Tehnologije daljinskog istraživanja Zemlje. Najnoviji i obećavajući sateliti za daljinsko istraživanje Zemlje

Daljinsko detektiranje Zemlje (ERS)- Promatranje Zemljine površine zrakoplovnim i svemirskim sredstvima opremljenim raznim vrstama opreme za snimanje. Radni raspon valnih duljina koje prima oprema za snimanje kreće se od frakcija mikrometra (vidljivo optičko zračenje) do metara (radiovalovi). Metode sondiranja mogu biti pasivne, odnosno korištenjem prirodnog reflektiranog ili sekundarnog toplinskog zračenja objekata na površini Zemlje, uslijed Sunčeve aktivnosti, i aktivne - korištenjem stimuliranog zračenja objekata potaknutog umjetnim izvorom usmjerenog djelovanja. Podatke daljinske detekcije dobivene iz svemirske letjelice (SC) karakterizira veliki stupanj ovisnosti o prozirnosti atmosfere. Stoga letjelica koristi višekanalnu opremu pasivnog i aktivnog tipa, koja detektira elektromagnetsko zračenje u različitim rasponima.

Oprema za daljinska istraživanja prve svemirske letjelice lansirane 1960-70-ih. bio je tipa staze – projekcija mjernog područja na Zemljinu površinu bila je linija. Kasnije se pojavila i široko rasprostranjena oprema za daljinsko očitavanje panoramskog tipa - skeneri, čija je projekcija mjernog područja na površini Zemlje traka.

Enciklopedijski YouTube

1 / 5

✪ Daljinsko istraživanje Zemlje iz svemira

✪ Daljinsko detektiranje Zemlje

✪ Satelit za daljinsku detekciju "Resurs-P"

✪ Daljinsko istraživanje Zemlje iz svemira

✪ [IT predavanje]: Postoji li svemir izvan geostacionarne orbite? Izgledi razvoja Sunčevog sustava.

titlovi

opći pregled

Daljinska detekcija je metoda dobivanja informacija o objektu ili pojavi bez izravnog fizičkog kontakta s tim objektom. Daljinska detekcija je podskup geografije. U modernom smislu, pojam se uglavnom odnosi na senzorske tehnologije u zraku ili svemiru u svrhu otkrivanja, klasificiranja i analiziranja objekata na zemljinoj površini, kao i atmosfere i oceana, korištenjem propagiranih signala (na primjer, elektromagnetskog zračenja). Dijele se na aktivna (signal prvo emitira zrakoplov ili svemirski satelit) i pasivna daljinska istraživanja (bilježi se samo signal iz drugih izvora, npr. sunčeva svjetlost).

Aktivni uređaji, zauzvrat, emitiraju signal kako bi skenirali objekt i prostor, nakon čega senzor može detektirati i izmjeriti zračenje koje je reflektirano ili nastalo povratnim raspršivanjem od strane osjetne mete. Primjeri aktivnih senzora za daljinsko otkrivanje su radar i lidar, koji mjere vremensko kašnjenje između emitiranja i registriranja povratnog signala, određujući tako lokaciju, brzinu i smjer objekta.

Daljinsko očitavanje pruža priliku za dobivanje podataka o opasnim, teško dostupnim i brzo pokretnim objektima, a također vam omogućuje promatranje velikih područja terena. Primjeri aplikacija za daljinsko očitavanje uključuju praćenje deforestacije (na primjer, u bazenu Amazone), stanje ledenjaka na Arktiku i Antarktiku, mjerenje dubine oceana korištenjem lota. Daljinska detekcija također zamjenjuje skupe i relativno spore metode prikupljanja informacija sa Zemljine površine, a istovremeno jamči da čovjek ne ometa prirodne procese u promatranim područjima ili objektima.

Sa svemirskim letjelicama u orbiti, znanstvenici su u mogućnosti prikupljati i prenositi podatke u različitim pojasima elektromagnetskog spektra, koji, u kombinaciji s većim mjerenjima i analizama u zraku i na zemlji, pružaju potreban raspon podataka za praćenje trenutnih pojava i trendova, kao što su El. Niño i drugi prirodni fenomeni, kako kratkoročni tako i dugoročni. Daljinska detekcija je također od primijenjene važnosti u području geoznanosti (primjerice, upravljanje prirodom), poljoprivrede (korištenje i očuvanje prirodnih resursa), nacionalne sigurnosti (monitoring graničnih područja).

Tehnike prikupljanja podataka

Glavni cilj multispektralnih studija i analize dobivenih podataka su objekti i teritorije koji emitiraju energiju, što ih omogućuje razlikovanje od pozadine okoliša. Kratki pregled satelitskih sustava daljinskog istraživanja nalazi se u preglednoj tablici.

U pravilu, najbolje vrijeme za prikupljanje podataka metodama daljinske detekcije je ljetno računanje vremena (konkretno, tijekom tih mjeseci sunce je pod najvećim kutom iznad horizonta i dan je najduži). Iznimka od ovog pravila je prikupljanje podataka korištenjem aktivnih senzora (npr. Radar, Lidar), kao i termalnih podataka u rasponu dugih valnih duljina. U termoviziji, u kojoj senzori mjere toplinsku energiju, bolje je koristiti vremensko razdoblje kada je razlika između temperature tla i temperature zraka najveća. Stoga je najbolje vrijeme za ove metode tijekom hladnijih mjeseci, kao i nekoliko sati prije zore u bilo koje doba godine.

Osim toga, postoje neka druga razmatranja koja treba uzeti u obzir. Uz pomoć radara, primjerice, nemoguće je dobiti sliku gole površine zemlje s debelim snježnim pokrivačem; isto se može reći i za lidar. Međutim, ovi aktivni senzori su neosjetljivi na svjetlost (ili nedostatak svjetlosti), što ih čini izvrsnim izborom za primjene na velikim geografskim širinama (na primjer). Osim toga, i radar i lidar sposobni su (ovisno o korištenim valnim duljinama) snimati površinske slike ispod krošnji šume, što ih čini korisnima za primjene u regijama s velikim raslinjem. S druge strane, spektralne metode prikupljanja podataka (i stereoimaging i multispektralne metode) primjenjive su uglavnom za sunčanih dana; podaci prikupljeni u uvjetima slabog osvjetljenja obično imaju niske razine signala/šuma, što ih čini teškim za obradu i tumačenje. Nadalje, iako stereo slike mogu prikazati i identificirati vegetaciju i ekosustave, ovom metodom (kao kod multispektralnog sondiranja) nije moguće prodrijeti kroz krošnje drveća i dobiti slike zemljine površine.

Primjena daljinske detekcije

Daljinska detekcija se najčešće koristi u poljoprivredi, geodeziji, kartiranju, praćenju površine zemlje i oceana, kao i slojeva atmosfere.

Poljoprivreda

Uz pomoć satelita moguće je primati slike pojedinih polja, regija i okruga s određenom cikličnošću. Korisnici mogu dobiti vrijedne informacije o stanju zemljišta, uključujući identifikaciju usjeva, određivanje površine usjeva i status usjeva. Satelitski podaci koriste se za precizno upravljanje i praćenje rezultata poljoprivrede na različitim razinama. Ti se podaci mogu koristiti za optimizaciju farme i svemirsko upravljanje tehničkim operacijama. Slike mogu pomoći u određivanju položaja usjeva i opsega iscrpljenosti zemljišta, a zatim se mogu koristiti za razvoj i provedbu plana tretmana za lokalno optimiziranje uporabe poljoprivrednih kemikalija. Glavne poljoprivredne primjene daljinskog očitavanja su sljedeće:

• vegetacija:
  • klasifikacija vrsta usjeva
  • procjena stanja usjeva (monitoring poljoprivrednih usjeva, procjena šteta)
  • procjena prinosa
• tlo
  • prikaz karakteristika tla
  • prikaz tipa tla
  • erozije tla
  • vlažnost tla
  • mapiranje postupaka obrade tla

Praćenje šumskog pokrova

Daljinska detekcija također se koristi za praćenje šumskog pokrivača i identifikaciju vrsta. Ovako dobivene karte mogu pokriti veliko područje, a pritom prikazati detaljne mjere i karakteristike područja (vrsta drveća, visina, gustoća). Pomoću podataka daljinskih istraživanja moguće je definirati i ocrtati različite tipove šuma, što bi bilo teško postići tradicionalnim metodama na površini tla. Podaci su dostupni u različitim razmjerima i rezolucijama kako bi odgovarali lokalnim ili regionalnim zahtjevima. Zahtjevi za detaljnošću prikaza terena ovise o mjerilu studije. Za prikaz promjena u šumskom pokrivaču (tekstura, gustoća lišća) primijenite:

• multispektralne slike: potrebni su podaci vrlo visoke rezolucije za točnu identifikaciju vrste
• višekratne slike istog teritorija koriste se za dobivanje informacija o sezonskim promjenama različitih vrsta
• stereophotos - za razlikovanje vrsta, procjenu gustoće i visine stabala. Stereo fotografije pružaju jedinstven pogled na šumski pokrivač, dostupan samo pomoću tehnologije daljinskog očitavanja.
• Radari se široko koriste u vlažnim tropima zbog svoje sposobnosti snimanja slika u svim vremenskim uvjetima.
• Lidari omogućuju dobivanje 3-dimenzionalne strukture šume, otkrivanje promjena u visini zemljine površine i objekata na njoj. Lidar podaci pomažu u procjeni visine stabala, površine krošnje i broja stabala po jedinici površine.

Praćenje površine

Površinski nadzor jedna je od najvažnijih i tipičnih primjena daljinskog istraživanja. Dobiveni podaci koriste se u određivanju fizičkog stanja zemljine površine, kao što su šume, pašnjaci, cestovne površine i sl., uključujući rezultate ljudskih aktivnosti, kao što su krajolik u industrijskim i stambenim područjima, stanje poljoprivrednih površina, itd. U početku treba uspostaviti sustav klasifikacije zemljišnog pokrova, koji obično uključuje razine i klase zemljišta. Razine i klase treba razvijati uzimajući u obzir svrhu korištenja (na nacionalnoj, regionalnoj ili lokalnoj razini), prostornu i spektralnu rezoluciju podataka daljinske detekcije, zahtjev korisnika itd.

Detekcija promjena u stanju zemljine površine nužna je za ažuriranje karata pokrova zemljišta i racionalizaciju korištenja prirodnih resursa. Promjene se obično otkrivaju kada se uspoređuju više slika koje sadrže više razina podataka i, u nekim slučajevima, kada se uspoređuju stare karte i ažurirane slike daljinskog otkrivanja.

• sezonske promjene: obradivo zemljište i listopadne šume mijenjaju se sezonski
• godišnje promjene: promjene u zemljišnoj površini ili korištenju zemljišta, kao što su područja krčenja šuma ili širenje gradova

Informacije o zemljišnoj površini i promjenama zemljišnog pokrova ključne su za formuliranje i provedbu politika zaštite okoliša i mogu se koristiti s drugim podacima za izvođenje složenih proračuna (npr. rizika od erozije).

Geodezija

Prikupljanje geodetskih podataka iz zraka prvo je korišteno za otkrivanje podmornica i dobivanje podataka o gravitaciji koji se koriste za izradu vojnih karata. Ovi podaci su razine trenutnih poremećaja Zemljinog gravitacijskog polja, koji se mogu koristiti za određivanje promjena u raspodjeli Zemljinih masa, što pak može biti potrebno za razna geološka istraživanja.

Akustične i skoro akustičke primjene

• Sonar: pasivni sonar, registrira zvučne valove koji dolaze od drugih objekata (brod, kit, itd.); aktivni sonar, emitira impulse zvučnih valova i registrira reflektirani signal. Koristi se za otkrivanje, lociranje i mjerenje parametara podvodnih objekata i terena.
• Seizmografi su posebni mjerni uređaji koji se koriste za otkrivanje i snimanje svih vrsta seizmičkih valova. Uz pomoć seizmograma snimljenih na različitim mjestima određenog teritorija moguće je odrediti epicentar potresa i izmjeriti njegovu amplitudu (nakon što se dogodio) usporedbom relativnih intenziteta i točnog vremena oscilacija.
• Ultrazvuk: ultrazvučni senzori zračenja koji emitiraju visokofrekventne impulse i bilježe reflektirani signal. Koristi se za otkrivanje valova na vodi i određivanje razine vode.

Prilikom koordinacije niza velikih promatranja, većina sustava sondiranja ovisi o sljedećim čimbenicima: lokaciji platforme i orijentaciji senzora. Visokokvalitetni instrumenti sada često koriste informacije o položaju iz satelitskih navigacijskih sustava. Rotacija i orijentacija često se određuju elektroničkim kompasima s točnošću od oko jednog do dva stupnja. Kompasi mogu mjeriti ne samo azimut (tj. stupanj odstupanja od magnetskog sjevera), već i visinu (odstupanje od razine mora), budući da smjer magnetskog polja u odnosu na Zemlju ovisi o zemljopisnoj širini na kojoj se promatranje odvija. mjesto. Za točniju orijentaciju potrebno je koristiti inercijalnu navigaciju, uz povremene korekcije različitim metodama, uključujući navigaciju po zvijezdama ili poznatim orijentirima.

Pregled glavnih instrumenata za daljinska istraživanja

• Radari se uglavnom koriste u kontroli zračnog prometa, ranom upozoravanju, praćenju šumskog pokrova, poljoprivredi i velikim meteorološkim podacima. Doppler radar koriste agencije za provođenje zakona za praćenje brzine vozila, kao i za dobivanje meteoroloških podataka o brzini i smjeru vjetra, mjestu i intenzitetu oborina. Druge vrste primljenih informacija uključuju podatke o ioniziranom plinu u ionosferi. Interferometrijski radar s umjetnom aperturom koristi se za dobivanje točnih digitalnih modela elevacije velikih područja terena (vidi RADARSAT, TerraSAR-X, Magellan).
• Laserski i radarski visinomjeri na satelitima daju širok raspon podataka. Mjerenjem varijacija razine oceana uzrokovanih gravitacijom, ovi instrumenti prikazuju značajke morskog dna s rezolucijom od oko jedne milje. Mjerenjem visine i valne duljine oceanskih valova visinomjerima možete saznati brzinu i smjer vjetra, kao i brzinu i smjer površinskih oceanskih struja.
• Ultrazvučni (akustični) i radarski senzori koriste se za mjerenje razine mora, plime i oseke, određivanje smjera valova u obalnim morskim regijama.
• Tehnologija detekcije i dometa svjetlosti (LIDAR) dobro je poznata po svojim vojnim primjenama, posebice za lasersku navigaciju projektila. LIDAR se također koristi za otkrivanje i mjerenje koncentracije raznih kemikalija u atmosferi, dok se LIDAR u zrakoplovu može koristiti za mjerenje visine objekata i pojava na zemlji s većom točnošću nego što se to može postići radarskom tehnologijom. Daljinsko detektiranje vegetacije također je jedna od glavnih primjena LIDAR-a.
• Radiometri i fotometri su najčešći instrumenti koji se koriste. Hvataju reflektirano i emitirano zračenje u širokom frekvencijskom rasponu. Najčešći su vidljivi i infracrveni senzori, zatim mikrovalni, gama i rjeđe ultraljubičasti senzori. Ovi se instrumenti također mogu koristiti za detekciju emisijskog spektra raznih kemikalija, dajući podatke o njihovoj koncentraciji u atmosferi.
• Stereo snimke dobivene aerofotografijom često se koriste u detekciji vegetacije na Zemljinoj površini, kao i za izradu topografskih karata pri izradi potencijalnih ruta analizom slika terena, u kombinaciji s modeliranjem ekoloških značajki dobivenih zemaljskim istraživanjima. temeljene metode.
• Multispektralne platforme poput Landsata u aktivnoj su uporabi od 1970-ih. Ovi instrumenti korišteni su za generiranje tematskih karata snimanjem slika u više valnih duljina elektromagnetskog spektra (više spektra) i obično se koriste na satelitima za promatranje Zemlje. Primjeri takvih misija uključuju program Landsat ili satelit IKONOS. Karte zemljišnog pokrova i korištenja zemljišta izrađene tematskim kartiranjem mogu se koristiti za istraživanje minerala, otkrivanje i praćenje korištenja zemljišta, krčenje šuma i proučavanje zdravlja biljaka i usjeva, uključujući goleme dijelove poljoprivrednog zemljišta ili šumska područja. Svemirske snimke iz programa Landsat koriste regulatori za praćenje parametara kvalitete vode, uključujući Secchi dubinu, gustoću klorofila i ukupni fosfor. Meteorološki sateliti koriste se u meteorologiji i klimatologiji.
• Metoda spektralnog oslikavanja proizvodi slike u kojima svaki piksel sadrži punu spektralnu informaciju, prikazujući uske spektralne raspone unutar kontinuiranog spektra. Uređaji za spektralno snimanje koriste se za rješavanje raznih problema, uključujući one koji se koriste u mineralogiji, biologiji, vojnim poslovima i mjerenjima parametara okoliša.
• U sklopu borbe protiv dezertifikacije, daljinska detekcija omogućuje promatranje dugoročno ugroženih područja, utvrđivanje čimbenika dezertifikacije, procjenu dubine njihovog utjecaja te pružanje potrebnih informacija odgovornima za donošenje odluka o poduzimanje odgovarajućih mjera zaštite okoliša.

Obrada podataka

Kod daljinske detekcije u pravilu se koristi obrada digitalnih podataka, budući da se u ovom formatu trenutno primaju podaci daljinske detekcije. U digitalnom formatu lakše je obraditi i pohraniti informacije. Dvodimenzionalna slika u jednom spektralnom rasponu može se prikazati kao matrica (dvodimenzionalni niz) brojeva ja (i, j), od kojih svaki predstavlja intenzitet zračenja koje prima senzor od elementa Zemljine površine, što odgovara jednom pikselu slike.

Slika se sastoji od n x m piksela, svaki piksel ima koordinate (i J)- broj retka i broj stupca. Broj ja (i, j)- cijeli broj i naziva se sivom razinom (ili spektralnom svjetlinom) piksela (i J). Ako je slika dobivena u nekoliko raspona elektromagnetskog spektra, tada je predstavljena trodimenzionalnom rešetkom koja se sastoji od brojeva ja (i, j, k), Gdje k- spektralni broj kanala. S matematičkog gledišta nije teško obraditi digitalne podatke dobivene u ovom obliku.

