Геометрические свойства снимков

Главный принцип применения ИК-изображений в геологических исследованиях заключается в том, что одновозрастные и близкие по литологическому составу породы при прочих равных условиях (влажность и др.) должны обладать близкими тепловыми контрастами и, следовательно, отражаться на ИК-изображении сходной структурой рисунка.

Радиолокационная (РЛ) съемка как один из видов дистанционных методов базируется на использовании радиоволнового участка электромагнитного спектра 0,3-100 см. Особую эффективность такое зондирование приобретает при изучении Земли и геологии других планет Солнечной системы, если их поверхность закрыта для наблюдения (съемки) плотной облачностью, туманом. РЛ-зондирование может проводиться в любое время суток. При РЛ-съемке широко используются радиолокационные станции бокового обзора (РЛС БО).

Материалы РЛ-аэросъемок применяются в региональных геологических исследованиях. Посланный РЛС БО радиосигнал по нормали отражается от встречающихся на его пути объектов и улавливается специальной антенной, затем передается на видикон или фиксируется на фотоэмульсии (фотопленке). Принцип работы основан на фиксировании различного времени прохождения зондирующего импульса до объекта и обратно.

РЛ-снимок формируется бегущим по строке световым пятном. Участок местности, расположенный непосредственно под самолетом, не попадает в область действия радиосигнала и образует «мертвую» зону, величина которой зависит от высоты полета и угла локации. Выраженность РЛ-изображения зависит от степени шероховатости поверхности отражения (земной поверхности), геометрии объекта, угла падения луча, физических свойств поверхности отражения (состав грунтов, влажность и др.).

Среди РЛС БО, установленных на авиационных носителях, следует отметить станцию «Торос». В этой аппаратуре используются две полосы обзора справа и слева по направлению летательного средства. РЛ-аэросъемка выполняется в масштабах 1:90 000 и 1:180 000 в каждой из полос обзора при разрешении от 10 до 200 м.

4. Пространственное разрешение (ПР) снимков - величина, характеризующая размер наименьших объектов, различимых на космическом снимке.

Чем выше пространственное разрешение, тем меньше его числовое значение. Различают:

низкое (менее 30 м)

среднее (5 - 30 м)

высокое (1 - 5 м)

сверхвысокое (менее 1 м).

Данные разных пространственных разрешений используют в зависимости от решаемых задач

Спектральное разрешение указывает на то, какие участки спектра электромагнитных волн (ЭМВ) регистрируются сенсором. Наиболее часто используемый диапазон ЭМВ – видимый свет и примыкающее к нему коротковолновое ИК-излучение. В этом диапазоне отражаемая солнечная радиация несет в себе информацию, главным образом, о химическом составе поверхности. Для большинства приложений достаточный объем информации дает многозональная съемка со спутников LANDSAT (США), SPOT (Франция), Ресурс-О (Россия). Для успешного проведения съемки в этом диапазоне длин волн необходимы солнечный свет и ясная погода.

Цветовой режим — это абстрактная модель описания цветов в виде чисел, которые по сути представляют собой цветовые координаты и чаще всего состоят из 3 или 4 значений. Применительно к фотографии наибольшее распространение получили цветовые режимы RGB, CMYK, LAB.

Модель RGB — цветовая модель, которая описывает излучаемые цвета и каждый цвет в которой может быть представлен в виде сочетания красного (RED), зелёного (Green) и синего (Blue).

Эта модель была создана для того, чтобы описать работу светящихся точек и сделать их цветными. Модель RGB применяется в мониторах, прожекторах и прочей технике, где цвет передаётся в виде свечения точек.

Цветовой режим CMYK — это такой цветовой режим, который в отличие от RGB описывает поглощаемые цвета, а не светящиеся. В этой модели все цвета получаются путём вычитания из белого определённых цветов. В модели CMYK 4 основных цвета — Cyan (голубой), Magenta (пурпурный), Yellow (жёлтый), Black (чёрный). У чёрного цвета берётся последняя буква «K».

LAB — это уникальная цветовая модель, в которой светлота (яркость) отделена от цветовой составляющей. Эта модель трёхканальная. L (Lightness) означает освещённость или светлоту. Каналы a и b охватывают диапазоны цветов, канал а — цвета от зелёного до пурпурного, b — от синего до жёлтого.

5. В общем случае наклонение орбита ИСЗ лежит в диапазоне 0° < "i" < 90°. В зависимости от значения наклонения и высоты ИСЗ над поверхностью Земли, положение областей его видимости имеют различные границы широты, а в зависимости от высоты над поверхностью - и различный радиус этих областей. Чем больше наклонение, тем на более северных широтах может быть виден спутник, а чем он выше - тем шире область видимости.

