Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Створення та оновлення топографічних карт за матеріалами космічного знімання
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Київський Національний університет будівництва і архітектури
Інститут:
Не вказано
Факультет:
КН
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2018
Тип роботи:
Курсова робота
Предмет:
Геодезія, картографія та землеустрій
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БУДІВНИЦТВА І АРХІТЕКТУРИ
Кафедра геоінформатики і фотограмметрії
КУРСОВА РОБОТА
з дисципліни "Дистанційне зондування Землі"
на тему: " Створення та оновлення топографічних карт за матеріалами космічного знімання"
Студента __5___ курсу ГД-51 групи
напряму підготовки 6080193
Геодезія, картографія та землеустрій
спеціальності 608010105
Геоінформаційні системи і технології
Коломійця Ю.Ю.
Керівник: к.т.н. Квартич Т.М.
Національна шкала ________________
Кількість балів: __________Оцінка: ECTS
Київ – 2018
Зміст
Вступ
Розділ 1. Загальні вимоги і зміст цифрових топографічних карт і планів. 5
1.1. Аналіз території відповідно до варіанту. 8
1.2. Дослідження даної тематики та приклади застосування даних ДЗ. 10
Розділ 2. Сучасні засоби дистанційного зондування 12
2.1. Існуючий стан систем збору даних дистанційного зондування. 12
2.2. Структура системи дистанційного зондування. 18
2.3. Характеристики знімальної апаратури та космічних знімків. 20
3. Дослідження необхідної якості матеріалів дистанційного зондування для створення та оновлення топографічних карт 26
3.1. Встановлення вимог до точності планово-картографічної основи для виконання поставлених задач. 26
3.2. Обґрунтування роздільної здатності, вибору спектральних каналів 27
даних дистанційного зондування. 27
3.3. Дослідження супутникових матеріалів, що відповідають 28
поставленим задачам. 28
3.4. Оцінка вартості та доцільності використання даних ДЗ. 31
Розділ 4. Оброблення даних дистанційного зондування Землі 32
4.1. Методи попереднього оброблення даних дистанційного зондування Землі. 32
4.1.1. Геометрична трансформація космічного знімку. 33
4.1.2. Створення каталогу контрольних точок та визначення параметрів трансформації, оцінка результатів. 35
4.2. Методи покращення зображень. 36
4.3. Керована класифікація. 38
4.3.1. Створення еталонних ділянок, файлу сигнатур. 38
4.3.2. Оцінка якості еталонів. 40
4.3.3. Дослідження результатів роботи класифікаторів. 43
4.4. Проведення некерованої класифікації. 43
4.5. Порівняння результатів та висновки. 46
Розділ 5. Технологічна схема створення топографічних карт за матеріалами космічного знімання 46
5.1. Загальна схема створення топографічних карт. 47
5.2. Створення топографічної карти на задану територію за даними 49
класифікації матеріалів космічного знімання. 49
Розділ 6. Технологічна схема оновлення топографічної карти за матеріалами космічного знімання 51
6.1. Загальна схема оновлення топографічних карт. 51
6.2. Оновлення топографічної карти на задану територію. 53
Висновок
Список використаної літератури
Вступ.
Метою курсової роботи є набуття практичних навичок оброблення космічних знімків та отримання цифрової векторної моделі об’єктів місцевості з результатів космічного знімання використовуючи ГІС програми.
Задачі виконання курсового проекту включають:
- вивчення теоретичного матеріалу;
- дослідження та обґрунтування необхідної якості матеріалів дистанційного зондування для вирішення поставлених задач;
- проведення некерованої класифікації зображення;
- виконання керованої класифікації зображення, створення еталонних ділянок, файлу сигнатур, оцінки якості еталонів;
- порівняння результатів класифікації та формування відповідних висновків;
- написання пояснювальної записки у відповідності з планом.
Суть методу ДЗ: інтерпретація результатів вимірів електромагнітного випромінювання, яке відбивається або випромінюється об’єктом та реєструється в деякій віддаленій від нього точці простору.
Дистанційна зондування Землі (ДЗЗ) представляє собою незамінний інструмент вивчення та постійного моніторингу нашої планети, що допомагає ефективно використовувати і управляти її ресурсами
Головні переваги дистанційного зондування - це висока швидкість отримання даних про великі об'єми атмосфери, а також можливість отримання інформації про об'єкти, практично недоступні для дослідження іншими способами.
Дистанційне зондування коштує досить дорого, особливо космічне. Незважаючи на це, порівняльний аналіз витрат і отриманих результатів доводить високу економічну ефективність зондування. Крім того, використання даних зондування, зокрема метеорологічних супутників, наземних та бортових радіолокаційних засобів, зберегло тисячі людських життєвих обставин за рахунок попередження природних нещасних випадків та виявлення небезпечних метеорологічних явищ. Тому науково-дослідницька. експериментальна, конструкторська та оперативна діяльність в області ДЗ, яка інтенсивно розвивається в провідних країнах світу, є повністю оправданою.
Зображення, отримані супутниками ДЗЗ, виявляють застосування в багатьох галузях - сільське господарство, геологічні та гідрологічні дослідження, лісове господарство, охорона навколишнього середовища, планування територій, в освітніх та інших цілях.
Космічні системи ДЗЗ дозволяють за короткий час отримати необхідні дані з великих площ (у тому числі труднодоступних і небезпечних ділянок).
Розділ 1. Загальні вимоги і зміст цифрових топографічних карт і планів.
Цифрова топографічна карта є цифровою моделлю місцевості записаною на машинному носієві у встановлених структурі та кодах, у прийнятій проекції, розграфлені, системі координат і висот, що за точністю і змістом відповідають топографічній карті певного масштабу.
Цифровий топографічний план - це цифрова модель місцевості, що сформована з урахуванням законів картографічної генералізації у прийнятих для планів проекціях, розграфлення, системі координат та висот і записана на магнітних (оптичних) носіях.
"Основні положення " встановлюють загальні вимоги до геодезичної основи, точності та змісту загальнодержавних топографічних карт усіх масштабів. Основним масштабним рядом топографічних карт є: 1:10000, 1:25000, 1:50000, 1:100000, 1:200000, 1:500000, 1:1000000.
Топографічні плани масштабів 1:5000, 1:2000, 1:1000 та 1:500 створюються шляхом топографічних знімань або картоскладанням (крім масштабу 1:500) за матеріалами топографічних знімань більшого масштабу.
Топографічні плани масштабу 1:5000 можуть застосовуватися:
— для розробки генеральних планів населених пунктів, проектів розміщення першочергового будівництва, магістральних інженерних мереж та комунікацій, транспортних шляхів, інженерної підготовки земельно-господарського устрою та озеленення території; для розробки проектів міських промислових районів, складних транспортних розв’язок при розробці генерального плану міста, технічного проекту забудови; для складання планів окремих районів міст, проектів детального планування на незабудованій території при нескладному рельєфі місцевості та плануванні приміської зони;
— для розробки технічних проектів промислових, гірничих та сільськогосподарських підприємств усіх галузей;
— для виконання пошуково-розвідувальних робіт, попередніх і детальних розвідок та визначення запасів родовищ корисних копалин великих і середніх розмірів з відносно простою геологічною будовою;
— для проектування будівництва гірничих підприємств, а також для розв’язання гірничо-технічних завдань при експлуатації родовищ корисних копалин;
— для складання генеральних маркшейдерських планів нафто-газових родовищ;
— для розробки проектів осушення та зрошення сільськогосподарських земель, регулювання річок-водозбірників та характеристик типових ділянок;
— для земельного та містобудівного кадастрів, землеустрою колективних, фермерських сільськогосподарських угідь;
— для камерального трасування автомобільних доріг в умовах складного рельєфу місцевості, на підходах до великих населених пунктів та в інших місцях із складною ситуацією;
— для проектування трас повітряних ліній електропередач у місцях перетину їх зі спорудами;
— для проектування і будівництва гідровузлів на малих рівнинних і гірських річках;
— для визначення на місцевості проектного контуру водосховища; — для проектування залізниць і автомобільних доріг на стадії технічного проекту;
— для проектування і будівництва магістральних каналів (судноплавних, водопровідних, енергетичних).
