Аэрокосмические методы в геологии (стр. 3 из 5)

Спектральное разрешение съёмки - характерные интервалы длин волн электромагнитного спектра, к которым чувствителен датчик съёмочной платформы.

Радиометрическое (яркостное) разрешение съёмки - число возможных кодированных значений (уровней квантования) спектральной яркости в файле данных дистанционного зондирования для каждой зоны спектра, указываемое числом бит.

Временное разрешение съёмки - частота получения снимков конкретной области

Помимо пространственного разрешения для данных дистанционного зондирования важны ещё три типа разрешения съёмки (Лурье И.К., Косиков А.Г., 2003): спектральное, радиометрическое (яркостное) и временное.

Рис. 1. Лугинецкое нефтегазовое месторождение в Томской обл. (фрагмент космического снимка Ресурс-О1 с пространственным разрешением 40 м) (www.spaceimaging.com)

Рис. 2. Центральная часть г. Вашингтон (фрагмент космического снимка Ikonos с пространственным разрешением около 1 м) (www.spaceimaging.com)

Виды данных дистанционного зондирования

Данные дистанционного зондирования Земли являются очень важным источником пространственных данных в ГИС.

Все ДДЗ делятся на три категории:

наземная съёмка
аэрофотосъёмка
космическая съёмка

Съёмки могут быть пассивными, когда фиксируется собственное или отраженное солнечное излучение, и активными, когда снимаемые объекты облучаются, например, радиоволнами. В зависимости от фиксируемого диапазона электромагнитного излучения различают следующие виды дистанционного зондирования:

ультрафиолетовая съёмка
съёмка в видимом диапазоне
съёмка в ближнем диапазоне
съёмка в среднем диапазоне
съёмка в дальнем (тепловом) инфракрасном
съёмка в микроволновом радиодиапазоне

При одновременном использовании нескольких диапазонов говорят о многозональной съёмке, а при большом числе используемых диапазонов (20 и более) - о гиперспектральной.

По виду применяемой съёмочной аппаратуры различают следующие виды съёмок:

1. фотографические

2. телевизионные

3. фототелевизионные

4. сканерные

5. радиолокационные

6. гидролокационные

7. лазерные

8. лидарные

Отдельно выделяют аэроспектрометрирование, представляющее собой регистрацию с помощью спектрографов спектральной яркости какой-либо поверхности вдоль направления движения летательного аппарата.

Исторически сложилось так, что первым видом дистанционных съёмок явилась наземная стереофотограмметрическая съёмка, которая начала применяться для составления крупномасштабных карт (топографических, геологических, ландшафтных и др.) высокогорных сильно расчленённых территорий. Повторные съёмки с определённых заранее закреплённых мест, называемых базисом фотографирования, проводятся через определённые промежутки времени и используются как метод изучения динамики природных явлений и процессов, в том числе и связанных с рельефообразованием. Съёмка выполняется фототеодолитом (наибольшее распространение в нашей стране получил прибор немецкой фирмы «Carl Zeiss»).

Самолётные съёмки ведутся на разные виды плёнки, чувствительные к разным участкам спектра: в видимой области спектра - это аэрофотография; в более длинных волнах - это инфракрасная и тепловая, а также активная радиолокационная. Наиболее важной из них является аэрофотосъёмка, которая в зависимости от направления оптической оси съёмочной камеры разделяется на плановую и перспективную. В зависимости от характера покрытия местности снимками, аэросъёмку подразделяют на выборочную, маршрутную и многомаршрутную.

На практике наибольшее распространение получила плановая площадная многомаршрутная аэрофотосъёмка. При этом прокладывается ряд параллельных маршрутов, расположенных с таким расчётом, чтобы аэрофотосъёмки, получаемые по смежным маршрутам, перекрывали друг друга. Такое перекрытие является поперечным и составляет, как правило, 20-30 % площади снимка. Продольное перекрытие, т.е. перекрытие снимков вдоль маршрута - много больше и составляет обычно 60-80 %. Как правило, для составления карт территорий с сильно расчленённым рельефом требуется большее перекрытие.

4.СОВРЕМЕННЫЕ СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1. Российская космическая система ДЗЗ

Быстрое развитие технических средств ДЗЗ с авиа-, а затем и с космических носителей в конце ХХ в. – с вовлечением в сферу практического использования всё новых участков спектра электромагнитного излучения, повышением разрешающей способности аппаратуры и материалов, переходом на цифровые системы приёма и передачи информации приводят к коренному обновлению технологий космоаэрогеологических исследований.

Эксперт CNews, анализировавший подготовленную Роскосмосом Концепцию развития российской космической системы ДЗЗ на период до 2025 года, остался не вполне удовлетворен увиденным. Вопросы фундаментальной для отрасли и страны значимости остались в стороне. Авторы концепции, текст которой был обнародован ГИС-Ассоциацией, резонно отмечают, что на сегодняшний день орбитальная группировка спутников ДЗЗ России практически разрушена: правда, на орбите находятся спутники "Монитор-Э" и "Ресурс-ДК", однако их полноценная эксплуатация еще не началась, а реальные характеристики и возможности по-разному оцениваются специалистами.

Недостаточно проработанным видится состав будущей системы ДЗЗ. Предусматривается, что при полном развертывании в 2020-2025 гг. российская орбитальная группировка должна будет включать не менее 9 космических систем и комплексов ДЗЗ. Такого обилия систем и комплексов сегодня нет ни у кого в мире - это слишком дорого и никому не нужно. Вопросы вызывает и идея совместного размещения оптической аппаратуры сверхвысокого разрешения (0,5-1 м) и среднего разрешения на спутниках оперативного наблюдения. Дело в том, что принцип работы спутников сверхвысокого разрешения требует наведения телескопа на цель и быстрого перенацеливания аппарата, что практически исключает возможность одновременной работы других датчиков среднего разрешения. По крайней мере, на всех спутниках с разрешением 1 м и менее (Ikonos, QuickBird, OrbView-3, Ресурс-ДК) дополнительные системы среднего разрешения отсутствуют.

В то же время Россия остро нуждается в спутниках оперативной съемки с набором датчиков среднего и низкого разрешения одновременно - типа IRS-P6, SPOT-5. Комбинация таких датчиков позволяет оперативно обнаруживать изменения сканерами низкого и среднего разрешения (10-250 м), а затем детализировать их с помощью систем разрешением 2-6 м. Кроме того, России крайне нужна система класса Landsat с многоспектральным широкозахватным сканером, который бы позволял ежегодно покрывать съемками всю территорию России с разрешением 15-30 м с 7-8 спектральными каналами для контроля природопользования, геологической разведки и экологического мониторинга. Россия уже много лет нуждается в космических радарах для съемки полярных областей и ледовой разведки из-за малого числа ясных дней, благоприятных для оптических наблюдений. Канада, создавшая успешную коммерческую программу RADARSAT-1, планирует создать систему из 4 малых радарных спутников для оперативного мониторинга Арктики, где сегодня многие страны активизировали хозяйственную деятельность (это предмет особого беспокойства Канады). Но в России, которая имеет обширные территории в Арктике, Роскосмос не планирует создание многоспутниковой системы космических радаров.

Зато в концепции фигурируют две многоспутниковые системы мониторинга землетрясений и ЧС, а также лесопожарного мониторинга, эффективность которых еще предстоит доказать. Пока другие страны мира не спешат разворачивать аналогичные средства. Возможность уверенного прогнозирования землетрясений датчиками с орбиты предстоит еще довести от стадии экспериментов до серийных образцов, поэтому непонятно уверенное стремление Роскосмоса быстрее создать многоспутниковую систему из аппаратов с неотработанной технологией.

Наконец, для картографии не обязательно запускать специализированный картографический космический комплекс, как предусмотрено Концепцией - сегодня только Индия вывела на орбиту аналогичный аппарат, и разумность подобного решения еще предстоит доказать.

За пределами Концепции осталась и существующая до сих пор в России несовершенная организационная схема разработки и эксплуатации программ ДЗЗ. За рубежом для повышения ответственности разработчиков и создания совершенных по параметрам систем ДЗЗ практикуется разделение ответственности: космическое агентство (например, NASA или ESA) отвечает за разработку и запуск спутника, а организация-оператор (например, NOAA, USGS, EUMETSAT) принимает спутник к эксплуатации и отвечает за оперативную эксплуатацию системы. Организации-операторы несут ответственность также за формирование облика перспективных систем. В России исполнение всех функций взяло на себя агентство Роскосмос. Неизвестно, пойдет ли это на пользу делу - даже в двадцатилетней перспективе.