MINISTERUL EDUCAȚIEI ȘI ȘTIINȚEI AL FEDERATIEI RUSE UNIVERSITATEA DE STAT VORONEZH

LA DISTANTA

SONDAREA PĂMÂNTULUI LA GEOLOGIC

CERCETARE

Manual pentru universități

Alcătuit de: A. I. Tregub, O. V. Zhavoronkin

Centrul de editare și tipărire din Voronezh universitate de stat

Referent Candidat de Științe Geologice și Mineralogice, Profesor asociat al Departamentului de Resurse Minerale și Utilizarea Subsolului Yu. N. Strik

Manualul a fost pregătit la Departamentul de Geologie Generală și Geodinamică a Facultății de Geologie a Universității de Stat Voronezh.

Recomandat studenților cu normă întreagă și cu fracțiune de normă ai Facultății de Geologie a Universității de Stat Voronezh atunci când studiază cursurile: „Detecția de la distanță a Pământului”, „Cercetarea aerospațială a litosferei”, „Metode aerospațiale”.

Pentru direcția: 020300 – Geologie

INTRODUCERE

Teledetecția Pământului (ERS) - acesta este studiul planetei noastre cu ajutorul aeronavelor aeriene și spațiale, pe care sunt instalați diverși senzori (senzori), care fac posibilă obținerea de informații despre natura suprafeței Pământului, starea aerului și a învelișurilor sale de apă , și câmpurile sale geofizice. Materialele de teledetecție sunt utilizate în diverse sectoare ale economiei naționale. De asemenea, sunt de mare importanță în cercetarea geologică.

Istoria dezvoltării metodelor de teledetecție

(MDZ) începe de obicei în 1783, odată cu prima lansare a balonului fraților Montgolfier, care a marcat începutul observațiilor aerovizuale ale suprafeței Pământului. În 1855, primele fotografii făcute dintr-un balon, făcute de la o înălțime de aproximativ 300 m, au fost folosite pentru a întocmi un plan precis al orașului Paris. În scopuri geologice, fotografia Alpilor de pe vârfuri înalte a fost folosită pentru prima dată de geologul francez Emme Tsivillier (1858–1882).

Începeți cu fotografia aeriană datată în Rusia

1866, când locotenentul A. M. Kovalko a cercetat Sankt Petersburg și Kronstadt dintr-un balon la altitudini de la 600 la 1000 de metri. Anchete sistematice în Rusia pentru compilare harti topograficeși cercetare resurse naturale a început în 1925, odată cu nașterea aviației civile. În aceste scopuri, în 1929

V La Leningrad s-a format Institutul de Fotografie Aeriană. Inițiatorul creării sale și primul director a fost academicianul Alexander Evgenievich Fersman. Din 1938, utilizarea materialelor de fotografie aeriană a devenit obligatorie la dirijare lucrări de cercetare geologică. În anii '40, Expediția Fotogeologică Aeriană a fost creată în cadrul Comitetului Geologic, care a fost transformat în 1949 în Trustul Aerogeologic All-Union (VAGT), care a fost ulterior reorganizat.

V cercetare și producție Asociația Geologică „Aerogeologie” (acum FGUNPP „Aerogeologie”). În același timp, a fost înființat și Laboratorul de Metode Aeropurtate „LAEM” (acum „Institutul de Cercetare a Metodelor Aerogeologice Spațiale” – SUE „VNIIKAM”). Ca urmare a activităților lor, până în 1957, a fost efectuat un sondaj la scară mică a întregului teritoriu al URSS și a fost întocmită Harta Geologică de Stat la scara 1: 1.000.000.

dezvoltarea de noi tipuri de studii regionale: cercetare geologică de grup (GGS) și cartografiere fotogeologică aeriană (AFGK); Au apărut studii spectrozonale, termice și radar. Dezvoltarea metodelor aeriene a predeterminat tranziția teledetecției Pământului la un nou nivel calitativ - studiul Pământului din spațiu.

Dezvoltarea astronauticii A început cu dezvoltarea rachetelor balistice, care au fost folosite, în special, pentru a fotografia suprafața Pământului de la altitudini mari (aproximativ 200 km). Primele poze au fost făcute pe 24 octombrie 1946 cu o rachetă V-2 (racheta germană Fau-2) lansată de la locul de testare White Sands (SUA) pe o traiectorie suborbitală. Suprafața pământului a fost fotografiată cu o cameră cu film de 35 mm pe film alb-negru de la o înălțime de aproximativ 120 km. Până la sfârșitul anilor cincizeci, fotografia suprafeței pământului a fost realizată în principal în scopuri militare. tari diferite folosind rachete balistice.

a fost lansat primul satelit artificial din lume (AES) - PS-1 (Cel mai simplu satelit - 1). Racheta balistică R-7 (Sputnik) a fost folosită pentru a o pune pe orbită. Masa satelitului a fost de 83,6 kg, diametrul de 0,58 m, iar perioada de revoluție a fost de 96,7 min. Perigeu - 228 km, apogeu - 947 km. Satelitul avea forma unei bile, era echipat cu două antene și un transmițător radio - un far. A făcut 1440 de orbite în jurul Pământului, iar pe 4 ianuarie 1958 a intrat în straturile dense ale atmosferei și a încetat să mai existe. În timpul zborului său, s-au obținut noi informații despre structura atmosferei superioare.

Prima încercare de lansare a satelitului Vangard-1 folosind o rachetă Jpiter-C în Statele Unite pe 6 decembrie 1957 s-a încheiat cu un accident. La a doua încercare (1 februarie 1958), satelitul Explorer-1 a fost lansat pe orbită de aceeași rachetă. Satelitul avea forma unui trabuc și cântărea 13 kg. La bord, avea echipamente pentru înregistrarea micrometeoriților și a nivelurilor de radiații. Cu ajutorul acestuia, au fost descoperite centurile de radiații ale Pământului. Satelitul a făcut 58 de mii de orbite în jurul Pământului și a ars în atmosferă la 31 martie 1970. Parametrii orbitei sale: apogeu - 2548 km, perigeu 356 km. A funcționat în modul activ până la 23 mai 1958. Pe 7 august 1959, a fost lansat în SUA Explorer-6, care a transmis prima imagine de televiziune a Pământului din spațiu. Primul satelit pentru observații meteorologice (Tiros-1) a fost lansat în SUA la 1 aprilie 1960. Satelit cu similar

Pe 26 noiembrie 1965, Franța și-a lansat satelitul Asterix-1. Pe 11 februarie 1970, Japonia a lansat satelitul Osumi pe orbită. La 24 aprilie a aceluiași an, China (satelitul Dongfanghong) a devenit o putere spațială. Anglia a lansat primul său AES „Prospero” pe 28 octombrie 1971, iar pe 18 iulie 1980 – India (AES „Rohini”).

Începutul zborurilor cu echipaj în spațiu este pe 12 aprilie 1961 de Iuri Alekseevici Gagarin pe nava „Vostok”, iar la 6 august a aceluiași an German Stepanovici Titov a fotografiat pentru prima dată Pământul de pe nava spațială cu echipaj „Vostok”. ÎN cosmonautică națională sateliții din seria Cosmos au avut o mare importanță. Prima lansare de sateliți din această serie a fost făcută pe 16 martie 1962, iar până în 2007 fuseseră deja lansate 2.400 de sateliți pentru diverse scopuri. Aproximativ la fiecare trei ani, 250 de sateliți din seria Kosmos au fost lansați pe orbită. O parte semnificativă dintre ele a fost furnizată cu echipamente pentru cercetarea resurselor. Cu ajutorul lor, au fost obținute fotografii spațiale de înaltă calitate pentru întregul teritoriu al URSS. Constelația modernă de sateliți ruși are peste 110 de dispozitive pentru diverse scopuri. Efect economic numai din utilizarea sateliților din serie„Resursa-0” s-a ridicat la aproximativ 1,2 miliarde de ruble. pe an, iar sateliții din seria Meteor și Electro - 10 miliarde de ruble. în an.

În prezent, în afară de Rusia și SUA, Franța, Germania, Uniunea Europeană, India, China, Japonia, Israel și alte țări au propriile lor sisteme de satelit.

1. FACILITĂȚI TEHNICE ȘI TEHNOLOGII ALE IMAGINII AEROCOSMO

Tehnologiile de sondare aeriană în dezvoltarea teledetecției a Pământului au precedat tehnologiile de sondaj prin satelit. În stadiile inițiale ale dezvoltării teledetecției Pământului din spațiu, i-au fost transferate multe metode tehnologice de efectuare a studiilor aeriene, dar pe măsură ce cercetarea spațială s-a dezvoltat, au apărut alte dispozitive și noi tehnologii. În același timp, formarea și dezvoltarea rapidă a tehnologiilor informatice care vizează prelucrarea datelor de teledetecție a fost de o importanță capitală.

1.1. fotografie aeriană

Fotografiile aeriene ale suprafeței pământului pot fi efectuate în funcție de sarcinile încredințate cu ajutorul aeronavelor și elicopterelor, baloanelor și chiar deltaplanoarelor motorizate, precum și vehiculelor aeriene fără pilot. Există studii fotografice, termice, radar și aeriene multizonale. Sondajul fotografic (fotografie aeriană) în scopul cartografierii geologice este cel mai important, nu numai pentru că are cel mai mare conținut de informații, ci și pentru că în timpul implementării sale s-a acumulat o cantitate semnificativă de materiale fotografice aeriene de diverse scări și în diverse regiuni. . Prin urmare, atunci când se efectuează lucrări de cercetare geologică, poate fi mai convenabil din punct de vedere economic să se utilizeze materialele fotografice aeriene deja disponibile în fond decât să se comande producția unei noi fotografii aeriene.

Fotografia aeriana a zonei este folosita in diverse scopuri, dintre care cele mai importante sunt intocmirea si corectarea hartilor topografice, cercetarea geologica. Fotografia aeriană poate fi punct, traseu și zonă. Supravegherea la fața locului se efectuează la studierea obiectelor punctuale. Tragerea traseului se efectuează de-a lungul unei linii date (linia țărmului, de-a lungul albiei râului etc.). Suprafața areală se efectuează în zonele date, care sunt de obicei definite de sfera de aplicare a tăblițelor topografice. O cerință importantă pentru topografie este cerința ca zonele imaginilor adiacente să fie suprapuse. De-a lungul liniei de traseu - suprapunere longitudinală, ar trebui să fie de cel puțin 60%, iar între trasee (suprapunere transversală) - cel puțin 30%. Trebuie menținută și altitudinea de zbor specificată. Respectarea acestor parametri este necesară pentru posibilitatea obținerii unui efect stereo (imagine tridimensională a terenului).

Fotografia aeriana poate fi planificata si perspectiva. Fotografia aeriană planificată, concepută pentru a rezolva probleme topografice, se caracterizează prin cerințe sporite pentru limitarea abaterilor planului imaginii față de planul orizontal. Fotografiile în perspectivă combinate cu fotografiile în plan sunt foarte utile atunci când studiezi structura geologică zone înalte cu pante abrupte.

Avioanele An-2, An-28 FK, An-30, Tu-134 SH sunt cel mai des folosite pentru fotografierea aeriană pe teritoriul Rusiei.

Timp de mai bine de 60 de ani (un record în Guinness Book!) principalul avion a fost (și este încă) An-2 (modificarea sa de fotografiere aeriană An-2F). Este foarte fiabil,

parametrii tehnici care îndeplinesc condițiile pentru efectuarea fotografiei aeriene: posibilitatea utilizării aerodromurilor neasfaltate cu o lungime a pistei de cel mult 200 m în timpul decolării și 120 m în timpul aterizării; altitudine maximă de zbor 5200 m (cu un plafon practic de 4500 m); motor economic cu piston cu o capacitate de 1000 CP. Cu.; viteza de zbor în intervalul 150 până la 250 km/oră distanță de zbor (990 km), suficientă pentru a efectua sondaje pe suprafețe mari; un volum mare al fuzelajului care vă permite să plasați în mod liber echipamentele și un echipaj de trei persoane (împreună cu operatorul).

Din 1974 a fost folosită aeronava specializată An-30. Centrala sa este formată din două motoare turbopropulsoare cu o capacitate de 2820 CP fiecare. cu., și un motor cu reacție suplimentar cu o capacitate de 500 litri. Cu. Viteza de croazieră a aeronavei este de 435 km / h, altitudinea maximă de zbor este de 8300 m. Raza de acțiune este de 1240 km, cursa de decolare de-a lungul pistei de beton este de 720 m, consumul mediu de combustibil este de 855 kg / h. Greutatea maximă la decolare a aeronavei este de 23 de tone Greutatea echipamentului fotografic este de 650 kg. Echipajul (inclusiv operatorul) este format din 7 persoane. Fotografiile aeriene se realizează pe o scară de la 1: 3 000 la 1: 200 000. În prezent, nu mai rămân la dispoziția Forțelor Aeriene (Air Force) mai mult de 10 vehicule de acest tip. Avioanele An-28FK au caracteristici similare.

Aeronava agricolă Tu-134SH a fost dezvoltată în 1984. Aeronava este echipată cu un radar lateral (RLSBO). Complex special de navigație „Mayak” și sistem control automat menține un curs prestabilit și efectuează fotografii ale zonei în conformitate cu un program prestabilit. Cinci camere de bord permit fotografierea în intervalele de frecvență radio, vizibil și infraroșu. În cabină sunt 9 locuri de muncă cu echipamente speciale, panouri de control și un laborator foto (pentru prelucrarea materialelor fotografice în zbor). Într-o călătorie (4,5 ore) poate fi fotografiată o suprafață de 100 × 100 km (10.000 km² este aria aproximativă a două tăblițe topografice la scara 1: 200.000).

