Biografier Kjennetegn Analyse
Utvide
hjem ›

Jordens fjernmålingsteknologier. De nyeste og lovende satellittene for fjernmåling av jorden

Fjernmåling av jorden (ERS)- Observasjon av jordoverflaten ved hjelp av luftfart og romfart utstyrt med ulike typer bildeutstyr. Driftsområdet for bølgelengder som mottas av bildebehandlingsutstyret varierer fra brøkdeler av en mikrometer (synlig optisk stråling) til meter (radiobølger). Lydmetoder kan være passive, det vil si å bruke naturlig reflektert eller sekundær termisk stråling av objekter på jordoverflaten, på grunn av solaktivitet, og aktive - ved å bruke stimulert stråling av objekter initiert av en kunstig kilde til retningsvirkning. Fjernmålingsdata hentet fra et romfartøy (SC) er preget av en stor grad av avhengighet av atmosfærens gjennomsiktighet. Derfor bruker romfartøyet flerkanalsutstyr av passive og aktive typer, som oppdager elektromagnetisk stråling i ulike områder.

Fjernmålingsutstyr til det første romfartøyet som ble skutt opp på 1960-70-tallet. var av sportypen - projeksjonen av måleområdet på jordens overflate var en linje. Senere dukket fjernmålingsutstyr av en panoramisk type opp og ble utbredt - skannere, hvis projeksjon av måleområdet på jordens overflate er en stripe.

Encyklopedisk YouTube

    1 / 5

    ✪ Jordfjernmåling fra verdensrommet

    ✪ Jordfjernmåling

    ✪ Fjernmålingssatellitt "Resurs-P"

    ✪ Jordfjernmåling fra verdensrommet

    ✪ [IT-forelesning]: Er det plass utenfor geostasjonær bane? Utsikter for utviklingen av solsystemet.

    Undertekster

generell gjennomgang

Fjernmåling er en metode for å innhente informasjon om et objekt eller et fenomen uten direkte fysisk kontakt med dette objektet. Fjernmåling er en undergruppe av geografi. I moderne forstand refererer begrepet hovedsakelig til luftbårne eller rombårne sensorteknologier med det formål å oppdage, klassifisere og analysere objekter på jordoverflaten, samt atmosfæren og havet, ved bruk av forplantede signaler (for eksempel elektromagnetisk stråling). De er delt inn i aktiv (signalet sendes først ut av et fly eller en romsatellitt) og passiv fjernmåling (bare et signal fra andre kilder, for eksempel sollys, blir registrert).

Aktive enheter sender på sin side ut et signal for å skanne objektet og rommet, hvoretter sensoren er i stand til å oppdage og måle strålingen som reflekteres eller dannes ved tilbakespredning av sansemålet. Eksempler på aktive fjernmålingssensorer er radar og lidar, som måler tidsforsinkelsen mellom å sende ut og registrere det returnerte signalet, og dermed bestemme plasseringen, hastigheten og retningen til et objekt.

Fjernmåling gir en mulighet til å innhente data om farlige, vanskelig tilgjengelige og raskt bevegelige objekter, og lar deg også utføre observasjoner over store områder av terrenget. Eksempler på fjernmålingsapplikasjoner vil være overvåking av avskoging (for eksempel i Amazonasbassenget), isbreforhold i Arktis og Antarktis, måling av havdybde med mye. Fjernmåling kommer også for å erstatte dyre og relativt langsomme metoder for å samle informasjon fra jordoverflaten, samtidig som den garanterer at mennesket ikke forstyrrer naturlige prosesser i de observerte territoriene eller objektene.

Med romfartøy som går i bane, er forskere i stand til å samle inn og overføre data i ulike bånd av det elektromagnetiske spekteret, som, kombinert med større luftbårne og bakkebaserte målinger og analyser, gir det nødvendige spekteret av data for å overvåke aktuelle fenomener og trender, som El. Niño og andre naturfenomener, både på kort og lang sikt. Fjernmåling er også av anvendt betydning innen geovitenskap (for eksempel naturforvaltning), landbruk (bruk og bevaring av naturressurser), nasjonal sikkerhet (overvåking av grenseområder).

Teknikker for datainnsamling

Hovedmålet med multispektrale studier og analyse av de oppnådde dataene er objekter og territorier som avgir energi, noe som gjør det mulig å skille dem fra bakgrunnen til miljøet. En kort oversikt over satellitt-fjernmålingssystemer er i oversiktstabellen.

Som regel er den beste tiden å skaffe data fra fjernmålingsmetoder sommertid (spesielt i disse månedene er solen i sin største vinkel over horisonten og daglengden er lengst). Et unntak fra denne regelen er innhenting av data ved hjelp av aktive sensorer (f.eks. Radar, Lidar), samt termiske data i det lange bølgelengdeområdet. Ved termisk avbildning, der sensorer måler termisk energi, er det bedre å bruke tidsperioden når forskjellen mellom bakketemperaturen og lufttemperaturen er størst. Derfor er den beste tiden for disse metodene i de kaldere månedene, samt noen timer før daggry når som helst på året.

I tillegg er det noen andre hensyn å ta. Ved hjelp av radar er det for eksempel umulig å få et bilde av jordens nakne overflate med et tykt snødekke; det samme kan sies om lidar. Disse aktive sensorene er imidlertid ufølsomme for lys (eller mangel på lys), noe som gjør dem til et utmerket valg for bruk på høy breddegrad (for eksempel). I tillegg er både radar og lidar i stand (avhengig av bølgelengdene som brukes) til å fange overflatebilder under skogtak, noe som gjør dem nyttige for bruk i sterkt vegeterte områder. På den annen side er spektrale datainnsamlingsmetoder (både stereoavbildning og multispektrale metoder) anvendelige hovedsakelig på solfylte dager; data samlet inn under dårlige lysforhold har en tendens til å ha lave signal-/støynivåer, noe som gjør dem vanskelige å behandle og tolke. I tillegg, mens stereoavbildning er i stand til å avbilde og identifisere vegetasjon og økosystemer, er det ikke mulig med denne metoden (som med multispektral lyding) å trenge gjennom trekronene og skaffe bilder av jordens overflate.

Anvendelse av fjernmåling

Fjernmåling brukes oftest innen landbruk, geodesi, kartlegging, overvåking av jordens og havets overflate, samt lagene i atmosfæren.

Jordbruk

Ved hjelp av satellitter er det mulig å motta bilder av enkeltfelt, regioner og distrikter med en viss syklisitet. Brukere kan motta verdifull informasjon om landets tilstand, inkludert avlingsidentifikasjon, avlingsarealbestemmelse og avlingsstatus. Satellittdata brukes til nøyaktig å administrere og overvåke resultatene av oppdrett på ulike nivåer. Disse dataene kan brukes til gårdsoptimalisering og rombasert styring av tekniske operasjoner. Bildene kan bidra til å bestemme plasseringen av avlinger og omfanget av utarming av land, og kan deretter brukes til å utvikle og implementere en behandlingsplan for lokalt å optimalisere bruken av landbrukskjemikalier. De viktigste landbruksapplikasjonene for fjernmåling er som følger:

  • vegetasjon:
    • klassifisering av avlingstype
    • vurdering av tilstanden til avlingene (overvåking av landbruksavlinger, skadevurdering)
    • avkastningsvurdering
  • jorden
    • visning av jordegenskaper
    • jordtypevisning
    • jorderosjon
    • jordfuktighet
    • kartleggingspraksis for jordarbeiding

Skogdekkeovervåking

Fjernmåling brukes også til å overvåke skogdekke og identifisere arter. Kart oppnådd på denne måten kan dekke et stort område, samtidig som de viser detaljerte mål og karakteristikker av området (type trær, høyde, tetthet). Ved hjelp av fjernmålingsdata er det mulig å definere og avgrense ulike skogtyper, noe som vil være vanskelig å oppnå ved bruk av tradisjonelle metoder på bakkeoverflaten. Dataene er tilgjengelige i en rekke skalaer og oppløsninger for å passe lokale eller regionale krav. Kravene til detaljer i terrengvisningen avhenger av omfanget av studien. For å vise endringer i skogdekke (tekstur, bladtetthet) gjelder:

  • multispektrale bilder: data med svært høy oppløsning er nødvendig for nøyaktig artsidentifikasjon
  • gjenbrukbare bilder av samme territorium brukes for å få informasjon om sesongmessige endringer av ulike typer
  • stereofotos - for å skille mellom arter, vurdere tetthet og høyde på trær. Stereofotografier gir en unik utsikt over skogdekket, kun tilgjengelig gjennom fjernmålingsteknologi.
  • Radarer er mye brukt i de fuktige tropene på grunn av deres evne til å ta bilder i alle værforhold.
  • Lidarer gjør det mulig å få en 3-dimensjonal skogstruktur, for å oppdage endringer i høyden på jordoverflaten og objekter på den. Lidar-data hjelper til med å beregne trehøyder, kronearealer og antall trær per arealenhet.

Overvåking av overflaten

Overflateovervåking er en av de viktigste og mest typiske bruksområdene for fjernmåling. De innhentede dataene brukes til å bestemme den fysiske tilstanden til jordens overflate, slik som skog, beitemark, veioverflater, etc., inkludert resultatene av menneskelige aktiviteter, som landskapet i industri- og boligområder, tilstanden til jordbruksområder, etc. I første omgang bør det etableres et arealdekkeklassifiseringssystem, som vanligvis inkluderer arealnivåer og -klasser. Nivåer og klasser bør utvikles under hensyntagen til formålet med bruken (nasjonalt, regionalt eller lokalt nivå), romlig og spektral oppløsning av fjernmålingsdata, brukerforespørsel og så videre.

Påvisning av endringer i tilstanden til jordoverflaten er nødvendig for å oppdatere landdekkekart og rasjonalisere bruken av naturressurser. Endringer oppdages vanligvis når man sammenligner flere bilder som inneholder flere datanivåer, og i noen tilfeller når man sammenligner gamle kart og oppdaterte fjernmålingsbilder.

  • sesongmessige endringer: jordbruksland og løvskog endres sesongmessig
  • årlig endring: endringer i landoverflate eller arealbruk, for eksempel områder med avskoging eller byspredning

Jordoverflateinformasjon og landdekkeendringer er avgjørende for å sette og implementere miljøvernpolitikk og kan brukes sammen med andre data for å utføre komplekse beregninger (f.eks. erosjonsrisiko).

Geodesi

Innsamlingen av geodetiske data fra luften ble først brukt til å oppdage ubåter og skaffe gravitasjonsdata som ble brukt til å bygge militære kart. Disse dataene er nivåene av øyeblikkelige forstyrrelser av jordens gravitasjonsfelt, som kan brukes til å bestemme endringer i fordelingen av jordens masser, som igjen kan være nødvendig for ulike geologiske studier.

Akustiske og nesten akustiske applikasjoner

  • Ekkolodd: passiv ekkolodd, registrerer lydbølger som kommer fra andre objekter (skip, hval, etc.); aktiv sonar, sender ut pulser av lydbølger og registrerer det reflekterte signalet. Brukes til å oppdage, lokalisere og måle parametrene til undervannsobjekter og terreng.
  • Seismografer er en spesiell måleenhet som brukes til å oppdage og registrere alle typer seismiske bølger. Ved hjelp av seismogrammer tatt på forskjellige steder i et bestemt territorium, er det mulig å bestemme episenteret til et jordskjelv og måle dets amplitude (etter at det har skjedd) ved å sammenligne de relative intensitetene og den nøyaktige tiden for svingningene.
  • Ultralyd: ultralydstrålingssensorer som sender ut høyfrekvente pulser og registrerer det reflekterte signalet. Brukes til å oppdage bølger på vannet og bestemme vannstanden.

Når man koordinerer en serie observasjoner i stor skala, er de fleste sonderingssystemer avhengig av følgende faktorer: plattformens plassering og sensorenes orientering. Instrumenter av høy kvalitet bruker nå ofte posisjonsinformasjon fra satellittnavigasjonssystemer. Rotasjon og orientering bestemmes ofte av elektroniske kompasser med en nøyaktighet på omtrent én til to grader. Kompass kan måle ikke bare asimut (dvs. gradavviket fra magnetisk nord), men også høyden (avviket fra havnivået), siden magnetfeltets retning i forhold til jorden avhenger av breddegraden som observasjonen tar. plass. For mer nøyaktig orientering er det nødvendig å bruke treghetsnavigasjon, med periodiske korrigeringer ved forskjellige metoder, inkludert navigering etter stjerner eller kjente landemerker.

Oversikt over de viktigste fjernmålingsinstrumentene

  • Radarer brukes hovedsakelig i lufttrafikkkontroll, tidlig varsling, overvåking av skogdekke, landbruk og meteorologiske data i stor skala. Doppler-radar brukes av rettshåndhevelsesbyråer til å overvåke kjøretøyhastigheter, samt for å få meteorologiske data om vindhastighet og retning, plassering og nedbørsintensitet. Andre typer informasjon mottatt inkluderer data om ionisert gass i ionosfæren. Interferometrisk radar med kunstig blenderåpning brukes til å oppnå nøyaktige digitale høydemodeller av store terrengområder (se RADARSAT, TerraSAR-X, Magellan).
  • Laser- og radarhøydemålere på satellitter gir et bredt spekter av data. Ved å måle havnivåvariasjoner forårsaket av tyngdekraften, viser disse instrumentene havbunnsegenskaper med en oppløsning på omtrent en mil. Ved å måle høyden og bølgelengden til havbølger med høydemålere kan du finne ut hastigheten og retningen til vinden, samt hastigheten og retningen til overflatehavstrømmer.
  • Ultrasoniske (akustiske) og radarsensorer brukes til å måle havnivå, tidevann og tidevann, bestemme retningen til bølger i kystnære havområder.
  • Light Detection and Ranging (LIDAR) teknologi er kjent for sine militære applikasjoner, spesielt for laserprosjektilnavigasjon. LIDAR brukes også til å oppdage og måle konsentrasjonen av ulike kjemikalier i atmosfæren, mens LIDAR om bord på fly kan brukes til å måle høyden på objekter og fenomener på bakken med større nøyaktighet enn det som kan oppnås med radarteknologi. Vegetasjonsfjernmåling er også en av hovedapplikasjonene til LIDAR.
  • Radiometre og fotometre er de vanligste instrumentene som brukes. De fanger opp den reflekterte og utsendte strålingen i et bredt frekvensområde. Synlige og infrarøde sensorer er de vanligste, etterfulgt av mikrobølge-, gamma- og, mindre vanlig, ultrafiolette sensorer. Disse instrumentene kan også brukes til å oppdage utslippsspekteret til ulike kjemikalier, og gir data om deres konsentrasjon i atmosfæren.
  • Stereobilder hentet fra flyfotografering brukes ofte til å registrere vegetasjon på jordens overflate, så vel som for konstruksjon av topografiske kart i utviklingen av potensielle ruter ved å analysere bilder av terrenget, i kombinasjon med modellering av miljøtrekk oppnådd ved bakke- baserte metoder.
  • Multispektrale plattformer som Landsat har vært i aktiv bruk siden 1970-tallet. Disse instrumentene har blitt brukt til å generere tematiske kart ved å ta bilder i flere bølgelengder av det elektromagnetiske spekteret (multispektrum) og brukes vanligvis på jordobservasjonssatellitter. Eksempler på slike oppdrag inkluderer Landsat-programmet eller IKONOS-satellitten. Landdekke og arealbrukskart produsert av tematisk kartlegging kan brukes til mineralutforskning, påvisning og overvåking av arealbruk, avskoging og studiet av plante- og avlingshelse, inkludert store områder med jordbruksland eller skogkledde områder. Rombilder fra Landsat-programmet brukes av regulatorer til å overvåke vannkvalitetsparametere, inkludert Secchi-dybde, klorofylltetthet og totalt fosfor. Værsatellitter brukes innen meteorologi og klimatologi.
  • Metoden for spektral avbildning produserer bilder der hver piksel inneholder fullstendig spektral informasjon, og viser smale spektralområder innenfor et kontinuerlig spektrum. Spektralavbildningsenheter brukes til å løse ulike problemer, inkludert de som brukes i mineralogi, biologi, militære anliggender og målinger av miljøparametere.
  • Som en del av kampen mot ørkenspredning gjør fjernmåling det mulig å observere områder som er i faresonen på lang sikt, bestemme faktorene for ørkenspredning, vurdere dybden av deres innvirkning, og også gi nødvendig informasjon til de som er ansvarlige for å ta beslutninger om å iverksette passende miljøverntiltak.

Databehandling

Med fjernmåling brukes som regel behandling av digitale data, siden det er i dette formatet at fjernmålingsdata for øyeblikket mottas. I digitalt format er det lettere å behandle og lagre informasjon. Et todimensjonalt bilde i ett spektralområde kan representeres som en matrise (todimensjonal matrise) av tall jeg (i, j), som hver representerer intensiteten av stråling mottatt av sensoren fra elementet på jordoverflaten, som tilsvarer én bildepiksel.

Bildet består av n x m piksler, har hver piksel koordinater (i, j)- linjenummer og kolonnenummer. Antall jeg (i, j)- et heltall og kalles grånivået (eller spektral lysstyrke) til pikselen (i, j). Hvis bildet er oppnådd i flere områder av det elektromagnetiske spekteret, er det representert av et tredimensjonalt gitter som består av tall jeg (i, j, k), hvor k- spektralkanalnummer. Fra et matematisk synspunkt er det ikke vanskelig å behandle digitale data innhentet i denne formen.

