Методы дистанционного зондирования

Основным направлением развития аэрокосмических средств наблюдения природной среды является использование регистраций отражения света и собственного излучения Земли в разных спектральных интервалах

· визуальное наблюдение(0,40 – 0,64 мкм);

· фотографирование (0,40 – 0,92 мкм)

· спектрофотометрирование (0,40 – 0,92 мкм)

· телевизионная съемка (0,45 – 0,75 мкм)

· тепловая инфракрасная съемка (2,6 – 5,5 и 8,0 – 14,0 мкм)

· мноспектральная (0,32 – 12,5 мкм)

· микроволновая (0,3 см и более)

· активные методы локации

 

Визуальное наблюдение - визуальное дешифрирование не теряет своего значения, несмотря на развитие методов автоматизированной обработки снимков, но для достижения хороших результатов требуют высокой профессиональной подготовки и хорошего знания объектов дешифрирования. Процесс визуального анализа изображения принято делить на три стадии: обнаружение, опознавание, интерпретация. Последняя из них предполагает выявление существа объекта, отнесение его к какой-либо категории, предусмотренной легендой или ранее известной дешифровщику, т.е. связана с логическим восприятием. Две первые представляют особенности зрительного восприятия.

Фотографирование

По-прежнему дает наиболее детальную информацию о пространственной структуре земной поверхности. Техника аэрофотосъемки (АФС) не претерпевает существенных изменений и наиб. интерес в посл. годы имело космическое фотографирование. ФС с пилотируемых орбитальных станций (ПОС) производятся ручными или стационарными картографическими камерами. Снимки с ПОС достигли разрешения 10-40 м. Однако такое высокое пространственное разрешение КС не является их бесспорным достижением. Во-первых, главное преим. КС перед обыч. АС в их обзорности и генерализации, а не в детализации изображения однородных образований. Во-вторых, задачи детального исследования природы решаются обычной АФС в широком диапазоне масштабов 1:1000 до 1: 150000. В-третьих, согласно существующим международным нормам, считается допустимой глобальная космическая съемка состояния природной среды с разрешением 16-30 м, что соотв. масштабу фотографирования 1: 4000000 - 1: 8 000 000 при разрешающей способности 0,035 мм.

Преим. КС:

· экстремально мелкие масштабы (мельче 1: 10 000 000)

· высокие обзорности КС (более 1 млн. км )

· высокие уровни оптической генерализации (с пространственным разрешением 0,6 – 1,0 км и крупнее)

Все это обеспечивается обычными телевизионными средствами съемки метеорологических ИСЗ.

 

Аэрофотосъмка (АФС)обслуживает картографирование в крупных и средних, так наз. «съемочных» масштабах 1: 10 000 – 1: 300 000.

Космические фотографии – черно-белые на панхроматической пленке, цветные в естественных и спектрозональные в условных цветах – являются основой средне- и мелкомасштабного тематического картографирования. они используются г.о. для контурного дешифрирования, выделения природных образований, прослеживания их границ, изучения внутренней структуры и картографирования природных и трансформированных объектов в масштабах 1: 300 000 – 1: 3 000 000. По косм. фото показывается также детал. морфоструктура антропогенных воздействий с отражением соотношений разных генетических типов антроп. трансформаций. Однако, несмотря на хорошее пространственное разрешение и успешное контурное дешифрирование, вероятности распознавания состава объектов по космическим фотографиям сильно колеблются г.о. в пределах 0,6- 0,9, что не может полн. удовл. требования практического использования. В течение посл. лет успешное космическое фотографирование проводилось с ПОС «Салют» и «Skylab».

 

Многозональное фотографирование – синхронное фотографирование одного и того же участка многообъективной фотокамерой с разными комбинациями фотопленок и светофильтров. Проводилось с самолетов, начиная с 1964 г.

 

Спектрофотометрирование – измерение спектральной отражательной способности. Первое успешное спектрофотометрирование было проведено летчиком-космонавтом В.И. Севостьяновым с ПКК «Союз-9» в 1970. Это позволило впервые классифицировать основные типы природных образований по спектрам, измеренным за пределами земной атмосферы. Космическое спектрофотометрирование учитывает оптическую неоднородность участка.

 

Телевизионная съемка – проводилась с метеорологических ИСЗв спектральном интервале0,5- 0,75 мкм с разрешением 1-3 км. После 1974 была использована усовершенствованная камера с разрешением 0,3-0,6 км, что позволило стандартизировать измерения и получать количественные данные об оптических характеристиках земной поверхности.ТС наиболее перспективны для наблюдения быстро меняющихся природных явлений, кроме того используются для мелкомасштабного физико-географического районирования.

 

Инфракрасная съемка – проводилась с самолетов и спутников в первом 3,4 - 5,6 мкм и во втором 8,0 - 12,5 мкм окне прозрачности атмосферы. ИК съемка дает пространственно-временное распределение радиационных температур системы Земля – атмосфера.

 

Мноспектральная съемка – т.е. съемка во многих узких спектральных интервалах с помощью ФЭУ, светофильтров и сканеров, как с самолетов, так и с КЛА имеют большой интерес в течение посл. лет. Проводились с метеорологических ИСЗ с высоты около 900 км, а также с ПОС(пилотируемая орбитальная станция). Наиболее перспективны для изучения с/х угодий и посевов.

 

Микроволновая съемка – регистрация пассивного радиотеплового излучения в диапазоне 0,3 – 30 см, проводилась в экспериментальном порядке с ИЗС «Метеор» и Nimbus на длине волны 0,8 см с полем зрения 30 км. Кроме ИСЗ микроволновую съемку Земли проводили космонавты с ПОС «Skylab» в диапазоне около 2,1 см. Основное преимущество состоит в том, что во всех диапазонах (кроме 3,5 см) коэффициент пропускания атмосферы составляет 0,7 – 1,0

Активные локации – активные съемки (радарные, лидарные, лазерные и т.п.) проводились исключительно с самолетов, т. к. еще труднодоступны для космической съемки ввиду больших энергетических затрат. Но обладают высоким пространственным разрешением, независимы от состояния атмосферы, спектральной избирательности, глубины взаимодействия с экраном и т. д.

 

 

Тема 3. Аэрофотосъемка

 

План лекции:

1) История развития аэрофотосъемки

2) Технические показатели аэрофотосъемки

3) Оценка качества АФС

4) Условия проведения АФС городских территорий