Za ispravnu reprodukciju slike iz digitalnih zapisa dobivenih od informacijskih prijemnih mjesta potrebno je poznavati format zapisa (strukturu podataka), kao i broj redaka i stupaca. Koriste se četiri formata koji raspoređuju podatke kao:

• niz zona ( Band Sequental, BSQ);
• zone koje se izmjenjuju u redovima ( Band Interleaved by Line, BIL);
• zone koje se izmjenjuju po pikselima ( Band Interleaved by Pixel, BIP);
• slijed zona s kompresijom informacija u datoteku metodom grupnog kodiranja (na primjer, u jpg formatu).

U BSQ-format svaka slika zone nalazi se u zasebnoj datoteci. Ovo je zgodno kada nema potrebe raditi sa svim zonama odjednom. Jednu zonu je lako čitati i vizualizirati, slike zona mogu se učitati bilo kojim redoslijedom koji želite.

U BIL-format podaci o zoni se upisuju u jednu datoteku red po red, pri čemu se zone izmjenjuju u redovima: 1. red 1. zone, 1. red 2. zone, ..., 2. red 1. zone, 2. red 2. zone , itd. Ovaj unos je prikladan kada se sve zone analiziraju istovremeno.

U BIP-format zonske vrijednosti spektralne svjetline svakog piksela pohranjuju se sekvencijalno: prvo, vrijednosti prvog piksela u svakoj zoni, zatim vrijednosti drugog piksela u svakoj zoni, i tako dalje. Ovaj format je nazvane kombinirane. Pogodan je za izvođenje obrade po pikselu slike s više zona, na primjer, u algoritmima klasifikacije.

Grupno kodiranje koristi se za smanjenje količine rasterskih informacija. Takvi su formati prikladni za pohranu velikih snimaka; za rad s njima morate imati alat za raspakiranje podataka.

Slikovne datoteke obično dolaze sa sljedećim dodatnim informacijama koje se odnose na slike:

• opis podatkovne datoteke (format, broj redaka i stupaca, razlučivost itd.);
• statistički podaci (karakteristike raspodjele svjetline - minimalna, maksimalna i srednja vrijednost, disperzija);
• podaci kartografske projekcije.

Dodatne informacije sadržane su ili u zaglavlju slikovne datoteke ili u zasebnoj tekstualnoj datoteci s istim nazivom kao slikovna datoteka.

Prema stupnju složenosti razlikuju se sljedeće razine obrade CS-a koji se dostavlja korisnicima:

• 1A je radiometrijska korekcija izobličenja uzrokovanih razlikama u osjetljivosti pojedinih senzora.
• 1B - radiometrijska korekcija na razini obrade 1A i geometrijska korekcija sustavnih izobličenja senzora, uključujući panoramska izobličenja, izobličenja uzrokovana rotacijom i zakrivljenošću Zemlje, fluktuacije u visini orbite satelita.
• 2A - korekcija slike na razini 1B i korekcija u skladu sa zadanom geometrijskom projekcijom bez upotrebe zemaljskih kontrolnih točaka. Za geometrijsku korekciju koristi se globalni digitalni model visine ( DEM, DEM) s korakom na tlu od 1 km. Korištena geometrijska korekcija eliminira sustavna izobličenja senzora i projicira sliku u standardnu ​​projekciju ( UTM WGS-84), korištenjem poznatih parametara (podaci satelitskih efemerida, prostorni položaj itd.).
• 2B - korekcija slike na razini 1B i korekcija u skladu sa zadanom geometrijskom projekcijom pomoću kontrolnih točaka tla;
• 3 - korekcija slike na razini 2B plus korekcija pomoću DEM terena (orto-rektifikacija).
• S - korekcija slike pomoću referentne slike.

Kvaliteta podataka dobivenih daljinskim istraživanjem ovisi o njihovoj prostornoj, spektralnoj, radiometrijskoj i vremenskoj rezoluciji.

Prostorna rezolucija

Karakterizira ga veličina piksela (na površini Zemlje), zabilježena u rasterskoj slici – obično varira od 1 do 4000 metara.

Spektralna rezolucija

Podaci Landsata uključuju sedam pojaseva, uključujući infracrveno, u rasponu od 0,07 do 2,1 µm. Hyperion senzor Earth Observing-1 sposoban je zabilježiti 220 spektralnih vrpci od 0,4 do 2,5 µm, sa spektralnom rezolucijom od 0,1 do 0,11 µm.

Radiometrijska rezolucija

Broj razina signala koje senzor može registrirati. Obično varira od 8 do 14 bita, što daje od 256 do 16384 razine. Ova karakteristika također ovisi o razini buke u instrumentu.

Privremena dozvola

Frekvencija satelita koji prolazi iznad područja interesa. Vrijedan je u proučavanju nizova slika, na primjer, u proučavanju dinamike šuma. U početku je serija analiza provedena za potrebe vojne obavještajne službe, posebice za praćenje promjena u infrastrukturi i neprijateljskim pokretima.

Za izradu točnih karata na temelju podataka daljinskog očitavanja potrebna je transformacija kako bi se uklonila geometrijska iskrivljenja. Slika Zemljine površine s uređajem usmjerenim točno prema dolje sadrži neiskrivljenu sliku samo u središtu slike. Kako se krećete prema rubovima, udaljenosti između točaka na slici i odgovarajućih udaljenosti na Zemlji postaju sve više različite. Ispravljanje takvih izobličenja provodi se u procesu fotogrametrije. Od ranih 1990-ih većina komercijalnih satelitskih slika prodana je već ispravljena.

Osim toga, može biti potrebna radiometrijska ili atmosferska korekcija. Radiometrijska korekcija pretvara diskretne razine signala, poput 0 do 255, u njihove prave fizičke vrijednosti. Atmosferska korekcija eliminira spektralna izobličenja uvedena prisutnošću atmosfere.

U sklopu programa NASA Earth Observing System formulirane su razine obrade podataka daljinske detekcije:

Razina	Opis
0	Podaci dolaze izravno s uređaja, bez dodatnih troškova (sinkronizacijski okviri, zaglavlja, ponavljanja).
1a	Rekonstruirani podaci uređaja s vremenskim oznakama, radiometrijskim koeficijentima, efemeridama (orbitalnim koordinatama) satelita.
1b	Podaci razine 1a pretvoreni u fizičke jedinice.
2	Izvedene geofizičke varijable (visina oceanskih valova, vlažnost tla, koncentracija leda) s istom rezolucijom kao podaci razine 1.
3	Varijable prikazane u univerzalnoj prostorno-vremenskoj ljestvici, eventualno dopunjene interpolacijom.
4	Podaci dobiveni kao rezultat izračuna na temelju prethodnih razina.

Trening i obrazovanje

Na većini visokoškolskih ustanova daljinska detekcija se predaje na odsjecima za geografiju. Značaj daljinskog istraživanja u suvremenom informacijskom društvu stalno raste. Ova je disciplina jedna od ključnih tehnologija zrakoplovne industrije i od velike je ekonomske važnosti - primjerice, novi senzori TerraSAR-X i RapidEye neprestano se razvijaju, a potražnja za kvalificiranom radnom snagom također stalno raste. Osim toga, daljinska detekcija ima iznimno velik utjecaj na svakodnevni život, od vremenskog izvješćivanja do klimatskih promjena i predviđanja prirodnih katastrofa. Na primjer, 80% njemačkih učenika koristi Google Earth; samo u 2006. program je preuzet 100 milijuna puta. Međutim, studije pokazuju da samo mali dio tih korisnika ima osnovno znanje o podacima s kojima rade. Trenutno postoji veliki jaz u znanju između korištenja i razumijevanja satelitskih slika. Poučavanje o principima daljinske detekcije vrlo je površno u velikoj većini obrazovnih institucija, unatoč hitnoj potrebi poboljšanja kvalitete nastave u ovom predmetu. Mnogi računalni softverski proizvodi posebno dizajnirani za proučavanje daljinske detekcije još nisu uvedeni u obrazovni sustav, uglavnom zbog svoje složenosti. Stoga u mnogim slučajevima ova disciplina ili uopće nije uključena u nastavni plan ili program ili ne uključuje kolegij znanstvene analize analognih slika. U praksi, predmet daljinske detekcije zahtijeva konsolidaciju fizike i matematike, kao i visoku razinu kompetencije u korištenju alata i tehnika osim jednostavne vizualne interpretacije satelitskih slika.

Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja jednostavno je. Koristite obrazac u nastavku

Studenti, diplomanti, mladi znanstvenici koji koriste bazu znanja u svom studiju i radu bit će vam vrlo zahvalni.

Domaćin na http://www.allbest.ru/

1. Osnovni pojmovi daljinskog istraživanja Zemlje. Shema daljinske detekcije

daljinska detekcija earth geodetic

Daljinsko istraživanje Zemlje (ERS) - dobivanje podataka o površini Zemlje i objektima na njoj, atmosferi, oceanu, gornjem sloju zemljine kore beskontaktnim metodama, pri čemu se uređaj za snimanje uklanja iz objekt istraživanja na znatnoj udaljenosti.

Fizikalnu osnovu daljinske detekcije čini funkcionalni odnos između registriranih parametara vlastitog ili odbijenog zračenja objekta i njegovih biogeofizičkih karakteristika i položaja u prostoru.

Daljinska detekcija koristi se za proučavanje fizikalnih i kemijskih svojstava objekata.

Dva su međusobno povezana pravca u daljinskoj detekciji

Prirodne znanosti (istraživanje na daljinu)

Inženjering (metode na daljinu)

daljinsko očitavanje

tehnike daljinskog očitavanja

Predmet daljinske detekcije kao znanosti su prostorno-vremenska svojstva i odnosi prirodnih i socioekonomskih objekata, koji se očituju izravno ili neizravno u vlastitom ili reflektiranom zračenju, daljinski snimljenom iz svemira ili iz zraka u obliku dvostruke dimenzionalna slika - snimka.

Metode daljinske detekcije temelje se na korištenju senzora koji se postavljaju na svemirske letjelice i registriraju elektromagnetsko zračenje u formatima koji su mnogo prikladniji za digitalnu obradu, te u puno širem rasponu elektromagnetskog spektra.

U daljinskom istraživanju koristi se infracrveno područje reflektiranog zračenja, toplinsko infracrveno i radio područje elektromagnetskog spektra.

Proces prikupljanja podataka daljinskih istraživanja i njihova uporaba u geografskim informacijskim sustavima (GIS).

2. Vrste snimanja prostora

Svemirska fotografija zauzima jedno od vodećih mjesta među različitim metodama daljinskog istraživanja. Provodi se pomoću:

* umjetni sateliti Zemlje (ISS),

* međuplanetarne automatske stanice,

* dugotrajne orbitalne stanice,

* svemirska letjelica s posadom.

tab. Glavne svemirske luke koje se koriste za lansiranje geodetskih satelita.

Svemirski sustavi (kompleksi) za praćenje okoliša uključuju (i izvode):

1. Satelitski sustavi u orbiti (kontrolni centar misije i istraživanja),

2. Prijem informacija putem zemaljskih prijemnih točaka, relejnih satelita,

3. Pohranjivanje i distribucija materijala (primarni obradni centri, slikovni arhivi). Razvijen je sustav za pronalaženje informacija koji osigurava akumulaciju i sistematizaciju materijala primljenih s umjetnih Zemljinih satelita.

Orbite svemirskih letjelica.

Orbite nosača dijele se u 3 vrste:

* ekvatorijalni,

* polarni (pol),

* koso.

Orbite se dijele na:

* kružni (točnije, blizak kružnom). Satelitske slike dobivene sa svemirskog nosača koji se kretao po kružnoj orbiti imaju približno isto mjerilo.

* eliptični.

Orbite se također razlikuju po položaju u odnosu na Zemlju ili Sunce:

* geosinkrono (u odnosu na Zemlju)

* heliosinkroni (u odnosu na Sunce).

Geosinkroni - letjelica se kreće kutnom brzinom koja je jednaka brzini rotacije Zemlje. To stvara učinak svemirskog nosača koji "lebdi" u jednoj točki, što je pogodno za kontinuirana istraživanja istog područja zemljine površine.

Heliosinkrono (ili sunce-sinkrono) - svemirska letjelica prolazi iznad određenih područja zemljine površine u isto lokalno vrijeme, što se koristi u proizvodnji višestrukih istraživanja pod istim svjetlosnim uvjetima. Heliosinkrone orbite - orbite, pri snimanju iz kojih sunčevo osvjetljenje zemljine površine (visina Sunca) ostaje praktički nepromijenjeno dosta dugo (gotovo tijekom sezone). To se postiže na sljedeći način. Budući da se ravnina svake orbite, pod utjecajem nesferičnosti Zemlje, malo razvija (precesira), ispada da je odabirom određenog omjera nagiba i visine orbite moguće postići da veličina precesije jednaka je dnevnoj rotaciji Zemlje oko Sunca, tj. oko 1° dnevno. Među orbitama blizu Zemlje, moguće je stvoriti samo nekoliko orbita sinkronih sa Suncem, čiji je nagib uvijek obrnut. Na primjer, na visini orbite od 1000 km, inklinacija bi trebala biti 99°.

Vrste gađanja.

Snimanje svemira provodi se različitim metodama (slika "Klasifikacija svemirskih slika po spektralnim rasponima i tehnologiji snimanja").

Prema prirodi pokrivenosti zemljine površine satelitskim snimkama, mogu se razlikovati sljedeća istraživanja:

* pojedinačna fotografija,

* ruta,

* viđenje,

* globalno snimanje.

Pojedinačno (selektivno) fotografiranje provode astronauti ručnim fotoaparatima. Slike se obično dobivaju perspektivno sa značajnim kutovima nagiba.

Ruta snimanja zemljine površine provodi se duž putanje satelita. Širina pojasa istraživanja ovisi o visini leta i kutu gledanja slikovnog sustava.

Ciljano (selektivno) istraživanje namijenjeno je dobivanju slika posebno određenih područja zemljine površine udaljenih od ceste.

Globalno snimanje se izvodi pomoću geostacionarnih satelita i satelita u polarnoj orbiti. sateliti. Četiri do pet geostacionarnih satelita u ekvatorijalnoj orbiti omogućuju praktički kontinuirano snimanje malih panoramskih slika cijele Zemlje (svemirske patrole) osim polarnih kapa.

zrakoplovna slika

Zrakoplovna slika je dvodimenzionalna slika stvarnih objekata, koja se dobiva prema određenim geometrijskim i radiometrijskim (fotometrijskim) zakonitostima daljinskim registriranjem svjetline objekata i namijenjena je proučavanju vidljivih i skrivenih objekata, pojava i procesa okoline. svijetu, kao i odrediti njihov prostorni položaj.

Svemirska slika po svojim geometrijskim svojstvima ne razlikuje se bitno od fotografije iz zraka, ali ima značajke povezane s:

* fotografiranje s velike visine,

* i velika brzina.

Zrakoplovna fotografija izvodi se u vidljivom i nevidljivom području elektromagnetskih valova, pri čemu:

1. fotografski - vidljivo područje;

2. nefotografski - vidljivi i nevidljivi dometi, gdje:

· vidljivo područje – spektrometrijski se temelji na razlici spektralnih koeficijenata refleksije geoloških objekata. Rezultati se snimaju na magnetsku traku i označavaju na karti. Moguće je koristiti filmske i foto kamere;

Nevidljivi domet: radar (radiotermalni RT i radarski radar), ultraljubičasto UV, infracrveno IR, optoelektronički (skener), laser (lidar).

Vidljivo i blisko infracrveno područje. Najpotpunija količina informacija dobiva se u najrazvijenijim vidljivim i bliskim infracrvenim područjima. Zračna i svemirska snimanja u vidljivom i bliskom infracrvenom području valnih duljina provode se pomoću sljedećih sustava:

* Televizija,

* fotografski,

* optoelektronsko skeniranje,

3. Fotografski sustavi

Trenutno postoji široka klasa sustava za daljinsko očitavanje

formiranje slike podložne površine koja se proučava. Unutar ove klase opreme može se razlikovati nekoliko podklasa koje se razlikuju po spektralnom rasponu korištenog elektromagnetskog zračenja i po vrsti detektiranog prijemnika zračenja, također prema aktivnoj ili pasivnoj metodi. (fotografski i fototelevizijski sondni sustavi: sustavi skeniranja vidljivog i IC raspona, televizijski optičko-mehanički i optičko-elektronički skenirajući radiometri i multispektralni skeneri; televizijski optički sustavi: radarski sustavi bočnog skeniranja (RLSBO);

Fotografske slike Zemljine površine dobivaju se iz svemirskih letjelica s posadom i orbitalnih stanica ili iz automatskih satelita. Posebnost svemirskih slika (CS) je visok stupanj

vidljivost Pokrivanje velikih površina jednom slikom Ovisno o vrsti korištene opreme i fotografskih filmova, fotografiranje je moguće u cijelom vidljivom području elektromagnetskog spektra u njegovim pojedinim zonama, kao iu bliskom IR (infracrvenom) području

Mjerilo snimanja ovisi o dva najvažnija parametra visine snimanja i žarišne duljine leće - Ovisno o nagibu optičke osi, svemirske kamere omogućuju dobivanje planiranih i perspektivnih slika zemljine površine. Trenutno, koristi se fotografska oprema visoke razlučivosti koja vam omogućuje dobivanje (CS) s preklapanjem od 60% ili više - Spektralni raspon fotografiranja pokriva vidljivi dio bliske infracrvene zone (do 0,86 mikrona). Dobro poznati nedostaci fotografske metode povezani su s potrebom vraćanja filma na Zemlju i njegovom ograničenom zalihom na brodu. Međutim, fotografsko snimanje trenutno je najinformativnija vrsta snimanja iz svemira - optimalna veličina ispisa je 18x18 cm, što je, kako iskustvo pokazuje, u skladu s fiziologijom ljudskog vida, omogućujući vam da vidite cijelu sliku u isto vrijeme .topografska referenca kontrolnih točaka s točnošću od 0,1 mm ili većom. Za postavljanje foto shema koriste se samo planirani CS-ovi

Kako bi se višestruko obećavajući CS doveo do planiranog, koristi se poseban proces koji se naziva transformacija.

