Metode de teledetecție a pământului. Metoda de teledetecție a Pământului: caracteristici și avantaje Detecția în tipuri și caracteristici de management de mediu

Metode administrative și juridice ale administrației publice. Regulament guvernamental.

Metode administrative și juridice de management. Coerciția ca metodă de control.

Metodele de teledetecție se bazează pe faptul că orice obiect emite și reflectă energie electromagnetică în conformitate cu caracteristicile naturii sale. Diferențele de lungimi de undă și intensitatea radiației pot fi folosite pentru a studia proprietățile unui obiect îndepărtat fără contact direct cu acesta.

Teledetecția reprezintă astăzi o mare varietate de metode de obținere a imaginilor în aproape toate intervalele de lungimi de undă ale spectrului electromagnetic (de la ultraviolet la infraroșu îndepărtat) și radio, cea mai variată vizibilitate a imaginilor - de la imagini de la sateliți geostaționari meteorologici, acoperind aproape întregul emisferă, la studii aeriene detaliate ale unei zone în câteva sute de metri pătrați.

Fotografie

Imaginile fotografice ale suprafeței Pământului sunt obținute de la nave spațiale cu echipaj și stații orbitale sau de la sateliți automati. O caracteristică distinctivă a CS este un grad ridicat de vizibilitate, acoperind suprafețe mari cu o singură imagine. În funcție de tipul de echipament și de filmele fotografice utilizate, fotografia poate fi efectuată în întreaga gamă vizibilă a spectrului electromagnetic, în zonele sale individuale, precum și în domeniul IR apropiat (infraroșu).

Amploarea fotografierii depinde de doi parametri importanți: înălțimea de fotografiere și distanța focală a obiectivului. În funcție de înclinarea axei optice, camerele spațiale fac posibilă obținerea de fotografii în plan și în perspectivă ale suprafeței pământului.

În prezent, se folosesc echipamente fotografice de înaltă rezoluție, care fac posibilă obținerea CS cu o suprapunere de 60% sau mai mult. Gama spectrală a fotografiei acoperă partea vizibilă a zonei de infraroșu apropiat (până la 0,86 microni).

Dezavantajele cunoscute ale metodei fotografice sunt asociate cu necesitatea de a returna filmul pe Pământ și cu furnizarea limitată de film la bord. Cu toate acestea, fotografia fotografică este în prezent cel mai informativ tip de fotografie din spațiul cosmic. Dimensiunea optimă de imprimare este de 18x18 cm, ceea ce, după cum arată experiența, este în concordanță cu fiziologia vederii umane, permițându-vă să vedeți întreaga imagine în același timp.

Pentru ușurință în utilizare, diagramele fotografice (fotomozaice) sau hărțile foto cu referință topografică a punctelor de referință cu o precizie de 0,1 mm sau mai mult sunt montate din CS-uri individuale care au suprapuneri. Pentru instalarea circuitelor foto se folosesc numai CS planificate.

Pentru a aduce un CS multi-scală, de obicei promițător la unul planificat, se folosește un proces special numit transformare. CS transformate sunt folosite cu succes pentru a compila scheme cosmofoto și hărți cosmofoto și sunt de obicei conectate cu ușurință la o grilă de coordonate geografice.

Scanarea anchetelor

În prezent, pentru filmarea din spațiu, cel mai des sunt utilizate sisteme optic-mecanice multispectrale - scanere instalate pe sateliți în diverse scopuri. Folosind scanere, se formează imagini care constau din multe elemente individuale, obținute secvențial. Termenul „scanare” înseamnă scanarea unei imagini folosind un element de scanare (oglindă oscilantă sau rotativă), care element cu element scanează zona din mișcarea purtătorului și trimite un flux radiant către lentilă și apoi către un senzor punctual care transformă semnalul luminos în unul electric. Acest semnal electric ajunge la stațiile de recepție prin canale de comunicație. Imaginea terenului este obținută continuu pe o bandă formată din benzi - scanări, compuse din elemente individuale - pixeli. Imaginile scanerului pot fi obținute în toate intervalele spectrale, dar intervalele vizibil și infraroșu sunt deosebit de eficiente. Când fotografiați suprafața pământului cu ajutorul sistemelor de scanare, se formează o imagine, fiecare element corespunde luminozității radiației unei zone situate în câmpul vizual instantaneu. O imagine scaner este un pachet ordonat de date de luminozitate transmise prin canale radio către Pământ, care este înregistrat pe bandă magnetică (digital) și poate fi apoi convertit în formă de cadru.

Diverse metode de scanare a suprafeței Pământului

Cele mai importante caracteristici ale unui scaner sunt unghiul de scanare (vizionare) și unghiul de vizualizare instantaneu, a cărui valoare determină lățimea benzii de imagine și rezoluția. În funcție de mărimea acestor unghiuri, scanerele sunt împărțite în precise și de ansamblu. Pentru scanerele de precizie, unghiul de scanare este redus la ±5°, iar pentru scanerele de sondaj este crescut la ±50°. Rezoluția este invers proporțională cu lățimea benzii fotografiate.

Un scaner de nouă generație numit „cartograf tematic”, care a fost echipat cu sateliții americani Landsat 5 și Landsat 7, s-a dovedit bine Scanerul de tip „cartograf tematic” funcționează în șapte benzi cu o rezoluție de 30 m în domeniul vizibil. din spectru și 120 m în domeniul infraroșu. Acest scanner oferă un flux mare de informații, a căror procesare necesită mai mult timp; prin urmare, viteza de transmisie a imaginii încetinește (numărul de pixeli din imagini ajunge la peste 36 de milioane pe fiecare canal). Dispozitivele de scanare pot fi folosite nu numai pentru a obține imagini ale Pământului, ci și pentru a măsura radiațiile - radiometre de scanare și radiații - spectrometre de scanare.

Sondaj radar

Radar (RL) sau imagistica radar este cel mai important tip de teledetecție. Se foloseste in conditiile in care observarea directa a suprafetei planetare este dificila din cauza diverselor conditii naturale: nori densi, ceata etc. Poate fi efectuat în întuneric, deoarece este activ.

Caracteristici ale fotografiei optice și radar

Pentru sondajele radar, se folosesc de obicei radare cu scanare laterală (SLR) instalate pe aeronave și sateliți. Cu ajutorul LBO, imagistica radar este efectuată în domeniul radio al spectrului electromagnetic. Esența sondajului este de a trimite un semnal radio care să fie reflectat normal de obiectul studiat și înregistrat pe un receptor instalat la bordul transportatorului. Semnalul radio este generat de un generator special. Timpul necesar pentru a reveni la receptor depinde de distanța până la obiectul studiat. Acest principiu de funcționare a unui radar, care înregistrează diferiți timpi de călătorie ai unui impuls de sondare către un obiect și înapoi, este utilizat pentru a obține imagini radar. Imaginea este formată dintr-un punct luminos care trece de-a lungul unei linii. Cu cât obiectul este mai departe, cu atât este nevoie de mai mult timp pentru ca semnalul reflectat să parcurgă înainte de a fi înregistrat de un tub cu raze catodice combinat cu o cameră de film specială.

La interpretarea imaginilor radar, trebuie luate în considerare tonul imaginii și textura acesteia. Neomogenitățile tonale ale unei imagini cu raze X depind de caracteristicile litologice ale rocilor, de dimensiunea granulelor lor și de rezistența la procesele de intemperii. Neomogenitățile tonale pot varia de la negru la culoare deschisă. Experiența cu imaginile radar a arătat că tonul negru corespunde suprafețelor netede, unde, de regulă, are loc o reflexie aproape completă a semnalului radio trimis. Râurile mari au întotdeauna un ton negru. Neomogenitățile texturale ale imaginii cu raze X depind de gradul de disecție a reliefului și pot fi fin reticulate, cu benzi, masive etc. Textura în dungi a imaginii cu raze X, de exemplu, este caracteristică zonelor muntoase compuse frecvent din straturi alternante de roci sedimentare sau metamorfice, masive - pentru zonele de dezvoltare a formațiunilor intruzive . Rețeaua hidraulică arată deosebit de bine pe imaginile radar. Este descifrabil mai bine decât în ​​fotografii. Rezoluția ridicată a imaginilor radar în zonele acoperite cu vegetație densă deschide perspective largi pentru utilizarea acesteia.

Sistemele radar cu scanare laterală au fost instalate pe sateliți de la sfârșitul anilor 70. De exemplu, pe satelitul american Sisat a fost instalat primul radar, conceput pentru a studia dinamica proceselor oceanice. Ulterior, un radar a fost construit și testat în timpul zborurilor navetei spațiale. Informațiile obținute cu ajutorul acestui radar sunt prezentate sub formă de fotografii sintetizate alb-negru și culori false, imagini de televiziune sau înregistrări pe bandă magnetică. Rezoluția este de 40 m Informațiile pot fi procesate numeric și analogic, la fel ca imaginile scanerului sistemului Landsat. Acest lucru contribuie foarte mult la obținerea unor rezultate ridicate de decriptare. În multe cazuri, imaginile radar se dovedesc a fi mai informative din punct de vedere geologic decât imaginile de la sateliții Landsat sau de la alți senzori optici. Cel mai bun rezultat este obținut printr-o interpretare cuprinzătoare a materialelor ambelor tipuri. Imaginile radar sunt folosite cu succes pentru a studia zone dificile sau inaccesibile ale Pământului - deșerturi și zone situate la latitudini mari, precum și suprafața altor planete.