Fotografiile aeriene sunt realizate folosind

camere cu carbon, care sunt instalate în trapa fuselajului aeronavei. Girosistemele sunt folosite pentru a fixa camera într-un plan orizontal. Filmul este plasat în casete speciale cu o capacitate de 30 sau 60 m. Lățimea filmului, în funcție de parametrii camerei, este de 18 cm sau 30 cm.

Echipamentul include, de asemenea, un releu de timp (mecanism) care oferă expunerea de fotografiere specificată și modul de derulare a filmului. În prezent, camerele cu lentile din seria Uranus sunt cele mai des folosite: cu distanțe focale de 250 mm, un unghi de câmp vizual de 54º, o dimensiune a cadrului de 180 × 180 mm (Uranus-9), precum și cu o distanță focală. de 750 mm și o dimensiune a cadrului de 300 x 300 mm ("Uranus-16").

În ultimii ani, sistemele digitale de sondaj au fost din ce în ce mai utilizate pentru fotografia aeriană. . În general, digital

măsurile sunt mai fiabile în funcționare, reduc semnificativ durata procesului tehnologic, imaginile digitale sunt lipsite de „granulețe”. Ele oferă posibilitatea de a obține imagini pancromatice, color și spectrozonale în domeniul vizibil și în infraroșu apropiat. Intervalul de fotografiere este mai mic de o secundă, ceea ce vă permite să efectuați sondaje la scară largă cu suprapunere longitudinală de până la 80-90%. Printre proprietățile generale ale camerelor digitale aeriene ale diferitelor sisteme, trebuie subliniată utilizarea receptoarelor de radiații de tip matrice sau liniar; cadru sintetizat (pentru camerele cu ecran lat) – cadrul rezultat al sistemului este format dintr-un set de subcadre, matrice corespunzătoare sau receptoare liniare; Suport GPS/INS – coordonatele spațiale și unghiulare ale sistemelor de coordonate ale camerelor aeriene (elementele de orientare exterioară) sunt determinate folosind instrumente de navigație inerțială și sisteme de geopoziționare prin satelit GPS sau GLONAS.

Fotografie aeriană radar (radar). realizat cu ajutorul

sisteme radar schyu cu aspect lateral (RLSBO) instalate la bordul aeronavei. De la sursa de radiație cu microunde, semnalul este direcționat către suprafața pământului, reflectat de acesta și returnat la antena de recepție. Cu ajutorul unor programe speciale, înregistrarea semnalelor reflectate este transformată într-o imagine fotografică a suprafeței pământului.

1.2. fotografie spațială

Fotografia spațială a suprafeței pământului în ultimii ani a devenit o ramură independentă a teledetecției Pământului. Sistemele de detectare a spațiului includ câteva elemente importante: vehicule pentru livrarea echipamentelor necesare pe orbită apropiată de Pământ, platforme spațiale - transportatori

mijloace de observare, senzori (senzori), mijloace de transmitere a informațiilor și centre de la sol pentru recepționarea, procesarea acestor informații și livrarea acestora către consumator.

Principalele vehicule de livrare au nevoie de

Echipamentele pentru orbitele apropiate de Pământ sunt rachete de diferite clase. În URSS, cele mai vechi dintre acestea au fost rachetele de clasă ușoară în trei trepte Vostok. Cu ajutorul lor, au fost efectuate zboruri cu echipaj, au fost lansate sateliți artificiali Pământeni (AES) din seria Kosmos, stații lunare. În plus, multe vehicule de lansare dezafectate sunt utilizate pe scară largă în această clasă, în special racheta Zenit, care este, de asemenea, concepută ca un element al etapei superioare a sistemului Energia-Buran.

Este utilizată cu succes racheta de clasă medie în trei trepte Soyuz, cu o capacitate de transport de aproximativ 7 tone, precum și racheta în patru trepte Molniya creată pe baza acesteia, pentru lansarea sateliților Prognoz și Molniya.

Creată în urmă cu aproape o jumătate de secol, racheta de clasă grea cu mai multe etape Proton, cu o capacitate de transport de peste 20 de tone, a fost folosită și este acum folosită în diverse scopuri: pentru a explora Luna, planetele. sistem solar, pentru lansarea stațiilor cu echipaj Salyut și Mir pe orbită apropiată de Pământ, pe orbitele geostaționare ale sateliților Gorizont, Raduga, Ekran etc.

ÎN Mai 1987, în legătură cu dezvoltarea unui program de creare a unei nave spațiale reutilizabile „Energiya - Buran” a fost introdus

V operarea unei rachete super-grele în două etape din clasa Energia, cu o greutate de lansare de peste 2.000 de tone și o capacitate de încărcare utilă de aproximativ 200 de tone. Pe lângă utilizarea acestei rachete pentru a lansa nave spațiale reutilizabile pe orbita joasă a Pământului, poate fi folosită și pentru a livra alte mărfuri. Acest lucru distinge în mod favorabil sistemul Energiya-Buran de sistemul similar al navetei spațiale americane.

Cele mai frecvent utilizate rachete străine sunt rachetele din seria Delta (SUA) și Arian (Franța).

Pe lângă sateliți, stațiile orbitale (Saliut-4, 5, 6, Mir), precum și navele spațiale cu echipaj din seria Soyuz, au fost folosite pentru cercetarea resurselor în Rusia.

ÎN Statele Unite au jucat un rol important în cercetarea spațială cu proiectul Space Shuttle. Proiectul a fost dezvoltat inițial în armată

Este greu de imaginat munca eficientă a GIS-ului modern fără metode prin satelit pentru studierea teritoriilor planetei noastre. Teledetecția prin satelit și-a găsit o aplicație largă în tehnologiile geoinformaționale, atât în ​​legătură cu dezvoltarea rapidă și îmbunătățirea tehnologiei spațiale, cât și cu reducerea metodelor aviației și de monitorizare la sol.

teledetecție(DZ) este o direcție științifică bazată pe colectarea de informații despre suprafața Pământului fără un contact real cu aceasta.

Procesul de obținere a datelor de suprafață include sondarea și înregistrarea informațiilor despre energia reflectată sau emisă de obiecte pentru prelucrare, analiză și utilizare ulterioară în practică. Procesul DZ este prezentat și constă din următoarele elemente:

Orez. . Etapele DZ.

A avea o sursă de energie sau de iluminat (A) este prima cerință pentru teledetecție, adică. trebuie să existe o sursă de energie care să ilumineze sau să energizeze obiectele din câmpul electromagnetic de interes pentru cercetare.

Radiația și atmosfera (B) - radiația care se propagă de la sursă la obiect, o parte a drumului trece prin atmosfera Pământului. Această interacțiune trebuie luată în considerare, deoarece caracteristicile atmosferei afectează parametrii radiației energetice.

Interacțiunea cu obiectul de studiu (C) - natura interacțiunii radiației incidente asupra obiectului depinde în mare măsură de parametrii atât ai obiectului, cât și ai radiației.

Înregistrarea energiei de către senzor (D) - radiația emisă de obiectul de studiu cade pe un senzor de la distanță foarte sensibil, iar apoi informațiile primite sunt înregistrate pe mass-media.

Transmiterea, recepția și prelucrarea informațiilor (E) - informațiile colectate de senzorul sensibil sunt transmise în formă digitală către stația de recepție, unde datele sunt transformate într-o imagine.

Interpretare și analiză (F) - imaginea prelucrată este interpretată vizual sau cu ajutorul unui computer, după care din aceasta se extrag informații despre obiectul studiat.

Aplicarea informației primite (G) - procesul de teledetecție ajunge la finalizare atunci când obținem informațiile necesare referitoare la obiectul de observație pentru o mai bună înțelegere a caracteristicilor și comportamentului acestuia, i.e. când se rezolvă o problemă practică.

Se disting următoarele domenii de aplicare a teledetecției prin satelit (SRS):

Obținerea de informații privind starea mediului și utilizarea terenurilor; evaluarea randamentului terenurilor agricole;

Studiul florei și faunei;

Evaluarea consecințelor dezastrelor naturale (cutremure, inundații, incendii, epidemii, erupții vulcanice);

Evaluarea daunelor în caz de poluare a terenurilor și a corpurilor de apă;

Oceanologie.

Mijloacele SDZ permit obținerea de informații despre starea atmosferei nu numai la nivel local, ci și global. Datele sonore vin sub formă de imagini, de obicei în formă digitală. Prelucrarea ulterioară este efectuată de un computer. Prin urmare, problema SDZ este strâns legată de sarcinile procesării digitale a imaginilor.

Pentru a observa planeta noastră din spațiu, se folosesc metode de la distanță, în care cercetătorul are posibilitatea de a obține informații despre obiectul studiat la distanță. Metodele de teledetecție, de regulă, sunt indirecte, adică măsoară parametri care nu sunt de interes pentru observator, ci unele cantități asociate acestora. De exemplu, trebuie să evaluăm starea pădurilor din taiga Ussuri. Echipamentul satelit implicat în monitorizare va înregistra doar intensitatea fluxului luminos de la obiectele aflate în studiu în mai multe părți ale domeniului optic. Pentru a descifra astfel de date, sunt necesare studii preliminare, inclusiv diverse experimente privind studiul stării arborilor individuali prin metode de contact. Apoi, este necesar să se determine cum arată aceleași obiecte din avion și numai după aceea să se judece starea pădurilor din datele satelitare.

Nu este o coincidență faptul că metodele de studiere a Pământului din spațiu sunt clasificate drept high-tech. Acest lucru se datorează nu numai utilizării tehnologiei rachetelor, dispozitivelor optoelectronice complexe, calculatoarelor, vitezei mari. retelelor de informatii, dar și cu o nouă abordare a obținerii și interpretării rezultatelor măsurătorilor. Studiile prin satelit sunt efectuate pe o zonă restrânsă, dar fac posibilă generalizarea datelor pe întinderi vaste și chiar pe întregul glob. Metodele prin satelit, de regulă, permit obținerea rezultatelor într-un interval de timp relativ scurt. De exemplu, pentru Siberia fără limite, metodele prin satelit sunt cele mai acceptabile.

Printre caracteristicile metodelor de la distanță se numără influența mediului (atmosfera) prin care trece semnalul de la satelit. De exemplu, prezența norilor care acoperă obiectele le face invizibile în domeniul optic. Dar chiar și în absența norilor, atmosfera atenuează radiația de la obiecte. Prin urmare, sistemele prin satelit trebuie să funcționeze în așa-numitele ferestre de transparență, ținând cont de faptul că în ele au loc absorbția și împrăștierea de către gaze și aerosoli. În raza radio, este posibil să observați Pământul prin nori.

Informațiile despre Pământ și obiectele sale provin de la sateliți în formă digitală. Procesarea imaginilor digitale terestre se realizează cu ajutorul computerelor. Metodele moderne prin satelit permit nu numai obținerea unei imagini a Pământului. Folosind instrumente sensibile, este posibilă măsurarea concentrației gazelor atmosferice, inclusiv a celor care provoacă efectul de seră. Satelitul Meteor-3 cu dispozitivul TOMS instalat pe el a făcut posibilă evaluarea stării întregului strat de ozon al Pământului într-o zi. Satelitul NOAA, pe lângă obținerea de imagini de suprafață, face posibilă studierea stratului de ozon și studierea profilurilor verticale ale parametrilor atmosferici (presiune, temperatură, umiditate).

Metodele de la distanță sunt împărțite în active și pasive. Când se utilizează metode active, satelitul trimite un semnal de la propria sursă de energie (laser, emițător radar) către Pământ, înregistrează reflexia acestuia, Fig. 3.4a. Metodele pasive implică înregistrarea energiei solare reflectată de suprafața obiectelor sau radiația termică a Pământului.

Orez. . Metode de teledetecție active (a) și pasive (b).

Teledetecția Pământului din spațiu folosește gama optică a undelor electromagnetice și porțiunea cu microunde a domeniului radio. Gama optică include partea ultravioletă (UV) a spectrului; zona vizibilă - dungi albastre (B), verzi (G) și roșii (R); infraroșu (IR) - aproape (NIR), mediu și termic.

Cu metodele pasive de sunet în domeniul optic, sursele de energie electromagnetică sunt corpuri solide, lichide, gazoase încălzite la o temperatură suficient de ridicată.

La lungimi de undă mai mari de 4 μm, radiația termică proprie a Pământului o depășește pe cea a Soarelui. Înregistrând intensitatea radiației termice a Pământului din spațiu, este posibilă estimarea cu precizie a temperaturii solului și a suprafeței apei, care este cea mai importantă caracteristică ecologică. Măsurând temperatura limitei superioare a norului se poate determina înălțimea acestuia, în condițiile în care în troposfera cu înălțime temperatura scade în medie cu 6,5 o/km. La înregistrarea radiației termice de la sateliți se utilizează intervalul de lungimi de undă de 10-14 μm, în care absorbția în atmosferă este mică. La temperatura suprafeței terestre (norilor) egală cu –50o, maximul de radiație scade la 12 µm, la +50o - la 9 µm.

Teledetecția Pământului(ERS) - observarea suprafeței Pământului de către instalații aviatice și spațiale dotate cu tipuri variate echipamente de filmare. Gama de operare a lungimilor de undă primite de echipamentul de imagistică variază de la fracțiuni de micrometru (radiație optică vizibilă) la metri (unde radio). Metodele de sondare pot fi pasiv, adică să folosească radiația termică naturală reflectată sau secundară a obiectelor de pe suprafața Pământului din cauza activității solare și activ- utilizarea radiației stimulate a obiectelor inițiate de o sursă artificială de acțiune direcțională. Datele de teledetecție obținute de la nave spațiale se caracterizează printr-un grad mare de dependență de transparența atmosferei. Prin urmare, nava spațială folosește echipamente pasive și active multicanal care detectează radiația electromagnetică în diferite intervale.

Echipamentele de teledetecție ale primei nave spațiale lansate în anii 1960-70. era de tipul pistei - proiecția zonei de măsurare pe suprafața Pământului era o linie. Mai târziu, au apărut și s-au răspândit echipamente de teledetecție de tip panoramic - scanere, a căror proiecție a zonei de măsurare pe suprafața Pământului este o bandă.

Navele spațiale cu teledetecție ale Pământului sunt folosite pentru a studia resursele naturale ale Pământului și pentru a rezolva probleme meteorologice. Navele spațiale pentru studiul resurselor naturale sunt echipate în principal cu echipamente optice sau radar. Avantajele acestuia din urmă sunt că permite observarea suprafeței Pământului în orice moment al zilei, indiferent de starea atmosferei.

Procesarea datelor

Calitatea datelor obținute din teledetecție depinde de rezoluția lor spațială, spectrală, radiometrică și temporală.

Rezolutie spatiala. Se caracterizează prin dimensiunea unui pixel (pe suprafața Pământului) înregistrată într-o imagine raster - poate varia de la 1 la 1000 m.

rezoluție spectrală. Datele Landsat includ șapte benzi, inclusiv infraroșu, variind de la 0,07 la 2,1 µm. Senzorul Hyperion al Earth Observing-1 este capabil să înregistreze 220 de benzi spectrale de la 0,4 la 2,5 µm, cu o rezoluție spectrală de 0,1 până la 0,11 µm.

rezoluție radiometrică. Numărul de niveluri de semnal pe care le poate înregistra senzorul. De obicei variază de la 8 la 14 biți, ceea ce oferă de la 256 la 16.384 de niveluri. Această caracteristică depinde și de nivelul de zgomot din instrument.

Permisiune temporară. Frecvența satelitului care trece peste zona de interes. Este de valoare în studiul serii de imagini, de exemplu, în studiul dinamicii pădurilor. Inițial, analiza în serie a fost efectuată pentru nevoile informațiilor militare, în special, pentru a urmări schimbările în infrastructură și mișcările inamicului.

Pentru a crea hărți precise bazate pe date de teledetecție, este necesară o transformare pentru a elimina distorsiunile geometrice. O imagine a suprafeței Pământului cu un dispozitiv îndreptat exact în jos conține o imagine nedistorsionată doar în centrul imaginii. Pe măsură ce vă deplasați spre margini, distanțele dintre punctele de pe imagine și distanțele corespunzătoare de pe Pământ devin din ce în ce mai diferite. Corectarea unor astfel de distorsiuni se realizează în procesul de fotogrammetrie. De la începutul anilor 1990, majoritatea imaginilor comerciale prin satelit au fost vândute deja corectate.

În plus, poate fi necesară corecția radiometrică sau atmosferică. Corecția radiometrică convertește nivelurile de semnal discrete, cum ar fi 0 la 255, în valorile lor fizice adevărate. Corecția atmosferică elimină distorsiunile spectrale introduse de prezența atmosferei.

Ca parte a programului NASA Earth Observing System, au fost formulate nivelurile de prelucrare a datelor de teledetecție:

Orez. 9. . Spectrul electromagnetic, diviziunea lui, indicând lungimile de undă stabilite de diverse instrumente

Sisteme de teledetecție. Acest tip de sistem are trei componente principale: un dispozitiv de imagistică, un mediu de înregistrare a datelor și o bază de sunet. Un exemplu simplu de astfel de sistem este un fotograf amator (bază) care folosește o cameră de 35 mm (dispozitiv de imagistică) încărcată cu film fotografic de mare viteză (mediu de înregistrare) pentru a fotografia un râu. Fotograful se află la o oarecare distanță de râu, dar înregistrează informații despre acesta și apoi le salvează pe film.

Dispozitive de imagistică, suport de înregistrare și bază. Instrumentele de imagistică se împart în patru categorii principale: camere foto și cu film, scanere multispectrale, radiometre și radare active. Camerele reflex moderne cu un singur obiectiv creează o imagine prin focalizarea radiațiilor ultraviolete, vizibile sau infraroșii de la un obiect pe filmul fotografic. Dupa dezvoltarea filmului se obtine o imagine permanenta (capabila de a fi conservata o perioada indelungata). Camera video vă permite să primiți o imagine pe ecran; înregistrarea permanentă în acest caz va fi înregistrarea corespunzătoare pe caseta video sau o fotografie realizată de pe ecran. Toate celelalte sisteme de imagistică folosesc detectoare sau receptoare care sunt sensibile la anumite lungimi de undă ale spectrului. Tuburile fotomultiplicatoare și fotodetectoarele cu semiconductor, utilizate în combinație cu scanere opto-mecanice, fac posibilă înregistrarea energiei ultravioletei, vizibile, precum și a părților IR apropiate, medii și îndepărtate ale spectrului și convertirea acesteia în semnale care poate produce imagini pe film. Energia cu microunde (UHF) este transformată în mod similar de radiometre sau radare. Sonarele folosesc energia undelor sonore pentru a produce imagini pe film fotografic.

Instrumentele utilizate pentru vizualizarea imaginilor sunt amplasate pe diverse baze, inclusiv la sol, nave, aeronave, baloaneși nave spațiale. Camerele speciale și sistemele de televiziune sunt utilizate în mod obișnuit pentru a captura obiecte fizice și biologice de interes pe uscat, pe mare, în atmosferă și în spațiu. Camerele speciale time-lapse sunt folosite pentru a înregistra schimbările de pe suprafața pământului, cum ar fi eroziunea de coastă, mișcarea ghețarilor și evoluția vegetației.

Arhivele de date. Fotografiile și imaginile realizate în cadrul programelor de cercetare aerospațială sunt procesate și stocate în mod corespunzător. În Statele Unite și Rusia, arhivele pentru astfel de date informaționale sunt create de guverne. Una dintre principalele arhive de acest gen din Statele Unite, Centrul de date EROS (Earth Resources Obsevation Systems), aflat în subordinea Departamentului de Interne, stochează aproximativ 5 milioane de fotografii aeriene și aproximativ 2 milioane de imagini primite de la sateliții Landsat, precum și ca copii ale tuturor fotografiilor aeriene și imaginilor prin satelit ale suprafeței Pământului deținute de NASA. Aceste informații sunt disponibile publicului. Arhive foto extinse și arhive ale altor materiale vizuale sunt disponibile de la diferite organizații militare și de informații.

Analiza imaginii. Cea mai importantă parte a teledetecției este analiza imaginilor. O astfel de analiză poate fi efectuată vizual, prin metode vizuale îmbunătățite prin utilizarea unui computer și în întregime de către un computer; ultimele două implică analiza datelor digitale. Inițial, majoritatea lucrărilor de analiză a datelor de teledetecție au fost efectuate prin inspecția vizuală a fotografiilor aeriene individuale sau prin utilizarea unui stereoscop și suprapunerea fotografiilor pentru a crea un model stereo. Fotografiile erau de obicei alb-negru și color, uneori alb-negru și color în IR sau - în cazuri rare - multi-zone. Principalii utilizatori ai datelor din fotografiile aeriene sunt geologi, geografi, pădurari, agronomi și, bineînțeles, cartografi. Un cercetător analizează o fotografie aeriană într-un laborator pentru a o extrage direct Informatii utile , aplicați-l apoi pe una dintre hărțile de bază și determinați zonele care vor trebui vizitate în timpul lucrului pe teren. După munca de teren, cercetătorul evaluează din nou fotografiile aeriene și folosește datele obținute din acestea și ca urmare a sondajelor de teren pentru versiunea finală a hărții. Prin astfel de metode, multe hărți tematice diferite sunt pregătite pentru eliberare: hărți geologice, de utilizare a terenurilor și topografice, hărți ale pădurilor, solurilor și culturilor. Geologii și alți oameni de știință efectuează studii de laborator și de teren ale caracteristicilor spectrale ale diferitelor schimbări naturale și civilizaționale care au loc pe Pământ. Ideile unor astfel de studii și-au găsit aplicație în proiectarea scanerelor multispectrale MSS (Multi-Spectral-Scanners), care sunt utilizate pe avioane și nave spațiale. Sateliții Pământeni artificiali Landsat-1, -2 și -4 (Landsat -1, -2 și -4) aveau la bord MSS cu patru benzi spectrale: de la 0,5 la 0,6 microni (verde); 0,6 până la 0,7 um (roșu); 0,7 până la 0,8 um (Aproape IR); 0,8 până la 1,1 um (IR). Pe satelitul Landsat-3, în plus, este utilizată o bandă de la 10,4 la 12,5 microni. Imaginile compozite standard de colorare artificială sunt obținute prin utilizarea unui MSS combinat cu prima, a doua și a patra bandă în combinație cu filtre albastru, verde și, respectiv, roșu. Pe satelitul Landsat-4 cu un scaner MSS avansat, cartografierea tematică face posibilă obținerea de imagini în șapte benzi spectrale: trei în regiunea vizibilă, una în regiunea IR apropiată, două în regiunea IR mijlocie și una în regiunea termo-IR.zone. Datorită acestui dispozitiv, rezoluția spațială a fost aproape triplată (până la 30 m) față de cea oferită de satelitul Landsat, care folosea doar scanerul MSS. Deoarece senzorii sensibili ai sateliților nu erau destinați imaginilor stereoscopice, a fost necesar să se diferențieze anumite caracteristici și fenomene într-o anumită imagine folosind diferențele spectrale. Scanerele MSS disting între cinci mari categorii de suprafețe terestre: apă, zăpadă și gheață, vegetație, afloriment și sol și obiecte asociate activităților umane. Un om de știință care este familiarizat cu zona de interes poate analiza o imagine obținută într-o bandă largă a spectrului, cum ar fi, de exemplu, o fotografie aeriană alb-negru, care este de obicei obținută la înregistrarea radiației cu lungimi de undă de la 0,5 până la 0,7 µm (regiunile verzi și roșii ale spectrului). Cu toate acestea, odată cu creșterea numărului de noi benzi spectrale, devine din ce în ce mai dificil pentru ochiul uman să facă distincția între caracteristicile importante ale tonurilor similare în diferite părți ale spectrului. Deci, de exemplu, un singur plan de fotografiere, luat de pe satelitul Landsat folosind MSS în banda 0,5-0,6 microni, conține aproximativ 7,5 milioane de pixeli (elemente de imagine), fiecare dintre acestea putând avea până la 128 de nuanțe de gri variind de la 0 ( negru) la 128 (alb). Când comparăm două imagini din aceeași zonă luate de pe satelitul Landsat, trebuie să faci față cu 60 de milioane de pixeli; o imagine obținută de la Landsat-4 și procesată de mapper conține aproximativ 227 de milioane de pixeli. De aici rezultă clar că este necesar să se folosească computere pentru a analiza astfel de imagini.

Procesarea digitală a imaginilor. În analiza imaginilor, computerele sunt folosite pentru a compara valorile scalei de gri (o gamă de numere discrete) ale fiecărui pixel din imaginile realizate în aceeași zi sau în mai multe zile diferite. Sistemele de analiză a imaginilor realizează clasificarea caracteristici specifice plan de filmare în vederea întocmirii hartă tematică teren. Sisteme moderne reproducerea imaginii vă permite să reproduceți pe un monitor de televiziune color una sau mai multe benzi spectrale procesate de un satelit cu un scaner MSS. Cursorul mobil este apoi plasat pe unul dintre pixeli sau pe o matrice de pixeli situată într-o anumită caracteristică, cum ar fi un corp de apă. Calculatorul corelează toate cele patru benzi MSS și clasifică toate celelalte părți ale imaginii prin satelit care au seturi similare de numere. Cercetatorul poate apoi codifica pe culori de „apă” pe un monitor color pentru a crea o „hartă” care să arate toate corpurile de apă din imaginea satelitului. Această procedură, cunoscută sub numele de clasificare controlată, vă permite să clasificați sistematic toate părțile imaginii analizate. Este posibil să se identifice toate tipurile principale de suprafață a pământului. Schemele de clasificare descrise de un computer sunt destul de simple, dar lumea din jurul nostru este complexă. Apa, de exemplu, nu are neapărat o singură caracteristică spectrală. Într-o singură fotografie, corpurile de apă pot fi curate sau murdare, adânci sau puțin adânci, parțial acoperite cu alge sau înghețate și fiecare dintre ele are propria sa reflectivitate spectrală (și, prin urmare, propria sa caracteristică digitală). Sistemul interactiv de analiză digitală a imaginilor IDIMS utilizează o schemă de clasificare nereglementată. IDIMS plasează automat fiecare pixel într-una din zecile de clase. După clasificarea computerizată, clase similare (de exemplu, cinci sau șase clase de apă) pot fi colectate într-una singură. Cu toate acestea, multe zone ale suprafeței pământului au spectre destul de complexe, ceea ce face dificilă stabilirea fără ambiguitate a diferențelor între ele. O livadă de stejari, de exemplu, poate părea nedistinsă spectral de o plantație de arțar în imaginile satelitare, deși această sarcină este foarte ușor de rezolvat pe teren. După caracteristicile spectrale, stejarul și arțarul aparțin speciilor de foioase. Procesarea computerizată a algoritmilor de identificare a conținutului imaginii poate îmbunătăți semnificativ imaginea MSS în comparație cu cea standard.

Notă. Datele de teledetecție sunt principala sursă de informații în pregătirea hărților de utilizare a terenurilor și topografice. Sateliții meteorologici și geodezici NOAA și GOES sunt utilizați pentru a monitoriza schimbările în nori și dezvoltarea ciclonilor, inclusiv uraganele și taifunurile. Imaginile din satelit NOAA sunt, de asemenea, folosite pentru a cartografi schimbările sezoniere ale stratului de zăpadă din emisfera nordică pentru cercetarea climei și pentru a studia schimbările în curenții marini, cunoașterea cărora poate reduce timpul de transport. Instrumentele cu microunde de pe sateliții Nimbus sunt folosite pentru a mapa schimbările sezoniere ale stării stratului de gheață din mările arctice și antarctice.

Datele de teledetecție de la aeronave și sateliții artificiali sunt din ce în ce mai folosite pentru a monitoriza pășunile naturale. Fotografiile aeriene sunt foarte eficiente în silvicultură datorită rezoluției înalte pe care o obțin, precum și a măsurătorilor precise acoperire de vegetațieși modificările acesteia în timp.

Aerotermografia în infraroșu din spațiu face posibilă distingerea zonelor de curenți locali ai Gulf Stream.

Și totuși, în științele geologice teledetecția a primit cea mai largă aplicație. Datele de teledetecție sunt utilizate în pregătirea hărților geologice care indică tipurile de roci, precum și caracteristicile structurale și tectonice ale zonei. În geologia economică, teledetecția este un instrument valoros pentru găsirea zăcămintelor minerale și a surselor de energie geotermală. Geologia ingineriei utilizează date de teledetecție pentru a selecta șantierele de construcții care îndeplinesc cerințele specificate, pentru a determina locația materialelor de construcție, pentru a controla operațiunile miniere de la suprafață și pentru a recupera terenul, precum și pentru lucrări de inginerie în zona de coastă. În plus, aceste date sunt utilizate în evaluarea pericolelor seismice, vulcanice, glaciologice și a altor pericole geologice, precum și în situații precum incendiile forestiere și accidentele industriale.

Datele de teledetecție sunt o parte importantă a cercetării în glaciologie(legat de caracteristicile ghețarilor și stratului de zăpadă), în geomorfologie(formele și caracteristicile reliefului), în geologie marine(morfologia fundului mărilor și oceanelor), în geobotanică(datorită dependenței vegetației de zăcămintele minerale subiacente) și în geologie arheologică. ÎN astrogeologie datele de teledetecție sunt de o importanță capitală pentru studiul altor planete și luni ale sistemului solar, precum și în planetologie comparată pentru a studia istoria pământului. Cu toate acestea, cel mai interesant aspect al teledetecției este că sateliții de pe orbita joasă a Pământului au oferit oamenilor de știință oportunitatea pentru prima dată de a observa, urmări și studia planeta noastră ca un întreg sistem, inclusiv atmosfera sa dinamică și formele de relief modelate de forțele naturale. și activitățile umane. Imaginile din satelit pot ajuta la găsirea cheii pentru prezicerea schimbărilor climatice cauzate atât de factori naturali, cât și provocați de om. Deși Statele Unite și Rusia din anii 1960. efectuează teledetecție, contribuie și alte țări. Agențiile spațiale japoneze și europene intenționează să lanseze un număr mare de sateliți pe orbite apropiate de Pământ, menite să studieze pământul, mările și atmosfera Pământului.

Primul satelit sovietic „Zenit-2” a fost creat în OKB-1. Din 1965 până în 1982, pe baza satelitului Zenit, TsSKB-Progress a creat șapte modificări ale sateliților de teledetecție ai Pământului. În total, la TsSKB-Progress au fost create până în prezent 26 de tipuri de nave spațiale automate pentru observarea suprafeței pământului, rezolvând întreaga gamă de sarcini în interesul securității naționale, științei și economiei naționale.

Din 1988 până în 1999, au fost realizate 19 lansări de succes ale navelor spațiale Resurs-F1 și Resurs-F1M. Din 1987 până în 1995, au fost efectuate 9 lansări de succes ale navei spațiale Resurs-F2.

Complexul spațial Resurs-F2 este proiectat pentru fotografierea multizonală și spectro-zonală a suprafeței Pământului în intervalele vizibile și infraroșii apropiate ale spectrului de radiații electromagnetice cu caracteristici geometrice și fotometrice ridicate în interesul diferitelor ramuri ale economiei naționale și științele pământului.

Complexul spațial Resurs-DK este o dezvoltare unică a TsSKB-Progress, combinând soluții tehnice testate în timp și realizări de design de ultimă oră. Complexul spațial Resurs-DK oferă teledetecție multi-zonă a suprafeței pământului și livrarea promptă a imaginilor foarte informative către Pământ prin intermediul unui canal radio.

În noiembrie 2010, o serie de sisteme Resursa-DK au eșuat, după care dispozitivul nu a mai putut fi utilizat în scopul propus.

Resurs-P este destinat să înlocuiască vechiul satelit Resurs-DK.

Unicitatea noului aparat de sondare a pământului „Resurs-P” - în setul de scanere - va fi echipat cu patru sau cinci sisteme de imagistică. Acest lucru va face posibilă primirea informațiilor de pe Pământ nu în trei culori, așa cum este acum, ci în întreaga gamă de culori și în domeniul infraroșu apropiat.

Noul complex de sateliți va fi mai precis și mai rapid decât predecesorul său. Așa cum a fost conceput de dezvoltatori, Resurs-P va permite studierea evoluției climei, obținerea de date spațiale privind procesele la scară largă din atmosferă și de pe suprafața Pământului, monitorizarea situațiilor de urgență, prezicerea cutremurelor, avertizare despre tsunami, incendii, scurgeri de petrol și multe altele. Mai mult.

Orez. Resursa-DK

Kosmos-1076 este primul satelit oceanografic specializat sovietic. Acesta este unul dintre cei doi sateliți care au participat la experimentul Okean-E (celălalt este Kosmos-1151). Ambele sunt realizate pe baza navei spațiale AUOS-3. Proiectanți șefi: V.M.Kovtunenko, B.E.Hmyrov, S.N.Konyukhov, V.I.Dranovsky. Datele primite de satelit au făcut posibilă crearea primei baze de date sovietice de date spațiale pe Oceanul Mondial:18 Satelitul a fost echipat cu un echipament de teledetecție a Pământului (ERS) de tip cale.

Biroul de proiectare Yuzhnoye

cercetare oceanografică

vehicul de lansare

11K68 ("Cyclone-3")

platforma de lansare

Plesetsk, lansare complex №32/2

Deorbitează

Specificații

Elemente orbitale

Tipul orbitei

Subpolar

Dispozitie

Perioada de circulatie

apocentrul

pericentru

Monitor - o serie de nave spațiale mici pentru teledetecția Pământului, create la GKNPT-urile care poartă numele. M. V. Hrunichev pe baza platformei spațiale unificate „Yakhta”. S-a presupus că seria va consta din sateliți „Monitor-E”, „Monitor-I”, „Monitor-S”, „Monitor-O” echipați cu diverse echipamente optic-electronice și „Monitor-R” echipați cu sisteme radar. . „În momentul de față în federal programul spațial Nu există sateliți din seria „Monitor”.

Monitor-E

Primul dintre sateliții din serie - Monitor-E (experimental) este conceput pentru a testa noile echipamente țintă și sisteme de service ale platformei Yacht. Satelitul cu o greutate de 750 kg are două camere cu o rezoluție de 8 m în modul pancromatic (un canal) și 20 m în modul multicanal (3 canale). Imaginile Monitor-E vor acoperi o suprafață de 90 pe 90 km și 160 pe 160 km. Cantitatea de memorie integrată este de 50 gigaocteți (2 × 25). Satelitul este proiectat într-un design nepresurizat, după un principiu modular, care permite, dacă este necesar, extinderea capacităților navei spațiale prin echipamente suplimentare. Echipamentul țintă este capabil să transmită informații la o scară de timp apropiată de cea reală. Satelitul este echipat cu un sistem de propulsie electrică (EPP), xenonul este folosit ca fluid de lucru al EP. Perioada estimată de existență activă a dispozitivului este de 5 ani.

Monitor-E a fost lansat pe 26 august 2005 de la Cosmodromul Plesetsk folosind un vehicul de lansare Rokot. Satelitul a fost lansat pe o orbită sincronă cu soarele la o înălțime de 550 km. După intrarea pe orbită, comunicarea cu vehiculul nu a putut fi stabilită din cauza defecțiunii echipamentului de la sol al legăturii radio pentru controlul echipamentului de bord. A fost posibil să se stabilească comunicarea cu satelitul abia o zi mai târziu. Cu toate acestea, deja pe 18 octombrie, dispozitivul a avut probleme serioase asociate cu controlul său, după care a intrat în modul neorientat. Acest lucru s-a întâmplat din cauza unei defecțiuni temporare a unuia dintre canalele contorului vectorial de viteză unghiulară giroscopică (GIVUS). În curând, această problemă a fost rezolvată și deja pe 23 noiembrie 2005 a fost testată operabilitatea legăturilor radio pentru transmiterea imaginilor de la navă spațială. Pe 26 noiembrie 2005 au fost obținute primele imagini ale suprafeței pământului de la o cameră cu rezoluția de 20 de metri, iar pe 30 noiembrie a fost testată o cameră cu o rezoluție de 8 metri. Astfel, se poate susține că funcționarea navei spațiale Monitor-E a fost complet restabilită.

În 2011, funcționarea navei spațiale a fost suspendată.

Programul Landsat este cel mai lung proiect de obținere a fotografiilor satelitare ale planetei Pământ. Primul dintre sateliții din cadrul programului a fost lansat în 1972; ultimul de până acum, Landsat 7, este 15 aprilie 1999. Echipamentele instalate pe sateliții Landsat au făcut miliarde de imagini. Imaginile obținute în Statele Unite și la stațiile de date prin satelit din întreaga lume reprezintă o resursă unică pentru multe studii științifice în domeniul Agricultură, cartografie, geologie, silvicultură, informații, educație și securitate națională. De exemplu, Landsat-7 furnizează imagini în 8 intervale spectrale cu o rezoluție spațială de 15 până la 60 m per punct; Frecvența de colectare a datelor pentru întreaga planetă a fost inițial de 16 zile.

În 1969, anul zborului cu echipaj uman către Lună, centrul de cercetare Hughes Santa Barbara a început dezvoltarea și producția primelor trei scanere multispectrale (MSS). Primele prototipuri MSS au fost construite în 9 luni, până în toamna anului 1970, după care au fost testate pe cupola de granit de la Half Dome în parc național Yosemite.

Designul optic original MSS a fost creat de Jim Kodak, un inginer de sisteme opto-mecanice care a proiectat și camera optică Pioneer, primul instrument optic care a părăsit sistemul solar.

La momentul creării sale, în 1966, programul se numea Earth Resources Observation Satellites (Earth Resource Observation Satellites), dar în 1975 programul a fost redenumit. În 1979, prin Directiva prezidențială 54, președintele american Jimmy Carter a transferat controlul programului de la NASA către NOAA, recomandând dezvoltarea unui sistem pe termen lung cu 4 sateliți suplimentari după Landsat 3, precum și transferul programului către sectorul privat . Acest lucru s-a întâmplat în 1985, când un grup de Compania de Observare a Pământului prin Sateliți (EOSAT), Hughes Aircraft și RCA au fost selectați de NOAA pentru a opera sistemul Landsat în baza unui contract de zece ani. EOSAT a operat Landsat 4 și 5, a avut drepturi exclusive de a vinde datele generate de program și a construit Landsat 6 și 7.

Imagine prin satelit a Calcutta în culori simulate (simulated-color). Preluat de satelitul Landsat 7 al NASA.

În 1989, cu transferul programului încă nefinalizat, NOAA a rămas fără fonduri bugetare pentru programul Landsat (NOAA nu a solicitat finanțare, iar Congresul SUA a oferit finanțare doar pentru jumătate din anul fiscal) și NOAA a decis să închidă Landsat 4 și 5. . Șeful noului National Space Council (National Space Council), vicepreședintele James Quayle, a atras atenția asupra situației actuale și a ajutat programul să primească finanțare de urgență.

În 1990 și 1991, Congresul a oferit din nou NOAA doar o jumătate de an de finanțare, solicitând altor agenții care foloseau datele Landsat să furnizeze jumătate din banii necesari. În 1992, s-au făcut eforturi pentru a restabili finanțarea, dar până la sfârșitul anului, EOSAT a încetat să mai prelucreze datele Landsat. Landsat 6 a fost lansat pe 5 octombrie 1993, dar s-a pierdut într-un accident. Procesarea datelor de la Landsat 4 și 5 a fost reluată de EOSAT în 1994. Landsat 7 a fost lansat de NASA pe 15 aprilie 1999.

Importanța programului Landsat a fost recunoscută de Congres în octombrie 1992, când a fost adoptată Legea privind politica de teledetecție Land (Legea publică 102-555), permițând Landsat 7 să continue să funcționeze și să garanteze disponibilitatea datelor și imaginilor Landsat la cele mai mici prețuri. atât pentru utilizatorii actuali, cât și pentru cei noi.

Cronologia lansărilor

Landsat-1 (inițial ERTS-1, Earth Resources Technology Satellite -1) - lansat pe 23 iulie 1972, și-a încetat operațiunile la 6 ianuarie 1978

„Lendsat-7” – lansat pe 15 aprilie 1999, este operațional. Din mai 2003, modulul Scan Line Corrector (SLC) a eșuat. Din septembrie 2003 a fost utilizat în modul fără corecție a liniei de scanare, ceea ce reduce cantitatea de informații primite la 75% din original.

Detalii tehnice

Următorul satelit din program ar trebui să fie Misiunea de Continuitate a Datelor Landsat. Lansarea este programată pentru 2012. Noul satelit este construit în Arizona de către Orbital Sciences Corporation.

Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Utilizați formularul de mai jos

Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

Găzduit la http://www.allbest.ru/

1. Concepte de bază de teledetecție a Pământului. Schema de teledetecție

teledetecție geodezică a pământului

Teledetecția Pământului (ERS) - obținerea de informații despre suprafața Pământului și obiectele de pe acesta, atmosferă, ocean, stratul superior Scoarta terestra metode fără contact, în care dispozitivul de înregistrare este îndepărtat de obiectul cercetării la o distanță considerabilă.

Baza fizică a teledetecției este relația funcțională dintre parametrii înregistrați ai radiației proprii sau reflectate a obiectului și caracteristicile sale biogeofizice și poziția spațială.

Teledetecția este folosită pentru studiul fizic și Proprietăți chimice obiecte.

Există două direcții interdependente în teledetecție

Științe naturale (cercetare la distanță)

Inginerie (metode la distanță)

teledetecție

tehnici de teledetecție

Subiectul teledetecției ca știință îl reprezintă proprietățile și relațiile spațio-temporale ale obiectelor naturale și socio-economice, manifestate direct sau indirect în radiațiile proprii sau reflectate, înregistrate de la distanță din spațiu sau din aer sub forma unui imagine dimensională - un instantaneu.

Metodele de teledetecție se bazează pe utilizarea unor senzori care sunt plasați pe nave spațiale și înregistrează radiația electromagnetică în formate mult mai potrivite pentru procesarea digitală și într-o gamă mult mai largă a spectrului electromagnetic.

În teledetecție, se utilizează domeniul infraroșu al radiației reflectate, infraroșul termic și domeniul radio al spectrului electromagnetic.

Procesul de colectare a datelor de teledetecție și utilizarea acestora în sistemele de informații geografice (GIS).

2. Tipuri de sondaje spațiale

Fotografia spațială ocupă unul dintre primele locuri printre diferitele metode de teledetecție. Se realizeaza folosind:

* sateliți artificiali ai Pământului (ISS),

* stații automate interplanetare,

* stații orbitale pe termen lung,

* navă spațială cu echipaj.

Tab. Principalele porturi spațiale utilizate pentru lansarea sateliților topografici.

Sistemele spațiale (complexele) pentru monitorizarea mediului includ (și efectuează):

1. Sisteme prin satelit pe orbită (centrul de control al misiunii și al sondajului),

2. Recepția informațiilor de către punctele de recepție la sol, sateliți releu,

3. Depozitarea și distribuirea materialelor (centre de prelucrare primară, arhive de imagini). A fost dezvoltat un sistem de regăsire a informațiilor care asigură acumularea și sistematizarea materialelor primite de la sateliții artificiali ai Pământului.

Orbitele navelor spațiale.

Orbitele purtătoarelor sunt împărțite în 3 tipuri:

* ecuatorial,

* polar (pol),

* oblic.

Orbitele sunt împărțite în:

* circular (mai precis, aproape de circular). Imaginile din satelit obținute de la un purtător spațial care s-a deplasat pe o orbită circulară au aproximativ aceeași scară.

* eliptice.

Orbitele se disting și prin poziția lor față de Pământ sau Soare:

* geosincron (față de Pământ)

* heliosincron (față de Soare).

Geosincronă - o navă spațială se mișcă cu o viteză unghiulară egală cu viteza de rotație a Pământului. Acest lucru creează efectul de „planare” a transportatorului spațial la un moment dat, ceea ce este convenabil pentru sondaje continue ale aceleiași zone a suprafeței pământului.

Heliosynchronous (sau sun-synchronous) - o navă spațială trece peste anumite zone ale suprafeței pământului în aceeași oră locală, care este utilizată în realizarea de sondaje multiple în aceleași condiții de iluminare. Orbite heliosincrone - orbite, la fotografiere din care iluminarea solară a suprafeței pământului (înălțimea Soarelui) rămâne practic neschimbată destul de mult timp (aproape în timpul Sezonului). Acest lucru se realizează în felul următor. Deoarece planul oricărei orbite, sub influența nesfericității Pământului, se desfășoară puțin (precese), se dovedește că, alegând un anumit raport între înclinația și înălțimea orbitei, este posibil să se realizeze că magnitudinea precesiunii este egală cu rotația zilnică a Pământului în jurul Soarelui, adică aproximativ 1 ° pe zi. Printre orbitele apropiate de Pământ, este posibil să se creeze doar câteva orbite sincrone cu soarele, a căror înclinare este întotdeauna inversată. De exemplu, la o altitudine de orbită de 1000 km, înclinarea ar trebui să fie de 99°.

Tipuri de fotografiere.

Imagistica spațială se realizează prin diferite metode (Fig. „Clasificarea imaginilor spațiale după intervale spectrale și tehnologie de imagistică”).

În funcție de natura acoperirii suprafeței pământului de către imaginile satelitare, se pot distinge următoarele studii:

* fotografie unică,

* traseu,

* observare,

* împușcare globală.

Fotografierea unică (selectivă) este realizată de astronauți cu camere de mână. Imaginile sunt obținute de obicei în perspectivă cu unghiuri semnificative de înclinare.

Studiul rutei suprafeței pământului se efectuează de-a lungul traseului satelitului. Lățimea benzii de sondaj depinde de altitudinea de zbor și de unghiul de vizualizare al sistemului de imagistică.

Sondajul orientat (selectiv) este conceput pentru a obține imagini ale unor zone special specificate ale suprafeței pământului, departe de drum.

Imaginile globale sunt realizate de la sateliți geostaționari și pe orbită polară. sateliți. Patru până la cinci sateliți geostaționari pe orbita ecuatorială asigură achiziționarea practic continuă de imagini panoramice la scară mică ale întregului Pământ (patrole spațiale), cu excepția calotelor polare.

imagine aerospațială

O imagine aerospațială este o imagine bidimensională a obiectelor reale, care este obținută conform anumitor legi geometrice și radiometrice (fotometrice) prin înregistrarea de la distanță a luminozității obiectelor și are rolul de a studia obiectele vizibile și ascunse, fenomenele și procesele din jur. lume, precum și pentru a determina poziția lor spațială.

O imagine spațială în proprietățile sale geometrice nu diferă fundamental de o fotografie aeriană, dar are caracteristici asociate cu:

* fotografierea de la mari înălțimi,

* și viteză mare.

Fotografia aerospațială este realizată în intervalele vizibile și invizibile ale undelor electromagnetice, unde:

1. fotografic - raza vizibilă;

2. nefotografice - domenii vizibile și invizibile, unde:

· raza vizibilă - spectrometric se bazează pe diferența dintre coeficienții de reflexie spectrală a obiectelor geologice. Rezultatele sunt înregistrate pe bandă magnetică și marcate pe hartă. Este posibil să folosiți camere cu film și foto;

Raza invizibila: radar (radiotermic RT si radar radar), ultraviolete UV, infrarosu IR, optoelectronic (scanner), laser (lidar).

Regiunea vizibilă și în infraroșu apropiat. Cea mai completă cantitate de informații este obținută în cele mai dezvoltate regiuni vizibile și infraroșu apropiat. Studiile aeriene și spațiale în intervalele de lungimi de undă vizibil și infraroșu apropiat sunt efectuate folosind următoarele sisteme:

* Televiziune,

* fotografic,

* scanare optoelectronica,

3. Sisteme fotografice

În prezent, există o clasă largă de sisteme de teledetecție

formând o imagine a suprafeței subiacente aflate în studiu.În cadrul acestei clase de echipamente se pot distinge mai multe subclase care diferă în domeniul spectral al radiației electromagnetice utilizate și în tipul receptorului de radiație detectat, tot după metoda activă sau pasivă. (sisteme de sondare fotografică și fototeleviziune: sisteme de scanare a gamei vizibil și IR, radiometre de scanare optice de televiziune - mecanice și optic-electronice și scanere multispectrale; sisteme optice de televiziune: sisteme radar cu scanare laterală (RLSBO);

Imaginile fotografice ale suprafeței Pământului sunt obținute de la nave spațiale cu echipaj și stații orbitale sau de la sateliți automati.O trăsătură distinctivă a imaginilor spațiale (CS) este un grad înalt

vizibilitate Acoperirea unor suprafețe mari cu o singură imagine În funcție de tipul de echipament utilizat și de filmele fotografice, fotografia poate fi realizată în întreaga gamă vizibilă a spectrului electromagnetic în zonele sale individuale, precum și în domeniul IR (infraroșu) apropiat.

Scara sondajului depinde de cei mai importanți doi parametri ai înălțimii de sondaj și a distanței focale a lentilei - În funcție de înclinarea axei optice, camerele spațiale vă permit să obțineți imagini planificate și în perspectivă ale suprafeței pământului. Se utilizează echipament fotografic de înaltă rezoluție care vă permite să obțineți (CS) cu o suprapunere de 60% sau mai mult - Gama spectrală de fotografiere acoperă partea vizibilă a zonei infraroșu apropiat (până la 0,86 microni). Deficiențele binecunoscute ale metodei fotografice sunt asociate cu necesitatea de a returna filmul pe Pământ și cu aprovizionarea sa limitată la bord. Cu toate acestea, fotografierea este în prezent cel mai informativ tip de fotografiere din spațiul cosmic. Dimensiune optimă print 18x18cm, care, după cum arată experiența, este în concordanță cu fiziologia vederii umane, permițându-vă să vedeți întreaga imagine în același timp. Pentru instalarea schemelor foto, sunt utilizate numai CS-uri planificate

Pentru a aduce un CS de obicei promițător multi-scală la unul planificat, se folosește un proces special numit transformare.

4. Sisteme de televiziune

Imagini TV și scaner. Fotografia de televiziune și scaner face posibilă obținerea sistematică a imaginilor și transmiterea acestora pe Pământ la stațiile de recepție. Se utilizează personal și sisteme de scanare. În primul caz, aceasta este o cameră de televiziune în miniatură în care imaginea optică construită de lentila de pe ecran este convertită în formă de semnale electrice și transmisă la sol prin canale radio - În al doilea caz, oglinda oscilantă a scanerul de la bord captează fluxul de lumină reflectat de Pământ, care intră în fotomultiplicator. Semnalele scanerului convertite sunt transmise către Pământ prin canale radio. La stațiile de recepție, acestea sunt înregistrate ca imagini. Vibrațiile oglinzii formează linii ale imaginii, mișcarea purtătorului vă permite să acumulați linii și să formați o imagine. Imaginile de televiziune și scaner pot fi transmise în timp real, de ex. în timpul trecerii satelitului peste subiect. Eficiența este semnul distinctiv al acestei metode. Cu toate acestea, calitatea imaginilor este oarecum inferioară imaginilor fotografice. Rezoluția imaginilor scanerului este determinată de elementul de scanare și este în prezent de 80-30 m. Imaginile de acest tip se disting printr-o structură de linie-grilă care se observă doar atunci când măriți imaginile de înaltă rezoluție. Imaginile scanerului cu acoperire mare au distorsiuni geometrice semnificative. Imaginile scanate sunt primite în formă digitală, ceea ce facilitează procesarea computerului.

Fotografierea prin televiziune și scaner se efectuează din sateliți meteorologici și sateliți de resurse LandSat, Meteor-Priroda, Resursa 0. Într-o versiune multi-zonă.

Pământul orbitează cu o înălțime de 600-1400 km., Scale de la 1:10.000.000 la 1:1.000.000 și 1:100.000 cu o rezoluție de 1-2 km la 30 m. LandSat, de exemplu, are 4 intervale de imagini spectrale în vizibil și raza infraroșu apropiat cu o rezoluție de 30 m. Scanerele „Meteor-Priroda” vă permit să obțineți rezoluție mică (1,5 km), medie (230 m) și înaltă până la 80-40 m, Resource -0 mediu (170 m) și scanere înalte (40 m).

Imagini CCD cu mai multe elemente. O creștere suplimentară a rezoluției odată cu viteza de fotografiere este asociată cu introducerea camerelor electronice. Acestea folosesc receptoare de radiații liniare și matrice cu mai multe elemente, constând din dispozitive cuplate la sarcină (elemente detectoare sensibile la lumină). O matrice liniară de detectoare implementează un rând de instantaneu, acumularea de rânduri datorită mișcării purtătorului. (similar cu un scaner), dar fără oglinzi oscilante și rezoluție mai mare. Imagini cu resurse de înaltă rezoluție (40 m) Resurse și satelit SPOT francez, până la 10 m. În fototeleviziune, fotografierea cu o cameră (rezultând o calitate bună) și transmisia prin canale de televiziune - Astfel, avantajele fotografiei cu rezoluția sa ridicată și livrarea promptă a imaginilor sunt combinate.

5. Sisteme de scanare

În prezent, pentru sondajele din spațiu, camerele multispectrale (multispectrale) sunt cel mai des folosite. sisteme opto-mecanice – scanere instalate pe sateliți în diverse scopuri. Cu ajutorul scanerelor se formează imagini, constând din multe elemente separate, obținute secvențial. Termenul „scanare” înseamnă scanarea imaginii folosind un element de scanare (oglindă oscilantă sau rotativă), care scanează elementul de zonă cu element de-a lungul mișcării purtătorului și trimite un flux radiant către lentilă și apoi către un senzor punctual care convertește semnal luminos într-unul electric.

Acest semnal electric este trimis către stațiile de recepție prin canale de comunicație. Imaginea terenului se obține continuu pe o bandă compusă din dungi - scanări, pliate de elemente individuale - pixeli. Imaginile scanerului pot fi obținute în toate domeniile spectrale, dar intervalele vizibile și IR sunt deosebit de eficiente. Când fotografiați suprafața pământului cu ajutorul sistemelor de scanare, se formează o imagine, fiecare element corespunde luminozității radiației zonei situate în câmpul vizual instantaneu. O imagine scaner este un pachet ordonat de date de luminozitate transmis prin canale radio către Pământ, care este înregistrat pe bandă magnetică (în formă digitală) și apoi poate fi convertit într-o formă de cadru. Cele mai importante caracteristici ale scanerului sunt unghiul de scanare (vizionare) și unghiul de vedere instantaneu, a căror mărime determină lățimea benzii filmate și rezoluția. În funcție de dimensiunea acestor unghiuri, scanerele sunt împărțite în precise și sondaj. Pentru scanerele de precizie, unghiul de scanare este redus la ±5°, iar pentru scanerele de sondaj, acesta este crescut la ±50°. Valoarea rezoluției este invers proporțională cu lățimea benzii filmate. Un scaner de nouă generație, numit „cartograful tematic”, care a fost echipat cu sateliți americani, s-a dovedit bine

Landsat 5 și Landsat 7. Scanerul de tip „tematic mapper” funcționează în șapte benzi cu o rezoluție de 30m în domeniul vizibil al spectrului și 120m în domeniul IR. Acest scanner oferă un flux mare de informații, a căror procesare necesită mai mult timp; în legătură cu aceasta, viteza de transmisie a imaginii încetinește (numărul de pixeli din imagini ajunge la peste 36 de milioane pe fiecare dintre canale). Dispozitivele de scanare pot fi folosite nu numai pentru a obține imagini ale Pământului, ci și pentru a măsura radiometrele de scanare a radiațiilor și radiațiile de scanare - spectrometre.

6. Sisteme de scanare cu laser

Cu doar zece ani în urmă, era foarte greu să ne imaginăm că vor crea un dispozitiv care ar putea face până la jumătate de milion de măsurători complexe într-o secundă. Astăzi, astfel de dispozitive nu sunt doar create, ci și utilizate pe scară largă.

Sisteme de scanare cu laser - este deja dificil să se facă fără ele în multe industrii, cum ar fi minerit, industrie, topografie, arhitectură, arheologie, inginerie civilă, monitorizare, modelare oraș și multe altele.

Parametrii tehnici fundamentali ai scanerelor laser terestre sunt viteza, acuratețea și gama de măsurători. Alegerea modelului depinde în mare măsură de tipurile de lucru și de obiectele pe care vor fi folosite scanerele. De exemplu, în carierele mari, este mai bine să folosiți dispozitive cu precizie și rază de acțiune sporite. Pentru lucrările de arhitectură, o rază de acțiune de 100-150 de metri este suficientă, dar este necesar un dispozitiv cu o precizie de 1 cm. Dacă vorbim despre viteza de lucru, atunci în acest caz, cu cât mai mare, cu atât mai bine, desigur.

Recent, tehnologia de scanare cu laser la sol a fost folosită din ce în ce mai mult pentru a rezolva problemele de geodezie de inginerie în diferite domenii ale construcțiilor și industriei. Popularitatea tot mai mare a scanării laser se datorează unui număr de avantaje pe care noua tehnologie le oferă în comparație cu alte metode de măsurare. Dintre avantaje, aș dori să le subliniez pe cele principale: creșterea vitezei de lucru și scăderea costurilor cu forța de muncă. Apariția unor modele noi, mai productive de scanere, îmbunătățirea capabilităților software, ne permit să sperăm la o extindere suplimentară a domeniului de aplicare a scanării laser terestre.

Primul rezultat al scanării este un nor de puncte, care poartă maximum de informații despre obiectul studiat, fie că este vorba despre o clădire, o structură inginerească, un monument de arhitectură etc. Folosind norul de puncte în viitor, este posibil să se rezolve diverse probleme:

Obținerea unui model tridimensional al obiectului;

Obținerea de desene, inclusiv desene de secțiuni;

Identificarea defectelor și a diferitelor modele prin comparație cu modelul de proiectare;

· determinarea și evaluarea valorilor deformarii prin comparație cu măsurătorile efectuate anterior;

Obținerea planurilor topografice prin metoda ridicării virtuale.

La supravegherea instalaţiilor industriale complexe metode tradiționale, executanții se confruntă adesea cu faptul că în timpul muncii pe teren sunt ratate măsurătorile individuale. Abundența contururilor, un număr mare de obiecte individuale duc la erori inevitabile. Materialele obținute prin scanarea laser poartă informații mai complete despre subiect. Înainte de începerea procesului de scanare, scanerul laser realizează fotografii panoramice, ceea ce mărește semnificativ conținutul informațional al rezultatelor obținute.

Tehnologia de scanare cu laser terestră, utilizată pentru a crea modele de obiecte tridimensionale, planuri topografice ale teritoriilor complexe încărcate, crește semnificativ productivitatea muncii și reduce costurile de timp. Dezvoltarea și implementarea de noi tehnologii pentru producerea lucrărilor geodezice au fost întotdeauna realizate pentru a reduce timpul de lucru pe teren. Este sigur să spunem că scanarea laser respectă pe deplin acest principiu.

Tehnologia de scanare cu laser terestră este în continuă dezvoltare. Acest lucru este valabil și pentru îmbunătățirea designului scanerelor laser și dezvoltarea funcțiilor software utilizate pentru controlul dispozitivelor și procesarea rezultatelor obținute.

7. Legea Stefan-Boltzmann

Corpurile încălzite radiază energie sub formă de unde electromagnetice de diferite lungimi. Când spunem că un corp este „încălzit”, înseamnă că temperatura lui este suficient de mare pentru ca radiația termică să apară în partea vizibilă, luminoasă a spectrului. La nivel atomic, radiația devine o consecință a emisiei de fotoni de către atomii excitați. Legea care descrie dependența energiei radiațiilor termice de temperatură a fost obținută pe baza unei analize a datelor experimentale de către fizicianul austriac Josef Stefan și fundamentată teoretic și de austriacul Ludwig Boltzmann.

Pentru a înțelege cum funcționează această lege, imaginați-vă un atom care emite lumină în intestinele Soarelui. Lumina este imediat absorbită de un alt atom, reemisă de acesta - și astfel transmisă de-a lungul lanțului de la atom la atom, datorită căruia întregul sistem se află într-o stare de echilibru energetic. Într-o stare de echilibru, lumina cu o frecvență strict definită este absorbită de un atom într-un loc simultan cu emisia de lumină de aceeași frecvență de către un alt atom într-un alt loc. Ca urmare, intensitatea luminii a fiecărei lungimi de undă a spectrului rămâne neschimbată.

Temperatura din interiorul Soarelui scade pe măsură ce te îndepărtezi de centrul acestuia. Prin urmare, pe măsură ce ne îndreptăm spre suprafață, spectrul de emisie de lumină se dovedește a corespunde mai mult temperaturi mari decât temperatura ambiantă. Ca urmare, în timpul emisiilor repetate, conform legii Stefan-Boltzmann, aceasta se va produce la energii și frecvențe mai mici, dar în același timp, datorită legii conservării energiei, se va emite un număr mai mare de fotoni. Astfel, în momentul în care ajunge la suprafață, distribuția spectrală va corespunde temperaturii suprafeței Soarelui (aproximativ 5.800 K), și nu temperaturii din centrul Soarelui (aproximativ 15.000.000 K). Energia care vine la suprafața Soarelui (sau la suprafața oricărui obiect fierbinte) o părăsește sub formă de radiație. Legea Stefan-Boltzmann ne spune doar care este energia radiata. Această lege este scrisă astfel:

unde T este temperatura (în kelvins) și y este constanta lui Boltzmann. Din formula se poate observa că pe măsură ce temperatura crește, luminozitatea corpului nu numai că crește, dar crește într-o măsură mult mai mare. Dublați temperatura și luminozitatea va crește de 16 ori!

Deci, conform acestei legi, orice corp care are o temperatură peste zero absolut radiază energie. Deci, de ce, ne întrebăm, nu s-au răcit toate corpurile la zero absolut de mult timp? De ce, să zicem, corpul tău, care radiază constant energie termică în domeniul infraroșu, caracteristică temperaturii corpului uman (puțin mai mult de 300 K), nu se răcește?

Răspunsul la această întrebare este de fapt în două părți. În primul rând, cu alimente obțineți energie din exterior, care în procesul de asimilare metabolică a caloriilor alimentare de către organism este transformată în energie termică, care reface energia pierdută de corpul dumneavoastră în conformitate cu legea Stefan-Boltzmann. Un animal mort cu sânge cald se răcește la temperatura ambiantă foarte repede, deoarece alimentarea cu energie a corpului său se oprește.

Și mai important, însă, este faptul că legea se aplică tuturor corpurilor fără excepție cu o temperatură peste zero absolut. Prin urmare, atunci când oferiți energie termică mediului înconjurător, nu uitați că corpurile cărora le dați energie - de exemplu, mobilierul, pereții, aerul - radiază la rândul lor energie termică, iar aceasta vă este transferată. Dacă mediul înconjurător este mai rece decât corpul tău (cum este cel mai adesea cazul), radiația sa termică compensează doar o parte din pierderile de căldură ale corpului tău și compensează deficitul folosind resursele interne. Dacă temperatura ambientală este apropiată sau mai mare decât temperatura corpului dumneavoastră, nu veți putea scăpa de excesul de energie eliberat în organism în timpul metabolismului prin radiații. Și apoi intră în joc al doilea mecanism. Începi să transpiri și, împreună cu picăturile de transpirație, excesul de căldură părăsește corpul tău prin piele.

În formularea de mai sus, legea Stefan-Boltzmann se aplică numai unui corp absolut negru, care absoarbe toate radiațiile care cad pe suprafața sa. Corpurile fizice reale absorb doar o parte din energia razelor, iar restul este reflectat de ele, cu toate acestea, modelul conform căruia puterea specifică a radiației de la suprafața lor este proporțională cu T 4, de regulă, se păstrează și în acest caz. , cu toate acestea, în acest caz, constanta Boltzmann trebuie înlocuită cu un alt coeficient , care va reflecta proprietățile unui corp fizic real. Astfel de constante sunt de obicei determinate experimental.

8. Istoria dezvoltării metodelor de teledetecție

Imagini desenate - Fotografii - sondaj fototeodolit la sol - Fotografii aeriene - metode aeriene - Conceptul de teledetecție a apărut în secolul al XIX-lea - Ulterior, teledetecția a început să fie folosită în domeniul militar pentru a colecta informații despre inamic și a lua decizii strategice - După al Doilea Război Mondial, teledetecția a început să fie folosită pentru observarea în spate mediu inconjuratorși evaluarea dezvoltării teritoriilor, precum și în cartografie civilă.

În anii 60 ai secolului XX, odată cu apariția rachetelor și a sateliților spațiali, teledetecția a intrat în spațiu.-1960 - lansarea sateliților de recunoaștere ca parte a programelor CORONA, ARGON și LANYARD. -Program Mercur - imagini primite ale Pământului. Proiectul Gemeni (1965-1966) - colectarea sistematică a datelor de teledetecție. Programul Apollo (1968-1975) - teledetecție a suprafeței pământului și aterizarea unui om pe Lună - Lansarea stației spațiale Skylab (1973-1974), - explorarea resurselor pământului. Zboruri ale navetelor spațiale (1981). Obținerea de imagini cu mai multe zone cu o rezoluție de 100 de metri în domeniul vizibil și în infraroșu apropiat folosind nouă canale spectrale.

9. Elemente de orientare a imaginilor spațiale

Poziția imaginii în momentul fotografierii este determinată de trei elemente de orientare internă - distanța focală a camerei f, coordonatele x0, y0 ale punctului principal o (Fig. 1) și șase elemente de orientare externă - coordonatele centrului de proiecție S - XS, YS, ZS, unghiurile de înclinare longitudinală și transversală ale imaginii b și u și unghiul de rotație h.

Există o legătură între coordonatele punctului obiect și imaginea acestuia din imagine:

unde X, Y, Z și XS, YS, ZS sunt coordonatele punctelor M și S din sistemul OXYZ; X", Y", Z" - coordonatele punctului m din sistemul SXYZ paralel cu OXYZ, calculate din coordonatele planului x și y:

a1 \u003d cos bcosch - sinbsinschsinch

a2 \u003d - cossinch - sinbsin schcosch

a3 \u003d - sinаcos u

b2 = cosschcosch (3)

c1 \u003d sinbcosch + cosbsinschsinch,

c2 \u003d - sinbcosch + cosbsinschcosch,

Cosinusuri de direcție.

Formulele pentru legătura dintre coordonatele punctului M al obiectului (Fig. 2) și coordonatele imaginilor sale m1 și m2 pe stereoperechea P1 - P2 au forma:

BX, BY și BZ - proiecții ale bazei B pe axele de coordonate. Dacă elementele de orientare exterioară ale perechii stereo sunt cunoscute, atunci coordonatele punctului obiect pot fi determinate prin formula (4) (metoda rezecției directe). Folosind o singură imagine, poziția punctului unui obiect poate fi găsită în cazul particular când obiectul este plat, de exemplu, teren plat (Z = const). Coordonatele x și y ale punctelor imaginii sunt măsurate folosind un monocomparator sau un stereocomparator. Elementele de orientare interioară sunt cunoscute din rezultatele calibrării camerei, iar elementele de orientare exterioară pot fi determinate atunci când fotografiați un obiect sau în timpul fototriangulației (vezi Fototriangularea). Dacă elementele de orientare exterioară ale imaginilor sunt necunoscute, atunci coordonatele punctului obiect sunt găsite folosind puncte de referință (metoda rezecției). Punct de referință - un punct de contur al unui obiect identificat în imagine, ale cărui coordonate sunt obținute ca urmare a măsurătorilor geodezice sau din fototriangulație. Folosind o rezecție, determinați mai întâi elementele de orientare relativă a imaginilor P1 - P2 (Fig. 3) - b "1, h" 1, a "2, y" 2, h "2 în S1X"Y"Z "sistem; a cărui axa X coincide cu baza, iar axa Z se află în planul bazal principal S1O1S2 al imaginii P1. Apoi coordonatele punctelor modelului sunt calculate în același sistem. În cele din urmă, folosind puncte de ancorare, tranziție. de la coordonatele punctului model la coordonatele punctului obiect.

Elementele de orientare relativă vă permit să setați imaginile în aceeași poziție una față de alta pe care au ocupat-o atunci când fotografiați obiectul. În acest caz, fiecare pereche de raze respective, de exemplu S1m1 și S2m2, se intersectează și formează un punct (m) al modelului. Setul de raze aparținând imaginii se numește ligament, iar centrul de proiecție - S1 sau S2 - se numește vârful ligamentului. Scara modelului rămâne necunoscută deoarece se alege arbitrar distanţa S1S2 dintre vârfurile ligamentelor. Punctele corespunzătoare ale perechii stereo m1 și m2 sunt în același plan care trece prin baza S1S2.

Presupunând că sunt cunoscute valorile aproximative ale elementelor de orientare relativă, putem reprezenta ecuația (6) într-o formă liniară:

a db1" + b db2" + s dsch2" + d dch1" + e dch2" + l = V, (7)

unde db1",... e dm2" sunt corecții ale valorilor aproximative ale necunoscutelor, a,..., e sunt derivatele parțiale ale funcției (6) față de variabilele b1",... h2", l este valoarea funcției (6) , calculată din valori aproximative cunoscute de mine. Pentru determinarea elementelor de orientare relativă se măsoară coordonatele a cel puțin cinci puncte ale perechii stereo, iar apoi se compilează și se rezolvă ecuațiile (7) prin metoda aproximărilor succesive. Coordonatele punctelor modelului se calculează conform formulelor (4), alegând lungimea bazei B în mod arbitrar și presupunând

Xs1 = Ys1 = Zs1 = 0, BX = B, BY = BZ = 0.

În acest caz, coordonatele spațiale ale punctelor m1 și m2 se găsesc prin formulele (2), iar cosinusurile direcției se găsesc prin formulele (3): pentru imaginea P1, prin elementele b1",

iar pentru instantaneul P2 de elementele b2", w2", h2".

În conformitate cu coordonatele X" Y" Z", punctele modelului determină coordonatele punctului obiect:

unde t este numitorul scalei modelului. Cosinusurile de direcție se obțin prin formulele (3), înlocuind în locul unghiurilor b, u și h unghiul longitudinal al modelului o, unghiul transversal al modelului z și unghiul de rotație al modelului u.

Pentru a determina cele șapte elemente ale orientării exterioare a modelului - Postat la http://www.allbest.ru/

O, z, u, t - faceți ecuațiile (8) pentru trei sau mai multe puncte de referință și rezolvați-le. Coordonatele punctelor de control se gasesc prin metode geodezice sau prin metoda fototriangulatiei. Setul de puncte ale obiectului, ale cărui coordonate sunt cunoscute, formează un model digital al obiectului, care servește la întocmirea unei hărți și la rezolvarea diferitelor probleme de inginerie, de exemplu, pentru a găsi traseul rutier optim. Pe lângă metodele analitice de prelucrare a imaginilor, se folosesc și cele analogice, bazate pe utilizarea dispozitivelor fotogrammetrice - Fototransformator, Stereograf, Stereoproiector etc.

Fotografiile cu fantă și panoramice, precum și fotografiile obținute cu utilizarea radarului, televiziunii, infraroșu-termic și alte sisteme de imagistică, extind semnificativ posibilitățile de imagistică fotografică, în special în cercetarea spațială. Dar nu au un singur centru de proiecție, iar elementele lor de orientare externă se schimbă continuu în procesul de imagistică, ceea ce complică utilizarea unor astfel de imagini în scopuri de măsurare.

10. Proprietăţile imaginilor aerospaţiale

Imaginile aerospațiale sunt rezultatul principal al anchetelor aerospațiale, care utilizează o varietate de medii aviatice și spațiale. Aceasta este o imagine bidimensională a obiectelor reale, care a fost obținută conform anumitor legi geometrice și radiometrice (fotometrice) prin înregistrarea de la distanță a luminozității obiectelor și are scopul de a studia obiectele vizibile și ascunse, fenomenele și procesele lumii înconjurătoare, precum şi pentru a determina poziţia lor spaţială. Sondajele aerospațiale sunt împărțite în cele pasive, care prevăd înregistrarea radiației solare reflectate sau a propriei Pământ; activ, în care se realizează înregistrarea radiațiilor artificiale reflectate. Gama de scară a imaginilor aerospațiale: de la 1:1000 la 1:100.000.000

Cele mai comune scale: fotografii aeriene 1:10.000 - 1:50.000, spațiu - 1:200.000 - 1:10.000.000.

Imagini aerospațiale: analogice (de obicei fotografice), digitale (electronice). Imaginea fotografiilor digitale este formată din elemente identice separate - pixeli (din limba engleză element de imagine - pxel); luminozitatea fiecărui pixel este caracterizată de un număr. Proprietățile imaginilor aerospațiale: Grafice, Radiometrice (fotometrice), Geometrice.

Proprietățile vizuale caracterizează capacitatea fotografiilor de a reproduce detalii fine, culori și gradații tonale ale obiectelor.

Cele radiometrice mărturisesc acuratețea înregistrării cantitative a luminozității obiectelor printr-un instantaneu.

Caracterizează geometric posibilitatea de a determina dimensiunile, lungimile și suprafețele obiectelor și poziția relativă a acestora din imagini.

11. Deplasarea punctelor pe o imagine prin satelit

Avantajele fotografiei spațiale. Satelitul zburător nu suferă vibrații și fluctuații ascuțite; prin urmare, imaginile din satelit pot fi obținute cu o rezoluție mai mare și o calitate ridicată a imaginii decât fotografiile aeriene. Imaginile pot fi digitizate pentru prelucrarea ulterioară pe computer.

Dezavantajele imaginilor prin satelit: informațiile nu pot fi procesate automat fără transformări preliminare. În timpul fotografierii spațiale, punctele se deplasează (sub influența curburii Pământului), valoarea lor la marginile imaginii ajunge la 1,5 mm. Constanța scării este ruptă în cadrul imaginii, diferența dintre care la margini și în centrul imaginii poate fi mai mare de 3%.

Dezavantajul fotografiei este ineficiența ei. containerul cu filmul coboară pe Pământ nu mai mult de o dată la câteva săptămâni. Prin urmare, imaginile fotografice din satelit sunt rareori utilizate în scopuri operaționale, dar reprezintă informații de utilizare pe termen lung.

După cum știți, un instantaneu este o proiecție centrală a terenului, iar o hartă topografică este ortogonală. O imagine orizontală a unei zone plane corespunde unei proiecții ortogonale, adică unei proiecții a unei secțiuni limitate a unei hărți topografice. În acest sens, dacă convertiți o imagine oblică într-o imagine orizontală de o scară dată, atunci poziția contururilor pe imagine va corespunde cu poziția contururilor pe o hartă topografică a unei anumite scale. De asemenea, terenul determină deplasarea punctelor din imagine în raport cu poziția lor pe proiecția ortogonală a scării corespunzătoare.

12. Etape ale teledetecției și analizei datelor

Fotografiere stereo.

Fotografiere în mai multe zone. Fotografie hiperspectrală.

Fotografiere multiplă.

Fotografiere pe mai multe niveluri.

Fotografiere multipolară.

Metoda combinata.

Analiză interdisciplinară.

Tehnica de obținere a materialelor de teledetecție

Fotografia aerospațială este realizată în ferestre de transparență atmosferică folosind radiații în diferite game spectrale - lumină (vizibilă, infraroșu apropiat și mediu), infraroșu termic și intervale radio.

Fotografie

Grad ridicat de vizibilitate, acoperire de suprafețe mari cu o singură imagine.

Fotografierea în întreaga gamă vizibilă a spectrului electromagnetic, în zonele sale individuale, precum și în domeniul IR (infraroșu) apropiat.

Scara de fotografiere depinde de

Înălțimi de tragere

Distanța focală a lentilei.

În funcție de înclinarea axei optice, obținerea de imagini planificate și în perspectivă ale suprafeței pământului.

COP cu o suprapunere de 60% sau mai mult. Gama spectrală de fotografiere acoperă partea vizibilă a zonei de infraroșu apropiat (până la 0,86 microni).

Fotografiere cu scaner

Cele mai utilizate sunt sistemele optic-mecanice multispectrale - scanere instalate pe sateliți în diverse scopuri.

Imagini care sunt alcătuite din multe elemente individuale, dobândite secvenţial.

„scanare” - scanarea imaginii utilizând un element de scanare care scanează elementul cu element zona de-a lungul mișcării purtătorului și trimite un flux radiant către lentilă și apoi către un senzor punctual care convertește semnalul luminos într-unul electric. Acest semnal electric este trimis către stațiile de recepție prin canale de comunicație. Imaginea terenului se obține continuu pe o bandă compusă din dungi - scanări, pliate de elemente individuale - pixeli.

Fotografiere cu scaner

Imaginile scanerului pot fi obținute în toate domeniile spectrale, dar intervalele vizibile și IR sunt deosebit de eficiente.

Cele mai importante caracteristici ale scanerului sunt unghiul de scanare (vizionare) și unghiul de vedere instantaneu, a căror mărime determină lățimea benzii filmate și rezoluția. În funcție de dimensiunea acestor unghiuri, scanerele sunt împărțite în precise și sondaj.

Pentru scanerele de precizie, unghiul de scanare este redus la ±5°, iar pentru scanerele de sondaj, acesta este crescut la ±50°. Valoarea rezoluției este invers proporțională cu lățimea benzii filmate.

Sondaj radar

Obținerea de imagini ale suprafeței pământului și ale obiectelor situate pe acesta, indiferent de condițiile meteorologice, în timpul zilei și pe timp de noapte, datorită principiului radarului activ.

Tehnologia a fost dezvoltată în anii 1930.

Studiul radar al Pământului se efectuează în mai multe secțiuni ale intervalului de lungimi de undă (1 cm - 1 m) sau frecvențe (40 GHz - 300 MHz).

Natura imaginii pe o imagine radar depinde de raportul dintre lungimea de undă și dimensiunea neregulilor terenului: suprafața poate fi rugoasă sau netedă în grade diferite, ceea ce se manifestă prin intensitatea semnalului de revenire și, în consecință, luminozitatea zonei corespunzătoare din imagine. tragere termica

Se bazează pe detectarea anomaliilor termice prin fixarea radiației termice a obiectelor Pământului datorită căldurii endogene sau radiației solare.

Domeniul infraroșu al spectrului de oscilații electromagnetice este împărțit condiționat în trei părți (în microni): aproape (0,74-1,35), mediu (1,35-3,50), departe (3,50-1000).

Căldura solară (externă) și endogenă (internă) încălzește obiectele geologice în moduri diferite. Radiația IR, care trece prin atmosferă, este absorbită selectiv și, prin urmare, fotografia termică poate fi efectuată numai în zona în care se află așa-numitele „ferestre de transparență” - locuri unde sunt transmise razele IR.

Din punct de vedere empiric, au fost identificate patru ferestre principale de transparență (în microni): 0,74-2,40; 3,40-4,20; 8,0-13,0; 30,0-80,0.

imagini spațiale

Trei moduri principale de a transmite date de la un satelit pe Pământ.

Transmiterea directă a datelor către stația de la sol.

Datele primite sunt stocate pe satelit și apoi transmise cu o anumită întârziere către Pământ.

Utilizarea sistemului de sateliți de comunicații geostaționari TDRSS (Tracking and Data Relay Satellite System).

13. Truse de livrare ERDAS IMAGINE

ERDAS IMAGINE este unul dintre cele mai populare produse software geospațiale din lume. ERDAS IMAGINE combină într-un software puternic și ușor de utilizat capabilitățile de procesare și analiză a unei varietăți de informații geospațiale raster și vectoriale, permițându-vă să creați produse precum imagini georeferențiate care au suferit transformări îmbunătățite, ortomosaice, hărți de clasificare a vegetației, clipuri de zbor. lume virtuala”, hărți vectoriale obținute ca urmare a prelucrării imaginilor aero- și spațiale.

IMAGINE Essentials este un produs entry-level care conține instrumente de bază pentru vizualizare, corectare și cartografiere. Vă permite să utilizați procesarea în lot.

IMAGINE Advantage include toate caracteristicile IMAGINE Essentials. În plus, oferă procesare spectrală avansată, analiză de modificare, ortocorecție, mozaic, analiză de imagine. Permite procesarea în loturi paralele.

IMAGINE Professional include toate caracteristicile IMAGINE Advantage. În plus, oferă un set de instrumente avansate pentru procesarea datelor spectrale, hiperspectrale și radar, precum și modelare spațială. Include ERDAS ER Mapper.

Module suplimentare, cum ar fi Interferometria SAR, IMAGINE Objective și altele, extind funcționalitatea pachetului software, făcându-l un instrument universal pentru lucrul cu informații geospațiale.

14. Date digitale. Reprezentare schematică a conversiei datelor brute în valori de pixeli

Datele digitale în procesul de scanare de către senzor generează un semnal electric, a cărui intensitate variază în funcție de luminozitatea zonei suprafeței pământului. În imagistica cu mai multe zone, semnale independente separate corespund diferitelor game spectrale. Fiecare astfel de semnal se modifică continuu în timp, iar pentru analiza ulterioară trebuie convertit într-un set de valori numerice. Pentru a converti un semnal analogic continuu în formă digitală, acesta este împărțit în părți corespunzătoare intervalelor de eșantionare egale (Figura 11). Semnalul din fiecare interval este descris doar de valoarea medie a intensității sale; prin urmare, toate informațiile despre variațiile semnalului în acest interval se pierd. Astfel, valoarea intervalului de eșantionare este unul dintre parametrii de care depinde direct rezoluția senzorului. De asemenea, trebuie remarcat faptul că, pentru datele digitale, nu se alege o scară de luminozitate absolută, ci relativă, prin urmare, aceste date nu reflectă adevăratele valori radiometrice obținute pentru o anumită scenă.

15. Proiectarea sistemului de inginerie

La proiectarea oricărui sistem artificial, inclusiv a sistemelor informaționale, în primul rând, acestea determină obiectivele care trebuie atinse și sarcinile prioritare care trebuie rezolvate în timpul funcționării sistemului.

Să definim scopul principal al proiectului GIS „Caspian” după cum urmează: crearea unui sistem multifuncțional, multi-utilizator de servicii de informații operaționale pentru autoritățile centrale și locale, agentii guvernamentale agenția de control al mediului și departamentele sale de urgență, companiile de petrol și gaze și alte organizații și persoane oficiale sau private. interesat în rezolvarea problemelor teritoriale ale regiunii.

