Дистанційний екологічний моніторинг (стр. 15 из 19)
3.8.2 Фотографічні системи
В основі техніки повітряної фотографії покладено створення на фотоплівці зображень земної поверхні з авіа носіїв та супутників. Зазвичай використовують чорно-білі панхроматичні,чорно-білі ІЧ, кольорові та кольорові ІЧ плівки. Фотографічні системи здатні створювати зображення об’єктів навколишнього середовища з високим рівнем розділення; застосування технологій багато спектральної фотографії дає змогу отримати додаткову специфічну інформацію, на яку меншою мірою впливають температура й вологість довкілля. Фотографічні системи, що встановлюються на літаках, здатні забезпечити знімки з висоти понад 20 км; розміри площі, яка фотографується, можуть сягати 30Х50 км2.
3.8.3 Відеографічні системи
Застосування відеокамер дає змогу створювати та записувати зображення у видимій, близькій та середній ІЧ областях спектру. Перевага відеосистем - невисока вартість, створення та накопичення послідовних зображень будь-якого процесу. Недолік – відносно невисоке просторове розрізнення.
3.8.4 Багатоспектральні сканери
Принцип дії таких систем полягає у реєстрації спектрального відбиття об’єктами навколишнього середовища на певних спектральних ділянках видимого та ІЧ спектру
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 одержати інформацію з роздільною здатністю близько 10 м, скануючи при цьому території розміром 60...185 км. Принцип дистанційного зондування за допомогою багато спектрального сканера пояснюється на рис. 3.16. Перевага багатоспектральних сканерів у здатності використовувати вузькі спектральні ділянки й отримувати інформацію у цифровій формі.3.8.5 Теплові сенсори
Як відомо з курсу фізики, всі матеріали здатні посилати ІЧ випромінювання, що зумовлене молекулярним коливанням. Це теплове ІЧ випромінювання реєструється за допомогою техніки, схожої на багато спектральне сканування, але у діапазоні 8...14 мкм.
Характер зображення при цьому залежить від температури об’єкта та його здатності до випромінювання. Теплові сенсори, які встановлені на авіаносіях, що зондують об’єкти на невеликих висотах, забезпечують високу розрізняючу здатність (до 1 м), тоді як на супутниках теплові сенсори розділяють простори розмірами 700...900 м. Сучасні прилади теплового зондування здатні реєструвати різницю температур близько 0,4 К. Неоліки: 1)вплив метеорологічних умов на результати вимірювань; 2) зондуванню ґрунту піддається лише шар товщиною 2...4 см.
Рис. 3.16. Принцип дистанційного зондування за допомогою багатоспектрального сканера
3.8.6 Надвисокочастотні локатори
Цей вид техніки дистанційного зондування передбачає використання електромагнітних хвиль в області 0,1...2 м (що відповідає частотам від 100 МГц до 50 000 МГц). Надвисокочастотні (НВЧ) локаторні системи можуть бути активними (коли об’єкт дослідження опромінюється з подальшою реєстрацією відбитого випромінювання) і пасивні (коли реєструється природне випромінювання об’єкта). Принцип дії дистанційного зондування Землі (ДЗЗ) за допомогою локаторів полягає у випромінюванні її діелектричних властивостей, що значною мірою залежать від вмісту вологи й температури ґрунту, нерівностей земної поверхні, рівня снігового покриву, типу рослинних покривів, і впливають на відбивальні та випромінювальні параметри, що вимірюються. НВЧ-локація надає змогу вивчати положення, рух та природу віддалених об’єктів. Основні типи локаторів, що застосовуються при ДЗЗ:
локатори зображення (вимірюють розсіяне випромінювання, висотоміри, НВЧ-радіометри);
локатор із синтетичною апертурою – ЛСА.
Завдяки високій проникності НВЧ-випромінювання повз хмари та листя, подібні локатори здатні створювати зображення земної поверхні у дрібних деталях (рис. 3.17).
Рис. 3.17. Формування зображення за допомогою локатора
Об’єкти земної поверхні опромінюються локаторними імпульсами, що відбиваються, реєструються і перетворюються у зображення. Амплітуда відбитого імпульсу залежить від конкретного об’єкта спостереження. Альтернативним локатору зображення є ЛСА. Принцип дії такого локатора наведено на рис. 3.18, де представлене взаємне положення літака з локатором та об’єкта спостереження. У точці 1 об’єкт знаходиться поза діаграмою опромінювання локатора; у точках 2 й 3 об’єкт потрапляє до цієї області; у точці 4 він знову зникає із зони спостереження локатора. Тобто об’єкт з’являється у системі реєстрації локатора лише протягом певного проміжку часу; під час цього проміжку відбитий сигнал заноситься у пам’ять бортового комп’ютера. Всі таким чином записані сигнали дають змогу реконструювати повну картину усіх об’єктів, що опромінюються локатором з досить вузькою апертурою (звідси й 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 ефекту Допплера. Реєстрація та аналіз подібних зсувів надає можливості точно визначити просторове положення наземних об’єктів. Техніка локаторів із синтетичною апертурою досить складна й дорога, але її можливості зумовлюють най поширене її застосування. Перевага – висока розрізнювальна здатність. Недолік – істотні впливи рослинного покриву та нерівності ґрунту на сигнал, що реєструється.
3.9 Лазерні системи
ДЗЗ на основі лазерів полягає в опромінюванні об’єктів навколишнього середовища та реєстрації відбитого від об’єкту або розсіяного від нього лазерного випромінювання. Прилад для дистанційного зондування компонентів біосфери називають ЛІДАРом (від англійської фрази Light Detection And Ranging). Коротко познайомимося з основними типами лідарів.
3.9.1 Лідар на основі реєстрації зворотного розсіювання
Рівняння лідара. Зворотне розсіювання описується наступним рівнянням:
(3.3)де
- миттєва потужність, яка реєструється приймачем у момент часу 
; 
- потужність, що пропускається об’єктом у момент часу 
- швидкість світла; 
- тривалість імпульсу; 
- коефіцієнт об’ємного розсіювання атмосфери; 
- дальність; 
- ефективна площа приймача; 
- коефіцієнт об’ємної інстинкції атмосфери.Реєстрація рівня послаблення оптичного випромінювання лідара за його взаємодії з молекулами атмосфери або аерозолями дає змогу оцінити їх концентрацію.
Джерелом випромінювання у лідарі є лазер, що генерує світлові імпульси. Якщо лазерний імпульс поширюється в атмосфері до будь-якого об’єкта, то час
проходження імпульсом відстані 
до об’єкта і назад до приймача дорівнює: 
(3.4)де
- швидкість світла.Реєстрація моменту сприйняття імпульсу приймачем дає змогу оцінити відстань до об’єкта.
Крім того, лазерний імпульс має певну тривалість
. Якщо припустити, що передній фронт імпульсу досягає об’єкта на відстані 
то задній фронт імпульсу в цей час буде на відстані 
Співвідношення між 
часом 
та часом реєстрації імпульсу мають вигляд:
(3.5)Звідси розмір
об’єкта визначається за виразом: