Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

тема 8

.pdf
Скачиваний:
6
Добавлен:
28.06.2022
Размер:
713.32 Кб
Скачать

Тема 8. Принципи аерота космічного знімання

1.Космічні знімальні системи, їх можливості для отримання інформації.

Супутники дистанційного зондування Землі, використовують для усебічного вивчення Землі. Дані ресурсних супутників використовують для розвитку економіки, вивчення природних ресурсів, а також для розв’язання комплексу наукових та комерційних задач. Для цього необхідно, щоб супутникова система забезпечувала постійну чи періодичну інформацію про одні і ті самі регіони Землі за приблизно однакових умов освітленості. Ресурсні супутники – це порівняно невеликі апарати. Раніше вони мали вигляд циліндрового контейнера заввишки 3,5 м з крилами-панелями сонячних батарей, які слугують основним джерелом електрики на борту супутників. Контейнер складався з двох відсіків: верхнього енергоапаратного і нижнього приладового, де розміщено знімальну апаратуру. Тепер конструкція апаратів є набагато складнішою.

Щоб забезпечити постійне спостереження за Землею з необхідною точністю вимірювань, ресурсні ШСЗ повинні мати високу точність орієнтації і стабілізації власних швидкостей обертання навколо центра маси. Супутник, що вільно летить в космічному просторі, безладно обертається під впливом зовнішніх сил. Для знімання необхідно у певний спосіб повернути супутник – орієнтувати його і стабілізувати на час знімання, тобто зберегти правильну орієнтацію. З різних режимів орієнтації для знімання найважливіша так звана орбітальна орієнтація, тобто стабілізована тривісна орієнтація відносно Землі, за якої одна вісь супутника, що збігається з оптичною віссю знімальної системи, незмінно спрямована вниз по місцевій вертикалі до Землі, друга – за заданим курсом, а третя – перпендикулярна до площини орбіти. Інформацію про необхідну корекцію для орієнтації супутника отримують від давачів. Похибка

орієнтації супутника становить близько 1°. Коливання супутника під час польоту мають плавний характер.

2. Космічні системи Ikonos, QuickBird, Radarsat і інші.

Для вивчення природних ресурсів Землі з космосу запущено багато ШСЗ. Однимиз перших ресурсні супутники запустили США. У липні 1972 р. полетів перший

зтаких супутників ERTS (Earth Resources Technological Satellite). На ньому вперше було випробувано телевізійний спосіб знімання (до того знімали фотокамерами). У січні 1975 р. запущено другий супутник цієї серії, який перейменували на Landsat

заналогічною апаратурою. Нині Landsat-1, 2, 3, 4 вже не діють. На рис. 1.8 подано принципову схему супутників Landsat-1, 2, 3; на рис. 1.9 – Landsat-4, 5. Landsat-6

не вийшов на розрахункову орбіту і згорів у щільних шарах атмосфери. Landsat-7 (рис. 1.10) перебуває на орбіті і передає дані. Супутник Landsat 8 запущено в лютому 2013 р. на сонячно-синхронну орбіту висотою 705 км. Період знімання – кожні 16 днів.

Космічні знімки застосовують у геолого-географічних дослідженнях і господарській діяльності. Багатоспектральне знімання ефективне для вивчення забруднення водойм, уражень рослинності, дослідження стану сільськогосподарських культур.

У1974 р. почала працювати радянська система вивчення природних ресурсів з космосу за допомогою супутників-автоматів “Метеор-Природа” (рис. 1.11). Ресурсні супутники “Метеор-Природа” виводились на сонячно-синхронну субполярну орбіту висотою в одних випадках 900 км і нахилом 82,5°, в інших – 650 км і нахилом 98°. Їх було оснащено багатоспектральними телевізійними камерами. Термін роботи одного носія – півтора-два роки, після чого його замінювали на інший, забезпечуючи регулярне передавання на Землю інформації, отриманої в різних спектральних діапазонах. Інформацію використовували спеціалісти сільського господарства, лісівники, геологи, географи, океанологи, гідрологи, екологи та фахівці інших галузей. За час експлуатації супутників територію, що входила до складу Радянського Союзу, було знято понад 600 разів сенсорами низької і середньої розрізнювальної здатності.

Рис. 1.8. Ресурсні супутники Landsat-1, 2, 3: 1 – сонячні батареї; 2 – антена; 3 – система контролю висоти; 4 – електронна система запису

випромінювання; 5 – система вимірювання висоти; 6 – багатоспектральний сканер MSS; 7 – телевізійні камери RBV;

8 – антена реєстрації метеорологічної інформації

Рис. 1.9. Ресурсні супутники Landsat-4, 5:

1 – передавальна антена; 2 – антена системи позиціювання;

3 – багатоспектральний сканер MSS; 4 – сонячні батареї; 5 – багатоспектральний сканер TM; 6 – модуль енергетичного живлення; 7 – модуль контролю орбітальної системи; 8 – модуль контролю висоти

Рис. 1.10. Ресурсний супутник Landsat-7

Рис. 1.11. Штучний супутник Землі “Метеор-Природа”

З 1991 р. на орбіті для вивчення природних ресурсів Росії задіяні супутники серії “Ресурс”. Окремі прилади дистанційного зондування, методику обробки й інтерпретації інформації, що надходить, а також особливості практичного застосування супутників першого покоління “Ресурс-О1” відпрацьовували на космічних апаратах серії “Метеор-Природа”. Основною відмінністю супутників типу “Ресурс-О1” є можливість передавання з борту ШСЗ цифрових зображень, завдяки чому споживачам стали доступні не тільки багатоспектральні фотографії земної поверхні, але й оцифровані знімки на магнітних носіях. Орбітальний сегмент системи складається з одного космічного апарата, що перебуває в оперативному використанні. Супутник “Ресурс-О” українська ракета-носій “Зеніт” виводила на сонячно-синхронну орбіту. Сьогодні інформаційні можливості сканувальних систем на базі ШСЗ “Ресурс-О” майже збігаються з можливостями американської системи Landsat. Вони виконують знімання з розрізнювальною здатністю 150 і 35 м.

Відомими ресурсними ШСЗ, зображеннями з якого тривалий час користувались і нині користуються спеціалісти країн Європи, є серія французьких су-

путників SPOT (Systeme Probatoire d’Observation de la Terre). Перший супутник запущено у лютому 1986 p. (рис. 1.12), інші – у 1990, 1993, 1997, 2002 і 2007 рр.

Інформацію використовують для картографування, землекористування, сільського і лісового господарства, планування містобудівництва, для складання цифрових карт місцевості і контролю за змінами стану природного середовища. Період обертання SPOT – 26 днів, тобто, роблячи 369 витків, в кожен 26-й день він знімає одну й ту саму місцевість на поверхні Землі. Знімання виконується у багатоспектральному діапазоні із середньою та малою розрізнювальною здатністю.

Середньо- і дрібномасштабні дослідження земної поверхні здійснюють зукраїнсько-

російського супутника “Океан-О” (рис. 1.13), який вивела у 1999 р.

українська ракета-носій “Зеніт-2” на субполярну сонячно-синхронну орбіту з нахилом до екваторіальної площини 98°. Орбіта майже колова, її висота 660 км. Період обертання супутника – 94 хв. Це супутник важкого класу, його маса в повністю заправленому стані становить 6 360 кг, габарити в розкритому стані на орбіті – близько 12x12 м із урахуванням сонячних батарей. На борту супутника встановлено унікальний вимірювальний комплекс з 11 приладів, що доповнюють один одного своїми інформаційними можливостями. Спочатку передбачали використовувати супутник для досліджень акваторій морів та океанів. Пізніше його призначення переглянули з урахуванням сучасних потреб України. Виділили такі основні напрями використання даних зі супутника: забезпечення потреб сільського господарства України; гідрометеорологічне забезпечення, контроль надзвичайних ситуацій природного і техногенного характеру; пошук корисних копалин та інші геологічні дослідження; моніторинг земельних, водних, лісових, сільськогосподарських ресурсів в інтересах народного господарства і державного управління; екологія і стан довкілля; океанологічні дослідження, зокрема забезпечення рибальства, безпека судноплавства.

Європейське космічне агентство ESA здійснило запуск європейського супутника дистанційного зондування Землі ERS (рис. 1.14) на полярну орбіту у липні 1991 р. В проектуванні і створенні супутника брала участь і Канада.

Рис. 1.12. Космічний супутник SPOT-1

Рис. 1.13. Космічний супутник “Океан-О”

Рис. 1.14. Ресурсний супутник ERS-1: 1 – сонячні батареї; 2 – платформа; 3 – лазерний рефлектор;

4 – сканувальний радіометр;

5 – мікрохвильова апаратура;

6 – радіолокаційна антена SAR;

7 – три антени скатерометра;

8 – антена радіолокаційного вимірювання висоти; 9 – модуль керування;

10 – антена для повідомлень та обслуговування

Рис. 1.15. Космічний апарат Envi- sat-1:

1 – удосконалений радіометр AATSR;

2 – спектрометр для картографування атмосфери;

3 – мікрохвильовий радіометр MWR; 4 – антена Ka-діапазону; 5 – сканер ScaRab; 6 – антена X-діапазону;

7 – антена радіолокатора із синтезованою апертурою ASAR; 8 – лазерний відбивач LLR системи точного визначення параметрів орбіти; 9 – антена радіолокаційного

висотоміра; 10 – прилад глобального моніторингу озонового шару;

11 – спектрометр MERIS;

12 – інтерферометр

Рис. 1.16. Космічний апарат ALOS

Рис. 1.17 Космічний апарат Radarsat-2

Рис. 1.18. Космічний апарат TerraSAR-X

Рис. 1.29. Загальний вигляд супутника Ikonos-2

33

Супутник ERS-2 Європейського космічного агентства (ESA) виведений на сонячно-синхронну орбіту із середньою висотою 785 км 21 квітня 1995 року, на ньому встановлено радіолокаційну систему AMI-SAR.