Rezultatele cartografierii suprafeței lui Venus, o planetă acoperită cu un strat gros de nor, au devenit deja clasice. Îmbunătățirea echipamentelor radar ar trebui să implice o creștere suplimentară a rolului radarului în teledetecția Pământului, în special în studiul structurii sale geologice.

Studii termice

Imaginile în infraroșu (IR) sau termice se bazează pe identificarea anomaliilor termice prin înregistrarea radiației termice a obiectelor Pământului cauzate de căldura endogenă sau radiația solară. Este utilizat pe scară largă în geologie. Neomogenitățile de temperatură ale suprafeței Pământului apar ca urmare a încălzirii inegale a diferitelor sale părți. Gama infraroșu a spectrului de vibrații electromagnetice este împărțită în mod convențional în trei părți (în microni):

aproape (0,74-1,35)

medie (1,35-3,50)

rază lungă (3,50-1000)

Căldura solară (externă) și cea endogenă (internă) încălzește obiectele geologice diferit în funcție de proprietățile litologice ale rocilor, inerția termică, umiditatea, albedo și multe alte motive.

Radiația IR care trece prin atmosferă este absorbită selectiv și, prin urmare, fotografia termică poate fi efectuată numai în zona în care se află așa-numitele „ferestre de transparență” - locuri unde transmit razele IR. Patru ferestre principale de transparență (în microni) au fost identificate empiric: 0,74-2,40; 3,40-4,20; 8,0-13,0; 30,0-80,0. Unii cercetători identifică un număr mai mare de ferestre de transparență. prima fereastră (până la 0,84 µm) folosește radiația solară reflectată. Aici puteți folosi filme fotografice speciale și puteți lucra cu un filtru roșu. Fotografierea în acest interval se numește fotografie IR.

În alte ferestre de transparență funcționează instrumentele de măsurare - camerele termice, care convertesc radiația IR invizibilă în radiație vizibilă folosind tuburi cu raze catodice, înregistrând anomaliile termice. În imaginile IR, tonurile luminoase indică zone cu temperaturi scăzute, în timp ce tonurile întunecate indică zone cu temperaturi relativ mai ridicate. Luminozitatea tonului este direct proporțională cu intensitatea anomaliei termice. Fotografia IR poate fi efectuată noaptea. Imaginile IR obținute de la sateliți arată clar linia de coastă, rețeaua hidrografică, condițiile de gheață, neomogenitățile termice ale mediului acvatic, activitatea vulcanică etc. Imaginile IR sunt folosite pentru a crea hărți termice ale Pământului. Anomaliile termice în bandă liniară relevate de fotografia IR sunt interpretate ca zone de falie, iar cele ariale și concentrice - ca structuri tectonice sau orografice. De exemplu, depresiunile suprapuse din Asia Centrală, pline cu sedimente cenozoice libere, sunt interpretate pe imaginile IR ca anomalii de suprafață de intensitate crescută. Informațiile obținute în zonele cu activitate vulcanică activă sunt deosebit de valoroase.

În prezent, s-a acumulat experiență în utilizarea fotografiei IR pentru a studia fundul raftului. Folosind această metodă, s-au obținut date privind structura topografiei de fund din diferența de anomalii de temperatură ale suprafeței apei. În acest caz, s-a folosit principiul conform căruia, cu aceeași iradiere a suprafeței apei, se cheltuiește mai multă energie pentru încălzire în părțile mai adânci ale maselor de apă decât în ​​cele mai puțin adânci. Ca urmare, temperatura suprafeței apei în zonele mai adânci va fi mai mică decât în ​​zonele puțin adânci. Acest principiu permite identificarea formelor de relief pozitive și negative, văi subacvatice, maluri, creste etc. în imagini IR. Imaginile în infraroșu sunt acum folosite pentru a rezolva probleme speciale, în special în studiile de mediu, explorarea apelor subterane și geologia inginerească.

Este dificil să ne imaginăm funcționarea eficientă a GIS-ului modern fără metode prin satelit pentru studierea teritoriilor planetei noastre. Teledetecția prin satelit și-a găsit o aplicare largă în tehnologiile informaționale geografice, atât în ​​legătură cu dezvoltarea rapidă și îmbunătățirea tehnologiei spațiale, cât și cu eliminarea treptată a aviației și a metodelor de monitorizare la sol.

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

Procesul de obținere a datelor de suprafață include sondarea și înregistrarea informațiilor despre energia reflectată sau emisă de obiecte în scopul prelucrării, analizei și utilizării ulterioare. Procesul de teledetecție este prezentat și constă din următoarele elemente:

Orez. . Etapele teledetecției.

Disponibilitatea unei surse de energie sau de iluminare (A) este prima cerință a teledetecției, adică. trebuie să existe o sursă de energie care să ilumineze sau să energizeze obiectele de interes pentru cercetare cu energia câmpului electromagnetic.

Radiații și atmosferă (B) – Radiație care călătorește de la o sursă la un obiect, o parte a căii care trece prin atmosfera Pământului. Această interacțiune trebuie luată în considerare, deoarece caracteristicile atmosferei influențează parametrii radiației energetice.

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

Înregistrarea energiei prin senzor (D) - radiația emisă de obiectul de studiu lovește un senzor la distanță, foarte sensibil, iar apoi informațiile primite sunt înregistrate pe un mediu.

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

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

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

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

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

Studiul florei și faunei;

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

Evaluarea daunelor cauzate de poluarea solului și a apei;

Oceanologie.

Instrumentele SDZ fac posibilă obținerea de informații despre starea atmosferei nu numai la nivel local, ci și la scară globală. Datele de sunet vin sub formă de imagini, de obicei în formă digitală. Prelucrarea ulterioară este efectuată de computer. Prin urmare, problemele SDZ sunt strâns legate de problemele procesării digitale a imaginilor.

Pentru a observa planeta noastră din spațiu, se folosesc metode de la distanță, în care cercetătorul are posibilitatea de a obține informații despre obiectul studiat de la distanță. Metodele de teledetecție, de regulă, sunt indirecte, adică sunt folosite pentru a măsura nu parametrii de interes pentru observator, ci unele cantități asociate acestora. De exemplu, trebuie să evaluăm starea pădurilor din taiga Ussuri. Echipamentul satelit implicat în monitorizare va înregistra doar intensitatea fluxului luminos de la obiectele studiate în mai multe secțiuni ale intervalului optic. Pentru a descifra astfel de date, sunt necesare cercetări preliminare, inclusiv diverse experimente pentru a studia starea arborilor individuali folosind metode de contact. Apoi este necesar să se determine cum arată aceleași obiecte dintr-un avion și numai după aceea să se judece starea pădurilor folosind date satelitare.

Nu este o coincidență că metodele de studiere a Pământului din spațiu sunt considerate high-tech. Acest lucru se datorează nu numai utilizării tehnologiei rachetelor, dispozitivelor optic-electronice complexe, calculatoarelor, rețelelor de informații de mare viteză, ci și unei noi abordări pentru obținerea și interpretarea rezultatelor măsurătorilor. Studiile prin satelit sunt efectuate pe o zonă restrânsă, dar fac posibilă generalizarea datelor pe spații vaste și chiar pe întregul glob. Metodele prin satelit, de regulă, permit obținerea rezultatelor într-un interval de timp relativ scurt. De exemplu, pentru vasta Siberia, metodele prin satelit sunt cele mai potrivite.

Caracteristicile metodelor de la distanță includ influența mediului (atmosferă) prin care trece semnalul de la satelit. De exemplu, prezența norilor care acoperă obiectele le face invizibile în domeniul optic. Dar chiar și în absența norilor, atmosfera slăbește radiațiile de la obiecte. Prin urmare, sistemele prin satelit trebuie să funcționeze în așa-numitele ferestre de transparență, având în vedere că acolo au loc absorbția și împrăștierea de către gaze și aerosoli. În raza radio, este posibil să observați Pământul prin nori.

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

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

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

La detectarea de la distanță a Pământului din spațiu, se utilizează gama optică a undelor electromagnetice și partea cu microunde a domeniului radio. Gama optică include regiunea ultravioletă (UV) a spectrului; zona vizibilă - dungi albastre (B), verzi (G) și roșii (R); infraroșu (IR) – aproape (NIR), mediu și termic.

În metodele de detectare pasivă în domeniul optic, sursele de energie electromagnetică sunt corpuri solide, lichide și gazoase încălzite la o temperatură suficient de ridicată.

La undele mai lungi de 4 microni, radiația termică proprie a Pământului o depășește pe cea a Soarelui. Prin înregistrarea intensității radiației termice a Pământului din spațiu, este posibilă estimarea cu precizie a temperaturii suprafețelor terestre și apei, care este cea mai importantă caracteristică de mediu. Măsurând temperatura vârfului norului, puteți determina înălțimea acestuia, ținând cont de faptul că în troposfera cu înălțime temperatura scade cu o medie de 6,5 o/km. La înregistrarea radiației termice de la sateliți, se utilizează intervalul de lungimi de undă de 10-14 microni, în care absorbția în atmosferă este scăzută. La o temperatură a suprafeței terestre (norii) egală cu –50o, radiația maximă are loc la 12 microni, la +50o – la 9 microni.

Obținerea și procesarea datelor pentru GIS este etapa cea mai importantă și mai laborioasă în crearea unor astfel de sisteme informaționale. În prezent, metoda cea mai promițătoare și fezabilă din punct de vedere economic este considerată metoda de obținere a datelor asupra obiectelor pe baza datelor de teledetecție a Pământului (ERS) și a măsurătorilor GPS.

