3.1.1 Космічна фотозйомка

Основний вид космічних зйомок – це фотографування поверхні Землі за допомогою спеціалізованих народногосподарських супутників серії “Космос”, “Фотон”, “Фрам” (Росія), “Січ-1М”, “Океан-0” (Україна) та ін. із середньою висотою ≈250 км. Вони устатковані декількома фотокамерами з різними фокусними відстанями та здійснюють космічну фотозйомку в різних масштабах.

Великомасштабні знімки мають високу фотографічну якість та витримують, без істотного зменшення різкості, збільшення до мірил 1:100 000...1:25 000 із смугою огляду на поверхні Землі 100...300 км. Розрізнення на місцевості досягає 5 м – для моніторингу природніх об’єктів (проте роздільна здатність може бути і вищою – до 0,41 м).

Основна мета аерокосмічного моніторингу – оперативне вироблення оптимальної реакції на її стан та зміни (проте від замовлення на космічну фотозйомку до передачі знімків замовнику проходить кілька тижнів).

В існуючих варіантах космічна фотозйомка недостатньо оперативна не лише для моніторингу, але і для цілей дистанційного зондування внаслідок обмеженої кількості запусків відповідних супутників та короткостроковості дії кожного з них. Знімки деяких ділянок не можливо одержати навіть протягом декількох років.

Космічна фотозйомка можлива лише в фотографічному діапазоні спектру (довжин хвиль λ=0,5...0,9 мкм).

Внаслідок зауваженого провідні космічні держави орієнтуються насамперед не на космічну фотозйомку, а на космічну сканерну зйомку, яка дозволяє подолати наведені недоліки.

3.1.2 Космічна сканерна зйомка

Космічна сканерна зйомка (КСЗ) здійснюється за допомогою супутників, що не повертаються, кожний з яких функціонує протягом декількох років та передає зареєстровану інформацію на Землю по радіоканалам. З метою успішного здійснення КСЗ необхідне створення цілої системи моніторингу. До такої системи входять:

Природо-ресурсні ШСЗ,

наземний командно-вимірювальний комплекс,

канали зв’язку,

центри приймання та обробки інформації,

підсистема збору замовлень, каталогізації та розсилання знімків користувачам,

геостаціонарні ШСЗ (іноді), що приймають інформацію від природо ресурсних ШСЗ та направляють її на Землю.

Природо-ресурсна система здійснює періодичний глобальний огляд поверхні Землі, а використання її даних має міжнародний характер.

КСЗ можлива при сонячному освітленні, тобто лише вдень.

При нахиленні орбіти =0⁰ вона має назву екваторіальна, а при =90⁰ – полярна. При <90⁰, коли супутник запускають в північно-східному напрямку (або південно-східному) – називають орбіту прямою, а при >90⁰ – оберненою. Запуск супутника на обернену орбіту енергетично невигідний, так як обертання Землі в цьому випадку зменшує вихідну орбітальну швидкість, однак для довготривалих природо-ресурсних супутників цей виграш перекривається можливістю завжди пролітати зйомочний маршрут в денні часи, до того ж в одні й ті ж самі.

3.2 Космічні системи моніторингу

3.2.1 Високооперативна зйомка високого розрізнення

Для багатьох цілей комплексного моніторингу, тобто для контролю за повенями, утворенням та сходженням лавин і селевих потоків, виверженнями вулканів, землетрусами, аварійним забрудненням морів та внутрішніх вод, зростанням та захворюванням посівів тощо, та для прийняття оптимальних рішень, пов’язаних з подібними явищами, необхідна високооперативна зйомка, аж до щодобової, до того ж з високим розрізненням порядку 10...20 метрів на місцевості.

Доцільний перехід від природо-ресурсних систем до багатоцільових систем дистанційного зондування та моніторингу поверхні Землі, які б забезпечували як глобальний огляд, так і зйомку окремих ділянок місцевості в необхідний момент та з необхідною частотою, аж до щодобової або ще вище. В такому випадку ділянками, що реєструються, можуть бути:

місто, що постраждало від землетрусу або іншого стихійного лиха;

діючий вулкан;

лісова пожежа;

нафтові плями в морі;

динаміка великої будівлі, греблі або кар’єру (особливо під час виникнення аварійних ситуацій) тощо.

Характерний розмір подібних “гарячих ділянок” – декілька десятків кілометрів, а реєстрація їх часто необхідна лише протягом декількох діб активного розвитку процесу.

При надирній зйомці смуга огляду оптичних датчиків високого розрізнення дорівнює добутку діаметра елемента на число елементів в строчці до того ж для кращих із існуючих датчиків М=6 000...10 000. Отже, при забезпечується смуга огляду не ширше . В таких умовах відмова від глобальної зйомки дозволяє зменшити швидкість обробки інформації, але не призводить до збільшення оперативності заданої вибіркової зйомки, через що можна реєструвати лише ті ділянки, що знаходяться в межах вузьких смуг огляду з відповідних витків орбіти.

Отже, системи моніторингу мають базуватися на можливості зйомки з нахилом, коли реєстрація заданих ділянок, що розташовані на різній відстані від траси, досягається нахилом осі датчика на різні кути поперек траси. Дякуючи цьому, один супутник може знімати будь-які ділянки через добу, а два супутники – цілодобово.

Під системами моніторингу слід розуміти космічні системи, що призначені для частої, аж до щодобової зйомки численних заданих ділянок земної поверхні розмірами 60...200 км, до того ж, супутники обладнані камерами з розрізненням порядку 10...20 м, які допускають як вертикальну сканерну зйомку так і космічну сканерну зйомку з нахилом.