Орбиты спут­ников:

1 - экваториальная;

2 - по­лярная;

3 - 4 - наклонные — прямая и обратная

Наиболее распространены высоты орбит спутников для съемки Земли — 300, 600, 900, 36 000 км. С высотой увеличивается время су­ществования спутника, территориальный охват съемкой, но уменьшается разрешение снимков. Период обращения спутника на околоземной орбите в среднем составляет около 1,5 ч.

Первостепенное значение для характеристи­ки орбиты имеет ее наклонение, т. е. угол, образованный плоскостью орбиты и плоскостью экватора Земли (рис.)

Наклонение опре­деляет широтный пояс, в границах которого пролетает спутник.

Благодаря суточному движению Земли проек­ция подспутниковой точки на земную поверхность описывает линию, именуемую трассой спутника.

На картах в проекции нормальной цилиндрической равноугольной Меркатора она изображается в виде синусоидальной линии

Схема трасс сложных витков орбитальной станции Салют. Заштрихован широтный пояс облета земной поверхности.

☻С геостационарного спутника, запущенного на круговую эква­ториальную орбиту с высотой 36 тыс. км и периодом, равным одним суткам, можно получить снимки, охватывающие немного меньше по­ловины земного шара. Так как спутник синхронно вращается вместе с Землей, его трасса превращается в точку; спутник висит над одним и тем же пунктом экватора (отсюда и его название).

☻Солнечно-синхронные орбиты используются при многократных съемках территории ресурсными спутниками. Вдоль этих орбит очень мало изменяется солнечная освещенность при каждом появле­нии солнечно-синхронного спутника в одно и то же местное, обычно утреннее, время, над какой-либо точкой снимаемой территории и вдоль одной и той же трассы. Такую орбиту имеют советские косми­ческие аппараты «Метеор — Природа», с высотой полета 650 км и наклонением 98°; они делают 15 витков в сутки.

☻Полярная или околополярная орбиты околоземного спутника предназначаются для съемки поверхности всей Земли, включая

полярные области.

Вопросы создания космических систем по ИПРЗ раз­рабатываются США, Европейским сообществом, Францией; соб­ственные ресурсные спутники создают Индия, Китай, Япония. Наиболее известными являются спутники серии "Landsat" ("Ланд-сат"), используемые для изучения ресурсов суши. Сбор данных осуществляется по континентам, снимки автоматически пере­водятся в проекцию, близкую к проекции Международной карты. Для исследования ресурсов океана создан океанографический спутник "Seasat" ("Сисат"). С 1981 г. в США производятся запуски космической транспортной систе­мы многоразового использования Шаттл.

Европейским космическим агентством (ESA) создана косми­ческая станция "Спейслаб", оборудованная высокоточной аппа­ратурой. С 1986 г. функционирует французский ресурсный спут­ник (РОТ), предназначенный для получения информации для топографического картографирования в масштабе 1:100 000.

Для изучения метеорологических условий создана интернацио­нальная система, в которой задействованы спутники нескольких стран ("Метеор", "Метеосат" и др.).

Совсем недавно, 18.06.2006 г с космодрома Байконур свой первый спутник запустил Казахтан. Известно, что Беларусь начала свом космичиские программы с неудачного запуска спутника «Бел-ка»

Постоянно разрабатывает новые космические программы NASA. В октябре этого года запущен спутники близнецы «STEREO» для получения детальных снимков Солнца.

Виды и свойства космических снимков.

В зависимости от ис­пользуемой съемочной аппаратуры космические снимки подразде­ляют на

кадровые

локационные

сканерные

по воспроизводимым спектрам излучения они делятся на

снимки в диапазонах видимом и ближнем инфракрасном (оптическом)

в дальнем инфракрасном (теп­ловом) диапазонах

и в радиоволновом диапазоне

В зависимости от фотоматериала

черно-белые

цветные

спектрозональные.

По масштабу они делятся на

крупно­масштабные (с масштабами 1:100 000 и крупнее)

среднемасштабные (от 1:100 000 до 1:1000 000) (Наиболее распространены)

и мелкомасштабные (мельче 1:1 000 000

Рассмотрим виды снимков исходя из особенностей использован­ной съемочной аппаратуры.

Кадровые космические снимки получают посредством фото­графических и телевизионных камер. Космические фотоаппараты являются модификацией аэрофотоаппаратов .

При съемке используют различные виды пленок — черно-белые, цветные и спектрозональные.

Светочувствительный фотографический слой (эмульсионный) в зависимости от состава эмульсии обладает неодинаковой чув­ствительностью к излучению разной длины волны. Для получения цветных снимков используют двух- и трехслойные фотомате­риалы.

Чтобы избежать влияние атмосферы, рассеивающей коротко­волновое излучение, и подчеркнуть различия объектов, имеющих разную яркость в ближней инфракрасной зоне, изготавливают двух- и трехслойные цветные фотоматериалы, в которых отсутствует синечувствительный слой, но имеется слой, чувствительный к инфра­красным лучам. Такие пленки, дающие изображение в преднаме­ренно искаженных (ложных) цветах, но обеспечивающие наилучшее цветовое деление снимаемых объектов, называются

с п е к т р о з о н а л ь н ы м и.

Обычную черно-белую фотографическую или телеви­зионную съемку, в которой съемочная аппаратура регистрирует приходящие от объектов съемки излучение в одной широкой зоне спектра, можно назвать о д н о з о н а л ь н о й.

Однозональная съемка, как правило, ведется в видимой области спектра — в той, к которой чувствительно человеческое зрение.

Извлечение необходимой информации из черно-белых снимков осуществляется путем рассмотрения геометрических признаков заснятых объектов (формы, размеров, пространственного распре­деления, взаимного расположения), а также их интегральной яр­кости и учета различных косвенных признаков. Но, к сожалению, по этим признакам и в первую очередь по интегральной яркости нельзя узнать, например, состав леса по породам деревьев, отличать молодой лес от зрелого, обнаруживать участки, пораженные болез­нями или вредителями.

Для дифференциации объектов и их состояний, когда по инте­гральной яркости и по геометрическим признакам они практически на снимке отображены одинаково, необходимо использовать еще один признак — распределение яркости по спектру (зависимости яркости от длины волны света), индивидуальной у каждого объекта и его состояния. Измерив его из космоса, можно получить представ­ление о земных объектах.

М н о г о з о н а л ь н а я съемка.

Измерить яркость для каж­дой длины волны во всех точках обозреваемой с космического аппарата территории практически невозможно,

но достаточно выпол­нить съемку местности в нескольких достаточно узких зонах спектра, чтобы получить представление о спектральной яркости земных объектов.

На таком способе анализа спектральных яркостей основано наше цветовое зрение (глаз чувствителен для трех зон видимого спектра — синей, зеленой и красной —

и, как бы измеряя яркость в этих трех зонах, посылает в мозг три соответствующих сигнала, комбинации которых и воспринимаются человеком как разные цве­та) .

На этом явлении основывается принцип цветного фотогра­фирования, которое по своей сути является т р е х з о н а л ь н ы м.

Применение цветного фотографирования увеличивает диапазон использования космических снимков, так как прибавляется еще один дешифровочный признак — их цвет. Но и цветное изображение не всегда решает поставленную задачу. В нашем примере зрелый и молодой, больной и здоровый лес на цветном снимке выглядит одинаково и в этих трех зонах спектра (синей, зеленой и красной), в которой велась съемка. Но они, вероятно, могут различаться в других спектральных зонах.

Следовательно, необходимо выйти за пределы довольно ограниченной сферы визуального человеческого восприятия и осуществлять съемку не в трех, а в большем числе узких зон спектра,

причем не только в видимой части, но и

в ультра­фиолетовом, инфракрасном и радиодиапазонах.

Еще большая раз­личимость объектов на космических снимках достигается с помощью многозональных снимков, получаемых в 4—6 обоснованно выбранных узких спектральных зонах.

Для многозональной съемки (одновременной съемки в разных зонах видимого спектра) применяют многозональные космические фотокамеры.

Например, фотокамера МКФ-6 имеет шесть объективов, снабженных разными светофильтрами, которые дают возможность произвести съемку в сравнительно узких спектральных зонах. В ито­ге получаются цветные изображения, по своей информативности во многом превосходящие обычные цветные снимки.

Фотографическая многозональная съемка, дающая возможность получить подробный «портрет» любого района Земли, широко рас­пространена в настоящее время.

Системы формирования изображения современных космических аппаратов обладают сравнительно высоким пространственным раз­решением, что позволяет фиксировать малые колебания интенсив­ности света, отраженного от Земли.

Каждый из чувствительных элементов этих систем имеет так называемую шкалу серых тонов (255 тональностей),

т. е. он реагирует на 256 градаций интен­сивности света («Ландсат-4») и кодирует результаты наблюдений в цифровой форме так, что каждое число соответствует определенному элементу изображения.

Все эти элементы после обработки данных на ЭВМ составляют единое цельное изображение.(Грюнберг, форзац учебника)

Дополнительная информация о природных объектах получается за счет взаимодействия (складывания или вычитания) изображений в различных диапазонах, полученных в результате многозональной съемки.

Возможность нашего глаза в распознавании различных фото­тонов снимков, необходимая при их дешифрировании, весьма ог­раничена. Использование ЭВМ позволяет улавливать самые тонкие изменения тона и яркости, делить изображение по плотности фо­тотона и кодировать эту градацию разными красками.

В итоге по­лучают изображения, в которых все участки одинакового фото­тона оказываются окрашенными в один условно выбранный цвет.

Цветом очерчиваются границы различных природных образований, что способствует выделению геокомплексов, т. е. объективному районированию территории.

Например: На основе анализа информации многозонального синтезиро­ванного снимка проводят углубленное изучение геологического строе­ния горной территории. Можно выделить

Осколки древней земной коры

Складчатые породы кале­донского комплекса

Разрывные нарушения

Складчатые породы герцинского компленса

Чехол Центрально-Казахстансного срединного мас­сива

Межгорные впадины

Осуществление подобных иссле­дований в высокогорном районе, труднодоступном для изучения обычными традиционными методами и наземными средствами, потре­бовало бы многие годы упорного труда.

НЕФОТОГРАФИЧЕСКИЕ (ЭЛЕКТРОННЫЕ) ВИДЫ КОСМИЧЕСКОЙ СЪЕМКИ

Быстрое развитие радиоэлектроники привело к созданию бортовых аэрокосмических систем, предназначенных для получения изображений местности, отличных от традиционных фотографических.