Într-un sens larg, teledetecția este achiziționarea prin orice metodă fără contact de informații despre suprafața Pământului, obiectele de pe acesta sau din adâncurile sale. În mod tradițional, datele de teledetecție includ doar acele metode care fac posibilă obținerea unei imagini a suprafeței pământului în unele părți ale spectrului electromagnetic din spațiu sau din aer.

Există mai multe tipuri de sondaje care utilizează proprietățile specifice ale radiațiilor cu lungimi de undă diferite. La efectuarea analizei geografice, pe lângă datele de teledetecție în sine, sunt utilizate în mod necesar și date spațiale din alte surse - hărți topografice și tematice digitale, diagrame de infrastructură, baze de date externe. Imaginile permit nu numai identificarea diferitelor fenomene și obiecte, ci și evaluarea lor cantitativ.

Avantajele metodei de teledetecție a Pământului sunt următoarele:

Relevanța datelor la momentul filmării (majoritatea materialelor cartografice sunt iremediabil depășite);

Eficiență ridicată a achiziției de date;

Precizie ridicată a procesării datelor prin utilizarea tehnologiilor GPS;

Conținut ridicat de informații (folosirea fotografiei spectrozonale, în infraroșu și radar vă permite să vedeți detalii care nu sunt vizibile în fotografiile obișnuite);

Fezabilitatea economică (costurile de obținere a informațiilor prin teledetecție sunt semnificativ mai mici decât munca de teren la sol);

Capacitatea de a obține un model de teren tridimensional (matrice de relief) prin utilizarea modului stereo sau a metodelor de detectare lidar și, ca urmare, capacitatea de a realiza modelarea tridimensională a unei secțiuni a suprafeței pământului (sisteme de realitate virtuală ).

Metodele de la distanță se caracterizează prin faptul că dispozitivul de înregistrare este îndepărtat semnificativ din obiectul studiat. În astfel de studii ale fenomenelor și proceselor de pe suprafața pământului, distanțele până la obiecte pot fi măsurate de la unități la mii de kilometri. Această împrejurare oferă o imagine de ansamblu necesară asupra suprafeței și vă permite să obțineți cele mai generalizate imagini.

Există diferite clasificări ale teledetecției. Să le notăm pe cele mai importante din punctul de vedere al colectării de date practice în industria petrolului și gazelor.

Radiația proprie a obiectelor și radiația reflectată din alte surse pot fi înregistrate. Aceste surse pot fi Soarele sau echipamentul de filmare în sine. În acest ultim caz, se utilizează radiații coerente (radare, sonare și lasere), ceea ce face posibilă înregistrarea nu numai a intensității radiației, ci și a polarizării, a deplasării de fază și Doppler a acesteia, care oferă informații suplimentare. Este clar că funcționarea senzorilor auto-emițători (activi) nu depinde de ora din zi, dar necesită o cheltuială semnificativă de energie. Astfel, tipuri de sunet după sursa de semnal:

Activ (emisia stimulată de obiecte inițiată de o sursă artificială de acțiune direcțională);

Pasiv (radiația termică proprie, reflectată naturală sau secundară a obiectelor de pe suprafața Pământului, cauzată de activitatea solară).

Echipamentele de filmare pot fi amplasate pe diverse platforme. Platforma poate fi o navă spațială (navă spațială, satelit), avion, elicopter sau chiar un simplu trepied. În acest din urmă caz, avem de-a face cu fotografierea la sol a părților laterale ale obiectelor (de exemplu, pentru lucrări de arhitectură și restaurare) sau fotografiere oblică de la obiecte naturale sau artificiale la mare altitudine. Al treilea tip de platformă nu este luat în considerare datorită faptului că se referă la specialități departe de cea pentru care au fost scrise aceste prelegeri.

O singură platformă poate găzdui mai multe dispozitive de imagistică, numite instrumente sau senzori, așa cum este obișnuit pentru navele spațiale. De exemplu, sateliții Resurs-O1 poartă senzori MSU-E și MSU-SK, iar sateliții SPOT poartă doi senzori HRV identici (SPOT-4 - HRVIR). Este clar că, cu cât platforma cu senzorul este mai departe de obiectul studiat, cu atât vor avea o acoperire mai mare și mai puține detalii imaginile rezultate.

Prin urmare, în prezent se disting următoarele tipuri de sondaje pentru obținerea de date de teledetecție:

1. Fotografie spațială (fotografică sau optic-electronică):

Pancromatic (de obicei într-o parte largă vizibilă a spectrului) este cel mai simplu exemplu de fotografie alb-negru;

Culoare (fotografie în mai multe culori, adesea reale, pe un singur mediu);

Multizonal (captură simultană, dar separată de imagini în diferite zone ale spectrului);

Radar (radar);

2. Fotografie aeriană (fotografică sau optic-electronică):

Aceleași tipuri de teledetecție ca în fotografia spațială;

Lidar (laser).

Ambele tipuri de sondaje sunt utilizate pe scară largă în industria petrolului și gazelor atunci când se creează o întreprindere GIS, în timp ce fiecare dintre ele ocupă propria sa nișă. Imaginile prin satelit (CS) au o rezoluție mai mică (de la 30 la 1 m în funcție de tipul de imagistică și de tipul navei spațiale), dar din această cauză acoperă suprafețe mari. Imaginile prin satelit sunt utilizate pentru a supraveghea suprafețe mari pentru a obține informații în timp util și actualizate despre zona de explorare geologică propusă, baza de bază pentru crearea unui GIS global pentru zona minieră, monitorizarea de mediu a deversărilor de petrol etc. . În acest caz, se utilizează atât fotografia convențională monocromă (alb-negru) cât și cea spectrozonală.

Fotografia aeriană (AFS) vă permite să obțineți imagini cu rezoluție mai mare (de la 1-2 m la 5-7 cm). Fotografia aeriană este utilizată pentru obținerea de materiale foarte detaliate pentru rezolvarea problemelor de cadastru funciar în legătură cu site-urile miniere închiriate, contabilitate și management al proprietăților. În plus, utilizarea fotografiei aeriene astăzi pare a fi cea mai bună opțiune pentru obținerea de date pentru crearea GIS pentru obiecte extinse liniar (conducte de petrol, gaze etc.) datorită posibilității de a utiliza fotografia de „coridor”.

Caracteristicile imaginilor rezultate (atât AFS, cât și KS), i.e. capacitatea de a detecta și măsura un anumit fenomen, obiect sau proces depinde de caracteristicile senzorilor, respectiv. Caracteristica principală este rezoluția.

Sistemele de teledetecție se caracterizează prin mai multe tipuri de rezoluții: spațială, spectrală, radiometrică și temporală. Termenul „rezoluție” se referă de obicei la rezoluția spațială.

Rezoluția spațială (Figura 1) caracterizează dimensiunea celor mai mici obiecte vizibile în imagine. În funcție de sarcinile rezolvate, pot fi utilizate date cu rezoluție joasă (mai mult de 100 m), medie (10 - 100 m) și înaltă (sub 10 m). Imaginile cu rezoluție spațială scăzută sunt o imagine de ansamblu și permit acoperirea simultană a unor suprafețe mari - până la întreaga emisferă. Astfel de date sunt cel mai adesea folosite în meteorologie, la monitorizarea incendiilor forestiere și a altor dezastre naturale de mare amploare. Imaginile cu rezoluție spațială medie reprezintă astăzi principala sursă de date pentru monitorizarea mediului natural. Sateliți cu echipamente de imagistică care funcționează în această gamă de rezoluții spațiale au fost și sunt lansate de multe țări - Rusia, SUA, Franța etc., ceea ce asigură constanța și continuitatea observării. Până de curând, fotografia de înaltă rezoluție din spațiu era realizată aproape exclusiv în interesul informațiilor militare și din aer - în scopul cartografierii topografice. Cu toate acestea, astăzi există deja câțiva senzori spațiali de înaltă rezoluție disponibili comercial (KVR-1000, IRS, IKONOS), care permit efectuarea unei analize spațiale cu o mai mare acuratețe sau rafinarea rezultatelor analizei la rezoluție medie sau scăzută.

Rezoluția spectrală indică ce părți ale spectrului undelor electromagnetice (EMW) sunt înregistrate de senzor. Atunci când se analizează mediul natural, de exemplu, pentru monitorizarea mediului, acest parametru este cel mai important. În mod convențional, întreaga gamă de lungimi de undă utilizate în teledetecție poate fi împărțită în trei secțiuni - unde radio, radiație termică (radiație IR) și lumină vizibilă. Această împărțire se datorează diferenței de interacțiune a undelor electromagnetice și suprafața pământului, diferenței dintre procesele care determină reflexia și emisia undelor electromagnetice.

