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.
Дляанализаданных дистанционногозондированиянаиболееудобныгеографическиеинформационныесистемы (ГИС), позволяющие эффективноработатьспространственно-распределеннойинформацией (картами, планами, аэрокосмическимиизображениями, схемами всочетаниистекстом, таблицамиидр.).
Векторизация и растеризация изображений методы сжатия графических данных
... в точечные изображения и передавать их в соответствующие программы. Технология «drag-and-drop» Технология «drag-and-drop» («перенести ... метод сжатия данных, аналогичный методу, использованному в популярном алгоритме архивации PKZip. В основу метода сжатия положен метод, аналогичный LZW. Как и предыдущий метод сжатия данных, ... векторный объект переносится на поверхность «рабочего стола» операционной ...
С даннымитакогородаприходитсяиметь делопрактическивлюбойсфередеятельности. Этоможетбытькартаприродныхресурсов, результатыэкологическогомониторингатерритории, атласземельногокадастра, плангородских кварталов, схемадвижениятранспортаидр. ГИСпозволяетнакапливать, интегрироватьианализироватьинформацию, оперативнонаходитьнужныесведенияиотображатьихвудобнойдляиспользования форме, оцениватьгеометрическиехарактеристикиобъектов (длинуулицы, расстояниемеждугородами).
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 Sнаходится спутник, а в точке G— Земля), характеризуется следующими параметрами: а = АО иb = ОС — большая и малая полуоси эллипса; е= (1 — b 2 /а2 )1/2 — эксцентриситет орбиты; угол HGS — угловая координата ν радиуса-вектора (так называемая истинная аномалия); фокальный параметр р = b 2 /а; р = К2 /ут2 М, 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.
Аэрокосмические методы зондирования Земли
... съемка Космическая съемка, т.е. съемка с высоты более 150 км, выполняется со спутника, который в соответствии с законами небесной механики перемещается по строго установленной орбите. ... Positioning System). Нередко миллиметровые, сантиметровые и дециметровые радиоволны собственного излучения Земли относят к одному диапазону, называемому микроволновым. Отметим, что приведенная классификация и ...
линии узлов
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.
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.
Производство связи
... исследований не отмечено свидетельств вредного воздействия РП на человека. Сотовая связь обеспечивается радиопередающими базовыми станциями и мобильными радиотелефонами пользователей-абонентов. Среди ... эпидемиологии в Республике Мордовия» постоянно контролирует влияние передающих станций мобильной связи на здоровье населения путём регулярных инструментальных исследований уровней плотности ...
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.
Космонавтика: Система жизнеобеспечения пилотируемых космических ...
... связь со спутником нужно постоянно подстраивать антенну. (применяются для спутников военного назначения, для контроля природных ресурсов); 2)Экваториальная орбита – это орбита, находящаяся в экваториальной плоскости нашей планеты. Спутник огибает Землю ... расстояния от одного спутника до другого используют метод триангуляции (см рисунок [R1]). Этот метод впервые в космонавтике стали использовать в ...
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.
Примеры спутников, использующих различные виды орбит.
Спутник NOAA (США)
Метеорологические и природоведческие спутники NOAAимеют длину 4,18 м, диаметр 1,88 м, массу на орбите 1030 кг Круговая орбита имеет высоту 870 км, один виток спутник совершает за 102 мин. Площадь солнечных батарей спутника 11,6 м 2 , мощность батарей не менее 1,6 кВт, но со временем батареи деградируют из-за воздействия космических лучей и микрометеоров. Для нормальной работы спутника необходима мощность не менее 515 Вт. Спутник движется по полярной орбите.
В настоящее время на орбите функционируют несколько спутников. Сканер AVHRR спутника NOAA-14 с цилиндрическим сканированием имеет 8-дюймовую (20 см) оптическую систему Кассегрена, сканирование осуществляется путем вращения с частотой 6 об/с зеркала из бериллия. Угол сканирования ±55°, полоса обзора около 3000 км. Из-за кривизны Земли зона радиовидимости спутника составляет ±3400 км, поэтому за один проход спутника удается получить информацию с поверхности около 3000×7000 км.
На спутнике установлена аппаратура НIRS для определения температуры в тропосфере на разных высотах (вертикальные профили атмосферы) в полосе обзора 2240 км. Для этого HIRS содержит автоматический сканирующий спектрофотометр ИК-диапазона, использующий свойство углекислого газа изменять положение и ширину линии поглощения на длинах волн порядка 14—15 мкм в зависимости от давления. Этот же прибор позволяет оценивать общее содержание озона ОСО в столбе атмосферы по поглощению теплового излучения от поверхности Земли и атмосферы на длине полны 9,59 мкм. И вертикальные профили, и ОСО вычисляются на приемном конце путем решения обратных задач.