Незалежно від призначення, форми та масштабу топографічні карти повинні задовольняти такі основні вимоги:
- достовірно і з відповідною до масштабу точністю й повнотою відображати стан місцевості на рік створення карти в діючих умовних знаках;
- забезпечувати визначення з відповідною до масштабу точністю прямокутних та географічних координат, абсолютних і відносних висот об'єктів місцевості, їх кількісних та якісних характеристик, а також давати можливість проводити інші картометричні роботи;
- бути зведеними по рамках за всіма елементами змісту між суміжними аркушами карт одного масштабу;
- бути узгодженими за основними елементами змісту між аркушами карт суміжних масштабів;
- бути наочними і зручними в користуванні, давати можливість сприйняття та оцінки інформації про місцевість та орієнтування на ній.
Загалом, незалежно від методу створення та оновлення, цифрові топографічні карти повинні відповідати таким основним вимогам:
- забезпечувати можливість автоматизованого визначення даних про місце розташування об'єктів та їхніх характеристик;
- містити цифрове значення кількісних та якісних характеристик і кодів об'єктів у прийнятій системі класифікації і кодування картографічної інформації;
- мати таку структуру подання інформації, яка б забезпечувала можливість внесення змін і доповнень, конвертування у топологічні і описові формати геоінформаційних систем та пошарове виділення елементів змісту карт.
Основними складовими цифрової карти є координатна система і набір елементарних графічних об'єктів, що відображають місце розміщення просторових обрисів відповідних реальних об'єктів чи явищ.
На топографічних картах, з відповідною масштабу карти точністю та генералізацією зображуються:
- математичні елементи;
- пункти геодезичної основи;
- гідрографія та гідротехнічні споруди;
- населені пункти;
- промислові, сільськогосподарські та соціально-культурні об'єкти;
- дороги та дорожні споруди;
- рельєф;
- рослинний покрив та ґрунти;
- кордони та межі;
- відомості про схилення магнітної стрілки.
На топографічних планах достовірно і з необхідним ступенем точності, в залежності від масштабу плану, зображуються:
- населені пункти,
- окремі будівлі, промислові, сільськогосподарські, культурно-побутові об'єкти та об'єкти комунального господарства,
- дорожня мережа (залізні, шосейні та грунтові дороги, стежки) та дорожні споруди,
- гідрографія та гідротехнічні споруди;
- рельєф місцевості,
- рослинний покрив і грунти,
- кордони і огорожі.
На планах має бути забезпечена одноманітність відображення однотипних елементів місцевості на всій ділянці зйомки.
1.1. Аналіз території відповідно до варіанту.
Топографічна карта М-36-І6-В масштабу 1:50000 складена для району Куликівка Чернігівської області для Генерального штабу. Карта була видана у 1989 році і була складена по карті масштабу 1:25000 зйомки 1949 року :
Виправлено по аерознімках і досліджено на місцевості в 1986 році.
Виправлено по карті масштабу 1:25000, обновленій у 1985 році.
Територія розрахована відповідно до варіанту 31 показана на рисунку 1.
