Дистанционный мониторинг поверхности суши

 

 

РЕФЕРАТ

 

Курсовая работа: 33 страницы, 3 рисунка, 2 таблицы, 11 использованных источников.

Целью работы является изучение системы дистанционных наблюдений поверхности суши Земли и её роль в области контроля состояния окружающей среды.

Объектом изучения курсовой работы являются методы дистанционного мониторинга поверхности Земли. В работе рассмотрена сущность понятия дистанционный мониторинг и история развития его методов, подробно рассмотрен каждый метод дистанционного мониторинга поверхности суши и обработка данных полученных при помощи этих методов, а так же применение методов дистанционного мониторинга в области экологии.

 

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНТОРИНГ, ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ, КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ, АЭРОКОСМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ, КОСМИЧЕСКИЙ СНИМОК, ОБРАБОТКА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДАННЫХ, КАРТОГРАФИРОВАНИЕ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение…………………………………………………………………….4

  1. ПОНЯТИЕ О ДИСТАНЦИОННОМ МОНИТОРИНГЕ ЗЕМЛИ…….6
  2. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ДИСТАНЦИОННЫХ МЕТОДОВ ИЗУЧЕНИЯ ЗЕМЛИ……………………………………………………8
    1. Воздухоплавание……………………………………………………8
    2. Авиация……………………………………………………………...9
    3. Ракеты………………………………………………………………10
    4. Космические летательные аппараты……………………………..11
  3. МЕТОДЫ ДИСТАНЦИОННОГО МОНИТОРИНГА…….…………12
    1. Аэрокосмические методы………………………………………....17
    2. Сканерные съемки...……………………………………………….19
    3. Радарные съемки…………………………………………………..20
    4. Тепловые съемки…………………………………………………..22
    5. Спектрометрическая съемка……………………………………...23
    6. Лидарные съемки………………………………………………….24
  4. КОМПЬЮТЕРНЫЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ СПУТНИКОВЫХ ДАННЫХ…………………………………………………..…………..25
  5. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ДИСТАНЦИОННОГО МОНИТОРИНГА ПОВЕРХНОСТИ ЗЕМЛИ………………………..29

Выводы…………………………………………………………………….32

Список литературы……………………………………………………….33

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Экологический мониторинг (мониторинг окружающей среды) - это комплексная система наблюдений за состоянием окружающей среды, оценки и прогноза изменений состояния окружающей среды под воздействием природных и антропогенных факторов.

Основные цели мониторинга – обеспечение системы управления природоохранной деятельности и экологической безопасности современной и достоверной информацией, позволяющей:

  1. оценить показатели состояния и функциональной целостности экосистемы и среды обитания человека;
  2. выявить причины изменения этих показателей и оценить последствия таких изменений, а также определить корректирующие меры в тех случаях, когда целевые показатели экологических условий не достигаются;
  3. создать предпосылки для определения мер по исправлению возникающих негативных ситуаций до того, как будет нанесен ущерб.

Основными задачами экологического мониторинга являются:

- наблюдение за источниками антропогенного воздействия;

- наблюдение за факторами  антропогенного воздействия;

- наблюдение за состоянием природной среды и происходящими в ней процессами под влиянием факторов антропогенного действия;

- оценка фактического  состояния природной среды;

- прогноз изменения состояния природной среды под влиянием факторов антропогенного воздействия и оценка прогнозируемого состояния природной среды.

Промышленное освоение, интенсификация сельскохозяйственного производства, нерациональное природопользование и иные факторы антропогенного воздействия на окружающую природную среду приводят к серьёзным изменениям её состояния, возникают экологические проблемы, которые наряду с такими, как энергетические, водные, продовольственные, относят к разряду глобальных.

Поскольку изменения, вносимые человеком в природную среду, и экологические эффекты, порождаемые его деятельностью имеют не только локальный и региональный, а часто и глобальный характер, то возникает необходимость своевременного выявления их, нужно проследить их динамику, дать полную картину происходящего вокруг нас, проводить предупредительные мероприятия. Для решения таких задач актуальным является применение дистанционных средств наблюдения (дистанционного мониторинга), которые обеспечивают большую обзорность, оперативность и регулярность получения информации.