Кроме указанной аппаратуры на спутник установлены: прибор SSU для исследования стратосферы; микроволновый прибор MSU для измерения температурных профилей стратосферы; аппаратура поиска и спасения по международной программе Kocnac/SARSAT; система ARGOS для сбора метеорологической и океанографической информации с автоматических метеостанций, морских буев и воздушных шаров; некоторые другие приборы. ARGOS позволяет следить за миграцией крупных животных и птиц, если к их телу прикреплены специальные малогабаритные передатчики.
По естествознанию «Атмосфера Земли»
... из космоса осуществляют геостационарные спутники. Орбита последних совпадает с плоскостью экватора, они движутся с той же угловой скоростью, что и Земля. Эти спутники способны передавать непрерывную ... вертикальном направлении и другим физическим свойствам атмосферу делят на пять концентрических оболочек: тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу и экзосферу, которые разделены тонкими (1-2 ...
В настоящее время в эксплуатации находятся спутники серии «Тирос-N» и «NOAA», которые являются ядром системы глобального сбора метеорологических данных со спутников. Они удовлетворяют потребности США, став надежной орбитальной системой, своевременно и регулярно передающей обзорную информацию.
Спутник «
Высота орбиты 650 км, период обращения 97,4 мин, угол наклонения орбиты 97°,97. Сканер МСУ-СК с конической разверткой имеетскоростьсканирования 12,5 дуг/с; разрешение 150×250 м; полоса обзора 600 км; спектральные каналы: 0,5-0,6 мкм (зеленый участок спектра), 0,6-0,7 мкм (красный участок), 0,7-0,8 мкм (красный и ближний ИК), 0,8-1,1 мкм (ближний ИК), 10,5-12,5 мкм (тепловой, в этом канале разрешение 500 м).
Сигнал каждого канала квантуется на 256 уровней. Масса сканера 55 кг. Движется по геоцентрической орбите.
На спутнике «Ресурс-01» установлены также два сканера МСУ-Э с линейной разверткой, содержащие по 3 линейки на ПЗС по 1000 пикселов (по одной на каждый из 3 спектральных каналов).
Разрешение 35×45 м, скорость сканирования 200 строк/с; полоса обзора каждого сканера 45 км; если включены оба сканера, то полоса обзора составляет 80 км, так как полосы обзора перекрываются. Над одной и той же точкой поверхности спутник пролетает один раз в 14 дней. Чтобы повысить регулярность приема, предусмотрено отклонение оси сканера на ±30° от надира в направлении, перпендикулярном направлению снижения спутника. Это позволяет смешать полосу обзора на ±400 км. Спектральные каналы сканера: 0,5-0,59; 0,61-0,69; 0,7-0,89 мкм. Масса прибора 23 кг. Результаты измерений передаются по радиоканалу на частоте около 8 ГГц со скоростью 7,68 Мбит/с, мощность бортового передатчика 10 Вт.
Используется для метеорологических целей, а также для обнаружения лесных пожаров.
Спутник LANDSAT -5 (США)
Высота орбиты 705 км, наклонение орбиты 98,2°, период обращения 98 мин. Нал одной и той же точкой поверхности пролетает один раз в 16дней приблизительно в9ч45 мин местного времени. Установлены 2 сканера с цилиндрической разверткой.
LandSat 7 — последний из спутников дистанционного зондирования Земли, запущенный в 1999 году в рамках программы Landsat.Спутник находится на полярной орбите, и пролетает над всей поверхностью планеты.
Спутник SPOT -З (Франция)
Орбита почти круговая высотой 820 км с наклонением 98,7°, период обращения 101 мин. На спутнике установлены два сканера HVR с линейной разверткой, фотоприемниками служат 1728-элементные ПЗС-линейки, ориентированные перпендикулярно движению спутника, цветоделение осуществляется с помощью призм. Он находится на околополярной геостационарной орбите.
Долгосрочной целью этого проекта является инвентаризация невозобновляемых и медленно возобновляемых ресурсов, таких, как минералы и ископаемые топлива, водные запасы, наблюдение за состоянием сельского хозяйства и атмосферы. Программа ориентирована на возможность опознавать, прогнозировать и в ряде случаев контролировать некоторые процессы, относящиеся к океанографии, климатологии, эрозии почвы и загрязнению воды, а также следить за потенциально опасными природными явлениями, такими, как наводнения, засуха, штормы, землетрясения и извержения вулканов.