For å kunne reprodusere et bilde korrekt fra digitale poster levert av informasjonsmottakspunkter, er det nødvendig å kjenne til postformatet (datastrukturen), samt antall rader og kolonner. Fire formater brukes, som ordner dataene som:

  • sonesekvens ( Band Sequental, BSQ);
  • soner vekslende i rader ( Band Interleaved av Line, BIL);
  • soner alternerende med piksler ( Band Interleaved av Pixel, BIP);
  • en sekvens av soner med informasjonskomprimering til en fil ved hjelp av gruppekodingsmetoden (for eksempel i jpg-format).

PÅ BSQ-format hvert sonebilde er inneholdt i en egen fil. Dette er praktisk når det ikke er nødvendig å jobbe med alle soner samtidig. En sone er lett å lese og visualisere, sonebilder kan lastes inn i hvilken som helst rekkefølge du ønsker.

PÅ BIL-format sonedata skrives til én fil linje for linje, med soner vekslende i linjer: 1. linje i 1. sone, 1. linje i 2. sone, ..., 2. linje i 1. sone, 2. linje i 2. sone , osv. Denne oppføringen er praktisk når alle soner analyseres samtidig.

PÅ BIP-format soneverdiene for den spektrale lysstyrken til hver piksel lagres sekvensielt: først verdiene til den første pikselen i hver sone, deretter verdiene til den andre pikselen i hver sone, og så videre. Dette formatet er kalt kombinert. Det er praktisk når du utfører per-piksel-behandling av et flersonebilde, for eksempel i klassifiseringsalgoritmer.

Gruppekoding brukes til å redusere mengden rasterinformasjon. Slike formater er praktiske for å lagre store øyeblikksbilder; for å jobbe med dem, må du ha et datautpakkingsverktøy.

Bildefiler kommer vanligvis med følgende tilleggsbilderelaterte informasjon:

  • beskrivelse av datafilen (format, antall rader og kolonner, oppløsning, etc.);
  • statistiske data (l- minimum, maksimum og gjennomsnittlig verdi, spredning);
  • kartprojeksjonsdata.

Ytterligere informasjon finnes enten i overskriften til bildefilen eller i en egen tekstfil med samme navn som bildefilen.

I henhold til graden av kompleksitet skilles følgende nivåer av behandling av CS gitt til brukere:

  • 1A er en radiometrisk korreksjon av forvrengninger forårsaket av forskjeller i følsomhet for individuelle sensorer.
  • 1B - radiometrisk korreksjon på prosesseringsnivå 1A og geometrisk korreksjon av systematiske sensorforvrengninger, inkludert panoramaforvrengninger, forvrengninger forårsaket av jordens rotasjon og krumning, svingninger i høyden til satellittbanen.
  • 2A - bildekorreksjon på nivå 1B og korreksjon i henhold til en gitt geometrisk projeksjon uten bruk av bakkekontrollpunkter. For geometrisk korreksjon brukes en global digital høydemodell ( DEM, DEM) med et trinn på bakken på 1 km. Den geometriske korreksjonen som brukes eliminerer systematiske sensorforvrengninger og projiserer bildet til en standardprojeksjon ( UTM WGS-84), ved bruk av kjente parametere (satellittephemeris-data, romlig posisjon, etc.).
  • 2B - bildekorreksjon på nivå 1B og korreksjon i henhold til en gitt geometrisk projeksjon ved bruk av kontrolljordpunkter;
  • 3 - bildekorreksjon på 2B-nivå pluss korreksjon ved bruk av terreng-DEM (orto-korrigering).
  • S - bildekorreksjon ved hjelp av et referansebilde.

Kvaliteten på data oppnådd som et resultat av fjernmåling avhenger av deres romlige, spektrale, radiometriske og tidsmessige oppløsning.

Romlig oppløsning

Det er preget av størrelsen på en piksel (på jordoverflaten), registrert i et rasterbilde - varierer vanligvis fra 1 til 4000 meter.

Spektral oppløsning

Landsat-data inkluderer syv bånd, inkludert infrarødt, fra 0,07 til 2,1 µm. Earth Observing-1 Hyperion-sensoren er i stand til å registrere 220 spektralbånd fra 0,4 til 2,5 µm, med en spektral oppløsning på 0,1 til 0,11 µm.

Radiometrisk oppløsning

Antall signalnivåer som sensoren kan registrere. Vanligvis varierer fra 8 til 14 biter, som gir fra 256 til 16 384 nivåer. Denne karakteristikken avhenger også av støynivået i instrumentet.

Midlertidig tillatelse

Frekvensen til satellitten som passerer over interesseområdet. Det er av verdi i studiet av serier av bilder, for eksempel i studiet av skogdynamikk. Opprinnelig ble serieanalyse utført for behovene til militær etterretning, spesielt for å spore endringer i infrastruktur og fiendtlige bevegelser.

For å lage nøyaktige kart basert på fjernmålingsdata, er det nødvendig med en transformasjon for å eliminere geometriske forvrengninger. Et bilde av jordens overflate med en enhet rettet nøyaktig ned inneholder et uforvrengt bilde bare i midten av bildet. Når du beveger deg mot kantene, blir avstandene mellom punktene på bildet og de tilsvarende avstandene på jorden mer og mer forskjellige. Korrigering av slike forvrengninger utføres i prosessen med fotogrammetri. Siden tidlig på 1990-tallet har de fleste kommersielle satellittbilder blitt solgt allerede korrigert.

I tillegg kan radiometrisk eller atmosfærisk korreksjon være nødvendig. Radiometrisk korreksjon konverterer diskrete signalnivåer, for eksempel 0 til 255, til deres sanne fysiske verdier. Atmosfærisk korreksjon eliminerer de spektrale forvrengningene som introduseres av tilstedeværelsen av atmosfæren.

Som en del av NASA Earth Observing System-programmet ble nivåene for fjernmålingsdatabehandling formulert:

Nivå Beskrivelse
0 Data som kommer direkte fra enheten, uten overhead (synkroniseringsrammer, overskrifter, repetisjoner).
1a Rekonstruerte enhetsdata forsynt med tidsmarkører, radiometriske koeffisienter, ephemeris (orbitalkoordinater) til satellitten.
1b Nivå 1a-data konvertert til fysiske enheter.
2 Avledede geofysiske variabler (havbølgehøyde, jordfuktighet, iskonsentrasjon) med samme oppløsning som Tier 1-data.
3 Variabler vist i den universelle rom-tidsskalaen, muligens supplert med interpolasjon.
4 Data innhentet som følge av beregninger basert på tidligere nivåer.

Opplæring og utdanning

I de fleste høyere utdanningsinstitusjoner undervises fjernmåling ved avdelingene for geografi. Relevansen av fjernmåling øker stadig i det moderne informasjonssamfunnet. Denne disiplinen er en av nøkkelteknologiene i romfartsindustrien og er av stor økonomisk betydning - for eksempel utvikles de nye TerraSAR-X- og RapidEye-sensorene stadig, og etterspørselen etter dyktig arbeidskraft vokser også stadig. I tillegg har fjernmåling en ekstremt stor innvirkning på dagliglivet, fra værmeldinger til klimaendringer og naturkatastrofervarsling. Som et eksempel bruker 80 % av tyske studenter Google Earth; Bare i 2006 ble programmet lastet ned 100 millioner ganger. Studier viser imidlertid at kun en liten brøkdel av disse brukerne har grunnleggende kunnskap om dataene de jobber med. Det er for tiden et enormt kunnskapsgap mellom bruk og forståelse av satellittbilder. Undervisningen i fjernmålingsprinsipper er svært overfladisk i de aller fleste utdanningsinstitusjoner, til tross for det presserende behovet for å forbedre kvaliteten på undervisningen i dette faget. Mange av dataprogramvareproduktene som er spesielt utviklet for studier av fjernmåling har ennå ikke blitt introdusert i utdanningssystemet, hovedsakelig på grunn av deres kompleksitet. I mange tilfeller er derfor denne disiplinen enten ikke inkludert i læreplanen i det hele tatt, eller inkluderer ikke et kurs i vitenskapelig analyse av analoge bilder. I praksis krever faget fjernmåling en konsolidering av fysikk og matematikk, samt høy kompetanse i bruk av andre verktøy og teknikker enn enkel visuell tolkning av satellittbilder.

Send ditt gode arbeid i kunnskapsbasen er enkelt. Bruk skjemaet nedenfor

Studenter, hovedfagsstudenter, unge forskere som bruker kunnskapsbasen i studiene og arbeidet vil være deg veldig takknemlig.

Vert på http://www.allbest.ru/

1. Grunnleggende konsepter for fjernmåling av jorden. Fjernmålingsopplegg

fjernmåling av jordgeodetisk

Fjernmåling av jorden (ERS) - innhenting av informasjon om jordoverflaten og gjenstander på den, atmosfæren, havet, det øvre laget av jordskorpen ved hjelp av berøringsfrie metoder, der opptaksenheten fjernes fra studieobjekt på betydelig avstand.

Det fysiske grunnlaget for fjernmåling er det funksjonelle forholdet mellom de registrerte parameterne for objektets egen eller reflekterte stråling og dets biogeofysiske egenskaper og romlige posisjon.

Fjernmåling brukes til å studere de fysiske og kjemiske egenskapene til objekter.

Det er to sammenhengende retninger i fjernmåling

Naturvitenskap (fjernforskning)

Engineering (fjernmetoder)

fjernmåling

fjernmålingsteknikker

Emnet for fjernmåling som vitenskap er de romlige og tidsmessige egenskapene og relasjonene til naturlige og sosioøkonomiske objekter, manifestert direkte eller indirekte i deres egen eller reflekterte stråling, fjernregistrert fra rommet eller fra luften i form av en to- dimensjonalt bilde - et øyeblikksbilde.

Fjernmålingsmetoder er basert på bruk av sensorer som plasseres på romfartøy og registrerer elektromagnetisk stråling i formater som er mye mer egnet for digital prosessering, og i et mye bredere spekter av det elektromagnetiske spekteret.

Ved fjernmåling brukes det infrarøde området for reflektert stråling, termisk infrarødt og radioområdet til det elektromagnetiske spekteret.

Prosessen med å samle inn fjernmålingsdata og bruke dem i geografiske informasjonssystemer (GIS).

2. Typer romundersøkelser

Romfotografering inntar en av de ledende plassene blant de ulike metodene for fjernmåling. Det utføres ved hjelp av:

* jordens kunstige satellitter (ISS),

* interplanetariske automatiske stasjoner,

* langsiktige orbitale stasjoner,

* bemannet romfartøy.

Tab. De viktigste romportene som brukes til oppskyting av landmålerssatellitter.

Romsystemer (komplekser) for overvåking av miljøet inkluderer (og utfører):

1. Satellittsystemer i bane (oppdrags- og undersøkelseskontrollsenter),

2. Mottak av informasjon ved bakkemottakspunkter, relésatellitter,

3. Lagring og distribusjon av materialer (primære behandlingssentre, bildearkiv). Det er utviklet et informasjonsinnhentingssystem som sikrer akkumulering og systematisering av materialer mottatt fra kunstige jordsatellitter.

Baner av romfartøy.

Bærerbaner er delt inn i 3 typer:

* ekvatorial,

* polar (pol),

* skrå.

Baner er delt inn i:

* sirkulær (mer presist, nær sirkulær). Satellittbilder hentet fra en romfart som beveget seg i en sirkulær bane har omtrent samme målestokk.

* elliptisk.

Baner er også kjennetegnet ved deres posisjon i forhold til jorden eller solen:

* geosynkron (i forhold til jorden)

* heliosynkron (i forhold til solen).

Geosynkron - et romfartøy beveger seg med en vinkelhastighet lik hastigheten på jordens rotasjon. Dette skaper effekten av at rombæreren "svever" på ett punkt, noe som er praktisk for kontinuerlige undersøkelser av det samme området av jordens overflate.

Heliosynkron (eller solsynkron) - et romfartøy passerer over visse områder av jordens overflate på samme lokale tid, som brukes i produksjonen av flere undersøkelser under de samme lysforholdene. Heliosynkrone baner - baner, når du fotograferer hvorfra solbelysningen av jordens overflate (høyden på solen) forblir praktisk talt uendret i ganske lang tid (nesten i løpet av sesongen). Dette oppnås på følgende måte. Siden planet til enhver bane, under påvirkning av jordens ikke-sfærisitet, utfolder seg litt (precesser), viser det seg at ved å velge et visst forhold mellom helning og høyde på banen, er det mulig å oppnå at størrelsen på presesjonen er lik den daglige rotasjonen av jorden rundt solen, dvs. omtrent 1 ° per dag. Blant jordnære baner er det mulig å lage bare noen få solsynkrone baner, hvis helning alltid er reversert. For eksempel, i en banehøyde på 1000 km, bør helningen være 99°.

Skytetyper.

Romavbildning utføres ved forskjellige metoder (Fig. "Klassifisering av rombilder etter spektralområder og bildeteknologi").

I henhold til arten av dekningen av jordens overflate av satellittbilder, kan følgende undersøkelser skilles:

* enkelt fotografering,

* rute,

*syn,

* global skyting.

Enkelt (selektiv) fotografering utføres av astronauter med håndholdte kameraer. Bilder er vanligvis oppnådd perspektiv med betydelige helningsvinkler.

Ruteundersøkelse av jordens overflate utføres langs banen til satellitten. Spørrebredden avhenger av flyhøyden og visningsvinkelen til bildesystemet.

Målrettet (selektiv) undersøkelse er designet for å få bilder av spesielt spesifiserte områder av jordoverflaten borte fra veien.

Global avbildning utføres fra geostasjonære og polare satellitter. satellitter. Fire eller fem geostasjonære satellitter i ekvatorial bane gir praktisk talt kontinuerlig innhenting av småskala panoramabilder av hele jorden (rompatruljer) bortsett fra polarhettene.

romfartsbilde

Et romfartsbilde er et todimensjonalt bilde av virkelige objekter, som oppnås i henhold til visse geometriske og radiometriske (fotometriske) lover ved fjernregistrering av lysstyrken til objekter og er ment å studere synlige og skjulte objekter, fenomener og prosesser i omgivelsene. verden, samt å bestemme deres romlige posisjon.

Et rombilde i dets geometriske egenskaper skiller seg ikke fundamentalt fra et flyfoto, men har funksjoner knyttet til:

* fotografere fra store høyder,

* og høy hastighet.

Luftfartsfotografering utføres i det synlige og usynlige området av elektromagnetiske bølger, der:

1. fotografisk - synlig rekkevidde;

2. ikke-fotografiske – synlige og usynlige områder, der:

· synlig rekkevidde - spektrometrisk er basert på forskjellen i de spektrale refleksjonskoeffisientene til geologiske objekter. Resultatene registreres på magnetbånd og markeres på kartet. Det er mulig å bruke film- og fotokameraer;

Usynlig rekkevidde: radar (radiotermisk RT og radarradar), ultrafiolett UV, infrarød IR, optoelektronisk (skanner), laser (lidar).

Synlig og nær infrarød region. Den mest komplette informasjonsmengden oppnås i de mest utviklede synlige og nær infrarøde områdene. Luft- og romundersøkelser i de synlige og nær infrarøde bølgelengdeområdene utføres ved hjelp av følgende systemer:

* TV,

* fotografisk,

* optoelektronisk skanning,

3. Fotografiske systemer

For tiden er det en bred klasse av fjernmålingssystemer

danner et bilde av den underliggende overflaten som studeres. Innenfor denne klassen utstyr kan det skilles ut flere underklasser som er forskjellige i spektralområdet til den elektromagnetiske strålingen som brukes og i typen detektert strålingsmottaker, også i henhold til den aktive eller passive metoden ( fotografiske og foto-tv-lydsystemer: skanningssystemer for det synlige og IR-området, fjernsynsoptiske - mekaniske og optisk-elektroniske skanningsradiometre og multispektrale skannere, optiske fjernsynssystemer: sideskanningsradarsystemer (RLSBO);

Fotografiske bilder av jordoverflaten er hentet fra bemannede romfartøyer og orbitalstasjoner eller fra automatiske satellitter Et særtrekk ved satellittbilder (CS) er en høy grad

synlighetsdekning av store overflateområder med ett bilde - Avhengig av type utstyr som brukes og fotografiske filmer, kan fotografering utføres i hele det synlige området av det elektromagnetiske spekteret i dets individuelle soner, så vel som i nær IR (infrarød) område

Skalaen til undersøkelsen avhenger av de to viktigste parametrene for undersøkelseshøyden og brennvidden til linsen - Romkameraer, avhengig av helningen til den optiske aksen, lar deg få planlagte og perspektiviske bilder av jordoverflaten. , brukes høyoppløselig fotografisk utstyr som lar deg oppnå (CS) med en overlapping på 60 % eller mer - Det spektrale området for fotografering dekker den synlige delen av den nære infrarøde sonen (opptil 0,86 mikron). De velkjente manglene ved den fotografiske metoden er knyttet til behovet for å returnere filmen til jorden og dens begrensede forsyning om bord. Imidlertid er fotografisk fotografering for øyeblikket den mest informative typen fotografering fra verdensrommet - den optimale utskriftsstørrelsen er 18x18 cm, noe som erfaringen viser er i samsvar med fysiologien til menneskelig syn, slik at du kan se hele bildet samtidig topografisk referanse for kontrollpunkter med en nøyaktighet på 0,1 mm eller mer. For installasjon av fotoskjemaer brukes kun planlagte CS-er

For å bringe en multi-skala vanligvis lovende CS til den planlagte, brukes en spesiell prosess kalt transformasjon.

