Виды и параметры материалов космических съемок

Бортовая аппаратура авиационных и космических носителей позволяет получать изображения, обладающие различными свой­ствами. Для целей картографии наибольшее значение имеют спек­тральный диапазон съемки, способ получения снимков, масштаб, обзорность, разрешение и детальность снимков.

Спектральный диапазон съемки. По спектральному диапазону съемки космические снимки подразделяют на ' три основные группы: снимки в видимом и ближнем инфракрасном (свето­вом) диапазоне; снимки в тепловом инфракрасном диапазоне; снимки в радиодиапазоне.

Электромагнитные волны, отраженные или генерируемые объ­ектами земной поверхности, классифицируются по их длине.

Участок оптических волн (0,001—1000 мкм) включает ультра­фиолетовый (меньше 0,4 мкм), видимый (0,4—0,8 мкм) и инфра­красный (ИК.) диапазоны. Видимый диапазон, в котором глаз различает цветовые

оттенки, делят на зоны с обозначением цве­тов: фиолетовый (390—450 нм), синий (450—480 нм), голубой (480—510 нм), зеленый (510—550 им), желто-зеленый (550— 575 нм), желтый (575—585 нм), оранжевый (585—620 нм) и крас­ный (620—800 им).Диапазон ИК разделяют на поддиапазоны ближнего (меньше 1,5 мкм),среднего (1,5—3 мкм) и дальнего (больше 3 мкм) ИК. Видимый, ближний и средний ИК диапазоны объединяют в общий световой диапазон, отличающийся общ­ностью регистрирующей аппаратуры. Наибольшее значение для картографических целей в настоящее время имеют материалы съемок в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах [40].

Вид съемки определяет технологию формирования изображе­ния. По виду съемки снимки делятся на фотографические, телеви­зионные, фототелевизионные, сканерные, тепловые инфракрасные радиометрические, радиолокационные, микроволновые радиомет­рические.

Фотографические снимки — снимки, полученные с по­мощью фотоаппарата, находящегося на борту авиационного или космического носителя и обработанные после приземления спус­каемого аппарата.

В зависимости от использования фотоматериалов, фотоснимки подразделяются на черно-белые интегральные, черно-белые зо­нальные, цветные интегральные и спектрозональные. Интеграль­ными называются снимки в широком диапазоне спектра электро­магнитных волн.

Особое значение в настоящее время приобретает многозональ­ная съемка — фотографирование одного и того же участка мест­ности в различных узких спектральных диапазонах. При этом по­является возможность заранее программировать избирательную способность зональных снимков и обеспечить получение принци­пиально нового материала для изучения и картографирования местности.

Телевизионные снимки —снимки, полученные телеви­зионной камерой на борту носителя, в которой изображение считывается с экрана электронным лучом и по радиоканалам пере­дается на Землю.

Телевизионная и сканерная съемки выполняются в многозо­нальном варианте с метеорологических и ресурсных спутников «Метеор» (СССР), Ландсат (ERTS). Снимки аппаратурой TM спутника Ландсат-4 имеют разрешение 30 м. На ИСЗ «Метеор» работают сканеры малого разрешения (1,5 км) и среднего раз­решения (240 м). Экспериментальная многозональная сканирую­щая система «Фрагмент» (функционировала с 1981 по 1983 г.) давала материал с разрешением 85 м.

Космическая съемка в тепловом диапазоне производится со всех метеорологических спутников, а в последнее время и с ре­сурсных.

Фототелевизионные снимки — снимки, полученные фотографирующей системой, проявленные на борту носителя и пе­реданные на Землю по телевизионным каналам связи.

Фототелевизионная съемка имела наибольшее распространение в период, когда телевизионная съемка не обладала достаточным разрешением. Она имеет наибольшее значение для съемки планет.

Сканерные снимки — снимки, состоящие из множества отдельных, последовательно получаемых элементов изображения путем передачи на фотоприемник сигналов от сканирующего эле­мента (качающегося зеркала), просматривающего местность по­перек движения носителя. Изображение местности получают в виде непрерывной ленты, состоящей из полос (строк), которые обычно заметны на снимке. Особое значение имеет многозональ­ная сканерная съемка.

Тепловые инфракрасные -радиометрические снимки —снимки, полученные в тепловом инфракрасном диа­пазоне и регистрирующие тепловое излучение объектов. Тепло­вые инфракрасные радиометры передают изображение, сущест­венно отличающееся от фотографий в видимом диапазоне. Наи­более холодные объекты передаются осветленными тонами, наиболее теплые — интенсивным темным фоном. Пространственное разрешение тепловых снимков, полученных с орбитальных высот, измеряется обычно километрами.

Космическая съемка в тепловом диапазоне производится со всех метеорологических спутников, а в последнее время и с ре­сурсных.

Радиолокационные снимки — снимки, полученные в ультракоротковолновом радиодиапазоне путем облучения исследуемых объектов и регистрации отраженного излучения с помо­щью бортовых приемных устройств (активное зондирование). Мо­гут быть получены в любое время суток, при любой метеорологи­ческой обстановке.

Метод пассивной съемки в радиодиапазоне и активное радио­локационное зондирование, основанное на регистрации отражения объектами искусственного облучения с носителя, обладают рядом важных свойств. Одним из главных достоинств метода является возможность получения информации о земной поверхности в лю­бое время года и суток, независимо от наличия облаков. Важна также способность радиолокационной съемки передавать харак­теристику подповерхностного слоя среды по ряду аспектов. Ра­диолокационная съемка используется, в основном, с самолетов. Определенное количество информации было получено ИСЗ «Кос­мос-1500» и некоторыми другими ИСЗ этой серии.

Микроволновые радиометрические снимки — снимки, полученные, в ультракоротковолновом . радиодиапазоне, фиксирующие собственное излучение Земли этого диапазона (пас­сивная радиометрия).

Могут быть получены в любое время суток, при любой метеорологической обстановке.

Масштаб и обзорность снимков. Условно и в сопоставлении с традиционными масштабами географических карт приведем мас­штабы космических снимков и площади территории, охватывае­мые ими. Глобальные и континентальные по обзорности космиче­ские снимки масштабов мельче 1 : 10 000 000 охватывают террито­рии площадью 10⁸ км²; региональные космические снимки масштабов 1 : 10 000000—1 : 1 000 000 охватывают площади в 10^s км² и локальные — масштабов крупнее 1:1000 000 охваты­вают площади в 10⁴ км².

Разрешение снимков —минимальная линейная вели­чина изображающихся на снимке деталей местности. По степени разрешения выделяют снимки с очень низким разрешением (де­сятки км), с низким разрешением (единицы км), со средним раз­решением (сотни м) и с высоким разрешением (десятки м).

Детальность снимков —количество информации на еди­ницу площади снимка. По этому показателю выделяют снимки малой детальности — работа с ними возможна в масштабе ори­гинала; средней детальности, позволяющие работать при двойном увеличении; детальные снимки, требующие для работы увеличения оригинального снимка от двух до десяти раз, Выделенные группы характеризуются средними значениями разрешающей способности соответственно меньше 5; 5—10 и 10—50 мм~'.

Информативность снимков —объем информации, по­лучение которой возможно при использовании снимков. Сущест­вует много методов количественной оценки информативности сним­ков. Для целей картографии наиболее удобен показатель приве­денного масштаба снимка, предложенный Г. Б. Гониным: М_пр= = 2R'r, где R'—разрешающая способность человеческого глаза (5 мм^-1); г—разрешение на местности.

Общая классификация аэро- и космических снимков в зави­симости от спектрального диапазона, технологии получения изо­бражения, их обзорности и разрешения приведена в табл. 11 [46].

Картографическая оценка материалов космической съемки. Наибольшее применение для картографических целей в настоя­щее время получили материалы съемок в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах, что составляет 80 % всего объема имеющихся снимков.

Фотографические снимки обладают наилучшим качеством изображения.