Достаточно сказать, что, как показывают снимки, полученные дистанционными методами наблюдения, воздействие хозяйственной активности людей заметно почти на 60% суши, а в некоторых зонах эта цифра достигает 98%. Необходимо учесть, что антропогенные изменения природной среды происходят на два-три порядка быстрее, чем природные, и уследить за ними уже невозможно. В наше время эффективно решить столь сложную задачу можно лишь единственным способом: регулярной съемкой земной поверхности с самолетов и спутников, то есть дистанционным методом экологического мониторинга.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ПОНЯТИЕ О ДИСТАНЦИОННОМ МОНИТОРИНГЕ ЗЕМЛИ

 

Дистанционный мониторинг (дистанционное зондирование (ДЗ)) является подсистемой экологического мониторинга и представляет собой наблюдение поверхности Земли с помощью авиационных и космических средств, оснащённых различными видами съёмочной аппаратуры, а также с помощью приборов, установленных в труднодоступных местах Земли. Показания с этих приборов передаются в центры наблюдения с помощью методов дальней передачи информации: по радио, проводам, через спутники и т.п. Такое наблюдение производиться путём отражаемой или излучаемой объектом энергии с последующей обработкой, анализом и применением полученных измерений [1].

Дистанционное зондирование является сложной системой, которая состоит из источника излучения, исследуемого объекта, регистратора излучения, носителя регистратора излучения, станции приёма и обработки информации, блока интерпретации и анализа обработанной информации, а так же блока применения полученных характеристик исследуемого объекта.

Наличие источника излучения является необходимым требованием зондирования, т.к. он облучает (освещает) или передает другим способом электромагнитную энергию наблюдаемому объекту. Источником излучения может быть и сам исследуемый объект. При прохождении до сенсора (датчика) отраженное или испущенное объектом электромагнитное излучение взаимодействует с атмосферой.

Регистратор излучения это сенсор, который должен регистрировать и записывать излучение, пришедшее от наблюдаемого объекта. Регистраторы устанавливаются на авиационные или космические аппараты (КА), таким образом эти аппараты являются носителями регистратора излучения.

Полученные сенсором данные передаются на станцию приёма и обработки информации, где информация прошедшая первичную обработку далее поддается интерпретации и анализу с целью определения характеристик наблюдаемого объекта. После полученных характеристик наблюдаемого объекта происходит применение этих характеристик при создании информационных технологий мониторинга окружающей среды и решения различных задач.

Все задачи дистанционного мониторинга окружающей среды можно условно разбить по их практическому содержанию на следующие пять основных классов[2]:

  1. Экологический мониторинг – исследование динамики изменений экосистем различного масштаба и различных естественных и антропогенных факторов, влияющих на экосистемы. Сюда относятся выявление и классификация загрязнений поверхности моря и суши, обнаружение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, выявление мест нарушения и болезни растительности и т.д.
  2. Мониторинг природных ресурсов – исследование закономерностей размещения полезных ископаемых, прогнозирование и поиск природных ресурсов, оценка режимов использования природных ресурсов, а в том числе – получение характеристик земной поверхности для управления сельским и лесным хозяйством, водными и земельными ресурсами.
  3. Прогнозирование и контроль природных катастроф и техногенных аварий, анализ факторов, предшествующих и сопровождающих катастрофы и аварии, с целью совершенствования методов прогнозирования чрезвычайных ситуаций (наводнения, лесные пожары, засухи, промышленные аварии).
  4. Фундаментальные исследования Земли в интересах метеорологии, климатологии, океанографии.
  5. Задачи, решаемые в интересах различные отраслей и предприятий, в том числе с целью оптимизации их взаимоотношений с природой (транспорт, строительство, добыча полезных ископаемых, связь, навигация).

2 ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ДИСТАНЦИОННЫХ  МЕТОДОВ ИЗУЧЕНИЯ ЗЕМЛИ

 

Современные методы дистанционного мониторинга возникли в результате развития летательных средств, фотографии, фотограмметрии, электроники, вычислительной техники и многих других отраслей науки и техники. Однако на любом этапе своего развития методы дистанционного мониторинга в первую очередь зависели от возможности поднять аппаратуру или человека над поверхностью Земли. Поэтому в данном разделе история дистанционных методов рассматривается на этапах завоевания человеком воздушного пространства и космоса. Хронологически это воздухоплавание, авиация, ракеты, космические полёты. Каждый их этих этапов характеризовался определённым уровнем развития визуальных наблюдений, фотографических съемок и т.д [2].

 

    1. Воздухоплавание

 

4 июня 1783 года французы братья Монгольфье впервые запустили шар, наполненный горячим воздухом, и тем самым доказали возможность свободного полёта. 21 ноября 1783 года впервые на воздушном шаре поднялись люди (Пилатр де Розье и маркиз д’Арманд). В России первым поднялся на воздушном шаре генерал С.Л. Львов через 20 лет – в 1803 году вместе с французом Гарюреном.

В практике начали использовать аэростаты, которые были необходимы для военных целей. В научных целях впервые использовался аэростат в 1803 г. во Франции Робертсоном для изучения магнитного поля Земли. В сентябре в 1806 г. Био и Гей – Люссак провели с аэростата измерения магнитного поля Земли и доказали ошибочность данных Робертсона[2].

Качественно новый этап развития дистанционных методов изучения Земли начался с изобретения фотографии, которое относится к 1839 году. Потребовалось 20 лет, чтобы воздухоплавание и фотография попытались вместе составить новое и эффективное средство изучения поверхности Земли в различных целях. Следующие 20 лет фотографирование с аэростатов совершалось в основном в области повышения светочувствительности материалов и быстродействия затворов камер, что особенно существенно в условиях колебательных движений аэростатов. С 1880 года началось широкое и успешное фотографирование с воздушных шаров.

Воздухоплавание ещё долго, вплоть до 70 – х годов ХХ века, применялось для дистанционных исследований Земли. Этому способствовало развитие в начале ХХ века дирижаблестроения. Были проведены также интересные исследования верхних слоёв атмосферы и стратосферы и мелкомасштабные съемки Земли с помощью воздушных шаров – стратостатов в СССР, США, Франции [3].

 

    1. Авиация

 

В 1903 г. братья Райт создали аппарат тяжелее воздуха – аэроплан, который смог продержаться в воздухе 39 секунд. Довольно скоро, в отличие от воздушных шаров, после своего появления авиация начала использоваться для выполнения аэрофотосъемок и визуальных наблюдений. Уже в 1909 г. Вильбур Райт, один из изобретателей аэроплана, проводил фотографирование с воздуха [6]. Быстрому развитию аэрофотосъемки с самолётов способствовала техническая база, созданая ещё на этапе воздухоплавания.

В первой половине ХХ века продолжалось развитие технической базы аэрофотосъемок как в области авиации, так и в области создания широкоугольных, сверхширокоугольных и щелевых фотокамер [2].

В СССР в 1924 г. были созданы первые аэросъемочные производственные организации, которые проводили аэрофотосъемки для нужд землеустройства, лесоустройства, дорожного строительства, для изучения пустынь, болот, озёр.

С помощью аэрофотосъемки в 50 – е годы были составлены карты всей территории СССР в стотысячном масштабе. В эти же годы в СССР начала применяться цветная аэрофотосъемка [3].

 

    1. Ракеты

 

Разработка ракет связана в основном с их боевым применением. Однако уже в конце ХІХ века, когда был накоплен опыт в создании пороховых ракет, началось их применение для фотографических съемок земной поверхности. Первые съемки осуществил саксонский инженер Мауль. Фотоаппарат размещался на пороховой ракете и имел ряд приспособлений, включая парашют для спуска после экспозиции, гироскоп для стабилизации аппарата. Фотографирование проводилось с высоты 500 – 600 меров [2].

Первый снимок земной поверхности в США был получен при помощи фотоаппарата, установленного на баллистической ракете V – 2 немецкого производства, запущенной в 1945 г. с американского ракетного полигона White Sands [3].

Специальные ракеты, предназначенные для изучения Земли, запускались в России, США и Англии вплоть до 70 – х годов. Съемки проводились с высоты 200 – 270 км. Поскольку запуски ракет значительно дешевле по сравнению с запусками искусственных спутников Земли (ИСЗ), то считалось, что использование подобных ракет имеет преимущество. Казалось бы, что этому способствует возможность выбора оптимальных условий фотографирования (отсутствие облачности, прозрачность атмосферы, высота Солнца и т.д.). Однако негативные стороны съемки Земли с ракет, а именно решение только локальных задач, не позволяют ракетам конкурировать с космическими орбитальными средствами. Ракеты как средство съемок Земли сыграли свою роль только на этапе подготовки фотографирования с ИСЗ [3].

 

    1. Космические летательные аппараты

 

4 октября 1957 года был запущен  первый в мире искусственный  спутник Земли (ИСЗ) в СССР (в США  – 01.02.1958 г.) [1].

Развитие автоматических ИСЗ шло в основном по пути совершенствования съемочной бортовой аппаратуры, расширения каналов и скорости передачи информации из космоса на Землю, по пути выполнения различной коррекции принимаемой информации. Автоматизированные космические системы обладают возможностью получать изображения одних и тех же участков местности с постоянной и высокой периодичностью, возможностью проводить съемку различных участков в одно и то же местное время, с их помощью может быть достигнута высокая оперативность, т.е. возможность регистрировать какой – либо объект на Земли в заданные моменты времени. Это обеспечило возможность с 80 – х годов приступить к началу проведения дистанционного мониторинга в различных направлениях [2].

Развитие съемок с пилотируемых космических средств зависит прежде всего от развития этих средств – от увеличения продолжительности полётов, от возможности поднимать в космос большие полезные грузы и от повышения числа и квалификации космонавтов. Продолжительность полёта человека постепенно возросла от нескольких секунд до года, появилась возможность поднимать в космос тяжёлую аппаратуру.

В 70 – 80 – е годы были освоены для получения изображений инфракрасные (ИК) – диапазоны и радиодиапазоны, появились сканеры [3].

В 70 – е годы с появлением специализированных ИСЗ для изучения Земли начали широко использоваться цифровые методы обработки космических изображений [3].

3 МЕТОДЫ ДИСТАНЦИОННОГО МОНИТОРИНГА

 

Одним из основных источников данных для экологического мониторинга являются материалы дистанционного зондирования. Они объединяют все типы данных, получаемых с носителей [6]:

- космические (пилотируемые орбитальные станции, корабли многоразового использования, автономные спутниковые съемочные системы), которые представлены на рисунке 3.1;

- авиационного базирования (самолеты, вертолеты и микроавиационные радиоуправляемые аппараты) и составляют значительную часть дистанционных данных как антонима контактных (прежде всего наземных) видов съемок, способов получения данных измерительными системами в условиях физического контакта с объектом съемки (рис. 3.2);

- к неконтактным (дистанционным) методам съемки, помимо аэрокосмических, относятся разнообразные методы морского (наводного) и наземного базирования, включая, например, фототеодолитную съемку, сейсмо, электромагниторазведку и иные методы геофизического зондирования недр, основанные на регистрации собственного или отраженного сигнала волновой природы (рис. 3.3).

 

Рисунок 3.1 – Метод космического базирования.

Рисунок 3.2 – Метод авиационного базирования.

 

Рисунок 3.3 – Метод наводного базирования.

 

Дистанционное зондирование осуществляется специальными приборами – датчиками. Датчики могут быть пассивными и активными, причем пассивные датчики улавливают отраженное или испускаемое естественное излучение, а активные способны сами излучать необходимый сигнал и фиксировать его отражение от объекта [3].

К пассивным датчикам относятся оптические и сканирующие устройства, действующие в диапазоне отраженного солнечного излучения, включая ультрафиолетовый, видимый и ближний инфракрасный диапазоны.

К активным датчикам относятся радарные устройства, сканирующие лазеры, микроволновые радиометры и др. В настоящее время в области разработки оперативных космических электронных систем дистанционного зондирования наметилась тенденция к комбинированному использованию различных многоканальных, многоцелевых датчиков с высоким разрешением, включая всепогодное оборудование [6].

Результаты дистанционных измерений, осуществляемых с помощью бортовой информационно – измерительной аппаратуры аэрокосмической системы, представляют собой регистрацию в аналоговой или цифровой форме характеристик электромагнитного излучения, отраженного от участков земной поверхности или собственного излучения этих участков.

В условиях облачности, покрывающей 70-80% поверхности Земли, зондирование в микроволновом диапазоне позволяет регистрировать излучение сквозь облака, при этом в миллиметровом и сантиметровом диапазонах еще необходимо учитывать влияние атмосферы, а в дециметровом диапазоне в этом нет необходимости [8].

Снимки в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах наиболее многочисленны и находят широкое применение. В 70-80 – х гг. фотоспутники «Ресурс-Ф», «Облик», «Комета» обеспечивали отечественных потребителей космическими снимками с лучшими в мире характеристиками и в достаточном объеме [3].

При высоком качестве изображения фотографические съемки выполняются не систематически; лишь в отдельных случаях возможно получение повторных снимков на одну и ту же территорию. Из-за эпизодичности съемок и трудностей, связанных с облачностью, регулярное покрытие территории таким видом съемки пока не обеспечивается. Поэтому приходится обращаться к снимкам других типов - телевизионным и сканерным снимкам со спутников двойного назначения и ресурсных спутников.

Съемки ведут в видимой, ближней инфракрасной, тепловой инфракрасной, радиоволновой и ультрафиолетовой зонах спектра. При этом снимки могут быть черно-белыми зональными и панхроматическими, цветными, цветными спектрозональными и даже – для лучшей различимости некоторых объектов – ложноцветными. Существует таблица распределения спектральных каналов и область применения этих каналов (табл. 3.1) [3].

 

Таблица 3.1 – Основные характеристики спектральных каналов

Номер канала

Диапазон спектра (мкм)

Разрешение (м/пиксель)

Название

1

0,45-0,515

30

Голубой

2

0,525-0,605

30

Зеленый

3

0,63-0,69

30

Красный

4

0,775-0,90

30

Ближний инфракрасный

5

1,55-1,75

30

Средний (коротковолновый) инфракрасный

6

10,40-12,5

60

Длинноволновый инфракрасный (тепловой)

7

2,09-2,35

30

Средний (коротковолновый) инфракрасный

8

0,525-0,90

15

Панхроматический (4,3,2)


 

 

Из таблицы видно, что существует 8 спектральных каналов, все каналы имеют своё название, диапазон спектра и разрешение. Каждый из этих каналов в зависимости от своих характеристик имеет свою область применения.

Таким образом первый канал (голубой) наиболее чувствителен к атмосферным газам, по этому изображение может быть малоконтрастным. Этот канал имеет наибольшую водопроницаемость (длинные волны больше поглощаются), т.е. оптимален для выявления подводной растительности, мутности воды и водных осадков; полезен для выявления дымовых факелов (т.к. короткие волны легче рассеиваются маленькими частицами); хорошо отличает облака от снега и горных пород, а также голые почвы от участков с растительностью.

Второй канал (зелёный) чувствителен к различиям в мутности воды, осадочным шлейфам и факелам выбросов, он охватывает пик отражательной способности поверхностей листьев, может быть полезен для различения обширных классов растительности, также полезен для выявления подводной растительности.

Третий канал (красный) хорошо распознает почвы и растительность в связи с тем что чувствителен в зоне сильного поглощения хлорофилла, так же он чувствителен в зоне высокой отражательной способности для большинства почв и полезен для оконтуривания снежного покрова.

Четвёртый канал (ближний инфракрасный) различает растительное многообразие, может быть использован для оконтуривания водных объектов и разделения сухих и влажных почв, т.к. вода сильно поглощает ближние инфракрасные волны.

Пятый канал (средний или коротковолновый инфракрасный) чувствителен к изменению содержания воды в тканях листьев (набухаемости), чувствителен к варьированию влаги в растительности и почвах (отражательная способность уменьшается при возрастании содержания воды). Особенно чувствителен к наличию / отсутствию трехвалентного железа в горных породах (отражательная способность возрастает при увеличении количества трехвалентного железа), отличает лед и снег (светлый тон) от облаков (темный тон).

 

Шестой канал (длинноволновый инфракрасный или тепловой) подходит для дневного и ночного использования. Применяется в тепловой съемке при анализе влажности почв, типов горных пород, выявления теплового загрязнения воды, бытового скопления тепла, источников городского производства тепла, выявления геотермальных зон.

Седьмой канал (средний, или коротковолновый инфракрасный) совпадает с полосой поглощения излучения гидроминералами (глинистые сланцы, некоторые оксиды и сульфаты), благодаря чему они выглядят темными, он полезен для литологической съемки. Как и пятый канал, чувствителен к варьированию влаги в растительности и почвах.

Восьмой канал (панхроматический - 4,3,2) – это наиболее типичная комбинация каналов, используемая в дистанционном зондировании для анализа растительности, зерновых культур, землепользования и водно-болотных угодий.

Многозональная съемка ведется многие годы, и исследователи накопили большой объем эмпирических данных. Уже хорошо известно, какие соотношения яркости в различных зонах спектра соответствуют растительности, обнаженной почве, водным поверхностям, урбанизированным территориям и другим распространенным типам ландшафта, существуют библиотеки спектров различных природных образований [3].

 

3.1 Аэрокосмические методы

 

Под аэрокосмическим мониторингом понимается система планомерных повторных наблюдений и оценок среды, выполняемых на основе материалов полученных аэрокосмическими методами, с определенными целями.

Аэрокосмические (дистанционные) методы экологического мониторинга включают систему наблюдения при помощи самолётных, аэростатных средств, спутников и спутниковых систем, а также систему обработки данных дистанционного зондирования.

Аэрокосмический мониторинг позволяет одновременно получать объективную информацию и оперативно выполнять картографирование территории практически на любом уровне территориального деления: страна – область – район – группа хозяйств (землепользование) – конкретное сельскохозяйственное угодье – культура [4].

Материалы дистанционного зондирования получают в результате неконтактной съемки с летательных воздушных и космических аппаратов. Получаемые документы очень разнообразны по масштабу, разрешению, геометрическим, спектральным и иным свойствам. Все зависит от вида и высоты съемки, применяемой аппаратуры, а также от природных особенностей местности, атмосферных условий и т. п. Главные качества дистанционных изображений, особенно полезные для составления карт, это их высокая детальность, одновременный охват обширных пространств, возможность получения повторных снимков и изучения труднодоступных территорий. Снимки дают интегрированное и вместе с тем генерализованное изображение всех элементов земной поверхности, что позволяет видеть их структуру и связи. Благодаря этому данные дистанционного зондирования нашли в картографии разнообразное применение: их используют для составления и оперативного обновления топографических и тематических карт, картографирования малоизученных и труднодоступных районов (например, высокогорий). Наконец, аэро – и космические снимки служат источниками для создания общегеографических и тематических фотокарт [6].

Составление оперативных карт – это один из важных видов использования космических материалов. Для этого проводят быструю автоматическую обработку поступающих дистанционных данных и преобразование их в картографический формат. Наиболее известны оперативные метеорологические карты. В оперативном режиме и даже в реальном масштабе времени можно составлять карты лесных пожаров, наводнений, развития неблагоприятных экологических ситуаций и других опасных природных явлений. Космофотокарты применяют для слежения за созреванием сельскохозяйственных посевов и прогноза урожая, наблюдения за становлением и сходом снежного покрова на обширных пространствах и тому подобными ситуациями, сезонной динамикой морских льдов [5].

Аэрокосмический мониторинг предполагает не только наблюдение за процессом или явлением, но также его оценку, прогноз распространения и развития, а кроме того - разработку системы мер по предотвращению опасных последствий или поддержанию благоприятных тенденций. Таким образом, оперативное картографирование становится средством контроля за развитием явлений и процессов и обеспечивает принятие управленческих решений.

 

3.2 Сканерные съемки

 

В настоящее время для съемок из космоса наиболее часто используются многоспектральные оптико – механические системы – сканеры, установленные на ИСЗ различного назначения. При помощи сканеров формируются изображения, состоящие из множества отдельных, последовательно получаемых элементов [8].

 Термин «сканирование»  обозначает развёртку изображения при помощи сканирующего элемента (качающегося или вращающегося зеркала), поэлементно просматривающего местность поперёк движения носителя и посылающего лучистый поток в объектив и далее на точечный датчик, преобразующий световой сигнал в электрический. Этот электрический сигнал поступает на приемные станции по каналам связи. Изображение местности получают непрерывно на ленте, составленной из полос – сканов, сложенных отдельными элементами – пикселями. Сканерные изображения можно получить во всех спектральных диапазонах, но особенно эффективным является видимый и ИК - диапазоны. При съемке земной поверхности с помощью сканирующих систем формируется изображение, каждому элементу которого соответствует яркость излучения участка, находящегося в пределах мгновенного поля зрения [7].

Сканерное изображение – упорядоченный пакет яркостных данных, переданных по радиоканалам на Землю, которые фиксируются на магнитную ленту (в цифровом виде) и затем могут быть преобразованы в кадровую форму.

Важнейшей характеристикой сканера являются угол сканирования (обзора) и мгновенный угол зрения, от величины которого зависят ширина снимаемой полосы и разрешение. В зависимости от величины этих углов сканеры делят на точные и обзорные [8].

Хорошо зарекомендовал себя сканер нового поколения, названный "тематическим картографом". Этот сканер дает большой поток информации, обработка которой требует большего времени; в связи с чем замедляется скорость передачи изображения. число пикселей на снимках достигает более 36 млн. на каждом из каналов. Сканирующие устройства могут быть использованы не только для получения изображений Земли, но и для измерения радиации – сканирующие радиометры, и излучения – сканирующие спектрометры [3].

 

3.3 Радарные съемки

 

Радиолокационная (РЛ) или радарная съемка – важнейший вид дистанционных исследований. Используется в условиях, когда непосредственное наблюдение поверхности планет затруднено различными природными условиями: плотной облачностью, туманом и т. п. Она может проводиться в темное время суток, поскольку является активной. Для радарной съемки обычно используются радиолокаторы бокового обзора (ЛБО), установленные на самолетах и ИСЗ [11].

Дистанционный мониторинг поверхности суши