Cea mai des folosită gamă de unde electromagnetice este lumina vizibilă și radiația infraroșie cu unde scurte adiacente. În acest interval, radiația solară reflectată poartă informații în principal despre compoziția chimică a suprafeței. Așa cum ochiul uman distinge substanțele după culoare, un senzor de teledetecție captează „culoarea” în sensul mai larg al cuvântului. În timp ce ochiul uman înregistrează doar trei secțiuni (zone) ale spectrului electromagnetic, senzorii moderni sunt capabili să distingă zeci și sute de astfel de zone, ceea ce face posibilă identificarea fiabilă a obiectelor și fenomenelor folosind spectrogramele lor cunoscute anterior. Pentru multe probleme practice, astfel de detalii nu sunt întotdeauna necesare. Dacă obiectele de interes sunt cunoscute în prealabil, puteți selecta un număr mic de zone spectrale în care acestea vor fi cel mai vizibile. De exemplu, domeniul infraroșu apropiat este foarte eficient în evaluarea stării vegetației și determinarea gradului de inhibare a acesteia. Pentru majoritatea aplicațiilor, o cantitate suficientă de informații este furnizată de imagini multispectrale de la sateliții LANDSAT (SUA), SPOT (Franța) și Resurs-O (Rusia). Topografia cu succes în acest interval de lungimi de undă necesită lumină solară și vreme senină.

De obicei, fotografia optică este efectuată fie imediat în întregul interval vizibil (pancromatic), fie în mai multe zone mai înguste ale spectrului (multispectral). Toate celelalte lucruri fiind egale, imaginile pancromatice au o rezoluție spațială mai mare. Ele sunt cele mai potrivite pentru sarcini topografice și pentru clarificarea limitelor obiectelor identificate pe imagini multispectrale cu rezoluție spațială mai mică.

Radiația IR termică (Figura 2) transportă informații în principal despre temperatura suprafeței. Pe lângă determinarea directă a regimurilor de temperatură ale obiectelor și fenomenelor vizibile (atât naturale, cât și artificiale), imaginile termice fac posibilă identificarea indirectă a ceea ce se ascunde sub pământ - râuri subterane, conducte etc. Deoarece radiația termică este creată de obiectele înseși, lumina soarelui nu este necesară pentru a face fotografii (de fapt, vă împiedică). Astfel de imagini fac posibilă urmărirea dinamicii incendiilor forestiere, a exploziilor de petrol și gaze și a proceselor de eroziune subterană. Trebuie remarcat faptul că obținerea de imagini termice prin satelit de rezoluție spațială mare este dificilă din punct de vedere tehnic, așa că astăzi sunt disponibile imagini cu o rezoluție de aproximativ 100 m Fotografiile termice din aeronave oferă și o mulțime de informații utile.

Raza de centimetri a undelor radio este utilizată pentru imagistica radar. Cel mai important avantaj al fotografiilor din această clasă este capacitatea lor pentru orice vreme. Deoarece radarul înregistrează propria radiație reflectată de suprafața pământului, nu necesită radiație solară pentru funcționarea sa.
ușoară. În plus, undele radio din acest interval trec liber prin norii continui și sunt chiar capabile să pătrundă la o anumită adâncime în sol. Reflexia undelor radio centimetrice de pe o suprafață este determinată de textura acesteia („rugozitate”) și de prezența diferitelor filme pe ea. De exemplu, radarele sunt capabile să detecteze prezența unei pelicule de ulei de 50 de microni sau mai mult pe suprafața corpurilor de apă chiar și cu valuri semnificative. În principiu, imaginile radar de la aeronave sunt capabile să detecteze obiecte subterane, cum ar fi conductele și scurgerile acestora.

Rezoluția radiometrică determină gama de luminozitate vizibilă într-o imagine. Majoritatea senzorilor au o rezoluție radiometrică de 6 sau 8 biți, care este cea mai apropiată de intervalul dinamic instantaneu al vederii umane. Există însă senzori cu rezoluție radiometrică mai mare (10 biți pentru AVHRR și 11 biți pentru IKONOS), care permit discernerea mai multor detalii în zonele foarte luminoase sau foarte întunecate ale imaginii. Acest lucru este important atunci când fotografiați obiecte în umbră, precum și atunci când imaginea conține suprafețe mari de apă și pământ în același timp. În plus, senzorii precum AVHRR sunt calibrați radiometric, permițând măsurători cantitative precise.

În cele din urmă, rezoluția temporală determină cât de des același senzor poate imaginea o anumită zonă a suprafeței pământului. Acest parametru este foarte important pentru monitorizarea situațiilor de urgență și a altor evenimente care se dezvoltă rapid. Majoritatea sateliților (mai precis, familiile lor) oferă fotografii repetate după câteva zile, unii după câteva ore. În cazuri critice, imaginile de la diverși sateliți pot fi folosite pentru monitorizarea zilnică, totuși, trebuie avut în vedere că comanda și livrarea în sine pot necesita un timp considerabil. O soluție este să achiziționați o stație de recepție care vă permite să primiți date direct de la satelit. Această soluție convenabilă pentru monitorizare continuă este folosită de unele organizații din Rusia care au stații de recepție pentru date de la sateliții Resurs-O. Pentru a urmări modificările din orice teritoriu, este importantă și capacitatea de a obține imagini de arhivă (retrospective).

După înălțime orbitele satelitului pot fi împărțite în trei grupuri: 1) Altitudini joase: 100-500 km (nave spațiale cu echipaj și stații orbitale); 2) Înălțimi medii: 500-2000 km (sateliți de resurse și meteorologici); 3) Altitudini mari: 36000-40000 km (sateliți geostaționari - viteza satelitului este egală cu viteza de rotație a Pământului - observarea constantă a unei anumite zone de pe suprafață).

Poziția orbitei în raport cu Soarele. Pentru fotografia spațială, capacitatea orbitei de a menține o orientare constantă față de Soare este de mare importanță. Orbitele în care unghiul dintre planul orbital și direcția către Soare rămâne constantă sunt numite sincrone cu soare. Avantajul unor astfel de orbite este că oferă o iluminare egală a suprafeței pământului de-a lungul traseului de zbor al navei spațiale.

Teledetecția Pământului (ERS)- obținerea de informații despre suprafața Pământului și obiectele de pe acesta, atmosferă, ocean, stratul superior al scoarței terestre prin metode fără contact, în care dispozitivul de înregistrare este îndepărtat de obiectul de studiu la o distanță considerabilă. Baza fizică generală a teledetecției este relația funcțională dintre parametrii înregistrați ai radiației proprii sau reflectate a unui obiect și caracteristicile sale biogeofizice și poziția spațială.

În aspectul modern al teledetecției, se disting două direcții interdependente - științe naturale (teledetecție) și inginerie (metode de la distanță), care se reflectă în termeni în limba engleză pe scară largă. teledetecțieȘi tehnici de teledetecție.Înțelegerea esenței teledetecției este ambiguă. Școala Aerospațială a Universității din Moscova. M.V Lomonosov, ca subiect de teledetecție ca disciplină științifică, are în vedere proprietățile și relațiile spațio-temporale ale obiectelor naturale și socio-economice, manifestate direct sau indirect în radiațiile proprii sau reflectate, înregistrate de la distanță din spațiu sau din aer în forma unei imagini bidimensionale - un instantaneu . Această parte esențială a teledetecției se numește sondare aerospațială (ASS), care subliniază continuitatea sa cu metodele aeriene tradiționale. Metoda de sondare aerospațială se bazează pe utilizarea imaginilor, care, după cum arată practica, oferă cele mai mari oportunități pentru un studiu cuprinzător al suprafeței pământului.

În toate țările, solicitările departamentelor militare servesc ca un stimulent eficient pentru dezvoltarea senzorilor aerospațiali. Odată cu introducerea metodelor spațiale și a tehnologiilor digitale moderne, detectarea aerospațială devine din ce în ce mai importantă din punct de vedere economic și devine un element obligatoriu al învățământului superior în universitățile de istorie naturală, transformându-se într-un mijloc puternic de studiere a Pământului, de la studiile locale ale componentelor individuale la cele globale. studiul planetei în ansamblu. Prin urmare, atunci când se prezintă diverse aspecte ale sondajului aerospațial, este recomandabil să o considerăm ca o metodă de cercetare care este utilizată eficient în toate științele pământului și, mai ales, în geografie.

Istoria și starea actuală a detectării aerospațiale

Tehnicile de teledetecție au fost folosite în cercetarea Pământului de foarte mult timp. Folosit inițial poze desenate manual, care a înregistrat locația spațială a obiectelor studiate. Odată cu invenția fotografiei, a apărut fotografia de fototeodolit bazată pe sol, în care au fost întocmite hărți ale zonelor muntoase folosind fotografii în perspectivă. Dezvoltarea aviației a oferit fotografii aeriene cu o imagine a zonei de sus, în plan. Acest lucru a dotat științele Pământului cu un instrument puternic de cercetare - metode aeriene.

Istoria dezvoltării metodelor aerospațiale indică faptul că noile progrese în știință și tehnologie sunt imediat utilizate pentru a îmbunătăți tehnologiile de achiziție a imaginilor. Acest lucru s-a întâmplat la mijlocul secolului al XX-lea, când inovații precum computerele, navele spațiale și sistemele electronice de imagistică au adus schimbări revoluționare în metodele tradiționale de fotografiere aeriană - s-a născut senzorul aerospațial. Imaginile din satelit au furnizat geoinformații pentru a rezolva probleme la nivel regional și global.

În prezent, următoarele tendințe în dezvoltarea progresivă a detecției aerospațiale sunt clar vizibile.

