Сканерные снимки

Сканерные снимки с метеорологических спутников. С метеоро­логических спутников ежесуточно получают снимки облачного покрова. На свободных от облачности участках изображается от­крытая поверхность суши и океанов, а регулярное повторение съемки делает такие снимки ценными для изучения изменчивых явлений. Поэтому снимки с метеоспутников входят в круг мате­риалов космической съемки, используемых в широком спектре географических исследований.

Снимки с отечественных метеоспутников получают с 1967 г., когда начала действовать спутниковая система Метеор Гидроме­теослужбы нашей страны, включающая 2 — 3 одновременно рабо­тающих спутника на круговых субполярных орбитах высотой 800 - 1200 км. Работали более 50 таких спутников; сменилось их третье поколение, спутники которого переведены на солнечно-синхрон­ные орбиты. Со спутников первого поколения получали с помо­щью двух телевизионных камер снимки с охватом 1000 км и раз­решением 3 — 8 км в масштабе 1: 8000000. Современные сканер-ные снимки с полосой охвата 2500 км и разрешением по надир-ной линии снимка 1 — 2 км записываются в масштабе 1:12 000 000. С последних спутников выполняется многозональная съемка в ви­димом, ближнем инфракрасном и тепловом инфракрасном диа­пазонах. Кроме снимков облачности, со спутников Метеор полу­чают информацию для исследования теплового баланса Земли и решения других задач. В частности, на спутнике Метеор-3 спект­рометр ультрафиолетового диапазона ТОМ8 обеспечивал еже­дневное глобальное картографирование состояния озонового слоя Земли, что имеет исключительно важное экологическое значе­ние.

По снимкам со спутников Метеор выполняется дешифрирова­ние облачного покрова, разделение его различных типов, состав­ление карт облачности и анализ ее распределения, что необходи­мо для службы погоды. Эти снимки используют также для изуче­ния снежного покрова и его динамики в целях гидрологического прогнозирования, для анализа ледовой обстановки в морях. Снимки применялись и для изучения тектонических структур земной по­верхности, причем сильно генерализованное изображение дало возможность выявления глубинных нарушений земной коры. Та­ким образом снимки со спутников Метеор обеспечивали решение довольно широкого круга задач. Теперь в связи с наличием разно­образных других материалов эти снимки не архивируют, ограни­

Снимки с зарубежных метеоспутников. За рубежом фонд сним­ков с метеоспутников в первые десятилетия космических иссле­дований формировался главным образом за счет спутников США. На экспериментальном этапе в 60-е гг. XX в., при поисках опти­мальной съемочной системы, со спутников TIROS, ESSA, NIMBUS получали снимки с постепенным повышением разрешения от 8 до 1 км и увеличением охвата до 2500 км.

Современные метеоспутники США NOAA работают с 1970 г. С 1978 г. на солнечно-синхронных орбитах высотой 850 км. Помимо обеспечения служ­бы погоды по ним строятся карты вегетационного индекса для оценки состояния растительности, ее сезонных изменений, изучения процессов обезлесивания и опустынивания, т. е. для ре­шения задач мониторинга состояния природной среды. Такие гло­бальные карты создаются с 1982 г. в центрах данных КЮАА с раз­ным пространственным разрешением и временным осреднением (за 10 дней, по месяцам, годам); они архивируются и доступны для потребителей. По этой информации создана первая глобаль­ная карта земных покровов, отражающая распределение расти­тельности на Земле в 1992— 1993 гг.

Снимки со спутников NOAA широко используются во всем мире, их принимают на упрощенных пунктах приема, например на судовых станциях, но при уменьшении разрешения до 4 км. Некоторые из этих станций оснащены системами географической привязки снимков по орбитальным данным и выдают изображе­ния с сеткой географических координат.

Снимки с отечественных ресурсных спутников Метеор-Приро­да, Ресурс-О, Метеор-ЗМ. В1974—1980 гг. в нашей стране начали получать снимки с экспериментальных ресурсных спутников по про­грамме «Метеор-Природа» (спутники Метеор-18, 25, 28, 29, 30), ра­ботавших вначале на полярных орбитах высотой 1000 км, а с Метеора-28 — на полярных солнечно-синхронных орбитах высотой 650 км. В отличие от аналоговых устройств малого и среднего разрешения информация высокого разрешения впервые поступа­ла с отечественных спутников в цифровой форме и имела хоро­шую радиометрическую точность. Снимки, полученные по про­грамме «Метеор — Природа», архивировались и распространялись НПО «Планета».

