сбор информации об объекте или явлении с помощью регистрирующего прибора, не находящегося в непосредственном контакте с данным объектом или явлением. Термин «дистанционное зондирование» обычно включает в себя регистрацию (запись) электромагнитных излучений посредством различных камер, сканеров, микроволновых приемников, радиолокаторов и других приборов такого рода. Дистанционное зондирование используется для сбора и записи информации о морском дне, об атмосфере Земли, о Солнечной системе. Оно осуществляется с применением морских судов, самолетов, космических летательных аппаратов и наземных телескопов. Науки, ориентированные на полевые работы, к числу которых относятся такие, как геология, лесоводство и география, также обычно используют дистанционное зондирование для сбора данных в целях проведения своих исследований. См. также СПУТНИК СВЯЗИ; ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ.

Бурша М. Основы космической геодезии . М., 1971–1975
Дистанционное зондирование в метеорологии, океанологии и гидрологии . М., 1984
Зейболд Е., Бергер В. Дно океана . М., 1984
Мишев Д. Дистанционные исследования Земли из космоса . М., 1985

Найти "ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ " на

Б.А. Дворкин , С.А. Дудкин

Революционное развитие компьютерных, космических, информационных технологий в конце XX – начале XXI вв. привели к качественным изменениям в отрасли дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ): появились космические аппараты со съемочными системами нового поколения, позволяющие получать снимки со сверхвысоким пространственным разрешением (до 41 см у спутника GeoEye-1). Съемки ведутся в гиперспектральном и многоканальном мультиспектральном (в настоящее время до 8 каналов у спутника WorldView-2) режимах. Основными тенденциями последних лет является появление новых спутников сверхвысокого разрешения с улучшенными характеристиками (французская система Pleiades), разработка концепции оперативной и глобальной съемки земной поверхности с высоким разрешением с помощью группировок малых спутников (группировка немецких спутников RapidEye, пополнение группировки DMC спутником высокого разрешения, перспективные спутники SkySat, NovaSAR и т. д.). В технологиях ДЗЗ помимо традиционных направлений (улучшение пространственного разрешения, добавление новых спектральных каналов, автоматизация процессов обработки и оперативного предоставления данных) появляются разработки, связанные с оперативной видеосъемкой объектов из космоса (например, разработки компании SkyBoх Imaging, США).

В данном обзоре мы дадим характеристику некоторых наиболее интересных космических аппаратов ДЗЗ высокого и сверхвысокого разрешения, запущенных на орбиту в течение последних двух лет и планируемых к запуску в ближайшие 3–4 года.

РОССИЯ

В соответствии с Федеральной космической программой в 2012 г. был осуществлен запуск малого космического аппарата (КА) «Канопус-В» . Он предназначен для обеспечения подразделений Роскосмоса, МЧС России, Минприроды России, Росгидромета, РАН и других заинтересованных ведомств оперативной информацией. Среди задач, стоящих перед спутником можно выделить:

• обнаружение очагов лесных пожаров, крупных выбросов загрязняющих веществ в природную среду;
• мониторинг техногенных и природных чрезвычайных ситуаций, в том числе стихийных гидрометеорологических явлений;
• мониторинг сельскохозяйственной деятельности, природных (в том числе, водных и прибрежных) ресурсов;
• землепользование;
• оперативное наблюдение заданных районов земной поверхности.

Образец снимка с КА «Канопус-В» представлен на рис. 1.

Основные характеристики КА «Канопус-В»

КА «Канопус-В»

Кроме спутника «Канопус-В» в настоящее время в составе российской орбитальной группировки ДЗЗ завершают работу спутники «Ресурс-ДК1» (запущен в 2006 г.) и «Монитор-Э» (запущен в 2005 г.). Особенностями КА «Ресурс-ДК1» являются повышенные оперативные и точностные характеристики получаемых изображений (разрешение 1 м в панхроматическом режиме, 2–3 м - в мультиспектральном). Данные со спутника активно используются для создания и обновления топографических и специальных карт, информационного обеспечения рационального природопользования и хозяйственной деятельности, инвентаризации лесов и сельскохозяйственных земель, других задач.

Продолжением миссии отечественных спутников природно-ресурсного назначения высокого разрешения явится оптико-электронный КА «Ресурс-П» , который запланирован к запуску в 2013 г. При создании спутника используются технические решения, наработанные при создании КА «Ресурс-ДК1». Использование круговой солнечно-синхронной орбиты высотой 475 км, позволит существенно улучшить условия наблюдения. С шести до трех суток улучшится периодичность наблюдения. Съемка будет вестись в панхроматическом и 5-канальном мультиспектральном режимах. Дополнительно к оптико-электронной аппаратуре высокого разрешения на спутнике будут установлены гиперспектральный спектрометр (ГСА) и широкозахватной мультиспектральный съемочной комплекс высокого (ШМСА-ВР) и среднего (ШМСА-СР) разрешения (ШМСА-СР).

Основные характеристики КА «Ресурс-П»

В ближайших планах наращивания российской орбитальной группировки ДЗЗ запуск спутников серии «Обзор».

Группировка из четырех оптико-электронных КА «Обзор-О» предназначена для оперативной мультиспектральной съемки России, прилегающих территорий соседних государств и отдельных районов Земли. На 1-м этапе (2015–2017 гг.) планируется запустить два космичеких аппарата, на 2-м (2018–2019 гг.) - еще два. Система «Обзор-О» будет служить для обеспечения данными космической съемки МЧС России, Минсельхоза России, РАН, Росреестра, других министерств и ведомств, а также регионов России. На КА «Обзор-О» №1 и №2 планируется установить опытные образцы гиперспектральной аппаратуры.

Основные характеристики КА «Обзор-О»

Основные технические характеристики съемочной аппаратуры КА «Обзор-О»

Режим съемки	Мультиспектральный
	1 этап	2 этап
Спектральный диапазон, мкм	7 одновременно работающих спектральных канала:	8 одновременно работающих спектральных канала:
м	не более 7 (для канала 0,50–0,85); не более 14 (для остальных каналов)	не более 5 (для канала 0,50–0,85); не более 20 (для канала 0,55–1,70); не более 14 (для остальных каналов)
Радиометрическое разрешение, бит на пиксель	12
м	30–45	20–40
Ширина полосы съемки, км	не менее 85	не менее 120
Производительность съемки каждого КА, млн кв. км/сутки	6	8
Периодичность съемки, сутки	30	7
Мбит/с	600

Радарный КА «Обзор-Р» предназначен для проведения съемки в X-диапозоне в любое временя суток (вне зависимости от погодных условий) в интересах социально-экономического развития Российской Федерации. «Обзор-Р» будет служить для обеспечения данными радарной съемки МЧС России, Минсельхоза России, Росреестра, других министерств и ведомств, а также регионов России.

Основные характеристики КА «Обзор-Р»

«Обзор-Р»

Спектральный диапазон	X-диапазон (3,1 см)
Периодичность съемки, сутки	2 (в полосе широт от 35 до 60° с.ш.)
Режим	м	Полоса обзора, км	Ширина полосы съемки, км	Поляризация
Высокодетальный кадровый режим (ВДК)	1	2×470	10	Одинарная (по выбору - H/H, V/V, H/V, V/H)
Детальный кадровый режим (ДК)	3	2×600	50	Одинарная (по выбору - H/H, V/V, H/V, V/H); двойная (по выбору - V/(V+H) и H/(V+H))
Узкополосный маршрутный режим (УМ)	5	2×600	30
	3	2×470
Маршрутный режим	20	2×600	130
	40		230
Широкополосный маршрутный режим	200	2×600	400
	300		600
	500	2×750	750

БЕЛОРУССИЯ

Запущенный в 2012 г. вместе с российским КА Канопус-В» спутник БКА (Белорусский космический аппарат), обеспечивает полное покрытие территории страны космической съемкой. По международной классификации космический аппарат относится к классу малых спутников (он полностью идентичен КА «Канопус-В»). Полезная нагрузка БКА включает панхроматическую и мультиспектральную камеры с полосой захвата 20 км. Полученные снимки позволяют рассмотреть объекты на земной поверхности с разрешением 2,1 м в панхроматическом режиме и 10,5 м - в мультиспектральном. Этого достаточно для того, чтобы выполнять различные задачи, связанные с мониторингом, например выявление очагов пожаров и т. д. Однако, в будущем стране может понадобиться спутник с более высоким разрешением. Белорусские ученые готовы начать разработку космического аппарата с разрешением до 0,5 м. Окончательное решение по проекту нового спутника будет принято, по-видимому, в 2014 г., а его запуск можно ожидать не ранее 2017 г.

УКРАИНА

Запуск КА «Сич-2» был осуществлен в рамках национальной космической программы Украины с целью дальнейшего развития системы космического мониторинга и геоинформационного обеспечения народного хозяйства страны. Спутник оснащен оптико-электронным сенсором с тремя спектральными и одним панхроматическим каналами, а также сканером среднего инфракрасного диапазона и комплексом научной аппаратуры «Потенциал». Среди главных задач, стоящих перед миссией «Сич-2»: мониторинг аграрных и земельных ресурсов, водных объектов, состояния лесной растительности, контроль районов чрезвычайных ситуаций. Образец снимка с КА «Сич-2» представлен на рис. 2.

Основные характеристики КА «Сич-2»

Дата запуска: 17 августа 2011 г.
Средство выведения: РН «Днепр»
Разработчик: ГКБ «Южное» им. М.К. Янгеля
Оператор: Государственное космическое агентство Украины
Масса КА, кг		176
Орбита	Тип	Солнечно-синхронная
	Высота, км	700
	Наклонение, град.	98,2
лет		5

Основные технические характеристики съемочной аппаратуры КА «Сич-2»

Государственное космическое агентство Украины планирует в ближайшем будущем запустить КА «Сич-3-О» с разрешением лучше 1 м. Спутник создается в КБ «Южное».

В США отрасль ДЗЗ активно развивается прежде всего в секторе сверхвысокого разрешения. 1 февраля 2013 г. две ведущие американские компании DigitalGlobe и GeoEye - мировые лидеры в области поставки данных сверхвысокого разрешения объединились. Новая компания оставила название DigitalGlobe. Суммарная рыночная стоимость компании составляет 2,1 млрд долл.

В результате объединения, компания DigitalGlobe в настоящее время обладает уникальными возможностями для предоставления широкого набора космических снимков и геоинформационных сервисов. Несмотря на монопольное положение в самом доходном сегменте рынка, основную часть доходов (75–80%) объединенной компании приносит оборонный заказ по 10-летней программе EnhanctdView (EV) общей стоимостью 7,35 млрд долл., предусматривающий госзакупку ресурсов коммерческих спутников в интересах Национального агентства геопространственной разведки (NGA).

