Лекция 9. ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ ЗЕМЛИ
1. Дистанционное зондирование Земли: понятие и сущность.
2. Процесс дистанционного зондирования Земли.
3. Система дистанционного зондирования Земли.
4. Система координат в космическом пространстве.
Дистанционное зондирование Земли – это получение информации о поверхности Земли и объектах на ней, атмосфере, океане и верхнем слое
земной коры бесконтактными методами, при которых регистрирующий прибор удален от объекта исследований на значительное расстояние.
Целями применения данных дистанционного зондирования Земли являются:
- обновление топографических карт;
- обновление навигационных, дорожных и других специальных карт;
- прогноз и контроль развития наводнений, оценка ущерба;
- мониторинг сельского хозяйства;
- контроль гидротехнических сооружений на каскадах водохранилищ;
- реальное местонахождение морских судов;
- отслеживание динамики и состояния рубок леса;
- природоохранительный мониторинг;
- оценка ущерба от лесных пожаров;
- соблюдение лицензионных соглашений при освоении месторождений полезных ископаемых;
- мониторинг размеров нефти и движение нефтяного пятна;
- наблюдение за ледовой обстановкой;
- контроль несанкционированного строительства;
- прогноз погоды и мониторинг опасных природных явлений;
- мониторинг чрезвычайных ситуаций, связанных с природными м техногенными воздействиями;
- планирование аварийно-спасательных работ в районах стихийных бедствий;
- мониторинг строительства объектов дорожно - транспортной инфраструктуры.
Процесс дистанционного зондирования Земли заключается в следующем:
 |
1 – Источник электромагнитной энергии. В большинстве случаев это Солнце, однако имеются и другие варианты: собственное тепловое излучение Земли или микроволновое излучение, которое испускает сам спутник;2 – Прохождение электромагнитной энергии через атмосферу. Пока излучение проходит через среду, оно рассеивается, поглощается и претерпевает другие изменения; |
3 – Взаимодействие с объектом зондирования (поглощение или отражение электромагнитных волн);
4 – Запись электромагнитной энергии датчиком, установленном на спутнике;
5 – Передача данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) на приемную станцию и первичная обработка этих данных;
6 – Интерпретация (лат. «толкование») и анализ данных в специальном программном обеспечении;
7 – Применение результатов анализа для решения стоящих задач.
Одним из методов изображения являются космические снимки, которые получают посредством космических аппаратов в различных диапазонах электромагнитного спектра,
и представленные в виде визуальных изображений (программа Google Earth).
Система ДЗЗ (дистанционного зондирования Земли) характеризуется следующими видами разрешений съемки:
- пространственным;
- спектральным;
- радиометрическим;
- временным.
Пространственное размещение съемок характеризует размер наименьших объектов, различимых на изображении. В зависимости от решаемых задач существуют:
- низкое пространственное разрешение (до 100 метров);
- среднее пространственное разрешение (от 10 до 100 метров);
- высокое пространственное разрешение (менее 100 метров).
Съёмки низкого пространственного разрешения являются обзорными и позволяют одномоментно охватывать значительные территории – вплоть до целого полушария.
Такие данные используются в метеорологии, при мониторинге лесных пожаров и других масштабных природных бедствий.
Съёмки среднего пространственного разрешения – это основной источник данных для мониторинга природной среды.
Спутники со съемочной аппаратурой, работающие в диапазоне среднего пространственного разрешения запускаются многими странами, что обеспечивает постоянство и
непрерывность наблюдения.
Съёмка высокого разрешения из космоса ведется исключительно в интересах военной разведки.
Спектральное разрешение съемки указывает на то, какие участки спектра электромагнитных волн регистрируются сенсором.
Весь диапазон волн, используемых в дистанционном зондировании Земли делится на радиоволны, тепловое излучение и видимый свет. Такое деление обусловлено:
- различием взаимодействием электромагнитных волн и земной поверхности; - различием в процессах, определяющих отражение и излучение электромагнитных волн.
Радиометрическое разрешение съемки определяет диапазон различимых на снимке яркостей, что позволяет различать больше деталей на очень ярких или
очень темных областях снимка.
Это важно в случае съемки объектов, находящихся в тени и когда на снимке, одновременно находятся большие водные поверхности и суша.
Временное разрешение съемки определяет, с какой периодичностью один и тот же сенсор может снимать некоторый участок земной поверхности.
В космической науке используется трехмерная система координат, которая состоит из трех осей: X, Y, Z:
- ость Х – направлена вперед;
- ость Y – направлена вправо;
- ось Z – направлена вверх.
Такая система координат позволяет определить положение объекта в трехмерном пространстве.
Координаты в космическом пространстве делятся на абсолютные, относительные и координаты сферической системы.
Абсолютные координаты позволяют определить положение относительно базовой точки или оси, например, за точку отсчета можно использовать
Солнце или Луну.
Относительные координаты определяют положение объекта относительно других объектов, например, определение расстояния от Земли до Луны или
от Земли до другой планеты.
Координаты сферической системы позволяют определить положение объекта с помощью ширины, долготы и радиус-вектора.