В середине 80-х гг. XX в. осуществлен переход от эксперимен­тальных к эксплуатационным ресурсным спутникам Ресурс-О, так­же обеспечивающим снимки разного разрешения и территори­ального охвата. Снимки обычно воспроизводятся в масш­табе 1:2 500 000.

С 2001 г. получение снимков, близких по характеристикам к снимкам Ресурс-О, продолжено с ресурсных спутников Метеор-ЗМ. Многозональные снимки среднего разрешения получают сканером МСУ-СМ в зонах 0,5 — 0,7 и 0,7—1,0 мкм с разрешением 500 м и охватом 2240 км, а снимки высокого разрешения (ПЗС-снимки) — системой МСУ-Э в трех зонах (0,5 — 0,6; 0,6 — 0,7; 0,8 — 0,9 мкм) с разрешением 35 м и охватом 80 км.

Снимки с ресурсных спутников архивируются и распространя­ются НПО «Планета», Научным центром оперативного монито­ринга Земли Росавиакосмоса.

Сканерные снимки получают не только с ресурсных спутни­ков, ориентированных в основном на изучение суши, но и с оке­анологических спутников, выполняющих съемку в оптическом и радиодиапазоне. Со спутников Океан-О, например, получают сним­ки многозональными системами МСУ-М с разрешением около 2 км при охвате около 2000 км, МСУ-СК с разрешением 150 м при охвате 600 км и МСУ-В с разрешением 50 м при охвате 200 км.

Таким образом, фонд сканерных снимков очень велик, по­стоянно совершенствуется и пополняется. Главные его составляю­щие — снимки с метеорологических спутников и снимки с ресурсных спутников, теперь многократно покрывших съемками Землю.

ПЗС-снимки. Снимки, получаемые с помощью многоэлементных линейных приемников излучения на основе приборов с зарядовой связью, характеризующиеся высоким разрешением при оперативной пе­редаче изображений в цифровой форме по радиоканалам, начали поступать с 80-х гг. XX в., и теперь этот метод съемки стал основ­ным для получения снимков очень высокого разрешения, соста­вив реальную конкуренцию фотографической съемке.

Снимки этого типа из космоса впервые получены в 1980 г. с помощью экспериментальной системы МСУ-Э на спутнике Метеор-30, работавшем по программе «Метеор — Природа». С 1988 г. их получают с эксплуатационных спутников Ресурс-О.

Снимки с французского спутника SРОТ. Регулярное формирова­ние фонда снимков такого типа с высоким разрешением (10 м), превзошедшим на то время разрешение всех остальных видов опе­ративной информации, началось с 1986 г. с запуском французского спутника SРОТ. С субполярной солнечно-синхронной орбиты вы­сотой 800 км, обеспечивающей повторяемость съемки через 26 сут, с помощью съемочной системы HRV, где приемником излучения служит линейка ПЗС, включающая 6 тыс. элементов и обеспечивающая полосу охвата шириной 60 км, полу­чают панхроматические снимки с разрешением 10 м или многозо­нальные в трех зонах видимой и ближней инфракрасной части спек­тра с разрешением 20 м.

До распределения потребителям снимки проходят предвари­тельную обработку в центре приема и обработки снимков в Тулу­зе. Предусматриваются три уровня обработки — с точностью при­вязки 2 км, 50 и 10 м. Разработчики системы предполагали, что уже снимки со спутников SРОТ-1—3 обеспечат задачи топогра­фического картографирования: составление карт в масштабе 1:100 000, обновление карт в масштабе 1: 50 000 и создание фото­карт в масштабе 1: 25 000

Снимки со спутников SРОТ течение десятилетия, до середи­ны 90-х гг. XX в., были лучшими по разрешению оперативно по­лучаемыми снимками.. Вместе с тем значительная дороговизна снимков и их обработки сдерживают применение этих материалов в развивающихся стра­нах, где необходимость в них для решения задач топографическо­го и крупномасштабного тематического картографирования осо­бенно велика.