Экваториальная орбита - крайний случай орбиты, когда наклонение "i" = 0° Ширина полосы видимости спутника, которая расположена вдоль экватора, определяется его высотой над поверхностью Земли. Орбиты с малым наклонением "i" часто называют " около экваториальными ". Полярная орбита - второй крайний случай орбиты, когда наклонение "i" = 90°. Подобный полярный ИСЗ последовательно проходит над всеми участками поверхности Земли. Орбиты с наклонением "i", близким к 90°, называют " приполярными ".

Солнечно-синхронная орбита (ССО) - особый вид орбиты, часто используемый спутникам, которые производят съёмку поверхности Земли. Представляет собой орбиту с такими параметрами, что спутник проходит над любой точкой земной поверхности приблизительно в одно и то же местное солнечное время.

Орбиты подразделяют на:

круговые (точнее, близкие к круговым). Космоснимки, полученные с космического носителя, который двигался по круговой орбите, имеют примерно одинаковый масштаб.

эллиптические.

Орбиты различают также по положению относительно Земли или Солнца:

геосинхронные (относительно Земли)

гелиосинхронные (относительно Солнца).

Геосинхронные — космический летательный аппарат движется с угловой скоростью, равной скорости вращения Земли. Это создает эффект “зависания” космического носителя в одной точке, что удобно для постоянных съемок одного и того же участка земной поверхности.

Гелиосинхронные (или солнечно-синхронные) — космический аппарат проходит над определенными участками земной поверхности в одно и то же местное время, что используется при производстве многократных съемок при одинаковых условиях освещения.

Аэрокосмические снимки как информационные модели местности характеризуются рядом свойств, среди которых выделяют изобразительные, радиометрические и геометрические.

Геометрические свойства снимков

Существуют обстоятельства затрудняющие работу со снимками, в основном, они связаны с геометрическими свойствами снимков, прежде всего с особенностью проекций космических изображений.

КС разнообразны в зависимости от технологии их получения. Для фотографических снимков характерна центральна проекция, для сканерных (ИК и микроволновых снимков) - особая проекция, близкая к центральной в пределах к каждой строки сканирования (а при малом охвате снимков, т.е. небольших углах сканирования - близкая к ортогональной), которая осложняется неодномоментным получением снимка, поскольку во время сканирования движется носитель аппаратуры и объект съемки (с движением Земли). Геометрия радиолокационных снимков зависит от расстояния от съемочной аппаратуры до объекта съемки (фиксируемого во время прохождения радиосигнала). Во всех этих случаях также сказывается кривизна земной поверхности, рельефа поверхности.

Искажения из-за кривизны Земли. Большой охват территории одним снимков приводит к искажениям, связанным со сферичностью земной поверхности. Для исправления используют формулу …..

6.7.8. ДЗЗ характеризуются несколькими видами разрешений: пространственным, спектральным, радиометрическим и временным. Под термином "разрешение" обычно подразумевается пространственное разрешение. Пространственное разрешение характеризует размер наименьших объектов, различимых на изображении. В зависимости от решаемых задач, могут использоваться данные низкого (более 100 м), среднего (10 – 100 м) и высокого (менее 10 м) разрешений. Снимки низкого пространственного разрешения являются обзорными и позволяют одномоментно охватывать значительные территории – вплоть до целого полушария. Такие данные используются чаще всего в метеорологии, при мониторинге лесных пожаров и других масштабных природных бедствий.Снимки среднего пространственного разрешения на сегодня – основной источник данных для мониторинга природной среды. Спутники со съемочной аппаратурой, работающей в этом диапазоне пространственных разрешений, запускались и запускаются многими странами – Россией, США, Францией и др., что обеспечивает постоянство и непрерывность наблюдения. Съемка высокого разрешения из космоса до недавнего времени велась почти исключительно в интересах военной разведки, а с воздуха – с целью топографического картографирования. Однако, сегодня уже есть несколько коммерчески доступных космических сенсоров высокого разрешения (КВР-1000, IRS, IKONOS), позволяющих проводить пространственный анализ с большей точностью или уточнять результаты анализа при среднем или низком разрешении.

Классификация снимков по пространственному разрешению:

- снимки очень низкого разрешения 10 000 - 100 000 м.;

- снимки низкого разрешения 300 - 1 000 м .;

- снимки среднего разрешения 50 - 200 м.;

- снимки высокого разрешения:

(- относительно высокого 20 - 40 м.;

- высокого 10 - 20 м.;

- очень высокого 1 - 10 м.;

- снимки сверхвысокого разрешения меньше 0,3 - 0,9 м).

9. Основным преимуществом радарных съемок является возможность получения данных при любых погодных условиях и при любой освещенности земной поверхности.

В настоящий момент радарные данные помимо мониторинга смещений и деформаций земной поверхности и сооружений используются для решения задач всепогодного мониторинга вырубок леса, оценки запасов древесины, определения типов сельскохозяйственных культур, мониторинга ледовой обстановки, структурного геологического анализа территории, выявления нефтеразливов на водной поверхности и т.д. В последнее время все более широкое распространение получает радиолокационная интерферометрия – метод обработки данных радиолокации, основанный на выделении разности фаз сигналов, отраженных разными участками местности. Он позволяет вычислить путь, пройденный радиоволнами до поверхности Земли и получить высокоточную информацию как об абсолютных высотах местности, так и о смещениях поверхности, обусловленных разными факторами. Интерферометрия предполагает совместную обработку не менее двух результатов съемки одного и того же участка земной поверхности, зафиксированных антенной при повторных наблюдениях (двухпроходная интерферометрия), или двумя антеннами, одновременно принимающими сигнал от одной точки под разными углами (однопроходная интерферометрия).

Интерферометрические данные наиболее современных спутников Cosmo-Skymed и TerraSAR-X при режимах съемки с пространственным разрешением 1 м пригодны для создания и обновления топографических карт, вплоть до масштаба 1:10 000.

10. Российские космические системы» технологии и методики использования данных ДЗЗ, позволяют компании предложить уникальные решения для обеспечения безопасности, повышения эффективности разведки и добычи природных ресурсов, внедрения новейших практик в сельское хозяйство, предупреждения чрезвычайных ситуаций и минимизации их последствий, охраны окружающей среды и контроля над изменением климата. Ресурс-П»:3 КА серии Ресурс-П: «Ресурс-П №1», «Ресурс-П №2» и «Ресурс-П №3». Мониторинг техногенных и природных чрезвычайных ситуаций «Канопус-В»:1 КА «Канопус-В» (№ 1; используется совместно с идентичным Белорусским космическим аппаратом (БКА) Белорусского космического комплекса).Гидрометеорологического и океанографического обеспечения «Метеор-3М». В полном составе должен включать 4 метеорологических КА, 1 океанографический КА:1 метеорологический КА серии «Метеор-М» (Метеор-М №2).Геостационарный гидрометеорологический космический комплекс «Электро-Л». В полном составе должен включать 3 КА:1 КА серии «Электро-Л»(№ 1) (На данный момент, съёмка прекращена из-за сбоя в системе ориентации, спутник работает ретранслятором в интересах Росгидромета.)

11. Дешифровочные свойства - это свойства объектов, нашедшие отражение на снимке и используемые для распознавания. Дешифрировать снимок - значит обнаружить, распознать, классифицировать и интерпретировать выявленный объект или явление. Дешифрирование - это процесс распознавания: объектов, их свойств, взаимосвязей по их изображениям на снимке. Это и метод изучения и исследования объектов, явлений и процессов на земной поверхности, который заключается в распознавании объектов по их признакам, определении характеристик, установлении взаимосвязей с другими объектами.

Этапы дешифровочного процесса Предполевой этап. Дешифрирование начинается с переноса на рабочую фотосхему элементов разрывной и пликативной тектоники с карты результатов регионального дешифрирования. Затем, сопоставляя особенности ландшафта и геолого-геофизический материал на прозрачных накладках, проводят структурное или геологическое дешифрирование начиная с дизъюнктивной тектоники, а затем устанавливают и пликативные формы, определяют элементы залегания слоев и отрисовывают карту предварительного дешифрирования в масштабе 1:25000. Полевой этап. Во время полевых маршрутов легко уточняются на местности некоторые геоморфологические индикаторы. суффозионно-карстовые и собственно карстовые формы, эрозионные уступы и останцы, эллювиальные развалы, речные террасы разбраковываются на пойменные и надпойменные, для последних устанавливается номер террасы. Результаты маршрутных исследований записываются в полевой журнал и наносятся на отдешифрированные ранее АС после окончания маршрута. В комплекс полевых исследований входят и аэровизуальные наблюдения (с самолета или вертолета), которые условно можно подразделить на региональные и детальные. Окончательная камеральная обработка результатов дешифрирования – в этот этап вносятся окончательные коррективы в результаты дешифрирования, схемы и карты приводятся в отчетный масштаб, проводится окончательная увязка геологических и аэрофотогеологических результатов.

12. Для получения комплексной тематической информации стремятся интегрировать визуальное и компьютерное дешифрирование.