por akk 3 6 anos atrás
318
Mais informações
Существующие космические съемочные системы (КСС), используемые для топографических целей с точки зрения разрешающей способности можно условно разделить на:
Следует заметить, что в приведенной здесь классификации разрешающая способность оценивается для панхроматического канала, а спектральные каналы имеют более низкое разрешение (обычно в 1,5 – 2,5 раза ниже).
Космические съёмочные системы высокого и сверхвысокого разрешения значительно расширили среду использования космических снимков и обеспечили возможность применения снимков для создания и обновления топографических карт в масштабах 1:20 00–1:10 000, выполнять оперативный, а в ряде случаев детальный мониторинг поверхности, определять с достаточной точностью характеристики объектов, например, такие как таксационные характеристики леса , типы городской застройки и т.д. По снимкам сверхвысокого разрешения можно создавать топографические и специальные карты (до масштаба 1:2 000), цифровые модели рельефа (ЦМР), а также реалистичные 3D модели местности.
Системы мониторинга территорий
Для мониторинга территорий, в частности, для мониторинга растительности эффективно использовать съемочную систему сверхвысокого разрешения WorldView 2 и высокого разрешения FORMOSAT-2 и RapidEye.
FORMOSAT-2
Спутник FORMOSAT-2 (Таиланд) запущен в мае 2004 года. FORMOSAT-2 позволяет получать данные в 4 спектральных диапазонах с пространственным разрешением 8 метров, а также панхроматическое изображение с разрешением 2 метра. По сравнению со всеми другими системами, FORMOSAT-2 имеет геосинхронную орбиту и обладает одним неоспоримым преимуществом: ежедневное появление в 9:30 утра по местному времени над каждой точкой земного шара. Благодаря этому повышается вероятность получения безоблачной съемки, а значит, увеличивается точность дешифрирования снимков.
RapidEye
Группировка из 5-ти спутников RapidEye, запущенных в 2008 году, позволяет ежедневно покрывать съемкой площадь около 4 млн. кв. км. Периодичность съемки -24 часа, пространственное разрешение 5м.
WorldView 2
WorldView 2 многоспектральная съемочная система, имеющая 8 каналов:
Снимки, полученные WorldView 2, можно эффективно использовать для мониторинга леса. Для этого у данной съемочной системы имеется три дополнительных канала: голубой, дальний красный и инфракрасный (ИК2). Разрешение в панхроматическом канале 0.45 метра. Разрешение в спектральных каналах 4 метра на местности, полоса обзора 28 км.
Съёмочная система ASTER имеет 14 каналов и устанавливается на спутниках EOS-1, TERRA. Эту систему можно условно отнести к гиперспектральным съёмочным системам. ASTER имеет три съемочных сканирующих устройства: VINIR выполняет съемку в видимом и ближнем ИК диапазоне 0,52-0,86 мкм.( в 4х 3 каналах с разрешением 15 метров); SWIR – в среднем ИК диапазоне от 1,6 до 2,4 мкм. (6 каналов), с разрешением 60 метров; TIR- тепловой ИК диапазон 8,12-11,65 мкм, с разрешением 90 м.
Спутники системы SPOT (Франция) функционируют с 1986 года (SPOT1). В 1990 году был запущен SPOT-2, в 1993 году SPOT3. Спутник SPOT4 (1998 год) имеет дополнительный ИК канал и прибор Vegetation. Спутник SPOT5 (2002 год) имеет стереосъемочную систему HRS и панхроматическую систему с разрешением 2,5 метров. Основная задача спутника SPOT5 – картографирование и мониторинг растительного покрова и сельскохозяйственных земель. Спутник SPOT-5 является довольно эффективным по критерию: разрешения на местности – полоса обзора - стоимость.
Большинство съёмочных систем имеют от 4 до 7 спектральных каналов, включая панхроматический канал (0,4-0,75 мкм), спектральные каналы по основным цветам (синий 0,45–0,52 мкм, зелёный 0,52-0,6 мкм, красный 0,6– 0,72 мкм, ближний инфракрасный 0,75-0,9 мкм, средний инфракрасный 1,5– 1,7 мкм, тепловой 8,0–12,5 мкм). Высота полёта: для съемочных систем среднего разрешения 700-900 км, высокого разрешения 450–680 км.