Снимки с индийского спутника IRS. В середине 90-х гг. XX в. но­вый скачок в повышении разрешения передаваемых по радиока­налам снимков сделан при работе индийских спутников IRS. Со спутников этой системы, кото­рые с 1988 г. выводятся на солнечно-синхронные орбиты высотой 900 км с повторяемостью съемки 22 дня. Вначале давали снимки с разрешением 72 м (при охвате 148 км), которое с 1996 г. повышено до 23 м, а на девятом спутнике долж­но составить 10 м (при охвате 40 км). Но наибольшую известность

Снимки со спутников других стран. Во второй половине 90-х гг. XX в. мировой фонд космических снимков стал пополняться из новых источников: с середины 80-х — с космических аппаратов Франции, в середине 90-х — Индии и Японии, а к концу 90-х годов насчитывалось уже около 20 стран, подготавливавших или запус­кавших спутники и получавших космические снимки. Этому способствовало создание малых спутников, быстрее разра­батываемых, более экономичных в изготовлении и запусках.

Рис. 4.1. Страны мира, разрабатывавшие или запускавшие спутники к 2000 г. (выделены темным фоном)

их держав.

Снимки сверхвысокого разрешения с американского спутника Пюпоз и других спутников. Значительным событием в дальнейшем повышении детальности снимков мирового фонда, доступного гражданским потребителям, оказалось получение при оператив­ной съемке космических снимков с субметровым разрешением, достигнутым с запуском в 1999 г. американского коммерческого спутника Ikonos. Панхроматические снимки с этого спутника имеют разрешение 0,8 м, а многозональные в трех каналах видимой и ближней инфракрасной части спектра — разрешение 4 м при охва­те И км

В 2001 г. произошло событие, ознаменовавшее новый этап в космической съемке, которая вышла на рубеж полуметрового раз-

решения. Запущен американский спутник Quick Bird-2, с которо­го получают панхроматические снимки с разрешением 0,6 м, а многозональные — 2,4 м при охвате 16,5 км. Предусмотрена воз­можность перенацеливания при наклоне оптической оси съемки до 30° и стереосъемки с отклонением оптической оси до 45°.

В результате совершенствования технологий оптико-электрон­ной съемки, использования малых космических аппаратов и под­ключения к космическим исследованиям ряда стран детальная ПЗС-съемка становится обычным явлением. Например, в 2002 г. 17 спут­ников одновременно вели съемку с разрешением выше 20 м.

Снимки в тепловом инфракрасном диапазоне. Фонд тепловых инфракрасных снимков накапливается с 60-х гг. XX в., с начала работы метеорологических спутников, на которых такая съемка выполнялась для получения изображения облачнос­ти на затененной стороне Земли или в условиях полярной ночи. Этот факт отражен уже в названии первого метеоспутника ТIRОS. Но поскольку разре­шение снимков с метеоспутников обычно недостаточно для изу­чения деталей земной поверхности, тепловые снимки с более высоким разрешением получают также с ресурсных спутников. Тепловые инфракрасные снимки с современных отечествен­ных и зарубежных метеоспутников, работающих на околоземных орбитах, имеют такое же пространственное разрешение, что и снимки в видимом диапазоне, — 1 км и температурное 0,1 — 0,2°.С метеоспутников на удаленных геостационарных орбитах получа­ют снимки в тепловом инфракрасном диапазоне с разрешением 2 —5км.

На тепловых инфракрасных снимках с метеоспутников нахо­дит отображение поверхностная тепловая структура океанов, в которой проявляется («визуализируется») динамика вод, круп­ные течения.

Разрешение около 1 км ока­зывается вполне достаточным для решения океанологических за­дач, исследования земных объек­тов - изучения состава пород, обнаружения пораженных болез­нями участков посевов сельскохозяйственных культур. На отечественных ресурсных спутниках Ресурс-О сканирующая система МСУ-СК имеет тепловой канал, обеспечивающий обзорные тепловые сним­ки с разрешением 600 м. Поскольку тепловая съемка с современ­ных ресурсных спутников выполняется в дополнение к съемке в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне едиными многозо­нальными съемочными системами, то и фонды таких снимков практически не разделены.

Гиперспектральные снимки в оптическом диапазоне. Многозональные снимки как в видимом так и в тепловом ин­фракрасном диапазоне получают системами, имеющими доста­точно широкие зоны съемки. При не­большом числе съемочных каналов это в целом устраивало потре­бителя для решения задач, связанных с картографированием.

Осознание в конце XX в. глобальных экологических проблем, необходимости комплексного изучения планеты Земля как систе­мы, побудило использовать так называемую гиперспектральную съемку с большим числом узких съемочных зон в расчете на то, что такие снимки помогут решать весь комплекс задач изучения Земли, связанных с контролем ее экологического состояния.

Для обработки гиперспектральных снимков сейчас разрабаты­вается программное обеспечение и существенную роль играют библиотеки спектральных данных, имеющиеся в Интернете. Од­нако при использовании гиперспектральных снимков пользова­тель чаще обращается не к первичным материалам съемки, а к созданным по ним вторичным видам продукции. Для снимков МОВ18, например, готовят около 50 видов производных глобаль­ных геоизображений, представляющих собой в основном резуль­таты визуализации различных индексов, с различной степенью пространственного обобщения и временного осреднения, кото­рые архивируются и предлагаются потребителю. Их изготовлени­ем занимаются специализированные тематические центры дан­ных, сеть которых создана, например, НАСА в связи с выполне­нием программы ЕО8 и которые таким образом реализуют новый тип центров распространения космической информации, макси­мально удовлетворяющих запросы потребителя.

Снимки в радиодиапазоне. Снимки в радиодиапазоне распространены и практически ис­пользуются не так широко, как снимки в оптическом диапазоне, но в последнее десятилетие XX в. их фонд значительно вырос, а экспериментальное применение вышло на первый план. При этом фонд снимков, поступивших при пассивном методе съемки - мик­роволновых радиометрических, - остается очень скромным.

Разрешение снимков - 50 и 25 км. Такое разрешение ограничивает применение этих снимков в исследованиях земной поверхности, где этот метод съемки перспективен для изучения влажности и солености почв, толщины и влагосодержания снежного покрова. Тем не менее с этих спут­ников впервые получена картина распространения многолетних и однолетних льдов в масштабе полушария и ее из­менений за длительный период, что представляет определенный интерес в связи с проблемой глобального потепления климата.

Материалы съемок в виде фотокарт морских льдов и снежного покрова регулярно предлагаются потребителю, например Нацио­нальным центром гляциологических данных США.

Радиолокационные снимки, получаемые при активном методе съемки, начали поступать из космоса лишь в конце 70-х гг. XX в., хотя аэроснимки такого типа прежде использовались, например, при геологическом изучении гор северо-востока нашей страны, топографическом картографировании бассейна Амазонки. Впер­вые радиолокационные снимки из космоса получены в 1978 г. с американского океанологического спутника Seasat и дававшим изображение полосы шириной около 100 км с разрешением 25 м. Съемка океана была предназна­чена для изучения волнения, нефтяного загрязнения вод, мор­ских льдов. Благодаря высокому разрешению на снимках нашли отображение также многие черты земной поверхности, и оказа­лось возможным их применение в геологических, сельскохозяй­ственных и других видах исследований.

Применяемые радары обеспечивают раз­решение от 8 до 100 м при охвате от 35 до 500 км. Один из инте­ресных результатов— первая радиолока­ционная фотокарта Антарктиды, с большой выразительностью передающая детали рельефа поверхности ледникового покрова и потоков выводных ледников (рис. 4.5). Предусмотрена возможность

Рис. 4.5. Фотокарта Антарктиды, созданная по радиолокационным снимкам со спутника Кадагза! (уменьшенная копия)

Фонд радиолокационных снимков в после­днее десятилетие быстро растет и совершенствуется, однако ме­тоды обработки информации пока находятся на эксперименталь­ной стадии. Дальнейшая их разработка должна обеспечить дей­ствительно широкое и эффективное использование радиолокаци­онных снимков.

Электронные фонды космических снимков Переход к цифровым методам съемки, постепенно охватив­ший большую часть космических съемочных систем, хранение съемочных материалов на носителях высокой плотности обусло­вили создание электронных фондов космических снимков, т.е. фондов цифровых снимков, доступ к которым обеспечивается средствами телекоммуникации. Систематизированные сведения о материалах съемки содержатся в электронных каталогах, помеща­емых в сети Интернет; нередко они предусматривают возможность знакомства с просмотровыми снимками (quicklook). В результате материалы съемки становятся доступными для поиска и заказа независимо от местонахождения потребителя.

Основные поставщики материалов космической съемки через Интернет - крупнейшие американские и европейские центры данных

Кроме национальных, действуют международные Интернет-каталоги снимков, обслуживающие сеть распределенных архивов данных в разных странах.

В России для основных материалов фотографической съемки со спутников Ресурс-Ф созданы электронный каталог и поисковая система в Госцентре «Природа». Снимки со спутников Ресурс-О,Океан-О архивируются в цифровой форме и для них также создан электронный каталог в НПО «Планета».

Географическая оценка фонда снимков.. Задачи исследования глобальных метеорологических процес­сов, изучения макро- и мезоклиматических явлений, допускаю­щие обобщенное изображение облачности, равно как и задачи изучения глобального распределения температур океанической поверхности, глобальной океанической циркуляции, решаются по снимкам с геостационарных метеоспутников с разрешением 2—5 км.

Снимки с метеорологических спутников на околоземных ор­битах с разрешением 1 км, как и снимки сканирующими систе­мами малого разрешения с ресурсных спутников, вполне удов­летворяют требованиям метеорологии, связанным с изучением циркуляции атмосферы и синоптической ситуации в целях прогноза погоды и, кроме того, позволяют частично решать другие многочисленные задачи: анализ ледовой обстановки в морях и гид­родинамической обстановки в океанах; изучение геологических структур и морфоструктур эндогенного рельефа; изучение рас­пределения снежного покрова и его сезонной динамики для про­гнозирования талого стока. По таким снимкам могут решаться и некоторые задачи, связанные с почвенно-растительным покро­вом: общий контроль за весенним просыханием почв, их готовно­стью к обработке; контроль за возникновением пожароопасной ситуации в лесах и крупными лесными пожарами. По снимкам такой детальности можно прослеживать за фенологическим со­стоянием растительности, продвижением «зеленой волны» весен­него развития и «коричневой волны» осеннего увядания расти­тельности. При определении по данным съемки вегетационного индекса возможна оценка биомассы растительности, контроль за состоянием пастбищ, их готовностью к выпасу. По цвету воды океана, фиксируемому многозональными системами, можно су­дить о распределении фитопланктона при изучении биологиче­ских ресурсов океана.

Таким образом, снимки километрового разрешения с метео­спутников применимы и для разносторонних обзорных исследо­ваний поверхности Земли. Переход к более детальным снимкам среднего разрешения (140 — 280 м) с ресурсных спутников позво­ляет решать тот же широкий круг задач исследований земной по­верхности: геологических условий и рельефа, изучения снежного покрова суши и ледового покрова морей, почвенно-растительно-го покрова, но с большей обоснованностью и для более сложных территорий и объектов. Например, такие снимки целесообразно использовать для изучения сезонной динамики снежного покрова не только на равнинах, но и в горах, для выявления зон его заг­рязнения вокруг городов и промышленных центров, для оценки ледовой обстановки не только в морях, но и на внутренних водо­емах и водохранилищах, они лучше удовлетворяют нужды оценки весеннего просыхания почв и состояния пастбищ, мониторинга процессов пастбищной дигрессии и опустынивания, контроля за лесными пожарами и определения площадей гарей.

Наибольшее число задач исследований природной среды при­ходится на группу снимков с разрешением 10—100 м. Эти задачи настолько разнообразны, что требуют дифференциации.

Эти снимки пригодны для изучения таких видов антро­погенного воздействия на природу, как обезлесивание, опусты­нивание, вторичное засоление земель в результате сброса постир­ригационных вод. Они позволяют изучать сельскохозяйственное использование земель, идентифицировать основные сельскохозяй­ственные культуры в равнинных районах зернового земледелия, подсчитывать площади под их посевами для прогнозирования уро­жайности, оценивать организацию сельскохозяйственной терри­тории. Эти снимки достаточны для составления многих темати­ческих карт природы в масштабах 1: 500 000 и мельче и частично удовлетворяют нужды сельскохозяйственного картографирования.

