Активные и пассивные методы съемки

1.3.1. Общие сведения о спутниковых системах съемки

Спутниковая система съемки состоит из сканера с сенсорами (датчиками) и спутниковой платформы.

Сканер – это система сбора данных в целом. Система сканера включает набор сенсоров и детекторы.

Сенсор – это устройство, выполняющее сбор информации ипреобразование ее в сигнал, удобный для представления. Сенсор состоитиз детекторов. Детектор – это устройство, которое фиксирует

электромагнитное излучение. Например, система сенсоров сканера Landsat

TM содержит по 16 детекторов для каждого диапазона длин волн (за

исключением диапазона 6 имеющего 4 детектора).

Спектральное разрешение датчика – это диапазон длин волн

сигнала, который способен фиксировать сенсор съемочной системы.

В зависимости от набора сенсоров, имеющихся на борту спутника,

данные могут быть представлены в различных диапазонах. По отношению

к источнику энергии сенсоры делятся на пассивные и активные системы.

Космические платформы (искусственные спутники Земли)

предназначены для периодической съемки изучаемой территории. Съемка

производится в широком спектральном диапазоне и с различным

пространственным разрешением от долей метра до нескольких

километров. Орбиты спутников должны соответствовать возможностям

сенсоров и целям запуска. Тип орбиты зависит от ее высоты и ориентации

относительно поверхности Земли, а также от направления движения

спутника по орбите.

Если орбита спутника расположена в экваториальной плоскости на

высоте около 36000 км, а направление его движения совпадает с

направлением вращения Земли, то положение такого спутника

относительно земной поверхности будет постоянным. Такие спутники

называют  геостационарными. Они идеально подходят для

метеорологических наблюдений и обеспечения связи.

Субполярные орбиты, у которых остается постоянным угол между

плоскостью орбиты и направлением на Солнце (около 90 о ), называют

солнечно-синхронными (рис. 1.21).

Рис. 1.21 – Движение спутника на солнечно-синхронной орбите

Спутники на солнечно-синхронных орбитах используют для

периодической сезонной съемки объектов при одинаковых условиях

освещения и одном и том же местном времени. Благодаря постоянству

условий съемки отпадает необходимость в коррекции снимков по

освещенности и упрощается анализ изменений наблюдаемых свойств

объектов во времени. Спутники используют для картографирования

территорий и решения многих задач мониторинга окружающей среды.

В дистанционном зондировании применяются активные и пассивные

методы съемки (рис. 1.22).

Рис. 1.22 – Активный (а) и пассивный (б) методы съемки

При использовании активных методов съемки спутник посылает на

Землю сигнал собственного источника энергии (лазера,

радиолокационного передатчика) и регистрирует его отражение

(рис. 1.22, а). Пассивные методы съемки осуществляют регистрацию

отраженной от поверхности объектов солнечной энергии либо теплового

излучения Земли (рис. 1.22, б).

1.3.2. Пассивные системы съемки. Характеристики сканера и

связь их с масштабом карты

Пассивные системы съемки

Пассивные системы съемки служат для измерения характеристик

излучения внешнего источника – обычно Солнца. Регистрироваться может

собственное и отраженное излучение объектов. Например, нагретые на

солнце скальные породы излучают инфракрасном (тепловом) диапазоне.

Водный объект на земной поверхности отражает солнечные лучи в видимом

диапазоне и это отраженное излучение фиксируется аэрофотокамерой. Для

этих систем не требуются внешние источники энергии.

Пассивные системы – это сканирующие оптикоэлектронные

устройства. Они регистрируют отраженное солнечное или тепловое

излучение от объектов, температура которых не равна абсолютному нулю.

Сканирующие оптикоэлектронные устройства появились в середине

70-х годов и являются основными поставщиками данных дистанционного

зондирования при решении задач природно-ресурсного и экологического

мониторинга. В оптикоэлектронных системах излучение попадает на

соответствующие датчики, которые генерируют электрический сигнал,

зависящий от интенсивности излучения.

Датчик реализуется на основе фотодиодов и называется прибором с

а) б) зарядовой связью (ПЗС). Конструктивно ПЗС представляет собой матрицу

из идентичных фотодиодных элементов. Значения пикселей цифрового

снимка регистрируются в результате сканирования поперек маршрута

съемки (т. е. перпендикулярно направлению движения платформы) и

движения самой платформы вдоль маршрута. При этом для разделения