Технологии за дистанционно наблюдение на Земята. Най-новите и перспективни сателити за дистанционно наблюдение на земята

Дистанционно наблюдение на Земята (ERS)- Наблюдение на земната повърхност с авиационни и космически средства, оборудвани с различни видове снимачна апаратура. Работният обхват на дължините на вълните, получени от оборудването за изображения, варира от части от микрометър (видимо оптично лъчение) до метри (радиовълни). Методите за озвучаване могат да бъдат пасивни, т.е. използване на естественото отразено или вторично топлинно излъчване на обекти на земната повърхност, дължащо се на слънчевата активност, и активни - използване на стимулирано излъчване на обекти, инициирано от изкуствен източник на насочено действие. Данните от дистанционното наблюдение, получени от космически кораб (КА), се характеризират с голяма степен на зависимост от прозрачността на атмосферата. Следователно космическият кораб използва многоканално оборудване от пасивен и активен тип, което открива електромагнитно излъчване в различни диапазони.

Оборудване за дистанционно наблюдение на първия космически кораб, изстрелян през 1960-70-те години. беше от тип писта - проекцията на площта на измерване върху земната повърхност беше линия. По-късно се появи и получи широко разпространение оборудване за дистанционно наблюдение от панорамен тип - скенери, чиято проекция на зоната на измерване върху земната повърхност е лента.

Енциклопедичен YouTube

1 / 5

✪ Дистанционно наблюдение на Земята от космоса

✪ Дистанционно наблюдение на Земята

✪ Сателит за дистанционно наблюдение "Ресурс-П"

✪ Дистанционно наблюдение на Земята от космоса

✪ [ИТ лекция]: Има ли пространство отвъд геостационарната орбита? Перспективи за развитие на слънчевата система.

субтитри

общ преглед

Дистанционното наблюдение е метод за получаване на информация за обект или явление без пряк физически контакт с този обект. Дистанционното наблюдение е част от географията. В съвременния смисъл терминът се отнася главно до въздушни или космически сензорни технологии с цел откриване, класифициране и анализиране на обекти на земната повърхност, както и атмосферата и океана, като се използват разпространени сигнали (например електромагнитно излъчване). Те се делят на активни (сигналът първо се излъчва от самолет или космически спътник) и пасивни дистанционни наблюдения (записва се само сигнал от други източници, например слънчева светлина).

Активните устройства от своя страна излъчват сигнал, за да сканират обекта и пространството, след което сензорът е в състояние да открие и измери радиацията, отразена или образувана от обратното разсейване от сензорната цел. Примери за активни сензори за дистанционно наблюдение са радар и лидар, които измерват забавянето във времето между излъчване и регистриране на върнатия сигнал, като по този начин определят местоположението, скоростта и посоката на обект.

Дистанционното наблюдение дава възможност за получаване на данни за опасни, труднодостъпни и бързо движещи се обекти, а също така ви позволява да правите наблюдения върху обширни участъци от терена. Примери за приложения за дистанционно наблюдение включват наблюдение на обезлесяването (например в басейна на Амазонка), ледникови условия в Арктика и Антарктика, измерване на дълбочината на океана с много. Дистанционното наблюдение също така замества скъпите и относително бавни методи за събиране на информация от земната повърхност, като в същото време гарантира, че хората не се намесват в естествените процеси в наблюдаваните зони или обекти.

С орбитални космически кораби учените са в състояние да събират и предават данни в различни ленти на електромагнитния спектър, които, съчетани с по-големи въздушни и наземни измервания и анализи, осигуряват необходимия набор от данни за наблюдение на текущи явления и тенденции, като El Ниньо и др.природни явления, както в краткосрочен, така и в дългосрочен план. Дистанционното наблюдение е от приложно значение и в областта на геонауките (например управление на природата), селското стопанство (използване и опазване на природните ресурси), националната сигурност (мониторинг на гранични зони).

Техники за събиране на данни

Основната цел на мултиспектралните изследвания и анализ на получените данни са обекти и територии, които излъчват енергия, което позволява да се разграничат от фона на околната среда. Кратък преглед на сателитните системи за дистанционно наблюдение е в таблицата с общ преглед.

По правило най-доброто време за събиране на данни от дистанционни методи е лятното часово време (по-специално през тези месеци слънцето е под най-голям ъгъл над хоризонта и продължителността на деня е най-дълга). Изключение от това правило е събирането на данни с помощта на активни сензори (напр. радар, лидар), както и топлинни данни в обхвата на дълги вълни. При термичните изображения, при които сензорите измерват топлинната енергия, е по-добре да се използва периодът от време, когато разликата между температурата на земята и температурата на въздуха е най-голяма. Така най-доброто време за тези методи е през по-студените месеци, както и няколко часа преди зазоряване по всяко време на годината.

Освен това има някои други съображения, които трябва да се вземат предвид. С помощта на радар, например, е невъзможно да се получи изображение на голата повърхност на земята с дебела снежна покривка; същото може да се каже и за лидара. Тези активни сензори обаче са нечувствителни към светлина (или липса на такава), което ги прави отличен избор за приложения с голяма географска ширина (например). В допълнение, както радарът, така и лидарът са способни (в зависимост от използваните дължини на вълните) да заснемат повърхностни изображения под горския навес, което ги прави полезни за приложения в райони с голяма растителност. От друга страна, спектралните методи за събиране на данни (както стерео изображения, така и мултиспектрални методи) са приложими главно в слънчеви дни; данните, събрани при условия на слаба светлина, обикновено имат ниски нива на сигнал/шум, което ги прави трудни за обработка и интерпретация. В допълнение, докато стерео изображенията са способни да изобразяват и идентифицират растителност и екосистеми, не е възможно с този метод (както при мултиспектралното озвучаване) да се проникне през короните на дърветата и да се получат изображения на земната повърхност.

Приложение на дистанционното наблюдение

Дистанционното наблюдение се използва най-често в селското стопанство, геодезията, картографирането, наблюдението на повърхността на земята и океана, както и на слоевете на атмосферата.

селско стопанство

С помощта на сателити е възможно да се получават изображения на отделни полета, региони и области с определена цикличност. Потребителите могат да получат ценна информация за състоянието на земята, включително идентификация на културите, определяне на площта на културите и състоянието на културите. Сателитните данни се използват за точно управление и наблюдение на резултатите от земеделието на различни нива. Тези данни могат да се използват за оптимизиране на фермата и космическо управление на техническите операции. Изображенията могат да помогнат за определяне на местоположението на културите и степента на изчерпване на земята и след това могат да бъдат използвани за разработване и прилагане на план за третиране за локално оптимизиране на използването на селскостопански химикали. Основните селскостопански приложения на дистанционното наблюдение са следните:

• растителност:
  • класификация на видовете култури
  • оценка на състоянието на посевите (мониторинг на земеделските култури, оценка на щетите)
  • оценка на добива
• почвата
  • показване на характеристиките на почвата
  • показване на вида на почвата
  • ерозия на почвата
  • влажност на почвата
  • картографиране на практиките за обработка на почвата

Мониторинг на горската покривка

Дистанционното наблюдение се използва и за наблюдение на горската покривка и идентифициране на видовете. Получените по този начин карти могат да покрият голяма площ, като същевременно показват подробни измервания и характеристики на района (вид дървета, височина, гъстота). С помощта на данни от дистанционно наблюдение е възможно да се дефинират и очертаят различни видове гори, което би било трудно да се постигне с традиционните методи на земната повърхност. Данните са налични в различни мащаби и разделителни способности, за да отговарят на местните или регионалните изисквания. Изискванията към детайлността на изобразяването на терена зависят от мащаба на изследването. За да покажете промените в горското покритие (текстура, плътност на листата), приложете:

• мултиспектрални изображения: необходими са данни с много висока разделителна способност за точна идентификация на видовете
• многократно използвани изображения на една и съща територия се използват за получаване на информация за сезонни промени от различен тип
• stereophotos - за разграничаване на видовете, оценка на плътността и височината на дърветата. Стерео снимките предоставят уникален изглед на горската покривка, достъпен само чрез технология за дистанционно наблюдение.
• Радарите се използват широко във влажните тропици поради способността им да получават изображения при всякакви метеорологични условия.
• Лидарите позволяват да се получи триизмерна горска структура, да се открият промени във височината на земната повърхност и обектите върху нея. Лидарните данни помагат да се изчислят височините на дърветата, площите на короните и броя на дърветата на единица площ.

Мониторинг на повърхността

Наблюдението на повърхността е едно от най-важните и типични приложения на дистанционното наблюдение. Получените данни се използват при определяне на физическото състояние на земната повърхност, като гори, пасища, пътни настилки и др., включително резултатите от човешката дейност, като ландшафта в промишлени и жилищни зони, състоянието на земеделските площи, и т.н. Първоначално трябва да се създаде система за класификация на земното покритие, която обикновено включва нива и класове на земното покритие. Нивата и класовете трябва да бъдат разработени, като се вземе предвид целта на използване (на национално, регионално или местно ниво), пространствената и спектралната разделителна способност на данните от дистанционното наблюдение, заявката на потребителя и т.н.

Откриването на промени в състоянието на земната повърхност е необходимо за актуализиране на картите на земното покритие и рационално използване на природните ресурси. Промените обикновено се откриват при сравняване на множество изображения, съдържащи множество нива на данни и, в някои случаи, при сравняване на стари карти и актуализирани изображения от дистанционно наблюдение.

• сезонни промени: земеделските земи и широколистните гори се променят сезонно
• годишна промяна: промени в земната повърхност или използването на земята, като например области на обезлесяване или разрастване на градовете

Информацията за земната повърхност и промените в земното покритие са от съществено значение за формулирането и прилагането на политики за опазване на околната среда и могат да се използват с други данни за извършване на сложни изчисления (напр. рискове от ерозия).

Геодезия

Събирането на геодезични данни от въздуха е използвано за първи път за откриване на подводници и получаване на данни за гравитацията, използвани за изграждане на военни карти. Тези данни са нивата на моментни смущения на гравитационното поле на Земята, които могат да се използват за определяне на промените в разпределението на земните маси, което от своя страна може да бъде необходимо за различни геоложки изследвания.

Акустични и почти акустични приложения

• Сонар: пасивен сонар, регистрира звукови вълни, идващи от други обекти (кораб, кит и др.); активен сонар, излъчва импулси от звукови вълни и регистрира отразения сигнал. Използва се за откриване, локализиране и измерване на параметрите на подводни обекти и терен.
• Сеизмографите са специално измервателно устройство, което се използва за откриване и записване на всички видове сеизмични вълни. С помощта на сеизмограми, направени на различни места на определена територия, е възможно да се определи епицентърът на земетресението и да се измери амплитудата му (след като се е случило) чрез сравняване на относителните интензитети и точното време на трептенията.
• Ултразвук: сензори за ултразвуково излъчване, които излъчват високочестотни импулси и записват отразения сигнал. Използва се за откриване на вълни по водата и определяне на нивото на водата.

При координирането на поредица от широкомащабни наблюдения повечето сондажни системи зависят от следните фактори: местоположението на платформата и ориентацията на сензорите. Висококачествените инструменти сега често използват информация за позициониране от сателитни навигационни системи. Въртенето и ориентацията често се определят от електронни компаси с точност от около един до два градуса. Компасите могат да измерват не само азимута (т.е. степента на отклонение от магнитния север), но и височината (отклонението от морското равнище), тъй като посоката на магнитното поле спрямо Земята зависи от географската ширина, на която се извършва наблюдението място. За по-точна ориентация е необходимо да се използва инерционна навигация, с периодични корекции чрез различни методи, включително навигация по звезди или известни ориентири.

Преглед на основните инструменти за дистанционно наблюдение

• Радарите се използват главно за контрол на въздушното движение, ранно предупреждение, наблюдение на горската покривка, селското стопанство и широкомащабни метеорологични данни. Доплеровият радар се използва от правоприлагащите органи за наблюдение на скоростта на превозното средство, както и за получаване на метеорологични данни за скоростта и посоката на вятъра, местоположението и интензивността на валежите. Други видове получена информация включват данни за йонизиран газ в йоносферата. Интерферометричният радар с изкуствена апертура се използва за получаване на точни цифрови модели на височината на големи площи от терена (вижте RADARSAT, TerraSAR-X, Magellan).
• Лазерните и радарни висотомери на сателити предоставят широк спектър от данни. Чрез измерване на вариациите на нивото на океана, причинени от гравитацията, тези инструменти показват характеристики на морското дъно с разделителна способност от около една миля. Чрез измерване на височината и дължината на вълната на океанските вълни с висотомери можете да разберете скоростта и посоката на вятъра, както и скоростта и посоката на повърхностните океански течения.
• Ултразвукови (акустични) и радарни сензори се използват за измерване на морското равнище, приливи и отливи, определяне на посоката на вълните в крайбрежните морски региони.
• Технологията за откриване и обхват на светлината (LIDAR) е добре известна с военните си приложения, по-специално за лазерна навигация на снаряди. LIDAR се използва и за откриване и измерване на концентрацията на различни химикали в атмосферата, докато LIDAR на борда на самолет може да се използва за измерване на височината на обекти и явления на земята с по-голяма точност, отколкото може да се постигне с радарна технология. Дистанционното наблюдение на растителността също е едно от основните приложения на LIDAR.
• Радиометрите и фотометрите са най-често използваните инструменти. Те улавят отразената и излъчена радиация в широк честотен диапазон. Видимите и инфрачервените сензори са най-често срещаните, следвани от микровълнови, гама лъчи и по-рядко ултравиолетови сензори. Тези инструменти могат да се използват и за откриване на емисионния спектър на различни химикали, предоставяйки данни за тяхната концентрация в атмосферата.
• Стерео изображенията, получени от въздушна фотография, често се използват за наблюдение на растителността на земната повърхност, както и за изграждане на топографски карти при разработването на потенциални маршрути чрез анализиране на изображения на терена, в комбинация с моделиране на характеристиките на околната среда, получени чрез наземни базирани методи.
• Мултиспектрални платформи като Landsat се използват активно от 70-те години на миналия век. Тези инструменти са били използвани за генериране на тематични карти чрез заснемане на изображения в множество дължини на вълните на електромагнитния спектър (мултиспектър) и обикновено се използват на сателити за наблюдение на земята. Примери за такива мисии включват програмата Landsat или сателита IKONOS. Картите на земното покритие и използването на земята, създадени чрез тематично картографиране, могат да се използват за проучване на полезни изкопаеми, откриване и наблюдение на използването на земята, обезлесяване и изследване на здравето на растенията и културите, включително обширни площи земеделска земя или залесени площи. Космическите изображения от програмата Landsat се използват от регулаторите за наблюдение на параметрите на качеството на водата, включително дълбочината на Секи, плътността на хлорофила и общия фосфор. Метеорологичните сателити се използват в метеорологията и климатологията.
• Методът за спектрално изобразяване създава изображения, в които всеки пиксел съдържа пълна спектрална информация, показваща тесни спектрални диапазони в рамките на непрекъснат спектър. Устройствата за спектрално изобразяване се използват за решаване на различни проблеми, включително тези, използвани в минералогията, биологията, военното дело и измерванията на параметрите на околната среда.
• Като част от борбата срещу опустиняването, дистанционното наблюдение позволява да се наблюдават райони, които са изложени на риск в дългосрочен план, да се определят факторите на опустиняването, да се оцени дълбочината на тяхното въздействие и да се предостави необходимата информация на лицата, отговорни за вземането на решения относно предприемане на подходящи мерки за опазване на околната среда.

Обработка на данни

При дистанционното наблюдение по правило се използва обработка на цифрови данни, тъй като в този формат в момента се получават данни от дистанционно наблюдение. В цифров формат информацията се обработва и съхранява по-лесно. Двуизмерно изображение в един спектрален диапазон може да бъде представено като матрица (двуизмерен масив) от числа аз (i, j), всяка от които представлява интензитета на радиация, получена от сензора от елемента на земната повърхност, който съответства на един пиксел на изображението.

Изображението се състои от n x mпиксела, всеки пиксел има координати (i, j)- номер на ред и номер на колона. Номер аз (i, j)- цяло число и се нарича ниво на сивото (или спектрална яркост) на пиксела (i, j). Ако изображението се получава в няколко диапазона на електромагнитния спектър, тогава то се представя от триизмерна решетка, състояща се от числа аз (i, j, k), където к- номер на спектрален канал. От математическа гледна точка не е трудно да се обработват цифрови данни, получени в този вид.

