Metody dálkového průzkumu Země v geodézii. Koncept dálkového průzkumu Země

O tom, co je to dálkový průzkum Země (ERS) a jaké má praktické aplikace, jsme hovořili s doktorem technických věd Evgenijem Lupyanem, zástupcem ředitele Ústavu pro výzkum vesmíru Ruské akademie věd.

Skončily dny špionážních satelitů?

— Jevgeniji Arkaďjeviči, kolik zařízení je v současné době ve vesmíru a pozoruje zemský povrch? A kolik z nich je Rusů?

— Celkem na oběžné dráze létá asi 400 družic, které se speciálně zabývají dálkovým průzkumem Země. Plánuje se, že do roku 2020 jich bude 1200–1300. Bohužel je mezi nimi velmi málo ruských zařízení: pouze 9 kusů. Souhlas, to není moc dobrá situace. Bývaly doby, kdy naše země v této oblasti zaujímala jedno z předních míst, ale pak to vzdala. Nyní se jej snažíme obnovit.

Dálkový průzkum Země je velmi perspektivní oblastí, protože schopnosti systémů pro pozorování planety z vesmíru neustále rostou. Před několika lety došlo v této oblasti k revoluci. Americká společnost PlanetLab vypustila do vesmíru celý roj malých zařízení: více než 200 satelitů! Pořizují snímky s rozlišením cca 3-4 metry, přičemž za jeden den pokrývají skutečně celý povrch planety. Pro srovnání: provedení takového průzkumu s našimi zařízeními řady Canopus (v současnosti jich je na oběžné dráze 6) bude trvat několik měsíců.

Kanopus-V na MAKS-2013. Foto: Commons.wikimedia.org / Vitalij V. Kuzmin

Před několika lety došlo k další významné události, která ovlivnila vývoj dálkového průzkumu Země. Poté americké a evropské vesmírné agentury otevřely volný přístup ke značnému množství svých dat, která mají rozlišení horší než 10 metrů. Tím se výrazně rozšířily možnosti tvorby nových metod a technologií pro práci s daty. Především pro nepřetržité sledování různých objektů a jevů. Dříve bylo řešení takových problémů zpravidla nerentabilní kvůli vysokým nákladům na získávání dat.

- Zdá se, že už je těžké něco skrýt na povrchu Země. Je doba špionážních satelitů nenávratně pryč?

- Takhle určitě ne. Úkoly takových satelitů samozřejmě zůstávají. Zlepšují se i technicky. Objevily se ale zcela nové oblasti, ve kterých bylo možné využívat data dálkového průzkumu Země.

80 % předpovědí počasí pochází z vesmíru

— V jaké výšce létají družice dálkového průzkumu Země?

— Takzvané nízkooběžné se obvykle nacházejí na drahách s výškami od 400 do 800 km. Jedna otočka kolem Země jim trvá asi 90 minut.

Existují geostacionární družice, které létají ve výšce 36 tisíc km. Přesněji nelétají, ale visí neustále v jednom bodě. Jejich rozlišení není příliš vysoké: u nejlepších zařízení to může být 500 metrů. Umožňují však provádět pozorování každých 10 minut a v některých případech každé 2 minuty. To je velmi důležité, když sledujeme rychle se vyvíjející procesy. Například za sopečnými erupcemi a pohybem jimi vyvrhovaných oblaků popela.

— Jsou vypuštěny satelity pro sledování sopek? Je to tak důležité?

— Lidem žijícím v Moskvě se emise popela ze sopek pravděpodobně zdají jako něco bezvýznamného. Ale to je přesně do doby, než si potřebují koupit letenku, aby mohli letět někam jinam na Zemi. Dovolte mi připomenout, že v roce 2010 byl kvůli sopečné erupci na Islandu evropský vzdušný prostor na několik dní uzavřen pro leteckou dopravu.

Dálkový průzkum Země má obrovské množství aplikací. Jedná se o sledování a předpovídání přírodních katastrof: nejen sopečné erupce, ale také požáry, záplavy, hurikány atd. Jedná se o předpovědi počasí: 80 % informací používaných pro tyto účely je získáváno z vesmíru.

Jedná se například o zemědělství. Pomocí satelitů vyhodnocují stav plodin, vlastnosti půdy (vlhkost, eroze) a analyzují, jak by měly být plodiny zpracovány, aby bylo dosaženo maximálních výnosů na konkrétním poli (tzv. úkoly precizního zemědělství). Satelity pomáhají pochopit, jak se určité zemědělské plodiny vyvíjejí v průběhu času v různých oblastech Země. Například pšenice. Pohledem na sérii satelitních snímků a jejich porovnáním s pozorováními z minulých let můžeme mimo jiné získat včasný odhad sklizně v konkrétním roce.

Vezměme si lesnictví. Bez satelitního sledování si to nelze představit. Asi nemá cenu připomínat, co les pro naši zemi znamená. Moderní satelitní metody umožňují mapovat lesy, monitorovat požáry, rychle je detekovat a optimalizovat hasební zásah. Systém, který řeší podobné problémy v celé zemi, vznikl již v roce 2005. A od té doby to funguje neustále.

A zachrání vás to před infarktem

„Slyšel jsem, že satelity dokonce sledují hejna ryb v oceánu. To je pravda?

- Nesledují to přímo. Je tam použito následující schéma. Ryby se živí planktonem. Ze satelitu můžete jasně vidět, kde je, kolik je planktonu, jakou má barvu a další vlastnosti. A na základě těchto údajů můžeme odhadovat, zda do této oblasti přijdou ryby. V souladu s tím lze oznámení zaslat rybářským plavidlům.

Technologie dálkového průzkumu Země již dosáhly bodu, kdy mohou měřit energetické ztráty v obytných budovách. Na detailní úrovni! A to otevírá nové příležitosti pro energetické a komunální společnosti. Pomocí získaných informací mohou měnit izolační konstrukci budov.

Zrovna nedávno naši kolegové z Výzkumného centra pro environmentální bezpečnost Ruské akademie věd získali velmi zajímavá fakta o Petrohradu. Tam byla provedena měření emisí tepla v různých oblastech. Poté vzali různé scénáře změny klimatu a získali předpověď zvýšení úmrtnosti na kardiovaskulární onemocnění v určitých městských oblastech. Zde je příklad toho, jak může dálkový průzkum Země poskytnout informace pro plánování lékařské péče. Včasná přijatá opatření pomohou zachránit životy konkrétních lidí.

— Budou přesunuti z oblastí, kde je příliš teplo, do chladnějších?

— Existují méně radikální opatření. Můžete tam sázet stromy, natřít střechy domů speciální reflexní barvou. Nebo jen bílé.

— Jsme daleko za Spojenými státy a Čínou, pokud jde o počet družic dálkového průzkumu Země. Sám jste řekl, že jich máme jen 9. Ale máme v této oblasti v něčem přednost?

- My máme. Jak jsem již řekl, mnoho zahraničních společností nyní otevřelo přístup ke svým datům a poskytlo informace zdarma. A v Rusku je velmi dobrá škola programování a zpracování dat. Vytvořili jsme algoritmy, které z těchto veřejně dostupných dat získávají určité charakteristiky, analyzují je a umožňují je použít k řešení různých problémů.

V zemi se velmi rychle rozvíjejí nové technologie, díky kterým lze efektivně pracovat s extrémně velkými datovými toky z různých systémů dálkového průzkumu Země. Došlo k pokroku ve vytváření center, která zajišťují distribuovanou práci s archivy těchto dat. Například takové centrum pro kolektivní využití vzniklo v našem Ústavu pro výzkum vesmíru Ruské akademie věd. Jeho schopností využívá asi 80 vědeckých organizací sídlících v různých městech naší (a nejen naší) země.

Naše centrum je svou funkčností, když ne jedním ze tří nejlepších, tak určitě jedním z pěti nejlepších podobných center na světě. Samozřejmě, čistě hardwarově je pro nás těžké konkurovat Googlu a Amazonu. Především kvůli nesrovnatelnosti finančních prostředků, které svým centrům na rozvoj přidělují. To nás ale nutí hledat nové přístupy a řešení. A najdeme je.

MINISTERSTVO ŠKOLSTVÍ A VĚDY RF FEDERÁLNÍ STÁTNÍ ROZPOČET VZDĚLÁVACÍ INSTITUCE VYSOKÉHO ODBORNÉHO VZDĚLÁVÁNÍ „VORONEŽSKÁ STÁTNÍ UNIVERZITA“

DÁLKOVÝ

SLEDOVÁNÍ ZEMĚ BĚHEM GEOLOGICKÉHO

VÝZKUM

Učebnice pro vysoké školy

Sestavili: A. I. Tregub, O. V. Zhavoronkin

Vydavatelské a tiskové středisko Voroněžské státní univerzity

Recenzent: kandidát geologických a mineralogických věd, docent katedry nerostných surovin a využití podloží Yu. N. Strik

Učebnice byla zpracována na Katedře obecné geologie a geodynamiky Geologické fakulty Voroněžské státní univerzity.

Doporučeno pro studenty prezenčního i kombinovaného studia Geologické fakulty Voroněžské státní univerzity při studiu kurzů: „Dálkový průzkum Země“, „Letecké studium litosféry“, „Letecké metody“.

Pro směr: 020300 – Geologie

ÚVOD

Dálkový průzkum Země (ERS) je studium naší planety pomocí vzduchu a kosmických lodí, které jsou vybaveny různými senzory (senzory), které umožňují získávat informace o povaze zemského povrchu, stavu jejích vzdušných a vodních obalů a její geofyzikální pole. Materiály dálkového průzkumu Země se používají v celé řadě odvětví národního hospodářství. Velký význam mají i v geologickém výzkumu.

Historie vývoje metod dálkového průzkumu Země

(MDZ) obvykle začínají v roce 1783 prvním startem balónu bratří Montgolfierů, což znamenalo začátek aerovizuálního pozorování zemského povrchu. V roce 1855 byly první fotografie z balónu pořízené z výšky asi 300 m použity k sestavení přesného plánu města Paříže. Pro geologické účely fotografování Alp z vysokých vrcholů poprvé použila francouzská geoložka Emme Civilier (1858–1882).

Začátek používání leteckého snímkování v Rusku sahá

1866, kdy poručík A.M. Kovalko vyfotografoval Petrohrad a Kronštadt z balonu ve výškách od 600 do 1000 metrů. Systematické průzkumy v Rusku za účelem sestavování topografických map a studia přírodních zdrojů začaly v roce 1925, kdy se zrodilo civilní letectví. Pro tyto účely v roce 1929

PROTI V Leningradu byl založen Institut letecké fotografie. Iniciátorem jeho vzniku a prvním ředitelem byl akademik Alexander Evgenievich Fersman. Od roku 1938 je používání leteckých fotografických materiálů při dirigování povinné geologické průzkumné práce. Ve čtyřicátých letech byla pod Geologickým výborem vytvořena Aerofotogeologická expedice, transformovaná v roce 1949 na All-Union Aerogeological Trust (VAGT), která byla později reorganizována.

PROTI výzkum a výroba geologické sdružení "Aerogeology" (nyní Federal State Unitary Enterprise "Aerogeology"). Současně vznikla Laboratoř aerometod „LAEM“ (nyní „Výzkumný ústav kosmoaerogeologických metod“ - státní jednotný podnik „VNIIKAM“). V důsledku jejich činnosti byl do roku 1957 proveden drobný průzkum celého území SSSR a sestavena Státní geologická mapa v měřítku 1 : 1 000 000. V 60. a 70. letech 20. stol.

zavedení nových typů regionálního výzkumu: skupinový geologický průzkum (GGS) a letecké fotogeologické mapování (AFGK); objevily se spektrozonální, tepelné a radarové průzkumy. Rozvoj leteckých metod předurčil přechod dálkového průzkumu Země na novou kvalitativní úroveň – studium Země z vesmíru.

Rozvoj kosmonautiky začal s vývojem balistických raket, které se používaly zejména pro fotografování zemského povrchu z velkých (asi 200 km) výšek. První snímky byly pořízeny 24. října 1946 pomocí rakety V-2 (německá raketa Fau-2) vypuštěné z testovacího místa White Sands (USA) na suborbitální trajektorii. Zemský povrch byl fotografován 35mm filmovou kamerou na černobílý fotografický film z výšky asi 120 km. Až do konce padesátých let bylo fotografování zemského povrchu prováděno převážně pro vojenské účely různými zeměmi pomocí balistických střel.

Byla vypuštěna první umělá družice Země (AES) - PS-1 (Nejjednodušší družice - 1). K vynesení na oběžnou dráhu byla použita balistická střela R-7 (Sputnik). Hmotnost družice byla 83,6 kg, její průměr byl 0,58 m a její oběžná doba byla 96,7 minut. Perigeum – 228 km, apogeum – 947 km. Družice měla tvar koule, byla vybavena dvěma anténami a rádiovým vysílačem – majákem. Uskutečnila 1440 obletů kolem Země a 4. ledna 1958 vstoupila do hustých vrstev atmosféry a přestala existovat. Během jeho letu byly získány nové informace o struktuře horních vrstev atmosféry.

První pokus o vypuštění družice Vangard-1 pomocí rakety Jpiter-C v USA 6. prosince 1957 skončil havárií. Na druhý pokus (1. února 1958) vynesla stejná raketa na oběžnou dráhu družici Explorer-1. Satelit měl tvar doutníku a vážil 13 kg. Na palubě bylo zařízení pro záznam mikrometeoritů a úrovně radiace. S jeho pomocí byly objeveny radiační pásy Země. Družice provedla 58 tisíc oběhů kolem Země a 31. března 1970 shořela v atmosféře. Jeho oběžné parametry: apogeum – 2548 km, perigeum 356 km. V aktivním režimu fungoval až do 23. května 1958. 7. srpna 1959 byl ve Spojených státech vypuštěn Explorer 6, který přenášel první televizní obraz Země z vesmíru. První družice pro pozorování počasí (Tiros-1) byla vypuštěna ve Spojených státech 1. dubna 1960. Satelit s podobným

26. listopadu 1965 vypustila Francie svůj satelit Asterix 1. 11. února 1970 Japonsko vypustilo na oběžnou dráhu satelit Osumi. 24. dubna téhož roku se Čína stala vesmírnou velmocí (družice Dongfanghong). Anglie vypustila svůj první satelit Prospero 28. října 1971 a Indie vypustila svůj první satelit Rohini 18. července 1980.

Lety s lidskou posádkou do vesmíru zahájil 12. dubna 1961 Jurij Alekseevič Gagarin na lodi „Vostok“ a 6. srpna téhož roku Němec Stěpanovič Titov Poprvé vyfotografoval Zemi z pilotované lodi Vostok. V ruské kosmonautice měly velký význam družice řady Cosmos. První start této řady satelitů se uskutečnil 16. března 1962 a do roku 2007 bylo vypuštěno již 2400 satelitů pro různé účely. Přibližně každé tři roky bylo na oběžnou dráhu vypuštěno 250 satelitů řady Cosmos. Významná část z nich byla vybavena zařízením pro provádění studií zdrojů. S jejich pomocí byly získány kvalitní kosmické fotografie pro celé území SSSR. Moderní konstelace ruských satelitů zahrnuje více než 110 zařízení pro různé účely. Ekonomický efekt pouze z použití satelitů řady"zdroj-0" činil asi 1,2 miliardy rublů. za rok a satelity řady Meteor a Electro - 10 miliard rublů. v roce.

V současné době mají vlastní satelitní systémy kromě Ruska a Spojených států také Francie, Německo, Evropská unie, Indie, Čína, Japonsko, Izrael a další země.

1. TECHNICKÉ NÁSTROJE A TECHNOLOGIE ZOBRAZOVÁNÍ LETECKÉHO PROSTORU

Technologie leteckého snímkování předběhly technologie zobrazování vesmíru ve vývoji dálkového průzkumu Země. V počátečních fázích vývoje dálkového průzkumu Země z vesmíru na něj bylo přeneseno mnoho technologických technik pro provádění leteckého snímkování, ale jak se vesmírný výzkum rozvíjel, objevily se nové přístroje a také nové technologie. V tomto případě byl nanejvýš důležitý vznik a rychlý rozvoj počítačových technologií zaměřených na zpracování dat dálkového průzkumu Země.

1.1. Letecká fotografie

Letecké snímkování zemského povrchu lze v závislosti na zadaných úkolech provádět pomocí letadel a vrtulníků, balónů a dokonce i motorových závěsných kluzáků a také bezpilotních letounů. Existuje fotografická, termální, radarová a multispektrální letecká fotografie. Fotografický průzkum (letecké snímkování) pro účely geologického mapování je nejdůležitější nejen proto, že má největší informační obsah, ale také proto, že při jeho realizaci se nashromáždilo značné množství leteckých fotografických materiálů různého měřítka a v různých regionech. . Při provádění geologicko-průzkumných prací může být proto ekonomicky výhodnější použít již ve fondu dostupné letecké fotografické materiály, než zadávat výrobu nových leteckých snímků.

Letecké snímkování území je využíváno k různým účelům, z nichž nejvýznamnější jsou sestavování a korekce topografických map a geologický průzkum. Letecká fotografie může být bod, trasa a oblast. Bodová fotografie se provádí při studiu bodových objektů. Průzkum trasy se provádí podél dané linie (pobřežní linie, podél koryta řeky atd.). Plošné zaměření se provádí ve stanovených oblastech, které jsou obvykle určeny rámy topografických tabulek. Důležitým požadavkem pro natáčení je požadavek, aby se oblasti sousedních snímků překrývaly. Podél čáry trasy - podélný přesah, musí být nejméně 60% a mezi trasami (příčný přesah) - nejméně 30%. Musí být také dodržena stanovená výška letu. Dodržení těchto parametrů je nutné pro získání stereo efektu (trojrozměrný obraz plochy).

Letecké fotografování lze plánovat a perspektivně. Plánované letecké snímkování, určené k řešení topografických problémů, se vyznačuje zvýšenými požadavky na maximální odchylky obrazové roviny od horizontální roviny. Perspektivní fotografie v kombinaci s půdorysnými fotografiemi jsou velmi užitečné při studiu geologické stavby vysokohorských oblastí se strmými svahy.

Pro letecké snímkování v rámci území Ruska se nejčastěji používají letouny An-2, An-28 FC, An-30, Tu-134 SH.

Po více než 60 let (záznam v Guinessově knize!) byl hlavním letounem (a stále je) An-2 (jeho modifikace pro letecké snímkování An-2F). Je vysoce spolehlivý,

technické parametry splňující podmínky pro provádění leteckého snímkování: možnost využití nezpevněných letišť o délce vzletové a přistávací dráhy nejvýše 200 m pro vzlet a 120 m pro přistání; maximální letová výška 5200 m (s provozním stropem 4500 m); úsporný pístový motor o výkonu 1000 hp. S.; rychlost letu v rozmezí 150 až 250 km/h dosah letu (990 km), dostatečný k provádění průzkumu na velkých plochách; velký objem trupu, umožňující volné umístění techniky a tříčlenné posádky (včetně operátora).

Od roku 1974 se používá specializovaný letoun An-30. Jeho elektrárna se skládá ze dvou turbovrtulových motorů o výkonu každého 2820 koní. s., a další proudový motor o výkonu 500 k. S. Cestovní rychlost letadla je 435 km/h, maximální výška letu 8300 m. Dolet 1240 km, vzlet na betonové dráze 720 m, průměrná spotřeba paliva 855 kg/hod. Maximální vzletová hmotnost letounu je 23 t. Hmotnost fotografického vybavení je 650 kg. Posádku (včetně operátora) tvoří 7 osob. Letecké snímkování se provádí v měřítku od 1 : 3 000 do 1 : 200 000. V současné době nezůstává letectvu (Air Force) k dispozici více než 10 vozidel tohoto typu. Letouny An-28 FC mají podobné vlastnosti.

Zemědělský letoun Tu-134 CX byl vyvinut v roce 1984. Letoun je vybaven radarem s bočním skenováním (RLS). Speciální navigační komplex „Mayak“ a automatický řídicí systém udržují daný kurz a pořizují fotografie oblasti v souladu s daným programem. Pět palubních kamer umožňuje natáčení v radiofrekvenčním, viditelném a infračerveném rozsahu. V kabině je 9 pracovišť se speciálním vybavením, ovládací panely a fotolaboratoř (pro zpracování fotografických materiálů za letu). Během jedné cesty (4,5 hodiny) lze vyfotografovat plochu 100 × 100 km (10 000 km² je přibližná plocha dvou topografických tabulek v měřítku 1: 200 000).

Letecké snímkování se provádí pomocí speciálních širokoúhlých

uhlíkové kamery, které jsou instalovány v poklopu trupu letadla. K upevnění kamery v horizontální rovině se používají gyrosystémy. Film je umístěn ve speciálních kazetách o kapacitě 30 nebo 60 m. Šířka filmu je v závislosti na parametrech kamery 18 cm nebo 30 cm.

Ve výbavě nechybí ani časové relé (hodinový mechanismus), které zajišťuje danou expozici snímání a režim převíjení filmu. V současné době se nejčastěji používají fotoaparáty s objektivy řady „Uran“: s ohniskovou vzdáleností 250 mm, úhlem záběru 54º, velikostí rámu 180 × 180 mm („Uran-9“) a také s ohniskovou vzdáleností 750 mm a velikost rámu 300 x 300 mm („Uran-16“).

V posledních letech se pro letecké snímkování stále více používají digitální filmovací systémy. . Obecně platí, že digitální ca-

opatření jsou spolehlivější v provozu, výrazně zkracují dobu trvání technologického procesu, digitální snímky jsou bez „zrnitosti“. Poskytují schopnost získat panchromatické, barevné a spektrozonální snímky ve viditelném a blízkém infračerveném pásmu. Interval fotografování je kratší než jedna sekunda, což umožňuje velkoplošné snímání s podélným přesahem až 80–90 %. Mezi obecné vlastnosti digitálních leteckých kamer různých systémů je třeba poukázat na použití přijímačů záření maticového nebo lineárního typu; syntetizovaný snímek (pro širokoformátové fotoaparáty) – výsledný snímek systému je tvořen množinou dílčích rámců, odpovídajících matic nebo lineárních přijímačů; Podpora GPS/INS – prostorové a úhlové souřadnice leteckých kamerových souřadnicových systémů (prvky vnější orientace) jsou určeny pomocí inerciálních navigačních nástrojů a družicových geopozičních systémů GPS nebo GLONASS.

Radarové (radarové) letecké snímkování provedeno s pomocí

bočních radarových systémů (RLSSO) instalovaných na palubě letadla. Ze zdroje mikrovlnného záření je signál směrován k zemskému povrchu, odráží se od něj a vrací se zpět do přijímací antény. Pomocí speciálních programů se záznam odražených signálů převádí na fotografický obraz zemského povrchu.

1.2. Vesmírná fotografie

Vesmírné fotografování zemského povrchu se v posledních letech stalo samostatným odvětvím dálkového průzkumu Země. Systémy kosmického snímání zahrnují několik důležitých prvků: vozidla pro dopravu potřebného vybavení na nízkou oběžnou dráhu Země, vesmírné platformy - nosiče

sledovací zařízení, senzory (senzory), zařízení pro přenos informací a pozemní centra pro příjem, zpracování těchto informací a jejich dodání spotřebiteli.

Jsou nezbytné hlavní způsoby doručení -

Nejběžnějším vybavením pro nízké oběžné dráhy Země jsou rakety různých tříd. V SSSR byly první z nich třístupňové lehké střely Vostok. S jejich pomocí byly prováděny pilotované lety, vypouštěny umělé družice Země (AES) řady Cosmos a vypouštěny lunární stanice. Kromě toho je v této třídě široce používáno mnoho nosných raket, které byly vyřazeny z provozu, zejména střela Zenit, která je také zamýšlena jako prvek horního stupně systému Energia-Buran.

Třístupňová raketa střední třídy Sojuz s nosností asi 7 tun je s úspěchem využívána, stejně jako na jejím základě vytvořená čtyřstupňová raketa Molniya, pro vynášení družic Prognoz a Molniya.

Vícestupňová raketa těžké třídy „Proton“ s nosností více než 20 tun, vytvořená téměř před půl stoletím, byla a nyní se používá k různým účelům: k průzkumu Měsíce, planet sluneční soustavy, ke startům s lidskou posádkou. stanice „Salyut“, „Mir“ na blízkozemní dráhu, na geostacionární dráhy satelitů „Horizon“, „Rainbow“, „Screen“ atd.

V května 1987, v souvislosti s vývojem programu na vytvoření opakovaně použitelné kosmické lodi „Energia-Buran“ byl představen

PROTI provoz dvoustupňové supertěžké rakety třídy Energia s nosností více než 2000 tun a nosností asi 200 tun. Kromě použití této rakety k vynesení opakovaně použitelných kosmických lodí na nízkou oběžnou dráhu Země ji lze použít také k doručování dalšího nákladu. To odlišuje systém Energia-Buran od amerického systému Space Shuttle, který je svým účelem podobný.

Nejčastěji používanými zahraničními střelami jsou střely řady Delta (USA) a Arian (Francie).

Kromě umělých družic byly pro výzkum zdrojů v Rusku použity orbitální stanice (Salyut-4, 5, 6, Mir) a také pilotované kosmické lodě řady Sojuz.

V Ve Spojených státech sehrál projekt Space Shuttle důležitou roli ve výzkumu vesmíru. Projekt byl původně vyvíjen ve vojenských centrech

Dálkový průzkum Země (ERS)- získávání informací o zemském povrchu a objektech na něm, atmosféře, oceánu, svrchní vrstvě zemské kůry bezkontaktními metodami, při kterých je záznamové zařízení odstraněno z předmětu studia na značnou vzdálenost. Obecným fyzikálním základem dálkového průzkumu Země je funkční vztah mezi zaznamenanými parametry vlastního nebo odraženého záření objektu a jeho biogeofyzikálními charakteristikami a prostorovou polohou.

V moderním vzhledu dálkového průzkumu Země se rozlišují dva vzájemně související směry - přírodní věda (dálkový průzkum) a inženýrství (vzdálené metody), což se odráží v široce používaných anglických termínech. dálkového průzkumu Země A techniky dálkového průzkumu Země. Pochopení podstaty dálkového průzkumu Země je nejednoznačné. Letecká škola Moskevské univerzity. M.V.Lomonosov jako předmět dálkového průzkumu Země jako vědní disciplína uvažuje o časoprostorových vlastnostech a vztazích přírodních a socioekonomických objektů, projevujících se přímo nebo nepřímo ve vlastním nebo odraženém záření, vzdáleně zaznamenaném z vesmíru nebo ze vzduchu v forma dvourozměrného obrazu - snímek . Tato podstatná část dálkového průzkumu Země se nazývá letecký průzkum (ASS), který klade důraz na jeho kontinuitu s tradičními leteckými metodami. Metoda leteckého sondování je založena na využití snímků, které, jak ukazuje praxe, poskytují největší možnosti pro komplexní studium zemského povrchu.

Ve všech zemích slouží požadavky vojenských ministerstev jako účinná pobídka pro rozvoj leteckého snímání. Se zaváděním kosmických metod a moderních digitálních technologií nabývá letecké snímání stále více na ekonomickém významu a stává se povinným prvkem vysokoškolského vzdělávání na přírodovědných univerzitách a stává se mocným prostředkem studia Země od lokálních studií jednotlivých složek až po globální studium planety jako celku. Při prezentaci různých aspektů leteckého sondování je proto vhodné jej považovat za výzkumnou metodu, která je efektivně využívána ve všech vědách o Zemi a především v geografii.

Historie a současný stav leteckého snímání

Techniky dálkového průzkumu Země se ve výzkumu Země používají již velmi dlouho. Zpočátku používané ručně kreslené obrázky, která zaznamenávala prostorové umístění studovaných objektů. S vynálezem fotografie vznikla pozemní fototeodolitová fotografie, ve které byly pomocí perspektivních fotografií kresleny mapy horských oblastí. Rozvoj letectví zajištěn letecké snímky s obrazem oblasti shora, v půdorysu. To vybavilo vědy o Zemi mocným výzkumným nástrojem – leteckými metodami.

Historie vývoje leteckých metod naznačuje, že nové pokroky ve vědě a technice se okamžitě používají ke zlepšení technologií získávání obrazu. Stalo se tak v polovině 20. století, kdy takové inovace jako počítače, kosmické lodě a elektronické zobrazovací systémy provedly revoluční změny v tradičních metodách leteckého fotografování – zrodilo se letecké snímání. Satelitní snímky poskytly geoinformace pro řešení problémů na regionální a globální úrovni.

V současné době jsou jasně patrné následující trendy v progresivním vývoji leteckého snímání.

• Vesmírné snímky, rychle zveřejněné na internetu, se stávají nejoblíbenějšími videoinformacemi o této oblasti pro odbornou i laickou veřejnost.
• Rozlišení a metrické vlastnosti snímků s otevřeným přístupem se rychle zlepšují. Rozšiřují se orbitální snímky s ultravysokým rozlišením – metrové a dokonce decimetrové –, které úspěšně konkurují leteckým snímkům.
• Analogové fotografické snímky a tradiční technologie jejich zpracování ztrácejí svou dřívější monopolní hodnotu. Hlavním zpracovatelským zařízením byl počítač vybavený specializovaným softwarem a periferiemi.
• Vývoj radaru za každého počasí z něj dělá progresivní metodu získávání metricky přesných prostorových geoinformací, která se začíná efektivně integrovat s optickými technologiemi leteckého snímání.
• Rychle se rozvíjí trh pro různé letecké produkty pro snímání Země. Počet komerčních kosmických lodí operujících na oběžné dráze, zejména zahraničních, neustále roste. Nejpoužívanější snímky jsou získávány zdrojovými satelitními systémy Landsat (USA), SPOT (Francie), IRS (Indie), mapovacími satelity ALOS (Japonsko), Cartosat (Indie), satelity s ultra vysokým rozlišením Ikonos, QiuckBird, GeoEye (USA ), včetně radarů TerraSAR-X a TanDEM-X (Německo), provádějících tandemový interferometrický průzkum. Systém družic pro sledování vesmíru RapidEye (Německo) je úspěšně provozován.

Schematický vývojový diagram dálkového průzkumu Země

Rýže. 1

Obrázek 1 shrnuje základní schéma leteckého výzkumu. Zahrnuje hlavní technologické etapy: získání obrazu zkoumaného objektu a další práci s obrazy - jejich dekódování a fotogrammetrické zpracování, dále konečný cíl výzkumu - mapu sestavenou ze snímků, geografický informační systém, rozvinutá předpověď. Protože je ve většině případů nemožné získat potřebné charakteristiky studovaného předmětu pouze z fotografií bez jakýchkoli definic polí, bez odkazu na „pozemskou pravdu“, je nutná jejich standardizace. Důležitým prvkem výzkumu obrazu je také posouzení spolehlivosti a přesnosti získaných výsledků. K tomu je nutné přilákat další informace a zpracovat je jinými metodami, což vyžaduje dodatečné náklady.

Snapshot - základní koncept leteckého snímání

Letecké snímky- hlavní výsledek leteckých průzkumů, ke kterým se používají nejrůznější letecké a kosmické nosiče (obr. 2). Letecká fotografie se dělí na pasivní, které zajišťují registraci odraženého slunečního nebo vlastního záření Země, a aktivní, ve kterém se provádí registrace odraženého umělého záření.

Rýže. 2

Letecký snímek je dvourozměrný obraz skutečných objektů, který se získává podle určitých geometrických a radiometrických (fotometrických) zákonů vzdáleným záznamem jasu objektů a je určen ke studiu viditelných a skrytých objektů, jevů a procesů okolního světa. a také určit jejich prostorovou polohu.

Rozsah měřítek moderních leteckých snímků je obrovský: může se lišit od 1:1000 do 1:100 000 000, tedy stotisíckrát. Nejběžnější měřítka leteckých snímků se přitom pohybují v rozmezí 1 : 10 000–1 : 50 000 a vesmírných – 1 : 200 000–1 : 10 000 000. Všechny letecké fotografie se obvykle dělí na analogový(obvykle fotografické) a digitální(elektronický). Obraz digitálních fotografií je tvořen z jednotlivých identických prvků - pixelů(z angličtiny obrazový prvek— pixel); Jas každého pixelu je charakterizován jedním číslem.

Letecké snímky jako informační modely terénu se vyznačují řadou vlastností, mezi které patří obrazové, radiometrické (fotometrické) a geometrické. Pokuta vlastnosti charakterizující schopnost fotografií reprodukovat jemné detaily, barvy a tonální gradace objektů, radiometrické indikují přesnost kvantitativního záznamu jasů objektu obrazem, geometrický charakterizují možnost určovat z fotografií velikosti, délky a plochy předmětů a jejich vzájemné polohy.

Důležitými indikátory obrazu jsou pokrytí a prostorové rozlišení. Výzkum obvykle vyžaduje obrázky s velkým pokrytím a vysokým rozlišením. Tyto protichůdné požadavky však není možné uspokojit jediným obrazem. Obvykle platí, že čím větší je pokrytí výsledných obrázků, tím nižší je jejich rozlišení. Proto musíte dělat kompromisy nebo střílet současně s několika systémy s různými parametry.

Technologie získávání a hlavní typy leteckých snímků

Letecká fotografie se provádí v atmosférických průhledných oknech (obr. 3), s využitím záření v různých spektrálních rozsazích – světlo (viditelné, blízké a střední infračervené), tepelné infračervené a rádiové pásmo.

Rýže. 3

Každý z nich využívá jiné technologie pořizování snímků a v závislosti na tom se rozlišuje několik typů snímků (obr. 4).

Obr.4

Snímky ve světelné oblasti se dělí na fotografické a skenerové, které se zase dělí na snímky získané opticko-mechanickým skenováním (OM-skener) a opticko-elektronické pomocí přijímačů lineárního záření založených na zařízeních s nábojovou vazbou (CCD-skenery). Takové obrazy zobrazují optické vlastnosti objektů - jejich jas, spektrální jas. Aplikací principu multispektrálního snímání jsou v tomto rozsahu získávány multispektrální snímky a při velkém počtu snímacích zón - hyperspektrálních, jejichž použití je založeno na spektrální odrazivosti fotografovaných objektů, jejich spektrální jasnosti.

Prováděním průzkumů pomocí přijímačů tepelného záření – tepelných průzkumů – se získávají tepelné infračervené snímky. Fotografování v rádiovém dosahu se provádí pasivními i aktivními metodami a v závislosti na tom se snímky dělí na mikrovlnné radiometrické, získané záznamem vlastního záření studovaných objektů, a radarové snímky, získané záznamem odražené radiové emise. z nosiče - radarová fotografie.

Metody získávání informací z obrázků: interpretace a fotogrammetrická měření

Informace potřebné pro výzkum (předmětové a geometrické) jsou získávány ze snímků dvěma hlavními metodami: dekódováním a fotogrammetrickým měřením.

Dešifrování, které by mělo odpovědět na hlavní otázku - Co zobrazený na obrázku, umožňuje získat věcné, tematické (většinou kvalitativní) informace o studovaném objektu nebo procesu, jeho souvislostech s okolními objekty. Vizuální interpretace obvykle zahrnuje čtení fotografií a jejich interpretaci (interpretaci). Schopnost číst fotografie je založena na znalosti dešifrovatelných znaků předmětů a vizuálních vlastností fotografií. Hloubka interpretačního dekódování výrazně závisí na úrovni trénovanosti interpreta. Čím lépe dešifrovatel zná předmět svého zkoumání, tím úplnější a spolehlivější jsou informace extrahované z obrázku.

Fotogrammetrické zpracování(měření) je určena k zodpovězení otázky - Kde studovaný objekt se nachází a jaké jsou jeho geometrické vlastnosti: velikost, tvar. K tomu se snímky transformují a jejich obraz se přenese do konkrétní mapové projekce. To vám umožňuje z obrázků určit polohu objektů a jejich změny v čase.

Moderní počítačové technologie pro získávání informací z obrázků umožňují řešit následující skupiny problémů:

• vizualizace digitálních obrazů;
• geometrické a jasové transformace obrazů včetně jejich korekcí;
• konstrukce nových odvozených obrazů z primárních obrazů;
• stanovení kvantitativních charakteristik objektů;
• počítačová interpretace obrázků (klasifikace).

K provádění počítačového dekódování se používá nejběžnější přístup založený na spektrálních vlastnostech, což je soubor spektrálních jasů zaznamenaných multispektrálním obrazem. Formální úkol počítačového dekódování obrazu spočívá v klasifikaci – postupném „třídění“ všech pixelů digitálního obrazu do několika skupin. Za tímto účelem jsou navrženy klasifikační algoritmy dvou typů - s a bez trénování, nebo shlukování (z anglického cluster - cluster, group). Při kontrolované klasifikaci jsou pixely multispektrálního obrazu seskupeny na základě srovnání jejich jasu v každé spektrální zóně s referenčními hodnotami. Při shlukování jsou všechny pixely rozděleny do skupin shluků podle nějakého formálního kritéria, aniž by se museli uchylovat k trénovacím datům. Poté shluky získané automatickým seskupováním pixelů přiřadí dešifrovač k určitým objektům. Spolehlivost počítačového dekódování je formálně charakterizována poměrem počtu správně klasifikovaných pixelů k jejich celkovému počtu.

Výpočtové algoritmy založené na spektrálních vlastnostech jednotlivých pixelů poskytují spolehlivé řešení pouze těch nejjednodušších klasifikačních problémů; jsou racionálně zahrnuty jako prvky do komplexního procesu vizuální interpretace, který stále zůstává hlavní metodou pro extrakci přírodních a socioekonomických informací z leteckých snímků.

Aplikace leteckého snímání při mapování a průzkumu Země

Letecké snímky se používají ve všech oblastech výzkumu Země, ale intenzita jejich použití a efektivita jejich aplikace v různých oblastech výzkumu jsou různé. Jsou mimořádně důležité při studiu litosféry, ukazují fragmentaci geologického podloží lineárními zlomy a prstencovými strukturami a usnadňují vyhledávání ložisek nerostů; při výzkumu atmosféry, kde snímky poskytly základ pro meteorologické předpovědi; Díky snímkům z vesmíru byla objevena vírová struktura oceánu, zaznamenán stav vegetačního krytu Země na přelomu století a jeho změny v posledních desetiletích. Vesmírné snímky se zatím v socioekonomickém výzkumu používají mnohem méně. Liší se také typy problémů řešených pomocí obrázků v různých tematických oblastech. Řešení inventarizačních problémů je tak realizováno při studiu přírodních zdrojů, například při mapování půd a vegetace, protože snímky nejúplněji odrážejí složitou prostorovou strukturu půdního a vegetačního krytu. Úkoly hodnocení a rychlé hodnocení stavu ekosystémů jsou prováděny v rámci studií bioproduktivity oceánů, mořského ledového pokryvu a monitorování situace ohrožení požáry v lesích. Předpovědní úlohy, použití snímků pro modelování a předpovědi jsou nejvíce rozvinuté v meteorologii, kde je jejich analýza základem předpovědí počasí, a v hydrologii - pro předpovídání odtoku taveniny z řek, povodní a záplav. Výzkum začíná předpovídat seismickou aktivitu a zemětřesení na základě analýzy stavu litosféry a horní atmosféry.

Při práci s obrázky se používají všechny druhy zpracování, ale nejrozšířenější je dekódování obrázků, primárně vizuální, které je nyní podporováno schopnostmi počítačově zdokonalujících transformací a klasifikací studovaných objektů z obrázků. Vytváření různých odvozených obrázků založených na spektrálních indexech z fotografií prošlo velkým rozvojem. S implementací hyperspektrálního zobrazování začaly vznikat desítky typů takových indexových snímků. Rozvoj metod interferometrického zpracování materiálů radarového průzkumu otevřel možnost vysoce přesného stanovení posunů zemského povrchu. Přechodem na metody digitálního průzkumu, rozvojem digitálních stereoskopických průzkumů a vytvářením digitálních fotogrammetrických systémů došlo k rozšíření možností fotogrammetrického zpracování kosmických snímků, využívaných zejména pro tvorbu a aktualizaci topografických map.

Jednou z hlavních výhod vesmírných snímků je sice společné zobrazení všech složek zemského obalu, což zajišťuje komplexnost výzkumu, přesto bylo využití snímků v různých oblastech pozemského studia zatím rozptýleno, neboť hloubkové vývoj jejich vlastních metod byl vyžadován všude. Myšlenka komplexního výzkumu byla u nás nejplněji realizována při realizaci programu komplexní kartografické inventarizace přírodních zdrojů, kdy byla ze snímků vytvořena řada vzájemně propojených a vzájemně dohodnutých map. Vědomí na přelomu století o ekologických problémech rýsujících se nad lidstvem a paradigma studia Země jako systému opět zintenzivnily komplexní interdisciplinární výzkum.

Analýza využití snímků v různých oblastech výzkumu jasně ukazuje, že při vší rozmanitosti řešených problémů vede hlavní cesta k praktickému využití leteckých snímků přes mapu, která má samostatný význam a navíc slouží jako základním základem GIS.

Doporučená četba

1. Knizhnikov Yu.F., Kravtsova V.I., Tutubalina O.V.. Letecké metody geografického výzkumu - M.: Publishing Center Academy. 2004. 336 s.

3. Krasnopevtsev B.V. Fotogrammetrie. - M.:MIIGAiK, 2008. - 160 s.

2. Labutina I.A. Interpretace leteckých snímků. - M.: Aspect Press. 2004. -184 s.

4. Smirnov L.E. Letecké metody geografického výzkumu. - Petrohrad: Univerzitní nakladatelství St. Petersburg, 2005. - 348 s.

5. Obr. G.U. Základy dálkového průzkumu Země. -M.: Technosféra, 2006, 336 s.

6. Jensen J.R. Dálkový průzkum životního prostředí: perspektiva zdrojů Země. — Prentice Hall, 2000. — 544 s.

Atlasy leteckých snímků:

8. Interpretace multispektrálních leteckých snímků. Metodika a výsledky. - M.: Věda; Berlín: Akademie-Verlag. - T. 1. - 1982. - 84 s.;

9. Interpretace multispektrálních leteckých snímků. Systém "Fragment". Metodika a výsledky. - M.: Věda; Berlín: Akademie-Verlag. T. 2. - 1988. - 124 s.

10. Prostorové metody geoekologie. - M.: Nakladatelství Moskva. Univerzita, 1998. - 104 s.

Dálkový průzkum Země (ERS) - získávání informací o zemském povrchu a objektech na něm, atmosféře, oceánu, svrchní vrstvě zemské kůry pomocí bezkontaktních metod, při kterých je záznamové zařízení odstraněno z výzkumného objektu při značné vzdálenost. Obecným fyzikálním základem dálkového průzkumu Země je funkční vztah mezi zaznamenanými parametry vlastního nebo odraženého záření objektu, jeho biogeofyzikálními charakteristikami a prostorovou polohou. Podstatou metody je interpretace výsledků měření elektromagnetického záření, které je odraženo nebo vyzařováno objektem a zaznamenáno v nějakém bodě v prostoru vzdáleném od něj.

Techniky dálkového průzkumu Země se ve výzkumu Země používají již velmi dlouho. Nejprve byly k zaznamenání prostorového umístění studovaných objektů použity ručně kreslené fotografie. S vynálezem fotografie vznikla pozemní fototeodolitová fotografie, ve které byly pomocí perspektivních fotografií kresleny mapy horských oblastí. Rozvoj letectví umožnil získat letecké snímky zobrazující terén shora, v půdorysu. To vybavilo vědy o Zemi mocným výzkumným nástrojem – leteckými metodami.

Koncept dálkového průzkumu Země se objevil v 19. století po vynálezu fotografie a jednou z prvních oblastí, kde se tato metoda začala uplatňovat, byla astronomie. Následně se dálkový průzkum Země začal využívat ve vojenské oblasti pro sběr informací o nepříteli a strategická rozhodnutí. Během americké občanské války byly fotografie z dronů používány ke sledování pohybu vojsk, zásob, opevnění a účinků dělostřelecké palby. V důsledku výzkumu financovaného různými státy byly vyvinuty technologie, které umožnily vytvořit senzory nejprve pro vojenské účely a poté i pro civilní využití této metody. Po 2. světové válce se dálkový průzkum Země začal využívat ke sledování životního prostředí a posuzování vývoje území a také v civilní kartografii. V 60. letech 20. století se s příchodem vesmírných raket a satelitů dostal do vesmíru dálkový průzkum Země.

Nová éra dálkového průzkumu zahrnuje pilotované kosmické lety, průzkumné, meteorologické a zdrojové družice.

Schopnosti dálkového průzkumu Země ve vojenské oblasti výrazně vzrostly po roce 1960 v důsledku vypouštění průzkumných družic v rámci programů CORONA, ARGON, LANYARD, jejichž účelem bylo získávání fotografií z nízkých drah. Brzy byly získány stereo páry snímků s rozlišením 2 metry. První satelity fungovaly na oběžné dráze sedm až osm dní, ale další generace těchto zařízení byly schopny poskytovat data několik měsíců.

V důsledku programů pilotovaných letů, které začaly ve Spojených státech v roce 1961, člověk poprvé přistál na povrchu Měsíce (1969). Pozoruhodný je program Merkur, který produkoval snímky Země, systematický sběr dat dálkového průzkumu Země během projektu Gemini (1965-1966), program Apollo (1968-1975), během kterého byl prováděn dálkový průzkum zemského povrchu. ) a došlo k přistání člověka na Měsíci, start vesmírné stanice Skylab (1973-1974), která prováděla výzkum pozemských zdrojů, lety opakovaně použitelných kosmických lodí, které začaly v roce 1981 a také pořizování multispektrálních snímků s rozlišením 100 metrů ve viditelné a blízké infračervené oblasti pomocí devíti spektrálních kanálů.

V Sovětském svazu a později v Rusku se vesmírné programy vyvíjely paralelně s americkými vesmírnými programy. Let Jurije Gagarina 12. dubna 1961, který se stal prvním letem člověka do vesmíru, starty kosmických lodí Vostok (1961-1963), Voskhod (1964-1965) a Sojuz, práce na oběžné dráze vesmírných stanic "Salute" (první duben 19, 1971).

První meteorologická družice byla vypuštěna ve Spojených státech 1. dubna 1960. Sloužil k předpovědi počasí, sledování pohybu cyklónů a dalším podobným úkolům. První mezi družicemi, které sloužily k pravidelnému snímkování velkých ploch zemského povrchu, byl TIROS-1 (televizní a infračervený observační satelit).

První vyhrazená družice byla vypuštěna v roce 1972. Jmenoval se ERTS-1 (Earth Resources Technology Satellite) a používal se především pro zemědělské účely. V současné době se satelity této řady nazývají Landsat.

Jsou určeny pro pravidelné multispektrální měření území se středním rozlišením. Později, v roce 1978, byla vypuštěna první skenovací družice SEASAT, která však přenášela data pouze tři měsíce. První francouzská družice řady SPOT, se kterou bylo možné získat stereo páry snímků, byla vypuštěna na oběžnou dráhu v roce 1985. První indická družice dálkového průzkumu Země nazvaná IRS (Indian Remote Sensing) byla vypuštěna v roce 1988. Japonsko také vypustilo na oběžnou dráhu své satelity JERS MOS.

Od roku 1975 Čína pravidelně vypouští své vlastní satelity, ale data, která přijímají, stále nejsou veřejně dostupná. Evropské vesmírné konsorcium vypustilo své radarové satelity ERS na oběžnou dráhu v letech 1991 a 1995 a kanadský satelit RADARSAT v roce 1995.

Historie vývoje leteckých metod naznačuje, že nové pokroky ve vědě a technice se okamžitě používají ke zlepšení technologií získávání obrazu. Stalo se tak v polovině 20. století, kdy takové inovace jako počítače, kosmické lodě a elektronické zobrazovací systémy provedly revoluční změny v tradičních metodách leteckého fotografování – zrodilo se letecké snímání. Satelitní snímky poskytly geoinformace pro řešení problémů na regionální a globální úrovni.

V současné době jsou jasně patrné následující trendy v progresivním vývoji leteckého snímání.

• Vesmírné snímky, rychle zveřejněné na internetu, se stávají nejoblíbenějšími videoinformacemi o této oblasti pro odbornou i laickou veřejnost.
• Rozlišení a metrické vlastnosti snímků s otevřeným přístupem se rychle zlepšují. Rozšiřují se orbitální snímky s ultravysokým rozlišením – metrové a dokonce decimetrové –, které úspěšně konkurují leteckým snímkům.
• Analogové fotografické snímky a tradiční technologie jejich zpracování ztrácejí svou dřívější monopolní hodnotu. Hlavním zpracovatelským zařízením byl počítač vybavený specializovaným softwarem a periferiemi.
• Vývoj radaru za každého počasí z něj dělá progresivní metodu získávání metricky přesných prostorových geoinformací, která se začíná efektivně integrovat s optickými technologiemi leteckého snímání.
• Rychle se rozvíjí trh pro různé letecké produkty pro snímání Země. Počet komerčních kosmických lodí operujících na oběžné dráze, zejména zahraničních, neustále roste. Nejpoužívanější snímky jsou získávány zdrojovými satelitními systémy Landsat (USA), SPOT (Francie), IRS (Indie), mapovacími satelity ALOS (Japonsko), Cartosat (Indie), satelity s ultra vysokým rozlišením Ikonos, QiuckBird, GeoEye (USA ), včetně radarů TerraSAR-X a TanDEM-X (Německo), provádějících tandemový interferometrický průzkum. Systém družic pro sledování vesmíru RapidEye (Německo) je úspěšně provozován.

Letecký snímek je dvourozměrný obraz skutečných objektů, který se získává podle určitých geometrických a radiometrických (fotometrických) zákonů vzdáleným záznamem jasu objektů a je určen ke studiu viditelných a skrytých objektů, jevů a procesů okolního světa. a také určit jejich prostorovou polohu.

Rozsah měřítek moderních leteckých snímků je obrovský: může se pohybovat od 1:1000 do 1:100 000 000, tzn. stotisíckrát. Nejběžnější měřítka leteckých snímků se přitom pohybují v rozmezí 1 : 10 000 - 1 : 50 000 a kosmických - 1 : 200 000 - 1 : 10 000 000. Všechny letecké fotografie se obvykle dělí na analogové (zpravidla fotografické) a digitální (elektronické). Obraz digitálních fotografií je tvořen z jednotlivých stejných prvků - pixelů (z anglického Picture element-pixel); Jas každého pixelu je charakterizován jedním číslem.

Letecké snímky jako informační modely terénu se vyznačují řadou vlastností, mezi které patří obrazové, radiometrické (fotometrické) a geometrické. Vizuální vlastnosti charakterizují schopnost fotografií reprodukovat drobné detaily, barvy a tonální gradace objektů, radiometrické vlastnosti udávají přesnost kvantitativní registrace jasu objektů fotografií, geometrické vlastnosti charakterizují schopnost určit z fotografií velikosti, délky a oblasti objektů a jejich vzájemné polohy.

Nejlepší způsob, jak využít data z pozorování Země ze satelitů, je analyzovat je ve spojení s informacemi z jiných zdrojů.

Pořizování překrývajících se snímků z několika po sobě jdoucích orbitálních bodů (stereofotografie) umožňuje získat přesnější pohled na trojrozměrné objekty a zlepšit poměr signálu k šumu.

Použití multispektrálních obrazů je založeno na jedinečných tonálních charakteristikách různých objektů. Kombinace jasových dat ze snímků v různých spektrálních rozsazích umožňuje přesně identifikovat určité prostorové struktury. Měření pomocí velkého počtu (více než 10) úzkých zón průzkumu se nazývá hyperspektrální. S hyperspektrální fotografií se zvyšuje možnost identifikace objektů vyznačujících se přítomností absorpčních pásů, což je typické například pro znečištění. Multispektrální a hyperspektrální průzkumy umožňují efektivněji využívat rozdíly ve spektrální jasnosti fotografovaných objektů k jejich interpretaci.

Tento typ obrazu může zahrnovat i radarové snímky získané jak záznamem odražených rádiových vln různých délek, tak s různou polarizací.

Vícečasový průzkum je plánovaný průzkum v předem stanovených termínech, který umožňuje srovnávací analýzu snímků těch objektů, jejichž vlastnosti se v čase mění.

Víceúrovňové mapování – pro získání podrobnějších informací o studovaném území se používá průzkum s různou úrovní odběru vzorků.

Obvykle je celý proces sběru dat rozdělen do tří úrovní: snímkování vesmíru, letecké snímkování a pozemní výzkum.

Snímky získané metodou multipolarizačního snímání se používají ke kreslení hranic mezi objekty na základě rozdílů v polarizačních vlastnostech odraženého záření. Například odražené záření od vodní hladiny je obvykle více polarizované než odražené záření od vegetace.

Kombinovaná metoda zahrnuje použití multičasových, multispektrálních a multipolarizačních průzkumů.

Technologie pro vzdálený průzkum Země (ERS) z vesmíru je nepostradatelným nástrojem pro studium a neustálé sledování naší planety, pomáhá efektivně využívat a řídit její zdroje. Moderní technologie dálkového průzkumu Země se používají téměř ve všech oblastech našeho života.

Technologie a metody pro využití dat dálkového průzkumu vyvinuté podniky Roscosmos dnes umožňují nabízet jedinečná řešení pro zajištění bezpečnosti, zvýšení efektivity průzkumu a produkce přírodních zdrojů, zavádění nejnovějších postupů v zemědělství, předcházení mimořádným situacím a odstraňování jejich následků. , ochrana životního prostředí a kontrola změny klimatu.

Obrazy přenášené družicemi dálkového průzkumu se používají v mnoha odvětvích – zemědělství, geologický a hydrologický výzkum, lesnictví, ochrana životního prostředí, územní plánování, školství, zpravodajství a vojenské účely. Vesmírné systémy dálkového průzkumu Země umožňují v krátké době získat potřebná data z velkých oblastí (včetně těžko dostupných a nebezpečných oblastí).

V roce 2013 se Roskosmos připojil k aktivitám Mezinárodní charty o vesmíru a velkých katastrofách. Pro zajištění její účasti na aktivitách Mezinárodní charty bylo vytvořeno specializované centrum Roskosmos pro interakci s Chartou a ruským ministerstvem pro mimořádné situace.

Hlavní organizací Státní korporace Roskosmos pro organizaci příjmu, zpracování a šíření informací dálkového průzkumu Země je Vědecké centrum pro operační monitorování Země (SC OMZ) holdingu Russian Space Systems (součást Státní korporace Roskosmos). NC OMZ plní funkce pozemního komplexu pro plánování, příjem, zpracování a distribuci vesmírných informací z ruských kosmických lodí dálkového průzkumu Země.

Oblasti použití dat dálkového průzkumu Země

• Aktualizace topografických map
• Aktualizace navigačních, silničních a dalších speciálních map
• Předvídání a řízení vývoje povodní, hodnocení škod
• Monitoring zemědělství
• Řízení vodních staveb na kaskádách nádrží
• Skutečné umístění námořních plavidel
• Sledování dynamiky a stavu těžby lesa
• Monitorování prostředí
• Hodnocení škod způsobených lesními požáry
• Dodržování licenčních smluv při rozvoji ložisek nerostných surovin
• Monitorování ropných skvrn a pohybu ropných skvrn
• Monitorování ledu
• Kontrola nepovolené stavby
• Předpovědi počasí a sledování přírodních nebezpečí
• Monitorování mimořádných situací spojených s přírodními a umělými vlivy
• Plánování reakce na mimořádné události v oblastech přírodních a člověkem způsobených katastrof
• Monitoring ekosystémů a antropogenních objektů (rozšiřování měst, průmyslových zón, dopravních komunikací, vysychající nádrže atd.)
• Sledování výstavby objektů silniční dopravní infrastruktury

Regulační dokumenty definující postup získávání a využívání geoprostorových informací

• « Koncepce rozvoje ruského vesmírného systému pro dálkový průzkum Země na období do roku 2025»
• Nařízení vlády Ruské federace č. 370 ze dne 10. června 2005, ve znění ze dne 28. února 2015 č. 182 “ Po schválení Předpisů o plánování vesmírných průzkumů, příjmu, zpracování a šíření dat dálkového průzkumu Země s vysokým lineárním rozlišením na zemi z kosmických lodí typu „Resurs-DK“»
• Nařízení vlády Ruské federace č. 326 ze dne 28. května 2007 “ O postupu při získávání, využívání a poskytování geoprostorových informací»
• Rozkaz prezidenta Ruské federace č. Pr-619GS ze dne 13. dubna 2007 a nařízení vlády Ruské federace č. SI-IP-1951 ze dne 24. dubna 2007. " O vývoji a realizaci souboru opatření k vytvoření v Ruské federaci systému federálních, regionálních a dalších provozovatelů služeb poskytovaných pomocí dat dálkového průzkumu Země z vesmíru»
• Plán implementace těchto pokynů, schválený vedoucím Roskosmosu dne 11. května 2007 “ O realizaci souboru opatření k vytvoření v Ruské federaci systému federálních, regionálních a dalších provozovatelů služeb poskytovaných pomocí dat dálkového průzkumu Země z vesmíru»
• Státní program Ruské federace" Ruské vesmírné aktivity v letech 2013-2020» schváleno usnesením vlády Ruské federace ze dne 15. dubna 2014 č. 306
• Základy státní politiky Ruské federace v oblasti kosmických aktivit na období do roku 2030 a dále, schválené prezidentem Ruské federace ze dne 19. dubna 2013 č. Pr-906
• Federální zákon ze dne 27. července 2006 N 149-FZ „O informacích, informačních technologiích a ochraně informací» se změnami a doplňky od: 27. července 2010, 6. dubna, 21. července 2011, 28. července 2012, 5. dubna, 7. června, 2. července, 28. prosince 2013, 5. května 2014

Pro potřeby státu jsou federálním, regionálním a místním výkonným orgánům poskytovány zdarma satelitní snímky první úrovně standardního zpracování (vesmírné snímky, které prošly radiometrickou a geometrickou korekcí). Je-li pro uvedené subjekty nutné získat družicové snímky vyšší úrovně standardního zpracování, je účtován poplatek za jejich produkční služby dle schváleného ceníku.