/
Рис. 1 Територія розрахована відповідно до варіанта 31
Куликівський райо́н — район Чернігівської області України з центром у смт Куликівка. Розташований в центральній частині області. Межує з Чернігівським, Менським, Козелецьким, Борзнянським, Ніжинським та Носівським районами. Районом пролягають залізниця і автодорога Чернігів—Ніжин. 25 населених пунктів. Куликі́вка — селище міського типу, центр Куликівського району Чернігівської області України. Географічні координати: 51°22′29″ пн. ш. і 31°38′37″ сх. д..
На території топографічної карти в межах варіанту 31 показані такі топографічні об’єкти:
- шість населених пунктів,
- окремі будівлі, промислові, сільськогосподарські, культурно-побутові об'єкти та об'єкти комунального господарства,
- дорожня мережа (залізні, шосейні та грунтові дороги) та дорожні споруди,
- гідрографія (річки. озера) та гідротехнічні споруди;
- рельєф місцевості,
- рослинний покрив і грунти.
1.2. Дослідження даної тематики та приклади застосування даних ДЗ.
Як показує вітчизняний та зарубіжний досвід, з появою на ринку космічних знімків високої роздільної здатності (0,6 – 5 м) матеріали космічних знімань почали дедалі частіше використовувати в управлінні земельними ресурсами, землевпорядних та земельно-кадастрових роботах.
Дані ДДЗ використовуються для виявлення й оцінки наслідків пожеж, контролю за лісовими вирубками і землекористуванням, моніторингу змін кордонів природних екосистем та інших програм науково) дослідного і практичного характеру. Важливим напрямом досліджень вважаємо застосування матеріалів ДЗЗ і для вивчення територіальної структури господарського використання земель, систематики видів їх використання.
Зображення, отримані супутниками ДЗЗ, виявляють застосування в багатьох галузях - сільське господарство, геологічні та гідрологічні дослідження, лісове господарство, охорона навколишнього середовища, планування територій, в освітніх та інших цілях.
Космічні системи ДЗЗ дозволяють за короткий час отримати необхідні дані з великих площ (у тому числі труднодоступних і небезпечних ділянок).
Одна з найбільш важливих характеристик цих методів - можливість накопичувати дані про великий області земної поверхні за короткий проміжок часу, отримуючи практично моментальний знімок. Наприклад, за допомогою сканера на геостаціонарну метеорологічному супутнику Меteosat зображення приблизно чверті поверхні Землі формується менш ніж за півгодини. Якщо цей аспект розглядати в поєднанні з тим фактом, що за допомогою супутникових систем можна отримувати дані в ситуаціях, складних для наземних досліджень, коли вони повільні, дороги, небезпечні, політично незручні, то потенційна сила ДЗЗ стає ще більш очевидною. Додатковою перевагою ДЗЗ є можливість систем видавати калібровані дані в цифровому вигляді, які можуть бути введені прямо в комп'ютер для обробки.
Недоліками методів ДЗЗ є вплив кліматичних умов на якість вимірювань (туманність), висока роздільна здатність, напрямок отримання зображення з півночі на південь.
Розділ 2. Сучасні засоби дистанційного зондування
Дистанційне зондування землі (ДЗЗ) - це спосіб отримання інформації про земну поверхню та розташовані на ній об'єкти шляхом реєстрації електромагнитного випромінювання, що відбивається від них, без безпосереднього контакту.
Суть методу ДЗ: інтерпретація результатів вимірів електромагнітного випромінювання, яке відбивається або випромінюється об’єктом та реєструється в деякій віддаленій від нього точці простору.
2.1. Існуючий стан систем збору даних дистанційного зондування.
Сучасний стан розвитку характеризується покращенням основний характеристик апаратури ДЗЗ та якості даних: збільшення просторового та радіометричного розрізняння; зростання можливостей ведення стереозйомки; покращення геометричних характеристик зображень; поширення мультиспектральних можливостей; збільшення смуги огляду, точності визначення координат об'єктів та висоти рельєфу (будування цифрового рельєфу місцевості), удосконалення технологій обробки; збільшення швидкості передачі даних; широке використання мережних технологій и можливостей мережі Інтернет тощо.
Системи ДЗ, які вимірюють природню енергію називаються пасивними сенсорами.
Пасивні системи можуть бути використані для виявлення природньої енергії, але це можливо тільки протягом часу, коли сонце освітлює Землю.
Вночі немає відбитої енергії від сонця. Енергія, яка випромінюється природно (наприклад, теплова інфрачервона) може бути виявлена вдень і вночі, якщо кількість енергії, досить велика, щоб бути записаною.
Активні сенсори мають власне джерело енергії для опромінення.
Сенсор випускає випромінювання, яке спрямоване в бік об’єкту, що досліджується.
Випромінювання, відбите від цього об’єкту визначається і вимірюється сенсором.
Перевагою активних систем є можливість отримати вимірювання в будь-який час, незалежно від часу доби або сезону.
Активні сенсори можуть бути використані для вивчення довжин хвиль, які недостатньо надаються сонцем, таких як мікрохвилі, або кращого контролю опромінення об’єкту.
Активні системи вимагають досить велику кількість енергії, щоб адекватно висвітлювати об’єкти.
Деякі приклади активних сенсорів: fluorosensor лазер та радар з синтезованою апертурою (РСА).
Якість даних, одержуваних у результаті дистанційного зондування, залежить від їх просторового, спектрального, радіометричного і часового розрізнення.
Просторове розрізнення
Характеризується розміром пікселя (на поверхні Землі), записуваного в растрову картинку - може варіюватися від 1 до 1000 метрів.
Спектральне розрізнення
Дані Landsat включають сім смуг, у тому числі інфрачервоного спектру, в межах від 0.07 до 2.1 мкм. Сенсор Hyperion апарату Earth Observing-1 здатний реєструвати 220 спектральних смуг від 0.4 до 2.5 мкм, зі спектральним розрізнення від 0.1 до 0.11 мкм.
Радіометричне розрізнення
Число рівнів сигналу, які сенсор може реєструвати. Звичайно варіюється від 8 до 14 біт, що дає від 256 до 16 384 рівнів. Ця характеристика також залежить від рівня шуму в інструменті.
Часове розрізнення
Частота прольоту супутника над цікавить областю поверхні. Має значення при дослідженні серій зображень, наприклад при вивченні динаміки лісів. Спочатку аналіз серій проводився для потреб військової розвідки, зокрема для відстеження змін в інфраструктурі, пересувань супротивника.
Методи й техніка дистанційного зондування ґрунтуються на реєстрації поглинутої, відбитої або випромінюваної енергії, що надає специфічних характеристичних ознак основним компонентам біосфери. Розглянемо основні типи систем дистанційного зондування.
Реєстрація г- випромінювання
Метод ґрунтується на вимірюванні природного короткохвильового (л < 2 • 10-10 м) г-випромінювання присутніх у земній корі або в сніговому покриві радіоактивних елементів - природних радіоізотопів 40К, 238U, 208Ti. У звичайному ґрунті 90% г - випромінювання утворюється в 20-сантиметровому поверхневому шарі.
Фотографічні системи
В основі техніки повітряної фотографії лежить створення на фотоплівці зображень земної поверхні з авіаносіїв та супутників. Звичайно використовують чорно-білі панхроматичні, чорно-білі інфрачервоні, кольорові та кольорові інфрачервоні плівки. Фотографічні системи здатні створювати зображення об'єктів навколишнього середовища з високим рівнем розділення; застосування техніки багато спектральної фотографії дає змогу отримати додаткову специфічну інформацію, на яку меншою мірою впливають температура й вологість навколишнього середовища. Фотографічні системи, що встановлюються на літаках, здатні забезпечити знімки з висоти близько 20 км; розміри площі, яка фотографується, можуть досягати 30 на 50 км2.