4. Televizijski sustavi

TV i skener slike. Televizijska i skenerska fotografija omogućuje sustavno dobivanje slika i njihovo slanje na Zemlju na prijemnim postajama. Koriste se sustavi za osoblje i skeniranje. U prvom slučaju radi se o minijaturnoj televizijskoj kameri u kojoj se optička slika koju konstruira leća na ekranu pretvara u oblik električnih signala i prenosi na tlo putem radio kanala - U drugom slučaju, njihajuće zrcalo skener na brodu hvata svjetlosni tok reflektiran od Zemlje, koji ulazi u fotomultiplikator. Pretvoreni signali skenera prenose se na Zemlju putem radio kanala. Na prijemnim stanicama oni se snimaju kao slike. Vibracije zrcala formiraju linije slike, kretanje nosača omogućuje nakupljanje linija i formiranje slike. Televizijske i skenerske slike mogu se prenositi u stvarnom vremenu, tj. tijekom prolaska satelita iznad subjekta. Učinkovitost je obilježje ove metode. Međutim, kvaliteta slika je nešto lošija od fotografskih slika. Razlučivost slika skenera određena je elementom za skeniranje i trenutno iznosi 80-30 m. Slike ove vrste razlikuju se po linijsko-mrežnoj strukturi koja je uočljiva samo kada se zumiraju na slikama visoke rezolucije. Slike skenera velike pokrivenosti imaju značajna geometrijska izobličenja. Skenirane slike primamo u digitalnom obliku, što olakšava računalnu obradu.

Televizijsko i skenersko snimanje provodi se s meteoroloških satelita i resursnih satelita LandSat, Meteor-Priroda, Resource 0. U višezonskoj verziji.

Zemljina orbita kruži na visini od 600-1400 km., Mjerila od 1:10 000 000 do 1:1 000 000 i 1:100 000 s rezolucijom od 1-2 km do 30 m. LandSat, na primjer, ima 4 raspona spektralnih slika u vidljivom i bliski infracrveni domet s rezolucijom od 30 m. Skeneri "Meteor-Priroda" omogućuju vam dobivanje male (1,5 km), srednje (230 m) i visoke rezolucije do 80-40 m, Resurs -0 srednje (170 m) i visoki (40 m) skeneri .

CCD slike s više elemenata. Daljnji porast razlučivosti s brzinom snimanja povezan je s uvođenjem elektroničkih kamera. Oni koriste višeelementne linearne i matrične prijemnike zračenja, koji se sastoje od nabojno spregnutih uređaja (elementi detektora osjetljivi na svjetlost). Linearni niz detektora implementira brzi niz, akumulaciju redaka zbog kretanja nosača. (slično skeneru), ali bez oscilirajućih zrcala i veće rezolucije. Slike resursa visoke rezolucije (40 m) Resurs i francuski SPOT satelit, do 10 m. U fototeleviziji, fotografiranje kamerom (što rezultira dobrom kvalitetom) i prijenos putem televizijskih kanala - Tako se spajaju prednosti fotografije s visokom rezolucijom i brzom isporukom slika.

5. Sustavi skenera

Trenutno se za snimanja iz svemira najčešće koriste multispektralne (multispektralne) kamere. optičko-mehanički sustavi - skeneri instalirani na satelitima za različite namjene. Uz pomoć skenera formiraju se slike koje se sastoje od mnogih zasebnih, uzastopno dobivenih elemenata. Izraz "skeniranje" znači skeniranje slike pomoću elementa za skeniranje (oscilirajuće ili rotirajuće zrcalo), koji skenira područje element po element preko kretanja nosača i šalje tok zračenja na leću, a zatim na točkasti senzor koji pretvara svjetlosni signal u električni.

Ovaj električni signal se šalje prijemnim stanicama putem komunikacijskih kanala. Slika terena dobiva se kontinuirano na vrpci sastavljenoj od pruga – skenova, presavijenih pojedinačnim elementima – pikselima. Slike skenera mogu se dobiti u svim spektralnim područjima, no posebno su učinkoviti vidljivi i IC raspon. Prilikom snimanja zemljine površine uz pomoć sustava za skeniranje formira se slika čiji svaki element odgovara svjetlini zračenja područja koje se nalazi unutar trenutnog vidnog polja. Slika skenera je uređen paket podataka o svjetlini koji se putem radio kanala prenosi na Zemlju, a koji se snima na magnetsku vrpcu (u digitalnom obliku) i zatim se može pretvoriti u oblik okvira. Najvažnije karakteristike skenera su kut skeniranja (gledanja) i trenutni vidni kut, čija veličina određuje širinu snimljene trake i rezoluciju. Ovisno o veličini ovih kutova, skeneri se dijele na precizne i pregledne. Kod preciznih skenera kut skeniranja se smanjuje na ±5°, a kod preglednih skenera povećava se na ±50°. Vrijednost razlučivosti obrnuto je proporcionalna širini snimljene trake. Skener nove generacije, nazvan "tematski kartograf", koji je bio opremljen američkim satelitima, dobro se pokazao

Landsat 5 i Landsat 7. Skener tipa “thematic mapper” radi u sedam pojaseva s rezolucijom od 30 m u vidljivom području spektra i 120 m u IC području. Ovaj skener daje veliki protok informacija, čija obrada zahtijeva više vremena; u vezi s tim, brzina prijenosa slike usporava (broj piksela u slikama doseže više od 36 milijuna na svakom od kanala). Uređaji za skeniranje mogu se koristiti ne samo za dobivanje slika Zemlje, već i za mjerenje zračenja skenirajućim radiometrima, te skenirajućim zračenjem - spektrometrima.

6. Sustavi laserskog skeniranja

Prije samo deset godina bilo je vrlo teško uopće zamisliti da će stvoriti uređaj koji može napraviti do pola milijuna složenih mjerenja u jednoj sekundi. Danas se takvi uređaji ne samo stvaraju, već se i vrlo široko koriste.

Laserski sustavi za skeniranje – već je teško bez njih u mnogim industrijama, kao što su rudarstvo, industrija, topografska snimanja, arhitektura, arheologija, građevinarstvo, nadzor, modeliranje gradova i drugo.

Temeljni tehnički parametri terestričkih laserskih skenera su brzina, točnost i raspon mjerenja. Izbor modela uvelike ovisi o vrsti posla i objektima na kojima će se skeneri koristiti. Na primjer, u velikim kamenolomima bolje je koristiti uređaje s povećanom preciznošću i dometom. Za arhitektonski rad sasvim je dovoljan raspon od 100-150 metara, ali je potreban uređaj s točnošću od 1 cm.Ako govorimo o brzini rada, onda u ovom slučaju, što je veći, to bolje, naravno.

Nedavno se tehnologija zemaljskog laserskog skeniranja sve više koristi za rješavanje inženjerskih geodezijskih problema u raznim područjima građevinarstva i industrije. Rastuća popularnost laserskog skeniranja posljedica je niza prednosti koje nova tehnologija pruža u usporedbi s drugim metodama mjerenja. Među prednostima bih istaknuo glavne: povećanje brzine rada i smanjenje troškova rada. Pojava novih, produktivnijih modela skenera, poboljšanje softverskih mogućnosti, omogućuje nam da se nadamo daljnjem širenju opsega zemaljskog laserskog skeniranja.

Prvi rezultat skeniranja je oblak točaka, koji nosi maksimalnu količinu informacija o objektu koji se proučava, bilo da se radi o zgradi, inženjerskoj strukturi, arhitektonskom spomeniku itd. Korištenjem oblaka točaka u budućnosti moguće je riješiti razne probleme:

Dobivanje trodimenzionalnog modela objekta;

Dobivanje crteža, uključujući crteže presjeka;

Identifikacija nedostataka i raznih dizajna usporedbom s modelom dizajna;

· određivanje i procjena vrijednosti deformacija usporedbom s prethodno obavljenim mjerenjima;

Dobivanje topografskih planova metodom virtualne izmjere.

Prilikom snimanja složenih industrijskih objekata tradicionalnim metodama izvođači se često susreću s činjenicom da su određena mjerenja propuštena tijekom rada na terenu. Obilje kontura, veliki broj pojedinačnih objekata dovodi do neizbježnih pogrešaka. Materijali dobiveni laserskim skeniranjem nose potpuniju informaciju o subjektu. Prije početka procesa skeniranja, laserski skener snima panoramske fotografije, što značajno povećava sadržajnost dobivenih rezultata.

Tehnologija zemaljskog laserskog skeniranja, koja se koristi za izradu trodimenzionalnih modela objekata, topografskih planova složenih opterećenih teritorija, značajno povećava produktivnost rada i smanjuje troškove vremena. Razvoj i implementacija novih tehnologija za izradu geodetskih radova oduvijek se provodi u cilju smanjenja vremena terenskog rada. Sa sigurnošću se može reći da lasersko skeniranje u potpunosti zadovoljava ovaj princip.

Terestrička laserska tehnologija skeniranja je u stalnom razvoju. To se također odnosi na poboljšanje dizajna laserskih skenera, te razvoj softverskih funkcija za upravljanje uređajima i obradu dobivenih rezultata.

7. Stefan-Boltzmannov zakon

Zagrijana tijela zrače energiju u obliku elektromagnetskih valova različitih duljina. Kada kažemo da je neko tijelo "užareno", to znači da je njegova temperatura dovoljno visoka da dolazi do toplinskog zračenja u vidljivom, svijetlom dijelu spektra. Na atomskoj razini zračenje postaje posljedica emisije fotona pobuđenih atoma. Zakon koji opisuje ovisnost energije toplinskog zračenja o temperaturi dobio je na temelju analize eksperimentalnih podataka austrijski fizičar Josef Stefan, a teorijski ga je potkrijepio i Austrijanac Ludwig Boltzmann.

Da biste razumjeli kako ovaj zakon funkcionira, zamislite atom koji emitira svjetlost u utrobi Sunca. Svjetlost odmah apsorbira drugi atom, ponovno je emitira - i tako prenosi duž lanca od atoma do atoma, zbog čega je cijeli sustav u stanju energetske ravnoteže. U ravnotežnom stanju, svjetlost strogo određene frekvencije apsorbira jedan atom na jednom mjestu istovremeno s emisijom svjetlosti iste frekvencije od drugog atoma na drugom mjestu. Kao rezultat toga, intenzitet svjetlosti svake valne duljine spektra ostaje nepromijenjen.

Temperatura unutar Sunca pada kako se udaljavate od njegova središta. Stoga, kako se krećete prema površini, spektar svjetlosnog zračenja odgovara višim temperaturama od temperature okoline. Kao rezultat toga, tijekom ponovljene emisije, prema Stefan-Boltzmannovom zakonu, ono će se događati na nižim energijama i frekvencijama, ali će se istovremeno, zbog zakona održanja energije, emitirati veći broj fotona. Dakle, do trenutka kada dosegne površinu, spektralna distribucija će odgovarati temperaturi površine Sunca (oko 5.800 K), a ne temperaturi u središtu Sunca (oko 15.000.000 K). Energija koja dolazi na površinu Sunca (ili na površinu bilo kojeg vrućeg objekta) napušta ga u obliku zračenja. Stefan-Boltzmannov zakon nam samo govori što je izračena energija. Ovaj zakon je napisan ovako:

gdje je T temperatura (u kelvinima), a y Boltzmannova konstanta. Iz formule se vidi da s porastom temperature osvijetljenost tijela ne samo da raste, nego se povećava u mnogo većoj mjeri. Udvostručite temperaturu i osvjetljenje će se povećati 16 puta!

Dakle, prema ovom zakonu svako tijelo koje ima temperaturu iznad apsolutne nule zrači energiju. Pa zašto se, pita se, sva tijela već dugo nisu ohladila na apsolutnu nulu? Zašto se, recimo, vaše tijelo, neprestano zračeći toplinskom energijom u infracrvenom području, karakterističnom za temperaturu ljudskog tijela (nešto više od 300 K), ne ohladi?

Odgovor na ovo pitanje je zapravo dva dijela. Prvo, hranom dobivate energiju izvana, koja se u procesu metaboličke asimilacije kalorija iz hrane u tijelu pretvara u toplinsku energiju, koja nadoknađuje izgubljenu energiju vašeg tijela u skladu sa Stefan-Boltzmannovim zakonom. Mrtva toplokrvna životinja vrlo se brzo ohladi na temperaturu okoline, budući da prestaje opskrba tijela energijom.

Međutim, još je važnija činjenica da se zakon odnosi na sva tijela bez iznimke s temperaturom iznad apsolutne nule. Stoga, kada svoju toplinsku energiju predajete okolini, nemojte zaboraviti da tijela kojima dajete energiju - primjerice namještaj, zidovi, zrak - zauzvrat zrače toplinsku energiju, a ona se prenosi na vas. Ako je okolina hladnija od vašeg tijela (što je najčešće slučaj), njeno toplinsko zračenje nadoknađuje samo dio toplinskih gubitaka vašeg tijela, a manjak nadoknađuje unutarnjim resursima. Ako je temperatura okoline približna ili viša od vaše tjelesne temperature, zračenjem se nećete moći osloboditi viška energije koja se oslobađa u vašem tijelu tijekom metabolizma. A onda na scenu stupa drugi mehanizam. Počinjete se znojiti, a zajedno s kapljicama znoja, višak topline napušta vaše tijelo kroz kožu.

U gornjoj formulaciji, Stefan-Boltzmannov zakon vrijedi samo za apsolutno crno tijelo, koje apsorbira svo zračenje koje pada na njegovu površinu. Prava fizička tijela apsorbiraju samo dio energije zrake, a ostatak se odbija od njih, međutim, obrazac prema kojem je specifična snaga zračenja s njihove površine proporcionalna T 4, u pravilu, također je sačuvana u ovom slučaju , međutim, u ovom slučaju, Boltzmannova konstanta mora biti zamijenjena drugim koeficijentom , koji će odražavati svojstva stvarnog fizičkog tijela. Takve se konstante obično određuju eksperimentalno.

8. Povijest razvoja metoda daljinske detekcije

Crtane slike - Fotografije - zemaljski fototeodolitski pregled - Aerosnimke - metode iz zraka - Koncept daljinske detekcije pojavio se u 19. stoljeću - Nakon toga se daljinska detekcija počela koristiti u vojnom polju za prikupljanje informacija o neprijatelju i donošenje strateških odluka - Nakon 2. svjetskog rata daljinska istraživanja počela su se koristiti za promatranje okoliša i procjenu razvoja teritorija, kao iu civilnoj kartografiji.

60-ih godina XX. stoljeća, s pojavom svemirskih raketa i satelita, daljinska istraživanja su krenula u svemir -1960.- lansiranje izviđačkih satelita u sklopu programa CORONA, ARGON i LANYARD. -Program Merkur - primljene slike Zemlje. Projekt Gemini (1965.-1966.) - sustavno prikupljanje podataka daljinskih istraživanja. Program Apollo (1968.-1975.) - daljinsko istraživanje Zemljine površine i slijetanje čovjeka na Mjesec - Lansiranje svemirske postaje Skylab (1973.-1974.), - istraživanje zemljinih resursa. Letovi svemirskih šatlova (1981). Dobivanje slika u više zona s rezolucijom od 100 metara u vidljivom i bliskom infracrvenom području pomoću devet spektralnih kanala.

9. Elementi orijentacije svemirskih snimaka

Položaj slike u trenutku fotografiranja određen je s tri elementa unutarnje orijentacije - žarišnom duljinom kamere f, koordinatama x0, y0 glavne točke o (sl. 1) i šest elemenata vanjske orijentacije - koordinate središta projekcije S - XS, YS, ZS, uzdužni i poprečni kut nagiba slike b i u te kut rotacije h.

Postoji veza između koordinata točke objekta i njegove slike na slici:

gdje su X, Y, Z i XS, YS, ZS koordinate točaka M i S u sustavu OXYZ; X", Y", Z" - koordinate točke m u sustavu SXYZ paralelne s OXYZ, izračunate iz koordinata ravnine x i y:

a1 \u003d cos bcosch - sinbsinschsinch

a2 \u003d - cossinch - sinbsin schcosch

a3 \u003d - sinacos u

b2 = cosschcosch (3)

c1 \u003d sinbcosch + cosbsinschsinch,

c2 \u003d - sinbcosch + cosbsinschcosch,

Kosinus smjera.

Formule za vezu između koordinata točke M objekta (slika 2) i koordinata njegovih slika m1 i m2 na stereoparu P1 - P2 imaju oblik:

BX, BY i BZ - projekcije baze B na koordinatne osi. Ako su poznati elementi vanjske orijentacije stereopara, tada se koordinate točke objekta mogu odrediti formulom (4) (metoda izravne resekcije). Pomoću jedne slike može se odrediti položaj točke objekta u konkretnom slučaju kada je objekt ravan, npr. ravan teren (Z = const). X i y koordinate točaka slike mjere se pomoću monokomparatora ili stereokomparatora. Elementi unutarnje orijentacije poznati su iz rezultata kalibracije fotoaparata, a elementi vanjske orijentacije mogu se odrediti prilikom fotografiranja objekta ili tijekom fototriangulacije (vidi Fototriangulacija). Ako su elementi vanjske orijentacije slika nepoznati, tada se koordinate točke objekta pronalaze pomoću referentnih točaka (metoda resekcije). Referentna točka - konturna točka objekta identificiranog na slici, čije su koordinate dobivene kao rezultat geodetskih mjerenja ili iz fototriangulacije. Pomoću resekcije najprije odredite elemente relativne orijentacije slika P1 - P2 (slika 3) - b "1, h" 1, a "2, y" 2, h "2 u S1X"Y"Z " sustav; os X koja se poklapa s osnovicom, a os Z leži u glavnoj bazalnoj ravnini S1O1S2 slike P1. Zatim se u istom sustavu izračunaju koordinate točaka modela. Na kraju, korištenjem sidrišnih točaka, prijelaz. od koordinata točke modela do koordinata točke objekta.

Elementi relativne orijentacije omogućuju postavljanje slika na isti položaj u odnosu na drugu koji su zauzimale prilikom fotografiranja objekta. U ovom slučaju, svaki par odgovarajućih zraka, na primjer S1m1 i S2m2, sijeku se i čine točku (m) modela. Skup zraka koji pripada slici naziva se ligament, a središte projekcije - S1 ili S2 - naziva se vrhom ligamenta. Mjerilo modela ostaje nepoznato jer razmak S1S2 između vrhova ligamenata odabire se proizvoljno. Odgovarajuće točke stereopara m1 i m2 nalaze se u istoj ravnini koja prolazi kroz S1S2 bazu.

Pod pretpostavkom da su poznate približne vrijednosti elemenata relativne orijentacije, jednadžbu (6) možemo prikazati u linearnom obliku:

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

gdje su db1",... e dm2" korekcije približnih vrijednosti nepoznanica, a,...,e parcijalne derivacije funkcije (6) u odnosu na varijable b1",... h2", l je vrijednost funkcije (6) , izračunata iz približnih vrijednosti koje su mi poznate. Za određivanje elemenata relativne orijentacije mjere se koordinate najmanje pet točaka stereopara, a zatim se jednadžbe (7) sastavljaju i rješavaju metodom uzastopnih aproksimacija. Koordinate točaka modela izračunavaju se prema formulama (4), proizvoljno birajući duljinu baze B i pretpostavljajući

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

U ovom slučaju, prostorne koordinate točaka m1 i m2 nalaze se formulama (2), a kosinusi smjera nalaze se formulama (3): za sliku P1, elementima b1",

a za snimku P2 elementima b2", w2", h2".

Prema X" Y" Z" koordinatama, točke modela određuju koordinate točke objekta:

gdje je t nazivnik mjerila modela. Kosinusi smjera dobivaju se formulama (3), zamjenjujući umjesto kutova b, u i h uzdužni kut modela o, poprečni kut modela z i kut zakreta modela u.

Odrediti sedam elemenata vanjske orijentacije modela - Objavljeno na http://www.allbest.ru/

O, z, u, t - sastaviti jednadžbe (8) za tri ili više referentnih točaka i riješiti ih. Koordinate kontrolnih točaka nalaze se geodetskim metodama ili metodom fototriangulacije. Skup točaka objekta, čije su koordinate poznate, čini digitalni model objekta, koji služi za izradu karte i rješavanje raznih inženjerskih problema, na primjer, za pronalaženje optimalne rute ceste. Osim analitičkih metoda za obradu slika, koriste se i analogne, koje se temelje na korištenju fotogrametrijskih uređaja - fototransformatora, stereografa, stereoprojektora i dr.

Prorezne i panoramske fotografije, kao i fotografije dobivene radarskim, televizijskim, infracrveno-termalnim i drugim sustavima snimanja, značajno proširuju mogućnosti fotografskog snimanja, posebice u svemirskim istraživanjima. No one nemaju jedinstveno projekcijsko središte, a elementi vanjske orijentacije im se neprestano mijenjaju u procesu snimanja, što otežava korištenje takvih slika u mjerne svrhe.

10. Svojstva aerosnimki

Zrakoplovne slike glavni su rezultat zrakoplovnih istraživanja koja koriste različite zrakoplovne i svemirske medije. Riječ je o dvodimenzionalnoj slici stvarnih objekata, koja je dobivena prema određenim geometrijskim i radiometrijskim (fotometrijskim) zakonima daljinskim registriranjem svjetline objekata i namijenjena je proučavanju vidljivih i skrivenih objekata, pojava i procesa okolnog svijeta, kao i odrediti njihov prostorni položaj. Zrakoplovna snimanja dijele se na pasivna, koja omogućuju registraciju reflektiranog sunčevog ili vlastitog zračenja Zemlje; aktivni, u kojem se vrši registracija reflektiranog umjetnog zračenja. Raspon mjerila slika iz zrakoplovstva: od 1:1000 do 1:100 000 000

Najčešća mjerila: fotografije iz zraka 1:10 000 - 1:50 000, prostor - 1:200 000 - 1:10 000 000.

Slike iz zrakoplova: analogne (obično fotografske), digitalne (elektroničke). Slika digitalnih fotografija formirana je od zasebnih identičnih elemenata - piksela (od engleskog elementa slike - pxel); svjetlina svakog piksela karakterizirana je jednim brojem. Svojstva zrakoplovnih slika: Grafička, Radiometrijska (fotometrijska), Geometrijska.

Vizualna svojstva karakteriziraju sposobnost fotografija da reproduciraju fine detalje, boje i gradacije tonova objekata.

Radiometrijski svjedoče o točnosti kvantitativne registracije svjetline objekata putem snimke.

Geometrijski karakteriziraju mogućnost određivanja veličina, duljina i površina objekata i njihov relativni položaj iz slika.

11. Pomak točaka na satelitskoj snimci

Prednosti svemirske fotografije. Satelit koji leti ne doživljava vibracije i oštre fluktuacije, stoga se satelitske slike mogu dobiti s većom rezolucijom i visokom kvalitetom slike od fotografija iz zraka. Slike je moguće digitalizirati za naknadnu računalnu obradu.

Nedostaci satelitskih snimaka: podaci se ne mogu automatski obraditi bez preliminarnih transformacija. Tijekom svemirske fotografije, točke se pomiču (pod utjecajem zakrivljenosti Zemlje), njihova vrijednost na rubovima slike doseže 1,5 mm. Konstantnost mjerila je prekinuta unutar slike, čija razlika na rubovima iu središtu slike može biti veća od 3%.

Nedostatak fotografije je njegova neučinkovitost, tk. spremnik s filmom spušta se na Zemlju ne više od jednom svakih nekoliko tjedana. Stoga se fotografske satelitske snimke rijetko koriste u operativne svrhe, već predstavljaju informaciju dugoročne upotrebe.

Kao što znate, snimka je središnja projekcija terena, a topografska karta je ortogonalna. Horizontalna slika ravnog područja odgovara ortogonalnoj projekciji, tj. projekciji ograničenog dijela topografske karte. U tom smislu, ako pretvorite kosu sliku u vodoravnu sliku zadanog mjerila, tada će položaj kontura na slici odgovarati položaju kontura na topografskoj karti zadanog mjerila. Teren također uzrokuje pomicanje točaka na slici u odnosu na njihov položaj na ortogonalnoj projekciji odgovarajućeg mjerila.

12. Faze daljinske detekcije i analiza podataka

Stereo snimanje.

Snimanje u više zona. Hiperspektralna fotografija.

Višestruko pucanje.

Snimanje na više razina.

Multipolarno snimanje.

Kombinirana metoda.

Interdisciplinarna analiza.

Tehnika dobivanja materijala za daljinsku detekciju

Zrakoplovna fotografija izvodi se u prozorima prozirnosti atmosfere koristeći zračenje u različitim spektralnim rasponima - svjetlo (vidljivo, blisko i srednje infracrveno), toplinsko infracrveno i radio raspone.

Fotografija

Visok stupanj vidljivosti, pokrivanje velikih površina jednom slikom.

Fotografiranje u cijelom vidljivom području elektromagnetskog spektra, u njegovim pojedinim zonama, kao iu bliskom IR (infracrvenom) području.

Razmjer snimanja ovisi o

Visine snimanja

Žarišna duljina leće.

Ovisno o nagibu optičke osi, dobivanje planskih i perspektivnih slika zemljine površine.

COP s preklapanjem od 60% ili više. Spektralni raspon snimanja pokriva vidljivi dio bliske infracrvene zone (do 0,86 mikrona).

Snimanje skenerom

Najčešće se koriste multispektralni optičko-mehanički sustavi – skeneri instalirani na satelitima za različite namjene.

Slike koje se sastoje od mnogih pojedinačnih, uzastopno stečenih elemenata.

"skeniranje" - skeniranje slike pomoću elementa za skeniranje koji skenira područje element po element preko kretanja nosača i šalje tok zračenja na leću i zatim na točkasti senzor koji svjetlosni signal pretvara u električni. Ovaj električni signal se šalje prijemnim stanicama putem komunikacijskih kanala. Slika terena dobiva se kontinuirano na vrpci sastavljenoj od pruga – skenova, presavijenih pojedinačnim elementima – pikselima.

Snimanje skenerom

Slike skenera mogu se dobiti u svim spektralnim područjima, no posebno su učinkoviti vidljivi i IC raspon.

Najvažnije karakteristike skenera su kut skeniranja (gledanja) i trenutni vidni kut, čija veličina određuje širinu snimljene trake i rezoluciju. Ovisno o veličini ovih kutova, skeneri se dijele na precizne i pregledne.

Kod preciznih skenera kut skeniranja se smanjuje na ±5°, a kod preglednih skenera povećava se na ±50°. Vrijednost razlučivosti obrnuto je proporcionalna širini snimljene trake.

Radarsko istraživanje

Dobivanje slika zemljine površine i objekata koji se na njoj nalaze, neovisno o vremenskim uvjetima, danju i noću, zahvaljujući principu aktivnog radara.

Tehnologija je razvijena 1930-ih.

Radarsko snimanje Zemlje provodi se u nekoliko dionica raspona valnih duljina (1 cm - 1 m) ili frekvencija (40 GHz - 300 MHz).

Priroda slike na radarskoj slici ovisi o omjeru valne duljine i veličine neravnina terena: podloga može biti u različitim stupnjevima hrapava ili glatka, što se očituje u intenzitetu povratnog signala i, sukladno tome, svjetlinu odgovarajućeg područja na slici. toplinsko snimanje

Temelji se na otkrivanju toplinskih anomalija fiksiranjem toplinskog zračenja Zemljinih objekata uslijed endogene topline ili sunčevog zračenja.

Infracrveni raspon spektra elektromagnetskih oscilacija uvjetno je podijeljen na tri dijela (u mikronima): blizu (0,74-1,35), srednje (1,35-3,50), daleko (3,50-1000).

Sunčeva (vanjska) i endogena (unutarnja) toplina zagrijavaju geološke objekte na različite načine. IC zračenje, prolazeći kroz atmosferu, selektivno se apsorbira, pa se termička fotografija može izvoditi samo u području gdje se nalaze tzv. "prozirni prozori" - mjesta propuštanja IC zraka.

Empirijski su identificirana četiri glavna prozora prozirnosti (u mikronima): 0,74-2,40; 3,40-4,20; 8,0-13,0; 30,0-80,0.

svemirske slike

Tri glavna načina prijenosa podataka sa satelita na Zemlju.

Izravni prijenos podataka na zemaljsku stanicu.

Primljeni podaci pohranjuju se na satelitu, a zatim se s određenom vremenskom odgodom šalju na Zemlju.

Korištenje sustava geostacionarnih komunikacijskih satelita TDRSS (Tracking and Data Relay Satellite System).

13. Kompleti za dostavu ERDAS IMAGINE

ERDAS IMAGINE jedan je od najpopularnijih geoprostornih softverskih proizvoda na svijetu. ERDAS IMAGINE u moćnom i user-friendly softveru kombinira mogućnosti obrade i analize raznih rasterskih i vektorskih geoprostornih informacija, omogućujući vam stvaranje proizvoda kao što su georeferencirane slike koje su prošle poboljšane transformacije, ortomozaike, karte klasifikacije vegetacije, isječke leta u "virtualni svijet", vektorske karte dobivene kao rezultat obrade zračnih i svemirskih snimaka.

IMAGINE Essentials je početni proizvod koji sadrži osnovne alate za vizualizaciju, ispravljanje i mapiranje. Omogućuje korištenje skupne obrade.

IMAGINE Advantage uključuje sve značajke IMAGINE Essentials. Osim toga, pruža naprednu spektralnu obradu, analizu promjena, ortokorekciju, mozaik, analizu slike. Omogućuje paralelnu skupnu obradu.

IMAGINE Professional uključuje sve značajke IMAGINE Advantage. Osim toga, nudi skup naprednih alata za obradu spektralnih, hiperspektralnih i radarskih podataka, kao i prostorno modeliranje. Uključuje ERDAS ER Mapper.

Dodatni moduli, kao što su SAR Interferometry, IMAGINE Objective i drugi, proširuju funkcionalnost programskog paketa, čineći ga univerzalnim alatom za rad s geoprostornim informacijama.

14. Digitalni podaci. Shematski prikaz pretvaranja neobrađenih podataka u vrijednosti piksela

Digitalni podaci u procesu skeniranja od strane senzora generiraju električni signal, čiji intenzitet varira ovisno o svjetlini područja zemljine površine. Kod snimanja s više zona, zasebni neovisni signali odgovaraju različitim spektralnim rasponima. Svaki takav signal se kontinuirano mijenja u vremenu, a za naknadnu analizu mora se pretvoriti u skup numeričkih vrijednosti. Za pretvorbu kontinuiranog analognog signala u digitalni oblik, on se dijeli na dijelove koji odgovaraju jednakim intervalima uzorkovanja (slika 11). Signal unutar svakog intervala opisuje se samo prosječnom vrijednošću njegovog intenziteta, stoga se gube sve informacije o varijacijama signala u tom intervalu. Stoga je vrijednost intervala uzorkovanja jedan od parametara o kojima izravno ovisi razlučivost senzora. Također treba napomenuti da se za digitalne podatke obično ne bira apsolutna, već relativna ljestvica svjetline, stoga ti podaci ne odražavaju stvarne radiometrijske vrijednosti dobivene za određenu scenu.

15. Projektiranje inženjerskih sustava

Prilikom projektiranja bilo kojeg umjetnog sustava, uključujući i informacijske sustave, prije svega se određuju ciljevi koje treba postići i prioritetni zadaci koje treba riješiti tijekom rada sustava.

Definirajmo glavni cilj projekta GIS "Caspian" na sljedeći način: stvoriti višenamjenski, višekorisnički sustav operativnih informacijskih usluga za središnje i lokalne vlasti, državna tijela za nadzor okoliša, agenciju za hitne slučajeve i njezine odjele, naftu i poduzeća plinske industrije, kao i druge službene ili privatne organizacije i osobe. zainteresirani za rješavanje teritorijalnih problema regije.

Prioritetne zadaće mogu se formulirati na temelju kratkog opisa teritorija. Po našem mišljenju, ti zadaci su sljedeći:

kartiranje prirodnih struktura i objekata s analizom i opisom geoloških, krajobraznih i drugih teritorijalnih uzoraka;

tematsko kartiranje infrastrukture naftne i plinske industrije s prilično točnim osvrtom na topografsku podlogu i krajobrazne, geomorfološke, ekološke karte obale;

operativni nadzor i predviđanje dinamike obalne crte s analizom teritorijalnih problema koji se pritom javljaju (rušenje brana, plavljenje naftnih bušotina, uklanjanje izlijevanja nafte u more, onečišćenje obalnih područja naftom i sl.);

praćenje stanja leda, posebno u područjima šelfova gdje se nafta proizvodi s platformi na moru.

Na temelju popisa prioritetnih zadataka formuliramo sadržajne zahtjeve za sustav:

u prvoj fazi implementacije sustava koristiti raspoložive svemirske kapacitete NOAA/AVHRR i TERRA/MODIS te u skladu s tim pratiti procese velikih i srednjih razmjera - toplinska polja, ledeni pokrivači, vodene površine. Predvidjeti mogućnost razvoja sustava korištenjem aktivnih (RADARSAT-1, 2 ERS-1) i pasivnih (Landsat-7. SPOT-4,1RS) snimanja visoke rezolucije;

Sustav bi trebao omogućiti prijem, arhiviranje i obradu zemaljskih motriteljskih podataka dobivenih kako na mreži agrometeoroloških postaja tako i na podsatelitskim poligonima i poligonima. Sastav opreme određuje se ovisno o problemu koji se rješava;

*Kao dodatni izvor informacija mogu poslužiti i ekspedicijska promatranja sa zemlje i zrakoplova. Ovisno o opremi ovih ekspedicija, informacije se mogu dobiti online ili nakon uredske obrade.

Sporazumi o sustavu o pristupu informacijama, uvjetima njihove pohrane, cijenama primarnih i obrađenih podataka itd. trebaju se razviti zajedno sa zainteresiranim ministarstvima, regionalnim i okružnim akimatima i drugim državnim potrošačima podataka praćenja. Dizajn sustava mora predvidjeti mogućnost uključivanja odgovarajućih upravljačkih i servisnih programa.

Ovi osnovni zahtjevi definiraju granice preko kojih projektant nema pravo. Međutim, napominjemo da što je ovaj okvir uži, što su ograničenja stroža, to ga je lakše dizajnirati i programirati. Stoga kompetentan projektant teži bliskoj interakciji s kupcem pri izradi tehničkih specifikacija.

Svrsishodnost stvaranja takvog sustava dokazana je brojnim primjerima učinkovite upotrebe GIS-a u rješavanju raznih teritorijalnih problema. Posebnost ovog rada je projektiranje i implementacija GIS praćenja i modeliranja teritorijalnih procesa na području koje se razmatra, uzimajući u obzir trenutno postojeću informacijsku infrastrukturu.

U prvoj fazi ćemo formulirati minimalne obvezne uvjete koji se primjenjuju na informacijski (ili bolje rečeno, na bilo koji tehnogeni) sustav kako bi se osigurala njegova "održivost". Sustav može funkcionirati i učinkovito se razvijati ako:

svojom funkcionalnom namjenom zadovoljava potrebe okoline (u pravilu i sustava) u koju je uronjen;

njegova struktura nije u suprotnosti s arhitekturom sustava s kojima je u interakciji;

njegova struktura nije interno kontradiktorna i ima visok stupanj fleksibilnosti i mogućnosti izmjene;

postupci koji su u njemu ugrađeni učinkovito se kombiniraju u tehnološke lance koji odgovaraju općoj tehnološkoj shemi funkcioniranja sustava;

njegovo smanjenje ili širenje ne dovodi do uništenja strukture, a svaka faza "životnog ciklusa" sustava, svaka njegova verzija koristi se za izvođenje

relevantne funkcije.

Navedeni uvjeti učinkovitosti tehnogenih sustava mogu se

ilustrirano mnogim primjerima. Ova stanja posebno jasno pokazuju tzv. nadzorni sustavi. Među njima, moćan sustav praćenja, Svjetska meteorološka služba, upečatljiv je primjer.

16. Metode dešifriranja

Prilikom dešifriranja radarske slike zrakoplova, neovisno o odabranoj metodi, potrebno je:

detektirati cilj ili objekt terena na slici;

identificirati cilj ili objekt terena;

analizirati otkriveni cilj ili terenski objekt i odrediti njihove kvantitativne i kvalitativne karakteristike;

složiti rezultate dekodiranja u oblik grafičkog ili tekstualnog dokumenta.

Ovisno o uvjetima i mjestu provedbe, interpretacija radarske slike može se podijeliti na terensku, aerovizualnu, kameralnu i kombiniranu.

Nula dešifriranja

U terenskoj interpretaciji, dekoder izravno na tlu vodi se karakterističnim i lako prepoznatljivim objektima terena i, uspoređujući konture objekata s njihovim radarskim slikama, stavlja rezultate identifikacije konvencionalnim znakovima na fotografiju ili topografsku kartu.

Tijekom terenske interpretacije usput se izravnim mjerenjima utvrđuju brojčane i kvalitativne karakteristike objekata (karakteristike vegetacije, vodnih tijela, objekata uz njih, karakteristike naselja i dr.). Istodobno, objekti koji nisu prikazani na slici zbog svoje male veličine ili zato što nisu postojali u trenutku snimanja mogu se ucrtati na sliku ili kartu. Tijekom terenske interpretacije posebno ili usputno se izrađuju standardi (ključevi) uz pomoć kojih se ubuduće u uredskim uvjetima olakšava identifikacija objekata iste vrste terena.

Nedostaci terenske interpretacije slika su njena vremenski i troškovna zahtjevnost te složenost organizacije.

Aerovizualna interpretacija zrakoplovnih slika

U posljednje vrijeme u praksi aerofotografskog rada sve više se koristi aerovizualna metoda dešifriranja aerosnimki. Ova se metoda može uspješno primijeniti u dešifriranju radarske slike područja.

Bit aerovizualne metode je identifikacija slike objekta iz zrakoplova ili helikoptera. Promatranje se može provoditi putem optičkih i infracrvenih uređaja. Aerovizualna interpretacija radarskih slika može povećati produktivnost i smanjiti troškove terenske interpretacije.

Podaci dobiveni kao rezultat interpretacije ove slike omogućit će nam da odredimo lokaciju izvora onečišćenja i procijenimo njihov intenzitet (slika 12).

Kamerna interpretacija slika iz zrakoplova

U kameralnoj interpretaciji slika, identifikacija objekata i njihova interpretacija provodi se bez usporedbe slika s prirodom, proučavanjem slika objekata prema njihovim značajkama dekodiranja. Kamerna interpretacija snimaka ima široku primjenu u izradi konturnih radarskih karata, ažuriranju topografskih karata, geološkim istraživanjima te pri ispravljanju i dopuni kartografskih materijala na teško dostupnim područjima.

Međutim, kamerno tumačenje ima značajan nedostatak - nemoguće je u potpunosti dobiti sve potrebne podatke o području. Osim toga, rezultati kamerne interpretacije slika ne odgovaraju vremenu interpretacije, već trenutku snimanja. Stoga se čini vrlo svrsishodnim kombinirati kamernu i terensku ili zračnu vizualnu interpretaciju snimaka, odnosno njihovu kombinaciju.

Kod kombinirane interpretacije slika glavni rad na detekciji i identifikaciji objekata provodi se u uredskim uvjetima, a na terenu ili u letu obavljaju se i identificiraju oni objekti ili njihova obilježja koja se ne mogu identificirati u uredu.

Kameralno dešifriranje se dijeli na dvije metode:

izravno ili poluinstrumentalno dešifriranje;

instrumentalno dekodiranje.

Metoda izravne dešifriranja

Kod izravne metode dekodiranja izvođač vizualno, bez uređaja ili uz pomoć povećala, ispituje sliku te na temelju dekodirajućih karakteristika slike i svog doživljaja identificira i interpretira objekte.

Uz izravnu metodu dešifriranja slika, instrumenti koji se koriste su pomoćni, poboljšavajući uvjete promatranja. Neki uređaji omogućuju dekriptoru određivanje kvantitativnih karakteristika dekriptiranih objekata. Ali glavnu ulogu u otkrivanju, prepoznavanju i tumačenju ima osoba.

Pomoćni uređaji i alati su kompleti povećala s različitim povećanjima, mjerne skale, stereoskopi, paralaksomjeri, paralaksometri, posebni uređaji za tumačenje, projekcijska platna, televizijski i elektrooptički zatvoreni sustavi koji poboljšavaju uvjete za dešifriranje slike.

17. Izobličenje satelitskih slika

Analizom podsustava slike realnog svemira dolazi se do zaključka da se izvori izobličenja (šuma) na satelitskim snimkama mogu prikazati s tri podsustava faktora izobličenja:

greške u radu opreme za snimanje i snimanje;

"šumovi" okoline širenja elektromagnetskog zračenja i značajke površine objekta snimanja;

mijenjanje orijentacije medija tijekom snimanja.

Takva sistematizacija omogućuje razvoj strategije za proučavanje i ispravljanje izobličenja satelitske slike, jer dovodi do sljedećih zaključaka:

priroda izobličenja uzrokovanih izvorima drugog i trećeg tipa s manjim izmjenama, uglavnom povezanim s korištenim spektralnim rasponom, bit će ista za sve sustave snimanja. Iz tog razloga, takva se izobličenja mogu proučavati apstrahiranjem do određene mjere od određene vrste opreme za snimanje;

Priroda izobličenja uzrokovanih izvorima prve skupine utvrđuje se sveobuhvatnim proučavanjem opreme, te je potrebno razviti metode za njegovu kalibraciju i kontrolu tijekom rada u orbiti, što bi trebalo omogućiti ispravljanje većine izobličenja uzrokovanih nesavršeno funkcioniranje opreme.

Čimbenici izobličenja također se mogu dodatno podijeliti prema načinu na koji se uzimaju u obzir izobličenja uzrokovana ovim ili onim izvorom buke:

čimbenici čiji se utjecaj relativno jednostavno i s dovoljnom točnošću može uzeti u obzir uvođenjem korekcija koordinata točaka na slici, a te se korekcije izračunavaju prema konačnim matematičkim formulama;

faktora, čije razmatranje zahtijeva korištenje suvremenih metoda matematičke statistike i teorije obrade mjerenja.

U inozemnim publikacijama o satelitskim snimkama ovi podsustavi faktora iskrivljenja nazivaju se predvidljivim odnosno mjerljivim, tj. zahtijevaju mjerenja i matematičku i statističku obradu njihovih rezultata.

...

Slični dokumenti

Praćenje objekata naselja: suština i zadaće, informacijska podrška. Suvremeni sustavi daljinske detekcije: zrakoplovstvo, svemir, zemlja. Primjena snimanja iz zraka i svemira u praćenju objekata naselja.

diplomski rad, dodan 15.02.2017


Prednosti metoda daljinskog istraživanja Zemlje iz svemira. Vrste snimanja, metode obrade slike. Vrste erozijskih procesa i njihova manifestacija na svemirskim snimkama. Praćenje procesa filtracije i plavljenja iz industrijskih taložnika.

seminarski rad, dodan 07.05.2015


Izvođenje istraživanja hidrografskih objekata. Zahtjevi za opremu za daljinsko istraživanje Zemlje tijekom geoekoloških istraživanja naftno-plinskog kompleksa. Karakteristike opreme za snimanje ugrađene u svemirske letjelice.

seminarski rad, dodan 15.03.2016


Osobitosti dekodiranja podataka daljinskih istraživanja za potrebe strukturno-geomorfološke analize. Genetski tipovi zona akumulacije nafte i plina i njihova interpretacija. Shema strukturno-geomorfološke interpretacije Ilovlinskog polja.

sažetak, dodan 24.04.2012


Dekodiranje - analiza materijala snimanja iz zraka i svemira kako bi se iz njih izvukli podaci o površini Zemlje. Dobivanje informacija neposrednim promatranjem (kontaktna metoda), nedostaci metode. Klasifikacija dekodiranja.

prezentacija, dodano 19.02.2011


Primijenjeni problemi rješavani uz pomoć metoda i sredstava daljinske detekcije. Izračun parametara izmjere za potrebe uređenja zemljišta i katastra zemljišta. Osnovni zahtjevi za točnost rezultata interpretacije pri izradi temeljnih karata zemljišta.

kontrolni rad, dodano 21.08.2015


Razlozi za korištenje metode dekodiranja slike. Utjecaj ledenjaka na prirodu planeta. Procjena Zemljinih resursa snijega i leda iz svemira. Vrijednost satelitskih snimaka. Faze programa "svemirske pomoći". Potreba za rekreacijskim karticama.

sažetak, dodan 17.11.2011


Metode proučavanja oceana i mora iz svemira. Potreba za daljinskim istraživanjem: sateliti i senzori. Karakteristike oceana proučavanih iz svemira: temperatura i salinitet; morske struje; topografija dna; bioproduktivnost. Arhiva satelitskih podataka.

seminarski rad, dodan 06.06.2014


Aerofotografija i svemirska fotografija – dobivanje snimaka zemljine površine iz zrakoplova. Shema za dobivanje primarnih informacija. Utjecaj atmosfere na elektromagnetsko zračenje tijekom snimanja. Optička svojstva objekata na zemljinoj površini.

prezentacija, dodano 19.02.2011


Dešifriranje znakova glavnih geoloških i geomorfoloških elemenata. Izravno dešifriranje znakova. Kontrastno-analogna metoda usporedbe s referentnim slikama i indikatorima te usporedba i usporedba objekata unutar jedne slike.

prikupljanje informacija o objektu ili pojavi pomoću uređaja za snimanje koji nije u izravnom kontaktu s tim objektom ili pojavom. Pojam "daljinska detekcija" obično uključuje registraciju (snimanje) elektromagnetskog zračenja putem raznih kamera, skenera, mikrovalnih prijamnika, radara i drugih uređaja ove vrste. Daljinska detekcija koristi se za prikupljanje i snimanje informacija o morskom dnu, Zemljinoj atmosferi i Sunčevom sustavu. Provodi se pomoću brodova, zrakoplova, svemirskih letjelica i zemaljskih teleskopa. Znanosti orijentirane na teren kao što su geologija, šumarstvo i geografija također često koriste daljinsko očitavanje za prikupljanje podataka za svoja istraživanja. vidi također KOMUNIKACIJSKI SATELIT; ELEKTROMAGNETSKA RADIJACIJA.

Bursha M. Osnove svemirske geodezije. M., 19711975
Daljinska detekcija u meteorologiji, oceanologiji i hidrologiji. M., 1984
Seybold E., Berger W. dno oceana. M., 1984
Mišev D. Daljinska detekcija Zemlje iz svemira. M., 1985

Pronaći " DALJINSKO OČIVANJE" uključeno

Dobivanje i obrada podataka za GIS najvažniji je i vremenski najzahtjevniji korak u izradi ovakvih informacijskih sustava. Trenutno se metoda dobivanja podataka o objektima temeljena na podacima daljinske detekcije (ERS) i GPS mjerenjima smatra najperspektivnijom i ekonomski isplativom metodom.

U širem smislu, daljinska detekcija je primanje bilo kojim beskontaktnim metodama informacija o površini Zemlje, objektima na njoj ili u njezinim dubinama. Tradicionalno, podaci daljinskog istraživanja uključuju samo one metode koje omogućuju dobivanje slike zemljine površine iz svemira ili iz zraka u bilo kojem dijelu elektromagnetskog spektra.

Postoji nekoliko vrsta snimanja koje koriste specifična svojstva zračenja različitih valnih duljina. Prilikom provođenja geografske analize, osim same daljinske detekcije, nužno se koriste i prostorni podaci iz drugih izvora - digitalne topografske i tematske karte, infrastrukturne sheme, vanjske baze podataka. Slike omogućuju ne samo prepoznavanje različitih pojava i objekata, već i njihovo kvantitativno vrednovanje.

Prednosti metode daljinskog istraživanja Zemlje su sljedeće:

Relevantnost podataka u trenutku snimanja (većina kartografskih materijala beznadno je zastarjela);

Visoka učinkovitost prikupljanja podataka;

Visoka točnost obrade podataka zahvaljujući korištenju GPS tehnologija;

Visok sadržaj informacija (upotreba spektralno-zonskih, infracrvenih i radarskih slika omogućuje vam da vidite detalje koji se ne mogu razlikovati na običnim slikama);

Ekonomska izvedivost (trošak dobivanja informacija daljinskim očitavanjem znatno je niži od rada na terenu);

Sposobnost dobivanja trodimenzionalnog modela terena (reljefna matrica) korištenjem stereo moda ili metoda lidarskog sondiranja i, kao rezultat toga, sposobnost provođenja trodimenzionalnog modeliranja dijela zemljine površine (sustavi virtualne stvarnosti) .

Daljinske metode karakterizira činjenica da je uređaj za snimanje značajno udaljen od predmeta koji se proučava. U takvim proučavanjima pojava i procesa na zemljinoj površini, udaljenosti do objekata mogu se mjeriti od jedinica do tisuća kilometara. Ova okolnost pruža potreban pregled površine i omogućuje dobivanje najopćenitijih slika.

Postoje različite klasifikacije daljinskog istraživanja. Napomenimo najvažnije sa stajališta praktičnog prikupljanja podataka u industriji nafte i plina.

Moguće je registrirati samozračenje objekata i reflektirano zračenje drugih izvora. Ti izvori mogu biti Sunce ili sama oprema za snimanje. U potonjem slučaju koristi se koherentno zračenje (radar, sonari i laseri) koje omogućuje snimanje ne samo intenziteta zračenja, već i njegove polarizacije, faze i Dopplerovog pomaka, što daje dodatne informacije. Jasno je da rad samoemitirajućih (aktivnih) senzora ne ovisi o dobu dana, ali zahtijeva značajnu količinu energije. Dakle, vrste sondiranja prema izvoru signala:

Aktivno (stimulirana emisija objekata inicirana umjetnim izvorom usmjerenog djelovanja);

Pasivno (intrinzično, prirodno reflektirano ili sekundarno toplinsko zračenje objekata na Zemljinoj površini uslijed sunčeve aktivnosti).

Oprema za snimanje može se postaviti na različite platforme. Platforma može biti svemirska letjelica (SC, satelit), avion, helikopter, pa čak i obični tronožac. U potonjem slučaju radi se o terestričkom snimanju stranica objekata (npr. za arhitektonsko-restauratorske zadatke) ili kosom snimanju s prirodnih ili umjetnih visokih objekata. Treći tip platforme nije razmatran zbog činjenice da pripada specijalnostima koje su daleko od one za koju su ova predavanja napisana.

Jedna platforma može primiti nekoliko uređaja za snimanje, koji se nazivaju instrumenti ili senzori, što je uobičajeno za svemirske letjelice. Na primjer, sateliti Resurs-O1 nose MSU-E i MSU-SK senzore, a SPOT sateliti nose dva identična HRV senzora (SPOT-4 - HRVIR). Jasno je da što je platforma sa senzorom udaljenija od objekta koji se proučava, to će rezultirajuća slika biti veća i manje detalja.

Stoga se trenutno razlikuju sljedeće vrste istraživanja za dobivanje podataka daljinske detekcije:

1. Svemirsko snimanje (fotografsko ili optoelektroničko):

Pankromatski (češće u jednom širokom vidljivom dijelu spektra) – najjednostavniji primjer je crno-bijela fotografija;

U boji (snimanje u nekoliko, češće stvarnih boja na jednom mediju);

Multizone (istodobna, ali odvojena fiksacija slike u različitim zonama spektra);

Radar (radar);

2. Snimanje iz zraka (fotografsko ili optičko-elektroničko):

Iste vrste daljinskog istraživanja kao u svemirskoj fotografiji;

Lidar (laser).

Obje vrste istraživanja naširoko se koriste u industriji nafte i plina pri izradi GIS-a poduzeća, a svaka od njih zauzima svoju nišu. Svemirske snimke (CS) imaju manju rezoluciju (od 30 do 1 m, ovisno o vrsti snimanja i vrsti letjelice), ali zbog toga pokrivaju velika područja. Satelitske snimke koriste se za snimanje velikih površina u svrhu dobivanja operativnih i ažurnih informacija o području predloženih geoloških istraživanja, temelja za izradu globalnog GIS-a rudarskog područja, ekološkog praćenja izlijevanja nafte i dr. . U ovom slučaju koriste se i obični jednobojni (crno-bijelo snimanje) i spektralno zonalno.

Zračna fotografija (AFS), omogućuje dobivanje slike veće rezolucije (od 1-2 m do 5-7 cm). Snimanje iz zraka koristi se za dobivanje vrlo detaljnih materijala za rješavanje zemljišno-katastarskih problema u odnosu na zakupljene površine za rudarstvo, računovodstvo i upravljanje imovinom. Osim toga, korištenje aerofotografije danas se čini najboljom opcijom za dobivanje podataka za izradu GIS-a za linearno proširene objekte (naftovodi, plinovodi i sl.) zbog mogućnosti korištenja "koridorskog" snimanja.

Karakteristike dobivenih slika (i APS i CS), tj. sposobnost detekcije i mjerenja određene pojave, objekta ili procesa ovisi o karakteristikama senzora, odnosno. Glavna karakteristika je rezolucija.

Sustave daljinske detekcije karakterizira nekoliko vrsta razlučivosti: prostorna, spektralna, radiometrijska i vremenska. Izraz "rezolucija" obično se odnosi na prostornu rezoluciju.

Prostorna rezolucija (Slika 1) karakterizira veličinu najmanjih objekata vidljivih na slici. Ovisno o zadacima koje treba riješiti, mogu se koristiti podaci niske (više od 100 m), srednje (10 - 100 m) i visoke (manje od 10 m) rezolucije. Slike niske prostorne rezolucije su općenite i omogućuju jednokratno pokrivanje velikih područja - do cijele hemisfere. Takvi se podaci najčešće koriste u meteorologiji, u praćenju šumskih požara i drugih prirodnih katastrofa većih razmjera. Danas su slike srednje prostorne rezolucije glavni izvor podataka za praćenje prirodnog okoliša. Satelite sa slikovnom opremom koja radi u ovom rasponu prostornih rezolucija lansirale su i lansiraju mnoge zemlje - Rusija, SAD, Francuska itd., čime se osigurava konstantnost i kontinuitet motrenja. Donedavno su se snimanja visoke rezolucije iz svemira provodila gotovo isključivo u interesu vojne obavještajne službe, a iz zraka - za potrebe topografskog kartiranja. Međutim, danas već postoji nekoliko komercijalno dostupnih satelitskih senzora visoke razlučivosti (KVR-1000, IRS, IKONOS) koji omogućuju provođenje prostorne analize s većom točnošću ili doradu rezultata analize u srednjoj ili niskoj razlučivosti.