4. TV-systemer

TV- og skannerbilder. Fjernsyns- og skannerfotografering gjør det mulig å systematisk skaffe bilder og overføre dem til jorden på mottaksstasjoner. Det benyttes personell og skannesystemer. I det første tilfellet er dette et miniatyr-TV-kamera der det optiske bildet bygget av linsen på skjermen omdannes til form av elektriske signaler og overføres til bakken via radiokanaler - I det andre tilfellet er det oscillerende speilet til skanneren om bord fanger lysstrømmen som reflekteres fra jorden som kommer inn i fotomultiplikatoren. De konverterte skannersignalene overføres til jorden via radiokanaler. På mottaksstasjoner tas de opp som bilder. Vibrasjoner av speilet danner linjene i bildet, bevegelsen til bæreren lar deg samle linjer og danne et bilde. Fjernsyns- og skannerbilder kan overføres i sanntid, dvs. under satellittens passasje over motivet. Effektivitet er kjennetegnet ved denne metoden. Kvaliteten på bildene er imidlertid noe dårligere enn fotografiske bilder. Oppløsningen til skannerbilder bestemmes av skanneelementet og er for tiden 80-30 m. Bilder av denne typen utmerker seg med en linjerutestruktur som bare er merkbar når man zoomer inn på høyoppløselige bilder. Skannerbilder med stor dekning har betydelige geometriske forvrengninger. Skannede bilder mottas i digital form, noe som letter databehandlingen.

Fjernsyns- og skannerskyting utføres fra meteorologiske satellitter og ressurssatellitter LandSat, Meteor-Priroda, Ressurs 0. I flersone-versjon.

Jorden går i bane med en høyde på 600-1400 km., Skalaer fra 1:10 000 000 til 1:1 000 000 og 1:100 000 med en oppløsning på 1-2 km til 30 m. LandSat har for eksempel 4 spektrale avbildningsområder i det synlige og nær infrarød rekkevidde med en oppløsning på 30 m. "Meteor-Priroda" skannere lar deg få små (1,5 km), medium (230 m) og høy oppløsning opptil 80-40 m, Ressurs -0 medium (170 m) og høye (40 m) skannere .

CCD-bilder med flere elementer. En ytterligere økning i oppløsning med opptakshastigheten er forbundet med introduksjonen av elektroniske kameraer. De bruker multi-element lineære og matrisestrålingsmottakere, bestående av ladningskoblede enheter (lysfølsomme detektorelementer). En lineær rekke av detektorer implementerer en øyeblikksbilderad, akkumulering av rader på grunn av bevegelsen til bæreren. (ligner på en skanner), men ingen oscillerende speil og høyere oppløsning. Høyoppløselige ressursbilder (40m) Ressurs og fransk SPOT-satellitt, opptil 10 m. I foto-tv, fotografering med kamera (som resulterer i god kvalitet), og overføring via TV-kanaler - Dermed kombineres fordelene med fotografering med høy oppløsning og rask levering av bilder.

5. Skannersystemer

For tiden, for undersøkelser fra verdensrommet, brukes multispektrale (multispektrale) kameraer oftest. optisk-mekaniske systemer - skannere installert på satellitter for ulike formål. Ved hjelp av skannere dannes bilder, bestående av mange separate, sekvensielt oppnådde elementer. Begrepet "skanning" betyr skanning av bildet ved hjelp av et skanningselement (et svingende eller roterende speil), som skanner området element for element over bevegelsen til bæreren og sender en strålende fluks til linsen og deretter til en punktsensor som konverterer lyssignalet til en elektrisk.

Dette elektriske signalet sendes til mottaksstasjoner via kommunikasjonskanaler. Bildet av terrenget oppnås kontinuerlig på et bånd sammensatt av striper - skanninger, brettet av individuelle elementer - piksler. Skannerbilder kan oppnås i alle spektralområder, men de synlige og IR-områdene er spesielt effektive. Når du fotograferer jordoverflaten ved hjelp av skanningssystemer, dannes et bilde, hvor hvert element tilsvarer lysstyrken til strålingen i området som ligger innenfor det øyeblikkelige synsfeltet. Et skannerbilde er en ordnet pakke med lysstyrkedata som overføres via radiokanaler til jorden, som tas opp på et magnetbånd (i digital form) og deretter kan konverteres til en rammeform. De viktigste egenskapene til skanneren er skanne(betraktnings)vinkelen og den øyeblikkelige synsvinkelen, hvis størrelse bestemmer bredden på stripen som filmes og oppløsningen. Avhengig av størrelsen på disse vinklene, er skannere delt inn i nøyaktige og undersøkelser. For presisjonsskannere reduseres skannevinkelen til ±5°, og for undersøkelsesskannere økes den til ±50°. Oppløsningsverdien er omvendt proporsjonal med bredden på det filmede båndet. En ny generasjons skanner, kalt "thematic cartographer", som var utstyrt med amerikanske satellitter, har vist seg godt

Landsat 5 og Landsat 7. Skanneren av typen «thematic mapper» opererer i syv bånd med en oppløsning på 30m i det synlige spekteret og 120m i IR-området. Denne skanneren gir en stor informasjonsflyt, og behandlingen krever mer tid; i forbindelse med dette går bildeoverføringshastigheten ned (antall piksler i bildene når mer enn 36 millioner på hver av kanalene). Skanneenheter kan brukes ikke bare til å få bilder av jorden, men også til å måle strålingsskanningsradiometre og skannestråling - spektrometre.

6. Laserskannesystemer

For bare ti år siden var det veldig vanskelig å forestille seg at de skulle lage en enhet som kunne gjøre opptil en halv million komplekse målinger på ett sekund. I dag er slike enheter ikke bare laget, men også svært mye brukt.

Laserskannesystemer - det er allerede vanskelig å klare seg uten dem i mange bransjer, som gruvedrift, industri, topografisk undersøkelse, arkitektur, arkeologi, sivilingeniør, overvåking, bymodellering og mer.

De grunnleggende tekniske parametrene til terrestriske laserskannere er hastigheten, nøyaktigheten og måleområdet. Valget av modell avhenger i stor grad av typen arbeid og objekter som skannerne skal brukes på. For eksempel, i store steinbrudd, er det bedre å bruke enheter med økt nøyaktighet og rekkevidde. For arkitektonisk arbeid er en rekkevidde på 100-150 meter ganske nok, men det kreves en enhet med en nøyaktighet på opptil 1 cm. Hvis vi snakker om arbeidshastigheten, så i dette tilfellet, jo høyere, jo bedre, av kurs.

Nylig har bakkebasert laserskanningsteknologi blitt brukt i økende grad for å løse tekniske geodesiproblemer i ulike områder av konstruksjon og industri. Den økende populariteten til laserskanning skyldes en rekke fordeler som den nye teknologien gir sammenlignet med andre målemetoder. Blant fordelene vil jeg fremheve de viktigste: en økning i arbeidshastigheten og en reduksjon i arbeidskostnadene. Fremveksten av nye, mer produktive modeller av skannere, forbedring av programvarefunksjoner, lar oss håpe på en ytterligere utvidelse av omfanget av terrestrisk laserskanning.

Det første skanningsresultatet er en punktsky, som bærer maksimal informasjon om objektet som studeres, det være seg en bygning, en ingeniørstruktur, et arkitektonisk monument, etc. Ved å bruke punktskyen i fremtiden er det mulig å løse ulike problemer:

Innhenting av en tredimensjonal modell av objektet;

Innhenting av tegninger, inkludert tegninger av seksjoner;

Identifikasjon av feil og ulike design ved sammenligning med designmodellen;

· bestemmelse og evaluering av tøyningsverdier ved hjelp av sammenligning med tidligere utførte målinger;

Innhenting av topografiske planer ved hjelp av virtuell undersøkelse.

Ved kartlegging av komplekse industrianlegg ved bruk av tradisjonelle metoder, møter utøvere ofte det faktum at visse målinger blir savnet under feltarbeid. Overfloden av konturer, et stort antall individuelle objekter fører til uunngåelige feil. Materialene innhentet ved laserskanning inneholder mer fullstendig informasjon om emnet. Før starten av skanneprosessen tar laserskanneren panoramabilder, noe som øker informasjonsinnholdet i de oppnådde resultatene betydelig.

Terrestrisk laserskanningsteknologi som brukes til å lage tredimensjonale modeller av objekter, topografiske planer for komplekse lastede territorier, øker arbeidsproduktiviteten betydelig og reduserer tidskostnadene. Utvikling og implementering av nye teknologier for produksjon av geodetiske arbeider har alltid blitt utført for å redusere tiden for feltarbeid. Det er trygt å si at laserskanning fullt ut samsvarer med dette prinsippet.

Terrestrisk laserskanningsteknologi er i konstant utvikling. Dette gjelder også forbedring av utformingen av laserskannere, og utvikling av programvarefunksjoner som brukes til å kontrollere enheter og behandle de oppnådde resultatene.

7. Stefan-Boltzmann-loven

Oppvarmede legemer utstråler energi i form av elektromagnetiske bølger av forskjellige lengder. Når vi sier at en kropp er «glødende», betyr det at temperaturen er høy nok til at termisk stråling kan oppstå i den synlige, lette delen av spekteret. På atomnivå blir stråling en konsekvens av utslipp av fotoner fra eksiterte atomer. Loven som beskriver avhengigheten av energien til termisk stråling av temperatur ble oppnådd på grunnlag av en analyse av eksperimentelle data av den østerrikske fysikeren Josef Stefan og teoretisk underbygget også av østerrikeren Ludwig Boltzmann.

For å forstå hvordan denne loven fungerer, se for deg et atom som sender ut lys i innvollene til solen. Lys absorberes umiddelbart av et annet atom, sendes ut på nytt av det - og overføres dermed langs kjeden fra atom til atom, på grunn av dette er hele systemet i energibalanse. I en likevektstilstand absorberes lys med en strengt definert frekvens av ett atom på ett sted samtidig med emisjon av lys med samme frekvens fra et annet atom på et annet sted. Som et resultat forblir lysintensiteten til hver bølgelengde i spekteret uendret.

Temperaturen inne i solen synker når du beveger deg bort fra sentrum. Derfor, når du beveger deg mot overflaten, tilsvarer spekteret av lysstråling høyere temperaturer enn omgivelsestemperaturen. Som et resultat, under gjentatt emisjon, i henhold til Stefan-Boltzmann-loven, vil det forekomme ved lavere energier og frekvenser, men på samme tid, på grunn av loven om bevaring av energi, vil det sendes ut et større antall fotoner. Således, når den når overflaten, vil spektralfordelingen tilsvare temperaturen på soloverflaten (ca. 5.800 K), og ikke til temperaturen i sentrum av solen (ca. 15.000.000 K). Energien som kommer til overflaten av solen (eller til overflaten av en varm gjenstand) forlater den i form av stråling. Stefan-Boltzmann-loven forteller oss bare hva den utstrålede energien er. Denne loven er skrevet slik:

der T er temperaturen (i kelvin) og y er Boltzmanns konstant. Det kan sees av formelen at når temperaturen stiger, øker ikke bare kroppens lysstyrke, men øker i mye større grad. Doble temperaturen og lysstyrken vil øke 16 ganger!

Så, i henhold til denne loven, utstråler ethvert legeme som har en temperatur over absolutt null energi. Så hvorfor, lurer man på, har ikke alle kropper kjølt seg ned til absolutt null på lenge? Hvorfor for eksempel kroppen din, som konstant utstråler termisk energi i det infrarøde området, karakteristisk for temperaturen til menneskekroppen (litt mer enn 300 K), ikke avkjøles?

Svaret på dette spørsmålet er faktisk to deler. For det første, med mat får du energi fra utsiden, som i prosessen med metabolsk assimilering av matkalorier av kroppen omdannes til termisk energi, som fyller opp energien som tapes av kroppen din i samsvar med Stefan-Boltzmann-loven. Et dødt varmblodig dyr kjøles ned til omgivelsestemperatur veldig raskt, siden energitilførselen til kroppen stopper.

Enda viktigere er det imidlertid at loven gjelder for alle kropper uten unntak med en temperatur over absolutt null. Derfor, når du gir din termiske energi til miljøet, ikke glem at kroppene du gir energi til - for eksempel møbler, vegger, luft - i sin tur utstråler termisk energi, og den overføres til deg. Hvis miljøet er kaldere enn kroppen din (som oftest er tilfellet), kompenserer dens termiske stråling for bare en del av varmetapet til kroppen din, og den veier opp for underskuddet ved å bruke interne ressurser. Hvis omgivelsestemperaturen er nær eller høyere enn kroppstemperaturen din, vil du ikke være i stand til å kvitte deg med overskuddsenergien som frigjøres i kroppen under stoffskiftet gjennom stråling. Og så kommer den andre mekanismen inn. Du begynner å svette, og sammen med svettedråper forlater overflødig varme kroppen din gjennom huden.

I formuleringen ovenfor gjelder Stefan-Boltzmann-loven bare for en absolutt svart kropp, som absorberer all stråling som faller på overflaten. Virkelige fysiske kropper absorberer bare en del av stråleenergien, og resten reflekteres av dem, men mønsteret der den spesifikke kraften til stråling fra overflaten deres er proporsjonal med T 4, er som regel også bevart i dette tilfellet , men i dette tilfellet må Boltzmann-konstanten erstattes med en annen koeffisient , som vil reflektere egenskapene til en ekte fysisk kropp. Slike konstanter bestemmes vanligvis eksperimentelt.

8. Historie om utvikling av fjernmålingsmetoder

Tegnede bilder - Fotografier - bakkefototeodolitundersøkelse - Luftfoto - luftmetoder - Konseptet fjernmåling dukket opp på 1800-tallet - Deretter begynte fjernmåling å bli brukt i det militære feltet for å samle informasjon om fienden og ta strategiske beslutninger - Etter andre verdenskrig begynte fjernmåling å bli brukt til observasjon for miljøet og vurdering av utviklingen av territorier, så vel som i sivil kartografi.

På 60-tallet av 2000-tallet, med ankomsten av romraketter og satellitter, gikk fjernmåling ut i verdensrommet -1960 - lanseringen av rekognoseringssatellitter som en del av CORONA-, ARGON- og LANYARD-programmene. -Program Mercury - mottok bilder av jorden. Project Gemini (1965-1966) - systematisk innsamling av fjernmålingsdata. Apollo-programmet (1968-1975) - fjernmåling av jordoverflaten og landing av en mann på månen - Lansering av Skylab-romstasjonen (1973-1974), - utforskning av jordressurser. Flyreiser av romferger (1981). Innhenting av multisonebilder med en oppløsning på 100 meter i det synlige og nær infrarøde området ved bruk av ni spektralkanaler.

9. Elementer for orientering av rombilder

Posisjonen til bildet på fotograferingstidspunktet bestemmes av tre elementer av intern orientering - kameraets brennvidde f, koordinatene x0, y0 til hovedpunktet o (fig. 1) og seks elementer for ekstern orientering - koordinatene til projeksjonssenteret S - XS, YS, ZS, de langsgående og tverrgående helningsvinklene til bildet b og u og rotasjonsvinkelen h.

Det er en sammenheng mellom koordinatene til objektpunktet og dets bilde i bildet:

hvor X, Y, Z og XS, YS, ZS er koordinatene til punktene M og S i OXYZ-systemet; X", Y", Z" - koordinatene til punktet m i SXYZ-systemet parallelt med OXYZ, beregnet fra x- og y-plankoordinatene:

a1 \u003d cos bcosch - sinbsinschsinch

a2 \u003d - cossinch - sinbsin schcosch

a3 \u003d - sinаcos u

b2 = cosschcosch (3)

c1 \u003d sinbcosch + cosbsinschsinch,

c2 \u003d - sinbcosch + cosbsinschcosch,

Retning kosinus.

Formlene for forbindelsen mellom koordinatene til punktet M til objektet (fig. 2) og koordinatene til bildene m1 og m2 på stereoparet P1 - P2 har formen:

BX, BY og BZ - projeksjoner av basis B på koordinataksene. Hvis de ytre orienteringselementene til stereoparet er kjent, kan koordinatene til objektpunktet bestemmes ved formel (4) (direkte reseksjonsmetode). Ved å bruke et enkelt bilde kan posisjonen til et objekts punkt bli funnet i det spesielle tilfellet når objektet er flatt, for eksempel flatt terreng (Z = const). x- og y-koordinatene til bildepunktene måles ved å bruke en monokomparator eller en stereokomparator. Innvendige orienteringselementer er kjent fra kamerakalibreringsresultater, og ytre orienteringselementer kan bestemmes ved fotografering av et objekt eller under fototriangulering (Se Fototriangulering). Hvis de ytre orienteringselementene til bilder er ukjente, blir koordinatene til objektpunktet funnet ved å bruke referansepunkter (reseksjonsmetode). Referansepunkt - et konturpunkt til et objekt identifisert i bildet, hvis koordinater er oppnådd som et resultat av geodetiske målinger eller fra fototriangulering. Ved hjelp av en reseksjon, bestemme først elementene i den relative orienteringen til bildene P1 - P2 (fig. 3) - b "1, h" 1, a "2, y" 2, h "2 i S1X"Y"Z " system; hvis X-akse faller sammen med grunnlaget, og Z-aksen ligger i hovedbasalplanet S1O1S2 til bildet P1. Deretter beregnes koordinatene til punktene i modellen i samme system. Til slutt, ved hjelp av ankerpunkter, overgang. fra modellpunktkoordinater til objektpunktkoordinater.

Relative orienteringselementer lar deg sette bildene i den posisjonen i forhold til hverandre som de opptok da de fotograferte objektet. I dette tilfellet skjærer hvert par av respektive stråler, for eksempel S1m1 og S2m2, og danner et punkt (m) av modellen. Settet med stråler som tilhører bildet kalles et ligament, og projeksjonssenteret - S1 eller S2 - kalles toppunktet til ligamentet. Skalaen til modellen er fortsatt ukjent pga avstanden S1S2 mellom toppunktene til leddbåndene er valgt vilkårlig. De korresponderende punktene til stereoparet m1 og m2 er i samme plan som går gjennom S1S2-basisen.

Forutsatt at de omtrentlige verdiene til de relative orienteringselementene er kjent, kan vi representere ligning (6) i en lineær form:

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

der db1",... e dm2" er korreksjoner til de omtrentlige verdiene til de ukjente, a,..., e er de partielle deriverte av funksjonen (6) med hensyn til variablene b1",... h2", l er verdien av funksjonen (6), beregnet fra omtrentlige verdier kjent for meg. For å bestemme elementene for relativ orientering, måles koordinatene til minst fem punkter i stereoparet, og deretter kompileres ligningene (7) og løses ved hjelp av metoden for suksessive tilnærminger. Koordinatene til punktene i modellen beregnes i henhold til formler (4), ved å velge lengden på grunnlaget B vilkårlig og anta

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

I dette tilfellet er de romlige koordinatene til punktene m1 og m2 funnet av formler (2), og retningscosinusene er funnet av formler (3): for bildet P1, av elementene b1",

og for øyeblikksbildet P2 av elementene b2", w2", h2".

I henhold til X" Y" Z"-koordinatene bestemmer modellpunktene koordinatene til objektpunktet:

hvor t er nevneren for modellskalaen. Retningscosinus oppnås ved formler (3), og erstatter i stedet for vinklene b, u og h den langsgående vinkelen til modellen o, den tverrgående vinkelen til modellen z og rotasjonsvinkelen til modellen u.

For å bestemme de syv elementene i den utvendige orienteringen til modellen - Skrevet på http://www.allbest.ru/

O, z, u, t - lag likninger (8) for tre eller flere referansepunkter og løs dem. Koordinatene til kontrollpunktene er funnet ved geodetiske metoder eller ved metoden for fototriangulering. Settet med punkter til objektet, hvis koordinater er kjent, danner en digital modell av objektet, som tjener til å tegne et kart og løse ulike tekniske problemer, for eksempel for å finne den optimale veiruten. I tillegg til analytiske metoder for å behandle bilder, brukes analoge, basert på bruk av fotogrammetriske enheter - Fototransformator, Stereograf, Stereoprojektor, etc.

Spalte- og panoramafotografier, samt fotografier oppnådd ved bruk av radar, fjernsyn, infrarøde termiske og andre bildesystemer, utvider mulighetene for fotografisk avbildning betydelig, spesielt innen romforskning. Men de har ikke et eneste projeksjonssenter, og deres ytre orienteringselementer endres kontinuerlig i prosessen med avbildning, noe som kompliserer bruken av slike bilder til måleformål.

10. Egenskaper til romfartsbilder

Flybilder er hovedresultatet av romfartsundersøkelser, hvor en rekke luftfarts- og romfartsmedier brukes. Dette er et todimensjonalt bilde av virkelige objekter, som ble oppnådd i henhold til visse geometriske og radiometriske (fotometriske) lover ved fjernregistrering av lysstyrken til objekter og er ment å studere synlige og skjulte objekter, fenomener og prosesser i omverdenen, samt å bestemme deres romlige posisjon. Luftfartsundersøkelser er delt inn i passive, som sørger for registrering av reflektert sol eller jordas egen stråling; aktiv, hvor registrering av reflektert kunstig stråling utføres. Skaleringsområde for romfartsbilder: fra 1:1000 til 1:100 000 000

De vanligste målestokkene: flyfoto 1:10 000 - 1:50 000, plass - 1:200 000 - 1:10 000 000.

Flybilder: analoge (vanligvis fotografiske), digitale (elektroniske). Bildet av digitale fotografier er dannet av separate identiske elementer - piksler (fra det engelske bildeelementet - pxel); lysstyrken til hver piksel er preget av ett tall. Egenskaper til romfartsbilder: Grafisk, Radiometrisk (fotometrisk), Geometrisk.

Visuelle egenskaper kjennetegner fotografienes evne til å gjengi fine detaljer, farger og toneoverganger til objekter.

Radiometriske vitner om nøyaktigheten av den kvantitative registreringen av lysstyrken til objekter ved et øyeblikksbilde.

Geometrisk karakteriserer muligheten for å bestemme størrelser, lengder og områder av objekter og deres relative posisjon fra bilder.

11. Forskyvning av punkter på et satellittbilde

Fordeler med romfotografering. Den flygende satellitten opplever ikke vibrasjoner og skarpe svingninger, derfor kan satellittbilder fås med høyere oppløsning og høy bildekvalitet enn flyfotografier. Bilder kan digitaliseres for senere databehandling.

Ulemper med satellittbilder: informasjon kan ikke behandles automatisk uten foreløpige transformasjoner. Under romfotografering skifter punkter (under påvirkning av jordens krumning), deres verdi ved kantene av bildet når 1,5 mm. Skalakonstansen er brutt i bildet, forskjellen mellom disse ved kantene og i midten av bildet kan være mer enn 3 %.

Ulempen med fotografering er dens ineffektivitet, tk. beholderen med filmen synker ikke mer enn en gang med noen få uker til jorden. Derfor blir fotografiske satellittbilder sjelden brukt til operasjonelle formål, men representerer informasjon av langvarig bruk.

Som du vet er et øyeblikksbilde en sentral projeksjon av terrenget, og et topografisk kart er ortogonalt. Et horisontalt bilde av et flatt område tilsvarer en ortogonal projeksjon, dvs. en projeksjon av et begrenset utsnitt av et topografisk kart. I denne forbindelse, hvis du konverterer et skråbilde til et horisontalt bilde av en gitt skala, vil posisjonen til konturene på bildet tilsvare posisjonen til konturene på et topografisk kart av en gitt skala. Terrenget får også punktene på bildet til å forskyve seg i forhold til deres posisjon på den ortogonale projeksjonen av den tilsvarende skalaen.

12. Stadier av fjernmåling og dataanalyse

Stereoopptak.

Multi-sone skyting. Hyperspektral fotografering.

Multippel skyting.

Flernivåskyting.

Multipolar skyting.

Kombinert metode.

Tverrfaglig analyse.

Teknikk for å få tak i fjernmålingsmaterialer

Luftfartsfotografering utføres i atmosfæriske gjennomsiktighetsvinduer ved bruk av stråling i forskjellige spektralområder - lys (synlig, nær og midt-infrarød), termisk infrarød og radiorekkevidder.

Fotografering

Høy grad av synlighet, dekning av store overflater med ett bilde.

Fotografering i hele det synlige området av det elektromagnetiske spekteret, i dets individuelle soner, så vel som i det nære IR-området (infrarødt).

Skyteskala avhenger av

Skytehøyder

Brennvidden til objektivet.

Avhengig av helningen til den optiske aksen, oppnå planlagte og perspektiviske bilder av jordens overflate.

COP med en overlapping på 60 % eller mer. Det spektrale området for fotografering dekker den synlige delen av den nære infrarøde sonen (opptil 0,86 mikron).

Skanneropptak

De mest brukte er multispektrale optisk-mekaniske systemer - skannere installert på satellitter for ulike formål.

Bilder som består av mange individuelle, sekvensielt ervervede elementer.

"skanning" - skanning av bildet ved hjelp av et skanningselement som skanner området element for element på tvers av bevegelsen til bæreren og sender en strålende fluks til linsen og deretter til en punktsensor som konverterer lyssignalet til et elektrisk. Dette elektriske signalet sendes til mottaksstasjoner via kommunikasjonskanaler. Bildet av terrenget oppnås kontinuerlig på et bånd sammensatt av striper - skanninger, brettet av individuelle elementer - piksler.

Skanneropptak

Skannerbilder kan oppnås i alle spektralområder, men de synlige og IR-områdene er spesielt effektive.

De viktigste egenskapene til skanneren er skanne(betraktnings)vinkelen og den øyeblikkelige synsvinkelen, hvis størrelse bestemmer bredden på stripen som filmes og oppløsningen. Avhengig av størrelsen på disse vinklene, er skannere delt inn i nøyaktige og undersøkelser.

For presisjonsskannere reduseres skannevinkelen til ±5°, og for undersøkelsesskannere økes den til ±50°. Oppløsningsverdien er omvendt proporsjonal med bredden på det filmede båndet.

Radarundersøkelse

Innhenting av bilder av jordoverflaten og objekter på den, uavhengig av værforhold, på dagtid og om natten, takket være prinsippet om aktiv radar.

Teknologien ble utviklet på 1930-tallet.

Radarundersøkelse av jorden utføres i flere seksjoner av bølgelengdeområdet (1 cm - 1 m) eller frekvenser (40 GHz - 300 MHz).

Naturen til bildet på et radarbilde avhenger av forholdet mellom bølgelengden og størrelsen på terrenguregelmessighetene: overflaten kan være ru eller jevn i varierende grad, noe som manifesterer seg i intensiteten til retursignalet og følgelig lysstyrken til det tilsvarende området i bildet. termisk skyting

Den er basert på påvisning av termiske anomalier ved å fikse den termiske strålingen til jordobjekter på grunn av endogen varme eller solstråling.

Det infrarøde området til spekteret av elektromagnetiske oscillasjoner er betinget delt inn i tre deler (i mikron): nær (0,74-1,35), medium (1,35-3,50), langt (3,50-1000).

Solvarme (ytre) og endogen (indre) varme varmer opp geologiske objekter på forskjellige måter. IR-stråling, som passerer gjennom atmosfæren, absorberes selektivt, og derfor kan termisk fotografering bare utføres i området der de såkalte "transparensvinduene" er plassert - steder der IR-stråler overføres.

Empirisk ble fire hovedtransparensvinduer (i mikron) identifisert: 0,74-2,40; 3,40-4,20; 8,0-13,0; 30,0-80,0.

rombilder

Tre hovedmåter å overføre data fra en satellitt til jorden.

Direkte dataoverføring til bakkestasjon.

De mottatte dataene lagres på satellitten og overføres deretter med en viss tidsforsinkelse til jorden.

Bruk av systemet med geostasjonære kommunikasjonssatellitter TDRSS (Tracking and Data Relay Satellite System).

13. ERDAS IMAGINE leveringssett

ERDAS IMAGINE er et av de mest populære geospatiale programvareproduktene i verden. ERDAS IMAGINE kombinerer i kraftig og brukervennlig programvare mulighetene til å behandle og analysere en rekke raster- og vektor geospatial informasjon, slik at du kan lage produkter som georefererte bilder som har gjennomgått forbedrede transformasjoner, ortomosaikk, vegetasjonsklassifiseringskart, flyklipp i "virtuell verden", vektorkart oppnådd som et resultat av behandling av fly- og rombilder.

IMAGINE Essentials er et startnivåprodukt som inneholder grunnleggende verktøy for visualisering, korreksjon og kartlegging. Lar deg bruke batchbehandling.

IMAGINE Advantage inkluderer alle funksjonene til IMAGINE Essentials. I tillegg gir den avansert spektral prosessering, endringsanalyse, ortokorreksjon, mosaikk, bildeanalyse. Tillater parallell batchbehandling.

IMAGINE Professional inkluderer alle funksjonene til IMAGINE Advantage. I tillegg tilbyr den et sett med avanserte verktøy for behandling av spektrale, hyperspektrale og radardata, samt romlig modellering. Inkluderer ERDAS ER Mapper.

Tilleggsmoduler, som SAR Interferometry, IMAGINE Objective og andre, utvider funksjonaliteten til programvarepakken, og gjør den til et universelt verktøy for å arbeide med geospatial informasjon.

14. Digitale data. Skjematisk representasjon av konvertering av rådata til pikselverdier

Digitale data i prosessen med å skanne sensoren genererer et elektrisk signal, hvis intensitet varierer avhengig av lysstyrken til området på jordens overflate. Ved multisoneavbildning tilsvarer separate uavhengige signaler forskjellige spektralområder. Hvert slikt signal endres kontinuerlig over tid, og for påfølgende analyse må det konverteres til et sett med numeriske verdier. For å konvertere et kontinuerlig analogt signal til digital form, deles det inn i deler som tilsvarer like samplingsintervaller (Figur 11). Signalet innenfor hvert intervall beskrives kun av gjennomsnittsverdien av intensiteten, og derfor går all informasjon om signalvariasjoner i dette intervallet tapt. Dermed er verdien av samplingsintervallet en av parameterne som oppløsningen til sensoren direkte avhenger av. Det bør også bemerkes at for digitale data velges vanligvis ikke en absolutt, men en relativ lysstyrkeskala, derfor gjenspeiler disse dataene ikke de sanne radiometriske verdiene som er oppnådd for en gitt scene.

15. Engineering system design

Når de designer et menneskeskapt system, inkludert informasjonssystemer, bestemmer de først og fremst målene som må oppnås, og de prioriterte oppgavene som skal løses under driften av systemet.

La oss definere hovedmålet for GIS "Caspian"-prosjektet som følger: å skape et flerbruks flerbrukersystem med operasjonelle informasjonstjenester for sentrale og lokale myndigheter, statlige miljøkontrollorganer, et beredskapsbyrå og dets divisjoner, olje- og gassindustriselskaper, samt andre offisielle eller private organisasjoner og personer. interessert i å løse de territorielle problemene i regionen.

Prioriterte oppgaver kan formuleres ut fra en kort beskrivelse av territoriet. Etter vår mening er disse oppgavene som følger:

kartlegging av naturlige strukturer og objekter med analyse og beskrivelse av geologiske, landskapsmessige og andre territorielle mønstre;

tematisk kartlegging av infrastrukturen til olje- og gassindustrien med en ganske nøyaktig referanse til den topografiske basen og landskapet, geomorfologiske, økologiske kart over kysten;

operasjonell kontroll og prognose for dynamikken til kystlinjen med en analyse av de territorielle problemene som oppstår i dette tilfellet (ødeleggelse av demninger, flom av oljebrønner, fjerning av oljesøl i havet, oljeforurensning av kystområder, etc.);

spore isforhold, spesielt i sokkelområder der olje produseres fra offshoreplattformer.

Basert på listen over prioriterte oppgaver formulerer vi de materielle kravene til systemet:

i den første fasen av systemimplementeringen, bruk de tilgjengelige NOAA/AVHRR og TERRA/MODIS romfasilitetene og overvåk følgelig store og mellomstore prosesser - termiske felt, isdekker, vannoverflater. Sørg for muligheten for å utvikle systemet ved å bruke aktive (RADARSAT-1, 2 ERS-1) og passive (Landsat-7. SPOT-4,1RS) høyoppløselige undersøkelser;

Systemet skal sørge for mottak, arkivering og behandling av bakkebaserte observasjonsdata innhentet både på nettverket av agrometeorologiske stasjoner og på subsatellittrekkevidder og teststeder. Sammensetningen av utstyret bestemmes avhengig av problemet som skal løses;

*Ekspedisjonære bakke- og flyobservasjoner kan også tjene som en ekstra kilde til informasjon. Avhengig av utstyret til disse ekspedisjonene, kan informasjon mottas online eller etter kontorbehandling.

Systemavtaler om tilgang til informasjon, vilkår for lagring av den, prising av primære og behandlede data osv. bør utvikles i fellesskap med interesserte departementer, regionale og distriktsakimater og andre statlige forbrukere av overvåkingsdata. Systemdesignet må gi mulighet for å inkludere passende kontroll- og serviceprogrammer.

Disse grunnleggende kravene definerer grensene som designeren ikke har rett over. Vi legger imidlertid merke til at jo smalere dette rammeverket er, jo strammere begrensningene er, desto lettere er det å designe og programmere. Derfor tilstreber en kompetent designer et nært samspill med kunden ved utvikling av tekniske spesifikasjoner.

Hensiktsmessigheten av å lage et slikt system har blitt bevist av en rekke eksempler på effektiv bruk av GIS for å løse en rekke territorielle problemer. Det særegne ved dette arbeidet er utformingen og implementeringen av GIS-overvåking og modellering av territorielle prosesser i det aktuelle territoriet, tatt i betraktning den eksisterende informasjonsteknologiske infrastrukturen.

I det første trinnet vil vi formulere minimumskravene som gjelder for et informasjonssystem (eller rettere sagt, for et hvilket som helst teknologisk) system for å sikre dets "levedyktighet". Et system kan fungere og utvikle seg effektivt hvis:

dets funksjonelle formål oppfyller behovene til miljøet (som regel også systemet) der det er nedsenket;

dens struktur motsier ikke arkitekturen til systemene den samhandler med;

strukturen er ikke internt motstridende og har en høy grad av fleksibilitet og modifiserbarhet;

prosedyrene som er innebygd i den kombineres på en effektiv måte i teknologiske kjeder som tilsvarer det generelle teknologiske oppsettet for systemets funksjon;

dens reduksjon eller utvidelse fører ikke til ødeleggelse av strukturen, og hvert stadium av systemets "livssyklus" brukes til å utføre hver versjon av det.

relevante funksjoner.

De oppførte betingelsene for effektiviteten til teknogene systemer kan være

illustrert med mange eksempler. Disse forholdene er spesielt tydelig demonstrert av de såkalte overvåkingssystemene. Blant dem er et kraftig overvåkingssystem, World Meteorological Service, et slående eksempel.

16. Dekrypteringsmetoder

Når du dechiffrerer et radar-luftfartsbilde, uavhengig av den valgte metoden, er det nødvendig:

oppdage et mål eller terrengobjekt i bildet;

identifisere målet eller objektet i terrenget;

analysere det oppdagede målet eller terrengobjektet og bestemme deres kvantitative og kvalitative egenskaper;

ordne resultatene av dekodingen i form av et grafikk- eller tekstdokument.

Avhengig av forholdene og ytelsesstedet kan tolkningen av radarbilder deles inn i felt, luftfoto, kamera og kombinert.

Null dekryptering

Ved felttolkning blir dekoderen direkte på bakken ledet av karakteristiske og lett gjenkjennelige objekter i terrenget, og sammenligner konturene til objekter med radarbildene deres, setter resultatene av identifikasjon med konvensjonelle tegn på et fotografi eller et topografisk kart.

Under felttolkning, underveis, ved direkte målinger, bestemmes de numeriske og kvalitative egenskapene til objekter (egenskapene til vegetasjon, vannforekomster, strukturer ved siden av dem, egenskaper ved bosetninger, etc.). Samtidig kan objekter som ikke var avbildet på bildet på grunn av sin lille størrelse eller fordi de ikke fantes på opptakstidspunktet, plottes inn på bildet eller kartet. Under felttolkning opprettes standarder (nøkler) spesielt eller tilfeldig, ved hjelp av hvilke det i fremtiden, under kontorforhold, blir lettere å identifisere objekter av samme type terreng.

Ulempene med felttolkning av bilder er dets møysommelighet når det gjelder tid og kostnader, og kompleksiteten i organiseringen.

Aerovisuell tolkning av romfartsbilder

Nylig, i praksisen med flyfotografisk arbeid, har den aerovisuelle metoden for å dechiffrere flyfotografier blitt brukt i økende grad. Denne metoden kan med hell brukes til å tyde radarbilder av terrenget.

Essensen av den aerovisuelle metoden er identifikasjon av bilder av et objekt fra et fly eller helikopter. Observasjon kan utføres gjennom optiske og infrarøde enheter. Aerovisuell tolkning av radarbilder kan øke produktiviteten og redusere kostnadene ved felttolkning.

Dataene som er oppnådd som et resultat av tolkningen av dette bildet vil tillate oss å bestemme plasseringen av forurensningskildene og vurdere deres intensitet (fig. 12).

Kameratolkning av romfartsbilder

Ved kameratolkning av bilder utføres identifisering av objekter og deres tolkning uten å sammenligne bilder med naturen, ved å studere bilder av objekter i henhold til deres dekodingstrekk. Kameratolkning av bilder er mye brukt i utarbeidelse av konturradarkart, oppdatering av topografiske kart, geologisk forskning og ved korrigering og komplettering av kartografisk materiale i vanskelig tilgjengelige områder.

Imidlertid har kameral tolkning en betydelig ulempe - det er umulig å fullt ut få all nødvendig informasjon om området. I tillegg tilsvarer ikke resultatene av kameratolkning av bilder tidspunktet for tolkningen, men opptaksøyeblikket. Derfor virker det svært hensiktsmessig å kombinere kamera- og felt- eller luftvisuell tolkning av bilder, dvs. deres kombinasjon.

Med kombinert tolkning av bilder utføres hovedarbeidet med gjenkjenning og identifisering av objekter under kontorforhold, og i felt eller under flukt utføres og identifiseres de objektene eller deres egenskaper som ikke kan identifiseres på kontoret.

Kameradekryptering er delt inn i to metoder:

direkte eller semi-instrumentell dechiffrering;

instrumentell dekoding.

Direkte dekrypteringsmetode

Med den direkte dekodingsmetoden undersøker utøveren visuelt, uten enheter eller ved hjelp av forstørrelsesenheter, bildet og, basert på dekodingstrekkene til bildet og hans erfaring, identifiserer og tolker objektene.

Med den direkte metoden for å dechiffrere bilder, er instrumentene som brukes hjelpemidler, og forbedrer observasjonsforholdene. Noen enheter lar dekrypteringsenheten bestemme de kvantitative egenskapene til de dekrypterte objektene. Men hovedrollen i gjenkjenning, gjenkjennelse og tolkning spilles av en person.

Hjelpeenheter og verktøy inkluderer sett med forstørrelsesglass med ulike forstørrelser, måleskalaer, stereoskop, parallakselinjaler, parallaksometre, spesialinnretninger for tolkning, projeksjonsskjermer, fjernsyn og elektro-optiske lukkede systemer som forbedrer betingelsene for å tyde bilder.

17. Forvrengning av satellittbilder

Analyse av delsystemet til et reelt rombilde fører til konklusjonen at kildene til forvrengning (støy) i satellittbilder kan representeres av tre undersystemer med forvrengningsfaktorer:

feil i driften av film- og opptaksutstyr;

"støy" fra miljøet for forplantning av elektromagnetisk stråling og egenskaper på overflaten til objektet for skyting;

endre medieretningen mens du fotograferer.

En slik systematisering gjør det mulig å utvikle en strategi for å studere og korrigere satellittbildeforvrengninger, siden den fører til følgende konklusjoner:

arten av forvrengningene forårsaket av kilder av den andre og tredje typen med mindre modifikasjoner, hovedsakelig relatert til spektralområdet som brukes, vil være den samme for alle bildesystemer. Av denne grunn kan slike forvrengninger studeres ved å abstrahere til en viss grad fra en bestemt type filmutstyr;

arten av forvrengningene forårsaket av kildene til den første gruppen er fastslått av en omfattende studie av utstyret, og det er nødvendig å utvikle metoder for dets kalibrering og kontroll under drift i bane, som skal tillate å korrigere de fleste forvrengninger forårsaket av den ufullkomne funksjonen til utstyret.

Forvrengningsfaktorer kan også deles inn etter måten forvrengningene forårsaket av denne eller den andre støykilden tas i betraktning:

faktorer, hvis påvirkning kan tas i betraktning relativt enkelt og med tilstrekkelig nøyaktighet ved å introdusere korreksjoner til koordinatene til punktene i bildet, og disse korreksjonene beregnes i henhold til endelige matematiske formler;

faktorer, hvis vurdering krever bruk av moderne metoder for matematisk statistikk og teorien om behandling av målinger.

I utenlandske publikasjoner om satellittbilder kalles disse undersystemene med forvrengningsfaktorer henholdsvis forutsigbare og målbare, det vil si at de krever målinger og matematisk og statistisk behandling av resultatene deres.

...

Lignende dokumenter

    Overvåking av bosettingsobjekter: essens og oppgaver, informasjonsstøtte. Moderne fjernmålingssystemer: luftfart, rom, bakke. Bruk av luft- og romundersøkelser for å overvåke objektene i bosetningen.

    avhandling, lagt til 15.02.2017

    Fordeler med metoder for fjernmåling av jorden fra verdensrommet. Typer filming, metoder for bildebehandling. Typer erosjonsprosesser og deres manifestasjon på rombilder. Overvåking av filtrerings- og flomprosesser fra industrielle sedimentasjonstanker.

    semesteroppgave, lagt til 05.07.2015

    Utføre undersøkelser av hydrografiske objekter. Krav til utstyr for fjernmåling av jorden under geoøkologiske studier av olje- og gasskomplekset. Kjennetegn ved bildebehandlingsutstyret installert på romfartøy.

    semesteroppgave, lagt til 15.03.2016

    Egenskaper ved fjernmålingsdatadekoding for strukturell-geomorfologisk analyse. Genetiske typer olje- og gassakkumuleringssoner og deres tolkning. Opplegg for strukturell-geomorfologisk tolkning av Ilovlinskoye-feltet.

    sammendrag, lagt til 24.04.2012

    Dekoding - analyse av luft- og romundersøkelsesmaterialer for å trekke ut informasjon om jordens overflate fra dem. Innhenting av informasjon gjennom direkte observasjoner (kontaktmetode), ulemper ved metoden. Avkodingsklassifisering.

    presentasjon, lagt til 19.02.2011

    Anvendte problemer løst ved hjelp av metoder og midler for fjernmåling. Beregning av undersøkelsesparametere for arealforvaltning og matrikkel. Grunnleggende krav til nøyaktigheten av tolkningsresultater ved opprettelse av grunnkart over landområder.

    kontrollarbeid, lagt til 21.08.2015

    Grunner for å bruke bildedekodingsmetoden. Påvirkningen fra isbreer på planetens natur. Estimering av jordens snø- og isressurser fra verdensrommet. Verdien av satellittbilder. Stadier av "romhjelp"-programmet. Behovet for rekreasjonskort.

    sammendrag, lagt til 17.11.2011

    Metoder for å studere hav og hav fra verdensrommet. Behovet for fjernmåling: satellitter og sensorer. Kjennetegn ved havet studert fra verdensrommet: temperatur og saltholdighet; havstrømmer; bunntopografi; bioproduktivitet. Arkiver av satellittdata.

    semesteroppgave, lagt til 06.06.2014

    Luftfotografering og romfotografering - innhenting av bilder av jordens overflate fra fly. Ordning for innhenting av primærinformasjon. Atmosfærens påvirkning på elektromagnetisk stråling under filming. Optiske egenskaper til objekter på jordoverflaten.

    presentasjon, lagt til 19.02.2011

    Dechiffrere tegn på de viktigste geologiske og geomorfologiske elementene. Direkte dechiffrerende tegn. Kontrast-analog metode for å sammenligne med referansebilder og indikatorer og sammenligne og sammenligne objekter innenfor ett bilde.

innsamling av informasjon om et objekt eller fenomen ved hjelp av en opptaksenhet som ikke er i direkte kontakt med dette objektet eller dette fenomenet. Begrepet "fjernmåling" omfatter vanligvis registrering (opptak) av elektromagnetisk stråling gjennom forskjellige kameraer, skannere, mikrobølgemottakere, radarer og andre enheter av denne typen. Fjernmåling brukes til å samle inn og registrere informasjon om havbunnen, jordens atmosfære og solsystemet. Det utføres ved hjelp av skip, fly, romfartøy og bakkebaserte teleskoper. Feltorienterte vitenskaper som geologi, skogbruk og geografi bruker også ofte fjernmåling for å samle inn data for sin forskning. se også KOMMUNIKASJON SATELLITT; ELEKTROMAGNETISK STRÅLING.

Bursha M. Grunnleggende om romgeodesi. M., 19711975
Fjernmåling innen meteorologi, oseanologi og hydrologi. M., 1984
Seybold E., Berger W. havbunn. M., 1984
Mishev D. Fjernmåling av jorden fra verdensrommet. M., 1985

Finn " FJERNSØKING" på

Innhenting og behandling av data for GIS er det viktigste og mest tidkrevende steget i opprettelsen av slike informasjonssystemer. For tiden anses metoden for å skaffe data om objekter basert på jordfjernmåling (ERS) og GPS-målinger å være den mest lovende og økonomisk gjennomførbare metoden.

I bred forstand er fjernmåling mottak av alle ikke-kontaktmetoder av informasjon om jordens overflate, objekter på den eller i dens dybder. Tradisjonelt inkluderer fjernmålingsdata bare de metodene som gjør det mulig å få et bilde av jordoverflaten fra verdensrommet eller fra luften i hvilken som helst del av det elektromagnetiske spekteret.

Det finnes flere typer avbildning som bruker de spesifikke egenskapene til stråling med forskjellige bølgelengder. Når du utfører en geografisk analyse, i tillegg til selve fjernmålingen, brukes romlige data fra andre kilder nødvendigvis - digitale topografiske og tematiske kart, infrastrukturopplegg, eksterne databaser. Bilder tillater ikke bare å identifisere ulike fenomener og objekter, men også å vurdere dem kvantitativt.

Fordelene med metoden for fjernmåling av jorden er som følger:

Relevansen av data på undersøkelsestidspunktet (de fleste kartografiske materialer er håpløst utdaterte);

Høy effektivitet av datainnsamling;

Høy nøyaktighet av databehandling på grunn av bruk av GPS-teknologier;

Høyt informasjonsinnhold (bruken av spektral-sonal, infrarød og radaravbildning lar deg se detaljer som ikke kan skilles fra vanlige bilder);

Økonomisk gjennomførbarhet (kostnaden for å skaffe informasjon gjennom fjernmåling er betydelig lavere enn bakkearbeid);

Evnen til å oppnå en tredimensjonal terrengmodell (relieffmatrise) gjennom bruk av stereomodus eller lidar-lydmetoder og, som et resultat, evnen til å utføre tredimensjonal modellering av en seksjon av jordoverflaten (virtual reality-systemer) .

Fjernmetoder er preget av det faktum at opptaksenheten er betydelig fjernet fra objektet som studeres. I slike studier av fenomener og prosesser på jordoverflaten kan avstander til objekter måles fra enheter til tusenvis av kilometer. Denne omstendigheten gir den nødvendige oversikten over overflaten og gjør det mulig å oppnå de mest generaliserte bildene.

Det finnes ulike klassifiseringer av fjernmåling. La oss merke oss det viktigste med tanke på praktisk datainnsamling i olje- og gassindustrien.

Selvstråling av objekter og reflektert stråling fra andre kilder kan registreres. Disse kildene kan være solen eller selve bildeutstyret. I sistnevnte tilfelle brukes koherent stråling (radar, sonarer og lasere), som gjør det mulig å registrere ikke bare strålingsintensiteten, men også dens polarisering, fase og dopplerskifte, som gir tilleggsinformasjon. Det er klart at driften av selvemitterende (aktive) sensorer ikke avhenger av tidspunktet på dagen, men det krever en betydelig mengde energi. Dermed er lydtypene etter signalkilde:

Aktiv (stimulert utslipp av objekter initiert av en kunstig kilde til retningsbestemt handling);

Passiv (egen, naturlig reflektert eller sekundær termisk stråling av objekter på jordens overflate på grunn av solaktivitet).

Filmutstyr kan plasseres på ulike plattformer. Plattformen kan være et romfartøy (SC, satellitt), et fly, et helikopter og til og med et enkelt stativ. I sistnevnte tilfelle har vi å gjøre med terrestrisk undersøkelse av sidene til objekter (for eksempel for arkitektoniske og restaureringsoppgaver) eller skrå undersøkelse fra naturlige eller kunstige høyhusobjekter. Den tredje typen plattform vurderes ikke på grunn av at den tilhører spesialiteter som er langt fra den som disse forelesningene ble skrevet for.

En plattform kan romme flere bildeenheter, kalt instrumenter eller sensorer, som er vanlig for romfartøy. For eksempel har Resurs-O1-satellitter MSU-E og MSU-SK-sensorer, og SPOT-satellitter har to identiske HRV-sensorer (SPOT-4 - HRVIR). Det er klart at jo lenger plattformen med sensoren er fra objektet som studeres, jo større dekning og mindre detaljer vil de resulterende bildene ha.

Derfor skilles det for øyeblikket ut følgende typer undersøkelser for å innhente fjernmålingsdata:

1. Romskyting (fotografisk eller optoelektronisk):

Pankromatisk (oftere i en bred synlig del av spekteret) - det enkleste eksemplet er svart-hvitt-fotografering;

Farge (fotografering i flere, oftere ekte farger på ett medium);

Multizone (samtidig, men separat bildefiksering i forskjellige soner av spekteret);

Radar (radar);

2. Luftfotografering (fotografisk eller optisk-elektronisk):

De samme typene fjernmåling som i romfotografering;

Lidar (laser).

Begge typer undersøkelser er mye brukt i olje- og gassindustrien når du oppretter et GIS-bedrift, mens hver av dem opptar sin egen nisje. Rombilder (CS) har en lavere oppløsning (fra 30 til 1 m, avhengig av type undersøkelse og type romfartøy), men på grunn av dette dekker det store områder. Satellittbilder brukes til å kartlegge store områder for å få operativ og oppdatert informasjon om området for foreslått geologisk leting, det grunnleggende grunnlaget for å lage et globalt GIS for gruveområdet, miljøovervåking av oljesøl, etc. . I dette tilfellet brukes både vanlig monokrom (svart-hvitt-opptak) og spektral sone.

Luftfotografering (AFS), lar deg få et bilde med høyere oppløsning (fra 1-2 m til 5-7 cm). Flyfoto benyttes for å skaffe svært detaljerte materialer for løsning av matrikkelproblemer i forhold til leide arealer til gruvedrift, regnskap og eiendomsforvaltning. I tillegg synes bruk av flyfotografering i dag å være det beste alternativet for å innhente data for å lage et GIS for lineært utvidede objekter (olje, gassrør, etc.) på grunn av muligheten for å bruke en "korridor" undersøkelse.

Egenskapene til de resulterende bildene (både APS og CS), dvs. evnen til å oppdage og måle et bestemt fenomen, objekt eller prosess avhenger av egenskapene til sensorene, henholdsvis. Hovedkarakteristikken er oppløsningen.

Fjernmålingssystemer er preget av flere typer oppløsninger: romlig, spektral, radiometrisk og tidsmessig. Begrepet "oppløsning" refererer vanligvis til romlig oppløsning.

Romlig oppløsning (Figur 1) karakteriserer størrelsen på de minste objektene som er synlige i bildet. Avhengig av oppgavene som skal løses, kan data med lav (mer enn 100 m), middels (10 - 100 m) og høy (mindre enn 10 m) oppløsning brukes. Bilder med lav romlig oppløsning er generelle og tillater engangsdekning av store områder – opp til hele halvkulen. Slike data brukes oftest i meteorologi, i overvåking av skogbranner og andre storskala naturkatastrofer. I dag er bilder med middels romlig oppløsning hovedkilden til data for overvåking av det naturlige miljøet. Satellitter med bildeutstyr som opererer i dette spekteret av romlige oppløsninger er blitt lansert og blir lansert av mange land - Russland, USA, Frankrike, etc., noe som sikrer konstant og kontinuitet i observasjonen. Inntil nylig ble høyoppløselige undersøkelser fra verdensrommet utført nesten utelukkende av hensyn til militær etterretning, og fra luften - for topografisk kartlegging. Imidlertid er det i dag allerede flere kommersielt tilgjengelige romsensorer med høy oppløsning (KVR-1000, IRS, IKONOS) som gjør det mulig å utføre romlig analyse med større nøyaktighet eller foredle analyseresultater ved middels eller lav oppløsning.


Spektral oppløsning indikerer hvilke deler av spekteret av elektromagnetiske bølger (EMW) som registreres av sensoren. Når man analyserer naturmiljøet, for eksempel for miljøovervåking, er denne parameteren den viktigste. Konvensjonelt kan hele spekteret av bølgelengder som brukes i fjernmåling deles inn i tre seksjoner - radiobølger, termisk stråling (IR-stråling) og synlig lys. En slik inndeling skyldes forskjellen i interaksjonen mellom elektromagnetiske bølger og jordoverflaten, forskjellen i prosessene som bestemmer refleksjon og stråling av EMW.

Den mest brukte EMW-serien er synlig lys og kortbølget infrarød stråling ved siden av. I dette området bærer reflektert solstråling hovedsakelig informasjon om overflatens kjemiske sammensetning. Akkurat som det menneskelige øyet skiller stoffer etter farge, fanger en fjernmålingssensor «farge» i ordets bredere betydning. Mens det menneskelige øyet kun registrerer tre seksjoner (soner) av det elektromagnetiske spekteret, er moderne sensorer i stand til å skille mellom titalls og hundrevis av slike soner, noe som gjør det mulig å pålitelig oppdage objekter og fenomener fra deres tidligere kjente spektrogrammer. For mange praktiske problemer er det ikke alltid nødvendig med slike detaljer. Hvis objektene av interesse er kjent på forhånd, kan du velge et lite antall spektralsoner der de vil være mest merkbare. Så, for eksempel, er det nære infrarøde området veldig effektivt for å vurdere vegetasjonstilstanden, bestemme graden av dens hemming. For de fleste applikasjoner leveres en tilstrekkelig mengde informasjon av multisoneavbildning fra LANDSAT (USA), SPOT (Frankrike), Resurs-O (Russland) satellitter. Sollys og klart vær er avgjørende for vellykket bildebehandling i dette bølgelengdeområdet.

Vanligvis utføres optisk avbildning enten umiddelbart i hele det synlige området (pankromatisk), eller i flere smalere soner av spekteret (flersonalt). Ceteris paribus, pankromatiske bilder har en høyere romlig oppløsning. De er best egnet for topografiske oppgaver og for å klargjøre grensene for objekter identifisert på flersonebilder med lavere romlig oppløsning.

Termisk IR-stråling (Figur 2) bærer informasjon hovedsakelig om overflatetemperaturen. I tillegg til direkte bestemmelse av temperaturregimene til synlige objekter og fenomener (både naturlige og kunstige), gjør termiske bilder det mulig å indirekte avsløre hva som er skjult under jorden - underjordiske elver, rørledninger, etc. Siden termisk stråling skapes av objektene selv, er det ikke nødvendig med sollys for å ta bilder (det er enda mer sannsynlig å forstyrre). Slike bilder gjør det mulig å spore dynamikken til skogbranner, olje- og gassbluss og underjordiske erosjonsprosesser. Det skal bemerkes at det er teknisk vanskelig å få romtermiske bilder med høy romlig oppløsning, derfor er bilder med en oppløsning på ca 100 m tilgjengelig i dag.Termofotografering fra fly gir også mye nyttig informasjon.

Centimeterrekkevidden til radiobølger brukes til radarundersøkelser. Den viktigste fordelen med bilder av denne klassen er deres allværsevne. Siden radaren registrerer sin egen stråling reflektert av jordoverflaten, krever den ikke solenergi
lys. I tillegg passerer radiobølger i dette området fritt gjennom kontinuerlige skyer og er til og med i stand til å trenge ned til en viss dybde i jorda. Refleksjonen av radiobølger i centimeter fra overflaten bestemmes av dens tekstur ("ruhet") og tilstedeværelsen av forskjellige filmer på den. Så, for eksempel, radarer er i stand til å oppdage tilstedeværelsen av en oljefilm 50 mikron tykk eller mer på overflaten av vannforekomster selv med betydelige bølger. I prinsippet er radarundersøkelser fra fly i stand til å oppdage underjordiske objekter som rørledninger og lekkasjer fra dem.

Radiometrisk oppløsning bestemmer lysstyrkeområdet som kan sees i et bilde. De fleste sensorer har en radiometrisk oppløsning på 6 eller 8 bits, som er nærmest det øyeblikkelige dynamiske området for menneskelig syn. Men det finnes sensorer med høyere radiometrisk oppløsning (10 bits for AVHRR og 11 bits for IKONOS), som lar deg se flere detaljer i veldig lyse eller veldig mørke områder av bildet. Dette er viktig når du fotograferer objekter som er i skyggen, samt når bildet inneholder store vannflater og land samtidig. I tillegg er sensorer som AVHRR radiometrisk kalibrert, noe som muliggjør nøyaktige kvantitative målinger.

Til slutt bestemmer den tidsmessige oppløsningen hvor ofte den samme sensoren kan fange opp et bestemt område av jordens overflate. Denne parameteren er svært viktig for å overvåke nødsituasjoner og andre raskt utviklende fenomener. De fleste satellitter (nærmere bestemt deres familier) gir re-imaging etter noen dager, noen - etter noen timer. I kritiske tilfeller kan bilder fra ulike satellitter brukes til daglig observasjon, men det må tas i betraktning at bestilling og levering i seg selv kan ta betydelig tid. En løsning er å kjøpe en mottakerstasjon som lar deg motta data direkte fra satellitten. Denne praktiske løsningen for kontinuerlig overvåking brukes av noen organisasjoner i Russland som har datamottaksstasjoner fra Resurs-O-satellitter. For å spore endringer i ethvert territorium er muligheten for å få arkivbilder (retrospektive) også viktig.

Høyde satellittbaner kan deles inn i tre grupper: 1) lave høyder: 100-500 km (bemannede skip og orbitalstasjoner); 2) Gjennomsnittlige høyder: 500-2000 km (ressurs- og meteorologiske satellitter); 3) Great Heights: 36000-40000 km (geostasjonære satellitter - hastigheten til satellitten er lik hastigheten på jordens rotasjon - konstant overvåking av et bestemt område på overflaten).

Posisjonen til banen i forhold til solen. For romundersøkelser er banens evne til å opprettholde en konstant orientering mot solen av stor betydning. Baner der vinkelen mellom banens plan og retningen til solen forblir konstant kalles solsynkron. Fordelen med slike baner er at de gir samme belysning av jordoverflaten langs romfartøyets flybane.

B.A. Dvorkin, S.A. Dudkin

Revolusjonerende utvikling av datamaskin, rom, informasjonsteknologi på slutten av XX - tidlig XXI århundrer. førte til kvalitative endringer i industrien for fjernmåling av jorden (ERS): romfartøy med ny generasjons bildesystemer har dukket opp som gjør det mulig å få bilder med ultrahøy romlig oppløsning (opptil 41 cm for GeoEye-1-satellitten). Filming utføres i hyperspektral og flerkanals multispektral (for øyeblikket opptil 8 kanaler på WorldView-2-satellitten) moduser. De siste årenes hovedtrender er fremveksten av nye ultrahøyoppløselige satellitter med forbedrede egenskaper (fransk Pleiades-system), utvikling av et konsept for operasjonell og global høyoppløselig avbildning av jordoverflaten ved bruk av konstellasjoner av små satellitter (den Tysk RapidEye-konstellasjon, påfyll av DMC-konstellasjonen med en høyoppløselig satellitt, avanserte satellitter SkySat, NovaSAR, etc.). I fjernmålingsteknologier, i tillegg til tradisjonelle områder (forbedring av romlig oppløsning, tilføyelse av nye spektrale kanaler, automatisering av prosesseringsprosesser og rask datalevering), er det utvikling knyttet til operasjonell videoopptak av objekter fra verdensrommet (for eksempel utviklinger av SkyBox Imaging, USA).

I denne gjennomgangen vil vi karakterisere noen av de mest interessante fjernmålingssatellittene med høy og ultrahøy oppløsning som er skutt opp i bane i løpet av de siste to årene og planlagt å bli skutt opp i løpet av de neste 3–4 årene.

RUSSLAND

I samsvar med Federal Space Program i 2012 ble et lite romfartøy (SC) skutt opp "Kanopus-V". Den er designet for å gi avdelinger i Roscosmos, det russiske nøddepartementet, det russiske departementet for naturressurser, Roshydromet, det russiske vitenskapsakademiet og andre interesserte avdelinger driftsinformasjon. Blant oppgavene satellitten står overfor er:

  • påvisning av skogbranner, store utslipp av forurensninger til miljøet;
  • overvåking av menneskeskapte og naturlige nødsituasjoner, inkludert naturlige hydrometeorologiske fenomener;
  • overvåking av landbruksaktiviteter, naturressurser (inkludert vann og kyst);
  • arealbruk;
  • operativ observasjon av spesifiserte områder av jordoverflaten .

Et eksempelbilde fra Kanopus-V-romfartøyet er vist i fig. en.

HovedtrekkKA "Kanopus-V"

KA "Kanopus-V"

I tillegg til Kanopus-V-satellitten, ferdigstilles for tiden Resurs-DK1 (lansert i 2006) og Monitor-E (lansert i 2005) som en del av den russiske orbitale fjernmålingskonstellasjonen. Funksjonene til Resurs-DK1-romfartøyet er økte operasjonelle og nøyaktige egenskaper for de oppnådde bildene (oppløsning 1 m i pankromatisk modus, 2–3 m i multispektral modus). Satellittdata brukes aktivt til å lage og oppdatere topografiske og spesielle kart, informasjonsstøtte for rasjonell naturforvaltning og økonomisk aktivitet, inventar av skog og jordbruksareal og andre oppgaver.

Optoelektroniske romfartøyer vil være en fortsettelse av oppdraget til innenlandske høyoppløselige naturressurssatellitter "Ressurs-P", som etter planen skal lanseres i 2013. Ved opprettelsen av satellitten brukes tekniske løsninger utviklet under opprettelsen av romfartøyet Resurs-DK1. Bruken av en sirkulær solsynkron bane med en høyde på 475 km vil forbedre observasjonsforholdene betydelig. Fra seks til tre dager vil observasjonsfrekvensen forbedres. Skyting vil bli utført i pankromatisk og 5-kanals multispektral modus. I tillegg til høyoppløselig optisk-elektronisk utstyr, vil satellitten være utstyrt med et hyperspektralt spektrometer (HSA) og et vidvinkel multispektralt bildekompleks med høy (SHMSA-VR) og medium (SHMSA-SR) oppløsning (SHMSA-SR) ).

Hovedkarakteristikkene til romfartøyet "Resurs-P"

I nær fremtid planlegges den russiske orbitalkonstellasjonen for fjernmåling utvidet med lanseringen av satellitter i Obzor-serien.

Gruppering av fire optisk-elektroniske romfartøyer "Obzor-O" er designet for operativ multispektral avbildning av Russland, tilstøtende territorier til nabostater og individuelle regioner på jorden. På 1. trinn (2015–2017) er det planlagt å skyte opp to romfartøyer, på 2. trinn (2018–2019) - to til. Obzor-O-systemet vil tjene til å gi satellittbildedata til det russiske departementet for nødsituasjoner, det russiske landbruksdepartementet, det russiske vitenskapsakademiet, Rosreestr, andre departementer og avdelinger, samt regioner i Russland. Det er planlagt å installere prototyper av hyperspektralt utstyr på Obzor-O romfartøy nr. 1 og nr. 2.

Hovedkarakteristikkene til romfartøyet "Obzor-O"

De viktigste tekniske egenskapene til undersøkelsesutstyret til romfartøyet Obzor-O

Fotograferingsmodus multispektral
Trinn 1 Trinn 2
spektralområde, mikron 7 samtidige spektralkanaler: 8 samtidige spektralkanaler:
m ikke mer enn 7 (for kanal 0,50–0,85); ikke mer enn 14 (for andre kanaler) ikke mer enn 5 (for kanal 0,50–0,85); ikke mer enn 20 (for kanal 0,55–1,70); ikke mer enn 14 (for andre kanaler)
radiometrisk oppløsning, biter per piksel 12
m 30–45 20–40
Skyting båndbredde, km minst 85 minst 120
Fang ytelsen til hvert romfartøy, millioner kv. km/dag 6 8
skytefrekvens, dag 30 7
Mbps 600

radar romfartøy "Obzor-R" er designet for å skyte i X-bandet når som helst på dagen (uavhengig av værforhold) av hensyn til den sosioøkonomiske utviklingen i Den russiske føderasjonen. Obzor-R vil tjene til å levere radarundersøkelsesdata til det russiske departementet for nødsituasjoner, det russiske landbruksdepartementet, Rosreestr, andre departementer og avdelinger, samt regioner i Russland.

Hovedkarakteristikkene til romfartøyet"Obzor-R"

"Obzor-R"

Spektralområde X-bånd (3,1 cm)
skytefrekvens, dag 2 (i breddegradsbåndet fra 35 til 60°N)
Modus m siktelinjen, km Skyting båndbredde, km Polarisering
High Detail Frame Mode (VDC) 1 2×470 10 Enkelt (valgfritt - H/H, V/V, H/V, V/H)
Detaljert rammemodus (DC) 3 2×600 50 Enkelt (valgfritt - H/H, V/V, H/V, V/H); dobbel (valgfritt - V/(V+H) og H/(V+H))
Smalbåndsrutemodus (BM) 5 2×600 30
3 2×470
Rutemodus 20 2×600 130
40 230
Bredbåndsrutemodus 200 2×600 400
300 600
500 2×750 750

HVITERUSSLAND

Lansert i 2012 sammen med den russiske Kanopus-V-satellitten BKA(hviterussisk romfartøy), gir full dekning av landets territorium med satellittbilder. I følge den internasjonale klassifiseringen tilhører romfartøyet klassen av små satellitter (det er helt identisk med Kanopus-V-romfartøyet). Nyttelasten til SKA inkluderer pankromatiske og multispektrale kameraer med en fangstbåndbredde på 20 km. De resulterende bildene gjør det mulig å se objekter på jordens overflate med en oppløsning på 2,1 m i pankromatisk modus og 10,5 m i multispektral modus. Dette er tilstrekkelig til å utføre ulike overvåkingsoppgaver som å identifisere branner osv. Men i fremtiden kan landet trenge en satellitt med høyere oppløsning. Hviterussiske forskere er klare til å begynne å utvikle et romfartøy med en oppløsning på opptil 0,5 m. Den endelige beslutningen om prosjektet til den nye satellitten vil tilsynelatende bli tatt i 2014, og lanseringen kan forventes tidligst i 2017.

UKRAINA

SC lansering "Sich-2" ble utført innenfor rammen av det nasjonale romprogrammet i Ukraina for å videreutvikle systemet for romovervåking og geoinformasjonsstøtte for landets nasjonale økonomi. Satellitten er utstyrt med en optisk-elektronisk sensor med tre spektrale og en pankromatisk kanal, samt en mellominfrarød skanner og Potential vitenskapelig utstyrskompleks. Blant hovedoppgavene som Sich-2-oppdraget står overfor er: overvåking av landbruks- og landressurser, vannforekomster, tilstanden til skogvegetasjonen, kontroll av nødområder. Et eksempelbilde fra romfartøyet Sich-2 er vist i fig. 2.

HovedtrekkKA "Sich-2"

Lanseringsdato: 17. august 2011
Utskytningskjøretøy: RN "Dnepr"
Utvikler: GKB "Southern" dem. M.K. Yangel
Operatør: State Space Agency of Ukraine
Masse romfartøy, kg 176
Bane Type av Solsynkron
Høyde, km 700
Humør, grader. 98,2
år 5

De viktigste tekniske egenskapene til filmutstyrKA "Sich-2"

Statens romfartsorganisasjon i Ukraina planlegger å skyte opp romfartøyet Sich-3-O med en oppløsning som er bedre enn 1 m i nær fremtid. Satellitten lages ved Yuzhnoye Design Bureau.

I USA utvikler fjernmålingsindustrien seg aktivt, først og fremst innen ultrahøyoppløsningssektoren. 1. februar 2013 forente to ledende amerikanske selskaper DigitalGlobe og GeoEye, verdenslederne innen levering av ultrahøy oppløsningsdata. Det nye selskapet beholdt navnet DigitalGlobe. Den totale markedsverdien av selskapet er 2,1 milliarder dollar.

Som et resultat av fusjonen er DigitalGlobe nå unikt posisjonert for å tilby et bredt spekter av satellittbilder og geografiske informasjonstjenester. Til tross for monopolposisjonen i det mest lønnsomme segmentet av markedet, kommer hoveddelen av inntekten (75-80%) til det kombinerte selskapet fra en forsvarsordre under det 10-årige EnhanctdView (EV)-programmet verdt 7,35 milliarder dollar, som gir for statlig anskaffelse av kommersielle satellittressurser i interessen til National geospatial intelligence Agency (NGA).

For tiden er DigitalGlobe operatør for WorldView-1 (oppløsning - 50 cm), WorldView-2 (46 cm), QuickBird (61 cm), GeoEye-1 (41 cm) og IKONOS (1 m) ultrahøy oppløsning fjernmålingssatellitter. Den totale daglige ytelsen til systemet er mer enn 3 millioner kvadratmeter. km.

I 2010 inngikk DigitalGlobe en kontrakt med Ball Aerospace om å utvikle, bygge og skyte opp en satellitt WorldView-3. Kontrakten har en verdi på 180,6 millioner dollar Exelis VIS ble tildelt en kontrakt på 120,5 millioner dollar for å bygge et bildebehandlingssystem ombord for WorldView-3-satellitten. WorldView-3-bildesystemet vil være likt det som er installert på romfartøyet WoldView-2. I tillegg vil opptak bli utført i SWIR (8 kanaler; 3,7 m oppløsning) og CAVIS (12 kanaler; 30 m oppløsning).

Hovedkarakteristikkene til romfartøyetWorldView-3

De viktigste tekniske egenskapene til romfartøysavbildningsutstyrWorldView-3

Fotograferingsmodus Pankromatisk multispektral
spektralområde, mikron 0,50–0,90 0,40–0,45 (lilla eller kystnære)

0,45–0,51 (blå)

0,51–0,58 (grønn)

0,585–0,625 (gul)

0,63–0,69 (rød)

0,63–0,69 (ekstrem rød eller rød kant)

0,77–0,895 (nær IR-1)

0,86–1,04 (nær IR-2)
Romlig oppløsning (i nadir), m 0,31 1,24
hagl 40
radiometrisk oppløsning, biter per piksel 11
Geolokaliseringsnøyaktighet, m CE90 mono = 3,5
Skyting båndbredde, km 13,1
skytefrekvens, dag 1
Ja
Filformat GeoTIFF, NITF

Lovende romfartøy GeoEye-2 begynte å bli utviklet i 2007. Den vil ha følgende spesifikasjoner: oppløsning i pankromatisk modus - 0,25–0,3 m, forbedrede spektrale egenskaper. Sensorprodusenten er Exelis VIS. Opprinnelig var oppskytingen av satellitten planlagt i 2013, men etter sammenslåingen av DigitalGlobe og GeoEye ble det besluttet å fullføre etableringen av satellitten, lagre den for påfølgende erstatning av en av satellittene i bane, eller til det øyeblikket da etterspørselen gjør lanseringen lønnsom for selskapet.

11. februar 2013 ble et nytt romfartøy skutt opp Landsat-8(LDCM-prosjektet - Landsat Data Continuity Mission). Satellitten vil fortsette å fylle opp banken med bilder som er oppnådd ved hjelp av Landsat-satellitter i 40 år og dekker hele jordens overflate. To sensorer er installert på Landsat-8-romfartøyet: optoelektronisk (Operational Land Imager, OLI) og termisk (Thermal InfraRed Sensor, TIRS).

Hovedkarakteristikkene til romfartøyetLandsat-8

Lanseringsdato 11. februar 2013
Oppskytningssted: Vandenberg Air Force Base
Utskytningskjøretøy: RN Atlas 5
Utvikler: Orbital Sciences Corporation (OSC) (tidligere General Dynamics Advanced Information Systems) (plattform); Ball Aerospace (nyttelast)
Operatører: NASA og USGS
Vekt, kg 2623
Bane Type av Solsynkron
Høyde, km 705
Humør, grader. 98,2
Estimert driftsperiode, år 5

De viktigste tekniske egenskapene til romfartøysavbildningsutstyrLandsat-8

FRANKRIKE

I Frankrike er den viktigste kommersielle operatøren av fjernmålingssatellitter Astrium GEO-Information Services, en geoinformasjonsavdeling av det internasjonale selskapet Astrium Services. Selskapet ble grunnlagt i 2008 som et resultat av sammenslåingen av det franske selskapet SpotImage og Infoterra-gruppen av selskaper. Astrium Services-GEO-Information er operatør for SPOT og Pleiades høy- og ultrahøyoppløselige optiske satellitter, TerraSAR-X og TanDEM-X nye generasjons radarsatellitter. Astrium Services-GEO-Information har hovedkontor i Toulouse og har 20 kontorer og mer enn 100 distributører over hele verden. Astrium Services er en del av European Aeronautic Defence and Space Company (EADS).

SPOT (Satellite Pour L'Observation de la Terre) satellittsystemet for observasjon av jordoverflaten ble designet av den franske nasjonale romfartsorganisasjonen (CNES) sammen med Belgia og Sverige. SPOT-systemet inkluderer en rekke romfartøyer og bakkeanlegg. Satellittene som for tiden er i bane er SPOT-5 (lansert i 2002) og SPOT-6(lansert i 2012; Fig. 3). SPOT-4-satellitten ble tatt ut av drift i januar 2013. SPOT-7 det er planlagt oppskyting i 2014. SPOT-6 og SPOT-7 satellitter har identiske egenskaper.

Hovedkarakteristikkene til romfartøyetSPOT-6 og FÅ ØYE PÅ-7

De viktigste tekniske egenskapene til romfartøysavbildningsutstyrSPOT-6 og FÅ ØYE PÅ-7


Lansert i 2011-2012 KA Pleiader-1EN og Pleiader-1B(Fig. 4), lanserte Frankrike et jordbildeprogram med ultrahøy oppløsning i konkurranse med amerikanske kommersielle fjernmålingssystemer.


Høyoppløsningsprogrammet Pleiades er en integrert del av det europeiske fjernmålingssatellittsystemet og har vært ledet av det franske romfartsorganisasjonen CNES siden 2001.

Pleiades-1A og Pleiades-1B satellittene er synkronisert i samme bane på en slik måte at de kan gi daglige bilder av det samme området av jordoverflaten. Ved å bruke neste generasjons romteknologi som fiberoptiske gyrostabiliseringssystemer, har romfartøyer utstyrt med toppmoderne systemer enestående manøvrerbarhet. De kan kartlegge hvor som helst i en 800 km stripe på mindre enn 25 sekunder med en geolokaliseringsnøyaktighet på mindre enn 3 m (CE90) uten å bruke bakkekontrollpunkter og 1 m ved å bruke bakkepunkter. Satellitter er i stand til å fange opp mer enn 1 million kvadratmeter. km per dag i pankromatiske og multispektrale moduser.

Hovedkarakteristikkene til romfartøyetPleiader-1EN og Pleiader-1B

De viktigste tekniske egenskapene til filmutstyrPleiader-1EN og Pleiader-1B

Fotograferingsmodus Pankromatisk multispektral
spektralområde, mikron 0,48–0,83 0,43–0,55 (blå)

0,49–0,61 (grønn)

0,60–0,72 (rød)

0,79–0,95 (nær IR)
Romlig oppløsning (i nadir), m 0,7 (etter behandling - 0,5) 2.8 (etter behandling - 2)
Maksimalt avvik fra nadir, hagl 50
Geolokaliseringsnøyaktighet, m CE90=4,5
Skyting båndbredde, km 20
skyteprestasjon, millioner kv. km/dag mer enn 1
skytefrekvens, dag 1 (avhengig av breddegraden til skyteområdet)
Filformat GeoTIFF
Dataoverføringshastighet til bakkesegmentet, Mbps 450

JAPAN

Den mest kjente japanske fjernmålingssatellitten var ALOS (optisk-elektronisk undersøkelse med en oppløsning på 2,5 m i pankromatisk modus og 10 m i multispektral modus, samt radarundersøkelse i L-båndet med en oppløsning på 12,5 m). ALOS-romfartøyet ble opprettet som en del av det japanske romfartsprogrammet og er finansiert av den japanske romfartsorganisasjonen JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency).

ALOS-romfartøyet ble skutt opp i 2006, og 22. april 2011 oppsto det problemer med kontrollen av satellitten. Etter tre uker med mislykkede forsøk på å gjenopprette driften av romfartøyet, 12. mai 2011, ble kommandoen gitt om å slå av strømmen til satellittutstyret. Foreløpig er kun arkivbilder tilgjengelige.

ALOS-satellitten vil bli erstattet av to romfartøyer samtidig - en optisk-elektronisk, den andre - radar. Dermed nektet JAXA-byråets spesialister å kombinere optiske og radarsystemer på én plattform, som ble implementert på ALOS-satellitten, hvor to optiske kameraer (PRISM og AVNIR) og en radar (PALSAR) er installert.

radar romfartøy ALTID-2 planlagt lansert i 2013

Hovedkarakteristikkene til romfartøyet ALTID-2

De viktigste tekniske egenskapene til romfartøysavbildningsutstyr ALTID-2

Lansering av optoelektronisk romfartøy ALTID-3 planlagt i 2014. Den vil være i stand til å kartlegge i pankromatisk, multispektral og hyperspektral modus.

HovedtrekkKAALTID-3

De viktigste tekniske egenskapene til filmutstyrKAALTID-3

Det bør også bemerkes det japanske prosjektet ASNARO (Advanced Satellite with New system ARchitecture for Observation), som ble initiert av USEF (Institute for Unmanned Space Experiment Free Flyer) i 2008. Prosjektet er basert på innovative teknologier for å lage mini-satellittplattformer (vekt 100–500 kg) og filmsystemer. Et av målene med ASNARO-prosjektet er å lage en ny generasjon ultrahøyoppløselig mini-satellitt som kan konkurrere med satellitter fra andre land med lignende egenskaper på grunn av billigere data og muligheten til å designe og produsere enheter på kortere tid. Satellitt ASNARO designet for å kartlegge jordens overflate i interessen til statlige organisasjoner i Japan og er planlagt lansert i 2013.

Hovedkarakteristikkene til romfartøyetASNARO

De viktigste tekniske egenskapene til romfartøysavbildningsutstyrASNARO

INDIA

Et av de mest effektive fjernmålingsprogrammene er opprettet i landet på grunnlag av et planlagt system for statlig finansiering av romindustrien. India driver med suksess en konstellasjon av romfartøyer for forskjellige formål, inkludert KA RESOURCESAT- og СARTOSAT-seriene.

I tillegg til satellittene som allerede opererer i bane, ble et romfartøy skutt opp i april 2011 RESOURCESAT-2, designet for å løse problemene med å forhindre naturkatastrofer, forvaltning av vann og landressurser (fig. 5).

Hovedkarakteristikkene til romfartøyetRESOURCESAT-2


26. april 2012 ble romfartøyet skutt opp RISAT-1 med en multifunksjonell C-båndsradar (5,35 GHz). Satellitten er designet for døgnkontinuerlig og allværs avbildning av jorden i ulike moduser. Kartlegging av jordoverflaten utføres i C-området av bølgelengder med variabel polarisering av stråling (HH, VH, HV, VV).

Hovedkarakteristikkene til romfartøyetRISAT-1

De viktigste tekniske egenskapene til romfartøysavbildningsutstyrRISAT-1

Spektralområde C-bånd
Modus Nominell romlig oppløsning, m Oppmålingsstrimmelbredde, km Skytevinkelområde, gr. Polarisering
Ultra høy oppløsning (høyoppløsning SpotLight - HRS) <2 10 20–49 Enkelt
høy oppløsning

(Fin oppløsning Stripmap-1 - FRS-1)

 3 30 20–49
høy oppløsning

(Fin oppløsning Stripmap-2 - FRS-2)

 6 30 20–49 firedoblet
Middels oppløsning / lav oppløsning (middels oppløsning ScanSAR-MRS / Grov oppløsning ScanSAR - CRS) 25/50 120/240 20–49 Enkelt

En konstellasjon av optisk-elektroniske romfartøyer fra den kartografiske serien CARTOSAT opererer i bane. Den neste satellitten i CARTOSAT-3-serien er planlagt skutt opp i 2014. Den vil være utstyrt med optisk-elektronisk utstyr med en enestående romlig oppløsning på 25 cm.

KINA

Kina har i løpet av de siste 6 årene skapt en flerbruks orbitalkonstellasjon av fjernmålingssatellitter, bestående av flere romsystemer - satellitter for spesifikk rekognosering, samt designet for oseanografi, kartografi, overvåking av naturressurser og nødsituasjoner.

I 2011 lanserte Kina flere fjernmålingssatellitter enn andre land: to Yaogan (YG)-12 overvåkingssatellitter (med et optoelektronisk system med submeteroppløsning) og Yaogan (YG)-13 (med en syntetisk blenderradar); KA Hai Yang (HY) - 2A med et mikrobølgeradiometer lkx for å løse oseanografiske problemer; Zi Yuan (ZY) - 1-02C multi-purpose naturressursovervåkingssatellitt for departementet for land- og naturressurser (oppløsning 2,3 m i pankromatisk modus og 5/10 m i multispektral modus i en undersøkelsesstripe 54 km og 60 km bred) ; optisk mikrosatellitt (35 kg) TianXun (TX) med en oppløsning på 30 m.

I 2012 ble Kina igjen lederen når det gjelder antall oppskytinger - den nasjonale fjernmålingskonstellasjonen (ikke medregnet meteorologiske satellitter) ble fylt opp med ytterligere fem satellitter: Yaogan (YG) - 14 og Yaogan (YG) -15 (artsrekognosering ), Zi Yuan (ZY) - 3 og Tian Hui (TH) - 2 (kartleggingssatellitter), Huan Jing (HJ) radar - 1C.

romfartøy TH-1 og TH-2- de første kinesiske satellittene som kan motta stereobilder i form av en triplett for geodetiske målinger og kartografisk arbeid. De er identiske i sine tekniske egenskaper og fungerer i henhold til et enkelt program. Hver satellitt er utstyrt med tre kameraer – et stereotriplett-stereokamera, et pankromatisk kamera med høy oppløsning og et multispektralt kamera – som kan fange opp hele jordoverflaten for vitenskapelig forskning, landovervåking, geodesi og kartografi.

Satellitter er designet for å løse mange problemer:

  • opprette og oppdatere topografiske kart;
  • opprettelse av digitale høydemodeller;
  • opprettelse av 3D-modeller;
  • overvåking av landskapsendringer;
  • overvåking av arealbruk;
  • overvåke tilstanden til landbruksavlinger, forutsi utbytte;
  • overvåking av skogforvaltning og overvåking av skogens tilstand;
  • overvåking av vanningsanlegg;
  • overvåking av vannkvalitet;

De viktigste egenskapene til romfartøy

Lanseringsdatoer 24. august 2010 (TH-1), 6. mai 2012 (TH-2)
launcher CZ-2D
Utvikler China Aerospace Science and Technology Corporation, Chinese Academy of Space Technology (CAST)
Operatør: Beijing Space Eye Innovation Technology Company (BSEI)
Vekt, kg 1000
Bane Type av Solsynkron
Høyde, km 500
Humør, grader. 97,3
Estimert driftsperiode, år 3

De viktigste tekniske egenskapene til filmutstyr

Fotograferingsmodus Pankromatisk multispektral Stereo (triplett)
spektralområde, mikron 0,51–0,69 0,43–0,52 (blå)

0,52–0,61 (grønn)

0,61–0,69 (rød)

0,76–0,90 (nær IR)

 0,51–0,69
Romlig oppløsning (i nadir), m 2 10 5
Geolokaliseringsnøyaktighet, m CE90=25
Skyting båndbredde, km 60 60 60
skytefrekvens, dag 9
Muligheten for å få et stereopar Ja

CANADA

9. januar 2013 kunngjorde MDA at de hadde signert en kontrakt på 706 millioner dollar med Canadian Space Agency for å bygge og skyte opp en konstellasjon med tre radarsatellitter. RADARSAT Constellation Mission (RCM). Kontraktens varighet er 7 år.

RCM-konstellasjonen vil gi radar-dekning hele døgnet av landets territorium. Dataene kan inkludere gjentatte bilder av de samme områdene til forskjellige tider av døgnet, noe som vil forbedre overvåkingen av kystsoner, områder med nordlige, arktiske vannveier og andre områder av strategiske og forsvarsmessige interesser. RCM-systemet vil også inkludere et sett med automatisert bildetolkning, som, kombinert med rask innhenting av data, umiddelbart vil oppdage og identifisere skip over hele verdenshavene. Det forventes en betydelig akselerasjon av databehandlingen - kundene vil motta nødvendig informasjon nesten i sanntid.

RCM-konstellasjonen vil kartlegge jordoverflaten i C-båndet (5,6 cm), med variabel polarisering av stråling (HH, VH, HV, VV).

De viktigste egenskapene til RCM-romfartøyer

De viktigste tekniske egenskapene til RCM romfartøys bildebehandlingsutstyr

Spektralområde C-bånd (5,6 cm)
skytefrekvens, dag 12
Modus Nominell romlig oppløsning, m Skyting båndbredde, km skytevinkelområde, grader. Polarisering
Lav oppløsning 100 x 100 500 19–54 Enkelt (valgfritt - HH eller VV eller HV eller VH);

dobbel (valgfritt - HH/HV eller VV/VH)
Middels oppløsning (middels oppløsning - maritim) 50 x 50 350 19–58
16 x 16 30 20–47
Middels oppløsning (middels oppløsning – land) 30 x 30 125 21–47
Høy oppløsning (høy oppløsning) 5 x 5 30 19–54
Super høy oppløsning (svært høy oppløsning) 3 x 3 20 18–54
Is/olje Lavstøymodus 100 x 100 350 19–58
Skipsdeteksjonsmodus forskjellig 350 19–58

KOREA

Siden begynnelsen av arbeidet med implementeringen av romprogrammet i 1992, har det blitt opprettet et nasjonalt fjernmålingssystem i Republikken Korea. Korea Aerospace Research Institute (KARI) har utviklet en serie KOMPSAT (Korean Multi-Purpose Satellite) jordobservasjonssatellitter. Romfartøyet KOMPSAT-1 ble brukt til militære formål frem til slutten av 2007. I 2006 ble KOMPSAT-2-satellitten skutt opp i bane.

Romfartøy ble skutt opp i 2012 KOMPSAT-3 er en fortsettelse av KOMPSAT-oppdraget og er designet for å oppnå digitale bilder av jordoverflaten med en romlig oppløsning på 0,7 m i pankromatisk modus og 2,8 m i multispektral modus.

HovedtrekkKA KOMPSAT-3

De viktigste tekniske egenskapene til filmutstyrKA KOMPSAT-3

KOMPSAT-5-prosjektet er en del av den koreanske nasjonale utviklingsplanen MEST (departementet for utdanning, vitenskap og teknologi), som startet i 2005. KA KOMPSAT-5 Korea Aerospace Research Institute (KARI) er også under utvikling. Hovedoppgaven til det fremtidige oppdraget er å lage et radarsatellittsystem for å løse overvåkingsproblemer. Kartlegging av jordoverflaten vil bli utført i C-båndet med variabel polarisering av stråling (HH, VH, HV, VV).

Hovedkarakteristikkene til romfartøyetKOMPSAT-5

Lanseringsdato: 2013 (planlagt)
Utskytningsrampe: Yasny lanseringsbase (Russland)
Utskytningskjøretøy: Dnepr bærerakett (Russland)
Utvikler: KARI (Korea Aerospace Research Institute), Thales Alenia Space (Italia; luftbåren radarbildesystem - SAR)
Operatør: KARI
Vekt (kg 1400
Bane Type av Solsynkron
Høyde, km 550
Helning, gr. 97,6
Estimert driftsperiode, år 5

De viktigste tekniske egenskapene til filmutstyrKOMPSAT-5

STORBRITANNIA

Det britiske selskapet DMC International Imaging Ltd (DMCii) er operatør for satellittkonstellasjonen Disaster Monitoring Constellation (DMC) og jobber både i interessene til myndighetene i landene som eier satellittene og leverer rombilder til kommersiell bruk.
DMC-konstellasjonen gir sanntidsdekning av katastrofeområder for offentlige etater og kommersiell bruk. Satellittene skyter også for å løse problemene med landbruk, skogbruk, etc. og inkluderer 8 mini fjernmålingssatellitter som tilhører Algerie, Storbritannia, Spania, Kina og Nigeria. Satellittutvikleren er det britiske selskapet Surrey Satellite Technology Ltd (SSTL). Alle satellitter er i solsynkron bane for å gi daglig global dekning.

Den britiske satellitten UK-DMC-2, en del av DMC-konstellasjonen, ble skutt opp i 2009. Den kartlegger i en multispektral modus med en oppløsning på 22 m i et 660 m bredt bånd. Tre nye satellitter skal etter planen skytes opp i 2014 DMC-3en, b, c med forbedrede funksjoner. De vil kartlegge i et 23 km bredt bånd med en oppløsning på 1 m i pankromatisk modus og 4 m i 4-kanals multispektral modus (inkludert infrarød kanal).

SSTL fullfører for tiden utviklingen av en ny budsjettradarsatellitt: en 400 kilos SC NovaSAR-S vil være SSTL-300-plattformen med en innovativ S-båndsradar. SSTLs tilnærming til konstruksjon og design gjør at et fullstendig NovaSAR-S-oppdrag kan distribueres innen 24 måneder etter bestilling.

NovaSAR-S vil gjennomføre radarundersøkelser i fire moduser med en oppløsning på 6-30 m i ulike polarisasjonskombinasjoner. De tekniske parameterne til satellitten er optimert for et bredt spekter av bruksområder, inkludert flomovervåking, avlingsvurdering, skogovervåking, klassifisering av landdekke, katastrofehåndtering og marin overvåking, som skipssporing, oppdagelse av oljesøl.

SPANIA

En nasjonal spansk konstellasjon av fjernmålingssatellitter er under dannelse. I juli 2009 ble Deimos-1-satellitten, som er en del av den internasjonale DMC-konstellasjonen, skutt opp i bane. Den fanger opp i en multispektral modus med en oppløsning på 22 m i et 660 m bredt bånd. Operatøren av satellitten, Deimos Imaging, ble opprettet som et resultat av et samarbeid mellom det spanske luftfartsingeniørselskapet Deimos Space og Remote Sensing Laboratory of universitetet i Valladolid (LATUV)). Hovedmålet til det nye selskapet er utvikling, implementering, drift og kommersiell bruk av fjernmålingssystemer. Selskapet er lokalisert i Valladolid (Spania).

Deimos Imaging utvikler for tiden en høyoppløselig satellitt Deimos-2, hvis lansering er planlagt til 2013. Deimos-2 romfartøyet er designet for å oppnå rimelige, høykvalitets multispektrale fjernmålingsdata. Sammen med romfartøyet Deimos-1 vil Deimos-2-satellitten danne et enkelt Deimos Imaging-satellittsystem.

Hovedkarakteristikkene til romfartøyetDeimos-2

De viktigste tekniske egenskapene til romfartøysavbildningsutstyrDeimos-2

I løpet av de neste to årene starter implementeringen av det nasjonale programmet for observasjon av jorden fra verdensrommet PNOTS (Programa Nacional de Observación de la Tierra por Satélite). KA paz(oversatt fra spansk som "fred"; et annet navn er SEOSAR - Satélite Español de Observación SAR) - den første spanske radarsatellitten med dobbeltbruk - er en av komponentene i dette programmet. Satellitten vil være i stand til å skyte under alle værforhold, dag og natt, og vil primært oppfylle ordre fra den spanske regjeringen knyttet til sikkerhets- og forsvarsspørsmål. Paz-romfartøyet vil være utstyrt med en syntetisk blenderradar utviklet av Astrium GmbH på radarplattformen til TerraSAR-X-satellitten.

Hovedkarakteristikkene til romfartøyetpaz

De viktigste tekniske egenskapene til romfartøysavbildningsutstyrpaz

Spektralområde X-bånd (3,1 cm)
Modus Nominell romlig oppløsning, m Skyting båndbredde, km skytevinkelområde, grader. Polarisering
Ultra høy oppløsning (høyoppløsning SpotLight - HS) <(1 х 1) 5x5 15–60 Enkelt (valgfritt - VV eller HH); dobbel (VV/HH)
høy oppløsning

(SpotLight-SL)

 1 x 1 10x10 15–60
High Definition Bredbånd (StripMap - SM) 3x3 30 15–60 Enkelt (valgfritt - VV eller HH); dobbel (valgfritt - VV/HH eller HH/HV eller VV/VH)
Middels oppløsning (ScanSAR - SC) 16x6 100 15–60 Enkelt (valgfritt - VV eller HH)

I 2014 er det planlagt å lansere en annen komponent av PNOTS KA-programmet Ingenio(et annet navn er SEOSat; Satélite Español de Observación de la Tierra). Satellitten vil være i stand til høyoppløselig multispektral avbildning for behovene til den spanske regjeringen og kommersielle kunder. Oppdraget er finansiert og koordinert av CDTI (Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial). Prosjektet er kontrollert av European Space Agency.

Hovedkarakteristikkene til romfartøyet Ingenio

De viktigste tekniske egenskapene til romfartøysavbildningsutstyr Ingenio

EUROPEISK ROMBYRÅ

I 1998, for å sikre omfattende overvåking av miljøet, besluttet de styrende organene i EU å implementere programmet GMES (Global Monitoring for Environment and Security), som skulle utføres i regi av EU-kommisjonen i samarbeid med European Space Agency (European Space Agency, ESA) og European Environment Agency (EEA). Som verdens største jordobservasjonsprogram til dags dato, vil GMES gi myndigheter og andre brukere svært nøyaktig, oppdatert og tilgjengelig informasjon for bedre å kontrollere miljøendringer, forstå årsakene til klimaendringer, holde folk trygge og mer.

I praksis vil GMES bestå av et komplekst sett med observasjonssystemer: fjernmålingssatellitter, bakkestasjoner, skip, atmosfæriske sonder, etc.

GMES-romkomponenten vil være avhengig av to typer fjernmålingssystemer: Sentinel-satellitter spesialdesignet for GMES-programmet (deres operatør vil være ESA), og nasjonale (eller internasjonale) satellittfjernmålingssystemer inkludert i de såkalte GMES-assistanseoppdragene ( GMES-bidragsoppdrag; GCM-er) .

Oppskytingen av Sentinel-satellitter vil begynne i 2013. De vil kartlegge ved hjelp av ulike teknologier, som radar og optoelektroniske multispektrale sensorer.

For å implementere GMES-programmet under generell veiledning av ESA, utvikles fem typer fjernmålingssatellitter Sentinel, som hver vil utføre et spesifikt oppdrag knyttet til jordovervåking.

Hvert Sentinel-oppdrag vil inkludere en dobbel-satellitt-konstellasjon for å gi best områdedekning og raskere re-undersøkelser for å forbedre datapålitelighet og fullstendighet for GMES.

Oppdrag Sentinel-1 vil være en konstellasjon av to radarsatellitter i polar bane utstyrt med en syntetisk aperturradar (SAR) for C-båndsundersøkelser.

Skyting av radarsatellitter Sentinel-1 vil ikke avhenge av været og tid på døgnet. Oppdragets første satellitt skal etter planen lanseres i 2013, og den andre i 2016. Sentinel-1-oppdraget er designet spesielt for GMES-programmet, og vil fortsette C-bånds radarundersøkelsene initiert og videreført av ERS-1, ERS-2, Envisat satellittsystemer (operatør ESA) og RADARSAT-1,2 (drevet av MDA, Canada).

Sentinel-1-konstellasjonen forventes å dekke hele Europa, Canada og store skipsruter hver 1-3 dag, uavhengig av værforhold. Radardata vil bli levert innen en time etter at undersøkelsen ble utført - en stor forbedring i forhold til eksisterende radarsatellittsystemer.

Hovedkarakteristikkene til romfartøyetvakt-1

Datoer for oppskyting av satellitt (planlagt): 2013 (Sentinel-1A), 2016 (Sentinel-1B)
Utskytningskjøretøy: Soyuz bærerakett (Russland)
Utviklere: Thales Alenia Space Italia (Italia), EADS Astrium GmbH (Tyskland), Astrium UK (Storbritannia)
Vekt, kg 2280
Bane Type av Polar solsynkron
Høyde, km 693
Estimert driftsperiode, år 7

De viktigste tekniske egenskapene til filmutstyrKAvakt-1

Par med satellitter Sentinel-2 vil regelmessig levere høyoppløselige satellittbilder til hele jorden, og sikre kontinuiteten i datainnsamlingen med egenskaper som ligner på SPOT- og Landsat-programmene.

Sentinel-2 vil være utstyrt med en opto-elektronisk multispektral sensor for avbildning med en oppløsning på 10 til 60 m i de synlige, nær infrarøde (VNIR) og kortbølge infrarøde (SWIR) spektralsonene, inkludert 13 spektralbånd, som garanterer visningen av forskjeller i vegetasjonstilstanden, inkludert tidsmessige endringer, og minimerer innvirkningen på atmosfærisk kvalitet.

En bane med en gjennomsnittlig høyde på 785 km, tilstedeværelsen av to satellitter i oppdraget, vil gjøre det mulig å gjennomføre gjentatte undersøkelser hver 5. dag ved ekvator og hver 2.-3. dag på middels breddegrader. Den første satellitten er planlagt skutt opp i 2013.

Økning av skårbredden, sammen med høy repeterbarhet av undersøkelser, vil gjøre det mulig å spore prosesser i rask endring, for eksempel endringer i vegetasjonens natur i vekstsesongen.

Det unike med Sentinel-2-oppdraget er assosiert med en kombinasjon av stor territoriell dekning, hyppige re-undersøkelser og, som et resultat, systematisk anskaffelse av full dekning av hele jorden ved høyoppløselig multispektral avbildning.

Hovedkarakteristikkene til romfartøysatellittenvakt-2

Datoer for oppskyting av satellitt (planlagt): 2013 (Sentinel-2A), 2015 (Sentinel-2B)
Utskytningsrampe: Kourou romhavn (Frankrike)
Utskytningskjøretøy: RN "Rokot" (Russland)
Utvikler: EADS Astrium Satellites (Frankrike)
Operatør: European Space Agency
Vekt, kg 1100
Bane Type av Solsynkron
Høyde, km 785
Estimert driftsperiode, år 7

Hovedformålet med oppdraget Sentinel-3 er observasjon av havoverflatetopografi, hav- og landoverflatetemperatur, hav- og landfarge med høy grad av nøyaktighet og pålitelighet for å støtte havprognosesystemer, samt å overvåke miljø og klima.

Sentinel-3 er etterfølgeren til de veletablerte ERS-2- og Envisat-satellittene. Et par Sentinel-3-satellitter vil ha høy undersøkelsesrepeterbarhet. Satellittbaner (815 km) vil gi en komplett datapakke hver 27. dag. Oppskytingen av den første satellitten til Sentinel-3-oppdraget er planlagt til 2013, rett etter Sentinel-2. Sentinel-3B-satellitten skal etter planen lanseres i 2018.

Sentinel-4 og Sentinel-5-oppdragene er designet for å gi atmosfærisk sammensetningsdata for deres respektive GMES-tjenester. Begge oppdragene vil bli implementert på en meteorologisk satellittplattform som drives av European Organization for Satellite Meteorology EUMETSAT. Satellittene er planlagt skutt opp i 2017–2019.

BRASIL

Luftfartsindustrien er en av de mest innovative og viktige grenene av den brasilianske økonomien. Det brasilianske romprogrammet vil motta 2,1 milliarder dollar i føderale investeringer over fire år (2012-2015).

Nasjonalt institutt for romforskning (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE) jobber sammen med departementet for vitenskap og teknologi og har blant annet ansvar for å drive romovervåking.

I samarbeid med Kina utvikler INPE CBERS-familien av satellitter. Takket være det vellykkede oppdraget til CBERS-1 og CBERS-2 satellittene, har regjeringene i de to landene besluttet å signere en ny avtale for å utvikle og lansere ytterligere to felles satellitter. CBERS-3 og CBERS-4 nødvendig for å kontrollere avskoging og branner i Amazonas, samt for å løse problemene med å overvåke vannressurser, jordbruksland osv. Brasiliansk deltakelse i dette programmet vil økes til 50%. CBERS-3 skal etter planen lanseres i 2013 og CBERS-4 i 2014. De nye satellittene vil være dyktigere enn deres forgjengere. Som nyttelast vil 4 bildesystemer med forbedrede geometriske og radiometriske egenskaper bli installert på satellittene. Kameraene MUXCam (Multispectral Camera) og WFI (Wide-Field Imager) ble utviklet av den brasilianske siden, og PanMUX (Panchromatic and Multispectral Camera) og IRS (Infrared System) kameraene ble utviklet av kineserne. Den romlige oppløsningen (i nadir) i pankromatisk modus vil være 5 m, i multispektral modus - 10 m.

En serie egne små satellitter utvikles også på grunnlag av standard multi-purpose mellomklasse romplattform Multimission Platform (MMP). Den første av satellittene er en liten fjernmålingssatellitt i polarbane Amazonia-1. Det er planlagt å plassere multispektralkameraet Advanced Wide Field Imager (AWFI), laget av brasilianske spesialister, på den. Fra en høyde på 600 km vil kameraskåren være 800 km, den romlige oppløsningen vil være 40 m. Amazonia-1 romfartøyet vil også være utstyrt med det britiske optoelektroniske systemet RALCam-3, som skal ta bilder med en oppløsning på 10 m i et strøk på 88 km. Liten radarsatellitt MapSAR(Multi-Application Purpose) er et felles prosjekt av INPE og German Aerospace Center (DLR). Satellitten er designet for å fungere i tre moduser (oppløsning - 3, 10 og 20 m). Lanseringen er planlagt til 2013.

Som en del av vår gjennomgang satte vi ikke oppgaven med å analysere alle nye og lovende nasjonale fjernmålingssystemer med høy og ultrahøy oppløsning. Mer enn 20 land har nå sine egne jordobservasjonssatellitter. I tillegg til landene nevnt i artikkelen, Tyskland (den optisk-elektroniske satellittkonstellasjonen RapidEye, TerraSAR-X og TanDEM-X radarromfartøyer), Israel (EROS-A, B), Italia (COSMO-SkyMed-1-radarfartøyet ) har slike systemer 4), osv. Hvert år fylles denne unike romklubben på med nye land og fjernmålingssystemer. I 2011–2012 Nigeria (Nigeriasat-X og Nigeriasat-2), Argentina (SAC-D), Chile (SSOT), Venezuela (VRSS-1) og andre har skaffet seg sine satellitter. 2,5 m, i multispektral avbildning - 10 m) fortsatte den tyrkiske fjernkontrollen sensing-program (oppskytingen av den tredje satellitten i Gokturk-serien er planlagt til 2015). I 2013 planlegger De forente arabiske emirater å lansere sin egen ultrahøyoppløselige satellitt Dubaisat-2 (oppløsning i pankromatisk modus er 1 m, i multispektral modus - 4 m)

Det arbeides med å lage fundamentalt nye romovervåkingssystemer. Dermed jobber det amerikanske selskapet Skybox Imaging, med base i Silicon Valley, med å skape verdens mest høyytelses innovative konstellasjon av fjernmåling minisatellitter – SkySat. Det vil gjøre det mulig å få høyoppløselige satellittbilder av en hvilken som helst region på jorden flere ganger om dagen. Dataene vil bli brukt til beredskap, miljøovervåking osv. Undersøkelsen vil bli utført i pankromatisk og multispektral modus. Den første satellitten i stjernebildet, SkySat-1, skal etter planen skytes opp i 2013. Etter at stjernebildet er fullt utplassert (og det er planlagt å ha opptil 20 satellitter i bane), vil brukerne kunne se et hvilket som helst punkt på stjernebildet. Jorden i sanntid. Det er også planlagt å gjennomføre videofilming fra verdensrommet.

Fant du ikke svar på spørsmålet ditt? Se her
De viktigste forbindelsene av aluminium Den kjemiske formelen til aluminiumhydroksidDe viktigste forbindelsene av aluminium Den kjemiske formelen til aluminiumhydroksid
Hvordan bli mindre sliten på jobb og hjemme?Hvordan bli mindre sliten på jobb og hjemme?
ACAB: hva det betyr for forskjellige menneskerACAB: hva det betyr for forskjellige mennesker