В космических съемочных (КС) системах для формирования изображения используются линейки ПЗС, на которые объектив проектирует соответствующую полосу местности. За счет движения космического летательного аппарата (КЛА) происходит последовательный просмотр местности, над которой пролетает КЛА. Таким образом, строки изображения формируются по закону центральной проекции, а полное изображение – за счет сложения отдельных строк.
Данные об элементах внешнего ориентирования записываются вместе с космическими сканерными изображениями.
При фотограмметрической обработке космических снимков следует учитывать следующие особенности их получения:
+ Возможность выполнять съемку, как в дневное, так и в ночное время
+ Используются для картографирования подземных коммуникаций, выявления техногенных нарушений и изучения негативных экологических процессов
- Высокого разрешения на местности можно достичь только на малых высотах
В соответствии с температурой Земли, которая в среднем составляет 17°С, максимум энергии земного излучения приходится на инфракрасные лучи с длинами волн около 10-12 мкм. Земное тепловое излучение, простираясь в сторону более коротких инфракрасных волн, становится слабее и при длине волны 3 мкм имеет интенсивность примерно одинаковую с инфракрасным солнечным излучением. В сторону длинных волн оно распространяется на радиодиапазон и его удается регистрировать даже на метровых радиоволнах. Уходящее излучение Земли, как и регистрируемое излучение техногенного происхождения, можно условно разделить на инфратепловое и радиотепловое.
Радиотепловое излучение, как и инфратепловое, формируется скинслоем, толщина которого тем больше, чем длиннее волна излучения.
Величина коэффициента излучения в радиодиапазоне значительно варьирует в зависимости от электрических свойств (а значит, от влажности и солености), кристаллической структуры и характера поверхности объекта.
На радиационные характеристики почвенного покрова в микроволновом диапазоне наибольшее влияние оказывает влажность почв. Изменение интенсивности радиоизлучения сухой почвы и почвы в состоянии полной влагоемкости достигает 100°К (рис. 2)
Радиотепловое излучение, регистрируемое при разных длинах волн, целесообразно использовать для характеристики вполне определенных объектов и явлений. Так, миллиметровые волны наиболее пригодны для изучения атмосферы, сантиметровые - льдов, дециметровые - солености водоемов и т.д.
Принцип получения изображения основан на измерении температур объектов местности. Само же изображение аналогично фотографическому.
Радиояркостная температура
Интенсивность радиотеплового излучения характеризуется радиояркостной температурой. На радиояркостную температуру акваторий оказывает существенное влияние волнение, так как пенистые гребни имеют более высокий коэффициент излучения, чем вода.
Скинслой
Поверхностный излучательный слой.
В соответствии с физическим законом Стефана-Больцмана интенсивность теплового излучения Р земных объектов резко возрастает с повышением их абсолютной температуры Т.
При рассмотрении теплового излучения важны представления об идеальном излучателе (эталоне), за который принимается абсолютно черное тело. Среди объектов с одинаковой температурой собственное излучение идеального излучателя будет наиболее интенсивным.
Своеобразный характер спектральной излучательной способности у некоторых объектов открывает возможность их идентификации (рис.1)
Инверсия
У многих объектов утром и вечером наблюдается явление инверсии температурных контрастов.
Большое влияние на температурные контрасты оказывает влажность поверхности в связи с ее охлаждением при испарении.
Одной из причин температурных контрастов является конвективный тепловой поток из недр Земли, который нередко связан с тектоническими нарушениями.
Радиационная температура
По зарегистрированному тепловому излучению определяется так называемая радиационная температура, которая обычно ниже
физической, поскольку она зависит еще и от излучательной способности объекта, и от ослабления излучения в атмосфере.
По радиационным контрастам удается выделять вулканы, течения в океане, обнаруживать зоны подземных пожаров, контролировать состояние энергетических и ирригационных систем и т. д.