В настоящее время DigitalGlobe является оператором спутников ДЗЗ сверхвысокого разрешения WorldView-1 (разрешение - 50 см), WorldView-2 (46 см), QuickBird (61 см), GeoEye-1 (41 см) и IKONOS (1 м). Общая суточная производительность системы - более 3 млн кв. км.

В 2010 г. компания DigitalGlobe заключила контракт с компанией Ball Aerospace на разработку, создание и запуск спутника WorldView-3 . Стоимость контракта составляет 180,6 млн долл. Компания Exelis VIS получила контракт на создание бортовой съемочной системы для спутника WorldView-3 на сумму 120,5 млн долл. США. Съемочная система WorldView-3 будет аналогична той, которая установлена на КА WoldView-2. Кроме того съемка будет проводиться в режимах SWIR (8 каналов; разрешение 3,7 м) и CAVIS (12 каналов; разрешение 30 м).

Основные характеристики КА WorldView-3

Основные технические характеристики съемочной аппаратуры КА WorldView-3

Режим съемки	Панхроматический	Мультиспектральный
Спектральный диапазон, мкм	0,50–0,90	0,40–0,45 (фиолетовый или coastal) 0,45–0,51(синий) 0,51–0,58 (зеленый) 0,585–0,625 (желтый) 0,63–0,69 (красный) 0,63–0,69 (крайний красный или red-edge) 0,77–0,895 (ближний ИК-1) 0,86–1,04(ближний ИК-2)
Пространственное разрешение (в надире), м	0,31	1,24
град	40
Радиометрическое разрешение, бит на пиксель	11
Точность геопозиционирования, м	CE90 mono = 3,5
Ширина полосы съемки, км	13,1
Периодичность съемки, сутки	1
	Да
Формат файлов	GeoTIFF, NITF

Перспективный КА GeoEye-2 начал разрабатываться в 2007 г. Он будет иметь следующие технические характеристики: разрешение в панхроматическом режиме - 0,25–0,3 м, улучшенные спектральные характеристики. Производитель сенсора - компания Exelis VIS. Первоначальна запуск спутника планировался в 2013 г., однако, после объединения компаний DigitalGlobe и GeoEye было принято решение завершив создание спутника, поставить его на хранение для последующей замены одного из спутников на орбите, либо до момента, когда спрос сделает его запуск выгодным для компании.

11 февраля 2013 г. был осуществлен запуск нового КА Landsat-8 (проект LDCM - Landsat Data Continuity Mission). Спутник продолжит пополнение банка изображений, получаемых с помощью спутников серии Landsat на протяжении уже 40 лет и охватывающих всю поверхность Земли. На КА Landsat-8 установлены два сенсора: оптико-электронный (Operational Land Imager, OLI) и тепловой (Thermal InfraRed Sensor, TIRS).

Основные характеристики КА Landsat-8

Дата запуска 11 февраля 2013 г.
Стартовая площадка: авиабаза Ванденберг
Средство выведения: РН Atlas 5
Разработчик: Orbital Sciences Corporation (OSC) (быв. General Dynamics Advanced Information Systems) (платформа); Ball Aerospace (полезная нагрузка)
Операторы: NASA и USGS
Масса, кг		2623
Орбита	Тип	Солнечно-синхронная
	Высота, км	705
	Наклонение, град.	98,2
Расчетный срок функционирования, лет		5

Основные технические характеристики съемочной аппаратуры КА Landsat-8

ФРАНЦИЯ

Во Франции основным коммерческим оператором спутников ДЗЗ является компания Astrium GEO-Information Services - геоинформационное подразделение международной компании Astrium Services. Компания создана в 2008 г. в результате объединения французской компании SpotImage и группы компаний Infoterra. Astrium Services-GEO-Information является оператором оптических спутников высокого и сверхвысокого разрешения SPOT и Pleiades, радарных спутников нового поколения TerraSAR-X и TanDEM-X. Центральный офис Astrium Services-GEO-Information расположен в Тулузе, кроме того имеется 20 офисов и более 100 дистрибьюторов по всему миру. Компания Astrium Services входит в состав европейской аэрокосмической корпорации EADS (European Aeronautic Defence and Space Company).

Спутниковая система наблюдения за поверхностью Земли SPOT (Satellite Pour L’Observation de la Terre) спроектирована Национальным космическим агентством Франции (CNES) совместно с Бельгией и Швецией. Система SPOT включает в себя ряд космических аппаратов и наземных средств. В настоящее время на орбите работают спутники SPOT-5 (запущен в 2002 г.) и SPOT-6 (запущен в 2012 г.; рис. 3). Спутник SPOT-4 был выведен из эксплуатации в январе 2013 г. КА SPOT-7 планируется запустить в 2014 г. Спутники SPOT-6 и SPOT-7 имеют идентичные характеристики.

Основные характеристики КА SPOT-6 и SPOT -7

Основные технические характеристики съемочной аппаратуры КА SPOT-6 и SPOT -7

С запуском в 2011–2012 гг. КА Pleiades-1 A и Pleiades-1 B (рис. 4), Франция запустила программу съемки Земли со сверхвысоким разрешением, вступив в конкурентную борьбу с американскими коммерческими системами ДЗЗ.

Программа Pleiades High Resolution является составной частью европейской спутниковой системы ДЗЗ и ведется под руководством французского космического агентства CNES начиная с 2001 г.

Спутники Pleiades-1A и Pleiades-1B синхронизированы на одной орбите таким образом, чтобы иметь возможность обеспечить ежедневную съемку одного и того участка земной поверхности. Используя космические технологии нового поколения, такие, как оптико-волоконные системы гиростабилизации, космические аппараты, оборудованные самыми современными системами, обладают беспрецедентной маневренностью. Они могут проводить съемку в любом месте 800-километровой полосы меньше чем за 25 секунд с точностью геопозиционирования меньше 3 м (CE90) без использования наземных опорных точек и 1 м - с использованием наземных точек. Спутники способны снимать более 1 млн кв. км в день в панхроматическом и мультиспектральном режимах.

Основные характеристики КА Pleiades-1 A и Pleiades-1 B

Основные технические характеристики съемочной аппаратуры Pleiades-1 A и Pleiades-1 B

Режим съемки	Панхроматический	Мультиспектральный
Спектральный диапазон, мкм	0,48–0,83	0,43–0,55 (синий) 0,49–0,61 (зеленый) 0,60–0,72 (красный) 0,79–0,95 (ближний ИК)
Пространственное разрешение (в надире), м	0,7 (после обработки - 0,5)	2,8 (после обработки - 2)
Максимальное отклонение от надира, град	50
Точность геопозиционирования, м	CE90 = 4,5
Ширина полосы съемки, км	20
Производительность съемки, млн кв. км/сутки	более 1
Периодичность съемки, сутки	1 (в зависимости от широты области съемки)
Формат файлов	GeoTIFF
Скорость передачи данных на наземный сегмент, Мбит/с	450

ЯПОНИЯ

Наиболее известным японским спутником ДЗЗ являлся ALOS (оптико-электронная съемка с разрешением 2,5 м в панхроматическом режиме и 10 м - в мультиспектральном, а также радарная съемка в L-диапазоне с разрешением 12,5 м). КА ALOS был создан в рамках японской космической программы и финансируется Японским космическим агентством JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency).

КА ALOS был запущен в 2006 г., а 22 апреля 2011 г. возникли проблемы с управлением спутника. После трехнедельных безуспешных попыток восстановить работу космического аппарата, 12 мая 2011 г. была дана команда на отключение питания оборудования спутника. В настоящее время доступны только архивные снимки.

На смену спутнику ALOS придут сразу два космических аппарата - один оптико-электронный, второй - радарный. Таким образом, специалисты агентства JAXA отказались от совмещения на одной платформе оптической и радарной систем, что было реализовано на спутнике ALOS, на котором установлены две оптических камеры (PRISM и AVNIR) и один радар (PALSAR).

Радарный КА ALOS -2 запланирован к запуску в 2013 г.

Основные характеристики КА ALOS -2

Основные технические характеристики съемочной аппаратуры КА ALOS -2

Запуск оптико-электронного КА ALOS -3 запланирован на 2014 г. Он будет способен выполнять съемку в панхроматическом, мультиспектральном и гиперспектральном режимах.

Основные характеристики КА ALOS -3

Основные технические характеристики съемочной аппаратуры КА ALOS -3

Следует отметить также японский проект ASNARO (Advanced Satellite with New system ARchitecture for Observation), который был инициирован USEF (Institute for Unmanned Space Experiment Free Flyer) в 2008 г. В основе проекта лежат инновационные технологии создания мини-спутниковых платформ (массой 100–500 кг) и съемочных систем. Одна из целей проекта ASNARO - создание мини-спутника сверхвысокого разрешения нового поколения, который бы мог конкурировать со спутниками других стран, аналогичными по своим характеристикам за счет удешевления данных и возможности проектировать и изготавливать аппараты в более сжатые сроки. Спутник ASNARO предназначен для съемки земной поверхности в интересах правительственных организаций Японии и планируется к запуску в 2013 г.

Основные характеристики КА ASNARO

Основные технические характеристики съемочной аппаратуры КА ASNARO

ИНДИЯ

В стране на базе плановой системы государственного финансирования космической отрасли создана одна из самых эффективных программ ДЗЗ. В Индии успешно эксплуатируется группировка из космических аппаратов различного назначения, в том числе серии КА RESOURCESAT и СARTOSAT.

В дополнение к уже работающим на орбите спутникам, в апреле 2011 г. был запущен КА RESOURCESAT-2 , предназначенный для решения задач предотвращения стихийных бедствий, управления водными и земельными ресурсами (рис. 5).

Основные характеристики КА RESOURCESAT-2

26 апреля 2012 г. был осуществлен запуск КА RISAT-1 с многофункциональным радиолокатором С-диапазона частот (5,35 ГГц). Спутник предназначен для круглосуточной и всепогодной съемки Земли в различных режимах. Съемка земной поверхности проводится в С-диапазоне длин волн с изменяемой поляризацией излучения (HH, VH, HV, VV).