• Imaginile spațiale, postate prompt pe internet, devin cele mai populare informații video despre zonă atât pentru specialiștii profesioniști, cât și pentru publicul larg.
• Rezoluția și proprietățile metrice ale imaginilor spațiale cu acces deschis se îmbunătățesc rapid. Imaginile orbitale cu rezoluție ultra-înaltă - metru și chiar decimetru - devin larg răspândite, care concurează cu succes cu fotografiile aeriene.
• Imaginile fotografice analogice și tehnologiile tradiționale de prelucrare a acestora își pierd valoarea de monopol. Dispozitivul principal de procesare a fost un computer echipat cu software și periferice specializate.
• Dezvoltarea radarului pentru orice vreme îl transformă într-o metodă progresivă de obținere a geoinformațiilor spațiale precise din punct de vedere metric, care începe să fie integrată eficient cu tehnologiile optice de detecție aerospațială.
• O piață pentru o varietate de produse aerospațiale de detectare a Pământului apare rapid. Numărul navelor spațiale comerciale care operează pe orbită, în special cele străine, este în creștere constantă. Cele mai utilizate imagini sunt obținute de sistemele de sateliti cu resurse Landsat (SUA), SPOT (Franța), IRS (India), sateliții de cartografiere ALOS (Japonia), Cartosat (India), sateliții de rezoluție ultra-înaltă Ikonos, QiuckBird, GeoEye (SUA). ), inclusiv radarele TerraSAR-X și TanDEM-X (Germania), care efectuează sondaj interferometrice în tandem. Sistemul de sateliți de monitorizare a spațiului RapidEye (Germania) este operat cu succes.

Diagrama de flux schematică a teledetecției Pământului

Orez. 1

Figura 1 rezumă diagrama de bază a cercetării aerospațiale. Include principalele etape tehnologice: obținerea unei imagini a obiectului de cercetare și continuarea lucrărilor cu imaginile - decodificarea și prelucrarea fotogrammetrică a acestora, precum și scopul final al cercetării - o hartă compilată din imagini, un sistem de informații geografice și o prognoză dezvoltată. Deoarece în cele mai multe cazuri este imposibil să se obțină caracteristicile necesare ale obiectului studiat doar din fotografii fără definiții de câmp, fără a se referi la „adevărul pământesc”, standardizarea lor este necesară. Un element important al cercetării imaginii este și evaluarea fiabilității și acurateții rezultatelor obținute. Pentru a face acest lucru, este necesar să atrageți alte informații și să le procesați folosind alte metode, ceea ce necesită costuri suplimentare.

Snapshot - conceptul de bază al detectării aerospațiale

Imagini aerospațiale- rezultatul principal al studiilor aerospațiale, pentru care se folosesc o varietate de transportatori de aviație și spațial (Fig. 2). Fotografia aerospațială este împărțită în pasiv, care prevăd înregistrarea radiației solare reflectate sau a propriei radiații a Pământului și activ, în care se realizează înregistrarea radiațiilor artificiale reflectate.

Orez. 2

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

Gama de scări ale imaginilor aerospațiale moderne este enormă: poate varia de la 1:1000 la 1:100.000.000, adică de o sută de mii de ori. În același timp, cele mai comune scări ale fotografiilor aeriene se află în intervalul 1:10.000–1:50.000, iar cele spațiale – 1:200.000–1:10.000.000 Toate fotografiile aerospațiale sunt de obicei împărțite analogic(de obicei fotografice) și digital(electronic). Imaginea fotografiilor digitale este formată din elemente individuale identice - pixeli(din engleza element de imagine— pixel); Luminozitatea fiecărui pixel este caracterizată de un număr.

Imaginile aerospațiale ca modele informaționale ale terenului se caracterizează printr-o serie de proprietăți, printre care se numără picturale, radiometrice (fotometrice) și geometrice. Amenda proprietățile caracterizează capacitatea fotografiilor de a reproduce detalii fine, culori și gradații tonale ale obiectelor, radiometric indică acuratețea înregistrării cantitative a luminozității obiectului prin imagine, geometric caracterizează posibilitatea de a determina din fotografii dimensiunile, lungimile și suprafețele obiectelor și pozițiile relative ale acestora.

Indicatorii importanți ai unei imagini sunt acoperirea și rezoluția spațială. De obicei, cercetarea necesită imagini de înaltă rezoluție și acoperire mare. Cu toate acestea, nu este posibilă satisfacerea acestor cerințe contradictorii într-o singură imagine. De obicei, cu cât acoperirea imaginilor rezultate este mai mare, cu atât rezoluția acestora este mai mică. Prin urmare, trebuie să faci compromisuri sau să tragi simultan cu mai multe sisteme cu parametri diferiți.

Tehnologii de achiziție și principalele tipuri de imagini aerospațiale

Fotografia aerospațială se realizează în ferestre de transparență atmosferică (Fig. 3), folosind radiații în diferite game spectrale - lumină (vizibilă, infraroșu apropiat și mijlociu), infraroșu termic și interval radio.

Orez. 3

Fiecare dintre ele folosește tehnologii diferite de achiziție de imagini și, în funcție de aceasta, se disting mai multe tipuri de imagini (Fig. 4).

Fig.4

Imaginile din domeniul luminii sunt împărțite în fotografice și scanner, care la rândul lor sunt împărțite în cele obținute prin scanare optic-mecanică (OM-scanner) și opto-electronice folosind receptoare de radiații liniare bazate pe dispozitive cuplate la sarcină (CCD-scanere). Astfel de imagini afișează caracteristicile optice ale obiectelor - luminozitatea lor, luminozitatea spectrală. Aplicând principiul fotografierii multi-spectrale, în acest interval se obțin imagini multi-spectrale, și cu un număr mare de zone de fotografiere - hiperspectrale, a căror utilizare se bazează pe reflectivitatea spectrală a obiectelor fotografiate, luminozitatea spectrală a acestora.

Prin efectuarea de sondaje cu ajutorul receptorilor de radiații termice - sondaje termice - se obțin imagini termice în infraroșu. Fotografia în raza radio se realizează atât prin metode pasive, cât și pe cele active, iar în funcție de aceasta, imaginile sunt împărțite în radiometric cu microunde, obținute prin înregistrarea propriei radiații a obiectelor studiate, și imagini radar, obținute prin înregistrarea emisiei radio reflectate transmise. de la transportator - fotografie radar.

Metode de obținere a informațiilor din imagini: interpretare și măsurători fotogrammetrice

Informațiile necesare cercetării (subiecte și geometrice) sunt extrase din imagini prin două metode principale: decodificare și măsurători fotogrammetrice.

Decriptare, care ar trebui să răspundă la întrebarea principală - Ce prezentată în fotografie, vă permite să obțineți informații de fond, tematice (în mare parte calitative) despre obiectul sau procesul studiat, conexiunile acestuia cu obiectele din jur. Interpretarea vizuală implică de obicei citirea fotografiilor și interpretarea acestora (interpretarea). Abilitatea de a citi fotografii se bazează pe cunoașterea caracteristicilor descifrabile ale obiectelor și a proprietăților vizuale ale fotografiilor. Profunzimea decodării interpretative depinde în mod semnificativ de nivelul de pregătire al interpretului. Cu cât descifratorul cunoaște mai bine subiectul cercetării sale, cu atât informațiile extrase din imagine sunt mai complete și de încredere.

Prelucrare fotogrammetrica(măsurători) este destinat să răspundă la întrebarea - Unde obiectul studiat este localizat şi care sunt caracteristicile sale geometrice: mărime, formă. Pentru a face acest lucru, imaginile sunt transformate și imaginea lor este adusă într-o proiecție specifică a hărții. Acest lucru vă permite să determinați poziția obiectelor și modificările lor în timp din imagini.

Tehnologiile computerizate moderne pentru obținerea de informații din imagini permit rezolvarea următoarelor grupuri de probleme:

• vizualizarea imaginilor digitale;
• transformări geometrice și de luminozitate ale imaginilor, inclusiv corectarea acestora;
• construirea de noi imagini derivate din imagini primare;
• determinarea caracteristicilor cantitative ale obiectelor;
• interpretarea computerizată a imaginilor (clasificare).

Pentru a efectua decodarea pe computer, se folosește cea mai comună abordare, bazată pe caracteristicile spectrale, care sunt un set de luminozități spectrale înregistrate de o imagine multispectrală. Sarcina formală a decodării imaginilor pe computer se reduce la clasificare - „sortarea” secvențială a tuturor pixelilor unei imagini digitale în mai multe grupuri. În acest scop, sunt propuși algoritmi de clasificare de două tipuri - cu și fără antrenament, sau clustering (din engleză cluster - cluster, group). În clasificarea supravegheată, pixelii unei imagini multispectrale sunt grupați pe baza unei comparații a luminozității lor în fiecare zonă spectrală cu valorile de referință. La grupare, toți pixelii sunt împărțiți în grupuri de cluster în funcție de un criteriu formal, fără a recurge la datele de antrenament. Apoi clusterele obținute ca urmare a grupării automate a pixelilor sunt atribuite de către descifrator anumitor obiecte. Fiabilitatea decodării computerului este caracterizată în mod oficial de raportul dintre numărul de pixeli clasificați corect și numărul lor total.

Algoritmii de calcul bazați pe caracteristicile spectrale ale pixelilor individuali oferă o soluție fiabilă doar pentru cele mai simple probleme de clasificare; sunt incluse rațional ca elemente în procesul complex de interpretare vizuală, care rămâne în continuare principala metodă de extragere a informațiilor naturale și socio-economice din imaginile aerospațiale.