Sarcinile prioritare pot fi formulate pe baza descriere scurta teritoriu. În opinia noastră, aceste sarcini sunt următoarele:

cartografierea structurilor și obiectelor naturale cu analiza și descrierea modelelor geologice, peisagistice și a altor modele teritoriale;

cartografierea tematică a infrastructurii industriei de petrol și gaze cu o referire destul de exactă la baza topografică și peisaj, hărți geomorfologice, ecologice ale litoralului;

controlul operațional și prognoza dinamicii litoralului cu o analiză a problemelor teritoriale care apar în acest caz (distrugerea barajelor, inundarea puțurilor de petrol, îndepărtarea scurgerilor de petrol în mare, contaminarea cu petrol a zonelor de coastă etc.);

urmărirea condițiilor de gheață, în special în zonele de raft unde petrolul este produs de pe platforme offshore.

Pe baza listei de sarcini prioritare, formulăm cerințele de fond pentru sistem:

în prima etapă a implementării sistemului, utilizați cele disponibile facilităţi spaţiale NOAA / AVHRR și TERRA / MODIS și, în consecință, monitorizează procesele la scară mare și medie - câmpuri termice, acoperiri de gheață, suprafețe de apă. Asigurarea posibilității de dezvoltare a sistemului utilizând sondaje active (RADARSAT-1, 2 ERS-1) și pasive (Landsat-7. SPOT-4,1RS) de înaltă rezoluție;

Sistemul ar trebui să prevadă recepția, arhivarea și prelucrarea datelor observaționale de la sol obținute atât la rețeaua de stații agrometeorologice, cât și la distanțe de subsateliți și locuri de testare. Compoziția echipamentului este determinată în funcție de problema care se rezolvă;

*Observațiile expediționare la sol și aeronave pot servi și ca o sursă suplimentară de informații. În funcție de echipamentul acestor expediții, informațiile pot fi primite online sau după procesare la birou.

Acordurile de sistem privind accesul la informații, condițiile de stocare a acesteia, prețul datelor primare și prelucrate etc. ar trebui elaborate în comun cu ministerele interesate, akimaturile regionale și raionale și alți consumatori de stat ai datelor de monitorizare. Proiectarea sistemului trebuie să prevadă posibilitatea includerii programelor de control și service adecvate.

Aceste cerințe de bază definesc limitele dincolo de care proiectantul nu are niciun drept. Cu toate acestea, observăm că, cu cât acest cadru este mai restrâns, cu atât constrângerile sunt mai strânse, cu atât este mai ușor de proiectat și programat. Prin urmare, un designer competent se străduiește să interacționeze strâns cu clientul atunci când elaborează specificațiile tehnice.

Actualitatea creării unui astfel de sistem a fost dovedită de numeroase exemple de utilizare eficientă a GIS în rezolvarea unei varietăți de probleme teritoriale. Particularitatea acestei lucrări este proiectarea și implementarea monitorizării și modelării GIS a proceselor teritoriale din teritoriul luat în considerare, ținând cont de infrastructura de tehnologie a informației existentă în prezent.

În prima etapă, vom formula condițiile minime obligatorii care se aplică unui sistem informațional (sau mai bine zis, oricărui sistem tehnogen) pentru a-i asigura „viabilitatea”. Un sistem poate funcționa și evolua eficient dacă:

scopul său funcțional răspunde nevoilor mediului (de regulă, și sistemului) în care este scufundat;

structura sa nu contrazice arhitectura sistemelor cu care interactioneaza;

structura sa nu este contradictorie intern si are un grad înalt flexibilitate și modificare;

proceduri încorporate în acesta, mod eficient sunt combinate în lanțuri tehnologice corespunzătoare generalului schema tehnologica funcționarea sistemului;

reducerea sau extinderea acesteia nu duce la distrugerea structurii, iar fiecare etapă a „ciclului de viață” al sistemului, fiecare versiune a acestuia este utilizată pentru a efectua

funcții relevante.

Condițiile enumerate pentru eficacitatea sistemelor tehnogene pot fi

ilustrat cu multe exemple. Aceste condiții sunt demonstrate în mod deosebit de așa-numitele sisteme de monitorizare. Printre acestea, un sistem puternic de monitorizare, Serviciul Meteorologic Mondial, este un exemplu izbitor.

16. Metode de decriptare

La descifrarea unei imagini aerospațiale radar, indiferent de metoda aleasă, este necesar:

detectați o țintă sau un obiect de teren în imagine;

identificați ținta sau obiectul terenului;

analizați ținta sau obiectul terenului detectat și determinați caracteristicile lor cantitative și calitative;

aranjați rezultatele decodării sub forma unui document grafic sau text.

În funcție de condițiile și locul de implementare, interpretarea imaginilor radar poate fi împărțită în câmp, vizuală aeriană, camerală și combinată.

Decriptare zero

În interpretarea pe teren, decodorul direct pe sol este ghidat de obiecte caracteristice și ușor de recunoscut ale terenului și, comparând contururile obiectelor cu imaginile radar ale acestora, dă rezultate de identificare. semne convenționale pe o fotografie sau pe o hartă topografică.

În timpul interpretării pe teren, pe parcurs, prin măsurători directe, se determină caracteristicile numerice și calitative ale obiectelor (caracteristicile vegetației, corpurilor de apă, structurilor adiacente acestora, caracteristicile așezărilor etc.). În același timp, pe imagine sau pe hartă pot fi trasate obiecte care nu au fost reprezentate în imagine din cauza dimensiunilor reduse sau pentru că nu existau în momentul fotografierii. În timpul interpretării pe teren se creează special sau întâmplător standarde (chei), cu ajutorul cărora, pe viitor, în condiții de birou, se facilitează identificarea obiectelor de același tip de teren.

Dezavantajele interpretării pe teren a imaginilor sunt laboriozitatea acesteia în termeni de timp și cost, precum și complexitatea organizării sale.

Interpretarea aerovizuală a imaginilor aerospațiale

Recent, în practica lucrărilor fotografice aeriene, a fost folosită tot mai mult metoda aerovizuală de descifrare a fotografiilor aeriene. Această metodă poate fi aplicată cu succes în descifrarea imaginilor radar ale terenului.

Esența metodei aerovizuale este identificarea imaginilor unui obiect dintr-un avion sau un elicopter. Observarea poate fi efectuată prin dispozitive optice și infraroșii. Interpretarea aerovizuală a imaginilor radar poate crește productivitatea și poate reduce costul interpretării pe teren.

Datele obținute în urma interpretării acestei imagini ne vor permite să determinăm localizarea surselor de poluare și să apreciem intensitatea acestora (Fig. 12).

Interpretarea camerală a imaginilor aerospațiale

În interpretarea camerală a imaginilor, identificarea obiectelor și interpretarea lor se realizează fără a compara imaginile cu natura, prin studierea imaginilor obiectelor în funcție de caracteristicile lor de decodificare. Interpretarea camerală a imaginilor este utilizată pe scară largă în pregătirea hărților radar de contur, actualizarea hărților topografice, cercetările geologice și la corectarea și completarea materialelor cartografice în zone greu accesibile.

Cu toate acestea, interpretarea camerală are un dezavantaj semnificativ - este imposibil să obțineți pe deplin toate informațiile necesare despre zonă. În plus, rezultatele interpretării camerale a imaginilor nu corespund cu momentul interpretării, ci cu momentul filmării. Prin urmare, pare extrem de oportun să combinați interpretarea vizuală a imaginilor, în câmp și în câmp sau aerian, adică combinația lor.

Cu interpretarea combinată a imaginilor, activitatea principală de detectare și identificare a obiectelor se desfășoară în condiții de birou, iar în teren sau în zbor sunt efectuate și identificate acele obiecte sau caracteristicile acestora care nu pot fi identificate în birou.

Decriptarea camerală este împărțită în două metode:

descifrare directă sau semi-instrumentală;

decodificare instrumentală.

Metoda de decriptare directă

Prin metoda directă de decodificare, interpretul vizual, fără dispozitive sau cu ajutorul aparatelor de mărire, examinează imaginea și, pe baza caracteristicilor de decodificare ale imaginii și a experienței sale, identifică și interpretează obiectele.

Prin metoda directa de descifrare a imaginilor, instrumentele folosite sunt auxiliare, imbunatatind conditiile de observatie. Unele dispozitive permit decriptorului să determine caracteristicile cantitative ale obiectelor decriptate. Dar rolul principal în detectarea, recunoașterea și interpretarea este jucat de o persoană.

Dispozitivele și instrumentele auxiliare includ seturi de lupe cu diverse măriri, scale de măsurare, stereoscoape, rigle de paralaxă, paralaxometre, dispozitive speciale de interpretare, ecrane de proiecție, televiziune și sisteme închise electro-optice care îmbunătățesc condițiile de descifrare a imaginilor.

17. Distorsiunea imaginilor din satelit

Analiza subsistemului unei imagini spațiale reale duce la concluzia că sursele de distorsiune (zgomot) în imaginile satelitare pot fi reprezentate prin trei subsisteme de factori de distorsionare:

erori în funcționarea echipamentelor de filmare și înregistrare;

„zgomote” ale mediului de propagare a radiațiilor electromagnetice și caracteristici ale suprafeței obiectului de fotografiere;

schimbarea orientării media în timpul fotografierii.

O astfel de sistematizare face posibilă dezvoltarea unei strategii pentru studierea și corectarea distorsiunilor imaginilor din satelit, deoarece conduce la următoarele concluzii:

natura distorsiunilor cauzate de sursele de al doilea și al treilea tip cu modificări minore, legate în principal de domeniul spectral utilizat, va fi aceeași pentru orice sisteme de imagistică. Din acest motiv, astfel de distorsiuni pot fi studiate prin abstracția într-o anumită măsură de la un anumit tip de echipament de filmare;

natura distorsiunilor cauzate de sursele primului grup este stabilită printr-un studiu cuprinzător al echipamentului și este necesar să se elaboreze metode de calibrare și control al acestuia în timpul funcționării pe orbită, care să permită corectarea majorității distorsiunilor cauzate de functionarea imperfecta a echipamentului.

Factorii de distorsionare pot fi, de asemenea, subdivizați în funcție de modul în care sunt luate în considerare distorsiunile cauzate de una sau alta sursă de zgomot:

factori, a căror influență poate fi luată în considerare relativ simplu și cu suficientă acuratețe prin introducerea de corecții la coordonatele punctelor din imagine, iar aceste corecții sunt calculate după formule matematice finale;

factori, a căror luare în considerare necesită utilizarea metodelor moderne de statistică matematică și teoria prelucrării măsurătorilor.

În publicațiile străine despre imaginile prin satelit, aceste subsisteme de factori de distorsionare sunt numite predictibile și, respectiv, măsurabile, adică necesită măsurători și procesare matematică și statistică a rezultatelor lor.

Documente similare

Monitorizarea obiectelor așezărilor: esență și sarcini, suport informațional. Sisteme moderne de teledetecție: aviație, spațiu, sol. Utilizarea sondajelor aeriene și spațiale în monitorizarea obiectelor așezării.

teză, adăugată 15.02.2017


Avantajele metodelor de teledetecție a Pământului din spațiu. Tipuri de filmare, metode de prelucrare a imaginilor. Tipuri de procese de eroziune și manifestarea lor pe imagini spațiale. Monitorizarea proceselor de filtrare si inundare din rezervoarele industriale de sedimentare.

lucrare de termen, adăugată 05.07.2015


Efectuarea cercetării obiectelor hidrografice. Cerințe pentru echipamentele de teledetecție a Pământului în timpul studiilor geoecologice ale complexului de petrol și gaze. Caracteristicile echipamentului de imagistică instalat pe nave spațiale.

lucrare de termen, adăugată 15.03.2016


Particularități ale decodificării datelor de teledetecție în scopul analizei structurale-geomorfologice. Tipuri genetice de zone de acumulare de petrol și gaze și interpretarea acestora. Schema de interpretare structural-geomorfologică a câmpului Ilovlinskoye.

rezumat, adăugat 24.04.2012


Decodare - analiza materialelor de sondaj aerian si spatial pentru a extrage din acestea informatii despre suprafata Pamantului. Obținerea de informații prin observații directe (metoda contact), dezavantaje ale metodei. Clasificarea decodării.

prezentare, adaugat 19.02.2011


Probleme aplicate rezolvate cu ajutorul metodelor și mijloacelor de teledetecție. Calculul parametrilor de sondaj pentru gospodărirea terenurilor și cadastrul funciar. Cerințe de bază pentru acuratețea rezultatelor interpretării la crearea hărților de bază ale terenurilor.

lucrare de control, adaugat 21.08.2015


Motive pentru utilizarea metodei de decodare a imaginii. Influența ghețarilor asupra naturii planetei. Estimarea resurselor de zăpadă și gheață ale Pământului din spațiu. Valoarea imaginilor din satelit. Etapele programului „ajutor spațial”. Nevoia de carduri de agrement.

rezumat, adăugat 17.11.2011


Metode pentru studierea oceanelor și a mărilor din spațiu. Nevoia de teledetecție: sateliți și senzori. Caracteristici ale oceanului studiat din spațiu: temperatura și salinitatea; curenții marini; topografia de jos; bioproductivitate. Arhive de date satelitare.

lucrare de termen, adăugată 06.06.2014


Fotografie aeriană și fotografie spațială - obținerea de imagini ale suprafeței pământului din aeronave. Schema de obținere a informațiilor primare. Influența atmosferei asupra radiațiilor electromagnetice în timpul filmării. Proprietati optice obiecte de pe suprafața pământului.

prezentare, adaugat 19.02.2011


Descifrarea semnelor principalelor elemente geologice și geomorfologice. Semne de descifrare directă. Metodă analogică de contrast pentru compararea cu imagini și indicatori de referință și pentru compararea și compararea obiectelor dintr-o singură imagine.