7.1.4 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 TIROS (Television and Infrared Observation Satellite). Но поскольку разре­шение снимков с метеоспутников обычно недостаточно дая изу­чения деталей земной поверхности, тепловые снимки с более высоким разрешением получают также с ресурсных спутников.

Тепловые инфракрасные снимки с современных отечествен­ных и зарубежных метеоспутников, раболаюших на околоземных орбитах, имеют такое же пространственное разрешение, что и снимки в видимом диапазоне, – 1 км и температурное 0,1–0,2⁰. С метеоспутников на удалённых геостационарных орбитах получа­ют снимки в тепловом инфракрасном диапазоне с разрешением 2 – 5 км.

На тепловых инфракрасных снимках с метеоспутников нахо­дит отображение поверхностная тепловая структура океанов, в которой проявляется («визуализируется») динамика вод, круп­ные течения. На тепловых сним­ках с метеоспутников отображаются и некоторые объекты повер­хности суши, например «тепловые острова» крупных городов и промышленных центров, в разной степени увлажненные почвы.

Тепловые снимки получают и с океанологических спутников; со временем растет их разрешение и увеличивается число спект­ральных каналов сьемки. Так, первый океанологический спутник Scasat (1978) давал тепловые инфракрасные снимки с разреше­нием 7 км, Космос-1500 (1983) с разрешением 1-2 км. Евро­пейский океанологического спутника L'RSc (1991) обеспечивал снимки в четырех каналах ближнего и теплового инфракрасного диапазона с разрешением 1 км при охвате 600 км, а япон­ский ресурсно-океанологический спутник ADЕOS (1996) – снимки с раз­решением 0,7 км при охвате 1400 км. Разрешение около 1 км ока­зывается вполне достаточным аля решения океанологических за­дач.

Однако аля изучения деталей земной поверхности требуется более высокое разрешение снимков. Оно реализуется при съемке с ресурсных спутников. С 1978 г. такие снимки начали получать со спутника Landsat-З, а с 1999 г. система Landsat-7 – с разрешением 60 м. приблизив, таким образом, снимки в тепловом диапазоне по разрешению к снимкам в видимом диапазоне. На отечественных ресурсных спутниках Ресурс-О сканирующая система имеет тепловой канал, обеспечивающий обзорные тепловые сним­ки с разрешением 600 и. 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

7.1.5 Гиперспектральные снимки в оптическом диапазоне

Многозональные снимки как в видимом так и в тепловом ин­фракрасном диапазоне получают системами, имеющими доста­точно широкие зоны съемки, преимущественно 100 нм. При не­большом числе съемочных каналов это в целом устраиваю 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 залач изучения Земли, связанных с контролем ее экологического состояния. Например, такие снимки получали в 1999-2000 гг. со спутников США ЕО-1 с 222 спектральными каналами. Гиперспектральные системы с бо­лее чем 10 каналами с 2000 г. существенно пополнили фонд сним­ков в связи с выполнением программы MODIS рассчитанной на длительное наблюдение за экологическим состоянием Земли. С пер­вого спутника, работавшего по этой программе – Terra – получе­ны гиперспектральиые снимки, ко­торые приобрели широкую известность благодаря свободному рас­пространению но сети Интернет.

Увеличение числа каналов сопровождается повышением спек­трального разрешения, т.е. использованием узких спектральных зон, шириной до 10 нм вместо традиционных 100 нм. Это дает возможность вести наблюдение в полосах поглощения хлорофил­ла, воды и других важных компонентов, повышает достоверность определения объектов сьемки и их состояния но спектральным признакам.

Но данным MODIS/Terra, в качестве одного из видов их обра­ботки регулярно создаются глобальные карты типов земных по­кровов с выделением 17 классов, 11 из которых характеризуют растительность. Для отображения сезонного состояния раститель­ности производится осреднение данных за 3 месяца. После накоп­ления этих данных за 2 года работы спутника предполагается ис­пользование новых материалов съемки для изучения динамики земных покровов.

Круг задач, для решения которых поставляют информацию гиперспектральные системы, охватывает атмосферу, океан и сушу. Исследования атмосферы включают определение толщины обла­ков, типов облачности в зависимости от состава (кристаллы льда, снега, капли воды), измерение концентрации водяного пара во всем столбе воздуха под спутником, определение содержания аэро­золей, эмиссии вулканических (азов, пылевых бурь. При исследо­ваниях океана, кроме традиционного определения температур водной поверхности, столь важного для изучения морских тече­ний и рыбопромыслового прогнозирования, открываются новые возможности мониторинга первичной продуктивности океана, концентрации фитопланктона и хлорофилла, а также флюорес­ценции хлорофилла, свидетельствующей об остановке фотосин­теза, т.е. о состоянии водорослей. При изучении морских льдов определение их температур позволяет судить о мощности и возра­сте .льдов.

В исследованиях суши появляются более совершенные методы изучения распределения растительности и ее состояния, первич­ной продуктивности, количественных оценок биомассы раститель­ности.

Гиперспектральные системы используются также на спутниках Aqua, NPOESS, ADEOS-2, Envisat и др

Таким образом, переход к гиперспектральной съемке стано­вится не единичным, а типичным явлением.