Aplicații ale detecției aerospațiale în cartografiere și explorarea Pământului

Imaginile aerospațiale sunt folosite în toate domeniile cercetării Pământului, dar intensitatea utilizării lor și eficacitatea aplicării lor în diferite domenii de cercetare sunt diferite. Sunt extrem de importante în studiul litosferei, arătând fragmentarea subsolului geologic prin falii liniare și structuri inelare și facilitând căutarea zăcămintelor minerale; în cercetarea atmosferică, unde imaginile au oferit baza pentru prognozele meteorologice; Datorită imaginilor din spațiu, s-a descoperit structura vârtejului oceanului, s-a înregistrat starea acoperirii vegetale a Pământului la începutul secolului și modificările acesteia din ultimele decenii. Până acum, imaginile spațiale sunt mult mai puțin folosite în cercetarea socio-economică. Diferă, de asemenea, tipurile de probleme rezolvate folosind imagini în diferite domenii. Astfel, soluția problemelor de inventar este implementată în studiul resurselor naturale, de exemplu, la cartografierea solurilor și a vegetației, deoarece imaginile reflectă cel mai pe deplin structura spațială complexă a solului și a acoperirii vegetației. Sarcinile de evaluare și evaluarea rapidă a stării ecosistemelor sunt efectuate ca parte a studiilor privind bioproductivitatea oceanelor, acoperirea de gheață și monitorizarea situației pericolului de incendiu în păduri. Sarcinile de prognoză, utilizarea imaginilor pentru modelare și prognoză sunt cele mai dezvoltate în meteorologie, unde analiza lor stă la baza prognozelor meteo, iar în hidrologie - pentru prognoza scurgerii de topire a râurilor, inundațiilor și inundațiilor. Cercetările încep să prezică activitatea seismică și cutremure pe baza unei analize a stării litosferei și a atmosferei superioare.

Când se lucrează cu imagini, se folosesc toate tipurile de procesare, dar cea mai dezvoltată este decodarea imaginilor, în primul rând vizuală, care este acum susținută de capabilitățile de îmbunătățire a transformărilor computerizate și de clasificare a obiectelor studiate din imagini. Crearea diferitelor imagini derivate pe baza indicilor spectrale din fotografii a primit o mare dezvoltare. Odată cu implementarea imaginilor hiperspectrale, au început să fie create zeci de tipuri de astfel de imagini index. Dezvoltarea metodelor de prelucrare interferometrică a materialelor de sondaj radar a deschis posibilitatea unor determinări foarte precise ale deplasărilor suprafeței terestre. Trecerea la metodele de cercetare digitală, dezvoltarea sondajelor stereoscopice digitale și crearea sistemelor fotogrametrice digitale au extins capacitățile de prelucrare fotogrammetrică a imaginilor spațiale, utilizate în principal pentru crearea și actualizarea hărților topografice.

Deși unul dintre principalele avantaje ale imaginilor spațiale este afișarea în comun a tuturor componentelor învelișului Pământului, ceea ce asigură complexitatea cercetării, cu toate acestea, utilizarea imaginilor în diferite domenii ale studiului Pământului a fost până acum împrăștiată, deoarece în profunzime dezvoltarea propriilor metode era necesară peste tot. Ideea cercetării cuprinzătoare a fost realizată cel mai pe deplin în timpul implementării în țara noastră a unui program de inventariere cartografică cuprinzătoare a resurselor naturale, când din imagini au fost create o serie de hărți interconectate și convenite de comun acord. Conștientizarea la începutul secolului a problemelor de mediu care planează asupra umanității și paradigma studierii Pământului ca sistem a intensificat din nou cercetările interdisciplinare complexe.

Analiza utilizării imaginilor în diferite domenii de cercetare arată în mod clar că, cu toată varietatea de probleme soluționate, calea principală către utilizarea practică a imaginilor aerospațiale se află printr-o hartă, care are o semnificație independentă și, în plus, servește drept baza de bază a GIS.

Lectură recomandată

1. Knijnikov Yu.F., Kravtsova V.I., Tutubalina O.V.. Metode aerospațiale de cercetare geografică - M.: Academia Centrului de Editură. 2004. 336 p.

3. Krasnopevtsev B.V. Fotogrammetrie. - M.:MIIGAiK, 2008. - 160 p.

2. Labutina I.A. Interpretarea imaginilor aerospațiale. - M.: Aspect Press. 2004. -184 p.

4. Smirnov L.E. Metode aerospațiale de cercetare geografică. - Sankt Petersburg: Editura Universității din Sankt Petersburg, 2005. - 348 p.

5. Fig. G.U. Fundamentele teledetecției. -M.: Tehnosfera, 2006, 336 p.

6. Jensen J.R. Teledetecția mediului: o perspectivă a resurselor Pământului. — Prentice Hall, 2000. — 544 p.

Atlasuri de imagini aerospațiale:

8. Interpretarea imaginilor aerospațiale multispectrale. Metodologie și rezultate. — M.: Știință; Berlin: Akademie-Verlag. - T. 1. - 1982. - 84 p.;

9. Interpretarea imaginilor aerospațiale multispectrale. Sistem „Fragment”. Metodologie și rezultate. — M.: Știință; Berlin: Akademie-Verlag. T. 2. - 1988. - 124 p.

10. Metode spațiale ale geoecologiei. - M.: Editura Moscova. Universitatea, 1998. - 104 p.

Teledetecție a Pământului(ERS) - observarea suprafeței Pământului de către aviație și nave spațiale echipate cu diverse tipuri de echipamente de imagistică. Gama de operare a lungimilor de undă primite de echipamentele de filmare variază de la fracțiuni de micrometru (radiație optică vizibilă) la metri (unde radio). Metodele de detectare pot fi pasiv, adică să folosească radiația termică naturală reflectată sau secundară a obiectelor de pe suprafața Pământului cauzată de activitatea solară și activ– utilizarea emisiei stimulate de obiecte inițiate de o sursă artificială de acțiune direcțională. Datele de teledetecție obținute de la nave spațiale se caracterizează printr-un grad ridicat de dependență de transparența atmosferică. Prin urmare, nava spațială folosește echipamente multi-canal de tipuri pasive și active care detectează radiația electromagnetică în diferite intervale.

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

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

Procesarea datelor

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

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

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

Rezoluție radiometrică. Numărul de niveluri de semnal pe care senzorul le poate detecta. De obicei, variază de la 8 la 14 biți, rezultând 256 până la 16.384 de niveluri. Această caracteristică depinde și de nivelul de zgomot din instrument.

Rezolvare temporară. Frecvența la care satelitul trece peste suprafața de interes. Important atunci când studiezi serii de imagini, de exemplu când studiezi dinamica pădurilor. Inițial, analiza seriei a fost efectuată pentru nevoile de informații militare, în special pentru a urmări schimbările în infrastructură și mișcările inamicului.

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

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

În cadrul programului NASA Earth Observing System, au fost formulate niveluri de procesare a datelor de teledetecție:

Nivel	Descriere
	Date care vin direct de pe dispozitiv, fără overhead (cadre de sincronizare, anteturi, reîncercări).
1a	Date dispozitiv reconstruite, echipate cu markeri de timp, coeficienți radiometrici, efemeride (coordonate orbitale) ale satelitului.
1b	Date de nivel 1a convertite în unități fizice.
	Variabile geofizice derivate (înălțimea valurilor oceanului, umiditatea solului, concentrația de gheață) la aceeași rezoluție ca datele de nivel 1.
	Variabile afișate pe o scară universală spațiu-timp, eventual completate prin interpolare.
	Date obținute în urma calculelor bazate pe nivelurile anterioare.

Orez. 9. . Spectrul electromagnetic și împărțirea acestuia indicând lungimile de undă stabilite de diverse dispozitive

Sisteme de teledetecție. Acest tip de sistem are trei componente principale: un dispozitiv de imagistică, un mediu de achiziție de date și o bază de detectare. Un exemplu simplu de astfel de sistem este un fotograf amator (bază) care folosește o cameră de 35 mm (dispozitiv de imagine care formează o imagine) încărcat cu peliculă fotografică foarte sensibilă (mediu de înregistrare) pentru a fotografia un râu. Fotograful se află la o oarecare distanță de râu, dar înregistrează informații despre acesta și apoi le stochează pe film fotografic.

Dispozitive de imagistică, suport de înregistrare și bază. Instrumentele de imagistică se împart în patru categorii principale: camere foto și cu film, scanere multispectrale, radiometre și radare active. Camerele reflex moderne cu un singur obiectiv creează o imagine prin focalizarea radiațiilor ultraviolete, vizibile sau infraroșii provenite de la un subiect pe filmul fotografic. Odata dezvoltat filmul, se obtine o imagine permanenta (capabila de a fi conservata o perioada indelungata). Camera video vă permite să primiți o imagine pe ecran; Înregistrarea permanentă în acest caz va fi înregistrarea corespunzătoare pe caseta video sau o fotografie făcută de pe ecran. Toate celelalte sisteme de imagistică folosesc detectoare sau receptoare care sunt sensibile la anumite lungimi de undă din spectru. Tuburile fotomultiplicatoare și fotodetectoarele cu semiconductori, utilizate în combinație cu scanere opto-mecanice, fac posibilă înregistrarea energiei în regiunile ultraviolete, vizibile și în infraroșu apropiat, mediu și îndepărtat ale spectrului și să o transforme în semnale care pot produce imagini pe film. . Energia cu microunde (energia cu microunde) este transformată în mod similar de radiometre sau radare. Sonarele folosesc energia undelor sonore pentru a produce imagini pe film fotografic.

Instrumentele utilizate pentru imagistica sunt amplasate pe o varietate de baze, inclusiv la sol, nave, avioane, baloane și nave spațiale. Camere speciale și sisteme de televiziune sunt folosite în fiecare zi pentru a fotografia obiecte fizice și biologice de interes pe uscat, pe mare, atmosferă și spațiu. Camerele speciale time-lapse sunt folosite pentru a înregistra schimbările de pe suprafața pământului, cum ar fi eroziunea de coastă, mișcarea ghețarilor și evoluția vegetației.

Arhivele de date. Fotografiile și imaginile realizate ca parte a programelor de imagistică aerospațială sunt procesate și stocate corespunzător. În SUA și Rusia, arhivele pentru astfel de date informative sunt create de guverne. Una dintre principalele arhive de acest gen din Statele Unite, Centrul de Date EROS (Earth Resources Obsevation Systems), aflat în subordinea Departamentului de Interne, stochează aproximativ 5 milioane de fotografii aeriene și aproximativ 2 milioane de imagini obținute de la sateliții Landsat, precum și ca copii ale tuturor fotografiilor aeriene și imaginilor din satelit ale suprafeței Pământului stocate de NASA. Aceste informații sunt cu acces deschis. Diverse organizații militare și de informații au arhive foto extinse și arhive ale altor materiale vizuale.

Analiza imaginii. Cea mai importantă parte a teledetecției este analiza imaginilor. O astfel de analiză poate fi efectuată vizual, prin metode vizuale îmbunătățite de computer și în întregime pe calculator; ultimele două implică analiza datelor digitale. Inițial, majoritatea lucrărilor de analiză a datelor de teledetecție au fost efectuate prin examinarea vizuală a fotografiilor aeriene individuale sau prin utilizarea unui stereoscop și suprapunerea fotografiilor pentru a crea un model stereo. Fotografiile erau de obicei alb-negru și color, uneori alb-negru și color în infraroșu sau - în cazuri rare - multispectrale. Principalii utilizatori ai datelor obținute din fotografiile aeriene sunt geologii, geografii, pădurarii, agronomii și, bineînțeles, cartografii. Cercetătorul analizează fotografia aeriană în laborator pentru a extrage direct informații utile din ea, apoi o trasează pe una dintre hărțile de bază și stabilește zonele care vor trebui vizitate în timpul lucrului pe teren. După munca de teren, cercetătorul reevaluează fotografiile aeriene și folosește datele obținute din acestea și din sondaje pe teren pentru a crea harta finală. Folosind aceste metode, sunt pregătite multe hărți tematice diferite pentru eliberare: hărți geologice, de utilizare a terenurilor și topografice, hărți ale pădurilor, solurilor și culturilor. Geologii și alți oameni de știință efectuează studii de laborator și de teren ale caracteristicilor spectrale ale diferitelor schimbări naturale și civilizaționale care au loc pe Pământ. Ideile unor astfel de cercetări și-au găsit aplicație în proiectarea scanerelor multispectrale MSS (Multi-Spectral-Scanners), care sunt utilizate pe avioane și nave spațiale. Sateliții Pământeni artificiali Landsat-1, -2 și -4 (Landsat-1, -2 și -4) aveau la bord MSS cu patru benzi spectrale: de la 0,5 la 0,6 μm (verde); de la 0,6 la 0,7 um (roșu); de la 0,7 la 0,8 um (aproape de IR); de la 0,8 la 1,1 um (IR). Satelitul Landsat 3 folosește și o bandă de la 10,4 la 12,5 microni. Imaginile compozite standard folosind metoda de colorare artificială sunt obținute prin combinarea MSS cu prima, a doua și a patra benzi în combinație cu filtre albastru, verde și respectiv roșu. Pe satelitul Landsat 4 cu scaner MSS avansat, mapatorul tematic oferă imagini în șapte benzi spectrale: trei în regiunea vizibilă, una în regiunea infraroșu apropiat, două în regiunea infraroșu mijlociu și una în regiunea infraroșu termic. zone. Datorită acestui instrument, rezoluția spațială a fost îmbunătățită de aproape trei ori (la 30 m) față de cea oferită de satelitul Landsat, care a folosit doar scanerul MSS. Deoarece senzorii sensibili din satelit nu au fost proiectați pentru imagini stereoscopice, a fost necesar să se diferențieze anumite caracteristici și fenomene într-o imagine specifică folosind diferențele spectrale. Scanerele MSS pot distinge între cinci mari categorii de suprafețe terestre: apă, zăpadă și gheață, vegetație, afloriment și sol și caracteristici legate de om. Un om de știință care este familiarizat cu zona studiată poate analiza o imagine obținută într-o singură bandă spectrală largă, cum ar fi o fotografie aeriană alb-negru, care este de obicei obținută prin înregistrarea radiațiilor cu lungimi de undă de la 0,5 la 0,7 µm (verde și regiunile roșii ale spectrului). Cu toate acestea, pe măsură ce numărul de noi benzi spectrale crește, devine din ce în ce mai dificil pentru ochiul uman să facă distincția între caracteristicile importante ale tonurilor similare în diferite părți ale spectrului. De exemplu, doar o fotografie de sondaj de la satelitul Landsat folosind MSS în banda de 0,5-0,6 microni conține aproximativ 7,5 milioane de pixeli (elemente de imagine), fiecare dintre acestea putând avea până la 128 de nuanțe de gri, de la 0 (negru) la 128 ( alb). Când comparăm două imagini Landsat din aceeași zonă, aveți de-a face cu 60 de milioane de pixeli; o imagine obținută de la Landsat 4 și procesată de mapper conține aproximativ 227 de milioane de pixeli. Rezultă clar că computerele trebuie folosite pentru a analiza astfel de imagini.

Procesarea digitală a imaginilor. Analiza imaginilor folosește computere pentru a compara valorile scalei de gri (gama de numere discrete) ale fiecărui pixel din imaginile realizate în aceeași zi sau în mai multe zile diferite. Sistemele de analiză a imaginilor clasifică caracteristicile specifice ale unui sondaj pentru a produce o hartă tematică a zonei. Sistemele moderne de reproducere a imaginilor fac posibilă reproducerea pe un monitor de televiziune color a uneia sau mai multor benzi spectrale procesate de un satelit cu un scaner MSS. Cursorul mobil este plasat pe unul dintre pixeli sau pe o matrice de pixeli situată într-o caracteristică specifică, de exemplu un corp de apă. Calculatorul corelează toate cele patru benzi MSS și clasifică toate celelalte părți ale imaginii prin satelit care au seturi similare de numere digitale. Cercetătorul poate apoi codifica color zonele de „apă” pe un monitor color pentru a crea o „hartă” care arată toate corpurile de apă din imaginea satelitului. Această procedură, cunoscută sub numele de clasificare reglementată, permite clasificarea sistematică a tuturor părților imaginii analizate. Este posibil să se identifice toate tipurile majore de suprafață terestră. Schemele de clasificare pe computer descrise sunt destul de simple, dar lumea din jurul nostru este complexă. Apa, de exemplu, nu are neapărat o singură caracteristică spectrală. În cadrul aceleiași fotografii, corpurile de apă pot fi curate sau murdare, adânci sau puțin adânci, parțial acoperite cu alge sau înghețate, iar fiecare dintre ele are propria reflectanță spectrală (și, prin urmare, propria sa caracteristică digitală). Sistemul interactiv de analiză digitală a imaginilor IDIMS utilizează o schemă de clasificare nereglementată. IDIMS plasează automat fiecare pixel într-una din câteva zeci de clase. După clasificarea computerizată, clase similare (de exemplu, cinci sau șase clase de apă) pot fi colectate într-una singură. Cu toate acestea, multe zone ale suprafeței pământului au spectre destul de complexe, ceea ce face dificilă distincția fără ambiguitate între ele. O livadă de stejari, de exemplu, poate apărea în imaginile satelitului ca fiind imposibil de distins din punct de vedere spectral de o plantație de arțari, deși această problemă este rezolvată foarte simplu pe teren. După caracteristicile lor spectrale, stejarul și arțarul aparțin speciilor de foioase. Procesarea computerizată cu algoritmi de identificare a conținutului imaginii poate îmbunătăți semnificativ imaginea MSS în comparație cu cea standard.

Notă. Datele de teledetecție servesc ca sursă principală de informații în pregătirea hărților de utilizare a terenurilor și topografice. Sateliții meteorologici și geodezici NOAA și GOES sunt utilizați pentru a monitoriza schimbările în nori și dezvoltarea ciclonilor, inclusiv uraganele și taifunurile. Imaginile din satelit NOAA sunt, de asemenea, folosite pentru a cartografi schimbările sezoniere ale stratului de zăpadă din emisfera nordică pentru cercetarea climei și pentru a studia modificările curenților marini, ceea ce poate ajuta la reducerea timpilor de transport. Instrumentele cu microunde de pe sateliții Nimbus sunt folosite pentru a mapa schimbările sezoniere ale stratului de gheață din mările arctice și antarctice.

Datele de teledetecție de la aeronave și sateliții artificiali sunt din ce în ce mai folosite pentru a monitoriza pășunile naturale. Fotografiile aeriene sunt foarte utile în silvicultură datorită rezoluției înalte pe care o pot obține, precum și a măsurării precise a acoperirii plantelor și a modului în care aceasta se modifică în timp.

Termografia aeriană în infraroșu din spațiu face posibilă distingerea zonelor curenților locali Gulf Stream.