Обзор современных аэрокосмических систем
... при их посадке на землю. Конечный результат - больший процент выводимой на орбиту массы от стартовой массы всей системы. ВАРИАНТ 1. Данная аэрокосмическая система содержит первую и ... доставки тяжелых грузов на орбиту; Обычно не может вмещать достаточно топлива для межпланетного перелета; Тяжелее проектировать, чем многоступенчатые ракеты. Двухступенчатая аэрокосмическая система относится к ...
Спутник ERS (Европейское космическое агентство)
Высота орбиты 798×782 км с наклонением 98,54° и периодом обращения 100,67 мин. В состав бортовой аппаратуры включена радиолокационная станция микроволнового зондирования AMI (ActiveMicrowaveInstrument), которая обеспечивает три режима работы.
Хотя первоначально спутник ERS-1 был разработан для наблюдений за океаном и льдами, он очень быстро доказал свою многосторонность и по отношению к суше. В сельском и лесном хозяйстве, в рыболовстве, геологии и картографии специалисты работают с данными, представляемыми спутником. Поскольку ERS-1 после трех лет выполнения своей миссии он все еще работоспособен, ученые имеют шанс эксплуатировать его вместе с ERS-2 для общих заданий, как тандем. И они собираются получать новые сведения о топографии земной поверхности и оказывать помощь, например, в предупреждении о возможных землетрясениях.
Спутник «Океан-О» (Россия—Украина)
Высота орбиты 667 км, период обращения 97,98 мин, угол наклонения орбиты 98,03°. На спутнике установлены две некогерентные РЛС ВО, антенны которых направлены соответственно влево и вправо от направления движения спутника. Полоса обзора каждой РЛС 455 км, угол падения излучаемых электромагнитных волн на подстилающую поверхность 20,48°. Пространственное разрешение в среднем 1,3 км поперек направления движения спутника и 2,5 км вдоль него.
Метеорологические спутники
Ведут непрерывную трансляцию цифровых снимков очень низкого разрешения (несколько километров) всего полушария. Это геостационарные спутники Meteosat (Европейское космическое агенство), GMS (Япония), GOES (США), INSAT (Индия).
Большинство спутников дистанционного зондирования в настоящее время летает по полярным орбитам. Это означает, что спутник летит к северу на одной стороне Земли, пролетает вблизи полюса, а затем летит к югу на второй половине орбиты. Полярные орбиты существенно ниже чем геостационарные. Приборы размещаемые на полярноорбитальных носителях обеспечивают лучшее пространственное разрешение и позволяют получать высококачественные данные дистанционного зондирования.
Полярные орбиты в основном применяются для запуска на них спутников военного (разведывательные) и гражданского (научного, сельскохозяйственного) назначений, потому что космические аппараты на таких орбитах выполняют работы по дистанционному зондированию Земли и предназначены для получения информации о планете и припланетном атмосферном слое. Такие спутники при дистанционном зондировании из космоса используются для изучения и контроля природных ресурсов Земли, исследования динамики природных процессов и явлений, сбора информации о состоянии территорий на поверхности планеты и прочих задач.
дистанционный зондирование спутник орбита
Информационные технологии в геодезии и дистанционном зондировании
ru В геодезии и дистанционном зондировании в настоящее время широко применяются информационные технологии. Это связано с возможностями автоматизации ... других геометрических характеристик объектов местности. Информационные технологии позволяют осуществлять графическую визуализацию данных дистанционного зондирования. В полевых условиях информационные технологии позволяют определять координаты и ...
Список использованной литературы
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/referat/avtomatizirovannyie-sistemyi-sbora-i-obrabotki-rezultatov-distantsionnogo/
1. Баранов Ю.Б., Берлянт A.M., Капралов Е.Г., Кошкарев А.В., Серали-нас Б.Б., Филиппов Ю.А. Геоинформатика. Толковый словарь основных терминов. — М.: ГИС-Ассоциация, 1999. -204 с.
2. Дейвис Ш.М., Ландгребе Д.А., Филлипс Т. Л. и др. Дистанционное зондирование: количественный подход. Под ред. Ф. Свейна и Ш. Дейвис. Пер. с англ. М., Недра, 1983, с. 415. —Пер. нзд. США, 1978, 396 с.
3. Кашкин В.Б., Сухинин А.И.Дистанционное зондирование Земли из космоса. Цифровая обработка изображений: Учебное пособие. — М.: Логос, 2001.-264 с.
Учебное пособие для вузов
5. http://www.prosputnik.ru/ — http://www.radiomaster.net/
