3. Технические показатели космической съемки

Технические средства получения космических снимков анало­гичны фотографическим системам, применяемым при аэрофо­тосъемке. Существуют топографические фотокамеры и дешифровочные.

Формат космических снимков различен — от размера 70 х 90 мм до 30 х 30 см и более. Например, снимок, полученный па­норамной камерой высокого разрешения КВР-1000, имеет формат 190 х 700 мм. При одинаковых параметрах съемки (f, H, р_х, р_у) ис­пользование снимков с большим форматом имеет преимущества: во-первых, позволяет увеличить площадь захвата на поверхности Земли, во-вторых, при фотограмметрической обработке повыша­ется точность определения высот точек местности.

При съемке с КЛА, дви­жущихся по эллиптическим орбитам, изменяется высота фотогра­фирования. Вследствие этого средние масштабы смежных сним­ков имеют значительные различия.

В связи с изменением высот фотографирования при постоян­ной скорости движения КЛА возникает необходимость изменять интервал времени между моментами съемки. Это необходимо для обеспечения постоянного заданного значения продольного пере­крытия снимков. Интервал фотографирования меняют с помо­щью специального автоматического устройства, входящего в ком­плект космического фотоаппарата (интервалометр).

При космическом фотографировании поперечное перекрытие снимков обеспечивается тремя приемами:

1) за счет вращения Земли: при этом снимки, получаемые с последующего витка, перекрываются со снимками предыдущего витка (виток аналогичен маршруту при аэрофотосъемке). Если съемка выпол­няется при движении КЛА по полярной или близполярной орби­те, поперечное перекрытие снимков будет непостоянным. Вблизи экватора перекрытие будет минимальным, в районе полюсов — максимальным. Чтобы поперечное перекрытие находилось в за­данных пределах, необходимо согласование скорости обращения КЛА со скоростью вращения Земли.

2) перекрытие снимаемой полосы осуществля­ется поперечным наклоном (креном) летательного аппарата. Угол крена должен обеспечить заданное поперечное перекрытие снимков.

3) продольное перекрытие снимков обеспечива­ется разворотом КЛА, при котором выполняется наклон главной оптической оси съемочной системы «вперед» по направлению по­лета — предыдущий снимок и «назад» — последующий снимок.

Рис. Схема съемки с разворотом КЛА

При съемке с круговых орбит фотосъемку выполняют таким образом, чтобы оптическая ось фотокамеры была направлена по направлению нормали к поверхности Земли. Это частный случай конвергентной съемки. При этом взаимный угол, образованный оптическими осями двух смежных снимков стереопары, не превы­шает нескольких градусов.

4. Космические съемочные системы

Наиболее известные и используемые в мире данные получают с зарубежных космических аппаратов NOAA, LANDSAT, SPOT, IRS, RADARSAT, ERS (табл.1).

Высокие изобразительные и метрические качества имеют фо­тографические снимки, полученные с отечественного спутника «Комета» камерами специального назначения КВР-1000 и топо­графической ТК-350. Среди российских пользователей для изуче­ния природных ресурсов используют снимки со спутников типа «Метеор», «Ресурс-Ф», «Ресурс-О, «Океан», съемочные системы «Фрагмент», МСУ-Э, МСУ-СК (табл.2). Съемка с периодиче­ски запускаемых на орбиты спутников позволила создать архивы изображений на различные районы земной поверхности, что дает возможность осуществлять мониторинг территорий и отдельных объектов и явлений.

Серия спутников LANDSAT (США) функционирует с начала семидесятых годов XX века. Съемку проводят с высоты орбиты 900 км. На спутниках используются многозональные съемочные системы типа MSS с линейным разрешением на местности 55 х 80 м.

В целях мониторинга кадастровой информации и создания картографической продукции масштабов 1:М = 1:5000...1:10 000 могут быть использованы космические съемочные системы высо­кого разрешения. Например, космические изображения земной поверхности, получаемые со спутников IKONOS и QUICK BIRD (США). Они имеют соответственно разрешение на местности 0,61 м и 1 м. Точность фотограмметрического определения коор­динат точек по снимкам спутника QUICK BIRD, снятых в пан­хроматической зоне (0,45...0,95 мкм) и с использованием опорных точек, составляет 2 м, без опорных точек — 23 м.

Французская съемочная система SPOT IMAGE, установленная на спутниках типа SPOT, имеет четыре спектральных канала (4-й канал соответствует 1,55...1,75 мкм). Линейное разрешение при панхроматической съемке равно 5... 10 м, а при многозональной — 20 м. Важное преимущество данной системы — возможность полу­чения снимков с перекрытием (получение стереопар), что позво­ляет проводить стереофотограмметрическую обработку снимков. Снимок захватывает участок на земной поверхности размером примерно 60 х 60 км.

Индийские спутники последнего поколения (IRS-1C, IRS-1D) оснащены съемочными системами, работающими в четырех спек­тральных каналах. Панхроматические снимки получают с разре­шением 5...6 м, а зональные — 23 м и более.

Разработка компактных радиолокационных съемочных систем с малым потреблением энергии позволила использовать их при космических съемках. Радарные изображения, получаемые, на­пример, с канадского спутника RADARSAT или европейского ERS, имеют разрешение 25 м. Современные методы радиолока­ции позволяют получать изображения с разрешением на местно­сти до 5 м и менее. Изменяя ориентацию спутника в полете на соседних орбитах, можно производить стереорадиолокационную съемку. Существующие компьютерные программы позволяют выполнять фотограмметрическую обработку радарных снимков. При этом учитывается специфическая геометрия радиолокационных изображений, производится построение цифровых моде­лей рельефа как по стереопаре, так и с использованием методов радарной интерферометрии (определение геометрических пара­метров объектов на основе интерференции отраженных от них ра­диоволн).

Фотографические снимки, полученные со спутника «Комета» кадровыми камерами КВР-1000 (фокусное расстояние f= 1000 мм), имеют разрешение 2 м. Топографическая камера ТК-350, установ­ленная на спутнике «Комета», позволяет производить съемку с пе­рекрытиями. Разрешение изображения данных снимков—10м. Результаты стереофотограмметрической обработки снимков ис­пользуют для создания и обновления мелкомасштабных планов и карт. Спутники «Комета» запускают на срок до 1 мес.

Широко используют фотографические изображения, получае­мые со спутников серии «Ресурс-Ф», оснащенные фотографичес­кими камерами КФА-1000, КФА-3000, КАТЭ-200 и четырехканальным фотоаппаратом МК-4.

На территории страны имеется большое число региональных пунктов приема космических изображений, получаемых со спут­ника «Ресурс - О». На спутнике установлены многозональные ска­неры МСУ-Э с разрешением 45 м и МСУ-СК с разрешением 150 м. Благодаря свободному доступу снимки широко используют в отечественных организациях, занимающихся исследованиями природных ресурсов.

Существуют многолетние космические проекты исследования земной поверхности, разрабатывают и реализуют новые. Инфор­мацию о них и процедуре заказа снимков можно узнать через Интернет.

Для широкого пользования разработаны и применяют станции приема и обработки изображений (низкого и среднего разреше­ния) земной поверхности. Аппаратно-программные комплексы включают: персональные компьютеры, антенную систему, устрой­ство сопряжения антенной системы с компьютером и программ­ное обеспечение. С помощью параболической антенны, установ­ленной на поворотном устройстве, принимают передаваемые со спутника изображения. Программные средства обеспечивают сле­жение за спутником, автоматический прием данных, их визуализацию, просмотр и оценку. Визуализация изображения произво­дится в черно-белом или цветном варианте, осуществляется син­тезирование зональных снимков. Проводится географическая привязка всего снимка или его фрагмента, а также программными средствами рассчитываются географические координаты для каж­дого пикселя изображения. Выполняется фотограмметрическое преобразование изображений, составляются накидные монтажи. Программные средства позволяют выполнить тематическую обра­ботку изображений и представить результаты обработки в карто­графическом виде.