Și totuși, în științele geologice teledetecția a primit cea mai largă aplicație. Datele de teledetecție sunt utilizate pentru a compila hărți geologice, indicând tipurile de roci și caracteristicile structurale și tectonice ale zonei. În geologia economică, teledetecția servește ca un instrument valoros pentru localizarea zăcămintelor minerale și a surselor de energie geotermală. Geologia ingineriei utilizează date de teledetecție pentru a selecta șantierele de construcții adecvate, pentru a localiza materialele de construcție, pentru a monitoriza exploatarea de suprafață și recuperarea terenurilor și pentru a efectua lucrări de inginerie în zonele de coastă. În plus, aceste date sunt folosite în evaluări ale pericolelor seismice, vulcanice, glaciologice și alte pericole geologice, precum și în situații precum incendiile forestiere și accidentele industriale.

Datele de teledetecție reprezintă o parte importantă a cercetării în glaciologie(legat de caracteristicile ghețarilor și stratului de zăpadă), în geomorfologie(formele și caracteristicile reliefului), în geologie marine(morfologia fundului mărilor și oceanelor), în geobotanică(datorită dependenței vegetației de zăcămintele minerale subiacente) și în geologie arheologică. ÎN astrogeologie Datele de teledetecție sunt de o importanță capitală pentru studiul altor planete și luni din sistemul solar, precum și pentru planetologie comparată pentru a studia istoria Pământului. Cu toate acestea, cel mai interesant aspect al teledetecției este că sateliții plasați pe orbita Pământului pentru prima dată au oferit oamenilor de știință capacitatea de a observa, urmări și studia planeta noastră ca un sistem complet, inclusiv atmosfera dinamică și formele de relief pe măsură ce se schimbă sub influența. a factorilor naturali și a activităților umane. Imaginile obținute de la sateliți pot ajuta la găsirea cheii pentru prezicerea schimbărilor climatice, inclusiv a celor cauzate de factori naturali și provocați de om. Deși SUA și Rusia încă din anii 1960. efectuează teledetecție, alte țări contribuie și ele. Agențiile spațiale japoneze și europene intenționează să lanseze un număr mare de sateliți pe orbite joase ale Pământului, menite să studieze pământul, mările și atmosfera Pământului.

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

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

Complexul spațial Resurs-F2 este conceput pentru a realiza fotografii multispectrale și spectrozonale ale suprafeței Pământului în intervalele vizibile și în infraroșu apropiat ale spectrului de radiații electromagnetice cu caracteristici geometrice și fotometrice ridicate, în interesul diferitelor sectoare ale economiei naționale și ale Pământului. stiinte.

Complexul spațial Resurs-DK este o dezvoltare unică a TsSKB-Progress, combinând soluții tehnice testate în timp și realizări avansate în idei de design. Complexul spațial Resurs-DK oferă teledetecție multispectrală a suprafeței Pământului și livrarea promptă a imaginilor cu informare ridicată prin radio către Pământ.

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

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

Unicitatea noului aparat de detectare a Pământului „Resurs-P” se află în setul de scanere - pe el vor fi instalate patru sau cinci sisteme de imagistică. Acest lucru va face posibilă primirea informațiilor de pe Pământ nu în trei culori, ca acum, ci în întreaga gamă de culori și în domeniul infraroșu apropiat.

Noul complex de sateliți va fi mai precis și mai eficient decât predecesorul său. Potrivit dezvoltatorilor, „Resurs-P” va face posibilă studierea evoluției climei, obținerea de date spațiale privind procesele la scară largă din atmosferă și de pe suprafața Pământului, monitorizarea situațiilor de urgență, prezicerea cutremurelor, notificarea despre tsunami, incendii , scurgeri de petrol și multe altele.

Orez. Resurs-DK

Kosmos-1076 este primul satelit oceanografic specializat sovietic. Acesta este unul dintre cei doi sateliți care au participat la experimentul Ocean-E (al doilea este Kosmos-1151). Ambele sunt realizate pe baza navei spațiale de tip AUOS-3. Proiectanți șefi: V.M. Khmyrov, V.I. Datele obținute de satelit au făcut posibilă crearea primei baze de date spațiale sovietice pe Oceanul Mondial:18 Satelitul a fost echipat cu echipamente de teledetecție a Pământului (ERS) de tip piste.

Biroul de proiectare Yuzhnoye

cercetare oceanografică

Lansați vehiculul

11K68 („Cyclone-3”)

Platforma de lansare

Plesetsk, complexul de lansare nr. 32/2

De orbită

Specificații

Elemente orbitale

Tipul orbitei

Subpolar

Dispozitie

Perioada de circulație

Apocentrul

Pericentru

Monitor este o serie de nave spațiale mici pentru teledetecția Pământului, creată la Centrul Spațial de Cercetare și Producție de Stat care poartă numele. M. V. Hrunichev pe baza platformei spațiale unificate „Yacht”. S-a presupus că seria va consta din sateliți „Monitor-E”, „Monitor-I”, „Monitor-S”, „Monitor-O” echipați cu diverse echipamente optic-electronice și „Monitor-R” echipați cu sisteme radar. .” Momentan Nu există sateliți din seria Monitor în programul spațial federal.

Monitor-E

Primul sateliți din serie, Monitor-E (experimental), este proiectat pentru a testa noile echipamente țintă și sisteme de service ale platformei Yachta. Satelitul, cu o greutate de 750 kg, este echipat cu două camere cu o rezoluție de 8 m în modul pancromatic (un canal) și 20 m în modul multicanal (3 canale). Imaginile Monitor-E vor acoperi o zonă de 90 pe 90 km și 160 pe 160 km. Capacitatea memoriei la bord este de 50 gigabytes (2×25). Satelitul este proiectat într-un design nepresurizat, pe o bază modulară, ceea ce permite, dacă este necesar, extinderea capacităților navei spațiale datorită echipamentelor suplimentare. Echipamentul țintă este capabil să transmită informații aproape în timp real. Satelitul este echipat cu un sistem de propulsie electrică (EPS), folosind xenon ca fluid de lucru al EPS. Durata de viață activă estimată a dispozitivului este de 5 ani.

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

În 2011, funcționarea navei spațiale a fost suspendată.

Programul Landsat este cel mai lung proiect de obținere a fotografiilor satelitare ale planetei Pământ. Primul dintre sateliții programului a fost lansat în 1972; cel mai recent, până în prezent, Landsat 7 - 15 aprilie 1999. Echipamentele instalate pe sateliții Landsat au realizat miliarde de imagini. Imaginile achiziționate în Statele Unite și de la stațiile de date prin satelit din întreaga lume oferă o resursă unică pentru o varietate de cercetări științifice în domeniile agriculturii, cartografiei, geologiei, silviculturii, informațiilor, educației și securității naționale. De exemplu, Landsat-7 furnizează imagini în 8 intervale spectrale cu rezoluție spațială de la 15 la 60 m per punct; Frecvența de colectare a datelor pentru întreaga planetă a fost inițial de 16 zile.

În 1969, anul zborului omului către Lună, Centrul de Cercetare Hughes Santa Barbara a început dezvoltarea și producția primelor trei scanere multispectrale (MSS). Primele prototipuri MSS au fost produse în 9 luni, până în toamna anului 1970, după care au fost testate pe domul de granit al Half Dome din Parcul Național Yosemite.

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

Când a fost creat în 1966, programul a fost numit Earth Resources Observation Satellites, dar în 1975 programul a fost redenumit. În 1979, cu Directiva prezidențială 54, președintele american Jimmy Carter a transferat controlul programului de la NASA către NOAA, recomandând dezvoltarea unui sistem pe termen lung cu 4 sateliți suplimentari după Landsat 3, precum și transferul programului către sectorul privat . Acest lucru s-a întâmplat în 1985, când o echipă de la Earth Observation Satellite Company (EOSAT), Hughes Aircraft și RCA au fost selectate de NOAA pentru a opera sistemul Landsat în baza unui contract de zece ani. EOSAT a operat Landsat 4 și 5, a avut drepturi exclusive de a vinde datele generate de program și a construit Landsat 6 și 7.

Fotografie din satelit a Kolkata în culori simulate. Preluat de satelitul Landsat 7 al NASA.

În 1989, în timp ce tranziția programului nu era încă pe deplin finalizată, NOAA și-a epuizat bugetul pentru programul Landsat (NOAA nu solicitase finanțare, iar Congresul SUA a alocat finanțare doar pentru jumătate din anul fiscal) și NOAA a decis să închidă Landsat 4 și 5. . Șeful noului Consiliu Național Spațial, vicepreședintele James Quayle, a atras atenția asupra situației actuale și a ajutat programul să primească finanțare de urgență.

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

Importanța programului Landsat a fost recunoscută de Congres în octombrie 1992, odată cu adoptarea Legii privind politica de teledetecție Land (Legea publică 102-555), care a permis funcționarea în continuare a Landsat 7 și a asigurat disponibilitatea datelor și imaginilor Landsat la prețurile cele mai mici posibile atât pentru utilizatorii actuali, cât și pentru cei noi.

Lansați cronologia

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

Landsat 7 - lansat pe 15 aprilie 1999, operațional. Din mai 2003, modulul Scan Line Corrector (SLC) a eșuat. Din septembrie 2003, a fost utilizat într-un mod fără corecție a liniei de scanare, ceea ce reduce cantitatea de informații primite la 75% din original.

Detalii tehnice

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