Поняття та завдання космічного моніторингу навколишнього середовища. Цілі освоєння дисципліни

Лекція 4. Дистанційні методи дослідження

Вважається, що дистанційні методи застосовувалися в географії ще дофотографічний період. Це пов'язувалося, наприклад, вивчення місцевості по мальованим перспективним зображенням, здавна відомим у картографії. Ще Леонардо да Вінчі (1500 п.) поставив питання про можливості визначення розмірів та положення предметів за їхніми двома мальованими зображеннями. Пізніше ряд учених, й у числі М. У. Ломоносов (1764 р.) і Ботан-Бопре (1791 р.), займалися практичної реалізацією цієї ідеї. При цьому тільки поява фотографії відкрила раніше небачені перспективи дистанційного зондування Землі та її вивчення на базі фотографічних зображень.

З часу винаходу фотографії французами Л. Ж. М. Дагером і Ж. Н. Ньєпсом (1839 р.) і англійцем У. Г. Ф. Толботом (1840-1841 р.), а трохи пізніше методики отримання кольорових зображень французом Л. Ж. Дюко дю Ороном (1868-1869 р.) фотографія майже відразу стала використовуватися щоб одержати наземних фотографічних знімків місцевості з її вивчення. Методами наземної фототеодолітної зйомки створено карти Альп та Скелястих гір (Р. Гюбль, В. Девіль та ін.). У той же час ставилися досліди з фотографування земної поверхні з повітряних куль - "з висоти пташиного польоту" (Ф. Надар - 1856 р., А. М. Кованько і В. Н. Срезневський - 1886 р.), а також з повітряних зміїв і прив'язаних аеростатів (Р. Ю. Тіле - 1898 р., С. А. Ульянін - 1905 р.).

Досвіди використання знімків, отриманих з повітряних куль, дали невеликі результати, але вже перші зйомки здійснили революцію. Регулярно аерозйомки нашій країні виконуються з 30-х р., і на сьогодні накопичений піввіковий фонд знімків, що повністю покривають країну, для багатьох районів з багаторазовим перекриттям, що особливо важливо для вивчення динаміки географічних об'єктів. Основний замовник та споживач цієї інформації – Головне управління геодезії та картографії, його аерогеодезичні підприємства, що використовують аерофотозйомку для топографічного картографування країни. Крім нього, слід назвати відомства, відповідальні за дослідження ресурсів країни, в системі яких створені спеціальні підрозділи «Аерогеологія», «Ліспроект», «Сільгоспаерозйомка». Через ці підрозділи аерознімальна інформація стає доступною географу-досліднику.

При використанні аерознімків досить швидко виникла вкрай важливість в отриманні все більш дрібномасштабних зображень, що, природно, обмежувалося технічними можливостями. Спроби наприкінці 50-х - початку 60-х років. монтувати великомасштабні знімки та генералізувати їх до дрібномасштабних не принесли бажаних результатів. Тому для отримання відповідних знімків було важливо збільшення стелі підйому літаків, і вже до кінця 50-х років. американські літаки «U-2» стали отримувати знімки з висоти до 20 км. Це той самий порядок висот, що й під час використання повітряних куль. А ось поява балістичних ракет та їх використання для фотографування Землі відразу на порядок підняло цю стелю.

Вже 1945 року. балістична ракета «V-2», запущена з полігону Уайт-Сендс у штаті Нью-Мексико, дозволила отримати фотографії з космосу з висоти 120 км. Наступна за цим серія запусків ракет типу «Viking» і «Aerobee» дозволила фотографувати Землю з висоти 100-150 км, а, наприклад, в 1954 році. ракета досягла висоти 250 км. На цій же висоті на початку 70-х років. проводилася зйомка території Австралії та Аргентини з англійської балістичної ракети «Skylark».

Незважаючи на недосконалість методики отримання знімків при фотографуванні з балістичних ракет, вони широко застосовувалися в 60-70-ті роки. і використовуються до теперішнього часу, головним чином завдяки їхній відносної дешевизні щодо незначних за площею територій. Відомо застосування даних знімків вивчення рослинності, типів використання земель, зокрема. сільськогосподарського, для потреб гідрометеорології та геології та при комплексних дослідженнях природного середовища.

Нова епоха в дистанційному зондуванні Землі відкрилася від часу запуску перших штучних супутників Землі 1957 року. в СРСР і наступного року в США, хоча, власне, перші запуски не мали на меті вивчення Землі космічними засобами. Перші польоти на пілотованих космічних кораблях колишнього СРСР і США - «Схід-1» (космонавт - Ю. А. Гагарін, 1961 р.) і «Mercury МА-4» (астронавт Д. Гленн, 1962 р.) також не ставлячи таких. Але з часу другого пілотованого польоту Р. З. Титова проводилася зйомка Землі. З американського корабля "Mercury МА-4" також були отримані перші фотографічні знімки. Як знімальна апаратура використовувалися ручні фотокамери.

Якщо в результаті перших польотів виходили десятки знімків, то вже до середини 60-х років. з кораблів «Gemini» було отримано понад 1000 фотографій, причому більша їх частина на кольоровій плівці і з високою роздільною здатністю на місцевості - до 50 м. При цьому район зйомки обмежувався приекваторіальними поясами Землі.

Істотний прогрес в отриманні фотографічних знімків внесли польоти «Apollo», і перш за все з погляду оптимізації вибору фотографічних матеріалів, відпрацювання методики орієнтації камер по відношенню до Землі та ін.
Розміщено на реф.
З космічних кораблів цієї серії вперше (8-12 березня 1969 року) зроблено фотографування в різних спектральних інтервалах, що започаткувало багатозональну фотографію. Перше фотографування синхронно здійснювалося чотирма камерами на різних плівках та з різними світлофільтрами.

Програма польотів космічних кораблів «Союз» спочатку мало уваги приділяла фотографування Землі, але з кінця 1969 року. була сильно розширена. Охоплення території не обмежувалося приекваторіальними районами, але все-таки було не дуже широким. Цікавим є проведення підсупутникових експериментів із синхронізації космічних зйомок з літаковими та експедиційними. Багатозональні фотографії було отримано 1973 року. при фотографуванні дев'ятиоб'єктивною камерою. З корабля «Союз-7» (1969 р.) проведено спектрографування земної поверхні, т. е. отримання та реєстрація спектральних відбивних показників об'єктів.

Подібні підсупутникові експерименти дозволили дати об'єктивну оцінку інформативності різних видів космічної зйомки, закласти основи космічних методів географічних досліджень, встановити оптимальне співвідношення космічної, аеро- та наземної зйомок під час проведення конкретних досліджень. Разом з тим підсупутникові експерименти набули великого наукового значення, розширюючи наші уявлення про передавальну функцію атмосфери, закономірності генералізації зображень зі зменшенням їх масштабів, оптичні властивості географічних об'єктів, просторову структуру ландшафтів тощо.

Знімки з високою роздільною здатністю на території (порядку 10-12 м) отримані з орбітальних станцій «Салют» і «Skylab», для чого широко використовувалися спектрозональні зйомки та нові знімальні камери, наприклад МКФ-6, а також прилади для обробки знімків.

При цьому при високій якості зображення фотографічні знімки виконуються не систематично. Лише в окремих випадках можливе отримання повторних знімків на ту саму територію. Через епізодичність зйомок і труднощів, пов'язаних з хмарністю, регулярне покриття території таким видом зйомки поки не забезпечується, тому широкого поширення набула телевізійна зйомка. До її переваг у порівнянні зі звичайною фотографією відноситься також отримання сигналів у формі зручної для їхньої автоматизованої фіксації на Землі, зберігання та обробки на ЕОМ. В цьому випадку не потрібно повертати на Землю касети з фотоплівкою.

Перша телевізійна зйомка Землі виконувалася з американських метеорологічних супутників «Tiros» з початку 60-х років. У нашій країні перші телевізійні зйомки Землі здійснені з супутників «Космос». Так, робота двох з них («Космос-144» і «Космос-156») дозволила створити метеорологічну систему, що згодом розрослася в спеціальну службу погоди (система «Метеор»).

Глобальну телевізійну зйомку Землі здійснили супутники ESSA. Незважаючи на низку труднощів, пов'язаних з спотвореннями, що виникають за рахунок сферичності Землі при охопленні великих площ (до 6 млн. км) і відносно низькому дозволі на місцевості, вони знайшли широке застосування в географічних дослідженнях щодо снігового покриву, вологості грунтів, атмосферних процесів і ін.

Телевізійні знімки стали отримувати з ресурсних супутників. Сюди відносяться знімки радянських супутників, що працюють за програмою «Метеор - Природа», та американських супутників «Landsat». Знімки, отримані за допомогою апаратури «Фрагмент» («Метеор») та багатозональної скануючої системи MSS («Landsat»), характеризуються дозволом на території близько 100м. Важливо, що зйомка виконується в чотирьох діапазонах видимої та ближньої інфрачервоної частини спектру та можливе отримання кольорових синтезованих знімків.

На сканерних знімках хорошої якості, особливо на кольорових синтезованих знімках, виділяються в цілому ті ж об'єкти, що і на фотографічних знімках, але при цьому забезпечується регулярна повторюваність зйомки та зручність автоматизованої обробки знімків, що надходять у цифровому вигляді. З цієї причини, при збереженні всього перерахованого вище широкого кола завдань, що вирішуються за цими знімками, на перше місце при використанні сканерних знімків виступають завдання оперативного контролю стану природного середовища та антропогенних утворень, за їх змінами, в т.ч. сезонними.

Першим супутником, націленим на дослідження природних ресурсів Землі, став «ERTS», що давав дозвіл на місцевості в 50-100 м. Зйомка з супутника «Landsat-4» за допомогою апаратури «Thematic catographer» дозволила досягти дозволу в спектрі і дозволила досягти дозволу в 3 ближній інфрачервоній області спектру до 6. Ще більша роздільна здатність (до 10 м) у знімків із французького супутника «Spot», тут забезпечується отримання стереопар, а також регулярність повторення зйомки. Для вивчення природних ресурсів використовується також багатозональна зйомка телевізійними скануючими системами супутників «Метеор».

З 1972 року. з введенням в експлуатацію першого ресурсного штучного супутника Землі (ІСЗ) «ERTS-1», а потім і наступних, що забезпечують високоякісну регулярну зйомку земної поверхні з періодичністю 18 діб з великою оглядовістю та високою просторовою роздільною здатністю, легко доступну споживачам, почався найбільш плідний. зйомки в наукових та практичних цілях у багатьох країнах світу. Було зроблено нові географічні відкриття, виявлено родовища різних з корисними копалинами тощо. буд. До багатьох наук про Землю міцно увійшов цей метод досліджень, що дозволив істотно розширити можливості традиційних географічних досліджень, і піднятися більш високий рівень пізнання закономірностей будови і функціонування географічної оболонки Землі.

У нашій країні в народногосподарських цілях введено в експлуатацію ШСЗ «Ресурс-Ф», що забезпечує синхронне багатозональне та різномаштабне фотографування земної поверхні. Чорно-біла зйомка в трьох зонах видимої та ближньої ІЧ областей спектру, а також спектрозональна зйомка реалізуються в масштабах 1:1000000 та 1:200000 з просторовим дозволом знімків відповідно 30 і 10 м. Матеріали космічної зйомки у наукових дослідженнях та різних галузях господарства. Особливо велике його значення при комплексному та тематичному картографуванні земної поверхні. Сьогодні застосування космічних знімків стало нормою картографічного виробництва. Вони використовуються при складанні оригінальних і оновленні раніше створених карт, забезпечуючи високу точність передачі конфігурації об'єктів, що картографуються, отримання порівнянних відомостей про об'єкти і явища, поширених на великих площах, в один тимчасовий період, а також гарантуючи необхідну періодичність зйомки для сучасного обновлення. Матеріали космічної зйомки стали основою складання нового виду картографічної продукції - фотокарт топографічних, загальногеографічних та тематичних різних масштабів. У 1978 року. була створена перша космофототектонічна карта Арало-Каспійського регіону масштабу 1:2500000. За кордоном опубліковані кольорові та чорно-білі фотокартки та фотоатласи на окремі держави та материки.

Слід сказати, що об'єктом телевізійної зйомки служить не тільки Земля, але і цілий ряд інших планет або космічних тіл. Можна згадати зйомки Місяця станцією «Місяць», «Surveyor», «Ranger», Венери - «Венера»; Марса, Венери, Меркурія - з апаратів «Mariner», «Viking»; зйомки комети Галлея та ін.

Згадаємо також про фототелевізійні знімки, що поєднують переваги фотографічного методу, і, перш за все, високий дозвіл на місцевості, і телевізійних. Перші фототелевізійні знімки отримані станціями «Місяць-3» і «Зонд-3» для невидимого з Землі боку Місяця, Марса - «Марс-4» та «Марс-5» та ін.

З метою популяризації матеріалів космічної зйомки у низці країн випускають добре ілюстровані альбоми та атласи кольорових знімків, отриманих із радянських та американських космічних літальних апаратів. Серед них опублікована в СРСР монографія «Планета Земля з космосу» (1987), спільне радянсько-американське видання «Наш дім - Земля» (1988), вітчизняні альбоми за методикою дешифрування багатозональних аерокосмічних знімків (1982, 1988)18 , видані у ФРН альбоми знімків земної поверхні (1981), в Угорщині - національний фотоатлас та багато інших.

У нашій країні організовано два центри отримання, первинної обробки та розповсюдження космічної інформації - Державний науковий та виробничий центр «Природа» (Держцентр «Природа») для роботи з фотографічною інформацією довготривалого використання та Державний науково-дослідний центр дослідження природних ресурсів (ДержНІЦІПР) для роботи з оперативною інформацією. .

Крім складання програм зйомки та акумулювання отриманих матеріалів, центри виконують їх первинну обробку - прив'язку, анотування, полегшуючи їхнє подальше використання. На замовлення споживачів виконуються і складніші види обробки, різноманітних перетворення знімків. Оперативна інформація, призначена для автоматизованої обробки, має бути отримана у вигляді магнітних стрічок для зручності використання при роботі на ЕОМ.

Лекція 4. Дистанційні методи дослідження – поняття та види. Класифікація та особливості категорії "Лекція 4. Дистанційні методи дослідження" 2017, 2018.

Вважається, що дистанційні методи застосовувалися в географії ще дофотографічний період. Це пов'язувалося, наприклад, з вивченням місцевості за мальованими перспективними зображеннями, здавна відомими в картографії. Ще Леонардо да Вінчі (1500 р.) поставив питання про можливості визначення розмірів та положення предметів за їхніми двома мальованими зображеннями. Пізніше ряд вчених, і серед них М. У. Ломоносов (1764 р.) і Ботан-Бопре (1791 р.), займалися практичної реалізацією цієї ідеї. Однак тільки поява фотографії відкрила раніше небачені перспективи дистанційного зондування Землі та її вивчення на основі фотографічних зображень.

З часу винаходу фотографії французами Л. Ж. М. Дагером та Ж. Н. Ньєпсом (1839 р.) та англійцем У. Г. Ф. Толботом (1840-1841 рр.), а трохи пізніше методики отримання кольорових зображень французом Л. Дюко дю Ороном (1868-1869 рр.) фотографія майже одразу стала використовуватися для отримання наземних фотографічних знімків місцевості з метою її вивчення. Методами наземної фототеодолітної зйомки створено карти Альп та Скелястих гір (Р. Гюбль, В. Девіль та ін.). У той же час ставилися досліди з фотографування земної поверхні з повітряних куль – «з висоти пташиного польоту» (Ф. Надар – 1856 р., А. М. Кованько та В. Н. Срезневський – 1886 р.), а також з повітряних зміїв і прив'язаних аеростатів (Р. Ю. Тіле - 1898, С. А. Ульянін - 1905).

Досвіди використання знімків, отриманих з повітряних куль, дали невеликі результати, але вже перші зйомки здійснили революцію. Регулярно аерозйомки в нашій країні виконуються з 30-х рр.., і на сьогодні накопичений піввіковий фонд знімків, що повністю покривають країну, для багатьох районів з багаторазовим перекриттям, що особливо важливо для вивчення динаміки географічних об'єктів. Основний замовник та споживач цієї інформації – Головне управління геодезії та картографії, його аерогеодезичні підприємства, що використовують аерофотозйомку для топографічного картографування країни. Крім нього, слід назвати відомства, відповідальні за дослідження ресурсів країни, у системі яких створено спеціальні підрозділи «Аерогеологія», «Ліспроект», «Сільгоспаерозйомка». Через ці підрозділи аерознімальна інформація стає доступною географу-досліднику.

При використанні аерознімків досить швидко виникла потреба в отриманні дедалі більш дрібномасштабних зображень, що, природно, обмежувалося технічними можливостями. Спроби наприкінці 50-х – на початку 60-х рр. н. монтувати великомасштабні знімки та генералізувати їх до дрібномасштабних не принесли бажаних результатів. Тому для отримання відповідних знімків було важливим збільшення стелі підйому літаків, і вже до кінця 50-х років. американські літаки U-2 стали отримувати знімки з висоти до 20 км. Це той самий порядок висот, що й під час використання повітряних куль. А ось поява балістичних ракет та їх використання для фотографування Землі відразу на порядок підняла цю стелю.

Вже 1945 р. балістична ракета «V-2», запущена з полігону Уайт-Сендс у штаті Нью-Мексико, дозволила отримати фотографії з космосу з висоти 120 км. Наступна серія запусків ракет типу «Viking» і «Aerobee» дозволила фотографувати Землю з висоти 100-150 км, а, наприклад, в 1954 р. ракета досягла висоти в 250 км. На цій же висоті на початку 70-х років. проводилася зйомка території Австралії та Аргентини з англійської балістичної ракети Skylark.

Незважаючи на недосконалість методики отримання знімків при фотографуванні з балістичних ракет, вони широко застосовувалися у 60-70-ті роки. і використовуються до теперішнього часу, головним чином завдяки їхній відносної дешевизні щодо незначних за площею територій. Відомо застосування даних знімків для вивчення рослинності, типів використання земель, у тому числі сільськогосподарського, для потреб гідрометеорології та геології та при комплексних дослідженнях природного середовища.

Нова ера в дистанційному зондуванні Землі відкрилася з часу запуску перших штучних супутників Землі в 1957 р. в СРСР і наступного року в США, хоча, власне, перші запуски не мали на меті вивчення Землі космічними засобами. Перші польоти на пілотованих космічних кораблях колишнього СРСР та США – «Схід-1» (космонавт – Ю. А. Гагарін, 1961 р.) та «Mercury МА-4» (астронавт Д. Гленн, 1962 р.) також не ставили таких задач. Але з часу другого пілотованого польоту Р. З. Титова проводилася зйомка Землі. З американського корабля "Mercury МА-4" також були отримані перші знімки. Як знімальна апаратура використовувалися ручні фотокамери.

Якщо в результаті перших польотів виходили десятки знімків, то вже до середини 60-х років. з кораблів «Gemini» було отримано понад 1000 фотографій, причому більша їх частина на кольоровій плівці і з високою роздільною здатністю на місцевості - до 50 м. Проте район зйомки обмежувався приекваторіальними поясами Землі.

Істотний прогрес в отриманні фотографічних знімків внесли польоти «Apollo», і перш за все з точки зору оптимізації вибору фотографічних матеріалів, відпрацювання методики орієнтації камер по відношенню до Землі та ін. З космічних кораблів цієї серії вперше (8-12 березня 1969) фотографування в різних спектральних інтервалах, що започаткувало багатозональну фотографію. Перше фотографування синхронно здійснювалося чотирма камерами на різних плівках та з різними світлофільтрами.

Програма польотів космічних кораблів «Союз» спочатку мало приділяла уваги фотографуванню Землі, але з кінця 1969 р. була сильно розширена. Охоплення території не обмежувалося приекваторіальними районами, але все-таки було не дуже широким. Цікавим є проведення підсупутникових експериментів із синхронізації космічних зйомок з літаковими та експедиційними. Багатозональні фотографії були отримані у 1973 р. під час фотографування дев'ятиоб'єктивною камерою. З корабля "Союз-7" (1969 р.) проведено спектрографування земної поверхні, тобто отримання та реєстрація спектральних відбивних характеристик об'єктів.

Подібні підсупутникові експерименти дозволили дати об'єктивну оцінку інформативності різних видів космічної зйомки, закласти основи космічних методів географічних досліджень, встановити оптимальне співвідношення космічної, аеро- та наземної зйомок під час проведення конкретних досліджень. Разом з тим підсупутникові експерименти набули великого наукового значення, розширюючи наші уявлення про передавальну функцію атмосфери, закономірності генералізації зображень зі зменшенням їх масштабів, оптичні властивості географічних об'єктів, просторову структуру ландшафтів тощо.

Знімки з високою роздільною здатністю на місцевості (порядку 10-12 м) отримані з орбітальних станцій «Салют» та «Skylab», для чого широко використовувалися спектрозональні зйомки та нові знімальні камери, наприклад МКФ-6, а також прилади для обробки знімків.

Однак при високій якості зображення фотографічні знімки виконуються не систематично. Лише в окремих випадках можливе отримання повторних знімків на ту саму територію. Через епізодичність зйомок і труднощів, пов'язаних з хмарністю, регулярне покриття території таким видом зйомки поки що не забезпечується, тому широкого поширення набула телевізійна зйомка. До її переваг у порівнянні зі звичайною фотографією відноситься також отримання сигналів у формі зручної для їхньої автоматизованої фіксації на Землі, зберігання та обробки на ЕОМ. В цьому випадку не потрібно повертати на Землю касети з фотоплівкою.

Перша телевізійна зйомка Землі виконувалася з американських метеорологічних супутників Tiros з початку 60-х років. У нашій країні перші телевізійні зйомки Землі здійснено із супутників «Космос». Так, робота двох із них («Космос-144» та «Космос-156») дозволила створити метеорологічну систему, яка згодом розросла у спеціальну службу погоди (система «Метеор»).

Глобальну телевізійну зйомку Землі здійснили супутники ESSA. Незважаючи на низку труднощів, пов'язаних з спотвореннями, що виникають за рахунок сферичності Землі при охопленні великих площ (до 6 млн. км) і відносно низькому дозволі на місцевості, вони знайшли широке застосування в географічних дослідженнях щодо снігового покриву, вологості грунтів, атмосферних процесів і ін.

Телевізійні знімки почали отримувати із ресурсних супутників. Сюди відносяться знімки радянських супутників, що працюють за програмою «Метеор – Природа», та американських супутників «Landsat». Знімки, отримані за допомогою апаратури «Фрагмент» («Метеор») та багатозональної скануючої системи MSS («Landsat»), характеризуються роздільною здатністю біля 100м. Важливо, що зйомка виконується в чотирьох діапазонах видимої та ближньої інфрачервоної частини спектру та можливе отримання кольорових синтезованих знімків.

На сканерних знімках хорошої якості, особливо на кольорових синтезованих знімках, виділяються в цілому ті ж об'єкти, що і на фотографічних знімках, але при цьому забезпечується регулярна повторюваність зйомки та зручність автоматизованої обробки знімків, що надходять у цифровому вигляді. Тому, при збереженні всього перерахованого вище широкого кола розв'язуваних за цими знімками завдань, на перше місце при використанні сканерних знімків виступають завдання оперативного контролю стану природного середовища та антропогенних утворень, за їх змінами, зокрема сезонними.

Першим супутником, націленим на вивчення природних ресурсів Землі, став «ERTS», що давав дозвіл на місцевості в 50-100 м. Зйомка з супутника «Landsat-4» за допомогою апаратури «Thematic catographer» дозволила досягти дозволу в 30 м зі збільшенням числа спектральних каналів у видимій та ближній інфрачервоній області спектру до 6. Ще більша роздільна здатність (до 10 м) у знімків із французького супутника «Spot», тут забезпечується отримання стереопар, а також регулярність повторення зйомки. Для вивчення природних ресурсів також використовується багатозональна зйомка телевізійними скануючими системами супутників «Метеор».

З 1972 р. з введенням в експлуатацію першого ресурсного штучного супутника Землі (ІСЗ) «ERTS-1», а потім і наступних, що забезпечують високоякісну регулярну зйомку земної поверхні з періодичністю 18 діб з великою оглядовістю та високою просторовою роздільною здатністю, легко доступну для споживачів. найбільш плідний період застосування матеріалів космічної зйомки у наукових та практичних цілях у багатьох країнах світу. Було створено нові географічні відкриття, виявлено родовища різних з корисними копалинами тощо. буд. До багатьох наук про Землю міцно увійшов цей метод досліджень, що дозволив істотно розширити можливості традиційних географічних досліджень, і піднятися більш високий рівень пізнання закономірностей будови і функціонування географічної оболонки Землі.

У нашій країні в народногосподарських цілях введено в експлуатацію ШСЗ «Ресурс-Ф», що забезпечує синхронне багатозональне та різномаштабне фотографування земної поверхні. Чорно-біла зйомка в трьох зонах видимої та ближньої ІЧ областей спектру, а також спектрозональна зйомка здійснюються в масштабах 1:1000000 та 1:200000 з просторовою роздільною здатністю знімків відповідно 30 і 10 м. Матеріали космічної зйомки, отримані у наукових дослідженнях та різних галузях господарства. Особливо велике його значення при комплексному та тематичному картографуванні земної поверхні. Нині застосування космічних знімків стало нормою картографічного виробництва. Вони використовуються при складанні оригінальних і оновленні раніше створених карт, забезпечуючи високу точність передачі конфігурації об'єктів, що картографуються, отримання порівнянних відомостей про об'єкти і явища, поширених на великих площах, в один тимчасовий період, а також гарантуючи необхідну періодичність зйомки для сучасного оновлення карт. Матеріали космічної зйомки стали основою складання нового виду картографічної продукції - фотокарт топографічних, загальногеографічних та тематичних різних масштабів. У 1978 р. було створено першу космофототектонічна карта Арало-Каспійського регіону масштабу 1:2500000. За кордоном опубліковані кольорові та чорно-білі фотокартки та фотоатласи на окремі держави та материки.

Слід сказати, що об'єктом телевізійної зйомки є не тільки Земля, а й ціла низка інших планет або космічних тіл. Можна згадати зйомки Місяця станцією "Місяць", "Surveyor", "Ranger", Венери - "Венера"; Марса, Венери, Меркурія – з апаратів «Mariner», «Viking»; зйомки комети Галлея та ін.

Згадаємо також про фототелевізійні знімки, що поєднують переваги фотографічного методу, і, насамперед, високий дозвіл на місцевості, і телевізійних. Перші фототелевізійні знімки отримані станціями «Місяць-3» та «Зонд-3» для невидимого із Землі боку Місяця, Марса – «Марс-4» та «Марс-5» та ін.

З метою популяризації матеріалів космічної зйомки у низці країн випускають добре ілюстровані альбоми та атласи кольорових знімків, отриманих із радянських та американських космічних літальних апаратів. Серед них опублікована в СРСР монографія «Планета Земля з космосу» (1987), спільне радянсько-американське видання «Наш дім - Земля» (1988), вітчизняні альбоми за методикою дешифрування багатозональних аерокосмічних знімків (1982, 1988), що вийшов у США. Америки (1987), видані у ФРН альбоми знімків земної поверхні (1981), в Угорщині – національний фотоатлас та багато інших.

У нашій країні організовано два центри отримання, первинної обробки та розповсюдження космічної інформації - Державний науковий та виробничий центр «Природа» (Держцентр «Природа») для роботи з фотографічною інформацією довготривалого використання та Державний науково-дослідний центр дослідження природних ресурсів (ДержНІЦІПР) для роботи з оперативною сканерною інформацією.

Крім складання програм зйомки та акумулювання отриманих матеріалів, центри виконують їх первинну обробку - прив'язку, анотування, полегшуючи їхнє подальше використання. На замовлення споживачів виконуються і складніші види обробки, різноманітних перетворення знімків. Оперативна інформація, призначена для автоматизованої обробки, може бути отримана у вигляді магнітних стрічок для зручності використання при роботі на ЕОМ.

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ ФЕДЕРАЛЬНА ДЕРЖАВНА АВТОНОМНА

ОСВІТНА УСТАНОВА ВИЩОЇ ПРОФЕСІЙНОЇ ОСВІТИ

КАЗАНСЬКИЙ (ПРИВОЛЖСЬКИЙ) ФЕДЕРАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Інститут екології та географії

Кафедра географії та картографії

Реферат

Дистанційні методи дослідження Землі

Виконав студент ІІІ курсу

групи №02-106

Ялалов Д.

Науковий керівник:

ДенмухаметовР.Р.

Казань - 2013

Вступ

1. Дистанційні методи

2. Виникнення космічних методів

3. Аерофотозйомка

3.1. Виникнення аерофотозйомки

3.2. Використання аерофотозйомки в народному господарстві

4. Дистанційні дослідження при пошуках корисних копалин

5. Методики автоматизації дешифрування космічних матеріалів

Висновок

Список використаних джерел

Вступ

Стрімкий розвиток космонавтики, успіхи у вивчення навколоземного та міжпланетного космічного простору, виявилося дуже висока ефективність використання навколоземного космосу та космічних технологій на користь багатьох наук про Землю: географія, гідрологія, геохімія, геологія, океанологія, геодезія, гідрологія, землезнавство.

Використання штучних супутників Землі для зв'язку та телебачення, оперативного та довгострокового прогнозування погоди та гідрометеорологічної обстановки, для навігації на морських шляхах та авіаційних трасах, для високоточної геодезії, вивчення природних ресурсів Землі та контролю довкілля стає все більш звичним. У найближчій та віддаленій перспективі різнобічне використання космосу та космічної техніки в різних галузях господарства значно зросте

1. Дистанційніметоди

Дистанційні методи - загальна назва методів вивчення наземних об'єктів та космічних тіл неконтактним шляхом на значній відстані (наприклад, з повітря або з космосу) різними приладами у різних сферах спектру (Рис.1). Дистанційні методи дозволяють оцінювати регіональні особливості об'єктів, що вивчаються, що виявляються на великих відстанях. Термін набув поширення після запуску в 1957 році першого у світі штучного супутника Землі та зйомки зворотного боку Місяця радянською автоматичною станцією "Зонд-3" (1959).

Мал. 1. Основні геометричні параметри скануючої системи: - Кут огляду; Х та У - лінійні елементи сканування; dx та dy - елементи зміни миттєвого кута зору; W - напрямок руху

Розрізняють активнідистанційні методи, засновані на використанні відбитого об'єктами випромінювання після опромінення їх штучними джерелами, та пасивні, які вивчають власне випромінювання тіл та відбите ними сонячне. Залежно від розташування приймачів дистанційні методи поділяють на наземні (у тому числі надводні), повітряні (атмосферні або аеро-) і космічні. За типом носія апаратури дистанційні методи розрізняють літакові, вертолітні, аеростатні, ракетні, супутникові дистанційні методи (вгеолого-геофізичні дослідження - аерофотозйомка, аерогеофізична зйомка та космічна зйомка). Відбір, порівняння та аналіз спектральних характеристик у різних діапазонах електромагнітного випромінювання дозволяють розпізнати об'єкти та отримати інформацію про їх розмір, щільність, хімічний склад, фізичні властивості та стан. Для пошуків радіоактивних руд та джерел використовується g-діапазон, для встановлення хімічного складу гірських порід та ґрунтів. - ультрафіолетова частина спектра; світловий діапазон найбільш інформативний при вивченні грунтів та рослинного покриву, інфрачервона (ІЧ) - дає оцінки температур поверхні тіл, радіохвилі - інформацію про рельєф поверхні, мінеральний склад, вологість і глибинні властивості природних утворень та про атмосферні шари.

За типом приймача випромінювання дистанційні методи поділяють на візуальні, фотографічні, фотоелектричні, радіометричні та радіолокаційні. У візуальному методі (опис, оцінка та замальовки) реєструючим елементом є око спостерігача. Фотографічні приймачі (0,3-0,9 мкм) мають ефект накопичення, проте вони мають різну чутливість у різних областях спектру (селективні). Фотоелектричні приймачі (енергія випромінювання перетворюється безпосередньо на електричний сигнал за допомогою фотомножників, фотоелементів та інших фотоелектронних приладів) також селективні, але більш чутливі і менш інерційні. Для абсолютних енергетичних вимірювань у всіх галузях спектра, і особливо в ІЧ, використовують приймачі, що перетворюють теплову енергію в інші види (найчастіше в електричні), для представлення даних в аналоговій або цифровій формі на магнітних та інших носіях інформації для їх аналізу за допомогою ЕОМ . Відеоінформація, отримана телевізійними, сканерними (рис.), панорамними камерами, тепловізійними, радіолокаційними (бокового та кругового огляду) та іншими системами, дозволяє вивчити просторове положення об'єктів, їхню поширеність, прив'язати їх безпосередньо до карти.

2. Виникнення космічних методів

В історії космічного фотографування може бути виділено три етапи. До першого етапу слід віднести фотографування Землі з висотних, а потім з балістичних ракет, що відноситься до 1945-1960 рр.. Перші світлини земної поверхні були отримані ще наприкінці XIX ст. - початку ХХ ст., тобто ще до використання з цією метою авіації. Перші досліди з підйому фотоапаратів на ракетах почав проводити в 1901-1904 рр. німецький інженер Альфред Мауль у Дрездені. Перші знімки були отримані з висоти 270-800 м, мали розмір кадру 40х40 мм. У цьому випадку фотографування проводилося під час спуску ракети з фотоапаратом на парашуті. У 20-30 гг. ХХ ст. у ряді країн робилися спроби використання ракет для зйомки земної поверхні, проте у зв'язку з малими висотами підйому (10-12 км) вони виявилися неефективними.

Зйомки Землі з балістичних ракет зіграли важливу роль у передісторії вивчення природних ресурсів із різних космічних літальних апаратів. За допомогою балістичних ракет було отримано перші дрібномасштабні зображення Землі з висоти понад 90-100 км. Найперші космічні фотографії Землі було зроблено 1946 р. з допомогою балістичної ракети "Вікінг-2" з висоти близько 120 км на полігоні Уайт-Сенд (Нью-Мексико, США). Протягом 1946-1958 років. на цьому полігоні проводилися запуски балістичних ракет у вертикальному напрямку та після досягнення максимальної висоти (близько 400 км) відбувалося їх падіння на Землю. На траєкторії падіння здійснювалося отримання фотографічних зображень земної поверхні в масштабі 1:50 000 - 1:100 000. на радянських метеорологічних ракетах також стала встановлюватись фотоапаратура. Знімки виконували під час спуску на парашуті головної частини ракети. У 1957-1959 pp. для зйомок в автоматичному режимі використовувалися геофізичні ракети. У 1959-1960 pp. на висотних стабілізованих у польоті оптичних станціях було встановлено фотографічні камери кругового огляду, з допомогою яких отримали фотографії Землі з висоти 100-120 км. Фотографування проводилося в різні боки, в різні пори року, в різні години дня. Це дозволило простежити сезонні зміни космічного зображення природних особливостей Землі. Знімки, отримані з балістичних ракет, були недосконалі: були великі розбіжності у масштабі зображення, мала площа, нерегулярність запусків ракет. Але ці роботи були необхідні для відпрацювання техніки та методики зйомок земної поверхні зі штучних супутників Землі та пілотованих кораблів.

Другий етап фотографування Землі з Космосу охоплює період із 1961 по 1972 р. і називається експериментального. 12 квітня 1961 р. перший космонавт СРСР (Росії) Ю. А. Гагарін вперше вів візуальне спостереження Землі через ілюмінатори корабля "Схід". 6 серпня 1961 р. космонавт Г. С. Титов на кораблі "Схід-2" виконував спостереження та зйомку земної поверхні. Зйомка проводилася через ілюмінатори окремими сеансами протягом усього польоту. Унікальну наукову цінність мають дослідження, виконані у цей період на космічних пілотованих кораблях серії "Союз". З борту корабля "Союз-3" проводилося фотографування денного та сутінкового горизонту Землі, земної поверхні, а також спостереження за тайфунами, циклонами, лісовими пожежами. З борту корабля "Союз-4" та "Союз-5" велися візуальні спостереження за земною поверхнею, фото- та кінозйомка, у тому числі районів Каспійського моря. Експерименти великого господарського значення були виконані за спільною програмою науково-дослідним судном "Академік Ширшов", супутником "Метеор" та пілотованим космічним кораблем "Союз-9". Програмою досліджень у цьому випадку було передбачено спостереження Землі з використанням оптичних приладів, фотографування геолого-географічних об'єктів з метою складання геологічних карт та можливих районів залягання корисних копалин, спостереження та фотографування атмосферних утворень з метою складання метеорологічних прогнозів. У цей же період було проведено радіолокаційну та теплову зйомку Землі та експериментальне фотографування в різних зонах видимого сонячного спектру, пізніше названого багатозональним фотографуванням.

3. Аерофотозйомка

Аерофотозйомка - це фотографування земної поверхні з літака чи вертольота. Воно проводиться вертикально вниз або похило до площини горизонту. У першому випадку виходять планові знімки, у другому – перспективні. Щоб мати зображення великого району, робиться серія пташиного польоту, а потім вони монтуються разом. Знімки робляться з перекриттям, щоб одна й та сама ділянка потрапила на сусідні кадри. Два кадри становлять стереопару. Коли ми розглядаємо їх у стереоскопі, зображення виглядає об'ємним. Аерофотозйомка проводиться з використанням світлофільтрів. Це дозволяє бачити особливості природи, які не помітиш неозброєним оком. Якщо зробити зйомку в інфрачервоних променях, можна побачити як земну поверхню, а й деякі риси геологічної будови, умови залягання грунтових вод.

Аерофотозйомка широко використовується для вивчення ландшафтів. З її допомогою складаються точні топографічні карти без проведення численних важких зйомок на поверхні Землі. Вона допомагає археологам знаходити сліди давніх цивілізацій. Відкриття в Італії похованого етруського міста Спини було здійснено за допомогою аерофотозйомок. Про це місті згадували географи минулих років, але знайти його ніяк не вдавалося, поки в болотистій дельті річки По не стали проводити осушувальні роботи. Меліоратори використовували аерофотознімки. Деякі з них привернули увагу вчених-фахівців. На цих знімках була відбита плоска поверхня низини. Так ось, на знімках цієї місцевості проглядалися контури якихось правильних геометричних фігур. Коли почали розкопки, зрозуміли, що тут процвітало колись багате портове місто Спіна. Пташиного польоту дозволили по непримітним із землі змінам рослинності, заболоченості побачити розташування його будинків, каналів, вулиць.

Велику допомогу аероснімки надають геологам, допомагаючи простежувати простягання гірських порід, розглядати геологічні структури, виявляти виходи корінних порід на поверхню.

В наш час в тих самих районах аерофотозйомка багаторазово проводиться протягом довгих років. Якщо порівняти отримані знімки, можна визначити характер та масштаби змін природного стану. Аерофотозйомка допомагає реєструвати ступінь впливу людини на природу. Повторні знімки показують ділянки нераціонального природокористування, і на основі цих знімків плануються заходи щодо охорони природи.

3.1 Виникненняаерофотозйомки

Виникнення аерофотозйомки відноситься до кінця XIX ст. Перші фотографії земної поверхні були зроблені з повітряних кульок. Хоча вони відрізнялися безліччю недоліків, складністю отримання та подальшої обробки, зображення на них було досить чітким, що дозволяло розрізнити безліч деталей, а також отримати загальну картину регіону, що досліджується. Подальший розвиток і вдосконалення фотографії, фотоапаратів а також повітроплавання призвели до того, що знімальні пристрої стали встановлювати на літаючих апаратах, які називаються аеропланами. Під час Першої світової війни фотографування з аеропланів проводилося з метою повітряної розвідки. Фотографувалися розташування військ противника, їх зміцнення, кількість техніки. Ці дані використовувалися розробки оперативних планів ведення бойових дій.

Після закінчення Першої світової війни, вже в післяреволюційній Росії, аерофотозйомку почали використовувати для потреб народного господарства.

3.2 Використанняаерофотозйомкивнародномугосподарстві

У 1924 р. під Можайськ був створений аерофотознімальний полігон, на якому проводилося випробування новостворених аерофотоапаратів, аерофотознімальних матеріалів (фотоплівки, спеціального паперу, обладнання для прояву і друкування знімків). Цю апаратуру встановлювали на існуючі тоді літаки типу Як, Іл, новий літак Ан. Ці дослідження давали позитивні результати, що й дозволило перейти до широкого використання аерофотозйомки у народному господарстві. Аерофотографія проводилася за допомогою спеціального фотоапарата, який встановлювався в днище літака з пристроями, що усувають вібрацію. Касета фотоапарата мала плівку довжиною від 35 до 60 м та шириною 18 або 30 см, окремий знімок мав розміри 18х18 см, рідше – 30х30 см. До 50-х рр. ХХ ст. зображення на знімках було чорно-білим, пізніше почали одержувати кольорові, а потім спектральні зображення.

Спектральні зображення виконуються за допомогою світлофільтра у певній частині видимого сонячного спектру. Наприклад, можливе фотографування у червоній, синій, зеленій, жовтій частині спектру. При цьому використовується двошарова емульсія, що покриває плівку. Такий спосіб фотографування передає ландшафт у потрібних кольорах. Так, наприклад, мішаний ліс при спектральному фотографуванні дає зображення, яке легко можна підрозділяти по породах, що мають на знімку різні кольори. Після прояву та сушіння плівки готують контактні відбитки на фотопапері розміром відповідно 18х18 см або 30х30 см. Кожен знімок має номер, круглий рівень, за яким можна судити про ступінь горизонтальності знімка, а також годинник, що фіксує час у момент отримання цього знімка.

Фотографування будь-якої місцевості здійснюється в польоті, при якому літак здійснює перельоти із заходу на схід, потім зі сходу на захід. Аерофотоапарат працює в автоматичному режимі і виконує знімки, що розташовані за маршрутом літака один за одним, перекриваючи один одного на 60%. Перекриття знімків між маршрутами складає 30%. У 70-х роках. ХХ ст. на базі літака Ан був сконструйований для цього спеціальний літак Ан-30. Він забезпечений п'ятьма фотоапаратами, керування якими здійснюється за допомогою лічильної машини, а в даний час - за допомогою комп'ютера. Крім того, літак забезпечений противібраційним пристроєм, що виключає бічний знос за рахунок вітру. Він може витримувати задану висоту польоту. Перші досліди використання аерофотозйомки в народному господарстві належать до кінця 20-х років. ХХ ст. Знімки були використані у важкодоступних місцях у басейні річки Мологи. З їх допомогою проводилося вивчення, обстеження та визначення якості та продуктивності (таксація) лісів цієї території. Крім того, трохи пізніше проводилося вивчення фарватеру Волги. Ця річка на деяких ділянках часто змінювала фарватер, виникали мілини, коси, пересипи, які сильно заважали судноплавству до створення водосховищ.

Аерофотознімальні матеріали дозволили виявити закономірності в освіті та відкладення річкових наносів. Під час Другої світової війни аерофотозйомка також широко використовувалася у народному господарстві для розвідки корисних копалин, а також на фронті для виявлення переміщення живої сили та техніки супротивника, зйомки укріплень, можливих театрів воєнних дій. У післявоєнний період аерофотозйомка також використовувалася у багатьох напрямках.

4. Дистанційнідослідженняприпошукахполізнихкопалин

Так, для забезпечення розвідки родовищ вуглеводневої сировини, проектування, будівництва та експлуатації об'єктів видобутку, переробки та транспортування нафти та газу з використанням аерокосмічної інформації виробляють вивчення рельєфу, рослинності, ґрунтів та ґрунтів, їх стану у різні пори року, у тому числі в екстремальних природних умовах, наприклад, при повенях, посухах або сильних морозах, аналіз наявності та стану селищної та транспортної інфраструктури, змін компонентів ландшафтів внаслідок господарського освоєння території, у тому числі внаслідок аварій на нафтових та газових промислах та трубопроводах тощо.

При необхідності застосовують цифрування, фотограмметричну та фотометричну обробку зображень, їх геометричну корекцію, масштабування, квантування, контрастування та фільтрацію, синтезування кольорових зображень, у тому числі з використанням різних фільтрів тощо.

Підбір аерокосмічних матеріалів та дешифрування зображень проводяться з урахуванням часу доби та сезону проведення зйомки, впливу метеорологічних та інших факторів на параметри зображення, маскуючої дії хмарності, аерозольного забруднення.

Для того, щоб розширити можливості аналізу аерокосмічної інформації, використовуються не тільки прямі ознаки дешифрування, апріорно відомі або виявляються в процесі цілеспрямованого дослідження аерокосмічних зображень, але і непрямі ознаки, широко використовуються при візуальному дешифруванні. Вони, перш за все, засновані на індикаційних властивостях рельєфу, рослинності, поверхневих вод, ґрунтів та ґрунтів.

Різні результати спостерігаються при зйомці тих самих об'єктів у різних зонах спектра. Наприклад, зйомки в інфрачервоному та радіотепловому діапазонах краще фіксують температуру та вологість земної поверхні, наявність на водній поверхні нафтової плівки, але точність результатів такої зйомки може бути перекреслена сильним впливом фізичної неоднорідності поверхні суші або хвилювання на водній поверхні.

5. Методикиавтоматизаціїдешифруваннякосмічнихматеріалів

Специфіка використання матеріалів космічних зйомок пов'язана з цільовим підходом до дешифрування дистанційних матеріалів, які містять інформацію про багато територіально пов'язаних параметрів (географічних, сільськогосподарських, геологічних, техногенних тощо) природного середовища. В основу комп'ютерного візуального дешифрування покладено вимірювання чотиривимірних (дві просторові координати, яскрава і часова) і п'ятивимірних (додатково кольорове зображення при багатозональній зйомці) розподілів радіаційних потоків, що відображаються елементами та об'єктами місцевості. Тематична обробка зображення включає логічні та арифметичні операції, класифікації, фільтрацію та/або лінеаментний аналіз та серію інших методичних прийомів. Сюди слід віднести візуальне дешифрування зображення на екрані комп'ютера, яке здійснюється за допомогою стереоефекту, а також і всього арсеналу засобів комп'ютерної обробки та перетворення зображень. Широкі можливості для дослідника відкривають автоматичні класифікації багатозональних зображень (з попереднім навчанням на еталонах або з параметрами, що задаються). Класифікації засновані на тому, що різні природні об'єкти мають в різних діапазонах електромагнітного спектру яскравості, що відрізняються один від одного. Аналіз яскравостей об'єктів у різних зонах (СОХ – спектральні оптичні характеристики) дозволяє ідентифікувати та оконтурити представницькі види ландшафту, структурно-речові (виробничі та соціальні) комплекси та конкретні геологічні та техногенні тіла. Технологія оновлення космічних знімків цифрових топографічних карт на основі візуального дешифрування повинна забезпечувати наступну сукупність функцій:

1) експорт/імпорт цифрової картографічної інформації та цифрових зображень місцевості;

2) дешифрування космічних фотознімків з дотриманням оптимальних умов їх обробки:

Підготовка вихідних матеріалів для ідентифікації елементів місцевості на збільшених позитивах (плівку);

Оцінка дозволу знімків до та після первинної обробки;

Визначення прямих та непрямих дешифрувальних ознак, а також використання фотообразів типових елементів місцевості та довідкових матеріалів;

4) оцифрування космічних знімків та результатів дешифрування;

5) трансформування (ортотрансформування) цифрових космічних знімків;

6) підготовку статистичних та інших показників інформаційних ознак елементів території;

7) редагування елементів вмісту цифрової картки за результатами дешифрування знімків;

8) формування оновленої цифрової топографічної картки;

9) оформлення цифрової топографічної або тематичної картки для користувача спільно зі знімком – створення композитної цифрової фототопографічної картки.

При автоматичному та інтерактивному дешифруванні додатково можливе моделювання полів сигналів на вході приймальної апаратури аерокосмічних систем моніторингу навколишнього середовища; фільтрація зображення та операції розпізнавання образів.

Але спільне спостереження на екрані шару, отримання якого можливо різними методами, векторної цифрової карти та растрового знімка створюють нові, раніше не використані можливості для автоматизованого дешифрування та оновлення карт.

Координати контуру площадного або лінійного елемента місцевості на цифровій карті можуть служити "песмейкером" - покажчиком для зняття даних з пікселів растрового зображення місцевості з подальшим обчисленням опосередкованих характеристик навколишньої області, розмірів, що задаються, і оконтурюванням площі або нанесенням відповідної кривої в нової кривої. При нестиковуванні параметрів растру в черговому пікселі зображення можливий перехід на наступний відповідний елементу на карті і з подальшою інтерактивною ліквідацією розривів. Можливий алгоритм перервного отримання статистичних характеристик опосередкованих околиць пікселів (крапок відрізків між екстремумами або сплайнах) з урахуванням допустимої зміни характеристик растротону, а не всього масиву рівновіддалених пробних областей уздовж кривої.

Використання даних карти про рельєф місцевості дозволяє значно посилити автоматизацію алгоритмів дешифрування, особливо гідрологічних і геологічних масивів інформації за прямими ознаками, використовуючи той самий прийом зіставлення, з урахуванням геологічних і гравітаційних відносин.

Висновок

Застосування аерокосмічних технологій у дистанційному зондуванні є одним із найперспективніших шляхів розвитку цього напряму. Звичайно, як і будь-які методи дослідження, аерокосмічне зондування має свої переваги і недоліки.

Одним з основних недоліків цього методу є його відносна дорожнеча і на сьогоднішній день недостатня чіткість даних.

Вище перелічені недоліки є усунутими і малозначущими і натомість тих можливостей, які відкриваються завдяки аерокосмічним технологіям. Це можливість спостерігати великі території протягом тривалого часу, отримання динамічної картинки, розгляд впливу різних факторів на територію та їх взаємозв'язок між собою. Це відкриває можливість системного вивчення Землі та її окремих районів.

аерофотозйомка земна дистанційні космічні

переліквикористанихджерел

1. С.В. Гарбук, В.Є. Гершензон "Космічні системи дистанційного зондування Землі", "Скан-Екс", Москва 1997р., 296 стор.

2. Виноградов Б. В. Космічні методи вивчення природного середовища. М., 1976.

3. Методики автоматизації дешифрування космічних матеріалів – http://hronoinfotropos.narod.ru/articles/dzeprognos.htm

4. Дистанційні методи вивчення земної поверхні - http://ib.komisc.ru

5. Аерокосмічні методи. Фотозйомки - http://referatplus.ru/geografi

Розміщено на Allbest.ru

Подібні документи

дипломна робота , доданий 15.02.2017


Дешифрування - аналіз матеріалів аеро- та космічних зйомок з метою вилучення з них інформації про поверхню Землі. Отримання інформації шляхом безпосередніх спостережень (контактний спосіб), недоліки способу. Класифікація дешифрування.

презентація , додано 19.02.2011


Геологія як наука, об'єкти досліджень та її наукові напрями. Геологічні процеси, що формують рельєф земної поверхні. Родовище корисних копалин, класифікація їх застосування у народному господарстві. Руди чорних та легованих металів.

контрольна робота , доданий 20.01.2011


Гідрогеологічні дослідження при пошуках, розвідці та розробці родовищ твердих корисних копалин: завдання та геотехнологічні методи. Сутність і застосування підземного вилуговування металів, виплавки сірки, свердловинного видобутку пухких руд.

реферат, доданий 07.02.2012


Речовинний склад Земної кори: основні типи хімічних сполук, просторовий розподіл мінеральних видів. Поширеність металів у земній корі. Геологічні процеси, мінералоутворення, виникнення родовищ корисних копалин.

презентація , додано 19.10.2014


Аерозйомка та космічна зйомка – отримання зображень земної поверхні з літальних апаратів. Схема одержання первинної інформації. Вплив атмосфери на електромагнітне випромінювання під час зйомок. Оптичні властивості об'єктів земної поверхні.

презентація , додано 19.02.2011


Вплив видобутку з корисними копалинами на природу. Сучасні способи видобутку корисних копалин: пошук та розробка родовищ. Охорона природи розробки корисних копалин. Обробка поверхні відвалів після припинення відкритого виробітку.

реферат, доданий 10.09.2014


Етапи розробка пластів з корисними копалинами. Визначення очікуваних величин зрушень і деформацій земної поверхні у напрямку вкрест простягання пласта. Висновок про характер мульди зрушення та необхідність застосування конструктивних заходів.

практична робота , доданий 20.12.2015


Пошукові роботи як процес прогнозування, виявлення та перспективної оцінки нових родовищ корисних копалин, що заслуговують на розвідку. Поля та аномалії як сучасна основа пошуків корисних копалин. Проблема вивчення полів та аномалій.

презентація , доданий 19.12.2013


Метод геологічних блоків та паралельних розрізів підрахунку запасів копалин. Переваги та недоліки аналізованих методів. Застосування різних методів оцінки експлуатаційних запасів підземних вод. Визначення витрати підземного потоку.

Класифікація методів будуються за різними ознаками. Ісаченко за основу класифікації методів приймає їх поділ на головні ієрархічні рівні.

· Вищий рівень - основні світоглядні методи, як правило, що розробляються філософією (діалектичний, метафізичний).

· Власне-наукові дослідження, які діляться на

1) загальнонаукові методи (їх називають ще науковими підходами). Систематичний, генетичний та ряд інших.

2) спеціалізовані – наукові методи мають застосування окремих системах наук чи областях.

Більше широку класифікацію дав Ф.Н. Мельков, який будує класифікацію методів за рівнем їхньої універсальності (за широтою використання). Усі методи на 3 категорії:

1. Загальнонаукові методи– матеріалістична діалектика, її закони та основні положення становить методологію фізичної географії.

Історичний метод – системний підхід до об'єкта дослідження.

Системний підхід розглядає ПТК як складну освіту, що складається із різних блоків, які взаємодіють між собою.

1. Міждисциплінарні методи– загальні групи наук, але у кожної певної науці переважають характерні риси.

ü Математичні методи – застосування математичних знань на вирішення наукових завдань географії. Математична статистика, теорія ймовірності, математичний аналіз, теорія множин і т.д.

ü Геохімічний метод – це метод дослідження взаємозв'язків, які у природі у вигляді вивчення міграції хімічних елементів ПТК.

ü Геофізичний метод – це сукупність прийомів за допомогою яких вивчаються фізичні властивості ПТК: процеси обміну речовиною, енергією та інформацією ПТК з навколишнім середовищем і всередині себе.

ü Метод моделювання – дослідження структури ПТК, зв'язків, процесів між ними та всередині них, а також з іншими явищами в реальності за допомогою моделі. Моделі поділяються на кілька груп:

Вербальні (словесні) – це розгорнута назва ПТК, що складається у процесі дослідження.

Матричні моделі – це таблиця, де по ряду граф ранжуються ПТК.

Графічні (картографічна модель ландшафтів ПТК). До графічних моделей відносять КФГП

Математичні моделі дозволяють як формул висловити характер процесу.

ü Метод районування – поділ території на однорідні регіони з урахуванням однієї чи кількох. Використовується фізико-географічне районування (на основі обліку характеру природного компонента) та ландшафтне, що будується на основі аналізу та структури ландшафтів на певній території.

ü Географічний прогноз – наукова розробка уявлень про геокомплекси майбутнього, їх корінні властивості та різноманітність змінних складових, у тому числі обумовлені навмисними та ненавмисними результатами діяльності людини.

ü Геоекологічний метод – вивчення ПТК та ПАК з позиції гуманітарно-екологічної точки зору.

Глобальні – екологічні проблеми вивчення на рівні географічної оболонки.

Регіональні – вирішуються лише на рівні ландшафтних областей, провінцій і районів.

Локальні – проблеми вирішуються на рівні ландшафтів та урочищ.

1. Специфічні методи- Це методи, які використовуються в якійсь конкретній науці (приватними, конкретними, спеціалізованими). Наступні специфічні методи:

ü Ландшафтні – вивчення поширення структури, функціонування, динаміки, генези, тенденції ПТК. Широко використовуються

ü Літературно-картографічний – вивчення ПТК на основі аналізу літературних та картографічних джерел.

ü Порівняльно-описовий метод використовується при проведенні польових досліджень, при складанні легенд карт, при написанні тексту.

ü Експедиційний метод – одна з організаційних форм польових досліджень, пов'язана з маршрутним переміщенням.

ü Стаціонарний метод – вивчення станів та зміни властивостей ПТК та їх компонентів, засноване на тривалих спостереженнях в одному місці (року). Створюються спеціальні фізико-географічні стаціонари, зональні полігони. Такі спостереження називаються моніторинг.

ü Напівстаціонарний метод – це метод короткострокових спостережень, які проводяться не цілий рік, а лише у його період.

ü Дистанційні методи – дослідження ПТК та факторів, що впливають на них, за допомогою коштів знаходиться на відстані від об'єкта або від спостерігача.

ü Аерокосмічні методи – спостереження та зйомка з літака або з вертольота. Космічна зйомка – із супутника.

4 типи досліджень:

1. візуальні

2. фотографічні

3. електронні

4. геофізичні

Метод ГІС технологій – це набір програмних інструментів, які використовуються для введення, зберігання, маніпулювання, аналізу та відображення всієї наявної інформації. Створюються комплексні БД про ПТК.

Палеографічний метод – суть: розкрити історію розвитку ПТК слідами минулого ПТК, отже використовується різні палеогеографічні методи (реліктових рослин, залишки та відбитки розкладів)

За ознакою наукової новизни, тобто. даності їх використання. Жучкова та Раківська класифікують:

· Традиційні (порівняльно-описові, експедиційні, районування).

· Нові чи сучасні точні методи (ландшафтні, геофізичні, геохімічні, стаціонарні, математичні, аерофотозйомка).

· Найновіші методи (космічні, моделювання, прогнозування, Гіс-технологій та ін. методи).

Безперечно, найважливіші якості даних, що використовуються у процесі прийняття рішення, – актуальність, повнота та об'єктивність. Всі ці якості мають дані дистанційного зондування (ДЦЗ) Землі. Вони є ефективним інструментом, що дозволяє оперативно і детально досліджувати стан навколишнього середовища, використання природних ресурсів та отримувати об'єктивну картину світу.

Дистанційне зондування- отримання інформації про земну поверхню (включаючи розташовані на ній об'єкти) без безпосереднього контакту з нею шляхом реєстрації електромагнітного випромінювання, що надходить від неї.

Методи дистанційного зондування засновані на тому, що будь-який об'єкт випромінює та відображає електромагнітну енергію відповідно до особливостей його природи. Відмінності в довжинах хвиль та інтенсивності випромінювання можуть бути використані для вивчення властивостей віддаленого об'єкта без безпосереднього контакту з ним.

Дистанційне зондування сьогодні - це величезна різноманітність методів отримання зображень практично у всіх діапазонах довжин хвиль електромагнітного спектру (від ультрафіолетової до далекої інфрачервоної) і радіодіапазону, найрізноманітніша оглядовість зображень - від знімків з метеорологічних геостаціонарних супутників, що охоплюють практично ціле. кілька сотень квадратних метрів.

Основні переваги дистанційного моніторингу такі:

Спостерігаються та реєструються відомості про великі простори аж до всієї видимої в момент зйомки частини Земної кулі;

Завдяки великій оглядовості можна простежувати глобальні та великі регіональні особливості природи Землі;

Космічні знімки дають однотипну інформацію про важкодоступні райони з такою ж точністю, як і для добре
вивчених ділянок, що дозволяє ефективно застосовувати метод
екстраполяції дешифрувальних ознак на основі виділення
ландшафтів-аналогів;

Миттєвість зображення великих площ зводить до мінімуму вплив змінних факторів;

Можливість регулярного проведення повторних зйомок дозволяє вибрати найкращі зображення;

За матеріалами повторних зйомок вивчається динаміка при
рідних процесів;

Комплексний характер інформації, що міститься на космознімках, обумовлює їх використання для вивчення складних
процесів взаємодії компонентів природи: атмосфери та
океану, гідрологічних процесів з літогенною основою, тварин і рослин з усім різноманіттям умов їх проживання;

Завдяки природній генералізації зображення на космічних знімках відображаються найбільші та суттєві елементи ландшафтної структури географічної оболонки.
і сліди антропогенного впливу.

Історія використання даних аерокосмічного моніторингу.Дистанційні методи дослідження довкілля ведуть свою історію з найдавніших часів. Наприклад, ще Стародавньому Римі існували зображення різних географічних об'єктів як планів на стінах будинків.

У XVIII ст. визначення розмірів та просторового положення предметів відбувалося за його мальованими зображеннями у центральній проекції, які отримували за допомогою камери-обскури з піднесених місць та суден. Дослідник отримував знімки-малюнки, графічно фіксуючи оптичне зображення. Вже під час зйомки проводився відбір та узагальнення деталей зображення.

Наступними етапами розвитку дистанційних методів стали відкриття фотографії, винахід фотооб'єктиву і стереоскопа. Фотографічна реєстрація оптичного зображення дозволила отримувати практично миттєві знімки, що відрізнялися об'єктивністю, детальністю та точністю. Французький геолог та альпініст Е. Цівіаль виконав фотографування у Піренеях та Альпах.

Фотографії місцевості, зроблені з висоти пташиного польоту з повітряних куль та повітряних зміїв, одразу отримали високу картографічну оцінку. Для різних військових та цивільних цілей використовувалися знімки з прив'язних аеростатів та аеропланів.

Перші літакові зйомки здійснили революцію у дистанційному зондуванні, але вони не дозволяли отримувати необхідні дрібномасштабні зображення. Однак у 1920-1930-ті рр. фотографування місцевості з літаків широко застосовувалося до створення лісових, топографічних, геологічних карт, для розвідувальних робіт.

Наступним етапом стало використання балістичних ракет. Перший знімок земної поверхні було отримано за допомогою фотоапарата, встановленого на балістичній ракеті Fau-2німецького виробництва, запущеного 1945 р. з американського ракетного полігону White Sands.Ракета досягла висоти 120 км, після чого фотоапарат зі знятою плівкою було повернуто на Землю у спеціальній капсулі. До кінця 1950-х років. космічна зйомка Землі здійснювалася з висот до 200 км виключно з використанням апаратури, що встановлюється на балістичних ракетах і зондах. Незважаючи на недосконалість методики отримання знімків при фотографуванні з балістичних ракет, вони широко застосовувалися завдяки їх відносній дешевизні для вивчення рослинності, типів використання земель, потреб гідрометеорології та геології та при дослідженнях природного середовища.

Початком систематичного огляду поверхні Землі з космосу можна вважати запуск 1 квітня 1960 американського метеорологічного супутника TIROS-1 (Television and Infrared Observation Satellite).Перший вітчизняний ШСЗ аналогічного призначення, «Космос-122», був виведений на орбіту 25 червня 1966 р. Робота супутників серії «Космос» («Космос-144» і «Космос-156») дозволила створити метеорологічну систему, що згодом розросла погоди (система "Метеор").

Вже з часу другого пілотованого польоту Г.С.Тітова на кораблі «Схід-2» (1961) проводилася зйомка Землі. Як знімальна апаратура використовувалися ручні фотокамери.

З другої половини 1970-х років. космічні зйомки стали проводитися масово з автоматичних супутників. Першим супутником, націленим вивчення природних ресурсів Землі, став американський космічний апарат (КА) ERTS (Earth Resources Technological Satellite),згодом перейменований на Landsat,що давав дозвіл біля в 50 - 100 м.

По-справжньому широкі перспективи відкрилися перед дистанційним зондуванням з розвитком комп'ютерних технологій, перенесенням всіх основних операцій з обробки та використання даних зйомок на комп'ютери, особливо у зв'язку з появою та поширенням ГІС.

Зараз завдання оперативного супутникового контролю природних ресурсів, дослідження динаміки протікання природних процесів і явищ, аналізу причин, прогнозування можливих наслідків і вибору способів попередження надзвичайних ситуацій вважаються невід'ємним атрибутом методології збору інформації про стан території (країни, краю, міста), необхідної для прийняття та своєчасних управлінських рішень. Особлива роль відводиться супутникової інформації в геоінформаційних системах, де результати дистанційного зондування поверхні Землі (ДЗЗ) з космосу є джерелом даних, що регулярно оновлюються, необхідних для формування при-родоресурсних кадастрів та інших додатків, охоплюючи дуже широкий спектр масштабів (від 1:10 00 до 1 :10 000 000). При цьому інформація ДЗЗ дозволяє оперативно оцінювати достовірність і в разі необхідності проводити оновлення графічних шарів, що використовуються (карт дорожньої мережі, комунікацій тощо), а також може бути використана в якості растрової «підкладки» в цілій низці ГІС-додатків, без яких сьогодні вже немислима сучасна господарська діяльність.

Принципи сучасного підходу використання даних дистанційного зондування Землі. 1. Вся обробка та практично все використання ДДЗ проводиться у цифровому вигляді за допомогою комп'ютерів.

2. Усі матеріали дешифрування ДДЗ та інші одержувані
їх дані готуються до використання у складі просторових баз даних геоінформаційних систем.

3. У процесі використання ДДЗ додатково залучаються
різні дані іншого типу, організовані у вигляді
баз даних ГІС. Це можуть бути дані польових обстежень,
різні карти, інші дані дистанційного зондування,
геофізичні та геохімічні поля, що характеризують ті чи
інші природні середовища, і т.д. Ці дані використовуються безпосередньо в процесі дешифрування ДДЗ або залучаються до
спільну обробку із нею. Дешифрування та процес використання ДДЗ сьогодні слід розглядати не як окремий
ізольований процес, а як частина процесу комплексної інтерпретації та використання даних.

4. Як правило, робота з ДДЗ проводиться не з окремими
знімками, а з віртуальною мозаїкою багатьох кадрів.

5. Покращує обробку зображення - не окремий про
цес, відірваний від процесу тематичної обробки та дешифрування ДДЗ, а обробка прямо в процесі дешифрування
чи іншого використання.

6. В основному тематична обробка та дешифрування ДДЗ
ведеться або з трансформованими та прив'язаними знімками
у реальних координатних системах, або при встановленій та
ного зв'язку з реальними координатами з можливістю виконання відкладеного трансформування.

7. Картографічні проекції та системи координат більше не
трактуються як щось назавжди задане зображення; вони
перетворюються в міру необхідності як окремих точок
або об'єктів, і для цілого зображення ДДЗ.

8. Широко застосовуються методи автоматизації тематичної
обробки, автоматизації дешифрування, які, однак,
не розглядаються зазвичай як методи отримання остаточного результату, а як підручні, багаторазово застосовувані методи отримання чорнового результату, як метод дослідження
даних. Головні та остаточні рішення найчастіше приймає
людина.

9. Для комплексного аналізу даних, що включають ДДЗ, часто
застосовуються технології експертних систем та подібні до них, що поєднують неформальні знання експертів та формальні методи аналізу.

10. З процесу використання ДДЗ виключено як самостійну стадію процес збору результатів дешифрування від
слушних знімків і перенесення їх на єдину топооснову.

11. Значна частина обробки, що особливо покращують пре
утворень проводиться без внесення змін до файлів даних на диску (в оперативній пам'яті або тимчасових файлах),
тому не відбувається накопичення проміжних результатів
обробки та можливе скасування виконаних перетворень.

12. Оскільки трансформування та прив'язка знімків можуть
займати різне положення в ланцюгу обробки та використання знімків, їх не можна вважати постачальником даних або
спеціальною групою підготовки (попередньої обробки)
знімків. У низці ситуацій вона виконується кінцевим користувачем ДДЗ, зайнятим їх тематичним використанням.

13.Фотограмметричні методики, що забезпечують виконання точних геометричних вимірювань на знімках, раніше малодоступні через необхідність використання дуже дорогого, складного в експлуатації та немобільного оптико-механічного обладнання та висококваліфікованого персоналу, сьогодні, з впровадженням методів цифрової фотограмметрії та, особливо, у зв'язку з її переходом використання персональних комп'ютерів, стали доступні навіть кінцевому користувачеві ДДЗ .

Далі ми докладно зупинимося на космічному моніторингунавколишнього середовища як найбільш об'єктивному та сучасному методі відображення процесів та явищ, що відбуваються у навколишньому середовищі. Космічні методи вдало доповнюють традиційні наземні та аерометоди. Їхнє спільне використання забезпечує дослідження одночасно на локальному, регіональному та глобальному рівнях.

Основний продукт космічного моніторингу – знімок. Знімок- двовимірне зображення, отримане в результаті дистанційної реєстрації технічними засобами власного або відбитого випромінювання та призначене для виявлення, якісного та кількісного вивчення об'єктів, явищ та процесів шляхом дешифрування, вимірювання та картографування.

Космічні знімки мають велику пізнавальну цінність, посилену їх особливими властивостями, такими як велика оглядовість, генералізованість зображення, комплексне відображення всіх компонентів геосфери, регулярна повторюваність через певні інтервали часу, оперативність надходження інформації, можливість її отримання для об'єктів, недоступних вивченню іншими засобами.

Генералізація зображення на космічних знімках включає геометричне та тонове узагальнення малюнка зображення та залежить від ряду факторів - технічних (масштабу та дозволу знімків, методу та спектрального діапазону зйомки) та природних (вплив атмосфери, особливостей території). В результаті такої генералізації зображення багатьох рис земної поверхні на знімках звільняється від частковостей, в той же час розрізнені деталі об'єднуються в єдине ціле, тому чіткіше виступають об'єкти вищих таксономічних рівнів, великі регіональні та глобальні структури, зональні та планетарні закономірності.

Вплив генералізації зображення на дешифрованість космічних знімків – двоякий. Сильно узагальнене зображення зменшує можливість високоточного та детального картографування за космічними знімками, зокрема тягне за собою помилки дешифрування. Недарма прагнуть використовувати знімки високої роздільної здатності. Однак узагальненість зображення космічного знімка відноситься до його переваг. Ця властивість дозволяє використовувати космічні знімки для безпосереднього складання тематичних карт у середніх і дрібних масштабах без трудомісткого детального багатоступінчастого переходу від великих масштабів карт до дрібних, що забезпечує економію часу і засобів. По-друге, воно дає переваги смислового, змістовного плану: на космічних знімках виявляються важливі об'єкти, приховані на знімках більших масштабів.

Класифікація космічних знімків.Космічні знімки можна класифікувати за різними ознаками: залежно від вибору випромінюваних і відбивних характеристик, що реєструються, що визначається спектральним діапазоном зйомки; від технології отримання зображень та передачі їх на Землю, що багато в чому обумовлює якість знімків; від параметрів орбіти космічного носія та знімальної апаратури, що визначають масштаб зйомки, оглядовість, роздільну здатність знімків тощо.

за спектрального діапазону(рис. 4.6) космічні знімки поділяються на три основні групи:

У видимому та ближньому інфрачервоному (світловому) діапазоні;

У тепловому інфрачервоному діапазоні;

Знімки у радіодіапазоні.

за технології отримання зображення, способів отримання знімків та передачі на Землюзнімки у видимому та ближньому інфрачервоному (світловому) діапазоні поділяють на:

Фотографічні;

Телевізійні та сканерні;

Багатоелементні ПЗЗ-знімки на основі приладів із зарядовим зв'язком;

Фототелевізійні.

Знімки в тепловому інфрачервоному діапазоні є тепловими інфрачервоними радіометричними знімками. Знімки в радіодіапазоні поділяються в залежності від використання активного або пасивного принципу зйомки на мікрохвильові радіометричні, що отримуються при пасивній реєстрації випромінювання, і радіолокаційні, що отримуються під час активної локації.

за масштабукосмічні знімки поділяються на три групи:

1) дрібномасштабні (1:10 000 000 -1:100 000 000);

2) середньомасштабні (1:1 000 000 - 1:10 000 000);

3) великомасштабні (більше 1:1 000 000).

за оглядовості(майданного охоплення території одним знімком) знімки поділяються на:

Глобальні (що охоплюють всю планету, точніше, освітлену
частина однієї півкулі);

Регіональні, на яких зображуються частини материків або
великі регіони;

Локальні, де зображуються частини регіонів.

за дозволу(Мінімальній лінійній величині на території зображуваних об'єктів) знімки різняться на знімки:

Дуже низького дозволу, що вимірюється десятками кіло
метрів;

Низького дозволу, що вимірюється кілометрами;

Середнього дозволу, що вимірюється сотнями метрів;

Знімки високої роздільної здатності, що вимірюються десятками метрів (які, у свою чергу, поділяють на знімки відносно високу якість знімків, одержуваних у видимому та ближньому інфрачервоному діапазоні, їх геометричні та фотометричні властивості залежать від технології отримання знімків та передачі їх на Землю).

Фотографічні знімкиу цьому діапазоні отримують з пілотованих кораблів та орбітальних станцій або з автоматичних супутників. Відомі недоліки фотографічного методу пов'язані з необхідністю повернення плівки на Землю та обмеженим її запасом на борту. Однак цей метод дає знімки найвищої якості, з хорошими геометричними та фотометричними характеристиками. Роздільна здатність фотографічних знімків з навколоземних орбіт висотою 100 - 400 км може бути доведена до десятків сантиметрів, але такі знімки не мають великої оглядовості. Фотографічні знімки, зроблені першими радянськими космонавтами з корабля Схід, представлені в альбомі Наша планета з космосу (1964). Там розрізнялися берегові лінії морів, річки, лісу. Проте можливості їхнього використання були дуже обмежені. Потім у нашій країні фотографічна зйомка проводилася з космічних кораблів серії «Союз», з орбітальних станцій «Салют» і станцій «Мир», що змінили їх у 1986 р. Основний обсяг фотографічної інформації надходить у нашій країні зі спеціальних автоматичних супутників серії «Космос». Система цих супутників отримала тепер найменування «Ресурс-Ф» (як фотографічна підсистема загальнодержавної космічної системи дослідження природних ресурсів) (докладніше про супутники та встановлену на них апаратуру див. розділ 4.8).

Телевізійна та сканерна зйомкау цьому діапазоні дає можливість систематичного отримання зображення всієї поверхні Землі зі штучних супутників протягом тривалого часу при швидкій передачі його на приймальні станції. Під час зйомки цим методом використовуються кадрові та скануючі системи. У першому випадку на борту супутника є мініатюрна телевізійна камера (відікон), в якій оптичне зображення, побудоване об'єктивом на екрані при зчитуванні електронним променем, перетворюється на форму електросигналів і радіоканалів передається Землю. У другому випадку дзеркало сканера, що коливається, на борту носія вловлює відбитий від Землі світловий потік, що надходить на фотопомножувач. Перетворені сигнали сканера також радіоканалами передаються на Землю, де на приймальних станціях вони приймаються і записуються у вигляді зображень. При цьому кожен сигнал відноситься до певного майданчика - елемент зображення, - для якої передається інтегральна яскравість. Коливання дзеркала реалізує рядки зображення, а завдяки руху носія відбувається накопичення рядків і формується знімок, що зумовлює рядково-сітчасту поелементну структуру зображення.

Телевізійні та сканерні знімки можуть передаватися на Землю у реальному масштабі проходження супутника над об'єктом зйомки. Оперативність отримання знімків становить особливість цього методу. Телевізійна та скануюча апаратура встановлюється на полярно-орбітальних супутниках Землі.

Важливою особливістю сканерної зйомки є надходження інформації із супутника у цифровій формі, що полегшує її обробку.

Отримання багатоелементних ПЗЗ-знімківпов'язане із застосуванням електронних камер (іноді їх називають електронними сканерами). Вони використовуються багатоелементні лінійні і матричні приймачі випромінювання, які з кількох тисяч мініатюрних (розміром 10 - 20 мкм) світлочутливих елементів-детекторів - про приладів із зарядовим зв'язком (ПЗС). Їх малі розміри забезпечують високу роздільну здатність подібних знімків. Лінійний ряд детекторів (так звана лінійка ПЗЗ) реалізує одразу цілий рядок знімка, а накопичення рядків забезпечується за рахунок руху носія апаратури. Ця апаратура не має елементів конструкції, що коливаються або обертаються, що разом з високою роздільною здатністю обумовлює кращі геометричні властивості знімків.

Знімки цього вперше було отримано 1980 р. з допомогою експериментальної системи МСУ-Е на супутнику «Метеор-30». На супутнику "Ресурс-01" з 1988 р. апаратура МСУ-Е дає знімки в 3 спектральних зонах з роздільною здатністю 45 м при охопленні 45 км; для розширення смуги охоплення використовуються 2 сканери. Інформація з цих супутників надходить у цифровій формі та призначена для автоматизованої обробки.

Фототелевізійні фотографіїотримують за допомогою фотокамери, що забезпечує хорошу якість зображення. Передача експонованого та проявленого на борту зображення на Землю йде телевізійними каналами зв'язку. Фототелевізійний метод зйомки відіграв важливу роль під час зйомки планет.

Застосування фототелевізійних знімків відноситься до перших років космічних досліджень, коли якість телевізійних зображень змушувало звертатися до фотографування з борту космічних носіїв навіть при неможливості доставки знятої плівки на Землю, використовуючи телевізійний метод передачі знімків. Використання цих знімків було особливо важливо при дослідженнях Місяця та Марса.

Знімки у тепловому інфрачервоному діапазоні.Тепловий інфрачервоний діапазон охоплює довжини хвиль від 3 до 1000 мкм, проте більшість його променів не пропускається атмосферою. Є лише три вікна прозорості з довжинами хвиль 3 - 5, 8 -14 та 30 - 80 мкм, перші два з яких використовуються для зйомки. Інтенсивність випромінювання Сонця у цьому діапазоні незначна, зате хвилі довжиною 10 - 12 мкм доводиться максимум власного теплового випромінювання Землі. Оскільки в різних об'єктів земної поверхні (суші, води, по-різному зволожених ґрунтів тощо) воно неоднакове, з'являється можливість за даними реєстрації цього випромінювання судити про характер випромінюючих об'єктів. Реєструючі прилади, що працюють у цьому діапазоні (теплові інфрачервоні радіометри), дають сигнали різної сили об'єктів з різною температурою. При побудові цих сигналів зображення - теплового інфрачервоного знімка - отримують просторово зафіксовані температурні відмінності об'єктів зйомки. Зазвичай на таких знімках холодні об'єкти виглядають світлими, теплі - темними з усією гамою температурних переходів. Зйомку можна проводити вночі - на затіненій стороні Землі, а також в умовах полярної ночі. Зйомці заважає хмарність, тому що в цьому випадку реєструються температури не земної поверхні, а верхньої кромки хмар.

Крім прямого визначення температурних режимів видимих ​​об'єктів і явищ (як природних, так і штучних), теплові знімки дозволяють опосередковано виявляти те, що приховано під землею - підземні річки, трубопроводи і т.п. процеси підземної ерозії.

Дистанційне зондування в тепловій інфрачервоній області спектра - більш складне завдання, ніж у видимій та ближній інфрачервоній областях. Це зумовлено тим, що в тепловій області вимірювання чутливі до температури, яка характеризується такими властивостями для відповідних природних об'єктів:

Ці об'єкти можуть запасати і певний час звільняти збережене тепло, тобто. фактична температура визначається як поточними умовами вимірювань, а й передісторією нагрівання тієї чи іншої об'єкта;

На земній поверхні теплова енергія залежить не тільки
від сонячної радіації, а й від турбулентного теплообміну поверхні та випаровування вологи.

Тим самим було при визначенні температури земної поверхні за даними дистанційного зондування з точки зору ідентифікації теплових властивостей об'єктів дослідження необхідно враховувати обмін та зміни енергетичних потоків та еволюцію температури поверхні у часі. Зазвичай поверхню суші та океани поглинають сонячну енергію вдень і перевипромінюють частину запасеної енергії в тепловій області спектра в нічний час. Водночас атмосфера має власне теплове випромінювання, що визначає складний характер балансу радіаційних та теплових потоків. У нічний час доби ця «ускладнена» теплова енергія перевипромінюється до наступного циклу сонячного нагрівання неоднаково для різних гірських порід, ґрунтово-рослинного покриву та водних поверхонь внаслідок їх різної теплоінерційної здатності.

Знімки у радіодіапазоні.Для дистанційного вивчення Землі використовується ультракороткохвильовий діапазон радіохвиль з довжинами 1 мм - 10 м, точніше його найбільш короткохвильова частина (1 мм - 1 м), звана надвисокочастотним (НВЧ) діапазоном (у зарубіжній літературі його називають мікрохвильовим). Він значною мірою вільний від впливу атмосфери: вікно прозорості охоплює довжини хвиль від 1 см до 10 м. При зйомці в ультракороткохвильовому діапазоні фіксується або власне випромінювання Землі цього діапазону (пасивна радіометрія) або відбите штучне випромінювання (активна радіолокація).

При пасивній зйомці одержують мікрохвильові радіометричні знімки.З допомогою мікрохвильових радіометрів реєструється мікрохвильове випромінювання різних об'єктів - звані радиояркостные температури. Така зйомка називається радіотепловою або мікрохвильовою радіометричною. За сигналами випромінювання будується просторове зображення - мікрохвильовий радіометричний знімок, на якому по-різному зображуються об'єкти, що мають неоднакові випромінювальні властивості. Випромінювальні характеристики різних природних та штучних об'єктів у цьому діапазоні неоднакові. Так, випромінювання металів мінімально практично дорівнює 0; випромінювання рослинності та сухого ґрунту визначається коефіцієнтом 0,9, а води - 0,3. Це дозволяє розділяти на знімках об'єкти з різними випромінювальними властивостями, зокрема, різні за вологістю грунту, води з різним ступенем солоності, об'єкти з різною кристалічною структурою, промерзання грунтів. На таких знімках по-різному виглядають морські льоди різного віку - однорічні та багаторічні - які можуть не відрізнятися на звичайних знімках в оптичному діапазоні.

При активній зйомці радіолокації отримують власне радіолокаційні знімки.На носії встановлюється активне джерело радіовипромінювання з антеною, що діє за принципом перегляду місцевості впоперек лінії маршруту. Надісланий до Землі вузьконаправлений сигнал по-різному відбивається поверхнею і вловлюється реєструючою апаратурою. З таких рядкових сигналів формуються знімки радіолокацій, на яких відображаються шорсткість поверхні, її мікрорельєф, особливості структури і склад порід, що складають поверхню.

При розмірах нерівностей поверхні менше півдовжини хвилі поверхня об'єкта для радіохвиль як би гладка (дзеркаліт) і зображується на знімках радіолокацій найбільш темним тоном (піщані пляжі, солончаки, токіри, гладка водна поверхня). При розмірі нерівностей більше півдовжини хвилі відбувається розсіювання та дифузне відображення енергії, що залежить від величини нерівностей, їх форми, орієнтування по відношенню до радіопроменя. Вони зображуються сірим тоном різної густини. Рослинність збільшує поглинання радіохвиль та зображується світлим тоном. Таке поверхневе радіолокаційне зондування ведуть, використовуючи хвилі сантиметрового діапазону. Генеруючи випромінювання різних довжин хвиль, можна отримувати інформацію про об'єкти на певній глибині. Радіолокатори підповерхневого зондування працюють у дециметровому та метровому діапазоні (1-30 м). Вони виявляють підповерхневі неоднорідності ґрунтів, дозволяючи визначати глибину їх залягання та потужність. Наприклад, у діапазоні 0,5 – 1 м фіксуються прісні грунтові води в пісках на глибині до 20 м.

Радіолокаційні знімки можуть застосовуватися для вивчення хвилювання та приповерхневих вітрів, дослідження поверхневих та підповерхневих структур, пошуків лінз підземних вод, вивчення рослинності, картографування використання земель, вивчення міст та вирішення інших завдань.

Пасивна та активна зйомка в радіодіапазоні відрізняється від інших видів зйомки своєю погодністю, обумовленою абсолютною прозорістю атмосфери для хвиль цього діапазону спектру. Вона може проводитися вночі, при хмарності, тумані, дощі. Саме тому важливим є застосування даного діапазону для космічних зйомок, особливо для оперативних цілей.