Відомим ресурсним супутником, запущеним за сприяння Європейського космічного агентства у 2002 p., був супутник Envisat. Він забезпечує безперервність спостережень і став найбільшим космічним апаратом ESA для спостережень Землі.

На рис. 1.15 подано схему космічного апарата Envisat-1, який було обладнано удосконаленою радіохвильовою апаратурою.

Супутник дистанційного спостереження Землі ALOS (Advanced Land Observing Satellite) (рис. 1.16) запустило восени 2005 року Японське аерокосмічне дослідницьке агентство (JAXA). Окрім оптичних сенсорів високої та середньої розрізненності, супутник обладнано поляриметричною радіолокаційною апаратурою

РСА PALSAR (Phased Array L-band Synthetic Aperture Radar).

Radarsat-2 (рис. 1.17) – це канадський радіолокаційний супутник нового покоління, який прийшов на зміну Radarsat-1, причому між ними забезпечено зворотну сумісність. Radarsat-2 запущено наприкінці 2007 року російським носієм “Союз”. Супутник обладнано досконалою РСА високої просторової розрізненності з гнучкими режимами поляризації, можливістю знімання як праворуч, так і ліворуч та бортовим накопичувачем даних великої ємкості.

Перший німецький радіолокаційний супутник ДЗЗ TerraSAR-X (рис. 1.18) створила фірма EADS Astrium на замовлення Німецького аерокосмічного центру (DLR). Супутник призначено для отримання радіолокаційних зображень земної поверхні високої розрізненності з метою наукових досліджень та комерції.

Сузір’я космічних апаратів радіолокаційного спостереження COSMOSkyMed (Constellation of Small Satellites for Mediterranean Basin Observation)

розробило Італійське космічне агентство разом з міністерством оборони Італії. Воно об’єднує чотири супутники, обладнані інтерферометричними РСА надвисокої просторової розрізненності – менше ніж 1 м на місцевості. Супутники виведено на навколополярну орбіту, висота 619 км.

Серед інших ресурсних супутників світу, які здійснюють знімання з середнім розрізненням і передають на приймальні станції тисячі якісних зображень Землі, варто назвати серію індійських супутників IRS (Indian Remote Sensing satellite system), запущених з полігону Тюратам у 1988 р.

Кінець XX – початок XXI ст. характеризується бурхливим розвитком носіїв космічної апаратури для отримання даних високої розрізненності – метри і сантиметри на місцевості.

Перший з таких супутників, Ikonos-2 (США), виведено на орбіту, висота

якої 681 км, 24 вересня 1999 року (рис. 1.19). Замовникам пропонуються стандартні зображе ння розміром 11×11 км.

5 грудня 2000 р. з російського космодрому “Свободный” в Сибірі стартував ізраїльський супутник EROS-A1, який став другим супутником, що збирає інформацію про земну кулю з високою розрізнювальною здатністю. Його запущено на соняч- но-синхронну субполярну орбіту, висота якої 480 км. 250-кілограмовий супутник є найлегшим у світі супутником такого класу. На ньому розташовано сенсори, які виконують знімання поверхні Землі з розрізненістю 1,8 м у панхроматичному режимі.

Менше ніж за рік американська корпорація Digital Globe успішно реалізувала проект запуску супутника з сенсорами субметрової розрізненності. Це поклало початок новій ері отримання космічних зображень з розрізненням, що становить десятки сантиметрів на місцевості. Такий супутник, QuickBird (США) (рис. 1.20), виведено на орбіту, висота якої 450 км, 18 жовтня 2001 року. Високоякісна оптична система, унікальний блок приймачів, бортовий запам’ятовувальний пристрій великої ємкості і надзвичайна маневреність дають цьому супутникові змогу одержувати знімки з просторовою розрізнювальною здатністю 61 см.

WorldView-1, новітній супутник компанії DigitalGlobe забезпечує панхроматичне космічне знімання розрізненням 0,51 в смузі поперечного захоплення 50 км. Функціонуючи на висоті 450 км,

Соседние файлы в предмете Фотограмметрия