Spektralna rezolucija pokazuje koje dijelove spektra elektromagnetskih valova (EMW) bilježi senzor. Pri analizi prirodnog okoliša, na primjer, za praćenje okoliša, ovaj je parametar najvažniji. Konvencionalno, cjelokupni raspon valnih duljina koji se koristi u daljinskom očitavanju može se podijeliti u tri dijela - radiovalove, toplinsko zračenje (IR zračenje) i vidljivu svjetlost. Ova podjela nastala je zbog razlike u međudjelovanju elektromagnetskih valova i zemljine površine, razlike u procesima koji određuju refleksiju i zračenje EMW.

Najčešće korišteno EMW područje je vidljiva svjetlost i kratkovalno infracrveno zračenje u blizini. U tom rasponu reflektirano sunčevo zračenje nosi informacije uglavnom o kemijskom sastavu površine. Baš kao što ljudsko oko razlikuje tvari prema boji, senzor daljinskog otkrivanja hvata "boju" u širem smislu riječi. Dok ljudsko oko registrira samo tri dijela (zone) elektromagnetskog spektra, moderni senzori mogu razlikovati desetke i stotine takvih zona, što omogućuje pouzdanu detekciju objekata i pojava iz njihovih otprije poznatih spektrograma. Za mnoge praktične probleme takav detalj nije uvijek potreban. Ako su objekti od interesa unaprijed poznati, možete odabrati mali broj spektralnih zona u kojima će biti najuočljiviji. Tako je, na primjer, blisko infracrveno područje vrlo učinkovito u procjeni stanja vegetacije, određujući stupanj njezine inhibicije. Za većinu primjena, dovoljnu količinu informacija osigurava višezonsko snimanje sa satelita LANDSAT (SAD), SPOT (Francuska), Resurs-O (Rusija). Sunčeva svjetlost i vedro vrijeme neophodni su za uspješno snimanje u ovom rasponu valnih duljina.

Tipično, optičko snimanje se provodi ili odmah u cijelom vidljivom rasponu (pankromatsko) ili u nekoliko užih zona spektra (višezonsko). Ceteris paribus, pankromatske slike imaju veću prostornu rezoluciju. Najprikladniji su za topografske zadatke i za pojašnjavanje granica objekata identificiranih na snimkama s više zona niže prostorne rezolucije.

Toplinsko IC zračenje (slika 2) nosi informaciju uglavnom o površinskoj temperaturi. Osim izravnog određivanja temperaturnih režima vidljivih objekata i pojava (prirodnih i umjetnih), termalne slike omogućuju neizravno otkrivanje onoga što se krije pod zemljom - podzemne rijeke, cjevovodi i sl. Budući da toplinsko zračenje stvaraju sami objekti, sunčeva svjetlost nije potrebna za snimanje fotografija (čak je vjerojatnije da će ometati). Takve slike omogućuju praćenje dinamike šumskih požara, baklji nafte i plina i procesa podzemne erozije. Treba napomenuti da je dobivanje svemirskih toplinskih snimaka visoke prostorne rezolucije tehnički teško pa su danas dostupne slike rezolucije oko 100 m. Mnogo korisnih informacija pruža i termalna fotografija iz zrakoplova.

Centimetarski raspon radiovalova koristi se za radarska istraživanja. Najvažnija prednost slika ove klase je njihova sposobnost za sve vremenske prilike. Budući da radar registrira vlastito zračenje koje reflektira zemljina površina, nije mu potrebno sunce
svjetlo. Osim toga, radio valovi ovog raspona slobodno prolaze kroz kontinuirane oblake i čak mogu prodrijeti do određene dubine u tlo. Refleksija centimetarskih radio valova od površine određena je njezinom teksturom ("hrapavost") i prisutnošću različitih filmova na njoj. Tako, na primjer, radari mogu detektirati prisutnost uljnog filma debljine 50 mikrona ili više na površini vodenih tijela čak i sa značajnim valovima. U principu, radarska istraživanja iz zrakoplova mogu detektirati podzemne objekte poput cjevovoda i curenja iz njih.

Radiometrijska rezolucija određuje raspon svjetline koji se može vidjeti na slici. Većina senzora ima radiometrijsku rezoluciju od 6 ili 8 bita, što je najbliže trenutnom dinamičkom rasponu ljudskog vida. Ali postoje senzori s višom radiometrijskom rezolucijom (10 bita za AVHRR i 11 bita za IKONOS), što vam omogućuje da vidite više detalja u vrlo svijetlim ili vrlo tamnim područjima slike. Ovo je važno kod snimanja objekata koji su u sjeni, kao i kad slika istovremeno sadrži velike vodene površine i kopno. Osim toga, senzori kao što je AVHRR su radiometrijski kalibrirani, što omogućuje točna kvantitativna mjerenja.

Konačno, vremenska rezolucija određuje koliko često isti senzor može uhvatiti određeno područje zemljine površine. Ovaj je parametar vrlo važan za praćenje izvanrednih situacija i drugih pojava koje se brzo razvijaju. Većina satelita (točnije, njihove obitelji) pružaju ponovno snimanje nakon nekoliko dana, neki - nakon nekoliko sati. U kritičnim slučajevima slike s različitih satelita mogu se koristiti za dnevno promatranje, međutim, treba imati na umu da naručivanje i isporuka same po sebi mogu potrajati dosta vremena. Jedno od rješenja je kupnja prijemne stanice koja omogućuje primanje podataka izravno sa satelita. Ovo praktično rješenje za kontinuirani nadzor koriste neke organizacije u Rusiji koje imaju stanice za primanje podataka sa satelita Resurs-O. Za praćenje promjena na bilo kojem teritoriju važna je i mogućnost dobivanja arhivskih (retrospektivnih) slika.

Visina orbite satelita mogu se podijeliti u tri skupine: 1) niske visine: 100-500 km (brodovi s posadom i orbitalne postaje); 2) Prosječne visine: 500-2000 km (resursni i meteorološki sateliti); 3) Velike visine: 36000-40000 km (geostacionarni sateliti - brzina satelita jednaka je brzini rotacije Zemlje - stalno praćenje određenog područja na površini).

Položaj orbite u odnosu na Sunce. Za svemirska istraživanja od velike je važnosti sposobnost orbite da održava stalnu orijentaciju prema Suncu. Orbite u kojima kut između ravnine orbite i smjera prema Suncu ostaje konstantan nazivaju se sunčevo-sinkronim. Prednost takvih orbita je u tome što pružaju jednako osvjetljenje zemljine površine duž putanje leta svemirske letjelice.

B.A. Dvorkin, S.A. Dudkin

Revolucionarni razvoj računalnih, svemirskih, informacijskih tehnologija u kasnom XX - ranom XXI stoljeću. doveli su do kvalitativnih promjena u industriji daljinskog istraživanja Zemlje (ERS): pojavile su se svemirske letjelice sa sustavima snimanja nove generacije koji omogućuju dobivanje slika ultravisoke prostorne rezolucije (do 41 cm za satelit GeoEye-1). ). Snimanje se provodi u hiperspektralnom i višekanalnom multispektralnom (trenutačno do 8 kanala na satelitu WorldView-2) načinima. Glavni trendovi posljednjih godina su pojava novih satelita ultravisoke razlučivosti s poboljšanim karakteristikama (francuski sustav Pleiades), razvoj koncepta za operativno i globalno snimanje zemljine površine visoke razlučivosti korištenjem konstelacija malih satelita (njemački RapidEye konstelacija, nadopuna DMC konstelacije satelitom visoke rezolucije, napredni sateliti SkySat, NovaSAR itd.). U tehnologijama daljinskog istraživanja, uz tradicionalna područja (poboljšanje prostorne razlučivosti, dodavanje novih spektralnih kanala, automatiziranje procesa obrade i brzo pružanje podataka), postoje razvoji vezani uz operativno video snimanje objekata iz svemira (primjerice, razvoj SkyBox Imaging, SAD).

U ovom ćemo pregledu opisati neke od najzanimljivijih satelita za daljinsko istraživanje visoke i ultravisoke rezolucije lansiranih u orbitu u posljednje dvije godine i planiranih za lansiranje u sljedeće 3-4 godine.

RUSIJA

U skladu s Federalnim svemirskim programom 2012. godine lansirana je mala svemirska letjelica (SC). "Kanopus-V". Osmišljen je za pružanje operativnih informacija odjelima Roskosmosa, ruskog Ministarstva za hitne situacije, ruskog Ministarstva prirodnih resursa, Roshidrometa, Ruske akademije znanosti i drugih zainteresiranih odjela. Među zadacima koji stoje pred satelitom su:

• otkrivanje šumskih požara, velikih emisija onečišćujućih tvari u okoliš;
• praćenje izvanrednih situacija uzrokovanih ljudskim djelovanjem i prirodnih katastrofa, uključujući prirodne hidrometeorološke pojave;
• praćenje poljoprivrednih aktivnosti, prirodnih (uključujući vode i obalne) resursa;
• Upotreba zemljišta;
• operativno motrenje određenih područja zemljine površine .

Uzorak slike iz svemirske letjelice Kanopus-V prikazan je na sl. 1.

Glavne karakteristikeKA "Kanopus-V"

KA "Kanopus-V"

Osim satelita Kanopus-V, trenutno se dovršavaju sateliti Resurs-DK1 (lansiran 2006.) i Monitor-E (lansiran 2005.) kao dio ruske orbitalne konstelacije za daljinsko istraživanje. Značajke svemirske letjelice Resurs-DK1 su povećane karakteristike rada i točnosti dobivenih slika (razlučivost 1 m u pankromatskom načinu, 2-3 m u multispektralnom načinu). Satelitski podaci aktivno se koriste za izradu i ažuriranje topografskih i posebnih karata, informacijsku potporu racionalnom gospodarenju prirodom i gospodarskom djelovanju, popis šuma i poljoprivrednog zemljišta te druge zadaće.

Optoelektronička letjelica bit će nastavak misije domaćih satelita za potrebe prirodnih resursa "Resurs-P", koji je planiran za lansiranje 2013. Prilikom izrade satelita koriste se tehnička rješenja razvijena tijekom stvaranja svemirske letjelice Resurs-DK1. Korištenje kružne sunčevo-sinkrone orbite visine 475 km značajno će poboljšati uvjete motrenja. Od šest do tri dana, učestalost promatranja će se poboljšati. Snimanje će se izvoditi u pankromatskom i 5-kanalnom multispektralnom načinu rada. Osim optičko-elektroničke opreme visoke razlučivosti, satelit će biti opremljen hiperspektralnim spektrometrom (HSA) i širokokutnim multispektralnim slikovnim kompleksom visoke (SHMSA-VR) i srednje (SHMSA-SR) rezolucije (SHMSA-SR). ).

Glavne karakteristike svemirske letjelice "Resurs-P"

U bliskoj budućnosti ruska orbitalna konstelacija daljinskog istraživanja planira se proširiti lansiranjem satelita serije Obzor.

Grupacija od četiri optičko-elektroničke letjelice "Obzor-O" dizajniran je za operativno multispektralno snimanje Rusije, susjednih teritorija susjednih država i pojedinih regija Zemlje. U prvoj fazi (2015–2017) planirano je lansiranje dvije svemirske letjelice, u drugoj fazi (2018–2019) - još dvije. Sustav Obzor-O služit će za pružanje podataka satelitskih snimaka ruskom Ministarstvu za izvanredne situacije, ruskom Ministarstvu poljoprivrede, Ruskoj akademiji znanosti, Rosreestru, drugim ministarstvima i odjelima, kao i regijama Rusije. Planira se ugradnja prototipova hiperspektralne opreme na svemirske letjelice Obzor-O broj 1 i broj 2.

Glavne karakteristike svemirske letjelice "Obzor-O"

Glavne tehničke karakteristike opreme za istraživanje svemirske letjelice Obzor-O

Način snimanja	multispektralni
	1. faza	Faza 2
spektralni raspon, mikron	7 simultanih spektralnih kanala:	8 simultanih spektralnih kanala:
m	ne više od 7 (za kanal 0,50–0,85); ne više od 14 (za ostale kanale)	ne više od 5 (za kanal 0,50–0,85); ne više od 20 (za kanal 0,55–1,70); ne više od 14 (za ostale kanale)
radiometrijska rezolucija, bitova po pikselu	12
m	30–45	20–40
Propusnost snimanja, km	najmanje 85	najmanje 120
Snimite performanse svake letjelice, milijuna četvornih km/dan	6	8
učestalost snimanja, dan	30	7
Mbps	600

radarska svemirska letjelica "Obzor-R" dizajniran je za snimanje u X-pojasu u bilo koje doba dana (bez obzira na vremenske uvjete) u interesu društveno-ekonomskog razvoja Ruske Federacije. Obzor-R će služiti za pružanje podataka radarskih istraživanja ruskom Ministarstvu za izvanredne situacije, ruskom Ministarstvu poljoprivrede, Rosreestru, drugim ministarstvima i odjelima, kao i regijama Rusije.

Glavne karakteristike svemirske letjelice"Obzor-R"

"Obzor-R"

Spektralni raspon	X-pojas (3,1 cm)
učestalost snimanja, dan	2 (u pojasu geografske širine od 35 do 60°N)
Način rada	m	vidno polje, km	Propusnost snimanja, km	Polarizacija
Način rada okvira s visokim detaljima (VDC)	1	2×470	10	Jednostruka (opcionalno - H/V, V/V, V/V, V/V)
Način detaljnog okvira (DC)	3	2×600	50	Jednostruki (opcionalno - H/H, V/V, H/V, V/H); dvostruko (po izboru - V/(V+H) i H/(V+H))
Način rada uskog pojasa (BM)	5	2×600	30
	3	2×470
Način rute	20	2×600	130
	40		230
Način širokopojasne rute	200	2×600	400
	300		600
	500	2×750	750

BJELORUSIJA

Lansiran 2012. zajedno s ruskim satelitom Kanopus-V BKA(bjeloruska svemirska letjelica), pruža potpunu pokrivenost teritorija zemlje satelitskim snimkama. Prema međunarodnoj klasifikaciji letjelica pripada klasi malih satelita (potpuno je identična letjelici Kanopus-V). Korisni teret SKA uključuje pankromatske i multispektralne kamere s propusnošću snimanja od 20 km. Dobivene slike omogućuju promatranje objekata na zemljinoj površini s rezolucijom od 2,1 m u pankromatskom načinu rada i 10,5 m u multispektralnom načinu rada. To je dovoljno za obavljanje različitih zadataka praćenja, kao što je identifikacija požara itd. Međutim, u budućnosti će zemlji možda trebati satelit s većom rezolucijom. Bjeloruski znanstvenici spremni su započeti s razvojem svemirske letjelice rezolucije do 0,5 m. Konačna odluka o projektu novog satelita bit će po svemu sudeći donesena 2014. godine, a njegovo lansiranje može se očekivati ​​tek 2017. godine.

UKRAJINA

SC lansiranje "Sich-2" provedeno je u okviru nacionalnog svemirskog programa Ukrajine u cilju daljnjeg razvoja sustava svemirskog praćenja i geoinformacijske podrške nacionalnom gospodarstvu zemlje. Satelit je opremljen optičko-elektroničkim senzorom s tri spektralna i jednim pankromatskim kanalom, kao i srednjim infracrvenim skenerom i kompleksom znanstvene opreme Potencijal. Među glavnim zadacima misije "Sich-2" su: praćenje poljoprivrednih i zemljišnih resursa, vodnih tijela, stanja šumske vegetacije, kontrola područja izvanrednih situacija. Uzorak slike iz svemirske letjelice Sich-2 prikazan je na sl. 2.

Glavne karakteristikeKA "Sich-2"

Datum lansiranja: 17. kolovoza 2011
Lansirno vozilo: RN "Dnjepar"
Programer: GKB "Južni" ih. M.K. Yangel
Operater: Državna svemirska agencija Ukrajine
Masa svemirske letjelice, kg		176
Orbita	Tip	Sunce-sinhrono
	Visina, km	700
	Raspoloženje, stupanj	98,2
godine		5

Glavne tehničke karakteristike opreme za snimanjeKA "Sich-2"

Državna svemirska agencija Ukrajine planira u skoroj budućnosti lansirati svemirsku letjelicu Sich-3-O s rezolucijom boljom od 1 m. Satelit se izrađuje u dizajnerskom birou Yuzhnoye.

U SAD-u se industrija daljinskog istraživanja aktivno razvija, prvenstveno u sektoru ultravisoke rezolucije. Dana 1. veljače 2013. ujedinile su se dvije vodeće američke tvrtke DigitalGlobe i GeoEye, svjetski lideri na području pružanja podataka ultra visoke rezolucije. Nova tvrtka zadržala je naziv DigitalGlobe. Ukupna tržišna vrijednost tvrtke je 2,1 milijardu dolara.

Kao rezultat spajanja, DigitalGlobe je sada u jedinstvenoj poziciji za pružanje širokog spektra usluga satelitskih slika i geografskih informacija. Unatoč monopolskom položaju u najprofitabilnijem segmentu tržišta, glavni dio prihoda (75-80%) kombinirane tvrtke dolazi od obrambene narudžbe u okviru 10-godišnjeg EnhanctdView (EV) programa vrijednog 7,35 milijardi dolara, koji osigurava za državnu nabavu komercijalnih satelitskih resursa u interesu Nacionalne geoprostorne obavještajne agencije (NGA).

Trenutno je DigitalGlobe operater ultravisoke rezolucije WorldView-1 (razlučivost - 50 cm), WorldView-2 (46 cm), QuickBird (61 cm), GeoEye-1 (41 cm) i IKONOS (1 m). sateliti za daljinsko osmatranje. Ukupni dnevni učinak sustava je više od 3 milijuna četvornih metara. km.