Відеографічні системи
Застосування відеокамер дає змогу створювати та записувати зображення у видимій, близькій та середній інфрачервоній областях спектра. Перевагою відео систем є невисока вартість, створення та накопичення послідовних зображень будь-якого процесу. До недоліків цієї техніки можна віднести невисоке просторове розділення.
Багатоспектральні сканери
Принцип дії цих систем полягає в реєстрації спектрального відбивання об'єктами навколишнього середовища на певних спектральних ділянках видимого та інфрачервоного спектра (0,3...14 мкм). Ці ділянки можуть бути або широкими (близько 0,2 мкм), або вузькими (менше 0,01 мкм). Прилади багато спектрального сканування, що встановлюються на супутниках, дають змогу отримати інформацію з роздільною здатністю близько 10 м, скануючи при цьому території розміром 60...185 км. Перевагою багато спектральних сканерів є здатність використовувати вузькі спектральні ділянки й отримувати інформацію в цифровій формі.
Теплові сенсори
Всі матеріали здатні посилати інфрачервоне випромінювання, зумовлене молекулярними коливаннями. Це теплове інфрачервоне випромінювання реєструється за допомогою техніки, схожої на багато спектральне сканування, але в діапазоні 8...14 мкм. Характер зображення при цьому залежить від температури об'єкта та його випромінювальної здатності. Теплові сенсори, які встановлюються на авіаносіях, що зондують об'єкти на невеликих висотах, забезпечують високу роздільну здатність (близько метра), тоді як на супутниках теплові сенсори розділяють простори розмірами 700...900 м. Сучасні прилади теплового зондування здатні реєструвати різницю температур близько 0,4 К. До недоліків слід віднести вплив метеорологічних умов на результати вимірювань; зондуванню ґрунту піддається лише шар товщиною 2...4 см.
Надвисокочастотні (НВЧ) локатори
Цей тип техніки дистанційного зондування передбачає використання електромагнітних хвиль в області 0,1...2 м (що відповідає частотам від 100 МГц до 50 000 Мгц). НВЧ локаторні системи можуть бути активними (коли об'єкт дослідження опромінюється з подальшою реєстрацією відбитого випромінювання) і пасивними (коли реєструється природне випромінювання об'єкта). Принцип дії дистанційного зондування земної поверхні за допомогою локаторів полягає у вимірюванні її діелектричних властивостей, що значною мірою залежать від вмісту вологи й температури ґрунту, нерівності земної поверхні, рівня снігового покриву, типу рослинних покривів і впливають на відбивальні та випромінювальні параметри, що вимірюються. НВЧ локація дає змогу визначати положення, рух та природу віддалених об'єктів. Серед основних типів локаторів, що застосовуються при дистанційному зондуванні, слід виділити локатори зображення, вимірювачі розсіяного випромінювання, висотоміри, НВЧ радіометри. Завдяки високій проникності НВЧ випромінювання через хмари та листя локатори здатні створювати зображення земної поверхні в дрібних деталях. Альтернативним локатору зображення є локатор з синтетичною апертурою (ЛСА). Принцип дії такого локатора показано на рис. 14.1, де наведено взаємне положення літака з локатором та об'єкта спостереження. В точці 1 об'єкт знаходиться поза діаграмою опромінювання локатора; в точках 2 і 3 об'єкт потрапляє в цю область; в точці 4 він знову зникає з зони спостереження локатора. Тобто об'єкт з'являється в системі реєстрації локатора лише протягом певного проміжку часу. Під час цього проміжку відбитий сигнал заноситься в пам'ять бортового комп'ютера. Всі таким чином записані сигнали дають змогу реконструювати повну картину всіх об'єктів, що опромінювалися локатором з достатньо вузькою апертурою (звідси термін «синтетична апертура»).
Слід зауважити, що сигнали локатора, які надсилаються у процесі руху літака, набувають зсуву до високих частот, тоді як сигнали, що посилаються назад, набувають зсуву до низьких частот завдяки допплерівському ефекту. Реєстрація та аналіз цих зсувів дає можливість точно визначати істинне просторове положення наземних об'єктів. Техніка локаторів з синтетичною апертурою достатньо складна й дорога, але її можливості зумовлюють найширше застосування. До переваг локаційних приладів можна віднести високу роздільну здатність, до недоліків - вплив рослинного покриву та нерівності ґрунту на сигнал, що реєструється.
Лазерні системи
Дистанційне зондування на основі лазерів полягає в опромінюванні об'єктів навколишнього середовища та реєстрації відбитого від об'єкта або розсіяного від нього лазерного випромінювання. Прилад для дистанційного зондування компонентів біосфери називають ЛІДАРом (від англійської фрази Light DetectionAnd Ranging). Наведемо основні типи лідарів. Лідар на основі реєстрації диференційного поглинання Метод ґрунтується на реалізації істотної залежності коефіцієнта об'ємної екстинкції від довжини світлової хвилі. В основу роботи диференційного лідара покладено принцип опромінювання об'єкта, що контролюється, світлом із різними довжинами хвиль. Випромінювання з однією (л0) довжиною хвилі, що збігається з лінією поглинання об'єкта (газу чи забруднення), поглинається об'єктом, тоді як випромінювання з іншою (лw) довжиною хвилі, далекою від лінії поглинання, набуває пружного розсіювання (рис. 14.2). Критерієм оцінки забруднення атмосфери є відношення сигналів, що реєструються на обох довжинах хвиль. Лідар такого типу отримав в англомовній літературі назву DIAL(Differential Absorption Lidar) або DAS (Differential Absorption and Scattering).
Допплерівський лідар
Суть ефекту Допплера полягає в тому, що при опромінюванні об'єкта, який рухається з швидкістю V, світлом певної довжини хвилі л відбувається розсіювання світла, причому частота (довжина хвилі) розсіяного світла залежить від швидкості руху об'єкта. Лідар на основі реєстрації флуоресценції Багато компонентів атмосфери демонструють здатність флуоресціювати. Методи флуоресцентного лазерного зондування дуже чутливі через малі тиски атмосфери, при яких відсутні зіткнення молекул, що гасять флуоресценцію. Лідар на основі реєстрації комбінаційного розсіювання Якщо розсіювання світла речовиною супроводжується помітною зміною частоти світла, що розсіюється, то його називають комбінаційним (абораманівським). Цей тип розсіювання оптичного випромінювання включає втрату або одержання кванта коливальної енергії молекулою. Йдеться про не пружне світлове розсіювання, коли фотон, що падає, має енергію значно більшу, ніж енергія, яку коливальний квант втрачає за збудження молекули; залишок енергії розсіюється як фотон зі зменшеною частотою. Перевагою методу є те, що спектральні комбінаційні зсуви специфічні для кожної молекули; інтенсивність кожної лінії пропорційна концентрації кожного компонента; вузькі спектральні лінії та комбінаційні зсуви обмежують вплив прямого та розсіяного випромінювання; метод характеризується просторовим і часовим розділенням. Недоліком цього методу дистанційного зондування є малий поперечник розсіювання, що потребує використання потужних лазерів та складних колімаційних систем.
2.2. Структура системи дистанційного зондування.
Будь-яка сучасна система ДЗЗ передбачає спільне функціонування двох сегментів: космічного (орбітального) і наземного.
Орбітальний сегмент включає власне базову платформу із установленою на ній цільовою апаратурою ДЗЗ і бортові засоби передачі інформації на Землю по радіоканалу.
Наземний сегмент забезпечує керування польотом космічних супутників, регулювання режимів роботи цільової апаратури й апаратури передачі даних, приймання результатів ДЗЗ, їх зберігання, первинну й тематичну обробку, поширення й продаж продуктів різних рівнів обробки, збір заявок від споживачів.
Наземний сегмент включає наступні структурні елементи:
- центр керування роботою орбітального сегмента, що поєднує ряд спеціальних станцій;
- розподілену мережу регіональних і локальних прийомних станцій для збору даних ДЗЗ;
- інформаційний центр: центри обробки даних ДЗЗ, централізовані й локальні архіви для зберігання й обліку даних, служби, що забезпечують поширення інформаційних продуктів і обслуговування споживачів.
Мережа прийомних станцій розташована таким чином, щоб забезпечити оперативне одержання результатів зйомки для як можна більшої території. Це дозволяє знизити навантаження на бортові запам'ятовуючі пристрої. Регіональні станції приймання, як правило, перебувають у віданні національних або міжнародних космічних служб, а локальні можуть належати організаціям або приватним особам. Устаткування регіональних станцій, крім приймання даних у режимі реального часу, забезпечує повне розвантаження даних з бортових запам'ятовувальних пристроїв, їх попередню обробку й архівацію.
Як приклад сучасної наземної приймальної станції розглянемо станцію УніСкан™, створену Інженерно-технічним центром «Сканекс». Одна така станція дозволяє одержувати оптичні дані з розрізнюючою здатністю від 1 км до 0,7 м і радіолокаційні зображення з розрізнюючою здатністю від 100 м до 8 м про територію в радіусі близько 2,5 тис. км. Комплекс УніСкан™ призначений для приймання й обробки інформації, переданої з низькоорбітальних ШСЗ по радіоканалах діапазону 8 ГГц із темпом до 170 Мбіт/с в одному каналі. У цей час комплекс УніСкан™ дозволяє приймати та обробляти дані із супутників Тerrа, Aqua, SPOT 4, IRS-P5, IRS-P6, Radarsat-1, Envisat-1 і ін.
Зі станцією поставляється програмне забезпечення для керування станцією й прийманням даних, ведення електронного архіву даних, генерації продуктів-зображень.
Якісно нові можливості дистанційного доступу до супутникових даних з'явилися у зв'язку з розвитком мережі Інтернет. Сьогодні практично у всіх провідних центрах функціонують засоби оперативного дистанційного доступу користувачів до даних ДЗЗ.
Будь-яка сучасна система ДЗЗ складається з таких основних сегментів:
джерело електромагнітного випромінювання (Сонце), яке освітлює чи випромінює електромагнітну енергію до об’єкту інтересу.
проходження сонячної радіації через Атмосферу, при взаємодії з нею, до земної поверхні.
відображення і випускання електромагнітного випромінювання від земної поверхні.
фіксування відбитої і випущеної енергії сенсором орбітального супутника і її збереження в спеціальному форматі.
передача і первинна обробка отриманих даних.
аналіз даних (для користувача — обробка отриманих даних з різними цілями), інтерпретація отриманих результатів.
кінцеве застосування отриманих результатів (розробка карт, написання статей, прийняття рішень та ін.).
2.3. Характеристики знімальної апаратури та космічних знімків.
Найважливішими характеристиками знімальної апаратури й зображення, що нею формується, є:
а) просторова розрізнююча здатність;
б) радіометрична розрізнююча здатність (РРЗ);
в) спектральна розрізнююча здатність;
г) часова розрізнююча здатність (ЧРЗ).
Основними геометричними характеристиками одержуваних зображень є просторова роздільна здатність і ширина смуги огляду.
Просторова розрізнююча здатність визначає мінімальні лінійні розміри елемента (пікселя) зображення, які може зареєструвати система, тобто визначає мінімальну лінійну величину об'єкта місцевості, що відображається, зафіксованого пікселем.
Просторова роздільна здатність залежить від довжини хвилі прийнятого випромінюванняλ, висоти орбіти космічного апарата Н, діаметра об'єктиваD(у випадку радіолокаційного спостереження - апертури антени):
24.11.2018 19:11-
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора