1.2.3 Сканерные методы съёмки местности. Сканерные съёмочные системы ипрз.

Под сканированием понимается последовательный просмотр сравнительно большого углового поля обзора малым мгновенным углом. При этом сканирование может производиться механическим, оптико-механическим и фотоэлектрическим способами.

Электромагнитное излучение, испускаемое или отражаемое объектами местности, захватывается сканирующим элементом и фокусируется на детекторах. Детекторы преобразуют перешедшее на них излучение в электрический сигнал, который пропорционален разности измерений двух соседних элементов ландшафта, и может быть записан на магнитный носитель.

Сканирующие системы классифицируются по следующим признакам:

• по типу приемника излучений (системы с одноэлементным или многоэлементным приемником)

• по способу разложения элементов ландшафта (системы с последовательным и панорамным сканированием).

• по количеству используемых зон электромагнитного спектра (однозональные, многозональные)

1. В съемочных системах с одноэлементным сканированием, как правило, применяется построчно-прямолинейная траектория сканирования, при этом для развертки линии полета (вдоль строки) применяют оптикомеханические дифлекторы (зеркала, призмы, зеркальный барабан, пирамиды), а развертка вдоль линии полета (по кадру) осуществляется за счет собственного движения летального аппарата.

В системах данного типа используется всего один приемник излучения, от параметров и характеристик которого зависит качество получаемого изображения (рис 1).

За один период сканирования зеркалом рассматривается одна строка, ширина которой на местности вдоль линии полета определяется формулой: , где - размер чувствительного элемента по оси , совпадающей с направлением полета (различается также – размер приемника излучений, перпендикулярного линии сканирования), – текущий угол сканирования, определяется мгновенным направлением сканирующего луча в плоскости сканирования.

Получаемый захват на местности – длина строки, просматриваемой за один период сканирования: , где – угол обзора.

Для того чтобы сканирование осуществлялось непрерывно без пропусков между строками, время сканирования одной строки не должно превышать величины:

В данном случае частота сканирования будет:

А число элементов расположения в строке: , где - мгновенный угол поля зрения системы.

Достоинством данной системы является их простота и малые размеры приемника излучений, что упрощает его охлаждение. Однако такие системы требуют большой скорости сканирования, что в сочетании со скоростью носителя не всегда применимо.

2. В съемочной системе с параллельным сканированием (рис 2) одновременно просматривает несколько строк, равных числу электроприемников излучений, который ориентирован вдоль направления полета.

Каждый элемент этой линейки воспринимается излучателем от определенной полосы местности. Обработка сигналов на выходе приемника осуществляется как параллельно во всех каналах, так и последовательно. Основным недостатком данной системы является то, что разная чувствительность приемников излучения приводит к фотометрической неравномерности строк изображения.

3. В системе с последовательным сканированием линейка чувствительных элементов ориентированна параллельно линии сканирования, то есть перпендикулярно линии полета (рис.3).

За один период сканирования просматривается одна строка, каждая точка которой сканируется всеми элементами этой линейки. При этом сигнал с каждого последующего элемента линейки повторяет предыдущий с задержкой равной времени просмотра участка местности, соответствующего одному элементу линейки.

Сумма выходных сигналов со всех элементов суммируется в единый сигнал. Преимуществом данного способа является высокая фотометрическая однородность изображения, так как разложение элементов ландшафта осуществляется всеми чувствительными элементами, и как результат высокоизобразительные качества изображения. Недостатком является сложная и громоздкая оптическая система.

Иногда применяется параллельно-последовательное сканирование с применением матрицы приемников излучения. При этом каждая строка местности просматривается одновременно несколькими приемниками излучений, при этом одновременно просматриваются все строки как при параллельном сканировании.

Для реализации многоспектрального принципа анализа поверхности выполняется спектральное разделение потоков излучения. Для этого, как правило, применяют призмы, дифракционные диспергирующие системы, голосовые фильтры и т.д. В качестве зеркальной системы наиболее распространена система Кассогрена. Сканирующий элемент может располагаться в сходящихся пучках за объективом либо в параллельных пучках перед объективом, что наиболее часто применяется в многоспектральной съемке.