DigitalGlobe je 2010. sklopio ugovor s tvrtkom Ball Aerospace za razvoj, izgradnju i lansiranje satelita Pogled na svijet-3. Ugovor je vrijedan 180,6 milijuna dolara, a Exelis VIS dobio je ugovor vrijedan 120,5 milijuna dolara za izgradnju ugrađenog sustava snimanja za satelit WorldView-3. Sustav slikanja WorldView-3 bit će sličan onom instaliranom na letjelici WoldView-2. Osim toga, snimanje će se izvoditi u SWIR (8 kanala; rezolucija 3,7 m) i CAVIS (12 kanala; rezolucija 30 m) modovima.

Glavne karakteristike svemirske letjelicePogled na svijet-3

Glavne tehničke karakteristike opreme za snimanje svemirskih letjelicaPogled na svijet-3

Način snimanja	Pankromatski	multispektralni
spektralni raspon, mikron	0,50–0,90	0,40–0,45 (ljubičasta ili obalna) 0,45-0,51 (plava) 0,51–0,58 (zeleno) 0,585–0,625 (žuta) 0,63–0,69 (crveno) 0,63–0,69 (ekstremno crveno ili s crvenim rubom) 0,77–0,895 (blizu IR-1) 0,86–1,04 (blizu IR-2)
Prostorna rezolucija (u nadiru), m	0,31	1,24
tuča	40
radiometrijska rezolucija, bitova po pikselu	11
Geolokacijska točnost, m	CE90 mono = 3,5
Propusnost snimanja, km	13,1
učestalost snimanja, dan	1
	Da
Format datoteke	GeoTIFF, NITF

Svemirska letjelica koja obećava GeoEye-2 počeo se razvijati 2007. Imat će sljedeće specifikacije: rezoluciju u pankromatskom načinu rada - 0,25–0,3 m, poboljšane spektralne karakteristike. Proizvođač senzora je Exelis VIS. U početku je lansiranje satelita bilo planirano 2013. godine, međutim, nakon spajanja DigitalGlobea i GeoEyea, odlučeno je dovršiti izradu satelita i staviti ga u pohranu za kasniju zamjenu jednog od satelita u orbiti, ili do trenutka kada potražnja učini njegovo lansiranje isplativim za tvrtku.

11. veljače 2013. godine lansirana je nova letjelica Landsat-8(LDCM projekt - Landsat Data Continuity Mission). Satelit će nastaviti dopunjavati banku slika dobivenih uz pomoć Landsat satelita 40 godina i pokrivajući cijelu površinu Zemlje. Na letjelici Landsat-8 ugrađena su dva senzora: optoelektronički (Operational Land Imager, OLI) i toplinski (Thermal InfraRed Sensor, TIRS).

Glavne karakteristike svemirske letjeliceLandsat-8

Datum lansiranja 11. veljače 2013
Mjesto lansiranja: Zračna baza Vandenberg
Raketa-nosač: RN Atlas 5
Programer: Orbital Sciences Corporation (OSC) (bivši General Dynamics Advanced Information Systems) (platforma); Ball Aerospace (korisni teret)
Operateri: NASA i USGS
Težina, kg		2623
Orbita	Tip	Sunce-sinhrono
	Visina, km	705
	Raspoloženje, stupanj	98,2
Procijenjeno razdoblje rada, godine		5

Glavne tehničke karakteristike opreme za snimanje svemirskih letjelicaLandsat-8

FRANCUSKA

U Francuskoj je glavni komercijalni operater satelita za daljinsko istraživanje Astrium GEO-Information Services, geoinformacijski odjel međunarodne tvrtke Astrium Services. Tvrtka je osnovana 2008. godine kao rezultat spajanja francuske tvrtke SpotImage i grupe tvrtki Infoterra. Astrium Services-GEO-Information je operater SPOT i Pleiades optičkih satelita visoke i ultra visoke rezolucije, TerraSAR-X i TanDEM-X radarskih satelita nove generacije. Astrium Services-GEO-Information ima sjedište u Toulouseu i ima 20 ureda i više od 100 distributera diljem svijeta. Astrium Services dio je Europske obrambeno-svemirske tvrtke (EADS).

SPOT (Satellite Pour L'Observation de la Terre) satelitski sustav za promatranje Zemljine površine osmislila je Francuska nacionalna svemirska agencija (CNES) zajedno s Belgijom i Švedskom. Sustav SPOT uključuje niz svemirskih letjelica i zemaljskih objekata. Sateliti koji su trenutno u orbiti su SPOT-5 (lansiran 2002.) i SPOT-6(lansiran 2012.; sl. 3). Satelit SPOT-4 stavljen je izvan upotrebe u siječnju 2013. SPOT-7 planira se lansirati 2014. Sateliti SPOT-6 i SPOT-7 imaju identične karakteristike.

Glavne karakteristike svemirske letjeliceSPOT-6 I MJESTO-7

Glavne tehničke karakteristike opreme za snimanje svemirskih letjelicaSPOT-6 I MJESTO-7

Pokrenut 2011.-2012 KA Plejade-1A I Plejade-1B(Sl. 4), Francuska je pokrenula program snimanja Zemlje ultra-visoke rezolucije u konkurenciji s američkim komercijalnim sustavima daljinskog istraživanja.

Program Pleiades High Resolution sastavni je dio europskog satelitskog sustava za daljinsko otkrivanje, a od 2001. vodi ga francuska svemirska agencija CNES.

Sateliti Pleiades-1A i Pleiades-1B su sinkronizirani u istoj orbiti na takav način da mogu dati dnevne slike istog područja zemljine površine. Korištenjem svemirskih tehnologija sljedeće generacije kao što su sustavi stabilizacije žiroskopa od optičkih vlakana, svemirske letjelice opremljene najsuvremenijim sustavima imaju manevarske sposobnosti bez presedana. Oni mogu istražiti bilo gdje u pojasu od 800 km za manje od 25 sekundi s geolokacijskom preciznošću manjom od 3 m (CE90) bez upotrebe zemaljskih kontrolnih točaka i 1 m pomoću zemaljskih točaka. Sateliti mogu snimiti više od 1 milijuna kvadratnih metara. km dnevno u pankromatskim i multispektralnim modovima.

Glavne karakteristike svemirske letjelicePlejade-1A I Plejade-1B

Glavne tehničke karakteristike opreme za snimanjePlejade-1A I Plejade-1B

Način snimanja	Pankromatski	multispektralni
spektralni raspon, mikron	0,48–0,83	0,43–0,55 (plavo) 0,49–0,61 (zeleno) 0,60–0,72 (crveno) 0,79 - 0,95 (blizu IR)
Prostorna rezolucija (u nadiru), m	0,7 (nakon obrade - 0,5)	2.8 (nakon obrade - 2)
Maksimalno odstupanje od nadira, tuča	50
Geolokacijska točnost, m	CE90=4,5
Propusnost snimanja, km	20
učinak pucanja, milijuna četvornih km/dan	više od 1
učestalost snimanja, dan	1 (ovisno o geografskoj širini područja snimanja)
Format datoteke	GeoTIFF
Brzina prijenosa podataka do zemaljskog segmenta, Mbps	450

JAPAN

Najpoznatiji japanski satelit za daljinsko istraživanje bio je ALOS (optičko-elektronički pregled razlučivosti 2,5 m u pankromatskom načinu rada i 10 m u multispektralnom načinu rada, kao i radarski pregled u L-pojasu razlučivosti 12,5 m). Svemirska letjelica ALOS nastala je u sklopu japanskog svemirskog programa, a financira ga japanska svemirska agencija JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency).

Letjelica ALOS lansirana je 2006. godine, a 22. travnja 2011. pojavili su se problemi s upravljanjem satelitom. Nakon tri tjedna neuspješnih pokušaja vraćanja rada letjelice, 12. svibnja 2011. dana je naredba za isključenje struje satelitskoj opremi. Trenutno su dostupne samo arhivske slike.

Satelit ALOS zamijenit će dvije svemirske letjelice odjednom - jedna optičko-elektronička, druga - radarska. Tako su stručnjaci agencije JAXA odbili kombinirati optički i radarski sustav na jednoj platformi, što je implementirano na satelitu ALOS, na kojem su ugrađene dvije optičke kamere (PRISM i AVNIR) i jedan radar (PALSAR).

radarska svemirska letjelica ALOS-2 planirano za lansiranje 2013

Glavne karakteristike svemirske letjelice ALOS-2

Glavne tehničke karakteristike opreme za snimanje svemirskih letjelica ALOS-2

Lansiranje optoelektroničke svemirske letjelice ALOS-3 planiran za 2014. Bit će sposoban za pankromatsko, multispektralno i hiperspektralno snimanje.

Glavne karakteristikeKAALOS-3

Glavne tehničke karakteristike opreme za snimanjeKAALOS-3

Treba istaknuti i japanski projekt ASNARO (Advanced Satellite with New system ARchitecture for Observation) koji je 2008. godine pokrenuo USEF (Institute for Unmanned Space Experiment Free Flyer) koji se temelji na inovativnim tehnologijama za izradu mini satelitskih platformi. (težine 100–500 kg) i sustave snimanja. Jedan od ciljeva projekta ASNARO je stvoriti mini-satelit ultravisoke rezolucije nove generacije koji bi mogao konkurirati satelitima drugih zemalja sličnih karakteristika zbog jeftinijih podataka i mogućnosti projektiranja i proizvodnje uređaja u kraćem vremenu. vrijeme. Satelit ASNARO dizajniran za istraživanje zemljine površine u interesu vladinih organizacija u Japanu, a lansiranje je planirano za 2013.

Glavne karakteristike svemirske letjeliceASNARO

Glavne tehničke karakteristike opreme za snimanje svemirskih letjelicaASNARO

INDIJA

Na temelju planiranog sustava državnog financiranja svemirske industrije u zemlji je stvoren jedan od najučinkovitijih programa daljinskog istraživanja. Indija uspješno upravlja konstelacijom svemirskih letjelica za različite namjene, uključujući serije KA RESOURCESAT i SARTOSAT.

Uz satelite koji već rade u orbiti, u travnju 2011. lansirana je svemirska letjelica RESOURCESAT-2, osmišljen za rješavanje problema sprječavanja prirodnih katastrofa, upravljanja vodnim i zemljišnim resursima (Sl. 5).

Glavne karakteristike svemirske letjeliceRESOURCESAT-2

26. travnja 2012. letjelica je lansirana RISAT-1 s višenamjenskim radarom C-pojasa (5,35 GHz). Satelit je dizajniran za snimanje Zemlje 24 sata dnevno i u svim vremenskim uvjetima u različitim načinima. Snimanje zemljine površine provodi se u C-području valnih duljina s promjenjivom polarizacijom zračenja (HH, VH, HV, VV).

Glavne karakteristike svemirske letjeliceRISAT-1

Glavne tehničke karakteristike opreme za snimanje svemirskih letjelicaRISAT-1

Spektralni raspon	C-pojas
Način rada	Nazivna prostorna rezolucija, m	Širina istražnog pojasa, km	Raspon kuta snimanja, stup.	Polarizacija
Ultra visoka rezolucija (reflektor visoke rezolucije - HRS)	<2	10	20–49	Singl
visoka definicija (Fina rezolucija Stripmap-1 - FRS-1)	3	30	20–49
visoka definicija (Fina rezolucija Stripmap-2 - FRS-2)	6	30	20–49	četverostruk
Srednja razlučivost / niska razlučivost (srednja razlučivost ScanSAR-MRS / gruba razlučivost ScanSAR - CRS)	25/50	120/240	20–49	Singl

Konstelacija optičko-elektroničkih letjelica kartografske serije CARTOSAT radi u orbiti. Sljedeći satelit iz serije CARTOSAT-3 planira se lansirati 2014. godine. Bit će opremljen optičko-elektroničkom opremom s do sada neviđenom prostornom rezolucijom od 25 cm.

KINA

Kina je u proteklih 6 godina stvorila višenamjensku orbitalnu konstelaciju satelita za daljinsko istraživanje, koja se sastoji od nekoliko svemirskih sustava - satelita za specifično izviđanje, kao i dizajniranih za oceanografiju, kartografiju, praćenje prirodnih resursa i izvanrednih situacija.

U 2011. Kina je lansirala više satelita za daljinska istraživanja od drugih zemalja: dva Yaogan (YG) - 12 nadzornih satelita (s optoelektroničkim sustavom submetarske rezolucije) i Yaogan (YG) -13 (s radarom sa sintetičkom aperturom); KA Hai Yang (HY) - 2A s mikrovalnim radiometrom lkx za rješavanje oceanografskih problema; Zi Yuan (ZY) - 1-02C višenamjenski satelit za praćenje prirodnih resursa za Ministarstvo zemljišta i prirodnih resursa (razlučivost 2,3 m u pankromatskom načinu rada i 5/10 m u multispektralnom načinu rada u istražnom pojasu širokom 54 km i 60 km) ; optički mikrosatelit (35 kg) TianXun (TX) rezolucije 30 m.

Godine 2012. Kina je ponovno postala lider u pogledu broja lansiranja - nacionalna konstelacija daljinskog istraživanja (ne računajući meteorološke satelite) nadopunjena je s još pet satelita: Yaogan (YG) - 14 i Yaogan (YG) -15 (izviđanje vrsta ), Zi Yuan (ZY) - 3 i Tian Hui (TH) - 2 (mapiranje satelita), radar Huan Jing (HJ) - 1C.

svemirska letjelica TH-1 i TH-2- prvi kineski sateliti koji mogu primati stereo slike u obliku tripleta za geodetska mjerenja i kartografske radove. Isti su po svojim tehničkim karakteristikama i rade prema jedinstvenom programu. Svaki satelit opremljen je s tri kamere - stereo triplet stereo kamerom, pankromatskom kamerom visoke rezolucije i multispektralnom kamerom - koje mogu snimiti cijelu zemljinu površinu za znanstvena istraživanja, praćenje zemljišta, geodeziju i kartografiju.

Sateliti su dizajnirani za rješavanje mnogih problema:

• izrada i ažuriranje topografskih karata;
• izrada digitalnih modela visina;
• izrada 3D modela;
• praćenje promjena krajolika;
• praćenje korištenja zemljišta;
• praćenje stanja poljoprivrednih usjeva, predviđanje prinosa;
• praćenje gospodarenja šumama i praćenje stanja šuma;
• nadzor objekata za navodnjavanje;
• praćenje kvalitete vode;

Glavne karakteristike svemirskih letjelica

Datumi lansiranja		24. kolovoza 2010. (TH-1), 6. svibnja 2012. (TH-2)
pokretač		CZ-2D
Developer		China Aerospace Science and Technology Corporation, Kineska akademija svemirske tehnologije (CAST)
Operater: Beijing Space Eye Innovation Technology Company (BSEI)
Težina, kg			1000
Orbita	Tip		Sunce-sinhrono
	Visina, km		500
	Raspoloženje, stupanj		97,3
Procijenjeno razdoblje rada, godine		3

Glavne tehničke karakteristike opreme za snimanje

Način snimanja		Pankromatski	multispektralni	Stereo (triplet)
spektralni raspon, mikron		0,51–0,69	0,43–0,52 (plavo) 0,52–0,61 (zeleno) 0,61–0,69 (crveno) 0,76-0,90 (blizu IR)	0,51–0,69
Prostorna rezolucija (u nadiru), m		2	10	5
Geolokacijska točnost, m	CE90=25
Propusnost snimanja, km		60	60	60
učestalost snimanja, dan		9
Mogućnost dobivanja stereo para		Da

KANADA

9. siječnja 2013. MDA je objavila da je potpisala ugovor vrijedan 706 milijuna dolara s Kanadskom svemirskom agencijom za izgradnju i lansiranje konstelacije od tri radarska satelita. RADARSAT Constellation Mission (RCM). Rok trajanja ugovora je 7 godina.

Konstelacija RCM omogućit će 24-satnu radarsku pokrivenost teritorija zemlje. Podaci mogu uključivati ​​ponovljene slike istih područja u različito doba dana, što će uvelike poboljšati nadzor obalnih zona, područja sjevernih, arktičkih plovnih putova i drugih područja od strateškog i obrambenog interesa. Sustav RCM također će uključivati ​​skup automatizirane interpretacije slika, koji će, u kombinaciji s brzim prikupljanjem podataka, odmah otkriti i identificirati brodove diljem svjetskih oceana. Očekuje se znatno ubrzanje obrade podataka - kupci će potrebne informacije dobivati ​​gotovo u stvarnom vremenu.

Konstelacija RCM će promatrati zemljinu površinu u C-pojasu (5,6 cm), uz promjenjivu polarizaciju zračenja (HH, VH, HV, VV).

Glavne karakteristike svemirskih letjelica RCM

Glavne tehničke karakteristike RCM opreme za snimanje svemirskih letjelica

Spektralni raspon	C-pojas (5,6 cm)
učestalost snimanja, dan	12
Način rada	Nazivna prostorna rezolucija, m	Propusnost snimanja, km	raspon kuta snimanja, stupanj	Polarizacija
Niska rezolucija	100 x 100	500	19–54	Jednostruki (po izboru - HH ili VV ili HV ili VH); dvostruki (po izboru - HH/HV ili VV/VH)
Srednja razlučivost (srednja razlučivost - pomorski)	50 x 50	350	19–58
	16 x 16	30	20–47
Srednja razlučivost (srednja razlučivost - zemlja)	30 x 30	125	21–47
Visoka rezolucija (Visoka rezolucija)	5 x 5	30	19–54
Super visoka rezolucija (vrlo visoka rezolucija)	3 x 3	20	18–54
Led/ulje Low Noise Mode	100 x 100	350	19–58
Način otkrivanja broda	razno	350	19–58

KOREJA

Od početka rada na provedbi svemirskog programa 1992. godine, u Republici Koreji je stvoren nacionalni sustav daljinske detekcije. Korejski institut za svemirska istraživanja (KARI) razvio je seriju KOMPSAT (Korejski višenamjenski satelit) satelita za promatranje Zemlje. Svemirska letjelica KOMPSAT-1 služila je u vojne svrhe do kraja 2007. godine. Satelit KOMPSAT-2 lansiran je u orbitu 2006. godine.

Svemirska letjelica lansirana 2012 KOMPSAT-3 je nastavak misije KOMPSAT i dizajniran je za dobivanje digitalnih slika zemljine površine prostorne rezolucije 0,7 m u pankromatskom modu i 2,8 m u multispektralnom modu.

Glavne karakteristikeKA KOMPSAT-3

Glavne tehničke karakteristike opreme za snimanjeKA KOMPSAT-3

Projekt KOMPSAT-5 dio je Korejskog nacionalnog razvojnog plana MEST (Ministarstvo obrazovanja, znanosti i tehnologije), koji je započeo 2005. KA KOMPSAT-5 razvija se i Korea Aerospace Research Institute (KARI). Glavni zadatak buduće misije je stvaranje radarskog satelitskog sustava za rješavanje problema praćenja. Snimanje zemljine površine provodit će se u C-pojasu s promjenjivom polarizacijom zračenja (HH, VH, HV, VV).

Glavne karakteristike svemirske letjeliceKOMPSAT-5

Datum lansiranja: 2013. (planirano)
Lansirna rampa: lansirna baza Yasny (Rusija)
Raketa-nosač: raketa-nosač Dnjepr (Rusija)
Razvojni programer: KARI (Korea Aerospace Research Institute), Thales Alenia Space (Italija; sustav radarskih slika u zraku - SAR)
Operater: KARI
Težina, kg		1400
Orbita	Tip	Sunce-sinhrono
	Visina, km	550
	Nagib, stup.	97,6
Predviđeno razdoblje rada, godina		5

Glavne tehničke karakteristike opreme za snimanjeKOMPSAT-5

VELIKA BRITANIJA

Britanska tvrtka DMC International Imaging Ltd (DMCii) operater je konstelacije satelita Disaster Monitoring Constellation (DMC) i radi u interesu vlada zemalja koje posjeduju satelite i isporučuje satelitske slike za komercijalnu upotrebu.
DMC konstelacija pruža pokrivenost područja katastrofe u stvarnom vremenu za vladine agencije i komercijalnu upotrebu. Sateliti također ciljaju na rješavanje problema poljoprivrede, šumarstva itd. i uključuju 8 mini satelita za daljinsko istraživanje koji pripadaju Alžiru, Velikoj Britaniji, Španjolskoj, Kini i Nigeriji. Razvoj satelita je britanska tvrtka Surrey Satellite Technology Ltd (SSTL). Svi sateliti su u Sunčevo sinkronoj orbiti kako bi osigurali dnevnu globalnu pokrivenost.

Britanski satelit UK-DMC-2, dio konstelacije DMC, lansiran je 2009. On snima u multispektralnom načinu rada s rezolucijom od 22 m u širokom pojasu od 660 m. Za 2014. planirano je lansiranje tri nova satelita. DMC-3a, b, c s poboljšanim značajkama. Oni će snimati u pojasu širine 23 km s rezolucijom od 1 m u pankromatskom načinu rada i 4 m u 4-kanalnom multispektralnom načinu (uključujući infracrveni kanal).

SSTL trenutno dovršava razvoj novog proračunskog radarskog satelita: 400 kilograma teškog SC NovaSAR-S bit će platforma SSTL-300 s inovativnim radarom S-pojasa. SSTL-ov pristup inženjeringu i dizajnu omogućuje da misija NovaSAR-S bude u potpunosti raspoređena unutar 24 mjeseca od narudžbe.

NovaSAR-S će radarska istraživanja provoditi u četiri načina s rezolucijom od 6-30 m u različitim kombinacijama polarizacije. Tehnički parametri satelita optimizirani su za širok raspon primjena, uključujući praćenje poplava, procjenu usjeva, praćenje šuma, klasifikaciju pokrova zemljišta, upravljanje katastrofama i nadzor mora, kao što je praćenje brodova, otkrivanje izlijevanja nafte.

ŠPANJOLSKA

Formira se nacionalna španjolska konstelacija satelita za daljinsko istraživanje. U srpnju 2009. u orbitu je lansiran satelit Deimos-1, koji je dio međunarodne konstelacije DMC. Snima u multispektralnom načinu s rezolucijom od 22 m u širini pojasa od 660 m. Operater satelita, Deimos Imaging, rezultat je suradnje između španjolske tvrtke za zrakoplovno inženjerstvo Deimos Space i Laboratorija za daljinska istraživanja iz Sveučilište u Valladolidu (LATUV)). Glavni cilj nove tvrtke je razvoj, implementacija, rad i komercijalna uporaba sustava daljinske detekcije. Tvrtka se nalazi u Valladolidu (Španjolska).

Deimos Imaging trenutno razvija satelit visoke rezolucije Deimos-2, čije je lansiranje predviđeno za 2013. Svemirska letjelica Deimos-2 dizajnirana je za dobivanje jeftinih, visokokvalitetnih multispektralnih podataka daljinskog istraživanja. Zajedno sa svemirskom letjelicom Deimos-1, satelit Deimos-2 činit će jedinstveni satelitski sustav Deimos Imaging.

Glavne karakteristike svemirske letjeliceDeimos-2

Glavne tehničke karakteristike opreme za snimanje svemirskih letjelicaDeimos-2

U sljedeće dvije godine započet će provedba nacionalnog programa promatranja Zemlje iz svemira PNOTS (Programa Nacional de Observación de la Tierra por Satélite). KA paz(u prijevodu sa španjolskog "mir"; drugi naziv je SEOSAR - Satélite Español de Observación SAR) - prvi španjolski radarski satelit s dvostrukom namjenom - jedna je od komponenti ovog programa. Satelit će moći snimati u svim vremenskim uvjetima, danju i noću, a primarno će ispunjavati naloge španjolske vlade vezane uz pitanja sigurnosti i obrane. Svemirska letjelica Paz bit će opremljena radarom sa sintetičkom aperturom koju je razvio Astrium GmbH na radarskoj platformi satelita TerraSAR-X.

Glavne karakteristike svemirske letjelicepaz

Glavne tehničke karakteristike opreme za snimanje svemirskih letjelicapaz

Spektralni raspon	X-pojas (3,1 cm)
Način rada	Nazivna prostorna rezolucija, m	Propusnost snimanja, km	raspon kuta snimanja, stupanj	Polarizacija
Ultra visoka rezolucija (reflektor visoke rezolucije - HS)	<(1 х 1)	5x5	15–60	Jednostruki (izborno - VV ili HH); dvostruko (VV/HH)
visoka definicija (SpotLight-SL)	1 x 1	10x10	15–60
Širokopojasni pristup visokoj razlučivosti (StripMap - SM)	3x3	30	15–60	Jednostruki (izborno - VV ili HH); dvostruko (po izboru - VV/HH ili HH/HV ili VV/VH)
Srednja razlučivost (ScanSAR - SC)	16x6	100	15–60	Jednostruki (izborno - VV ili HH)

U 2014. godini planirano je pokretanje još jedne komponente programa PNOTS KA Ingenio(drugi naziv je SEOSat; Satélite Español de Observación de la Tierra). Satelit će biti sposoban za multispektralno snimanje visoke rezolucije za potrebe španjolske vlade i komercijalnih kupaca. Misiju financira i koordinira CDTI (Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial). Projekt kontrolira Europska svemirska agencija.

Glavne karakteristike svemirske letjelice Ingenio

Glavne tehničke karakteristike opreme za snimanje svemirskih letjelica Ingenio

EUROPSKA SVEMIRNA AGENCIJA

Godine 1998., kako bi se osiguralo sveobuhvatno praćenje okoliša, upravljačka tijela Europske unije odlučila su pokrenuti program GMES (Globalni nadzor za okoliš i sigurnost), koji bi se trebao provoditi pod pokroviteljstvom Europske komisije u partnerstvu s Europska svemirska agencija (European Space Agency, ESA) i Europska agencija za okoliš (EEA). Kao najveći svjetski program za promatranje Zemlje do danas, GMES će vladama i drugim korisnicima pružiti vrlo točne, ažurne i dostupne informacije za bolju kontrolu promjena u okolišu, razumijevanje uzroka klimatskih promjena, zaštitu ljudi i više.

U praksi, GMES će se sastojati od složenog skupa promatračkih sustava: satelita za daljinska istraživanja, zemaljskih postaja, brodova, atmosferskih sondi itd.

Svemirska komponenta GMES-a temeljit će se na dvije vrste sustava daljinske detekcije: sateliti Sentinel posebno dizajnirani za program GMES (njihov operater bit će ESA), te nacionalni (ili međunarodni) satelitski sustavi daljinske detekcije uključeni u tzv. GMES misije pomoći. (Misije koje doprinose GMES-u; GCM-ovi) .

Lansiranje satelita Sentinel započet će 2013. godine. Oni će istraživati ​​pomoću različitih tehnologija, poput radara i optoelektroničkih multispektralnih senzora.

Za provedbu programa GMES pod općim vodstvom ESA-e, razvija se pet tipova satelita za daljinsko istraživanje Sentinel, od kojih će svaki obavljati određenu misiju povezanu s praćenjem Zemlje.

Svaka misija Sentinel uključivat će konstelaciju s dva satelita kako bi se osigurala najbolja pokrivenost područja i brža ponovna istraživanja radi poboljšanja pouzdanosti i potpunosti podataka za GMES.

Misija Sentinel-1 bit će konstelacija od dva radarska satelita u polarnoj orbiti opremljena radarom sa sintetičkom aperturom (SAR) za istraživanja C-pojasa.

Snimanje radarskih satelita Sentinel-1 neće ovisiti o vremenu i dobu dana. Planirano je lansiranje prvog satelita misije 2013., a drugog 2016. Osmišljena posebno za program GMES, misija Sentinel-1 nastavit će radarska istraživanja C-pojasa koja su započela i nastavila ERS-1, ERS-2, Envisat satelitski sustavi (operator ESA) i RADARSAT-1,2 (operator MDA, Kanada).

Očekuje se da će konstelacija Sentinel-1 pokriti cijelu Europu, Kanadu i glavne brodske putove svaka 1-3 dana, bez obzira na vremenske uvjete. Radarski podaci bit će isporučeni u roku od jednog sata od snimanja - veliko poboljšanje u odnosu na postojeće satelitske radarske sustave.

Glavne karakteristike svemirske letjeliceSentinel-1

Datumi lansiranja satelita (planirani): 2013. (Sentinel-1A), 2016. (Sentinel-1B)
Raketo-nosač: raketa-nosač Sojuz (Rusija)
Programeri: Thales Alenia Space Italy (Italija), EADS Astrium GmbH (Njemačka), Astrium UK (UK)
Težina, kg		2280
Orbita	Tip	Polarno sunce-sinhrono
	Visina, km	693
Procijenjeno razdoblje rada, godine		7

Glavne tehničke karakteristike opreme za snimanjeKASentinel-1

Par satelita Sentinel-2 redovito će dostavljati satelitske snimke visoke rezolucije cijeloj Zemlji, osiguravajući kontinuitet prikupljanja podataka s karakteristikama sličnim onima programa SPOT i Landsat.

Sentinel-2 bit će opremljen opto-elektroničkim multispektralnim senzorom za snimanje slike rezolucije od 10 do 60 m u vidljivoj, bliskoj infracrvenoj (VNIR) i kratkovalnoj infracrvenoj (SWIR) spektralnoj zoni, uključujući 13 spektralnih pojaseva, što jamči prikaz razlika u stanju vegetacije, uključujući vremenske promjene, i minimizira utjecaj na kvalitetu atmosfere.

Orbita s prosječnom visinom od 785 km, prisutnost dva satelita u misiji, omogućit će ponovno snimanje svakih 5 dana na ekvatoru i svaka 2-3 dana na srednjim geografskim širinama. Prvi satelit planira se lansirati 2013. godine.

Povećanje širine otkosa, uz visoku ponovljivost istraživanja, omogućit će praćenje procesa koji se brzo mijenjaju, na primjer, promjene u prirodi vegetacije tijekom vegetacije.

Jedinstvenost misije Sentinel-2 povezana je s kombinacijom velike teritorijalne pokrivenosti, čestih ponovnih istraživanja i, kao rezultat toga, sustavnog stjecanja pune pokrivenosti cijele Zemlje multispektralnim slikama visoke rezolucije.

Glavne karakteristike satelita svemirske letjeliceSentinel-2

Datumi lansiranja satelita (planirani): 2013. (Sentinel-2A), 2015. (Sentinel-2B)
Lansirna rampa: svemirska luka Kourou (Francuska)
Raketa-nosač: RN "Rokot" (Rusija)
Programer: EADS Astrium Satellites (Francuska)
Operator: Europska svemirska agencija
Težina, kg		1100
Orbita	Tip	Sunce-sinhrono
	Visina, km	785
Procijenjeno razdoblje rada, godine		7

Glavna svrha misije Sentinel-3 je promatranje topografije površine oceana, temperature površine mora i kopna, boje oceana i kopna s visokim stupnjem točnosti i pouzdanosti za podršku sustavima za predviđanje oceana, kao i praćenje okoliša i klime.

Sentinel-3 nasljednik je dobro etabliranih satelita ERS-2 i Envisat. Par satelita Sentinel-3 imat će visoku ponovljivost istraživanja. Satelitske orbite (815 km) dat će kompletan paket podataka svakih 27 dana. Lansiranje prvog satelita misije Sentinel-3 predviđeno je za 2013. godinu, odmah nakon Sentinela-2. Lansiranje satelita Sentinel-3B planirano je za 2018. godinu.

Misije Sentinel-4 i Sentinel-5 osmišljene su za pružanje podataka o sastavu atmosfere za svoje usluge GMES-a. Obje misije provodit će se na meteorološkoj satelitskoj platformi kojom upravlja Europska organizacija za satelitsku meteorologiju EUMETSAT. Planirano je da se sateliti lansiraju 2017.-2019.

BRAZIL

Zrakoplovna industrija jedna je od najinovativnijih i najvažnijih grana brazilskog gospodarstva. Brazilski svemirski program dobit će 2,1 milijardu dolara saveznih ulaganja tijekom četiri godine (2012.-2015.).

Nacionalni institut za svemirska istraživanja (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE) radi zajedno s Ministarstvom znanosti i tehnologije i odgovoran je, između ostalog, za provođenje svemirskog praćenja.

U suradnji s Kinom, INPE razvija CBERS obitelj satelita. Zahvaljujući uspješnoj misiji satelita CBERS-1 i CBERS-2, vlade dviju zemalja odlučile su potpisati novi sporazum o razvoju i lansiranju još dva zajednička satelita. CBERS-3 I CBERS-4 potrebno za kontrolu krčenja šuma i požara u Amazoniji, kao i za rješavanje problema nadzora vodnih resursa, poljoprivrednog zemljišta itd. Brazilsko sudjelovanje u ovom programu bit će povećano na 50%. Planirano je lansiranje CBERS-3 2013., a CBERS-4 2014. Novi sateliti bit će sposobniji od svojih prethodnika. Kao nosivost, na satelite će biti instalirana 4 slikovna sustava s poboljšanim geometrijskim i radiometrijskim karakteristikama. Kamere MUXCam (Multispectral Camera) i WFI (Wide-Field Imager) razvila je brazilska strana, a kamere PanMUX (Panchromatic and Multispectral Camera) i IRS (Infrared System) razvili su Kinezi. Prostorna rezolucija (u nadiru) u pankromatskom načinu rada bit će 5 m, u multispektralnom načinu - 10 m.

Također se razvija niz vlastitih malih satelita na temelju standardne višenamjenske svemirske platforme srednje klase Multimission Platform (MMP). Prvi od satelita je mali satelit za daljinsko istraživanje u polarnoj orbiti Amazonija-1. Na njemu se planira postaviti multispektralna kamera Advanced Wide Field Imager (AWFI), koju su izradili brazilski stručnjaci. S visine od 600 km opseg kamere bit će 800 km, a prostorna rezolucija 40 m. Letjelica Amazonia-1 bit će opremljena i britanskim optoelektroničkim sustavom RALCam-3 koji će snimati slike rezolucije 10 m u pojasu od 88 km. Mali radarski satelit MapSAR(Multi-Application Purpose) zajednički je projekt INPE-a i Njemačkog svemirskog centra (DLR). Satelit je dizajniran za rad u tri načina (rezolucija - 3, 10 i 20 m). Njegovo lansiranje planirano je za 2013.

Kao dio našeg pregleda, nismo postavili zadatak analize svih novih i perspektivnih nacionalnih sustava daljinske detekcije visoke i ultravisoke rezolucije. Više od 20 zemalja sada ima vlastite satelite za promatranje Zemlje. Osim zemalja navedenih u članku, Njemačka (konstelacija optičko-elektroničkih satelita RapidEye, radarske letjelice TerraSAR-X i TanDEM-X), Izrael (EROS-A, B), Italija (radarska letjelica COSMO-SkyMed-1 ) imaju takve sustave. 4), itd. Svake godine ovaj jedinstveni svemirski klub popunjava se novim zemljama i sustavima daljinskog istraživanja. Godine 2011–2012 Nigerija (Nigeriasat-X i Nigeriasat-2), Argentina (SAC-D), Čile (SSOT), Venezuela (VRSS-1) i drugi nabavili su svoje satelite. 2,5 m, u multispektralnom snimanju - 10 m) nastavio je turski daljinski senzorski program (lansiranje trećeg satelita iz serije Gokturk predviđeno je za 2015.). Godine 2013. Ujedinjeni Arapski Emirati planiraju lansirati vlastiti satelit ultravisoke rezolucije Dubaisat-2 (rezolucija u pankromatskom načinu rada 1 m, u multispektralnom snimanju - 4 m)

U tijeku je rad na stvaranju temeljno novih sustava za praćenje svemira. Tako američka tvrtka Skybox Imaging, sa sjedištem u Silicijskoj dolini, radi na stvaranju najinovativnije svjetske konstelacije mini satelita za daljinsku detekciju - SkySat. Omogućit će dobivanje satelitskih slika visoke rezolucije bilo koje regije Zemlje nekoliko puta dnevno. Podaci će se koristiti za hitne intervencije, praćenje okoliša itd. Istraživanje će se provoditi u pankromatskom i multispektralnom načinu rada. Prvi satelit iz konstelacije, SkySat-1, trebao bi biti lansiran 2013. Nakon što konstelacija bude u potpunosti postavljena (i planira se imati do 20 satelita u orbiti), korisnici će moći vidjeti bilo koju točku na Zemlja u stvarnom vremenu. Planirano je i provođenje video snimanja iz svemira.