Более высокое разрешение, обеспечивает, как и предыду­щая группа, решение очень широкого круга географических задач. В каждой области исследований и тематического картографирова­ния природы таким снимкам соответствует своя группа объектов определенного таксономического ранга, что и определяет пере­чень решаемых по снимкам вопросов. Например, в геоморфоло­гии это изучение эрозионного, карстового и других типов экзо­генного рельефа, в ландшафтоведении — изучение ландшафтной морфологической структуры на уровне ландшафтов и местнос­тей, в географии почв — исследование структуры почвенного по­крова, его комплексности, засоленности, заболоченности, в гео­ботанике — структуры растительного покрова. Для нужд лесного хозяйства по таким снимкам возможно картографирование по­родного состава лесов, контроль за соблюдением правил рубок, лесовосстановлением на вырубках и гарях. Широк круг сельскохо­зяйственных задач: изучение размещения сельскохозяйственных культур, включая орошаемые земли, оценка состояния посевов в районах зернового земледелия, сбитости и стравленности паст­бищ в животноводческих районах полупустынной и пустынной зоны. Частично решаются задачи исследования систем расселения и изучения использования городских земель крупных населенных пунктов.

Однако часть задач в тех же областях исследований остается за пределами удовлетворения требований. Из природных процессов это, например, исследование горного оледенения и лавинной деятельности, в лесном хозяйстве — задачи лесной таксации. Луч­шего разрешения требует исследование антропогенного воздей­ствия на природу в промышленных районах, детальное изучение населенных пунктов, транспортной сети, решение инженерных задач. Они удовлетворяются при переходе к разрешению 10 м и выше, обеспечивающими также задачи топографического картографирования, для решения которых эти системы и предназначены. Снимки такого типа при­годны для создания топографических карт в масштабах 1: 50 000 — 1: 100 000, а при разрешении около 2м — 1:25 000. Именно стрем­ление создавать по космическим снимкам топографические кар­ты в первую очередь и обусловило переход к разрешению выше 10 м и запуск на рубеже веков разными странами многочисленных спутников, главным образом малых, с аппаратурой ПЗС-съемки.

Таким образом, анализ соотношения разрешения снимков и исследуемых по ним объектов показывает четкую дифференциа­цию решаемых по снимкам задач в зависимости от пространствен­ного разрешения и соответственно — уровня генерализации изоб­ражений. Разные задачи требуют снимков различного разрешения и сейчас, когда детальность космических снимков и аэрофото­снимков практически смыкается, для решения любых задач мож­но найти адекватные им материалы.

Соотношение пространственного и спектрального разрешения. В обширном и разнообразном фонде космических снимков имеются снимки панхроматические, многозональные, гиперспек­тральные, когда изображения получены в разных по числу и ши­рине охвата спектральных зонах.

Панхроматические снимки, получаемые при фотографической съемке, обычно в зоне 0,4 — 0,65 мкм, имеют спектральное разре­шение порядка 0,25 мкм (250 нм); такая большая ширина спект­рального канала соответствует наиболее низкому спектральному разрешению. При оптико-электронной съемке с использованием ПЗС-линеек в панхроматическом режиме, когда обеспечивается наилучшее пространственное разрешение, получают снимки так­же в широких спектральных каналах, с спектральным разрешени-

ем от 0,25 мкм.Таким образом все лучшие по пространственно­му разрешению космические снимки - и фотографические, и оперативно получаемые ПЗС-снимки -характеризуются исполь­зованием наиболее широкого спектрального канала съемки и со­ответственно более низким спектральным разрешением.

Цель многозональной съемки - получить серию снимков в нескольких спектральных зонах, более узких. При этом простран­ственное разрешение многозональных снимков в видимом и ближ­нем инфракрасном диапазоне, как правило, ниже, чем панхро­матических. Обычно многозональная съемка выполняется в 4 — 6 зонах видимого и ближнего инфракрасного диапазона от 0,4 (0,5) до 0,8 (1,1) мкм при ширине зон 0,1 мкм (100 нм). В ближней инфракрасной зоне ширина спектральных каналов многозональных снимков уве­личивается до 0,2—0,3 мкм, но остается меньшей, чем у панхроматиче­ских снимков. Для многозональных фотографических снимков ха­рактерны более узкие, чем для сканерных, спектральные зоны, например у снимков камерой МКФ-6 их ширина 40 нм в види­мом и 60 нм в ближнем инфракрасном диапазоне.

Таким образом, при переходе к многозональной съемке в ви­димом и ближнем инфракрасном диапазоне (когда пространствен­ное разрешение несколько уменьшается) спектральное разреше­ние снимков повышается, однако в ближней инфракрасной зоне остается несколько более низким, чем в видимой.

