Спутникового мониторинга

Отображение на материалах аэро-, и космических съемок разли­чий в качественных и количественных показателях земель позволя­ет успешно применять их для мониторинга кадастровой оценки зе­мель. Получаемую при этом информацию используют при опреде­лении рыночной и залоговой стоимости земельных участков, ставок арендной платы, налогообложения и других экономических показа­телей,

3. Выявление, мониторинг и прогнозирование экологических изменений земель, имеющих негативный характер. Использова­ние фотографических и нефотографических съемочных систем по­зволяет получить информацию о границах и площадях нарушенных земель (оврагов, оползней, карьеров, эродированных земель), под­топленных и переувлажненных земель, загрязненных промышлен­ными и бытовыми отходами, тяжелыми металлами, радионуклида­ми, химикатами, о вырубках и гарях на лесных землях и т. п. Свое­временно представленные сведения используют для оценки харак­теристик и динамики изучаемых негативных явлений, а также для разработки мероприятий по их ликвидации.

4. Создание фотограмметрическими методами иифровых моделей местности, используемых в качестве первого информа­ционного слоя в ГИС. Совершенствование съемочных систем, тех­нологий обработки получаемых изображений на основе развития компьютерной техники и программного обеспечения позволяет значительно расширить круг решаемых задач для целей рациональ­ного использования земельных ресурсов (рисунок 4.7).

^{2. Спутниковые снимки. Основной продукт космического}

мониторинга является снимок. Спутниковый снимок - это двумер­ное изображение, полученное в результате дистанционной регист­рации техническими средствами собственного или отраженного из­лучения и предназначаемое для обнаружения, качественного и количественного изучения объектов, явлений и процессов путем дешифрирования, измерения и картографирования (рисунок 4.8).

_[г

Космический сегмент

к—

Системе сбора космической информации

Наземный сегмент

Геобанк данных космической информации 1 $рммв цифровых изображений)

Планирование космической съемки, анализ архивных данных

Система управления геобанком данных («воо-ешод. поиск параметрические запросы)

Система формирования целевых задач

Опытные и калибровочные полигоны

Системе комплексной обработки космической информации

Разработка целевой информации

(Парты, описания атрибутика)

Система решения прикладных задач

Предварительная обработка

Тематическая обработка

_|=5

Тематические ГИС

Тематическое дешифрирование

_П

Пользователи

{региональные органы власти)

Рисунок 4.8 - Технологическая схема космического мониторинга

Космические снимки можно классифицировать по разным при­знакам: в зависимости от выбора регистрируемых излучательных и отражательных характеристик, что определяется спектральным диапазоном съемки; по технологии получения изображений и передачи их на Землю, во многом обусловливающей качество снимков; по параметрам орбиты космического носителя и съемочной аппаратуры, определяющих масштаб съемки, обзор­ность, разрешение снимков и т. п.

По спектральному диапазону:

• в видимом и ближнем инфракрасном (световом) диапазоне;

• в тепловом инфракрасном диапазоне;

• снимки в радиодиапазоне. По обзорности:

• глобальные (охватывающие всю планету);

• региональные, на которых отображаются части материков;

• локальные, на которых отображаются части регионов.

По технологии получения изображения, способам получения снимков и передачи на Землю:

снимки в видимом и ближнем инфракрасном (световом) диапа­зоне подразделяются на:

• фотографические;

• телевизионные и сканерные;

> многоэлементные ПЗС-снимки на основе приборов с зарядовой связью;

> фототелевизионные;

в тепловом инфракрасном диапазоне снимки представляют со­бой тепловые инфракрасные радиометрические снимки; снимки в радио диапазоне:

• снимки, получаемые при пассивной регистрации излучения;

• радиолокационные, получаемые при активной локации.

По разрешению (минимальной линейной величине на местно­сти изображающихся объектов):

• очень низкого разрешения (десятки километров);

• низкого разрешения (километры);

• среднего разрешения (сотни метров);

• высокого разрешения (10-100 метров):

• сверхвысокого разрешения (менее 10 метров).

По детальности изображения, определяемой размерами эле­ментов изображения и их количеством на единицу площади:

• малой детальности;

• средней детальности; -

• большой детальности;

• очень большой детальности. По масштабу:

• мелкомасштабные;

• среднемасштабные;

• крупномасштабные.

По повторяемости съемки:

• снятые через несколько минут;

• снятые через несколько часов;

• снятые через несколько суток;

• снятые через несколько лет (рисунок 4.9).

Рисунок 4.9 - Траектории и область обзора некоторыми спутниками (1 - земного шара, 2 - территории России)

Данные ДЗЗ, полученные с датчиков космического базиро­вания, характеризуются большой степенью зависимости от про­зрачности атмосферы. Поэтому на космических аппаратах устанав­ливаются многоканальные датчики пассивного и активного типов, регистрирующие электромагнитное излучение в спектральных диа­пазонах, расположенных в «окнах прозрачности» земной атмосфе­ры.

Методика тематического анализа данных ДЗЗ заключается в определении спектральных диапазонов, чувствительных к измене­ниям спектральных свойств целевых объектов и выборе зависимо­стей, связывающих значения дистанционно измеренных яркостей с искомыми параметрами среды (состав, влажность, структура почв при мониторинге почв, типы растительности, уровни вегетации, проективное покрытие при мониторинге фитоценозов, содержание фитопланктона, минеральных взвешенных веществ, органического вещества при мониторинге водной среды и т. п.). Достоверность количественных результатов анализа определяется тем, известны или нет на момент измерений точные значения коэффициентов за­висимостей между параметрами среды и спектральными характе­ристиками целевых объектов. Наиболее часто встречающийся спо­соб повышения достоверности - проведение одновременно с кос­мической съемкой тестовых измерений на репрезентативных участ­ках (рисунок 4.10).

0.4 0.С ОД 0.7 С§ 0.0 11) 1.1 1-2 1.8 14 1.5 1.0 1.7 1* 1.8 2.0 ДПНЫЙ ВОЛНЫ, АЖМ

Рисунок 4.10 - Идентификация и классификация объектов ДЗЗ по отражательной и поглотительной способности электромаг­нитного излучения в том или ином диапазоне длин волн

Основной полезный груз спутника - панхроматическая оп­тико-электронная система, позволяющая получать изображения с пространственным разрешением 1 м. Спутник может производить высокодетальную съемку одного и того же участка местности каж­дые три дня, получать несколько снимков одного и того же сюжета на одном витке. Приведём ряд распределения спектральных ка­налов и области применения этих каналов: первый канал (голубой):

>наиболее чувствителен к атмосферным газам, и, следователь­но, изображение может быть малоконтрастным;

• имеет наибольшую водопроницаемость (длинные волны больше поглощаются), то есть оптимален для выявления подводной растительности, факелов выбросов, мутности воды и водных осад­ков;

• полезен для выявления дымовых факелов (так как короткие волны легче рассеиваются маленькими частицами);

• хорошо отличает облака от снега и горных пород, а также го­лые почвы от участков с растительностью.

второй канал (зеленый):

• чувствителен к различиям в мутности воды, осадочным шлей­фам и факелам выбросов;

• охватывает пик отражательной способности поверхностей ли­стьев, может быть полезен для различения обширных классов рас­тительности;

> также полезен для выявления подводной растительности. третий канал (красный):

• чувствителен в зоне сильного поглощения хлорофилла, то есть хорошо распознает почвы и растительность;

• чувствителен в зоне высокой отражательной способности для большинства почв;

• полезен для оконтуривания снежного покрова. четвертый канал (ближний инфракрасный):

• различает растительное многообразие;

> может быть использован для оконтуривания водных объектов и разделения сухих и влажных почв, так как вода сильно поглощает ближние инфракрасные волны.

пятый канал (средний или коротковолновый инфракрасный):

• чувствителен к изменению содержания воды в тканях листьев (набухаемости);

• чувствителен к варьированию влаги в растительности и поч­вах (отражательная способность уменьшается при возрастании со­держания воды);

• полезен для определения энергии растений и отделения сук­кулентов от древесной растительности;

> особенно чувствителен к наличию/отсутствию трехвалентного железа в горных породах (отражательная способность возрастает при уве-личении количества трехвалентного железа);

> отличает лед и снег (светлый тон) от облаков (темный тон). шестой канал (длинноволновый инфракрасный или тепло­вой):

• датчики предназначены для измерения температуры излу­чающей поверхности от -100°С до 150°С;

• подходит для дневного и ночного использования;

• применение тепловой съемки: анализ влажности почв, типов горных пород, выявление теплового загрязнения воды, бытового скопления тепла, источников городского производства тепла, ин­вентаризация живой природы, выявление геотермальных зон.

седьмой канал (средний, или коротковолновый инфракрас­ный):

У совпадает с полосой поглощения излучения гидроминералами (глинистые сланцы, некоторые оксиды и сульфаты), благодаря чему они выглядят темными;

> полезен для литологической съемки;

>как и 5-й канал, чувствителен к варьированию влаги в расти­тельности и почвах.

восьмой канал (панхроматический - 4, 3, 2):

> наиболее типичная комбинация каналов, используемая в дис­танционном зондировании для анализа растительности, зерновых культур, землепользования и водно-болотных угодий (луейапаз).