографических снимков. С середины 70-х гг. стали функционировать спутники Ресурс-Ф, которые стали основой отечественного фонда. В 90-х гг. к ним добавились в результате конверсионной деятельности снимки со спутников оборонного ведомства. Фотоснимки составляют главный дистанционный материал высокого разрешения в нашей стране. В других странах раньше был сделан упор на оперативность съемки, пусть даже в ущерб качеству, поэтому там доля фотоснимков гораздо меньше. Автоматические камеры со сменными объективами – Союз-9, 1970 г., разр. – 70-100 м. 1971 г. – разрешение 15-20 м. Многозональные – 1976 г., МКФ-6. Ресурс-Ф: работали с первой половины 70-х гг. до конца 90-х гг. Работа 4-5 спутников в год с месячным сроком (всего функционировало более 100), в течение которого с каждого спутника получали 3-4 тыс. снимков. Это обеспечило создание фонда снимков на территорию всей страны. Зарубежные территории также снимались по заказу. Основные камеры: КФА-200 (разр. – 20-30 м), КФА-1000 (5-8 м). Комета-20 - конверсионные снимки: ТК-350 (10 м), КВР-1000 (2 м). Зарубежный фонд фотоснимков: США: программы Jeminy, Apollo, орбитальная станция Скайлаб. Конверсионные – программа Corona, камерой KeyHole (2 м). Сканерный снимок отличается от снимка центральной проекции тем, что изображение формируется не мгновенно (практически из одной точки пространства), а в течении некоторого времени, путем поперечного сканирования поверхности Земли специальным сканирующим устройством, находящимся на борту КА. Основное достоинство сканерной съемки – оперативность получения информации. Сканерные снимки, как и фотографические, получают с начала 60-х годов. Сначала в связи с низким пространственным разрешением (км) сканеры применялись только для метеорологии. Характеристика сканерных изображений, полученных с отечественных ресурсных спутников
Самый используемый спутник со сканерными изображениями низкого разрешения – NOAA (1 км). Современные метеорологические спутники США NOAA работают с 1970 г. С 1978 г. используется радиометр AVHRR для получения снимков в 5 зонах видимой, ближней и средней инфракрасной и тепловой зонах с разрешением 1 км. Есть упрощенная схема приема, но с ухудшением разрешения до 4 км. Американская программа Landsat является одной из наиболее успешных на мировом рынке данных ДЗЗ, с 1972 года в рамках программы было запущено шесть спутников. Первые три спутника – MSS, ширина полосы 185 км 4 канала видимой части спектра и ближней инфракрасной разрешение 60х80 м. Третий спутник дополнен тепловым каналом с разрешением 240 м. В 1982 г. запущен Landsat-4 добавилась многозональная сканерная система TM, работающая в 7 зонах, ширина полосы та же, разрешением 30 м, в тепловом 120 м. Продолжалось и на Landsat-5 до 1998 г. С 15 апреля 1999 г. Landsat-7 введен радиометр ETM+, где добавлен панхроматический канал с разрешением 15 м, а разрешение теплового повышено до 60 м. Сейчас не работает. Съемка с помощью многоэлементных линейных приемников излучения на основе приборов с зарядовой связью, начата в 80-х гг. и сейчас составляет реальную конкуренцию фотографической съемке. Первый опыт – советский, в 1980 г. МСУ-Э на спутнике серии Метеор-Природа – Метеор-30. Лидер направления – французский спутник SPOT, запущенный в 1986 г.
Индийский спутник – IRS. Выведены в 1988 г. Развитие шло аналогично SPOT. На десятом спутнике внедрена усовершенствованная камера HR PAN с разрешением 2,5 м при охвате 10 км. Аналоги: японский ADEOS, CBERS – китайской-бразильский спутник. Сверхвысокое разрешение: Ikonos (США) в 1999 г. – снимки субметрового разрешения (панхром – 0,8 м). Quick Bird (США) в 2001 г. панхром 0,6 м. Отечественные Ресурс-ДК (1 м). Единственный активный съемочный метод – радиолокация. В этом случае на носителе устанавливается активный источник радиоизлучения с антенной, действующий по принципу просмотра местности поперек линии маршрута. Узконаправленный сигнал по-разному отражается поверхностью Земли и улавливается регистрирующей аппаратурой на носителе. Ясно, что радиолокационные снимки, прежде всего, отображают шероховатость земной поверхности, ее рельеф и микрорельеф. Генерируя излучения большей длины волны в дециметровом и метровом диапазонах (1-30 м) можно проводить подповерхностную съемку. Две системы: РЛС БО (радиолокационная система бокового обзора) с низким разрешением 1-2 км и РСА (радиолокационная система с синтезированием апертуры антенны) с разрешением 10-25 м.
|