Накопление в фонде космических снимков информации высо­кого спектрального разрешения начато с 2000-х годов, когда ста­ли работать несколько систем с числом спектральных каналов более 10—15 и шириной зон в первые десятки микрометров.

Соотношение пространственного и временного разрешения Соотношение пространственного и временного разрешения современных снимков и соответствие повторяемости съемки тре­бованиям различных областей исследований отражены на рис. 4.7. Из графика следует, что большинство современных спутников обеспечивают съемку с низким пространственным разрешением при высокой повторяемости, а съемку высокого разрешения с редкой повторяемостью. Это связано с малым охватом террито­рии при съемке высокого разрешения. Однако основной круг сто­ящих сейчас перед космическими съемками задач по повторяемо­сти вполне удовлетворяется.

Съемки малого разрешения (1 км и менее) в большинстве слу­чаев выполняются через сутки (с метеоспутников на полярных околоземных орбитах) и даже через 15 — 30 мин (с геостационар­ных спутников), т. е. с достаточно высокой периодичностью, вполне соответствующей решаемым по снимкам задачам. Сканерная съемка среднего разрешения, выполняемая с периодичностью 5 — 6 су­ток, в отношении временного разрешения также вполне соответ­ствует решаемым по ее материалам задачам, таким, как просле­живание за динамикой снежного покрова в целях прогноза стока,

заблаговременного предупреждения о паводках и наводнениях. Что же касается съемок относительно высокого разрешения, выпол­няемых с ресурсных спутников с интервалом 16—18 дней, то для них ряд задач требует более высокой периодичности, повторения съемки через 5 —10 дней. Поскольку практическая реализация съем­ки даже через 18 дней из-за условий облачности не удается, при­ходится констатировать, что снимки высокого разрешения с ре­сурсных спутников не обеспечивают решения задач мониторинга за быстро протекающими процессами, требующего повторения съемки через несколько суток.

Снимки высокого разрешения с использованием фотографи­ческих съемочных систем получали эпизодически при запусках спутников обычно на месяц, т. е. без расчета на повторение съем­ки. Такие съемки, предназначенные для создания по их материа­лам топографических карт, не нуждаются в регулярном повторе­нии, а при изучении по этим материалам многолетней динамики природных и хозяйственных процессов исследователи обращают­ся к созданным ранее фондам.

На спутниках с электронно-оптическими съемочными систе­мами очень высокой детальности стало традиционным использо­вать «прицельную» съемку с отклонением оптической оси. В этом случае проблема повторяемости съемки высокого разрешения сни­мается, управление ориентацией спутника и съемочной системы обеспечивает практически любую заданную повторяемость. Дру­гой путь решения проблемы — переход от отдельных спутников к их созвездиям, когда на одну орбиту запускаются несколько спут­ников (обычно малых), последовательно обозревающих Землю с заданным временным интервалом. Это особенно важно при на­блюдении за быстро протекающими процессами и для контроля чрезвычайных ситуаций.

Соотношение пространственного и географического разрешения. Показатели географического разрешения Опыт работы со снимками показывает, что по величине про­странственного разрешения еще нельзя точно предсказать, какие объекты изобразятся на снимке.

Обращение к снимкам одной и той же территории разного масштаба и пространственного разрешения показывает, что на них изображаются объекты различного иерархического ранга. Например, на снимках низкого разрешения сельскохозяйствен­ные земли никак не выделяются, на снимках среднего разреше­ния появляется сетчатая структура земледельческих массивов, а при высоком разрешении становятся видны индивидуальные сель­скохозяйственные поля. Точно так же с переходом к снимкам бо­лее высокого разрешения в пятне города сначала начинает прояв­ляться его планировочная структура, затем изображаются магист­рали и улицы и, наконец, отдельные здания.

На основе опыта работы со снимками выявлены те географи­ческие объекты, изображение которых на снимках можно исполь­зовать в качестве показателей их географического разрешения. Это объекты, обладающие хорошо выраженной физиономичностью, имеющие не локальное, а широкое территориальное распростра­нение и характеризующиеся определенными размерами (варьиру­ющими в небольших пределах). Для большинства равнинных рай­онов зоны умеренных широт к таким объектам относятся формы эрозионного рельефа, сельскохозяйственные поля и населенные пунк­ты. Их удобно использовать еще и потому, что каждая группа вклю­чает своеобразный ряд объектов, различающихся по размерам и рангам.

Дата добавления: 2014-01-04