За да се възпроизведе правилно изображение от цифрови записи, предоставени от пунктовете за получаване на информация, е необходимо да се знае форматът на записа (структурата на данните), както и броят на редовете и колоните. Използват се четири формата, които подреждат данните като:

• последователност от зони ( Band Sequental, BSQ);
• зони, редуващи се в редове ( Band Interleaved by Line, BIL);
• зони, редуващи се по пиксели ( Band Interleaved от Pixel, BIP);
• последователност от зони с компресиране на информация във файл, използвайки метода на групово кодиране (например във формат jpg).

AT BSQ-форматвсяко изображение на зона се съдържа в отделен файл. Това е удобно, когато няма нужда да работите с всички зони наведнъж. Една зона е лесна за четене и визуализиране, изображения на зони могат да се зареждат в произволен ред, който желаете.

AT BIL-форматданните за зоната се записват в един файл ред по ред, като зоните се редуват в редове: 1-ви ред от 1-ва зона, 1-ви ред от 2-ра зона, ..., 2-ри ред от 1-ва зона, 2-ри ред от 2-ра зона , и т.н. Този запис е удобен, когато всички зони се анализират едновременно.

AT BIP-форматзоналните стойности на спектралната яркост на всеки пиксел се съхраняват последователно: първо стойностите на първия пиксел във всяка зона, след това стойностите на втория пиксел във всяка зона и т.н. Този формат е наречени комбинирани. Това е удобно, когато се извършва обработка на пиксел на многозоново изображение, например в алгоритми за класификация.

Групово кодиранеизползвани за намаляване на количеството растерна информация. Такива формати са удобни за съхраняване на големи снимки, за да работите с тях, трябва да имате инструмент за разопаковане на данни.

Файловете с изображения обикновено идват със следната допълнителна информация, свързана с изображения:

• описание на файла с данни (формат, брой редове и колони, разделителна способност и др.);
• статистически данни (характеристики на разпределението на яркостта - минимална, максимална и средна стойност, дисперсия);
• данни за картографска проекция.

Допълнителна информация се съдържа или в заглавката на файла с изображение, или в отделен текстов файл със същото име като файла с изображение.

Според степента на сложност се разграничават следните нива на обработка на CS, предоставяни на потребителите:

• 1А е радиометрична корекция на изкривявания, причинени от разликите в чувствителността на отделните сензори.
• 1B - радиометрична корекция на ниво на обработка 1A и геометрична корекция на систематични сензорни изкривявания, включително панорамни изкривявания, изкривявания, причинени от въртенето и кривината на Земята, колебания във височината на спътниковата орбита.
• 2A - корекция на изображението на ниво 1B и корекция в съответствие с дадена геометрична проекция без използване на наземни контролни точки. За геометрична корекция се използва глобален цифров модел на височината ( DEM, DEM) със стъпка на земята от 1 км. Използваната геометрична корекция елиминира систематичните изкривявания на сензора и проектира изображението в стандартна проекция ( UTM WGS-84), използвайки известни параметри (сателитни ефемеридни данни, пространствена позиция и др.).
• 2B - корекция на изображението на ниво 1B и корекция в съответствие с дадена геометрична проекция с помощта на контролни наземни точки;
• 3 - корекция на изображението на ниво 2B плюс корекция с помощта на DEM на терена (орто-ректификация).
• S - корекция на изображението с помощта на референтно изображение.

Качеството на данните, получени от дистанционното наблюдение, зависи от тяхната пространствена, спектрална, радиометрична и времева разделителна способност.

Пространствена разделителна способност

Характеризира се с размера на един пиксел (на повърхността на Земята), записан в растерно изображение – обикновено варира от 1 до 4000 метра.

Спектрална разделителна способност

Данните от Landsat включват седем ленти, включително инфрачервени, вариращи от 0,07 до 2,1 µm. Сензорът Hyperion на Earth Observing-1 е в състояние да записва 220 спектрални ленти от 0,4 до 2,5 µm, със спектрална разделителна способност от 0,1 до 0,11 µm.

Радиометрична разделителна способност

Броят нива на сигнала, които сензорът може да регистрира. Обикновено варира от 8 до 14 бита, което дава от 256 до 16 384 нива. Тази характеристика също зависи от нивото на шума в инструмента.

Временно разрешение

Честотата на сателита, преминаващ над зоната на интерес. Той е ценен при изучаването на серии от изображения, например при изследването на динамиката на гората. Първоначално анализът на сериите беше извършен за нуждите на военното разузнаване, по-специално за проследяване на промените в инфраструктурата и движенията на врага.

За да се създадат точни карти, базирани на данни от дистанционно наблюдение, е необходима трансформация за премахване на геометричните изкривявания. Изображение на земната повърхност с устройство, насочено точно надолу, съдържа неизкривено изображение само в центъра на изображението. Докато се придвижвате към краищата, разстоянията между точките на изображението и съответните разстояния на Земята стават все по-различни. Коригирането на такива изкривявания се извършва в процеса на фотограметрия. От началото на 90-те години повечето комерсиални сателитни изображения се продават вече коригирани.

Освен това може да се наложи радиометрична или атмосферна корекция. Радиометричната корекция преобразува дискретни нива на сигнала, като например 0 до 255, в техните истински физически стойности. Атмосферната корекция елиминира спектралните изкривявания, въведени от присъствието на атмосферата.

Като част от програмата на NASA Earth Observing System бяха формулирани нивата на обработка на данни от дистанционно наблюдение:

Ниво	Описание
0	Данните, идващи директно от устройството, без допълнителни разходи (синхронизирани рамки, заглавки, повторения).
1а	Реконструирани данни от устройството, снабдени с времеви маркери, радиометрични коефициенти, ефемериди (орбитални координати) на спътника.
1б	Данни от ниво 1а, преобразувани във физически единици.
2	Изведени геофизични променливи (височина на океанските вълни, влажност на почвата, концентрация на лед) със същата разделителна способност като данните от ниво 1.
3	Променливи, показани в универсалната пространствено-времева скала, евентуално допълнени от интерполация.
4	Данни, получени в резултат на изчисления на базата на предишни нива.

Обучение и образование

В повечето висши учебни заведения дистанционното наблюдение се преподава в катедрите по география. Значението на дистанционното наблюдение непрекъснато нараства в съвременното информационно общество. Тази дисциплина е една от ключовите технологии на космическата индустрия и е от голямо икономическо значение - например новите сензори TerraSAR-X и RapidEye непрекъснато се разработват, а търсенето на квалифицирана работна ръка също непрекъснато нараства. В допълнение, дистанционното наблюдение има изключително голямо въздействие върху ежедневието, от докладване на времето до изменение на климата и прогнозиране на природни бедствия. Като пример, 80% от немските студенти използват Google Earth; само през 2006 г. програмата е изтеглена 100 милиона пъти. Проучванията обаче показват, че само малка част от тези потребители имат основни познания за данните, с които работят. В момента има огромна празнина в знанията между използването и разбирането на сателитните изображения. Преподаването на принципите на дистанционното наблюдение е много повърхностно в по-голямата част от образователните институции, въпреки спешната необходимост от подобряване на качеството на преподаване по този предмет. Много от компютърните софтуерни продукти, специално предназначени за изучаване на дистанционно наблюдение, все още не са въведени в образователната система, главно поради тяхната сложност. Така в много случаи тази дисциплина или изобщо не е включена в учебната програма, или не включва курс по научен анализ на аналогови изображения. На практика предметът на дистанционното наблюдение изисква консолидиране на физика и математика, както и високо ниво на компетентност в използването на инструменти и техники, различни от проста визуална интерпретация на сателитни изображения.

Изпратете добрата си работа в базата знания е лесно. Използвайте формата по-долу

Студенти, докторанти, млади учени, които използват базата от знания в обучението и работата си, ще ви бъдат много благодарни.

Хоствано на http://www.allbest.ru/

1. Основни понятия на дистанционното изследване на Земята. Схема за дистанционно наблюдение

дистанционно наблюдение на земната геодезия

Дистанционно наблюдение на Земята (ДЗЗ) - получаване на информация за повърхността на Земята и обектите върху нея, атмосферата, океана, горния слой на земната кора чрез безконтактни методи, при които записващото устройство се изважда от обект на изследване на значително разстояние.

Физическата основа на дистанционното наблюдение е функционалната връзка между регистрираните параметри на собственото или отразеното лъчение на обекта и неговите биогеофизични характеристики и пространствено положение.

Дистанционното наблюдение се използва за изследване на физичните и химичните свойства на обектите.

Има две взаимосвързани направления в дистанционното наблюдение

Естествени науки (дистанционни изследвания)

Инженеринг (дистанционни методи)

дистанционно наблюдение

техники за дистанционно наблюдение

Предмет на дистанционното наблюдение като наука са пространствено-времевите свойства и взаимоотношения на природните и социално-икономическите обекти, проявени пряко или косвено в тяхното собствено или отразено лъчение, дистанционно регистрирано от космоса или от въздуха под формата на дву- размерно изображение - моментна снимка.

Методите за дистанционно наблюдение се основават на използването на сензори, които се поставят на космически кораби и регистрират електромагнитно излъчване във формати, които са много по-подходящи за цифрова обработка, и в много по-широк диапазон на електромагнитния спектър.

При дистанционното наблюдение се използват инфрачервеният обхват на отразеното лъчение, топлинният инфрачервен и радиообхватът на електромагнитния спектър.

Процесът на събиране на данни от дистанционно наблюдение и използването им в географски информационни системи (ГИС).

2. Видове космически изследвания

Космическата фотография заема едно от водещите места сред различните методи за дистанционно наблюдение. Извършва се с помощта на:

* изкуствени спътници на Земята (МКС),

* междупланетни автоматични станции,

* дългосрочни орбитални станции,

* пилотиран космически кораб.

Раздел. Основните космодруми, използвани за изстрелване на геодезически сателити.

Космическите системи (комплекси) за мониторинг на околната среда включват (и изпълняват):

1. Сателитни системи в орбита (център за управление на мисии и проучвания),

2. Приемане на информация от наземни приемни точки, релейни сателити,

3. Съхранение и разпространение на материали (центрове за първична обработка, архиви на изображения). Разработена е система за извличане на информация, която осигурява натрупването и систематизирането на материалите, получени от изкуствени спътници на Земята.

Орбити на космически кораби.

Орбитите на носителите са разделени на 3 вида:

* екваториален,

* полярен (полюс),

* косо.

Орбитите се делят на:

* кръгови (по-точно, близки до кръгови). Спътниковите изображения, получени от космически носител, движещ се по кръгова орбита, имат приблизително същия мащаб.

* елипсовидна.

Орбитите също се отличават по позицията си спрямо Земята или Слънцето:

* геосинхронен (спрямо Земята)

* хелиосинхронен (спрямо Слънцето).

Геосинхронен - ​​космически кораб се движи с ъглова скорост, равна на скоростта на въртене на Земята. Това създава ефекта на космическия носител „висящ“ в една точка, което е удобно за непрекъснати проучвания на една и съща област от земната повърхност.

Хелиосинхронен (или слънчево-синхронен) - космически кораб преминава над определени зони от земната повърхност по едно и също местно време, което се използва при производството на множество проучвания при еднакви условия на осветеност. Хелиосинхронни орбити - орбити, при снимане от които слънчевата осветеност на земната повърхност (височината на Слънцето) остава практически непроменена за доста дълго време (почти през сезона). Това се постига по следния начин. Тъй като равнината на всяка орбита, под влиянието на несферичността на Земята, се разгъва малко (прецесира), се оказва, че чрез избора на определено съотношение на наклона и височината на орбитата е възможно да се постигне това големината на прецесията е равна на дневното въртене на Земята около Слънцето, т.е. около 1 ° на ден. Сред околоземните орбити е възможно да се създадат само няколко слънчево-синхронни орбити, чийто наклон винаги е обърнат. Например при височина на орбита 1000 км наклонът трябва да бъде 99°.

Видове стрелба.

Космическите изображения се извършват по различни методи (фиг. "Класификация на космическите изображения по спектрални диапазони и технология за изображения").

Според характера на покритието на земната повърхност със сателитни изображения могат да се разграничат следните проучвания:

* единична фотография,

* маршрут,

* наблюдение,

* глобална стрелба.

Единично (селективно) снимане се извършва от космонавти с ръчни камери. Картините обикновено се получават в перспектива със значителни ъгли на наклон.

Маршрутно изследване на земната повърхност се извършва по пътя на сателита. Ширината на обхвата на изследването зависи от височината на полета и ъгъла на видимост на системата за изображения.

Насоченото (селективно) изследване е предназначено за получаване на изображения на специално определени участъци от земната повърхност, далеч от пътя.

Глобалните изображения се извършват от геостационарни и полярно орбитални сателити. сателити. Четири до пет геостационарни спътника в екваториална орбита осигуряват практически непрекъснато получаване на дребномащабни панорамни изображения на цялата Земя (космически патрули) с изключение на полярните шапки.

аерокосмическо изображение

Аерокосмическото изображение е двуизмерно изображение на реални обекти, което се получава по определени геометрични и радиометрични (фотометрични) закони чрез дистанционно регистриране на яркостта на обектите и е предназначено за изучаване на видими и скрити обекти, явления и процеси на околната среда. свят, както и да се определи тяхното пространствено положение.

Космическото изображение по своите геометрични свойства не се различава фундаментално от въздушна снимка, но има характеристики, свързани с:

* снимане от голяма височина,

* и висока скорост.

Аерокосмическата фотография се извършва във видимия и невидимия диапазон на електромагнитните вълни, където:

1. фотографски - видим диапазон;

2. нефотографски - видими и невидими диапазони, където:

· видим диапазон – спектрометричният се основава на разликата в спектралните коефициенти на отражение на геоложките обекти. Резултатите се записват на магнитна лента и се отбелязват на картата. Има възможност за използване на филмови и фото камери;

Невидим обхват: радар (радиотермичен RT и радар), ултравиолетово UV, инфрачервено IR, оптоелектронно (скенер), лазер (лидар).

Видима и близка инфрачервена област. Най-пълно количество информация се получава в най-развитите видими и близки инфрачервени области. Въздушните и космически изследвания във видимия и близкия до инфрачервения диапазон на дължина на вълната се извършват с помощта на следните системи:

* Телевизия,

* фотографски,

* оптоелектронно сканиране,

3. Фотографски системи

В момента има широк клас системи за дистанционно наблюдение

В рамките на този клас оборудване могат да се разграничат няколко подкласа, които се различават по спектралния диапазон на използваното електромагнитно лъчение и по вида на детектирания приемник на лъчение, също според активния или пасивен метод. (фотографски и фототелевизионни звукови системи: сканиращи системи във видимия и инфрачервения диапазони, телевизионни оптико-механични и оптико-електронни сканиращи радиометри и многоспектрални скенери; телевизионни оптични системи: радарни системи за странично сканиране (RLSBO);

Фотографските изображения на земната повърхност се получават от пилотирани космически кораби и орбитални станции или от автоматични сателити.Отличителна черта на космическите изображения (КС) е високата степен

видимост Покриване на големи площи с едно изображение В зависимост от вида на използваната апаратура и фотофилмите, снимането може да се извършва в целия видим диапазон на електромагнитния спектър в отделните му зони, както и в близкия IR (инфрачервен) диапазон

Мащабът на изследването зависи от двата най-важни параметъра на височината на изследването и фокусното разстояние на обектива - В зависимост от наклона на оптичната ос, космическите камери ви позволяват да получавате планирани и перспективни изображения на земната повърхност.В момента, използва се фотографско оборудване с висока разделителна способност, което ви позволява да получите (CS) с припокриване от 60% или повече - спектралният диапазон на фотографиране обхваща видимата част от близката инфрачервена зона (до 0,86 микрона). Добре известните недостатъци на фотографския метод са свързани с необходимостта от връщане на филма на Земята и ограниченото му предлагане на борда. Въпреки това фотографското заснемане в момента е най-информативният вид заснемане от космоса - оптималният размер на печат е 18x18 см, което, както показва опитът, е в съответствие с физиологията на човешкото зрение, което ви позволява да видите цялото изображение едновременно , топографска справка на контролни точки с точност от 0,1 mm или повече. За инсталиране на фотосхеми се използват само планирани КС

За да се приведе многомащабна обикновено обещаваща CS към планирана, се използва специален процес, наречен трансформация.

4. Телевизионни системи

ТВ и скенер снимки. Телевизионната и скенерната фотография дава възможност за систематично получаване на изображения и предаването им на Земята в приемни станции. Използват се системи за персонал и сканиране. В първия случай това е миниатюрна телевизионна камера, в която оптичното изображение, изградено от лещата на екрана, се преобразува във формата на електрически сигнали и се предава на земята чрез радиоканали. Във втория случай люлеещото се огледало на скенер на борда улавя светлинния поток, отразен от Земята, който влиза във фотоумножителя. Преобразуваните сигнали от скенера се предават на Земята чрез радиоканали. В приемните станции те се записват като изображения. Вибрациите на огледалото образуват линии на изображението, движението на носача ви позволява да натрупвате линии и да формирате изображение. Телевизионните и скенерните изображения могат да се предават в реално време, т.е. по време на преминаването на спътника над обекта. Ефективността е отличителна черта на този метод. Въпреки това, качеството на изображенията е малко по-ниско от фотографските изображения. Разделителната способност на изображенията на скенера се определя от сканиращия елемент и в момента е 80-30 м. Изображенията от този тип се отличават с линейно-мрежова структура, която се забелязва само при увеличение на изображения с висока разделителна способност. Скенерните изображения с голямо покритие имат значителни геометрични изкривявания. Сканираните изображения се получават в цифров вид, което улеснява компютърната обработка.

Телевизионното и скенерно заснемане се извършва от метеорологични сателити и ресурсни спътници LandSat, Meteor-Priroda, Resource 0. В многозонова версия.

Земята обикаля с височина 600-1400 км., Мащаби от 1:10 000 000 до 1:1 000 000 и 1:100 000 с разделителна способност от 1-2 км до 30 м. LandSat например има 4 спектрални обхвата на изображения във видимото и близък инфрачервен обхват с разделителна способност 30 м. Скенерите "Метеор-Природа" ви позволяват да получите малка (1,5 км), средна (230 м) и висока разделителна способност до 80-40 м, ресурс -0 среден (170 м) и високи (40 м) скенери .

Многоелементни CCD изображения. По-нататъшното увеличаване на разделителната способност със скоростта на снимане е свързано с въвеждането на електронни камери. Те използват многоелементни линейни и матрични приемници на излъчване, състоящи се от зарядно свързани устройства (светлочувствителни детекторни елементи). Линеен масив от детектори изпълнява моментна снимка на ред, натрупването на редове поради движението на носителя. (подобно на скенер), но без осцилиращи огледала и по-висока резолюция. Ресурсни изображения с висока разделителна способност (40 м) Ресурс и френски SPOT сателит, до 10 м. Във фототелевизията, снимане с камера (което води до добро качество) и предаване по телевизионни канали - По този начин се комбинират предимствата на фотографията с нейната висока разделителна способност и бързо предаване на изображения.

5. Скенерни системи

Понастоящем за изследвания от космоса най-често се използват мултиспектрални (мултиспектрални) камери. оптико-механични системи - скенери, инсталирани на спътници за различни цели. С помощта на скенери се формират изображения, състоящи се от множество отделни, последователно получени елементи. Терминът "сканиране" означава сканиране на изображението с помощта на сканиращ елемент (осцилиращо или въртящо се огледало), който сканира областта елемент по елемент през движението на носача и изпраща лъчист поток към лещата и след това към точков сензор, който преобразува светлинен сигнал в електрически.

Този електрически сигнал се изпраща до приемащите станции чрез комуникационни канали. Изображението на терена се получава непрекъснато върху лента, съставена от ивици - сканове, нагънати от отделни елементи - пиксели. Скенерните изображения могат да бъдат получени във всички спектрални диапазони, но видимият и инфрачервеният диапазони са особено ефективни. При заснемане на земната повърхност с помощта на сканиращи системи се формира изображение, всеки елемент от което съответства на яркостта на излъчване на зоната, разположена в рамките на моментното зрително поле. Изображението на скенера е подреден пакет от данни за яркостта, предаван чрез радиоканали към Земята, който се записва на магнитна лента (в цифрова форма) и след това може да се преобразува във форма на рамка. Най-важните характеристики на скенера са ъгълът на сканиране (гледане) и моментният зрителен ъгъл, чиято величина определя ширината на заснеманата лента и разделителната способност. В зависимост от големината на тези ъгли скенерите се разделят на точни и обзорни. При прецизните скенери ъгълът на сканиране се намалява до ±5°, а при обзорните скенери се увеличава до ±50°. Стойността на разделителната способност е обратно пропорционална на ширината на заснетата лента. Скенер от ново поколение, наречен "тематичен картограф", който беше оборудван с американски спътници, се доказа добре

Landsat 5 и Landsat 7. Скенерът тип “thematic mapper” работи в седем ленти с резолюция 30m във видимия диапазон на спектъра и 120m в инфрачервения диапазон. Този скенер дава голям поток от информация, чиято обработка изисква повече време; във връзка с това скоростта на предаване на изображението се забавя (броят на пикселите в изображенията достига повече от 36 милиона на всеки от каналите). Сканиращите устройства могат да се използват не само за получаване на изображения на Земята, но и за измерване на радиационни сканиращи радиометри и сканиращи лъчения - спектрометри.

6. Системи за лазерно сканиране

Само преди десет години беше много трудно дори да си представим, че ще създадат устройство, което може да направи до половин милион сложни измервания за една секунда. Днес такива устройства не само са създадени, но и много широко използвани.

Системи за лазерно сканиране – вече е трудно без тях в много индустрии, като минно дело, индустрия, топографско проучване, архитектура, археология, гражданско строителство, мониторинг, градско моделиране и др.

Основните технически параметри на наземните лазерни скенери са скоростта, точността и обхватът на измерванията. Изборът на модел до голяма степен зависи от видовете работа и обектите, върху които ще се използват скенерите. Например в големи кариери е по-добре да се използват устройства с повишена точност и обхват. За архитектурна работа обхватът от 100-150 метра е напълно достатъчен, но е необходимо устройство с точност до 1 см. Ако говорим за скоростта на работа, тогава в този случай колкото по-високо, толкова по-добре, разбира се.

Напоследък технологията за наземно лазерно сканиране все повече се използва за решаване на инженерни геодезически проблеми в различни области на строителството и промишлеността. Нарастващата популярност на лазерното сканиране се дължи на редица предимства, които новата технология предоставя в сравнение с други методи за измерване. Сред предимствата бих искал да подчертая основните: увеличаване на скоростта на работа и намаляване на разходите за труд. Появата на нови, по-продуктивни модели скенери, подобряването на софтуерните възможности ни позволява да се надяваме на по-нататъшно разширяване на обхвата на наземното лазерно сканиране.

Първият резултат от сканирането е облак от точки, който носи максимална информация за обекта, който се изследва, било то сграда, инженерна конструкция, архитектурен паметник и др. Използвайки облака от точки в бъдеще, е възможно да се решат различни проблеми:

Получаване на триизмерен модел на обекта;

Получаване на чертежи, включително чертежи на сечения;

Идентифициране на дефекти и различни дизайни чрез сравнение с модела на дизайна;

· определяне и оценка на стойностите на деформацията чрез сравнение с предварително направени измервания;

Получаване на топографски планове по метода на виртуалното заснемане.

При обследване на сложни промишлени съоръжения с традиционни методи, изпълнителите често се сблъскват с факта, че определени измервания са пропуснати по време на работа на терен. Изобилието от контури, голям брой отделни обекти водят до неизбежни грешки. Материалите, получени чрез лазерно сканиране, носят по-пълна информация за обекта. Преди началото на процеса на сканиране, лазерният скенер прави панорамни снимки, което значително повишава информативността на получените резултати.

Технологията за наземно лазерно сканиране, използвана за създаване на триизмерни модели на обекти, топографски планове на сложни натоварени територии, значително повишава производителността на труда и намалява разходите за време. Разработването и внедряването на нови технологии за производство на геодезически работи винаги са били извършвани с цел намаляване на времето за работа на терен. Може да се каже, че лазерното сканиране напълно отговаря на този принцип.

Технологията за наземно лазерно сканиране е в непрекъснато развитие. Това се отнася и за подобряването на дизайна на лазерните скенери и разработването на софтуерни функции, използвани за управление на устройства и обработка на получените резултати.

7. Закон на Стефан-Болцман

Нагретите тела излъчват енергия под формата на електромагнитни вълни с различна дължина. Когато казваме, че едно тяло е "нажежено", това означава, че температурата му е достатъчно висока, за да възникне топлинно излъчване във видимата, светла част на спектъра. На атомно ниво радиацията става следствие от излъчването на фотони от възбудени атоми. Законът, описващ зависимостта на енергията на топлинното излъчване от температурата, е получен въз основа на анализ на експериментални данни от австрийския физик Йозеф Стефан и теоретично обоснован също от австриеца Лудвиг Болцман.

За да разберете как работи този закон, представете си атом, излъчващ светлина в недрата на Слънцето. Светлината незабавно се абсорбира от друг атом, преизлъчва се от него - и така се предава по веригата от атом на атом, поради което цялата система е в състояние на енергиен баланс. В равновесно състояние светлината със строго определена честота се абсорбира от един атом на едно място едновременно с излъчването на светлина със същата честота от друг атом на друго място. В резултат на това интензитетът на светлината на всяка дължина на вълната от спектъра остава непроменен.

Температурата вътре в Слънцето пада, когато се отдалечавате от центъра му. Следователно, докато се придвижвате към повърхността, спектърът на светлинното излъчване съответства на по-високи температури от околната температура. В резултат на това при многократно излъчване, според закона на Стефан-Болцман, то ще се случи при по-ниски енергии и честоти, но в същото време, поради закона за запазване на енергията, ще бъдат излъчени по-голям брой фотони. Така, докато достигне повърхността, спектралното разпределение ще съответства на температурата на повърхността на Слънцето (около 5800 K), а не на температурата в центъра на Слънцето (около 15 000 000 K). Енергията, която идва на повърхността на Слънцето (или на повърхността на всеки горещ обект), го напуска под формата на радиация. Законът на Стефан-Болцман просто ни казва какво представлява излъчената енергия. Този закон е написан така:

където T е температурата (в келвини), а y е константата на Болцман. От формулата се вижда, че с повишаване на температурата осветеността на тялото не само се увеличава, но се увеличава в много по-голяма степен. Удвоете температурата и осветеността ще се увеличи 16 пъти!

И така, според този закон всяко тяло, което има температура над абсолютната нула, излъчва енергия. Тогава защо, човек се чуди, не всички тела са се охладили до абсолютната нула за дълго време? Защо, да речем, вашето тяло, излъчващо постоянно топлинна енергия в инфрачервения диапазон, характерна за температурата на човешкото тяло (малко над 300 K), не се охлажда?

Отговорът на този въпрос всъщност се състои от две части. Първо, с храната вие получавате енергия отвън, която в процеса на метаболитно усвояване на хранителните калории от тялото се превръща в топлинна енергия, която попълва енергията, загубена от тялото ви в съответствие със закона на Стефан-Болцман. Мъртвото топлокръвно животно се охлажда до температурата на околната среда много бързо, тъй като доставката на енергия към тялото му спира.

Още по-важно обаче е, че законът важи за всички тела без изключение с температура над абсолютната нула. Затова, когато отдавате своята топлинна енергия на околната среда, не забравяйте, че телата, на които давате енергия - например мебели, стени, въздух - на свой ред излъчват топлинна енергия, а тя се предава на вас. Ако околната среда е по-студена от тялото ви (както най-често се случва), нейното топлинно излъчване компенсира само част от топлинните загуби на тялото ви, а дефицитът компенсира с вътрешни ресурси. Ако температурата на околната среда е близка или по-висока от телесната ви температура, вие няма да можете да се отървете от излишната енергия, освободена в тялото ви по време на метаболизма чрез радиация. И тогава вторият механизъм влиза в действие. Започвате да се потите и заедно с капчиците пот, излишната топлина напуска тялото ви през кожата.

В горната формулировка законът на Стефан-Болцман се прилага само за абсолютно черно тяло, което поглъща цялото лъчение, падащо върху повърхността му. Реалните физически тела поглъщат само част от енергията на лъчите, а останалата част се отразява от тях, но моделът, според който специфичната мощност на излъчване от тяхната повърхност е пропорционална на T 4, като правило, също се запазва в този случай , но в този случай константата на Болцман трябва да бъде заменена с друг коефициент , който ще отразява свойствата на реално физическо тяло. Такива константи обикновено се определят експериментално.

8. История на развитието на методите за дистанционно наблюдение

Рисувани снимки - Снимки - наземно фототеодолитно изследване - Въздушни снимки - въздушни методи - Концепцията за дистанционно наблюдение се появява през 19 век - Впоследствие дистанционното наблюдение започва да се използва във военната област за събиране на информация за врага и вземане на стратегически решения - След Втората световна война дистанционното наблюдение започва да се използва за наблюдение на околната среда и оценка на развитието на териториите, както и в гражданската картография.

През 60-те години на ХХ век, с появата на космическите ракети и сателити, дистанционното наблюдение отива в космоса.-1960 г. - изстрелването на разузнавателни спътници като част от програмите CORONA, ARGON и LANYARD. -Програма Меркурий - получава изображения на Земята. Проект Джемини (1965-1966) - систематично събиране на данни от дистанционно наблюдение. Програма Аполо (1968-1975) - дистанционно наблюдение на земната повърхност и кацане на човек на Луната - Изстрелване на космическата станция Skylab (1973-1974), - изследване на земните ресурси. Полети на космически совалки (1981). Получаване на многозонови изображения с разделителна способност 100 метра във видимия и близкия инфрачервен диапазон с помощта на девет спектрални канала.

9. Елементи на ориентация на космически изображения

Позицията на изображението в момента на снимане се определя от три елемента на вътрешна ориентация - фокусното разстояние на камерата f, координатите x0, y0 на основната точка o (фиг. 1) и шест елемента на външна ориентация - координатите на проекционния център S - XS, YS, ZS, надлъжните и напречните ъгли на наклон на изображението b и u и ъгъл на завъртане h.

Има връзка между координатите на точката на обекта и нейното изображение в изображението:

където X, Y, Z и XS, YS, ZS са координатите на точки M и S в системата OXYZ; X", Y", Z" - координати на точка m в системата SXYZ, успоредна на OXYZ, изчислени от координатите на равнините x и 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,

Насочващи косинуси.

Формулите за връзката между координатите на точката M на обекта (фиг. 2) и координатите на неговите изображения m1 и m2 върху стереодвойката P1 - P2 имат формата:

BX, BY и BZ - проекции на основата B върху координатните оси. Ако елементите на външната ориентация на стереодвойката са известни, тогава координатите на точката на обекта могат да се определят по формула (4) (метод на директна резекция). С помощта на едно изображение може да се намери позицията на точката на даден обект в конкретния случай, когато обектът е плосък, например равен терен (Z = const). Координатите x и y на точките на изображението се измерват с помощта на монокомпаратор или стереокомпаратор. Елементите за вътрешна ориентация са известни от резултатите от калибрирането на камерата, а елементите за външна ориентация могат да бъдат определени при фотографиране на обект или по време на фототриангулация (вижте Фототриангулация). Ако елементите на външната ориентация на изображенията са неизвестни, тогава координатите на точката на обекта се намират с помощта на референтни точки (метод на резекция). Референтна точка - контурна точка на обект, идентифициран в изображението, чиито координати са получени в резултат на геодезически измервания или от фототриангулация. С помощта на резекция първо определете елементите на относителната ориентация на изображенията P1 - P2 (фиг. 3) - b "1, h" 1, a "2, y" 2, h "2 в S1X"Y"Z " система; чиято ос X съвпада с основата, а оста Z лежи в основната базисна равнина S1O1S2 на изображението P1. След това в същата система се изчисляват координатите на точките от модела. Накрая, с помощта на опорни точки, преход. от координатите на точката на модела до координатите на точката на обекта.

Елементите за относителна ориентация ви позволяват да зададете изображенията в същата позиция едно спрямо друго, която са заемали при фотографирането на обекта. В този случай всяка двойка съответни лъчи, например S1m1 и S2m2, се пресичат и образуват точка (m) от модела. Наборът от лъчи, принадлежащи на изображението, се нарича лигамент, а проекционният център - S1 или S2 - се нарича връх на лигамента. Мащабът на модела остава неизвестен, защото разстоянието S1S2 между върховете на връзките се избира произволно. Съответстващите точки на стереодвойката m1 и m2 са в една и съща равнина, минаваща през базиса S1S2. Следователно

Ако приемем, че са известни приблизителните стойности на елементите на относителна ориентация, можем да представим уравнение (6) в линейна форма:

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

където db1",... e dm2" са корекции към приблизителните стойности на неизвестните, a,..., e са частните производни на функцията (6) по отношение на променливите b1",... h2", l е стойността на функцията (6) , изчислена от приблизителни стойности, които са ми известни. За да се определят елементите на относителна ориентация, се измерват координатите на най-малко пет точки от стереодвойката, след което уравненията (7) се съставят и решават по метода на последователните приближения. Координатите на точките на модела се изчисляват по формули (4), като дължината на основата B се избира произволно и се приема

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

В този случай пространствените координати на точките m1 и m2 се намират по формули (2), а насочващите косинуси се намират по формули (3): за изображението P1, по елементите b1",

и за моментната снимка P2 от елементите b2", w2", h2".

Според координатите X" Y" Z точките на модела определят координатите на точката на обекта:

където t е знаменателят на мащаба на модела. Насочващите косинуси се получават по формули (3), като вместо ъглите b, u и h се заместват надлъжният ъгъл на модела o, напречният ъгъл на модела z и ъгълът на завъртане на модела u.

За определяне на седемте елемента на външната ориентация на модела - Публикувано на http://www.allbest.ru/

O, z, u, t - направете уравнения (8) за три или повече референтни точки и ги решете. Координатите на контролните точки се намират по геодезически методи или по метода на фототриангулацията. Наборът от точки на обекта, чиито координати са известни, образува цифров модел на обекта, който служи за изготвяне на карта и решаване на различни инженерни задачи, например за намиране на оптималния пътен маршрут. В допълнение към аналитичните методи за обработка на изображения се използват аналогови, базирани на използването на фотограметрични устройства - Фототрансформатор, Стереограф, Стереопроектор и др.

Разрезните и панорамни снимки, както и снимките, получени с помощта на радарни, телевизионни, инфрачервено-термични и други системи за изобразяване, значително разширяват възможностите на фотографските изображения, особено в космическите изследвания. Но те нямат единен проекционен център и елементите на външната им ориентация непрекъснато се променят в процеса на изобразяване, което усложнява използването на такива изображения за измервателни цели.

10. Свойства на аерокосмическите изображения

Аерокосмическите изображения са основният резултат от аерокосмическите проучвания, които използват различни авиационни и космически медии. Това е двуизмерно изображение на реални обекти, получено по определени геометрични и радиометрични (фотометрични) закони чрез дистанционно регистриране на яркостта на обектите и предназначено за изучаване на видими и скрити обекти, явления и процеси от околния свят, както и да се определи тяхното пространствено положение. Аерокосмическите изследвания се разделят на пасивни, които осигуряват регистрация на отразена слънчева или собствена радиация на Земята; активен, в който се извършва регистрация на отразена изкуствена радиация. Мащаб на аерокосмически изображения: от 1:1000 до 1:100 000 000

Най-често срещаните мащаби: въздушни снимки 1:10 000 - 1:50 000, космически - 1:200 000 - 1:10 000 000.

Аерокосмически изображения: аналогови (обикновено фотографски), цифрови (електронни). Изображението на цифровите фотографии се формира от отделни еднакви елементи – пиксели (от англ. picture element – ​​pxel); яркостта на всеки пиксел се характеризира с едно число. Свойства на аерокосмическите изображения: Графични, Радиометрични (фотометрични), Геометрични.

Визуалните свойства характеризират способността на снимките да възпроизвеждат фини детайли, цветове и тонални градации на обекти.

Радиометричните свидетелстват за точността на количествената регистрация на яркостта на обектите чрез моментна снимка.

Геометричните характеризират възможността за определяне на размерите, дължините и площите на обектите и тяхното взаимно положение от изображения.

11. Преместване на точки на сателитна снимка

Предимства на космическата фотография. Летящият спътник не изпитва вибрации и резки колебания, поради което сателитните изображения могат да бъдат получени с по-висока разделителна способност и високо качество на изображението от въздушните снимки. Картините могат да бъдат дигитализирани за последваща компютърна обработка.

Недостатъци на сателитните изображения: информацията не може да се обработва автоматично без предварителни трансформации. По време на космическа фотография точките се изместват (под влияние на кривината на Земята), тяхната стойност в краищата на изображението достига 1,5 mm. Константността на мащаба е нарушена в рамките на изображението, разликата между която в краищата и в центъра на изображението може да бъде повече от 3%.

Недостатъкът на фотографията е нейната неефективност, т.к. контейнерът с филма се спуска на Земята не повече от веднъж на няколко седмици. Следователно фотографските сателитни изображения рядко се използват за оперативни цели, но представляват информация за дългосрочна употреба.

Както знаете, снимката е централна проекция на терена, а топографската карта е ортогонална. Хоризонтално изображение на равна площ съответства на ортогонална проекция, т.е. проекция на ограничен участък от топографска карта. В тази връзка, ако преобразувате наклонено изображение в хоризонтално изображение с даден мащаб, тогава позицията на контурите върху изображението ще съответства на позицията на контурите върху топографска карта с даден мащаб. Теренът също кара точките на изображението да се изместват спрямо тяхната позиция върху ортогоналната проекция на съответния мащаб.

12. Етапи на дистанционно наблюдение и анализ на данни

Стерео снимане.

Многозоново снимане. Хиперспектрална фотография.

Многократна стрелба.

Многостепенна стрелба.

Многополюсна стрелба.

Комбиниран метод.

Интердисциплинарен анализ.

Техника за получаване на материали за дистанционно наблюдение

Аерокосмическата фотография се извършва в прозорци за прозрачност на атмосферата с използване на лъчение в различни спектрални диапазони - светлина (видима, близка и средна инфрачервена), топлинна инфрачервена и радиодиапазони.

Фотография

Висока степен на видимост, покриване на големи площи с едно изображение.

Фотографиране в целия видим диапазон на електромагнитния спектър, в отделните му зони, както и в близкия IR (инфрачервен) диапазон.

Мащабът на снимане зависи от

Стрелба Височини

Фокусното разстояние на обектива.

В зависимост от наклона на оптичната ос, получаване на планови и перспективни изображения на земната повърхност.

COP с припокриване от 60% или повече. Спектралния диапазон на снимане обхваща видимата част от близката инфрачервена зона (до 0,86 микрона).

Снимане със скенер

Най-често използвани са мултиспектрални оптико-механични системи - скенери, монтирани на спътници с различно предназначение.

Изображения, които са съставени от много отделни, последователно придобити елементи.

"сканиране" - сканиране на изображението с помощта на сканиращ елемент, който сканира областта елемент по елемент през движението на носителя и изпраща лъчист поток към лещата и след това към точков сензор, който преобразува светлинния сигнал в електрически. Този електрически сигнал се изпраща до приемащите станции чрез комуникационни канали. Изображението на терена се получава непрекъснато върху лента, съставена от ивици - сканове, нагънати от отделни елементи - пиксели.

Снимане със скенер

Скенерните изображения могат да бъдат получени във всички спектрални диапазони, но видимият и инфрачервеният диапазони са особено ефективни.

Най-важните характеристики на скенера са ъгълът на сканиране (гледане) и моментният зрителен ъгъл, чиято величина определя ширината на заснеманата лента и разделителната способност. В зависимост от големината на тези ъгли скенерите се разделят на точни и обзорни.

При прецизните скенери ъгълът на сканиране се намалява до ±5°, а при обзорните скенери се увеличава до ±50°. Стойността на разделителната способност е обратно пропорционална на ширината на заснетата лента.

Радарно изследване

Получаване на изображения на земната повърхност и обекти, разположени върху нея, независимо от метеорологичните условия, през деня и през нощта, благодарение на принципа на активния радар.

Технологията е разработена през 30-те години на миналия век.

Радарното изследване на Земята се извършва в няколко участъка от диапазона на дължината на вълната (1 cm - 1 m) или честотите (40 GHz - 300 MHz).

Естеството на изображението върху радарното изображение зависи от съотношението между дължината на вълната и размера на неравностите на терена: повърхността може да бъде грапава или гладка в различна степен, което се проявява в интензитета на обратния сигнал и съответно в яркост на съответната област в изображението. термично заснемане

Базира се на откриването на топлинни аномалии чрез фиксиране на топлинното излъчване на земни обекти, дължащо се на ендогенна топлина или слънчева радиация.

Инфрачервеният диапазон на спектъра на електромагнитните трептения е условно разделен на три части (в микрони): близо (0,74-1,35), средно (1,35-3,50), далеч (3,50-1000).

Слънчевата (външна) и ендогенната (вътрешна) топлина загряват геоложките обекти по различни начини. Инфрачервеното лъчение, преминавайки през атмосферата, се абсорбира селективно, поради което топлинна фотография може да се извършва само в зоната, където се намират така наречените „прозорци на прозрачност“ - местата, където се пропускат инфрачервените лъчи.

Емпирично бяха идентифицирани четири основни прозореца на прозрачност (в микрони): 0.74-2.40; 3.40-4.20; 8,0-13,0; 30.0-80.0.

космически снимки

Три основни начина за предаване на данни от сателит към Земята.

Директно предаване на данни към наземна станция.

Получените данни се съхраняват на сателита и след това се предават с известно закъснение на Земята.

Използване на системата от геостационарни комуникационни спътници TDRSS (Tracking and Data Relay Satellite System).

13. ERDAS IMAGINE комплекти за доставка

ERDAS IMAGINE е един от най-популярните геопространствени софтуерни продукти в света. ERDAS IMAGINE съчетава в мощен и удобен за потребителя софтуер възможностите за обработка и анализ на разнообразна растерна и векторна геопространствена информация, което ви позволява да създавате продукти като геореферирани изображения, които са претърпели подобрени трансформации, ортомозайки, карти за класификация на растителността, клипове за полети в „виртуален свят“, векторни карти, получени в резултат на обработка на въздушни и космически изображения.

IMAGINE Essentials е продукт от начално ниво, който съдържа основни инструменти за визуализация, корекция и картографиране. Позволява ви да използвате групова обработка.

IMAGINE Advantage включва всички функции на IMAGINE Essentials. В допълнение, той осигурява усъвършенствана спектрална обработка, анализ на промените, ортокорекция, мозайка, анализ на изображения. Позволява паралелна пакетна обработка.

IMAGINE Professional включва всички функции на IMAGINE Advantage. Освен това предлага набор от усъвършенствани инструменти за обработка на спектрални, хиперспектрални и радарни данни, както и пространствено моделиране. Включва ERDAS ER Mapper.

Допълнителни модули, като SAR Interferometry, IMAGINE Objective и други, разширяват функционалността на софтуерния пакет, превръщайки го в универсален инструмент за работа с геопространствена информация.

14. Цифрови данни. Схематично представяне на конвертиране на необработени данни в пикселни стойности

Цифровите данни в процеса на сканиране от сензора генерират електрически сигнал, чийто интензитет варира в зависимост от яркостта на зоната на земната повърхност. При многозоново изобразяване отделни независими сигнали съответстват на различни спектрални диапазони. Всеки такъв сигнал се променя непрекъснато във времето и за последващ анализ трябва да се преобразува в набор от числени стойности. За да преобразувате непрекъснат аналогов сигнал в цифрова форма, той се разделя на части, съответстващи на равни интервали на вземане на проби (Фигура 11). Сигналът във всеки интервал се описва само от средната стойност на неговия интензитет, следователно цялата информация за вариациите на сигнала в този интервал се губи. По този начин стойността на интервала на вземане на проби е един от параметрите, от които директно зависи разделителната способност на сензора. Трябва също да се отбележи, че за цифровите данни обикновено се избира не абсолютна, а относителна скала на яркост, следователно тези данни не отразяват истинските радиометрични стойности, получени за дадена сцена.

15. Проектиране на инженерни системи

При проектирането на всяка създадена от човека система, включително информационни системи, на първо място се определят целите, които трябва да бъдат постигнати, и приоритетните задачи, които трябва да бъдат решени по време на работата на системата.

Нека да определим основната цел на проекта ГИС "Каспий", както следва: да се създаде многоцелева, многопотребителска система за оперативни информационни услуги за централните и местните власти, държавните органи за контрол на околната среда, Агенцията за извънредни ситуации и нейните подразделения, нефт и предприятия от газовата промишленост, както и други официални или частни организации и лица. заинтересовани от решаването на териториалните проблеми на региона.

Приоритетните задачи могат да бъдат формулирани въз основа на кратко описание на територията. Според нас тези задачи са следните:

картографиране на природни структури и обекти с анализ и описание на геоложки, ландшафтни и други териториални закономерности;

тематично картографиране на инфраструктурата на нефтената и газовата промишленост с доста точна препратка към топографската основа и ландшафта, геоморфологични, екологични карти на брега;

оперативен контрол и прогноза на динамиката на бреговата линия с анализ на териториалните проблеми, които възникват в този случай (разрушаване на язовири, наводняване на нефтени кладенци, отстраняване на нефтени разливи в морето, замърсяване с нефт на крайбрежните зони и др.);

проследяване на ледените условия, особено в шелфовите зони, където се добива нефт от офшорни платформи.

Въз основа на списъка с приоритетни задачи формулираме съществените изисквания към системата:

на първия етап от внедряването на системата да се използват наличните космически съоръжения на NOAA/AVHRR и TERRA/MODIS и съответно да се наблюдават мащабни и средно мащабни процеси – термични полета, ледени покрития, водни повърхности. Осигуряване на възможност за развитие на системата с използване на активни (RADARSAT-1, 2 ERS-1) и пасивни (Landsat-7. SPOT-4,1RS) проучвания с висока разделителна способност;

Системата трябва да осигурява приемане, архивиране и обработка на данни от наземни наблюдения, получени както в мрежата от агрометеорологични станции, така и на подспътникови полигони и полигони. Съставът на оборудването се определя в зависимост от проблема, който се решава;

*Експедиционните наземни и самолетни наблюдения също могат да служат като допълнителен източник на информация. В зависимост от оборудването на тези експедиции информацията може да се получава онлайн или след обработка в офиса.

Съвместно със заинтересованите министерства, областни и областни акимати и други държавни потребители на мониторингови данни трябва да бъдат разработени системни споразумения за достъп до информация, условия за нейното съхранение, ценообразуване на първични и обработени данни и др. Проектът на системата трябва да предвижда възможност за включване на подходящи програми за управление и обслужване.

Тези основни изисквания определят границите, над които проектантът няма право. Отбелязваме обаче, че колкото по-тясна е тази рамка, толкова по-строги са ограниченията, толкова по-лесно е да се проектира и програмира. Следователно, компетентният дизайнер се стреми към тясно взаимодействие с клиента при разработването на технически спецификации.

Целесъобразността на създаването на такава система е доказана с множество примери за ефективно използване на ГИС за решаване на различни териториални проблеми. Особеността на тази работа е проектирането и внедряването на ГИС мониторинг и моделиране на териториалните процеси в разглежданата територия, като се вземе предвид съществуващата в момента инфраструктура на информационните технологии.

На първия етап ще формулираме минималните задължителни условия, които се прилагат към една информационна (или по-скоро към всяка техногенна) система, за да се гарантира нейната „жизнеспособност“. Една система може да функционира и да се развива ефективно, ако:

функционалното му предназначение отговаря на нуждите на средата (като правило и системата), в която е потопено;

структурата му не противоречи на архитектурата на системите, с които взаимодейства;

структурата му не е вътрешно противоречива и има висока степен на гъвкавост и модифицируемост;

заложените в него процедури се комбинират по ефективен начин в технологични вериги, съответстващи на общата технологична схема на функциониране на системата;

неговото намаляване или разширяване не води до разрушаване на структурата и всеки етап от "жизнения цикъл" на системата, всяка нейна версия се използва за извършване

съответните функции.

Изброените условия за ефективността на техногенните системи могат да бъдат

илюстрирана с много примери. Тези условия се демонстрират особено ясно от така наречените системи за мониторинг. Сред тях мощна система за мониторинг, Световната метеорологична служба, е ярък пример.

16. Методи за дешифриране

При дешифриране на радарно аерокосмическо изображение, независимо от избрания метод, е необходимо:

откриване на цел или теренен обект в изображението;

идентифицирайте целта или обекта на терена;

анализират откритата цел или теренен обект и определят техните количествени и качествени характеристики;

подредете резултатите от декодирането под формата на графичен или текстов документ.

В зависимост от условията и мястото на изпълнение интерпретацията на радарните изображения може да се раздели на теренна, аеровизуална, камерна и комбинирана.

Нулево декриптиране

При теренна интерпретация декодерът директно на земята се ръководи от характерни и лесно разпознаваеми обекти на терена и, сравнявайки контурите на обектите с техните радарни изображения, поставя резултатите от идентификацията с конвенционални знаци върху снимка или топографска карта.

По време на теренна интерпретация, по пътя, чрез директни измервания, се определят числените и качествени характеристики на обектите (характеристики на растителност, водни тела, структури в близост до тях, характеристики на населени места и др.). В същото време обекти, които не са изобразени на изображението поради малкия си размер или защото не са съществували по време на заснемането, могат да бъдат нанесени върху изображението или картата. По време на теренна интерпретация специално или случайно се създават стандарти (ключове), с помощта на които в бъдеще в офис условия се улеснява идентифицирането на обекти от същия тип терен.

Недостатъците на полевата интерпретация на изображения са трудоемкостта от гледна точка на време и разходи и сложността на организацията.

Аеровизуална интерпретация на аерокосмически изображения

Напоследък в практиката на въздушната фотографска работа все повече се използва аеровизуалният метод за дешифриране на въздушни снимки. Този метод може успешно да се прилага при дешифриране на радарни изображения на района.

Същността на аеровизуалния метод е идентифицирането на изображения на обект от самолет или хеликоптер. Наблюдението може да се извършва чрез оптични и инфрачервени устройства. Аеровизуалната интерпретация на радарни изображения може да повиши производителността и да намали разходите за полева интерпретация.

Данните, получени в резултат на интерпретацията на това изображение, ще ни позволят да определим местоположението на източниците на замърсяване и да оценим тяхната интензивност (фиг. 12).

Камерна интерпретация на аерокосмически изображения

При камерна интерпретация на изображения идентификацията на обектите и тяхната интерпретация се извършват без сравняване на изображения с природата, чрез изучаване на изображения на обекти според техните декодиращи характеристики. Камералната интерпретация на изображения се използва широко при изготвянето на контурни радарни карти, актуализиране на топографски карти, геоложки изследвания, както и при коригиране и допълване на картографски материали в труднодостъпни райони.

Камералният превод обаче има съществен недостатък - невъзможно е да се получи напълно цялата необходима информация за района. Освен това резултатите от камерната интерпретация на изображения не съответстват на времето на интерпретация, а на момента на заснемане. Ето защо изглежда изключително целесъобразно комбинирането на камерна и полева или въздушна визуална интерпретация на изображенията, т.е. тяхната комбинация.

При комбинирана интерпретация на изображения основната работа по откриването и идентифицирането на обекти се извършва в офис условия, а на полето или по време на полет се извършват и идентифицират онези обекти или техните характеристики, които не могат да бъдат идентифицирани в офиса.

Камералното дешифриране е разделено на два метода:

директно или полуинструментално дешифриране;

инструментално декодиране.

Директен метод на дешифриране

При директния метод на декодиране изпълнителят визуално, без устройства или с помощта на увеличителни устройства, изследва изображението и въз основа на характеристиките на декодиране на изображението и своя опит идентифицира и интерпретира обектите.

При директния метод за дешифриране на изображения използваните инструменти са спомагателни, подобряващи условията на наблюдение. Някои устройства позволяват на дешифратора да определи количествените характеристики на дешифрираните обекти. Но основната роля в откриването, разпознаването и тълкуването се играе от човек.

Спомагателните устройства и инструменти включват набори от лупи с различни увеличения, измервателни скали, стереоскопи, паралаксни линийки, паралаксометри, специални устройства за интерпретация, прожекционни екрани, телевизионни и електрооптични затворени системи, които подобряват условията за дешифриране на изображения.

17. Изкривяване на сателитни изображения

Анализът на подсистемата на реално космическо изображение води до заключението, че източниците на изкривяване (шум) в сателитните изображения могат да бъдат представени от три подсистеми от изкривяващи фактори:

грешки в работата на снимачната и записващата техника;

"шумове" на средата на разпространение на електромагнитно излъчване и характеристики на повърхността на обекта на снимане;

промяна на ориентацията на носителя по време на снимане.

Такава систематизация дава възможност да се разработи стратегия за изучаване и коригиране на изкривяванията на сателитните изображения, тъй като води до следните заключения:

естеството на изкривяванията, причинени от източници от втори и трети тип с незначителни модификации, свързани главно с използвания спектрален диапазон, ще бъде същото за всички системи за изображения. Поради тази причина такива изкривявания могат да бъдат изследвани чрез абстрахиране до определена степен от специфичен тип снимачно оборудване;

естеството на изкривяванията, причинени от източниците на първата група, се установява чрез цялостно изследване на оборудването и е необходимо да се разработят методи за неговото калибриране и контрол по време на работа в орбита, което трябва да позволи коригиране на повечето от изкривяванията, причинени от неправилното функциониране на оборудването.

Факторите на изкривяване също могат да бъдат разделени според начина, по който се вземат предвид изкривяванията, причинени от този или онзи източник на шум:

фактори, чието влияние може да се отчете сравнително просто и с достатъчна точност чрез въвеждане на корекции в координатите на точките в изображението, като тези корекции се изчисляват по окончателни математически формули;

фактори, чието разглеждане изисква използването на съвременни методи на математическата статистика и теорията за обработка на измерванията.

В чуждестранни публикации за сателитни изображения тези подсистеми от изкривяващи фактори се наричат ​​съответно предвидими и измерими, т.е. изискващи измервания и математическа и статистическа обработка на техните резултати.

...

Подобни документи

Мониторинг на обекти на населените места: същност и задачи, информационна поддръжка. Съвременни системи за дистанционно наблюдение: авиационни, космически, земни. Използване на въздушни и космически изследвания при наблюдение на обектите на селището.

дисертация, добавена на 15.02.2017 г


Предимства на методите за дистанционно наблюдение на Земята от космоса. Видове филмиране, методи за обработка на изображения. Видове ерозионни процеси и тяхното проявление върху космически изображения. Мониторинг на процеси на филтрация и наводняване от индустриални утаителни резервоари.

курсова работа, добавена на 05/07/2015


Извършване на проучване на хидрографски обекти. Изисквания към оборудването за дистанционно наблюдение на Земята при геоекологични проучвания на нефтения и газов комплекс. Характеристики на оборудването за изображения, инсталирано на космически кораби.

курсова работа, добавена на 15.03.2016 г


Особености при декодиране на данни от дистанционни изследвания за целите на структурно-геоморфоложкия анализ. Генетични типове зони за натрупване на нефт и газ и тяхната интерпретация. Схема на структурно-геоморфологична интерпретация на Иловлинското поле.

резюме, добавено на 24.04.2012 г


Декодиране - анализ на материали от въздушни и космически изследвания с цел извличане на информация за земната повърхност от тях. Получаване на информация чрез преки наблюдения (контактен метод), недостатъци на метода. Декодираща класификация.

презентация, добавена на 19.02.2011 г


Приложни задачи, решавани с помощта на методи и средства за дистанционно наблюдение. Изчисляване на геодезични параметри за земеустройство и поземлен кадастър. Основни изисквания за точността на резултатите от интерпретацията при създаване на основни карти на земите.

контролна работа, добавена на 21.08.2015 г


Причини за използване на метода за декодиране на изображения. Влиянието на ледниците върху природата на планетата. Оценка на ресурсите от сняг и лед на Земята от космоса. Стойността на сателитните изображения. Етапи на програмата "космическа помощ". Необходимостта от развлекателни карти.

резюме, добавено на 17.11.2011 г


Методи за изследване на океаните и моретата от космоса. Необходимостта от дистанционно наблюдение: сателити и сензори. Характеристики на океана, изследван от космоса: температура и соленост; морски течения; топография на дъното; биопродуктивност. Архив на сателитни данни.

курсова работа, добавена на 06/06/2014


Въздушна фотография и космическа фотография - получаване на изображения на земната повърхност от самолети. Схема за получаване на първична информация. Влияние на атмосферата върху електромагнитното излъчване по време на заснемане. Оптични свойства на обектите на земната повърхност.

презентация, добавена на 19.02.2011 г


Дешифриране на признаци на основните геоложки и геоморфоложки елементи. Знаци за директно дешифриране. Контрастно-аналогов метод за сравняване с референтни изображения и индикатори и сравняване и сравняване на обекти в рамките на едно изображение.

събиране на информация за обект или явление с помощта на записващо устройство, което не е в пряк контакт с този обект или явление. Терминът "дистанционно наблюдение" обикновено включва регистриране (запис) на електромагнитно излъчване чрез различни камери, скенери, микровълнови приемници, радари и други устройства от този вид. Дистанционното наблюдение се използва за събиране и записване на информация за морското дъно, земната атмосфера и слънчевата система. Извършва се с помощта на кораби, самолети, космически кораби и наземни телескопи. Ориентираните към полето науки като геология, горско стопанство и география също често използват дистанционно наблюдение за събиране на данни за своите изследвания. Вижте същоКОМУНИКАЦИОНЕН САТЕЛИТ; ЕЛЕКТРОМАГНИТНО ИЗЛЪЧВАНЕ.

Бурша М. Основи на космическата геодезия. М., 19711975
Дистанционно наблюдение в метеорологията, океанологията и хидрологията. М., 1984
Сейболд Е., Бергер У. дъното на океана. М., 1984
Мишев Д. Дистанционно наблюдение на Земята от космоса. М., 1985

Намирам " ДИСТАНЦИОННО СЪЗДАВАНЕ" на

Получаването и обработката на данни за ГИС е най-важната и трудоемка стъпка в създаването на подобни информационни системи. Понастоящем методът за получаване на данни за обекти въз основа на данни от дистанционно наблюдение (ERS) и GPS измервания се счита за най-обещаващия и икономически осъществим метод.

В широк смисъл дистанционното наблюдение е получаването чрез всякакви безконтактни методи на информация за повърхността на Земята, обекти върху нея или в нейните дълбини. Традиционно данните от дистанционното наблюдение включват само онези методи, които позволяват да се получи изображение на земната повърхност от космоса или от въздуха във всяка част от електромагнитния спектър.

Има няколко вида изображения, които използват специфичните свойства на радиация с различни дължини на вълната. При извършване на географски анализ, освен самото дистанционно наблюдение, задължително се използват пространствени данни от други източници - цифрови топографски и тематични карти, инфраструктурни схеми, външни бази данни. Изображенията позволяват не само да се идентифицират различни явления и обекти, но и да се оценят количествено.

Предимствата на метода за дистанционно наблюдение на Земята са следните:

Релевантност на данните към момента на проучването (повечето картографски материали са безнадеждно остарели);

Висока ефективност на събиране на данни;

Висока точност на обработка на данни поради използването на GPS технологии;

Високо съдържание на информация (използването на спектрално-зонално, инфрачервено и радарно изображение ви позволява да видите детайли, които не се различават в обикновените изображения);

Икономическа осъществимост (цената за получаване на информация чрез дистанционно наблюдение е значително по-ниска от наземната работа на терен);

Възможността за получаване на триизмерен модел на терена (релефна матрица) чрез използване на методи за стерео режим или лидарно озвучаване и в резултат на това възможност за провеждане на триизмерно моделиране на участък от земната повърхност (системи за виртуална реалност) .

Дистанционните методи се характеризират с факта, че записващото устройство е значително отдалечено от изследвания обект. При такива изследвания на явления и процеси на земната повърхност разстоянията до обектите могат да се измерват от единици до хиляди километри. Това обстоятелство осигурява необходимия преглед на повърхността и позволява получаването на най-обобщените изображения.

Има различни класификации на дистанционното наблюдение. Нека отбележим най-важното от гледна точка на практическото събиране на данни в нефтената и газовата индустрия.

Може да се регистрира собствено излъчване на обекти и отразено лъчение от други източници. Тези източници могат да бъдат Слънцето или самото оборудване за изображения. Във втория случай се използва кохерентно излъчване (радар, сонари и лазери), което позволява да се регистрира не само интензитетът на излъчване, но и неговата поляризация, фаза и доплерово изместване, което дава допълнителна информация. Ясно е, че работата на самоизлъчващите (активни) сензори не зависи от времето на деня, но изисква значително количество енергия. По този начин видовете звучене по източник на сигнал:

Активен (стимулирано излъчване на обекти, инициирано от изкуствен източник на насочено действие);

Пасивно (присъщо, естествено отразено или вторично топлинно излъчване на обекти на земната повърхност поради слънчева активност).

Снимащото оборудване може да бъде поставено на различни платформи. Платформата може да бъде космически кораб (SC, сателит), самолет, хеликоптер и дори обикновен триножник. В последния случай имаме работа с наземно заснемане на страните на обекти (например за архитектурни и реставрационни задачи) или наклонено заснемане от естествени или изкуствени високи обекти. Третият тип платформа не се разглежда поради факта, че принадлежи към специалности, които са далеч от тази, за която са написани тези лекции.

Една платформа може да побере няколко устройства за изображения, наречени инструменти или сензори, което е обичайно за космически кораби. Например сателитите Resurs-O1 носят сензори MSU-E и MSU-SK, а сателитите SPOT носят два идентични HRV сензора (SPOT-4 - HRVIR). Ясно е, че колкото по-далеч е платформата със сензора от обекта, който се изследва, толкова по-голямо е покритието и толкова по-малко детайли ще имат получените изображения.

Следователно понастоящем се разграничават следните видове изследвания за получаване на данни от дистанционно наблюдение:

1. Космическо заснемане (фотографско или оптоелектронно):

Панхроматичен (по-често в една широка видима част от спектъра) - най-простият пример е черно-бялата фотография;

Цветно (заснемане в няколко, по-често реални цвята на една медия);

Мултизона (едновременно, но отделно фиксиране на изображението в различни зони на спектъра);

Радар (радар);

2. Въздушно заснемане (фотографско или оптико-електронно):

Същите видове дистанционно наблюдение като при космическата фотография;

Лидар (лазер).

И двата вида проучвания се използват широко в нефтената и газовата индустрия при създаването на ГИС на предприятието, като всеки от тях заема своя собствена ниша. Космическите снимки (КС) са с по-ниска разделителна способност (от 30 до 1 m в зависимост от вида на изследването и вида на космическия кораб), но поради това покриват големи площи. Сателитните изображения се използват за проучване на големи площи, за да се получи оперативна и актуална информация за зоната на предложеното геоложко проучване, основната основа за създаване на глобална ГИС за минната зона, екологичен мониторинг на петролни разливи и др. . В този случай се използват както обикновен монохромен (черно-бяло заснемане), така и спектрално зонално.

Въздушната фотография (AFS) ви позволява да получите изображение с по-висока разделителна способност (от 1-2 m до 5-7 cm). Въздушната фотография се използва за получаване на много подробни материали за решаване на проблеми с поземления кадастър във връзка с наети площи за добив, счетоводство и управление на имоти. В допълнение, използването на въздушна фотография днес изглежда най-добрият вариант за получаване на данни за създаване на ГИС за линейно разширени обекти (нефтопроводи, газопроводи и др.) Поради възможността за използване на "коридорно" изследване.

Характеристиките на получените изображения (както APS, така и CS), т.е. способността за откриване и измерване на определено явление, обект или процес зависи от характеристиките на сензорите, респ. Основната характеристика е резолюцията.

Системите за дистанционно наблюдение се характеризират с няколко вида разделителни способности: пространствена, спектрална, радиометрична и времева. Терминът "резолюция" обикновено се отнася до пространствена разделителна способност.

Пространствената разделителна способност (Фигура 1) характеризира размера на най-малките обекти, видими в изображението. В зависимост от задачите, които трябва да се решат, могат да се използват данни с ниска (повече от 100 m), средна (10 - 100 m) и висока (по-малко от 10 m) разделителна способност. Изображенията с ниска пространствена разделителна способност са общи и позволяват еднократно покритие на големи площи - до цялото полукълбо. Такива данни се използват най-често в метеорологията, при наблюдение на горски пожари и други мащабни природни бедствия. Днес изображенията със средна пространствена разделителна способност са основният източник на данни за мониторинг на природната среда. Сателити с оборудване за изображения, работещи в този диапазон на пространствени разделителни способности, са изстреляни и се изстрелват от много страни - Русия, САЩ, Франция и др., което осигурява постоянство и непрекъснатост на наблюдението. Доскоро изследванията с висока разделителна способност от космоса се извършваха почти изключително в интерес на военното разузнаване, а от въздуха - за целите на топографското картографиране. Днес обаче вече има няколко достъпни в търговската мрежа сателитни сензора с висока разделителна способност (KVR-1000, IRS, IKONOS), които правят възможно извършването на пространствен анализ с по-голяма точност или прецизиране на резултатите от анализа при средна или ниска разделителна способност.

Спектралната разделителна способност показва кои части от спектъра на електромагнитните вълни (EMW) се записват от сензора. При анализиране на природната среда, например за мониторинг на околната среда, този параметър е най-важният. Условно целият диапазон от дължини на вълните, използвани в дистанционното наблюдение, може да бъде разделен на три части - радиовълни, топлинно излъчване (IR лъчение) и видима светлина. Това разделение се дължи на разликата във взаимодействието на електромагнитните вълни и земната повърхност, разликата в процесите, които определят отражението и излъчването на ЕМВ.

Най-често използваният EMW обхват е видимата светлина и късовълновото инфрачервено лъчение в съседство с нея. В този диапазон отразената слънчева радиация носи информация главно за химическия състав на повърхността. Точно както човешкото око различава веществата по цвят, сензорът за дистанционно наблюдение улавя „цвят“ в по-широкия смисъл на думата. Докато човешкото око регистрира само три участъка (зони) от електромагнитния спектър, съвременните сензори са в състояние да разграничат десетки и стотици такива зони, което прави възможно надеждното откриване на обекти и явления от техните познати досега спектрограми. За много практически проблеми такава подробност не винаги е необходима. Ако обектите на интерес са известни предварително, можете да изберете малък брой спектрални зони, в които те ще бъдат най-забележими. Така например близкият инфрачервен диапазон е много ефективен при оценката на състоянието на растителността, определяйки степента на нейното инхибиране. За повечето приложения достатъчно количество информация се предоставя от многозонови изображения от сателити LANDSAT (САЩ), SPOT (Франция), Resurs-O (Русия). Слънчевата светлина и ясното време са от съществено значение за успешното изобразяване в този диапазон на дължина на вълната.

Обикновено оптичното изобразяване се извършва или веднага в целия видим диапазон (панхроматично), или в няколко по-тесни зони на спектъра (мултизонално). При равни други условия панхроматичните изображения имат по-висока пространствена разделителна способност. Те са най-подходящи за топографски задачи и за изясняване на границите на обекти, идентифицирани върху многозонови изображения с по-ниска пространствена разделителна способност.

Топлинното инфрачервено лъчение (Фигура 2) носи информация главно за повърхностната температура. В допълнение към директното определяне на температурните режими на видимите обекти и явления (естествени и изкуствени), топлинните изображения позволяват косвено да се разкрие какво се крие под земята - подземни реки, тръбопроводи и др. Тъй като топлинното излъчване се създава от самите обекти, слънчевата светлина не е необходима за правене на снимки (дори е по-вероятно да пречи). Такива изображения позволяват да се проследи динамиката на горските пожари, изгарянията на нефт и газ и процесите на подземна ерозия. Трябва да се отбележи, че получаването на космически топлинни изображения с висока пространствена разделителна способност е технически трудно, поради което днес са налични изображения с разделителна способност от около 100 м. Термичната фотография от самолет също предоставя много полезна информация.

Сантиметровият диапазон на радиовълните се използва за радарни изследвания. Най-важното предимство на изображенията от този клас е тяхната способност за всякакви метеорологични условия. Тъй като радарът регистрира собствената си радиация, отразена от земната повърхност, той не се нуждае от слънчева енергия
светлина. В допълнение, радиовълните от този диапазон свободно преминават през непрекъснати облаци и дори могат да проникнат на определена дълбочина в почвата. Отражението на сантиметрови радиовълни от повърхността се определя от нейната текстура („грапавост“) и наличието на различни филми върху нея. Така например радарите са в състояние да открият наличието на маслен филм с дебелина 50 микрона или повече на повърхността на водни тела дори при значителни вълни. По принцип радарните изследвания от самолети са способни да откриват подземни обекти като тръбопроводи и течове от тях.

Радиометричната разделителна способност определя диапазона на яркост, който може да се види в изображението. Повечето сензори имат радиометрична разделителна способност от 6 или 8 бита, което е най-близо до моментния динамичен диапазон на човешкото зрение. Но има сензори с по-висока радиометрична разделителна способност (10 бита за AVHRR и 11 бита за IKONOS), което ви позволява да видите повече детайли в много ярки или много тъмни области на изображението. Това е важно, когато снимате обекти, които са на сянка, както и когато изображението съдържа големи водни повърхности и суша едновременно. Освен това сензори като AVHRR са радиометрично калибрирани, което позволява точни количествени измервания.

И накрая, временната разделителна способност определя колко често един и същ сензор може да улови определена област от земната повърхност. Този параметър е много важен за наблюдение на извънредни ситуации и други бързо развиващи се явления. Повечето спътници (по-точно техните семейства) осигуряват повторно изображение след няколко дни, някои - след няколко часа. В критични случаи изображения от различни сателити могат да се използват за ежедневно наблюдение, но трябва да се има предвид, че самото поръчване и доставка може да отнеме значително време. Едно решение е да закупите приемна станция, която ви позволява да получавате данни директно от сателита. Това удобно решение за непрекъснат мониторинг се използва от някои организации в Русия, които имат станции за получаване на данни от сателити Resurs-O. За проследяване на промените във всяка територия е важна и възможността за получаване на архивни (ретроспективни) изображения.

Височинасателитните орбити могат да бъдат разделени на три групи: 1) ниски височини: 100-500 км (пилотирани кораби и орбитални станции); 2) Средни височини: 500-2000 км (ресурсни и метеорологични спътници); 3) Големи височини: 36000-40000 км (геостационарни спътници - скоростта на сателита е равна на скоростта на въртене на Земята - постоянно наблюдение на определен участък на повърхността).

Положението на орбитата спрямо Слънцето.За космически изследвания способността на орбитата да поддържа постоянна ориентация спрямо Слънцето е от голямо значение. Орбити, при които ъгълът между равнината на орбитата и посоката към Слънцето остава постоянен, се наричат ​​слънчево-синхронни. Предимството на такива орбити е, че те осигуряват еднаква осветеност на земната повърхност по траекторията на полета на космическия кораб.

Б.А. Дворкин, S.A. Дудкин

Революционно развитие на компютърните, космическите, информационните технологии в края на XX - началото на XXI век. доведе до качествени промени в индустрията за дистанционно наблюдение на Земята (ERS): появиха се космически кораби със системи за изображения от ново поколение, които позволяват получаването на изображения с ултрависока пространствена разделителна способност (до 41 cm за спътника GeoEye-1 ). Заснемането се извършва в хиперспектрален и многоканален многоспектрален режим (в момента до 8 канала на сателита WorldView-2). Основните тенденции през последните години са появата на нови спътници със свръхвисока разделителна способност с подобрени характеристики (френска система Pleiades), разработването на концепция за оперативно и глобално заснемане на земната повърхност с висока разделителна способност с помощта на съзвездия от малки спътници (немска). Съзвездие RapidEye, попълване на съзвездието DMC със сателит с висока разделителна способност, усъвършенствани спътници SkySat, NovaSAR и др.). В технологиите за дистанционно наблюдение, в допълнение към традиционните области (подобряване на пространствената разделителна способност, добавяне на нови спектрални канали, автоматизиране на процесите на обработка и бързо предоставяне на данни), има разработки, свързани с оперативния видеозапис на обекти от космоса (например разработки на SkyBox Imaging, САЩ).

В този преглед ще характеризираме някои от най-интересните спътници за дистанционно наблюдение с висока и свръхвисока разделителна способност, изведени в орбита през последните две години и планирани да бъдат изстреляни през следващите 3-4 години.

РУСИЯ

В съответствие с Федералната космическа програма през 2012 г. беше изстрелян малък космически кораб (SC). "Канопус-V". Той е предназначен да предоставя оперативна информация на отделите на Роскосмос, Министерството на извънредните ситуации на Русия, Министерството на природните ресурси на Русия, Росхидромет, Руската академия на науките и други заинтересовани ведомства. Сред задачите пред сателита са:

• откриване на горски пожари, големи емисии на замърсители в околната среда;
• мониторинг на техногенни и природни извънредни ситуации, включително природни хидрометеорологични явления;
• мониторинг на селскостопански дейности, природни (включително водни и крайбрежни) ресурси;
• земеползването;
• оперативно наблюдение на определени участъци от земната повърхност .

Примерно изображение от космическия кораб Канопус-V е показано на фиг. един.

Основни характеристикиКА "Канопус-V"

КА "Канопус-V"

В допълнение към сателита Kanopus-V, сателитите Resurs-DK1 (изстрелян през 2006 г.) и Monitor-E (изстрелян през 2005 г.) в момента се завършват като част от руската орбитална групировка за дистанционно наблюдение. Характеристиките на космическия кораб Resurs-DK1 са повишени експлоатационни характеристики и точност на получените изображения (разделителна способност 1 m в панхроматичен режим, 2–3 m в многоспектрален режим). Сателитните данни се използват активно за създаване и актуализиране на топографски и специални карти, информационна подкрепа за рационално управление на природата и стопанска дейност, инвентаризация на горите и земеделските земи и други задачи.

Оптоелектронният космически кораб ще бъде продължение на мисията на домашни спътници за природни ресурси "Ресурс-П", който е планиран за изстрелване през 2013 г. При създаването на спътника са използвани технически решения, разработени при създаването на космическия кораб Resurs-DK1. Използването на кръгова слънчево-синхронна орбита с височина 475 км значително ще подобри условията за наблюдение. От шест до три дни честотата на наблюдение ще се подобри. Снимането ще се извършва в панхроматичен и 5-канален мултиспектрален режим. В допълнение към оптико-електронното оборудване с висока разделителна способност, спътникът ще бъде оборудван с хиперспектрален спектрометър (HSA) и широкоъгълен мултиспектрален комплекс за изображения с висока (SHMSA-VR) и средна (SHMSA-SR) резолюция (SHMSA-SR) ).

Основните характеристики на космическия кораб "Ресурс-П"

В близко бъдеще се планира руското орбитално съзвездие за дистанционно наблюдение да бъде разширено с изстрелването на спътници от серията "Обзор".

Групировка от четири оптико-електронни космически кораба "Обзор-О"е предназначен за оперативно мултиспектрално заснемане на Русия, съседни територии на съседни държави и отделни региони на Земята. На първия етап (2015–2017 г.) се планира да бъдат изстреляни два космически кораба, на втория етап (2018–2019 г.) - още два. Системата "Обзор-О" ще служи за предоставяне на сателитни изображения на Министерството на извънредните ситуации на Русия, Министерството на земеделието на Русия, Руската академия на науките, Росреестр, други министерства и ведомства, както и региони на Русия. Предвижда се монтиране на прототипи на хиперспектрална апаратура на космическите кораби No1 и No2 на "Обзор-О".

Основните характеристики на космическия кораб "Обзор-О"

Основните технически характеристики на апаратурата за изследване на космическия кораб Обзор-О

Режим на снимане	мултиспектрален
	Етап 1	Етап 2
спектрален диапазон, микрон	7 едновременни спектрални канала:	8 едновременни спектрални канала:
м	не повече от 7 (за канал 0,50–0,85); не повече от 14 (за други канали)	не повече от 5 (за канал 0,50–0,85); не повече от 20 (за канал 0,55–1,70); не повече от 14 (за други канали)
радиометрична резолюция, битове на пиксел	12
м	30–45	20–40
Честотна лента на снимане, км	поне 85	поне 120
Уловете производителността на всеки космически кораб, милиона кв. км/ден	6	8
честота на снимане, ден	30	7
Mbps	600

радар космически кораб "Обзор-Р"е предназначен за снимане в X-обхвата по всяко време на деня (независимо от метеорологичните условия) в интерес на социално-икономическото развитие на Руската федерация. „Обзор-Р“ ще служи за предоставяне на данни от радарни изследвания на Министерството на извънредните ситуации на Русия, Министерството на земеделието на Русия, Росреестр, други министерства и ведомства, както и региони на Русия.

Основните характеристики на космическия кораб"Обзор-Р"

"Обзор-Р"

Спектрален диапазон	X-лента (3,1 см)
честота на снимане, ден	2 (в географската ширина от 35 до 60°N)
Режим	м	линия на видимост, км	Честотна лента на снимане, км	Поляризация
Режим на рамка с висока детайлност (VDC)	1	2×470	10	Единичен (по избор - H/H, V/V, H/V, V/H)
Режим на подробна рамка (DC)	3	2×600	50	Единичен (по избор - H/H, V/V, H/V, V/H); двойно (по избор - V/(V+H) и H/(V+H))
Режим на теснолентов маршрут (BM)	5	2×600	30
	3	2×470
Режим на маршрута	20	2×600	130
	40		230
Режим на широколентов маршрут	200	2×600	400
	300		600
	500	2×750	750

БЕЛАРУС

Изстрелян през 2012 г. заедно с руския спътник Канопус-V BKA(Беларуски космически кораб), осигурява пълно покритие на територията на страната със сателитни изображения. Според международната класификация космическият кораб принадлежи към класа на малките спътници (той е напълно идентичен с космическия кораб Канопус-V). Полезният товар на SKA включва панхроматични и мултиспектрални камери с честотна лента на заснемане от 20 km. Получените изображения позволяват разглеждане на обекти на земната повърхност с резолюция 2,1 m в панхроматичен режим и 10,5 m в многоспектрален режим. Това е достатъчно за извършване на различни мониторингови задачи, като идентифициране на пожари и т.н. Въпреки това в бъдеще страната може да се нуждае от сателит с по-висока резолюция. Беларуските учени са готови да започнат разработването на космически апарат с разделителна способност до 0,5 м. Окончателното решение за проекта на новия спътник очевидно ще бъде взето през 2014 г., а изстрелването му може да се очаква не по-рано от 2017 г.

УКРАЙНА

Стартиране на SC "Сич-2"е извършено в рамките на националната космическа програма на Украйна с цел по-нататъшно развитие на системата за космически мониторинг и геоинформационна поддръжка на националната икономика на страната. Сателитът е оборудван с оптико-електронен сензор с три спектрални и един панхроматичен канал, както и среден инфрачервен скенер и комплекс за научно оборудване "Потенциал". Сред основните задачи, пред които е изправена мисията "Сич-2": наблюдение на селскостопански и земни ресурси, водни обекти, състояние на горската растителност, контрол на зоните на извънредни ситуации. Примерно изображение от космическия кораб Sich-2 е показано на фиг. 2.

Основни характеристикиКА "Сич-2"

Дата на стартиране: 17 август 2011 г
Ракета носител: РН "Днепър"
Разработчик: GKB "Южен" им. М.К. Янгел
Оператор: Държавна космическа агенция на Украйна
Маса на космически кораб, килограма		176
Орбита	Тип	Слънце-синхронен
	височина, км	700
	настроение, град.	98,2
години		5

Основни технически характеристики на снимачната техникаКА "Сич-2"

Държавната космическа агенция на Украйна планира в близко бъдеще да изстреля космически кораб Сич-3-О с разделителна способност, по-добра от 1 м. Сателитът се създава в Конструкторско бюро Южное.

В САЩ индустрията за дистанционно наблюдение се развива активно, предимно в сектора на свръхвисока резолюция. На 1 февруари 2013 г. се обединиха две водещи американски компании DigitalGlobe и GeoEye, световни лидери в областта на предоставянето на данни със свръхвисока резолюция. Новата компания запазва името DigitalGlobe. Общата пазарна стойност на компанията е 2,1 милиарда долара.

В резултат на сливането, DigitalGlobe вече е в уникална позиция да предоставя широка гама от сателитни изображения и услуги за географска информация. Въпреки монополната позиция в най-печелившия сегмент на пазара, основната част от приходите (75-80%) на обединената компания идва от отбранителна поръчка по 10-годишната програма EnhanctdView (EV) на стойност $7,35 милиарда, която осигурява за държавна поръчка за търговски сателитни ресурси в интерес на Националната агенция за геопространствено разузнаване (NGA).

В момента DigitalGlobe е оператор на WorldView-1 (резолюция - 50 см), WorldView-2 (46 см), QuickBird (61 см), GeoEye-1 (41 см) и IKONOS (1 м) с ултрависока резолюция сателити за дистанционно наблюдение. Общата дневна производителност на системата е повече от 3 милиона квадратни метра. км.

През 2010 г. DigitalGlobe сключи договор с Ball Aerospace за разработване, изграждане и изстрелване на сателит Светоглед-3. Договорът е оценен на $180,6 млн. Exelis VIS получи договор на стойност $120,5 млн. за изграждане на бордова система за изображения за сателита WorldView-3. Системата за изображения WorldView-3 ще бъде подобна на тази, инсталирана на космическия кораб WoldView-2. Освен това снимането ще се извършва в режими SWIR (8 канала; 3,7 м резолюция) и CAVIS (12 канала; 30 м резолюция).

Основните характеристики на космическия корабСветоглед-3

Основни технически характеристики на апаратурата за изобразяване на космически корабиСветоглед-3

Режим на снимане	Панхроматичен	мултиспектрален
спектрален диапазон, микрон	0,50–0,90	0,40–0,45 (лилаво или крайбрежно) 0,45-0,51 (синьо) 0,51–0,58 (зелено) 0,585–0,625 (жълт) 0,63–0,69 (червено) 0,63–0,69 (изключително червено или с червен ръб) 0,77–0,895 (близо до IR-1) 0,86–1,04 (близо до IR-2)
Пространствена разделителна способност (в надир), м	0,31	1,24
градушка	40
радиометрична резолюция, битове на пиксел	11
Точност на геолокацията, м	CE90 моно = 3,5
Честотна лента на снимане, км	13,1
честота на снимане, ден	1
	да
Файлов формат	GeoTIFF, NITF

Обещаващ космически кораб GeoEye-2започва да се разработва през 2007 г. Той ще има следните характеристики: разделителна способност в панхроматичен режим - 0,25–0,3 m, подобрени спектрални характеристики. Производител на сензора е Exelis VIS. Първоначално изстрелването на спътника беше планирано през 2013 г., но след сливането на DigitalGlobe и GeoEye беше решено да завърши създаването на спътника и да го постави на съхранение за последваща замяна на един от спътниците в орбита, или до момента, в който търсенето направи пускането му печелившо за компанията.

На 11 февруари 2013 г. беше изстрелян нов космически кораб Landsat-8(проект LDCM - Landsat Data Continuity Mission). Сателитът ще продължи да попълва банката от изображения, получени с помощта на сателитите Landsat в продължение на 40 години и покриващи цялата повърхност на Земята. На космическия кораб Landsat-8 са инсталирани два сензора: оптоелектронен (Operational Land Imager, OLI) и термичен (Thermal InfraRed Sensor, TIRS).

Основните характеристики на космическия корабLandsat-8

Дата на стартиране 11 февруари 2013 г
Място за изстрелване: военновъздушна база Ванденберг
Ракета носител: RN Atlas 5
Разработчик: Orbital Sciences Corporation (OSC) (по-рано General Dynamics Advanced Information Systems) (платформа); Ball Aerospace (полезен товар)
Оператори: NASA и USGS
Тегло, килограма		2623
Орбита	Тип	Слънце-синхронен
	височина, км	705
	настроение, град.	98,2
Очакван период на експлоатация, години		5

Основни технически характеристики на апаратурата за изобразяване на космически корабиLandsat-8

ФРАНЦИЯ

Във Франция основният търговски оператор на сателити за дистанционно наблюдение е Astrium GEO-Information Services, геоинформационно подразделение на международната компания Astrium Services. Компанията е основана през 2008 г. в резултат на сливането на френската компания SpotImage и групата компании Infoterra. Astrium Services-GEO-Information е оператор на оптични сателити SPOT и Pleiades с висока и ултрависока разделителна способност, радарни сателити от ново поколение TerraSAR-X и TanDEM-X. Astrium Services-GEO-Information е със седалище в Тулуза и има 20 офиса и повече от 100 дистрибутора по целия свят. Astrium Services е част от European Aeronautic Defence and Space Company (EADS).

Сателитната система SPOT (Satellite Pour L'Observation de la Terre) за наблюдение на земната повърхност е проектирана от Френската национална космическа агенция (CNES) съвместно с Белгия и Швеция. Системата SPOT включва редица космически кораби и наземни съоръжения. Сателитите в момента в орбита са SPOT-5 (изстрелян през 2002 г.) и ПЕТНО-6(лансиран през 2012 г.; фиг. 3). Сателитът SPOT-4 беше изведен от експлоатация през януари 2013 г. ПЯТНО-7планира се да бъде изстрелян през 2014 г. Сателитите SPOT-6 и SPOT-7 имат идентични характеристики.

Основните характеристики на космическия корабПЕТНО-6и ПЕТНО-7

Основни технически характеристики на апаратурата за изобразяване на космически корабиПЕТНО-6и ПЕТНО-7

Лансиран през 2011-2012 г КА Плеяди-1Аи Плеяди-1б(Фиг. 4), Франция стартира програма за изображения на Земята с ултрависока разделителна способност в конкуренция с американските търговски системи за дистанционно наблюдение.

Програмата Pleiades High Resolution е неразделна част от европейската сателитна система за дистанционно наблюдение и се ръководи от френската космическа агенция CNES от 2001 г.

Сателитите Pleiades-1A и Pleiades-1B са синхронизирани в една и съща орбита по такъв начин, че да могат да предоставят ежедневни изображения на една и съща област от земната повърхност. Използвайки космически технологии от следващо поколение, като фиброоптични системи за жироскопична стабилизация, космическите кораби, оборудвани с най-съвременни системи, имат безпрецедентна маневреност. Те могат да изследват навсякъде в 800-километровата ивица за по-малко от 25 секунди с точност на геолокация по-малка от 3 m (CE90) без използване на наземни контролни точки и 1 m с използване на наземни точки. Сателитите са в състояние да заснемат повече от 1 милион кв. км на ден в панхроматичен и мултиспектрален режим.

Основните характеристики на космическия корабПлеяди-1Аи Плеяди-1б

Основни технически характеристики на снимачната техникаПлеяди-1Аи Плеяди-1б

Режим на снимане	Панхроматичен	мултиспектрален
спектрален диапазон, микрон	0,48–0,83	0,43–0,55 (синьо) 0,49–0,61 (зелено) 0,60–0,72 (червено) 0,79 - 0,95 (близо до IR)
Пространствена разделителна способност (в надир), м	0,7 (след обработка - 0,5)	2.8 (след обработка - 2)
Максимално отклонение от надир, градушка	50
Точност на геолокацията, м	CE90=4,5
Честотна лента на снимане, км	20
изпълнение на стрелбата, милиона кв. км/ден	повече от 1
честота на снимане, ден	1 (в зависимост от географската ширина на района на снимане)
Файлов формат	GeoTIFF
Скорост на трансфер на данни към наземния сегмент, Mbps	450

ЯПОНИЯ

Най-известният японски спътник за дистанционно наблюдение беше ALOS (оптично-електронно изследване с разделителна способност 2,5 m в панхроматичен режим и 10 m в многоспектрален режим, както и радарно изследване в L-диапазон с разделителна способност 12,5 m). Космическият кораб ALOS е създаден като част от японската космическа програма и се финансира от японската космическа агенция JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency).

Космическият кораб ALOS беше изстрелян през 2006 г., а на 22 април 2011 г. възникнаха проблеми с управлението на сателита. След три седмици неуспешни опити за възстановяване на работата на космическия кораб, на 12 май 2011 г. е дадена команда за изключване на захранването на сателитното оборудване. В момента са налични само архивни изображения.

Сателитът ALOS ще бъде заменен от два космически кораба наведнъж - един оптико-електронен, вторият - радар. По този начин специалистите на агенцията JAXA отказаха да комбинират оптични и радарни системи на една платформа, която беше внедрена на спътника ALOS, на който са инсталирани две оптични камери (PRISM и AVNIR) и един радар (PALSAR).

радар космически кораб ALOS-2 планирано за стартиране през 2013 г

Основните характеристики на космическия кораб ALOS-2

Основни технически характеристики на апаратурата за изобразяване на космически кораби ALOS-2

Изстрелване на оптоелектронни космически кораби ALOS-3 планиран за 2014 г. Той ще може да прави панхроматични, мултиспектрални и хиперспектрални изображения.

Основни характеристикиКАALOS-3

Основни технически характеристики на снимачната техникаКАALOS-3

Трябва да се отбележи и японският проект ASNARO (Advanced Satellite with New system ARchitecture for Observation), който беше иницииран от USEF (Institute for Unmanned Space Experiment Free Flyer) през 2008 г. Проектът се основава на иновативни технологии за създаване на мини-сателитни платформи (с тегло 100–500 кг) и филмови системи. Една от целите на проекта ASNARO е да се създаде минисателит с ултрависока разделителна способност от ново поколение, който може да се конкурира със спътници на други страни с подобни характеристики поради по-евтини данни и възможност за проектиране и производство на устройства за по-кратко време време. Сателит АСНАРОпредназначен за изследване на земната повърхност в интерес на правителствените организации в Япония и е планиран за пускане през 2013 г.

Основните характеристики на космическия корабАСНАРО

Основни технически характеристики на апаратурата за изобразяване на космически корабиАСНАРО

ИНДИЯ

Въз основа на планова система за държавно финансиране на космическата индустрия в страната е създадена една от най-ефективните програми за дистанционно наблюдение. Индия успешно управлява съзвездие от космически кораби за различни цели, включително серията KA RESOURCESAT и СARTOSAT.

В допълнение към сателитите, които вече работят в орбита, през април 2011 г. беше изстрелян космически кораб RESOURCESAT-2, предназначени да решават проблемите с предотвратяването на природни бедствия, управлението на водните и земните ресурси (фиг. 5).

Основните характеристики на космическия корабRESOURCESAT-2

На 26 април 2012 г. космическият кораб беше изстрелян РИСАТ-1с многофункционален C-band радар (5,35 GHz). Сателитът е предназначен за денонощно и всесезонно заснемане на Земята в различни режими. Изследването на земната повърхност се извършва в C-диапазон на дължини на вълните с променлива поляризация на лъчението (HH, VH, HV, VV).

Основните характеристики на космическия корабРИСАТ-1

Основни технически характеристики на апаратурата за изобразяване на космически корабиРИСАТ-1

Спектрален диапазон	C-лента
Режим	Номинална пространствена разделителна способност, m	Ширина на проучвателната лента, km	Диапазон на ъгъл на снимане, град.	Поляризация
Ултра висока резолюция (High Resolution SpotLight - HRS)	<2	10	20–49	Неженен
с висока резолюция (Fine Resolution Stripmap-1 - FRS-1)	3	30	20–49
с висока резолюция (Fine Resolution Stripmap-2 - FRS-2)	6	30	20–49	четворна
Средна разделителна способност / ниска разделителна способност (средна разделителна способност ScanSAR-MRS / груба разделителна способност ScanSAR - CRS)	25/50	120/240	20–49	Неженен

Съзвездие от оптико-електронни космически кораби от картографската серия CARTOSAT работи в орбита. Следващият спътник от серията CARTOSAT-3 е планиран да бъде изстрелян през 2014 г. Той ще бъде оборудван с оптико-електронно оборудване с безпрецедентна пространствена разделителна способност от 25 cm.

КИТАЙ

През последните 6 години Китай създаде многоцелева орбитална група от спътници за дистанционно наблюдение, състояща се от няколко космически системи - сателити за специфично разузнаване, както и предназначени за океанография, картография, мониторинг на природни ресурси и извънредни ситуации.

През 2011 г. Китай изстреля повече спътници за дистанционно наблюдение от други страни: два Yaogan (YG) - 12 спътника за наблюдение (с оптоелектронна система с субметрова разделителна способност) и Yaogan (YG) -13 (с радар със синтетична апертура); KA Hai Yang (HY) - 2A с микровълнов радиометър lkx за решаване на океанографски задачи; Zi Yuan (ZY) - 1-02C многоцелеви сателит за наблюдение на природните ресурси за Министерството на земята и природните ресурси (резолюция 2,3 m в панхроматичен режим и 5/10 m в многоспектрален режим в ивица за изследване с ширина 54 km и 60 km) ; оптичен микросателит (35 kg) TianXun (TX) с резолюция 30 m.

През 2012 г. Китай отново стана лидер по отношение на броя на изстрелванията - националното съзвездие за дистанционно наблюдение (без да се броят метеорологичните спътници) беше попълнено с още пет спътника: Yaogan (YG) - 14 и Yaogan (YG) -15 (разузнаване на видове ), Zi Yuan (ZY) - 3 и Tian Hui (TH) - 2 (сателити за картографиране), радар Huan Jing (HJ) - 1C.

космически кораб TH-1 и TH-2- първите китайски сателити, които могат да получават стерео изображения под формата на триплет за геодезически измервания и картографска работа. Те са идентични по своите технически характеристики и работят по една програма. Всеки сателит е оборудван с три камери - стерео триплетна стерео камера, панхроматична камера с висока разделителна способност и мултиспектрална камера - които могат да заснемат цялата земна повърхност за научни изследвания, мониторинг на земята, геодезия и картография.

Сателитите са предназначени да решават много проблеми:

• създаване и актуализиране на топографски карти;
• създаване на цифрови височинни модели;
• създаване на 3D модели;
• наблюдение на промените в ландшафта;
• мониторинг на използването на земята;
• наблюдение на състоянието на земеделските култури, прогнозиране на добивите;
• мониторинг на управлението на горите и мониторинг на състоянието на горите;
• мониторинг на напоителни съоръжения;
• мониторинг на качеството на водата;

Основните характеристики на космическите кораби

Дати на стартиране		24 август 2010 г. (TH-1), 6 май 2012 г. (TH-2)
стартер		CZ-2D
Разработчик		China Aerospace Science and Technology Corporation, Китайска академия за космически технологии (CAST)
Оператор: Beijing Space Eye Innovation Technology Company (BSEI)
Тегло, килограма			1000
Орбита	Тип		Слънце-синхронен
	височина, км		500
	настроение, град.		97,3
Очакван период на експлоатация, години		3

Основни технически характеристики на снимачната техника

Режим на снимане		Панхроматичен	мултиспектрален	Стерео (триплет)
спектрален диапазон, микрон		0,51–0,69	0,43–0,52 (синьо) 0,52–0,61 (зелено) 0,61–0,69 (червено) 0,76-0,90 (близо до IR)	0,51–0,69
Пространствена разделителна способност (в надир), м		2	10	5
Точност на геолокацията, м	CE90=25
Честотна лента на снимане, км		60	60	60
честота на снимане, ден		9
Възможност за получаване на стерео двойка		да

КАНАДА

На 9 януари 2013 г. MDA обяви, че е подписала договор на стойност 706 милиона долара с Канадската космическа агенция за изграждане и изстрелване на съзвездие от три радарни сателита. Мисия RADARSAT Constellation (RCM). Срокът на договора е 7 години.

Констелацията RCM ще осигурява денонощно радарно покритие на територията на страната. Данните могат да включват повтарящи се изображения на едни и същи райони по различно време на деня, което значително ще подобри наблюдението на крайбрежните зони, районите на северните, арктическите водни пътища и други зони от стратегически и отбранителен интерес. Системата RCM ще включва и набор от автоматизирана интерпретация на изображения, която, съчетана с бързото получаване на данни, незабавно ще открие и идентифицира кораби в световните океани. Очаква се значително ускоряване на обработката на данните – клиентите ще получават необходимата информация почти в реално време.

Съзвездието RCM ще изследва земната повърхност в C-обхвата (5,6 cm), с променлива поляризация на радиацията (HH, VH, HV, VV).

Основните характеристики на космическия кораб RCM

Основни технически характеристики на оборудването за изобразяване на космически кораб RCM

Спектрален диапазон	C-лента (5,6 см)
честота на снимане, ден	12
Режим	Номинална пространствена разделителна способност, м	Честотна лента на снимане, км	диапазон на ъгъл на снимане, град.	Поляризация
Ниска резолюция	100 х 100	500	19–54	Единичен (по избор - HH или VV или HV или VH); двойно (по избор - HH/HV или VV/VH)
Средна разделителна способност (Средна разделителна способност - морски)	50 х 50	350	19–58
	16 х 16	30	20–47
Средна разделителна способност (Средна разделителна способност - земя)	30 х 30	125	21–47
Висока резолюция (High Resolution)	5 х 5	30	19–54
Супер висока разделителна способност (много висока разделителна способност)	3 х 3	20	18–54
Лед/маслен режим с нисък шум	100 х 100	350	19–58
Режим за откриване на кораб	различно	350	19–58

КОРЕЯ

От началото на работата по изпълнението на космическата програма през 1992 г. в Република Корея е създадена национална система за дистанционно наблюдение. Корейският институт за аерокосмически изследвания (KARI) разработи серия от сателити KOMPSAT (Корейски многоцелеви сателит) за наблюдение на земята. Космическият кораб KOMPSAT-1 се използва за военни цели до края на 2007 г. През 2006 г. сателитът KOMPSAT-2 беше изведен в орбита.

Космически кораб, изстрелян през 2012 г КОМПСАТ-3е продължение на мисията KOMPSAT и е предназначен за получаване на цифрови изображения на земната повърхност с пространствена разделителна способност 0,7 m в панхроматичен режим и 2,8 m в мултиспектрален режим.

Основни характеристикиКА КОМПСАТ-3

Основни технически характеристики на снимачната техникаКА КОМПСАТ-3

Проектът KOMPSAT-5 е част от Корейския национален план за развитие MEST (Министерство на образованието, науката и технологиите), който стартира през 2005 г. KA КОМПСАТ-5Корейският аерокосмически изследователски институт (KARI) също се развива. Основната задача на бъдещата мисия е създаването на радарна сателитна система за решаване на проблемите на мониторинга. Изследването на земната повърхност ще се извършва в С-диапазон с променлива поляризация на лъчението (HH, VH, HV, VV).

Основните характеристики на космическия корабКОМПСАТ-5

Дата на стартиране: 2013 г. (планирано)
Стартова площадка: стартова база Ясни (Русия)
Ракета носител: Ракета носител Днепър (Русия)
Разработчик: KARI (Корейски аерокосмически изследователски институт), Thales Alenia Space (Италия; бордова радарна система за изображения - SAR)
Оператор: КАРИ
Тегло, кг		1400
Орбита	Тип	Слънце-синхронен
	Височина, км	550
	Наклон, град.	97,6
Очакван срок на експлоатация, години		5

Основни технически характеристики на снимачната техникаКОМПСАТ-5

ВЕЛИКОБРИТАНИЯ

Британската компания DMC International Imaging Ltd (DMCii) е оператор на сателитната група Disaster Monitoring Constellation (DMC) и работи както в интерес на правителството на страните, които притежават сателитите, така и доставя сателитни изображения за търговска употреба.
Съзвездието DMC осигурява покритие в реално време на зоните на бедствия за правителствени агенции и търговска употреба. Сателитите също са предназначени за решаване на проблемите на селското стопанство, горското стопанство и др. и включват 8 мини спътника за дистанционно наблюдение, принадлежащи на Алжир, Великобритания, Испания, Китай и Нигерия. Разработчикът на сателита е британската компания Surrey Satellite Technology Ltd (SSTL). Всички сателити са в слънчева синхронна орбита, за да осигурят ежедневно глобално покритие.

Британският спътник UK-DMC-2, част от съзвездието DMC, беше изстрелян през 2009 г. Той извършва геодезия в мултиспектрален режим с разделителна способност 22 м в лента с ширина 660 м. Три нови спътника са планирани да бъдат изстреляни през 2014 г. DMC-3а, b, ° Сс подобрени функции. Те ще заснемат в лента с ширина 23 km с резолюция 1 m в панхроматичен режим и 4 m в 4-канален мултиспектрален режим (включително инфрачервен канал).

SSTL в момента завършва разработването на нов бюджетен радарен сателит: 400-килограмов SC НоваСАР-Сще бъде платформата SSTL-300 с иновативен S-band радар. Подходът на SSTL към инженеринга и дизайна позволява мисията NovaSAR-S да бъде напълно разгърната в рамките на 24 месеца от поръчката.

NovaSAR-S ще провежда радарни изследвания в четири режима с разделителна способност 6-30 m в различни поляризационни комбинации. Техническите параметри на сателита са оптимизирани за широк спектър от приложения, включително мониторинг на наводнения, оценка на културите, мониторинг на горите, класификация на земното покритие, управление на бедствия и морско наблюдение, като проследяване на кораби, откриване на петролни разливи.

ИСПАНИЯ

Формира се национална испанска констелация от спътници за дистанционно наблюдение. През юли 2009 г. сателитът Deimos-1, който е част от международното DMC съзвездие, беше изведен в орбита. Той заснема в мултиспектрален режим с разделителна способност от 22 м при ширина на откоса от 660 м. Операторът на сателита, Deimos Imaging, е резултат от сътрудничеството между испанската компания за аерокосмическо инженерство Deimos Space и лабораторията за дистанционно наблюдение на Университет на Валядолид (LATUV)). Основната цел на новата компания е разработването, внедряването, експлоатацията и търговската употреба на системи за дистанционно наблюдение. Фирмата се намира във Валядолид (Испания).

В момента Deimos Imaging разработва сателит с висока резолюция Деймос-2, чието изстрелване е планирано за 2013 г. Космическият кораб Deimos-2 е предназначен за получаване на евтини висококачествени мултиспектрални данни от дистанционно наблюдение. Заедно с космическия кораб Deimos-1 сателитът Deimos-2 ще образува единна сателитна система Deimos Imaging.

Основните характеристики на космическия корабДеймос-2

Основни технически характеристики на апаратурата за изобразяване на космически корабиДеймос-2

През следващите две години ще започне изпълнението на националната програма за наблюдение на Земята от космоса PNOTS (Programa Nacional de Observación de la Tierra por Satélite). КА паз(преведено от испански като "мир"; друго име е SEOSAR - Satélite Español de Observación SAR) - първият испански радарен спътник с двойна употреба - е един от компонентите на тази програма. Сателитът ще може да снима при всякакви метеорологични условия, денем и нощем, и ще изпълнява предимно поръчки на испанското правителство, свързани със сигурността и отбраната. Космическият кораб Paz ще бъде оборудван с радар със синтетична апертура, разработен от Astrium GmbH върху радарната платформа на сателита TerraSAR-X.

Основните характеристики на космическия корабпаз

Основни технически характеристики на апаратурата за изобразяване на космически корабипаз

Спектрален диапазон	X-лента (3,1 см)
Режим	Номинална пространствена разделителна способност, м	Честотна лента на снимане, км	диапазон на ъгъл на снимане, град.	Поляризация
Ултра висока резолюция (High Resolution SpotLight - HS)	<(1 х 1)	5x5	15–60	Единичен (по избор - VV или HH); двойно (VV/HH)
с висока резолюция (SpotLight-SL)	1 x 1	10x10	15–60
Широколентов достъп с висока разделителна способност (StripMap - SM)	3x3	30	15–60	Единичен (по избор - VV или HH); двойно (по избор - VV/HH или HH/HV или VV/VH)
Средна разделителна способност (ScanSAR - SC)	16x6	100	15–60	Единичен (по избор - VV или HH)

През 2014 г. се планира стартирането на друг компонент от програмата PNOTS KA Ingenio(друго име е SEOSat; Satélite Español de Observación de la Tierra). Сателитът ще има възможност за мултиспектрални изображения с висока разделителна способност за нуждите на испанското правителство и търговски клиенти. Мисията се финансира и координира от CDTI (Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial). Проектът се контролира от Европейската космическа агенция.

Основните характеристики на космическия кораб Ingenio

Основни технически характеристики на апаратурата за изобразяване на космически кораби Ingenio

ЕВРОПЕЙСКА КОСМИЧЕСКА АГЕНЦИЯ

През 1998 г., за да осигурят всеобхватен мониторинг на околната среда, ръководните органи на Европейския съюз решиха да внедрят програмата GMES (Глобален мониторинг на околната среда и сигурността), която трябва да се осъществява под егидата на Европейската комисия в партньорство с Европейската космическа агенция (European Space Agency, ESA) и Европейската агенция за околна среда (EEA). Като най-голямата световна програма за наблюдение на Земята до момента, GMES ще предоставя на правителствата и другите потребители изключително точна, актуална и достъпна информация за по-добър контрол върху промените в околната среда, разбиране на причините за изменението на климата, защита на хората и др.

На практика GMES ще се състои от сложен набор от системи за наблюдение: сателити за дистанционно наблюдение, наземни станции, кораби, атмосферни сонди и др.

Космическият компонент на GMES ще се основава на два типа системи за дистанционно наблюдение: сателити Sentinel, специално проектирани за програмата GMES (техен оператор ще бъде ESA), и национални (или международни) спътникови системи за дистанционно наблюдение, включени в така наречените помощни мисии на GMES (Мисии с участие в GMES; GCM) .

Пускането на сателитите Sentinel ще започне през 2013 г. Те ще изследват с помощта на различни технологии, като радарни и оптоелектронни мултиспектрални сензори.

За изпълнение на програмата GMES под общото ръководство на ESA се разработват пет вида спътници за дистанционно наблюдение Sentinel, всеки от които ще изпълнява специфична мисия, свързана с наблюдение на Земята.

Всяка мисия Sentinel ще включва двойна спътникова констелация, за да осигури най-доброто покритие на зоната и по-бързи повторни проучвания за подобряване на надеждността и пълнотата на данните за GMES.

Мисия Сентинел-1ще бъде съзвездие от два радарни спътника в полярна орбита, оборудвани с радар със синтетична апертура (SAR) за проучвания в C-обхват.

Заснемането на радарни сателити Sentinel-1 няма да зависи от времето и времето на деня. Първият сателит на мисията е планиран да бъде изстрелян през 2013 г., а вторият през 2016 г. Проектиран специално за програмата GMES, мисията Sentinel-1 ще продължи радарните проучвания в C-обхвата, започнати и продължени от ERS-1, ERS-2, Сателитни системи Envisat (оператор ESA) и RADARSAT-1,2 (оператор MDA, Канада).

Очаква се съзвездието Sentinel-1 да покрива цяла Европа, Канада и основните морски пътища на всеки 1-3 дни, независимо от метеорологичните условия. Радарните данни ще бъдат доставени в рамките на един час след извършване на проучването - голямо подобрение в сравнение със съществуващите радарни сателитни системи.

Основните характеристики на космическия корабСентинел-1

Дати на изстрелване на спътника (планирани): 2013 (Sentinel-1A), 2016 (Sentinel-1B)
Ракета носител: Ракета носител Союз (Русия)
Разработчици: Thales Alenia Space Italy (Италия), EADS Astrium GmbH (Германия), Astrium UK (Великобритания)
Тегло, килограма		2280
Орбита	Тип	Полярно слънце-синхронно
	височина, км	693
Очакван период на експлоатация, години		7

Основни технически характеристики на снимачната техникаКАСентинел-1

Двойка сателити Сентинел-2редовно ще доставя сателитни изображения с висока разделителна способност на цялата Земя, осигурявайки непрекъснатост на събирането на данни с характеристики, подобни на тези на програмите SPOT и Landsat.

Sentinel-2 ще бъде оборудван с оптико-електронен мултиспектрален сензор за изображения с разделителна способност от 10 до 60 m във видимата, близката инфрачервена (VNIR) и късовълновата инфрачервена (SWIR) спектрални зони, включително 13 спектрални ленти, което гарантира дисплея на разликите в състоянието на растителността, включително времеви промени, и минимизира въздействието върху качеството на атмосферата.

Орбита със средна височина 785 км, наличието на два спътника в мисията, ще позволи повторно заснемане на всеки 5 дни на екватора и на всеки 2-3 дни на средни ширини. Планира се първият сателит да бъде изстрелян през 2013 г.

Увеличаването на ширината на откоса, заедно с високата повторяемост на проучванията, ще направи възможно наблюдението на бързо променящите се процеси, например промените в естеството на растителността по време на вегетационния период.

Уникалността на мисията Sentinel-2 се свързва с комбинация от голямо териториално покритие, чести повторни проучвания и в резултат на това систематичното придобиване на пълно покритие на цялата Земя чрез мултиспектрални изображения с висока разделителна способност.

Основните характеристики на сателита на космическия корабСентинел-2

Дати на изстрелване на спътника (планирани): 2013 (Sentinel-2A), 2015 (Sentinel-2B)
Стартова площадка: Космодрум Куру (Франция)
Ракета носител: РН "Рокот" (Русия)
Разработчик: EADS Astrium Satellites (Франция)
Оператор: Европейска космическа агенция
Тегло, килограма		1100
Орбита	Тип	Слънце-синхронен
	височина, км	785
Очакван период на експлоатация, години		7

Основната цел на мисията Сентинел-3е наблюдение на топографията на повърхността на океана, температурата на повърхността на морето и сушата, цвета на океана и сушата с висока степен на точност и надеждност в подкрепа на системите за прогнозиране на океана, както и мониторинг на околната среда и климата.

Sentinel-3 е наследник на утвърдените сателити ERS-2 и Envisat. Двойка сателити Sentinel-3 ще имат висока повторяемост на изследването. Сателитните орбити (815 км) ще предоставят пълен пакет данни на всеки 27 дни. Изстрелването на първия спътник от мисията Sentinel-3 е планирано за 2013 г., веднага след Sentinel-2. Спътникът Sentinel-3B е планиран да бъде изстрелян през 2018 г.

Мисиите Sentinel-4 и Sentinel-5 са предназначени да предоставят данни за състава на атмосферата за съответните им услуги на GMES. И двете мисии ще бъдат изпълнени на метеорологична сателитна платформа, управлявана от Европейската организация за сателитна метеорология EUMETSAT. Планира се сателитите да бъдат изстреляни през 2017-2019 г.

БРАЗИЛИЯ

Аерокосмическата индустрия е един от най-иновативните и важни отрасли на бразилската икономика. Бразилската космическа програма ще получи 2,1 милиарда долара федерални инвестиции за четири години (2012-2015 г.).

Националният институт за космически изследвания (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE) работи съвместно с Министерството на науката и технологиите и отговаря, наред с други неща, за провеждането на космически мониторинг.

В сътрудничество с Китай INPE разработва семейството сателити CBERS. Благодарение на успешната мисия на сателитите CBERS-1 и CBERS-2, правителствата на двете страни решиха да подпишат ново споразумение за разработване и изстрелване на още два съвместни спътника. CBERS-3и CBERS-4необходимо за контролиране на обезлесяването и пожарите в Амазонка, както и за решаване на проблемите с мониторинга на водните ресурси, земеделските земи и др. Участието на Бразилия в тази програма ще бъде увеличено до 50%. CBERS-3 е планирано да бъде изстрелян през 2013 г., а CBERS-4 - през 2014 г. Новите спътници ще бъдат по-способни от своите предшественици. Като полезен товар на спътниците ще бъдат инсталирани 4 системи за изображения с подобрени геометрични и радиометрични характеристики. Камерите MUXCam (Multispectral Camera) и WFI (Wide-Field Imager) са разработени от бразилската страна, а камерите PanMUX (Panchromatic and Multispectral Camera) и IRS (Infrared System) са разработени от китайци. Пространствената разделителна способност (в надир) в панхроматичен режим ще бъде 5 m, в мултиспектрален режим - 10 m.

Разработва се и серия собствени малки спътници на базата на стандартната многоцелева космическа платформа от среден клас Multimission Platform (MMP). Първият от спътниците е полярно орбитален малък спътник за дистанционно наблюдение Амазония-1. Предвижда се на него да бъде поставена мултиспектралната камера Advanced Wide Field Imager (AWFI), създадена от бразилски специалисти. От височина 600 км обхватът на камерата ще бъде 800 км, а пространствената резолюция - 40 м. Космическият кораб Amazonia-1 ще бъде оборудван и с британската оптоелектронна система RALCam-3, която ще заснема изображения с резолюция от 10 м в откос от 88 км. Малък радарен сателит MapSAR(Multi-Application Purpose) е съвместен проект на INPE и Германския аерокосмически център (DLR). Сателитът е проектиран да работи в три режима (разделителна способност - 3, 10 и 20 m). Пускането му е планирано за 2013 г.

Като част от нашия преглед ние не поставихме задачата да анализираме всички нови и обещаващи национални системи за дистанционно наблюдение с висока и ултрависока резолюция. Повече от 20 държави вече имат свои собствени сателити за наблюдение на Земята. В допълнение към страните, споменати в статията, Германия (съзвездието оптико-електронни сателити RapidEye, радарни кораби TerraSAR-X и TanDEM-X), Израел (EROS-A, B), Италия (радарни кораби COSMO-SkyMed-1 ) имат такива системи 4) и т.н. Всяка година този уникален космически клуб се попълва с нови държави и системи за дистанционно наблюдение. През 2011–2012г Нигерия (Nigeriasat-X и Nigeriasat-2), Аржентина (SAC-D), Чили (SSOT), Венецуела (VRSS-1) и други са се сдобили със своите спътници. 2,5 m, в мултиспектрални изображения - 10 m) продължи турското дистанционно програма за наблюдение (изстрелването на третия спътник от серията Gokturk е планирано за 2015 г.). През 2013 г. Обединените арабски емирства планират да изстрелят собствен сателит с ултрависока разделителна способност Dubaisat-2 (резолюция в панхроматичен режим 1 m, в мултиспектрално изображение - 4 m)

Работи се по създаването на принципно нови системи за наблюдение на космоса. Така американската компания Skybox Imaging, базирана в Силиконовата долина, работи върху създаването на най-високопроизводителната иновативна констелация от мини-сателити за дистанционно наблюдение - SkySat в света. Той ще позволи да се получават сателитни изображения с висока разделителна способност на всеки регион на Земята няколко пъти на ден. Данните ще се използват за аварийно реагиране, мониторинг на околната среда и др. Проучването ще се извършва в панхроматичен и мултиспектрален режим. Първият спътник от съзвездието, SkySat-1, е планирано да бъде изстрелян през 2013 г. След като съзвездието бъде напълно разгърнато (и се планира да има до 20 спътника в орбита), потребителите ще могат да виждат всяка точка от Земята в реално време. Предвижда се и видеозаснемане от космоса.