Основные характеристики КА RISAT-1

Основные технические характеристики съемочной аппаратуры КА RISAT-1

Спектральный диапазон	C-диапазон
Режим	Номинальное пространственное разрешение, м	Ширина полосы съемки, км	Диапазон углов съемки, град.	Поляризация
Сверхвысокого разрешения (High Resolution SpotLight - HRS)	<2	10	20–49	Одинарная
Высокого разрешения (Fine Resolution Stripmap-1 - FRS-1)	3	30	20–49
Высокого разрешения (Fine Resolution Stripmap-2 - FRS-2)	6	30	20–49	Четверная
Среднего разрешения / низкого разрешения (Medium Resolution ScanSAR- MRS / Coarse Resolution ScanSAR - CRS)	25/50	120/240	20–49	Одинарная

На орбите работает группировка оптико-электронных космических аппаратов картографической серии СARTOSAT. Очередной спутник серии CARTOSAT-3 планируется запустить в 2014 г. Он будет снабжен оптико-электронной аппаратурой с беспрецедентным пространственным разрешением 25 см.

КИТАЙ

Китай в течение последних 6 лет создал многоцелевую орбитальную группировку спутников ДЗЗ, состоящую из нескольких космических систем - спутники видовой разведки, а также предназначенные для океанографии, картографии, мониторинга природных ресурсов и чрезвычайных ситуаций.

В 2011 г. Китай запустил больше других стран спутников ДЗЗ: два спутника видовой разведки Yaogan (YG) — 12 (с оптико-электронным системой субметрового разрешения) и Yaogan (YG) -13 (с радаром с синтезированной апертурой); КА Hai Yang (HY) — 2A с микроволновым радиометром lkx решения океанографических задач; многоцелевой спутник мониторинга природных ресурсов Zi Yuan (ZY) — 1-02C в интересах Министерства земельных и природных ресурсов (разрешение 2,3 м в панхроматическом режиме и 5/10 м в мультиспектральном режиме в полосе съемки шириной 54 км и 60 км); оптический микро-спутник (35 кг) TianXun (TX) с разрешением 30 м.

В 2012 г. Китай опять стал лидером по количеству запусков - национальная группировка ДЗЗ (не считая метеорологических спутников) пополнилась еще пятью спутниками: Yaogan (YG) — 14 и Yaogan (YG) -15 (видовая разведка), Zi Yuan (ZY) – 3 и Tian Hui (TH) – 2 (картографические спутники), радиолокационный КА Huan Jing (HJ) — 1C.

Космческие аппараты TH-1 и TH-2 - первые китайские спутники, которые могут получать стереоснимки в виде триплета для геодезических измерений и картографических работ. Они идентичны по своим техническим характеристикам и работают по единой программе. Каждый спутник оснащен тремя камерами - стереокамерой для получения стерео-триплет снимков, панхроматической камерой высокого разрешения и мультиспектральной камерой - которые могут выполнять съемку всей земной поверхности для научных исследований, мониторинга земельных ресурсов, геодезии и картографии.

Спутники предназначены для решения многих задач:

• создание и обновление топографических карт;
• создание цифровых моделей рельефа;
• создание 3D-моделей;
• мониторинг изменений ландшафтов;
• мониторинг землепользования;
• мониторинг состояния посевов сельскохозяйственных культур, прогнозирование урожайности;
• мониторинг лесопользования и мониторинг состояния лесов;
• мониторинг ирригационных сооружений;
• мониторинг качества воды;

Основные характеристики космических аппаратов

Даты запуска		24 августа 2010 г. (TH-1), 6 мая 2012 г. (TH-2)
Средство выведения		CZ-2D
Разработчик		China Aerospace Science and Technology Corporation, Chinese Academy of Space Technology (CAST)
Оператор: Beijing Space Eye Innovation Technology Company (BSEI)
Масса, кг			1000
Орбита	Тип		Солнечно-синхронная
	Высота, км		500
	Наклонение, град.		97,3
Расчетный срок функционирования, лет		3

Основные технические характеристики съемочной аппаратуры

Режим съемки		Панхроматический	Мультиспектральный	Стерео (триплет)
Спектральный диапазон, мкм		0,51–0,69	0,43–0,52 (синий) 0,52–0,61 (зеленый) 0,61–0,69 (красный) 0,76–0,90 (ближний ИК)	0,51–0,69
Пространственное разрешение (в надире), м		2	10	5
Точность геопозиционирования, м	CE90 = 25
Ширина полосы съемки, км		60	60	60
Периодичность съемки, сутки		9
Возможность получения стереопары		Да

КАНАДА

Компания MDA 9 января 2013 г. объявила о подписании контракта стоимость 706 млн долл. с Канадским космическим агентством на создание и запуск группировки из трех радарных спутников RADARSAT Constellation Mission (RCM) . Срок действия контракта 7 лет.

Группировка RCM обеспечит круглосуточное покрытие радарной съемкой территории страны. Данные могут включать в себя повторные снимки одних и тех же районов в разное время суток, что значительно улучшит мониторинг прибрежных зон, территорий северных, арктических водных путей и других областей стратегических и оборонных интересов. Система RCM также будет включать комплекс автоматизированного дешифрирования снимков, который в сочетании с оперативным получением данных, позволит немедленно обнаруживать и идентифицировать морские суда по всему мировому океану. Предполагается значительное ускорение обработки данных - заказчики будут получать необходимую информацию практически в реальном режиме времени.

Группировка RCM будет проводить съемку земной поверхности в С-диапазоне (5,6 см), с изменяемой поляризацией излучения (HH, VH, HV, VV).

Основные характеристики КА RCM

Основные технические характеристики съемочной аппаратуры КА RCM

Спектральный диапазон	С-диапазон (5,6 см)
Периодичность съемки, сутки	12
Режим	Номинальное пространственное разрешение, м	Ширина полосы съемки, км	Диапазон углов съемки, град.	Поляризация
Низкого разрешения (Low Resolution)	100 х 100	500	19–54	Одинарная (по выбору - HH или VV или HV или VH); двойная (по выбору - HH/HV или VV/VH)
Среднего разрешения (Medium Resolution - Maritime)	50 х 50	350	19–58
	16 х 16	30	20–47
Среднего разрешения (Medium Resolution - Land)	30 х 30	125	21–47
Высокого разрешения (High Resolution)	5 х 5	30	19–54
Сверхвысокого разрешения (Very High Resolution)	3 х 3	20	18–54
Режим Ice/Oil Low Noise	100 х 100	350	19–58
Режим Ship Detection	разное	350	19–58

КОРЕЯ

С начала работ по реализации космической программы в 1992 г. в Республике Корея создана национальная система ДЗЗ. Корейский институт аэрокосмичеких исследований (KARI) разработал серию спутников наблюдения Земли KOMPSAT (Korean Multi-Purpose Satellite). КА KOMPSAT-1 использовался для военных целей до конца 2007 г. В 2006 г. на орбиту был выведен спутник KOMPSAT-2.

Запущенный в 2012 г. КА KOMPSAT-3 является продолжением миссии KOMPSAT и предназначен для получения цифровых изображений земной поверхности с пространственным разрешением 0,7 м в панхроматическом режиме и 2,8 м в мультиспектральном режиме.

Основные характеристики КА KOMPSAT-3

Основные технические характеристики съемочной аппаратуры КА KOMPSAT-3

Проект KOMPSAT-5 является частью Корейского национального плана развития MEST (Министерство образования, науки и технологии), который стартовал в 2005 г. КА KOMPSAT-5 также разрабатывается Корейский институт аэрокосмичеких исследований (KARI). Основная задача будущей миссии состоит в создании радарной спутниковой системы для решения мониторинговых задач. Съемка земной поверхности будет проводиться в С-диапазоне с изменяемой поляризацией излучения (HH, VH, HV, VV).

Основные характеристики КА KOMPSAT-5

Дата запуска: 2013 г. (планируемая)
Стартовая площадка: пусковая база «Ясный» (Россия)
Средство выведения: РН «Днепр» (Россия)
Разработчик: KARI (Korea Aerospace Research Institute), Thales Alenia Space (Италия; бортовая радарная съемочная система - SAR)
Оператор: KARI
Масса, кг		1400
Орбита	Тип	Солнечно-синхронная
	Высота, км	550
	Наклонение, град.	97,6
Расчетный срок функционирования, лет		5

Основные технические характеристики съемочной аппаратуры KOMPSAT-5

ВЕЛИКОБРИТАНИЯ

Британская компания DMC International Imaging Ltd (DMCii) является оператором группировки спутников DMC (Disaster Monitoring Constellation) и работает как в интересах правительства стран-владельцев спутников, так и осуществляет поставки космических снимков для коммерческого использования.
Группировка DMC обеспечивает оперативную съемку районов стихийных бедствий для государственных агентств и коммерческого использования. Спутники также ведут съемку для решения задач сельского, лесного хозяйства и др. и включает 8 мини-спутников ДЗЗ, принадлежащих Алжиру, Великобритании, Испании, Китаю и Нигерии. Разработчик спутников - британская компания Surrey Satellite Technology Ltd (SSTL). Все спутники находятся на солнечно-синхронной орбите для обеспечения ежедневных глобальных покрытий съемками.

Входящий в группировку DMC британский КА UK-DMC-2 был запущен в 2009 г. Он ведет съемку в мультиспектральном режиме с разрешением 22 м в полосе шириной 660 м. На 2014 г. запланирован запуску трех новых спутников DMC-3 a , b , c с улучшенными характеристиками. Они будут вести съемку в полосе шириной 23 км с разрешением в панхроматическом режиме 1 м и в 4-х канальном мультиспектральном режиме (включая инфракрасный канал) - 4 м.

В настоящее время компания SSTL завершает разработку нового бюджетного радарного спутника: 400-килограммовый КА NovaSAR-S будет представлять собой платформу SSTL-300 с инновационным радаром для съемки в S-диапазоне. Подход SSTL к инжинирингу и проектированию позволяет развернуть миссию NovaSAR-S в полном объеме в течение 24 месяцев с момента заказа.

NovaSAR-S будет вести радарную съемку в четырех режимах с разрешением 6–30 м в различных комбинациях поляризации. Технические параметры спутника оптимизированы для широкого спектра задач, включая мониторинг наводнений, оценка сельскохозяйственных культур, мониторинг лесов, классификация растительного покрова, борьба со стихийными бедствиями и наблюдения за акваториями, в частности для слежения за кораблями, обнаружения разливов нефти.

ИСПАНИЯ

Формируется национальная испанская группировка спутников ДЗЗ. В июле 2009 г. на орбиту был выведен спутник Deimos-1, который входит в состав международной группировки DMC. Он ведет съемку в мультиспектральном режиме с разрешением 22 м в полосе шириной 660 м. Оператор спутника, компания Deimos Imaging, появилась в результате сотрудничества испанской авиационно-космической инжиниринговой компании Deimos Space и Лаборатории ДЗЗ при Вальядолидском университете (Remote Sensing Laboratory of the University of Valladolid (LATUV)). Основная цель новой компании - разработка, внедрение, эксплуатация и коммерческое использование систем ДЗЗ. Компания расположена в г. Вальядолиде (Испания).

В настоящее время компания Deimos Imaging разрабатывает спутник высокого разрешения Deimos-2 , запуск которого запланирован на 2013 г. КА Deimos-2 предназначен для получения недорогих мультиспектральных данных ДЗЗ высокого качества. Вместе с КА Deimos-1 спутник Deimos-2 составит единую спутниковую систему Deimos Imaging.

Основные характеристики КА Deimos-2

Основные технические характеристики съемочной аппаратуры КА Deimos-2

В ближайшие два года начнется реализация национальной программы наблюдения Земли из космоса PNOTS (Programa Nacional de Observación de la Tierra por Satélite). КА Paz (в переводе с испанского языка «мир»; другое название - SEOSAR - Satélite Español de Observación SAR) - первый испанский радарный спутник двойного назначения - является одним из компонентов этой программы. Спутник будет способен проводить съемку в любых погодных условиях, днем и ночью, и, в первую очередь будут выполнять заказы испанского правительства, связанные с вопросами безопасности и обороны. КА Paz будет снабжен радаром с синтезированной апертурой, разработанным компанией Astrium GmbH на платформе радара спутника TerraSAR-X.

Основные характеристики КА Paz

Основные технические характеристики съемочной аппаратуры КА Paz

Спектральный диапазон	X-диапазон (3,1 см)
Режим	Номинальное пространственное разрешение, м	Ширина полосы съемки, км	Диапазон углов съемки, град.	Поляризация
Сверхвысокого разрешения (High Resolution SpotLight - HS)	<(1 х 1)	5 x 5	15–60	Одинарная (по выбору - VV или HH); двойная (VV/HH)
Высокого разрешения (SpotLight - SL)	1 х 1	10 x 10	15–60
Широкополосный высокого разрешения (StripMap - SM)	3 x 3	30	15–60	Одинарная (по выбору - VV или HH); двойная (по выбору - VV/HH или HH/HV или VV/VH)
Среднего разрешения (ScanSAR - SC)	16 x 6	100	15–60	Одинарная (по выбору - VV или HH)

В 2014 г. планируется запуск еще одного компонента программы PNOTS КА Ingenio (другое название - SEOSat; Satélite Español de Observación de la Tierra). Спутник будет способен проводить мультиспектральную съемку высокого разрешения для нужд испанского правительства и коммерческих заказчиков. Миссия финансируется и координируется CDTI (Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial). Проект контролируется Европейским космичеким агентством.

Основные характеристики КА Ingenio

Основные технические характеристики съемочной аппаратуры КА Ingenio

ЕВРОПЕЙСКОЕ КОСМИЧЕСКОЕ АГЕНТСТВО

В 1998 г. для обеспечения всеобъемлющего мониторинга окружающей среды руководящими органами Европейского Союза было принято решение о развертывании программы GMES (Global Monitoring for Environment and Security), которая должна осуществляться под эгидой Еврокомиссии в партнерстве с Европейским космическим агентством (European Space Agency, ESA) и Европейским агентством по окружающей среде (European Environment Agency, EEA). Являясь на сегодняшний день наиболее масштабной программой наблюдения Земли, GMES обеспечит государственные органы и других пользователей высокоточной, современной и доступной информацией для улучшения контроля изменений окружающей среды, понимания причин изменения климата, обеспечения безопасности жизни людей и других задач.

На практике, GMES будет состоять из сложного комплекса систем наблюдения: спутников ДЗЗ, наземных станций, морских судов, атмосферных зондов т. д.

Космический компонент GMES будет опираться на два типа систем ДЗЗ: спутники Sentinel, специально предназначенные для программы GMES (их оператором будет ESA), и национальные (или международные) спутниковые системы ДЗЗ, включенные в так называемые миссии содействия GMES (GMES Contributing Missions; GCMs).

Запуск спутников Sentinel начнется с 2013 г. Они будут вести съемку с использованием различных технологий, например, с помощью радаров и оптико-электронных мультиспектральных сенсоров.

Для реализации программы GMES под общим руководством ESA ведется разработка пяти типов спутников ДЗЗ Sentinel, каждый из которых будет осуществлять определенную миссию, связанную с мониторингом Земли.

Каждая миссия Sentinel будет включать в себя группировку из двух спутников для обеспечения наилучшего охвата территории и ускорения повторных съемок, что послужит повышению надежности и полноте данных для GMES.

Миссия Sentinel-1 будет представлять собой группировку из двух радарных спутников на полярной орбите, оснащенных радаром с синтезированной апертурой (SAR) для съемок в С-диапазоне.

Съемка радарных спутников Sentinel-1 не будут зависеть от погоды и времени суток. Первый спутник миссии планируется запустить в 2013 г., а второй - в 2016 г. Предназначенная специально для программы GMES, миссия Sentinel-1 продолжит радарные съемки С-диапазона, начатые и продолжаемые спутниковыми системами ERS-1, ERS-2, Envisat (оператор ESA) и RADARSAT-1,2 (оператор - компания MDA, Канада).

Группировка Sentinel-1, как ожидается, будет обеспечивать съемками всю территорию Европы, Канады, а также основные морские судоходные пути каждые 1–3 дня, независимо от погодных условий. Радарные данные будут поставляться в течение часа после проведения съемки - это большой шаг вперед по сравнению с существующими радарными спутниковыми системами.

Основные характеристики КА Sentinel -1

Даты запуска спутников (планируемые): 2013 г. (Sentinel-1A), 2016 г. (Sentinel-1B)
Средство выведения: РН «Союз» (Россия)
Разработчики: Thales Alenia Space Italy (Италия), EADS Astrium GmbH (Германия), Astrium UK (Великобритания)
Масса, кг		2280
Орбита	Тип	Полярная солнечно-синхронная
	Высота, км	693
Расчетный срок функционирования, лет		7

Основные технические характеристики съемочной аппаратуры КА Sentinel -1

Пара спутников Sentinel-2 будет регулярно поставлять космические снимки высокого разрешения на всю Землю, обеспечивая непрерывность получения данных с характеристиками аналогичными программам SPOT и Landsat.

Sentinel-2 будет оснащен оптико-электронным мультиспектральным сенсором для съемок с разрешением от 10 до 60 м в видимой, ближней инфракрасной (VNIR) и коротковолновой инфракрасной (SWIR) зонах спектра, включающих в себя 13 спектральных каналов, что гарантирует отображение различий в состоянии растительности, в том числе и временные изменения, а также сводит к минимуму влияние на качество съемки атмосферы.

Орбита высотой в среднем 785 км, наличие в миссии двух спутников, позволит проводить повторные съемки каждые 5 дней на экваторе и каждые 2-3 дня в средних широтах. Первый спутник планируется запустить в 2013 г.

Увеличение ширины полосы обзора наряду с высокой повторяемостью съемок позволит отслеживать быстро изменяющиеся процессы, например, изменение характера растительности в течение вегетационного периода.

Уникальность миссии Sentinel-2 связана с сочетанием большого территориального охвата, частых повторных съемок, и, как следствие, систематическим получением полного покрытия всей Земли мультиспектральной съемкой высокого разрешения.

Основные характеристики спутника КА Sentinel -2

Даты запуска спутников (планируемые): 2013 г. (Sentinel-2A), 2015 г. (Sentinel-2B)
Стартовая площадка: космодром Куру (Франция)
Средство выведения: РН «Рокот» (Россия)
Разработчик: EADS Astrium Satellites (Франция)
Оператор: Европейское космичекое агентство
Масса, кг		1100
Орбита	Тип	Солнечно-синхронная
	Высота, км	785
Расчетный срок функционирования, лет		7

Основной целью миссии Sentinel-3 является наблюдение за топографией поверхности океана, температурой поверхности моря и суши, цветом океана и суши с высокой степени точности и надежности для поддержки систем прогнозирования состояния океана, а также для мониторинга окружающей среды и климата.

Sentinel-3 - наследник хорошо себя зарекомендовавших спутников ERS-2 и Envisat. Пара спутников Sentinel-3 будет иметь высокую повторяемость съемок. Орбиты спутников (815 км) обеспечат получение полного пакета данных каждые 27 дней. Запуск первого спутника миссии Sentinel-3 запланирован на 2013 г., сразу же после Sentinel-2. Спутник Sentinel-3B планируется запустить в 2018 г.

Миссии Sentinel-4 и Sentinel-5 предназначены для обеспечения данными о составе атмосферы соответствующих сервисов GMES. Обе миссии будут реализовываться на платформе метеорологических спутников, оператором которых является Европейская организация спутниковой метеорологии EUMETSAT. Спутники планируется запустить в 2017–2019 гг.

БРАЗИЛИЯ

Аэрокосмическая промышленность - одно из наиболее инновационных и важных направлений бразильской экономики. Бразильская космическая программа получит 2,1 млрд долл. федеральных инвестиций в течение четырех лет (2012–2015 гг.).

Национальный институт космических исследований (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE) работает совместно с Министерством науки и технологий и отвечает, в том числе, и за проведение космического мониторинга.

В рамках сотрудничества с Китаем INPE разрабатывает семейство спутников CBERS. Благодаря успешной миссии спутников CBERS-1 и CBERS-2, правительства двух стран решили подписать новое соглашение на разработку и запуск еще двух совместных спутников CBERS-3 и CBERS-4 , необходимых для контроля вырубки леса и пожаров в бассейне Амазонки, а также для решения задач мониторинга водных ресурсов, сельскохозяйственных земель и др. Бразильское участие в этой программе будет увеличена до 50%. CBERS-3 планируется запустить в 2013 г., а CBERS-4 - в 2014 г. Новые спутники будут обладать бóльшими возможностями, чем их предшественники. В качестве полезной нагрузки на спутниках будут установлены по 4 съемочные системы с улучшенными геометрическими и радиометрическими характеристиками. Камеры MUXCam (Multispectral Camera) и WFI (Wide-Field Imager) разработаны бразильской стороной, а камеры PanMUX (Panchromatic and Multispectral Camera) и IRS (Infrared System) - китайцами. Пространственное разрешение (в надире) в панхроматическом режиме будет 5 м, в мультиспектральном - 10 м.

Ведется также разработка серии собственных малых спутников на базе стандартной многоцелевой космической платформы среднего класса Multimission Platform (MMP). Первый из спутников - полярно-орбитальный малый спутник ДЗЗ Amazonia-1 . На нем планируется разместить мультиспектральную камеру Advanced Wide Field Imager (AWFI), созданную бразильскими специалистами. С орбиты высотой 600 км полоса обзора камеры составит 800 км, пространственное разрешение - 40 м. КА Amazonia-1 также будет снабжен британской оптико-электронной системой RALCam-3, которая будет вести съемку с разрешением 10 м в полосе обзора 88 км. Малый радарный спутник MapSAR (Multi-Application Purpose) - совместный проект INPE и Аэрокосмического центра Германии (DLR). Спутник предназначен для работы в трех режимах (разрешение - 3, 10 и 20 м). Его запуск запланирован на 2013 г.

В рамках нашего обзора мы не ставили задачу проанализировать все новые и перспективные национальные системы ДЗЗ высокого и сверхвысокого разрешения. Сейчас уже более 20 стран обзавелись своими собственными спутниками наблюдения Земли. Помимо упомянутых в статье стран, такие системы имеют Германия (группировка оптико-электронных спутников RapidEye, радарные космические аппараты TerraSAR-X и TanDEM-X), Израиль (КА EROS-A,B), Италия (радарные КА COSMO-SkyMed-1-4) и др. Каждый год этот своеобразный космический клуб пополняется новыми странами и системами ДЗЗ. В 2011–2012 гг. своими спутниками обзавелись Нигерия (Nigeriasat-Х и Nigeriasat-2), Аргентина (SAC-D), Чили (SSOT), Венесуэла (VRSS-1) и др. Запуск в декабре 2012 г. спутника Gokturk-2 (разрешение в панхроматическом режиме 2,5 м, в мультиспектральном съемки - 10 м) продолжил турецкую программу ДЗЗ (на 2015 г. запланирован запуск третьего спутника серии Gokturk). В 2013 г. Объединенные Арабские Эмираты планируют запуск собственного спутника сверхвысокого разрешения Dubaisat-2 (разрешение в панхроматическом режиме 1 м, в мультиспектральном съемки - 4 м)

Ведутся работы над созданием принципиально новых систем космического мониторинга. Так, американская компания Skybox Imaging, базирующаяся в Силиконовой долине работает над созданием самой высокопроизводительной в мире инновационной группировкой мини-спутников ДЗЗ - SkySat. Она позволит получать космические снимки высокого разрешения на любой район Земли по нескольку раз в день. Данные будут использованы для оперативного реагирования на чрезвычайные ситуации, мониторинга окружающей среды и т. д. Съемка будет вестись в панхроматическом и мультиспектральном режимах. Первый спутник группировки, SkySat-1, планируется запустить в 2013 г. После полного развертывания группировки (а всего планируется иметь на орбите до 20 спутников) у пользователей будет возможность просмотра любой точки Земли в режиме реального времени. Планируется также возможность проведения видеосъемки из космоса.

ДЗЗ:

Что такое ДЗЗ?

Дистанционное зондирование Земли(ДЗЗ) - это наблюдение и измерение энергетических и поляризационных характеристик собственного и отраженного излучения элементов суши, океана и атмосферы Земли в различных диапазонах электромагнитных волн, способствующие описанию местонахождения, характера и временной изменчивости естественных природных параметров и явлений, природных ресурсов Земли, окружающей среды, а также антропогенных объектов и образований.

При изучении земной поверхности дистанционными методами источником информации об объектах служит их излучение (собственное и отраженное) .
Излучение также делится на естественное и искусственное. Под естественным излучением понимают естественное освещение земной поверхности Солнцем либо тепловое – собственное излучение Земли. Искусственное излучение, это излучение, которое создается при облучении местности источником, расположенным на носителе регистрируемого устройства.

Излучение представляет собой электромагнитные волны разной длины, спектр которых изменяется в диапазоне от рентгеновского до радиоизлучения. Для исследований окружающей среды используют более узкую часть спектра от оптических волн до радиоволн в диапазоне длин 0,3мкм – 3 м.
Важной особенностью ДЗЗ является наличие между объектами и регистрирующими приборами промежуточной среды, влияющей на излучение: это толща атмосферы и облачность.

Атмосфера поглощает часть отраженных лучей. В атмосфере есть несколько “окон прозрачности”, которые пропускают электромагнитные волны с минимальной степенью искажений.

По этой причине, логично предположить, что все съемочные системы работают только в тех спектральных диапазонах, которые соответствуют окнам прозрачности.

Системы ДЗЗ

В настоящее время существует широкий класс систем ДЗЗ , формирующих изображение исследуемой подстилающей поверхности. В рамках данного класса аппаратуры можно выделить несколько подклассов, различающихся по спектральному диапазону используемого электромагнитного излучения и по типу приёмника регистрируемого излучения, а также по методу (активный или пассивный) зондирования:

• фотографические и фототелевизионные системы;
• сканирующие системы видимого и ИК–диапазона (телевизионные оптико-механические и оптико-электронные, сканирующие радиометры и многоспектральные сканеры);
• телевизионные оптические системы;
• радиолокационные системы бокового обзора (РЛСБО) ;
• сканирующие СВЧ–радиометры .

В то же время продолжается эксплуатация и разработка аппаратуры ДЗЗ, ориентированной на получение количественных характеристик электромагнитного излучения, пространственно-интегральных или локальных, но не формирующих изображение. В данном классе систем ДЗЗ можно выделить несколько подклассов: несканирующие радиометры и спектрорадиометры, лидары.

Разрешение данныых ДЗЗ: пространственное, радиометрическое, спектральное, временное

Этот тип классификации данных ДЗ связан с характеристиками, зависящими от типа и орбиты носителя, съемочной аппаратуры и обусловливающими масштаб, охват территории и разрешение снимков.
Существует пространственное, радиометрическое, спектральное, временное разрешение, на основе которых происходит классификация данных ДЗ.

Спектральное разрешение определяется характерными интервалами длин волн электромагнитного спектра, к которым чувствительный датчик.
Наиболее широкое применение в методах ДЗЗ из космоса находит окно прозрачности, соответствующее оптическому диапазону (он также называется световым), объединяющему видимую (380...720 нм), ближнюю инфракрасную (720...1300 нм) и среднюю инфракрасную (1300...3000 нм) области. Использование коротковолнового участка видимой области спектра затруднено вследствие значительных вариаций пропускания атмосферы на этом спектральном интервале в зависимости от параметров ее состояния. Поэтому практически при ДЗЗ из космоса в оптическом диапазоне применяют спектральный интервал длин волн, превышающих 500 нм. В дальнем инфракрасном (ИК) диапазоне (3...1000 мкм) имеются только три относительно узких окнах прозрачности: 3...5 мкм, 8...14 мкм и 30...80 мкм, из которых пока в методах ДЗЗ из космоса используют только первые два. В ультракоротковолновом диапазоне радиоволн (1мм...10м) имеется относительно широкое окно прозрачности от 2 см до 10 м. В методах ДЗЗ из космоса применяют его коротковолновую часть (до 1м), называемую сверхвысокочастотным (СВЧ) диапазоном.

Характеристики спектральных диапазонов

Область спектра

Ширина области спектра
Видимая область,мкм
цветовые зоны
фиолетовая	0.39-0.45
синия	0.45-0.48
голубая	0.48-0.51
зеленая	0.51-0/55
желто-зеленая	0.55-0.575
желтая	0.575-0.585
оранжевая	0.585-0.62
красная	0.62-0.80
Область ИК излучения,мкм
ближняя	0.8-1.5
средняя	1.5-3.0
дальняя	>3.0
Радиволновая область,см
X	2.4-3.8
C	3.8-7.6
L	15-30
P	30-100

Пространственное разрешение - величина, характеризующая размер наименьших объектов, различимых на изображении.

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 :
  1. относительно высокого 20 - 40 м.;
  2. высокого 10 - 20 м.;
  3. очень высокого 1 - 10 м.;
  4. снимки сверхвысокого разрешения меньше 0,3 - 0,9 м.

Соотношение масштаба карт с пространственным разрешением снимков.

Датчик

Размер пиксела

Возможный масштаб

Landsat 7 ETM+

15 м

1:100 000

SPOT 1-4

10 м

1:100 000

IRS-1C и IRS-1D

6 м

1:50 000

SPOT 5

5 м

1:25 000

EROS

1,8 м

1:10 000

OrbView-3 pan

4 м

1:20 000

OrbView-3

1 м

1:5 000

IKONOS pan

4 м

1:20 000

IKONOS*

1 м

1:5 000

QUICKBIRD pan

2.44 м

1:12 500

QUICKBIRD

0.61 м

1:2 000

Радиометрическая разрешающая способность определяется количеством градаций значений цвета, соответствующих переходу от яркости абсолютно «черного» к абсолютно «белому», и выражается в количестве бит на пиксел изображения. Это означает, что в случае радиометрического разрешения 6 бит на пиксел мы имеем всего 64 градации цвета (2(6) = 64); в случае 8 бит на пиксел - 256 градаций (2(8) = 256), 11 бит на пиксел - 2048 градаций (2(11) = 2048).

Временное разрешение определяется частотой получения снимков конкретной области.

Методы обработки космических снимков

Методы обработки космических снимков подразделяют на методы предварительной и тематической обработки.
Предварительная обработка космических снимков - это комплекс операций со снимками, направленный на устранение различных искажений изображения. Искажения могут быть обусловлены: несовершенством регистрирующей аппаратуры; влиянием атмосферы; помехами, связанными с передачей изображений по каналам связи; геометрическими искажениями, связанными с методом космической съёмки; условиями освещения подстилающей поверхности; процессами фотохимической обработки и аналого-цифрового преобразования изображений (при работе с материалами фотографической съёмки) и другими факторами.
Тематическая обработка космических снимков - это комплекс операций со снимками, который позволяет извлечь из них информацию, представляющую интерес с точки зрения решений различных тематических задач.

Уровни обработки спутниковых данных.

Вид обработки

Уровни обработки

Содержание операций

Предварительная обработка

Распаковка битового потока по приборам и каналам

Привязка бортового времени к наземному

Нормализация

Разделение на кадры

Радиометрическая коррекция по паспортным данным датчика

Оценка качества изображений (% сбойных пикселей)

Геометрическая коррекция по паспортным данным датчика

Географическая привязка по орбитальным данным и угловому положению КА

Географическая привязка по информации БД опорных точек (ЦКМ)

Оценка качества изображений (% облачности)

Стандартная межотраслевая обработка

Преобразование в заданную картографическую проекцию

Полная радиометрическая коррекция

Полная геометрическая коррекция

Заказная тематическая обработка

Редактирование изображений (сегментация, сшивка, повороты, связывание и др.)

Улучшение изображений (фильтрация, гистограммные операции, контрастирование и др.)

Операции спектральной обработки и синтез многоканальных изображений

Математические преобразования изображений

Синтез разновременных изображений и изображений с разным разрешением

Конвертация изображений в пространство дешифровочных признаков

Ландшафтная классификация

Выделение контуров

Пространственный анализ, формирование векторов и тематических слоев

Измерение и расчет структурных признаков (площади, периметр, длины, координаты)

Формирование тематических карт

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ДИСТАНЦИОННОЕ

ЗОНДИРОВАНИЕ ЗЕМЛИ ПРИ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ

ИССЛЕДОВАНИЯХ

Учебное пособие для вузов

Составители: А. И. Трегуб, О. В. Жаворонкин

Издательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета

Рецензент кандидат геолого-минералогических наук, доцент кафедры полезных ископаемых и недропользования Ю. Н. Стрик

Учебное пособие подготовлено на кафедре общей геологии и геодинамики геологического факультета Воронежского государственного университета.

Рекомендуется для студентов очной и заочной форм обучения геологического факультета Воронежского государственного университета при изучении курсов: «Дистанционное зондирование Земли», «Аэрокосмические исследования литосферы», «Аэрокосмические методы».

Для направления: 020300 – Геология

ВВЕДЕНИЕ .......................................................................................................
1. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ
АЭРОКОСМОСЪЕМКИ ................................................................................
1.1. Аэросъемка.........................................................................................
1.2. Космическая съемка...........................................................................
1.3. Краткая характеристика космических съемочных систем
некоторых стран......................................................................................
2. МАТЕРИАЛЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ
ЗЕМЛИ В ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ............................
2.1. Физические основы дистанционного зондирования Земли.........
2.2. Материалы дистанционного зондирования Земли........................
2.3. Обработка и преобразование материалов дистанционного
зондирования Земли................................................................................
2.4. Обработка и преобразование цифрового рельефа........................
2.5. Пакеты программ для обработки и анализа материалов
дистанционного зондирования Земли...................................................
3. МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ДЕШИФРИРОВАНИЯ
МАТЕРИАЛОВ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ
ЗЕМЛИ .............................................................................................................
3.1. Общие принципы дешифрирования материалов
дистанционного зондирования..............................................................
3.2. Дешифровочные признаки..............................................................
3.3. Методы дешифрирования................................................................
4. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕШИФРИРОВАНИЕ МАТЕРИАЛОВ
ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ...............................................
4.1. Дешифрирование коренных пород.................................................
4.2. Дешифрирование четвертичных образований..............................
4.3. Геоморфологическое дешифрирование..........................................
5. ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ ДИСТАНЦИОННОГО
ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ПРИ ГЕОЛОГИЧЕСКОМ
КАРТИРОВАНИИ И ПОИСКОВЫХ РАБОТАХ .....................................
5.1. Материалы дистанционного зондирования при геологическом
картировании...........................................................................................
5.2. Материалы дистанционного зондирования
при прогнозно-поисковых исследованиях............................................
ЛИТЕРАТУРА .................................................................................................

ВВЕДЕНИЕ

Дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ) – это изучение нашей планеты с помощью воздушных и космических летательных аппаратов, на которых установлены различные сенсоры (датчики), позволяющие получить информацию о характере поверхности Земли, состоянии ее воздушной и водной оболочек, о ее геофизических полях. Материалы дистанционного зондирования используются в самых разных отраслях народного хозяйства. Важнейшее значение они имеют и при геологических исследованиях.

Историю развития методов дистанционного зондирования

(МДЗ) обычно начинают с 1783 года, с первого запуска аэростата братьев Монгольфье, положившего начало аэровизуальным наблюдениям поверхностиЗемли. В1855 годупервыефотографиисвоздушногошара, полученные с высоты около 300 м, были использованы для составления точного плана г. Парижа. Для геологических целей фотографирование Альп с высоких вершин впервые применил французский геолог Эмме Цивилье (1858–1882).

Начало использования аэрофотосъемки в России датируется

1866 годом, когда поручик А. М. Ковалько с воздушного шара на высотах от 600 до 1000 метров произвел съемку Санкт-Петербурга и Кронштадта. Систематические съемки в России для составления топографических карт и исследований природных ресурсов начались с 1925 года, с момента зарождения гражданской авиации. В этих целях в 1929 году

в Ленинграде был образован институт аэрофотосъемки. Инициатором его создания и первым директором был академик Александр Евгеньевич Ферсман. С 1938 года использование материалов аэрофотосъемки стало обязательным при проведении геолого-съемочных работ. В сороковых годах при Геологическом комитете была создана Аэрофотогеологическая экспедиция, преобразованная в 1949 году во Всесоюзный аэрогеологический трест (ВАГТ), который позднее был реорганизован

в научно-производственное геологическое объединение «Аэрогеология» (ныне ФГУНПП «Аэрогеология»). Параллельно в то же время была образована Лаборатория аэрометодов «ЛАЭМ» (ныне «Науч- но-исследовательский институт космоаэрогеологических методов» – ГУП «ВНИИКАМ»). В результате их деятельности к 1957 году была проведена мелкомасштабная съемка всей территории СССР и составлена Государственная геологическая карта в масштабе 1: 1 000 000. В шестидесятые-семидесятые годы разработаны и внедрены в произ-

водство новые виды региональных исследований: групповая геологическая съемка (ГГС) и аэрофотогеологическое картирование (АФГК); появились спектрозональная, тепловая, радиолокационная съемки. Развитие аэрометодов предопределило переход дистанционного зондирования Земли на новый качественный уровень – изучение Земли из космоса.

Развитие космонавтики начиналось с разработки баллистических ракет, которые использовались, в частности, для производства фотосъемки поверхности Земли с больших (около 200 км) высот. Первые снимки были получены 24 октября 1946 года с помощью ракеты V-2 (немецкой ракеты Fau-2), запущенной с полигона White Sands (США) на суборбитальную траекторию. Была произведена съемка земной поверхности 35-миллиметровой кинокамерой на черно-белую фотопленку с высоты около 120 км. До конца пятидесятых годов фотосъемка земной поверхности преимущественно в военных целях проводилась разными странами с помощью баллистических ракет.

былзапущенпервыйвмиреискусственныйспутникЗемли(ИСЗ) – ПС-1 (Простейший спутник – 1). Для выведения на орбиту была использована баллистическая ракета Р-7 («Спутник»). Масса спутника составляла 83,6 кг, диаметр– 0,58 м, периодобращения96,7 мин. Перигей– 228 км, апогей – 947 км. Спутник имел форму шара, был снабжен двумя антеннами и радиопередатчиком – маяком. Он совершил 1440 витков вокруг Земли, а 4 января 1958 г. вошел в плотные слои атмосферы и прекратил существование. За время его полета была получена новая информация о структуре верхних слоев атмосферы.

ПерваяпопытказапускаИСЗVangard-1 спомощьюракетыJpiter-C в США 6 декабря 1957 года закончилась аварией. Со второй попытки (1 февраля 1958 года) такой же ракетой на орбиту был выведен ИСЗ Explorer-1. Спутник имел форму сигары, весил 13 кг. На борту имел оборудование для регистрации микрометеоритов и уровня радиации. С его помощью были открыты радиационные пояса Земли. Спутник совершил 58 тысяч витков вокруг Земли и сгорел в атмосфере 31 марта 1970 года. Параметрыего орбиты: апогей– 2548 км, перигей 356 км. В активном режиме работал до 23 мая 1958 г. 7 августа 1959 г. в США был запущен «Explorer-6», который передал первое телевизионное изображение Земли из космоса. Первый ИСЗ для метеонаблюдений (Tiros-1) был запущен в США 1 апреля 1960 года. Спутник с аналогич-

26 ноября 1965 г. Франция запустила свой ИСЗ «Астерикс-1». 11 февраля 1970 г. вывела на орбиту ИСЗ «Осуми» Япония. 24 апреля того же года космической державой стал Китай (ИСЗ «Дунфанхун»). Англия запустила свой первый ИСЗ «Просперо» 28 октября 1971 г., а 18 июля 1980 г. – Индия (ИСЗ «Рохини»).

Началопилотируемыхполетоввкосмосположено12 апреля1961 года Юрием Алексеевичем Гагариным на корабле «Восток», а 6 августа того же года Герман Степанович Титов впервые произвел фотосъемку Земли с пилотируемого космического корабля «Восток». В отечественной космонавтике большое значение имели спутники серии «Космос». Первый запуск ИСЗ этой серии был произведен 16 марта 1962 года, а к 2007 году уже было запущено 2400 спутников различного назначения. Примерно каждые три года выводилось на орбиту по 250 ИСЗ серии «Космос». Значительнаячастьизнихбыласнабженаоборудованиемдля выполнения ресурсных исследований. С их помощью для всей территория СССР были получены космические фотоснимки высокого качества. Современная группировка Российских спутников насчитывает более 110 аппаратов различного назначения. Экономический эффект только от применения ИСЗ серии «Ресурс-0» составил около 1,2 млрд руб. в год, а спутников серий «Метеор» и «Электро» – 10 млрд руб. в год.

В настоящее время свои спутниковые системы, кроме России и США, имеют Франция, Германия, Европейский Союз, Индия, Китай, Япония, Израиль и другие страны.

1. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ АЭРОКОСМОСЪЕМКИ

Технологии аэросъемок в развитии дистанционных исследований Земли предшествовали технологиям космических съемок. На начальных этапах развития дистанционного зондирования Земли из космоса в негоперешлимногиетехнологическиеприемыпроведенияаэросъемки, нопомереразвитиякосмическихисследованийвозникалииновыеприборы, а также новые технологии. При этом важнейшее значение имело становление и бурное развитие компьютерных технологий, направленных на обработку данных дистанционного зондирования.

1.1. Аэросъемка

Аэросъемка земной поверхности может выполняться в зависимости от поставленных задач с помощью самолетов и вертолетов, аэростатов и даже мотодельтапланов, а также беспилотных летательных аппаратов. Различают фотографическую, тепловую, радиолокационную и многозональную аэросъемки. Фотографическая съемка (аэрофотосъемка) для целей геологического картирования является наиболее важной, не только потому, что обладает наибольшей информативностью, но и потому, что за время ее проведения накоплено значительное количество аэрофотоматериалов различных масштабов и по различным регионам. Поэтому при проведении геолого-съемочных работ бывает экономическиболеецелесообразнымиспользоватьужеимеющиесявфондахаэрофотоматериалы, чем заказывать производство новой аэрофотосъемки.

Аэрофотосъемка местностииспользуетсявразличныхцелях, важнейшими из них являются составление и корректировка топографических карт, геологические исследования. Аэрофотосъемка может быть точечной, маршрутной и площадной. Точечная съемка выполняется при изученииточечныхобъектов. Маршрутнаясъемкапроводитсяпозаданной линии (линии берега, вдоль русла реки и т. п.). Площадная съемка выполняется в пределах заданных площадей, которые обычно определяются рамками топографических планшетов. Важным требованием к съемке является требование об обязательном перекрытии площадей соседних снимков. По линии маршрута – продольное перекрытие, оно должно составлять не менее 60 %, а между маршрутами (поперечное перекрытие) – не менее 30 %. Должна также выдерживаться заданная высота полета. Соблюдение этих параметров необходимо для возможности получения стереоэффекта (объемного изображения местности).

Аэрофотосъемка может быть плановой и перспективной. Плановая аэрофотосъемка, предназначенная для решения топографических задач, отличается повышенными требованиями к предельным отклонениям плоскостиснимкаотгоризонтальнойплоскости. Перспективныеснимки в комплекте с плановыми снимками весьма полезны при изучении геологического строения высокогорных территорий с крутыми склонами.

Для аэрофотосъемки в пределах территории России чаще всего используются самолеты Ан-2, Ан-28 ФК, Ан-30, Ту-134 СХ.

На протяжении более чем 60 лет (рекорд в «Книге Гиннеса»!) основным самолетом был (остается и сейчас) Ан-2 (его аэрофотосъемочная модификация Ан–2Ф). Он отличается высокой надежностью,

техническими параметрами, отвечающими условиям проведения аэрофотосъемки: возможность использования грунтовых аэродромов с длиной полосы разбега при взлете не более 200 м, а при посадке – 120 м; предельная высота полета 5200 м (при практическом потолке 4500 м); экономичный поршневой двигатель мощностью 1000 л. с.; скорость полетавпределахот150 до250 км/часидальностьполета(990 км), достаточная для выполнения съемки на больших площадях; большой объем фюзеляжа, позволяющий свободно размещать оборудование и экипаж из трех человек (вместе с оператором).

С 1974 г. используется специализированный самолет Ан-30. Его силовая установка состоит из двух турбовинтовых двигателей, мощностью по 2820 л. с., и дополнительного реактивного двигателя мощностью 500 л. с. Крейсерская скорость самолета – 435 км/час, максимальная высота полета – 8300 м. Дальность действия – 1240 км, длина разбега по взлетно-посадочной полосе с бетонным покрытием – 720 м, средний расход топлива – 855 кг/час. Максимальный взлетный вес самолета – 23 т. Вес фотооборудования – 650 кг. Экипаж (включая оператора) состоит из 7 человек. Аэрофотосъемка выполняется в масштабах от 1: 3 000 до 1: 200 000. В настоящее время в распоряжении военновоздушных сил (ВВС) осталось не более 10 машин этого типа. Сходными характеристиками обладают самолеты Ан-28 ФК.

Сельскохозяйственный самолет Ту-134 СХ разработан в 1984 г. На самолете установлена радиолокационная станция бокового обзора (РЛСБО). Специальный навигационный комплекс «Маяк» и система автоматического управления поддерживают заданный курс и осуществляют фотосъемку местности в соответствии с заданной программой. Пять бортовых фотоаппаратов позволяют проводить съемку в радиочастотном, видимом и инфракрасном диапазонах. В салоне – 9 рабочих мест соспециальнойаппаратурой, пультамиуправленияифотолабораторией (дляобработкифотоматериаловвполете). Заодинрейс(4,5 часа) может быть заснята территория 100 × 100 км (10 000 км² – примерная площадь двух топографических планшетов в масштабе 1: 200 000).

Аэрофотосъемкавыполняетсяспомощьюспециальныхшироко-

угольных фотоаппаратов , которые устанавливаются в люке фюзеляжа самолета. Для фиксации фотоаппарата в горизонтальной плоскости используются гиросистемы. Фотопленка помещается в специальных кассетах емкостью по 30 или 60 м. Ширина пленки, в зависимости от параметров фотоаппарата, составляет 18 см или 30 см. В комплект обо-

рудования входит также реле времени (часовой механизм), обеспечивающий заданную экспозицию съемки и режим перемотки пленки. В настоящее время чаще всего используются фотоаппараты с объективами серии «Уран»: с фокусными расстояниями 250 мм, углом поля зрения 54º, размером кадра 180 × 180 мм («Уран-9»), а также с фокусным расстоянием 750 мм и размером кадра 300 х 300 мм («Уран-16»).

В последние годы для производства аэрофотосъемки все чаще применяются цифровые съемочные системы. В целом цифровые ка-

меры более надежны в эксплуатации, существенно сокращают длительность технологического процесса, цифровые снимки свободны от «зернистости». Они обеспечивают возможность получения панхроматических, цветных и спектрозональных снимков в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах. Интервал фотографирования составляет менее одной секунды, что позволяет выполнять крупномасштабную съемку с продольным перекрытием до 80–90 %. Среди общих свойств цифровых аэрофотоаппаратов различных систем следует указать на использование приемников излучения матричного или линейного типа; синтезированный кадр (для широкоформатных камер) – результирующий кадр системы формируется из набора субкадров, соответствующих матриц или линейных приемников; GPS/INS поддержка – пространственные и угловые координаты систем координат аэрофотоаппаратов (элементы внешнего ориентирования) определяются с использованием средств инерциальной навигации и систем спутникового геопозиционирования GPS или ГЛОНАС.

Радарная (радиолокационная) аэросъемка выполняется с помо-

щью радиолокационных систем бокового обзора (РЛСБО), установленных на борту самолета. От источника микроволнового излучения сигнал направляется к земной поверхности, отражается от нее и возвращается на приемную антенну. С помощью специальных программ запись отраженных сигналов преобразуется в фотографическое изображение земной поверхности.

1.2. Космическая съемка

Космическаясъемказемнойповерхностивпоследниегодыпревратилась в самостоятельную ветвь дистанционного зондирования Земли. Системы космического зондирования включают несколько важнейших элементов: транспортные средства доставки необходимого оборудования на околоземную орбиту, космические платформы – носители

средств наблюдения, сенсоры (датчики), средства передачи информации и наземные центры приема, обработки этой информации, доставки ее потребителю.

Основными транспортными средствами доставки необходимо-

го оборудования на околоземные орбиты являются ракеты различного класса. В СССР наиболее ранними из них были трехступенчатые ракеты легкого класса «Восток». С их помощью осуществлялись пилотируемые полеты, запускались искусственные спутники Земли (ИСЗ) серии «Космос», лунные станции. Кроме того, в этом классе широко применяются многие носители, снятые с вооружения, в частности ракета «Зенит», предназначенная также в качестве элемента разгонного блока системы «Энергия – Буран».

Трехступенчатая ракета среднего класса «Союз», грузоподъемностью около 7 тонн с успехом используется, равно как и созданная на ее основе четырехступенчатая ракета «Молния», для запусков ИСЗ «Прогноз», «Молния».

Созданная почти полвека назад многоступенчатая ракета тяжелого класса «Протон» грузоподъемностью более 20 тонн использовалась и используется сейчас в различных целях: для исследования Луны, планет Солнечной системы, для выведения на околоземную орбиту обитаемых станций «Салют», «Мир», на геостационарные орбиты спутников «Горизонт», «Радуга», «Экран» и др.

В мае 1987 года в связи с разработкой программы по созданию многоразового космического корабля «Энергия – Буран» была введена

в эксплуатацию двухступенчатая ракета сверхтяжелого класса «Энергия» со стартовой массой более 2000 тонн и грузоподъемностью около 200 тонн. Помимо применения этой ракеты для выведения на околоземную орбиту многоразовых кораблей, она может быть использована и для доставки других грузов. Это выгодно отличает систему «Энергия – Буран» от похожей по назначению американской системы «Space Shuttle».

Наиболее часто применяемыми зарубежными ракетами являются ракеты серии «Delta» (США) и «Arian» (Франция).

Кроме ИСЗ для ресурсных исследований в России использовались орбитальные станции («Салют-4, 5, 6», «Мир»), а также пилотируемые корабли серии «Союз».

В СШАважнаярольвкосмическихисследованияхотводиласьпроекту «Space Shuttle». Проект изначально разрабатывался в военных це-

Данные дистанционного зондирования - данные о поверхности Земли, объектах, расположенных на ней или в ее недрах, полученные в процессе съемок любыми неконтактными, т.е. дистанционными методами. По сложившейся традиции, к ДДЗ относят данные, полученные с помощью съемочной аппаратуры наземного, воздушного или космического базирования, позволяющей получать изображения в одном или нескольких участках электромагнитного спектра. Характеристики такого изображения зависят от многих природных условий и технических факторов. К природным условиям относятся сезон съемки, освещенность снимаемой поверхности, состояние атмосферы и т.д. К основным техническим факторам - тип платформы, несущей съемочную аппаратуру, тип сенсора; метод управления процессом съемки; ориентация оптической оси съемочного аппарата; метод получения изображения. Главные характеристики ДДЗ определяются числом и градациями спектральных диапазонов; геометрическими особенностями получаемого изображения (вид проекции, распределение искажений), его разрешением.

Дистанционное зондирование -- не новый метод. В течение многих десятилетий человек поднимался над Землей, чтобы наблюдать ее с большого расстояния и узнать, таким образом, еще больше о ней. Для этой цели широко использовалась аэрофотосъемка, а со временем появились новые виды съемки, использующие для дистанционного зондирования фотографические датчики.

Благодаря последним достижениям в области искусственных спутников, несущих системы датчиков слежения за Землей, стало возможным использование огромного количества фотографий и других видов информации о поверхности Земли, которые помогут в решении таких задач, как снижение острой нехватки продуктов, управление и контроль за загрязнением окружающей среды, увеличение запасов естественных ресурсов и планирование роста городов. С точки зрения этих задач спутниковые данные имеют большое значение при условии, что их большой объем быстро и экономично будет сведен к полезной информации. Современные быстродействующие цифровые ЭВМ хорошо приспособлены для решения задач сокращения данных, а слияние таких вычислительных методов с новыми системами наблюдения уже позволило получать точную текущую информацию об окружающем нас мире. Результат синтеза -- количественный метод дистанционного зондирования.

Для анализа данных дистанционного зондирования наиболее удобны географические информационные системы (ГИС), позволяющие эффективно работать с пространственно-распределенной информацией (картами, планами, аэрокосмическими изображениями, схемами в сочетании с текстом, таблицами и др.). С данными такого рода приходится иметь дело практически в любой сфере деятельности. Это может быть карта природных ресурсов, результаты экологического мониторинга территории, атлас земельного кадастра, план городских кварталов, схема движения транспорта и др. ГИС позволяет накапливать, интегрировать и анализировать информацию, оперативно находить нужные сведения и отображать их в удобной для использования форме, оценивать геометрические характеристики объектов (длину улицы, расстояние между городами).

Большую часть данных дистанционного зондирования составляют снимки, которые дают возможность получения сведений об объекте в виде изображений в цифровой (данные, передаваемые на наземную станцию по радиоканалам или фиксируемые на борту на магнитных носителях) или аналоговой (фотографии) формах. Цифровые данные представляют интегральное излучение площадки на земной поверхности, соответствующей элементу изображения - пикселу. Результаты измерения переводятся в дискретные безразмерные цифровые значения, соответствующие характеристикам отражательной способности. Записанные посредством регистрирующего устройства цифровые значения изменяются в пределах радиометрического битового диапазона, ширина которого зависит от характеристик датчика - обычно это интервал 0 - 255. На изображении эти значения соответствуют оттенкам серой шкалы: 0 представляет абсолютно черный объект, 255 - абсолютно белый объект, а промежуточные значения соответствуют различным оттенкам серого цвета. Всё многообразие объектов ландшафта Е.Л. Кринов разделил на четыре класса, каждый из которых отличается своеобразной кривой спектральной яркости (например, 1 класс - горные породы и почвы, характеризуется увеличением спектральной яркости по мере приближения к красной области спектра). Изображения, полученные сканированием. Фотографические снимки необходимо для обработки переводить в цифровую форму. Для этого используют сканеры. В большинстве случаев для обработки аэрокосмических снимков используют растровые ГИС-пакеты, зональные изображения рассматривают в них как слои информации наряду с другими слоями БД.

ДДЗ - важнейший источник оперативной и современной информации о природной среде для тематических слоёв в ГИС, для поддержания данных в актуальном состоянии.

Подробно: виды орбит искусственных спутников Земли. Параметры орбит. Для каких целей та или иная орбита ИСЗ будет давать преимущества.

Траектория движения искусственного спутника Земли называется его орбитой. Эллиптическая орбита, по которой вращается спутник (в точке S находится спутник, а в точке G-- Земля), характеризуется следующими параметрами: а = АО и b = ОС -- большая и малая полуоси эллипса; е= (1 - b2/а2)1/2 -- эксцентриситет орбиты; угол HGS -- угловая координата н радиуса-вектора (так называемая истинная аномалия); фокальный параметр р = b2/а; р = К2/ут2М, где К-- момент количества движения спутника; т -- масса спутника; М=5,976*1027 г -- масса Земли, у = 6,67-10 -14 м3/гс3 -- гравитационная постоянная. К параметрам орбиты спутника относится также период обращения Т -- время между двумя последовательными прохождениями одной и той же точки орбиты.

В общем случае плоскость орбиты пересекается с плоскостью экватора Земли по так называемой линии узлов. Точка В, в которой орбита пересекает плоскость экватора при движении спутника с юга на север, называется восходящим узлом орбиты, точка пересечения при движении спутника с севера на юг -- нисходящим узлом. Положение восходящего узла определяется долготой восходящего узла, т.е. углом Q, между восходящим узлом и точкой весеннего равноденствия, отсчитываемым против часовой стрелки, если смотреть со стороны Северного полюса. Для линии узлов задают два угла в плоскости орбиты. Угол щ -- угловое расстояние, отсчитываемое от восходящего узла в плоскости орбиты до перигея орбиты H, т.е. ближайшей к Земле точки орбиты спутника; со называют аргументом перигея. Угол i между плоскостью орбиты и плоскостью экватора, называемый наклонением орбиты, отсчитывается от плоскости экватора с восточной стороны восходящего узла орбиты, против движения часовой стрелки. По наклонению различают экваториальные (i= 0°), полярные (i=90°) и наклонные (0° < i < 90°, 90° < i < 180°) орбиты.

Спутники для дистанционного зондирования Земли запускают в основном на круговые орбиты. Такой спутник пролетает над различными участками Земли на одинаковой высоте, что обеспечивает равенство условий съемки. зондирование дистанционный спутник метеорологический

Круговую орбиту, расположенную над экватором Земли (0° широты), находясь на которой искусственный спутник обращается вокруг планеты с угловой скоростью, равной угловой скорости вращения Земли вокруг оси, и постоянно находится над одной и той же точкой на земной поверхности, называют геостационарной орбитой (ГСО). Орбита геостационарного ИСЗ -- это круговая (эксцентриситет е = 0), экваториальная (наклонение i = 0°). Низкоорбитальные спутники (H < 1000 км) обычно выводятся на приполярные солнечно-синхронные орбиты. Эти орбиты имеют наклонение относительно экватора, близкое к 90°, обеспечивают съемку всей поверхности Земли, включая полярные области. Поворот орбиты относительно Земли синхронизован с вращением Земли относительно Солнца, так что в течение всего времени угол между плоскостью орбиты и направлением на Солнце постоянен. Это позволяет производить съемку приблизительно в один и тот же час местного времени в течение всего года. Наиболее удобное время для съемки -- около 12 ч местного времени.

Каждая орбита обладает своими преимуществами и недостатками. Например, полярная и наклонная орбиты имеют существенный недостаток: так как спутник движется по этим орбитам, то для того, чтобы отслеживать положение спутника антенну нужно обязательно подстраивать для получения спутникового сигнала, для этого требуется специальное оборудование, которое стоит немалых денег: их очень сложно устанавливать и обслуживать.

Спутник же двигающийся по геостационарной орбите кажется неподвижным и как будто находится постоянно в одной точке. Это очень удобно для ретрансляции сигналов, так как не нужно регулировать положение рефлекторов антенн, направляя их на уходящий спутник. Именно геостационарную орбиту используют большинство спутников коммерческого назначения, также достоинствами этой орбиты являются возможность непрерывной круглосуточной связи в глобальной зоне обслуживания и практически полное отсутствие сдвига частоты. Экваториальная орбита (или геостационарная орбита) помимо положительных имеет и отрицательные характеристики: - невозможно передавать сигнал на приполярные районы Земли, так как угол местности очень мал; - из-за того, что несколько спутников на одной орбите могут находиться только на небольшом расстоянии друг от друга, то происходит перенасыщение геостационарной орбиты. Большая высота геостационарной орбиты также является недостатком, так как требуется много средств для вывода спутника на орбиту. Как уже было замечено ранее, спутник на геостационарной орбите неспособен обслуживать земные станции в приполярной области. Наклонная орбита позволяет решить эти проблемы, однако, из-за перемещения спутника относительно наземного наблюдателя необходимо запускать не меньше трех спутников на одну орбиту, чтобы обеспечить круглосуточный доступ к связи.

Для каких целей используются различные орбиты ИСЗ? Спутниковое телевидение является новым и качественным форматом скоростной передачи данных с помощью специального оборудования, к которому подключается обычный телевизор. Вся информация, как визуальная (видео), так и аудио, синхронно передаются от передающего центра к потребителю через искусственный спутник Земли, расположенный на геостационарной орбите от станции вещания на космический спутник. Посредством него вся информация равномерно распределяется между приемниками абонентов. Для передачи сигнала используется цифровой стандарт, что позволяет многократно увеличить количество транслируемых каналов и избавится от помех. Для спутниковой ретрансляции телевизионных передач в основном используют два вида спутников: спутники, обращающиеся на вытянутых эллиптических орбитах, и спутники, размещенные на геостационарной орбите. Использование ИСЗ, расположенный на геостационарной орбите, исключает необходимость непрерывного наведения приемной антенны на спутник. Благодаря неизменному расстоянию до спутника стабилизируется уровень входного сигнала. Связь может осуществляться круглосуточно и без перерывов, необходимых для перехода с одного ИСЗ на другой(в 1965 году в СССР для этих целей использовали три спутника, движущихся по эллиптической орбите). Наконец, облегчается энергоснабжение аппаратуры, так как спутник почти постоянно освещается Солнцем. К недостаткам геостационарной орбиты относятся плохое обслуживание приполярных областей Земли и необходимость расположения космодрома на экваторе, иначе для выведения спутника на такую орбиту требуется значительное увеличение мощности ракеты-носителя. Тем не менее эти недостатки окупаются простотой и дешевизной большого числа земных станций. Но самое главное - это возможность осуществления непосредственного приема телевизионных передач телезрителями с геостационарного спутника без промежуточного наземного ретранслятора.

Множество спутников располагается на наклонных или полярных орбитах. При этом требуемая мощность передатчика не так высока, и стоимость вывода спутника на орбиту ниже. Однако такой подход требует не только большого числа спутников, но и разветвленной сети наземных коммутаторов. Подобный метод используется операторами Iridiumи Globalstar. С операторами персональной спутниковой связи конкурируют операторы сотовой связи.

Главным недостатком экваториальных орбит является задержка сигнала. Спутники на экваториальных орбитах оптимальны для систем радио- и телевизионного вещания, где задержки в 250 мс (в каждом направлении) не сказываются на качественных характеристиках сигналов. Системы радиотелефонной связи более чувствительны к задержкам, а поскольку суммарная задержка в системах данного класса составляет около 600 мс (с учетом времени обработки и коммутации в наземных сетях), даже современная техника эхоподавления не всегда позволяет обеспечить связь высокого качества. В случае "двойного скачка" (ретрансляции через наземную станцию-шлюз) задержка становится неприемлемой уже более чем для 20% пользователей.

В соответствии с высотой орбиты системы спутниковой связи делятся на:

• - Низкоорбитальные - (700 -- 1 500) км;
• - Среднеорбитальные - (5 000 -- 15 000) км;
• - Высокоорбитальные -- от 15 000 и выше. Низкоорбитальные ССС используются для телефонной двусторонней связи, так как при этом происходит наименьшая задержка сигнала (не проявляется эффект реверберации). Кроме того, низкоорбитальные ССС используются для оптической разведки и связи с объектами малой энергетической емкости, например, с аварийными буями.

Среднеорбитальные ССС используются, в основном, для систем радиовещания и ТВ или для двусторонней факсимильной, ТЛГ, пейджинговой связи и обмена данными. Также для телеметрических систем слежения за автомобилями, поездами с передачей от них телеметрической информации. То есть, в тех системах, где задержка сигнала не оказывает существенного влияния на качество работы каналов связи.

Высокоорбитальные ССС, чаще всего, используются для передачи телевизионных и радиовещательных программ. Кроме того, данные системы связи используются для систем односторонней ТЛГ, ФАКС, пейджинговой связи и обмена данными.