Что такое космический снимок кратко

Обновлено: 04.07.2024

Глобус достаточно точно отображает очертания суши Земли, но применять его не всегда удобно. Более практично дать обрисовку Земли и её частей на плоскости, бумаге.

Рассмотрим в атласе изображение поверхности Земли — рисунок и план местности (рис. 14, 15), аэрофотоснимок (рис. 16), космический снимок (рис. 17) и географическую карту (рис.

18). Чем они отличаются между собой?

Аэрофотоснимок — это фотография местности, которую делают из самолёта или другого летательного аппарата с помощью специального аэрофотоаппарата в соответствующем масштабе.

Аэрофотоснимок используют во время географических и геологических исследований, инженерных поисковых работ, а также при составлении топографических карт.

Космический снимок — это фотография земной поверхности или всей планеты, которую делают автоматической фотоаппаратурой из искусственных спутников Земли.

Космические снимки дали возможность составить карты нового типа (космофотокарты). На их основе развивается такая отрасль науки, как космическая картография.

В частности, есть подробные карты Луны, Венеры, Меркурия, Марса. На плане местности все предметы и объекты воспроизводят общепринятыми условными знаками.

План местности — это изображение небольшого участка местности с помощью условных знаков и в масштабе.

На географической карте, как и на плане местности, объекты также показывают условными знаками.

Географическая карта — это изображение необходимой территории или всей планеты с помощью условных знаков и в определённом масштабе.

Совокупность условных знаков и их разъяснения называют легендой карты. Все виды условных знаков делятся на контурные, внемасштабные, линейные. Контурные знаки передают действительные размеры объекта, состоят из контура, заполненного цветом или штриховкой.

Например, лес, болото, озеро — на плане местности, горы, равнины, контуры материков — на географической карте. Внемасштабные знаки в виде геометрических фигур, символов, рисунков показывают объекты, которые нельзя обозначить в масштабе плана или карты.

Например, родник, колодец, школа на плане местности, знаки полезных ископаемых и населённых пунктов, вершины гор. Линейные знаки передают на плане и карте линейные объекты: дороги, реки, границы и др. В масштабе показывают только их длину, но не ширину.

В зависимости от величины изображаемой территории и размеров самой карты используют различные масштабы. Чем меньше территория и чем больше деталей в её воспроизведении, тем крупнее масштаб карты.

Она называется крупномасштабной. Такой масштаб имеют планы местности (1: 5000 и более). Крупномасштабными бывают и топографические карты (от 1:5000 до 1 : 200000) (рис. 19). На рис.

19 — масштаб крупнее, а на рис. 18 — меньше. На таких картах детально изображают небольшую территорию.

Используются они в военном деле, строительстве, при прокладывании дорог, в сельском хозяйстве, туристических походах и т. д. Карты с масштабом от 1:200000 до 1:1000000 называют среднемасштабными (рис. 20).

Но чаще всего человеку необходимо показать на карте огромные территории материков, отдельные страны или их регионы, а иногда и всю планету. Тогда используют мелкий масштаб, а карты называют мелкомасштабными (рис. 21).

Карты школьных атласов, стенные карты — мелкомасштабные. Например, масштаб карты полушарий в школьном атласе — 1:90 000000 (в 1 см —900 км), карты Украины— 1:6 000000 (в 1 см — 60 км).

Обрати внимание, что масштаб первой карты мельче, а второй — крупнее.

На плане и карте невозможно показать все мельчайшие объекты на местности. Они мешали бы читать изображения.

Поэтому на план и карту наносят только основные из них, т.е. изображение обобщают. Чем мельче масштаб карты, тем больше обобщенность.

План и карта — это уменьшенное изображение земной поверхности на плоскости, выполненное в масштабе.

Географические карты с изображением природных объектов (материков, океанов, гор, равнин, рек, озер и др.) называют физическими. Например, физическая карта полушарий, физическая карта Украины.

Существует несколько видов изображения Земли или её отдельных участков: глобус, план местности, географическая карта, рисунок, аэрофотоснимок, космический снимок.

В чем плюсы использования космических снимков? Какие есть популярные проекты, и с помощью каких инструментов можно самому сделать карту с космоснимками? На эти вопросы замредактора Теплицы Наталье Барановой ответил научный сотрудник Сколковского института науки и технологий, генеральный директор стартапа Geoalert…

Что такое космоснимки?

Космоснимки представляют собой наиболее реалистичное изображение местности по сравнению с картами. Сейчас, по словам гендиректора стартапа Geoalert Георгия Потапова, разрешение аэрофотосъемки на картографических сервисах в Интернете – несколько сантиметров, что позволяет рассмотреть детали, которых не увидите на картах.

Основа космоснимков – дистанционное зондирование Земли. Это наблюдение поверхности Земли наземными, авиационными и космическими средствами, оснащенными различными видами съемочной аппаратуры.

В чем их плюсы?

Во-первых, по мнению руководителя отдела тематической обработки данных дистанционного зондирования компании «Совзонд«Сергея Мышлякова, космические снимки выступают в качестве основы для топографического и тематического картографирования. Современные планы и карты, в том числе такие ресурсы, как GoogleMaps, YandexMaps, Open Street Maps, создаются именно на основе данных космической съемки.

К плюсам космосников Сергей Мышляков отнес актуальность данных, оперативность получения информации, большой единовременный пространственный охват, сопоставимость.

Также эксперты относят к плюсам важное свойство космоснимков – мультиспектральность, которая позволяет дешифрировать (выделять) разные объекты, не столь различимые или вовсе не видные в оптическом диапазоне.

На современных космических платформах установлена аппаратура, позволяющая вести наблюдения в видимом, инфракрасном, микроволновом, радиолокационном диапазонах, каждый из которых пригоден для решения широкого круга прикладных задач.

Например, в ближних инфракрасных каналах лучше различимы типы и состояние растительности, а в средних инфракрасных каналах можно, к примеру, детектировать лесные пожары.

Космоснимки популярны?

По словам Потапова, оцифровку снимков с целью создания карт может освоить любой начинающий фотограф, используя краудсорсинговые сервисы в Интернете. Однако дешифрированием по спектральным характеристикам обычно занимаются специалисты в своих тематических областях, таких как геология, природопользование, лесное хозяйство и другие.

А вот Сергей Мышляков уверен, что п роекты, связанные с использованием космических снимков, чрезвычайно популярны. Это произошло благодаря появлению в открытом доступе большого количества регулярно обновляющихся космических снимков.

Проекты с космоснимками

В Openstreetmap есть несколько инструментов картирования, в том числе очень удобный онлайн-редактор карт, который позволяет добавить внешний сервис, как подложку для оцифровки.

К последним успешным проектам Георгий Потапов отнес эффективное применение нейросетей для распознавания объектов на космоснимках и аэрофотосъемке. К таким проектам относятся все те же карты Google , часть городов в которых по территории США отрисовывается с использованием нейросетевых алгоритмов. Библиотеки Mapbox и Microsoft, которые также направлены на автоматизацию картографии.

Geoalert City (geoalert.io) анализ городской застройки по спутниковым подложкам.

Еще можно выделить такие проекты, в которых используются космоснимки:

открытая карта мира Open Street Maps;
открытая картографическая энциклопедия Wikimapia;
глобальная карта видов земель GeoWiki;
универсальный глобальный сервис мониторинга NASA WorldView;
сервис мониторинга пожаров FIRMS;
сервис мониторинга лесов ForestWatch;
сервис сельскохозяйственного мониторинга Sen2Agri;
платформа EO Browser (ESA);
сервис погоды OpenWeatherMap.

Эффект от космоснимков, по мнению Сергея Мышлякова:

точность в определении местоположения объектов (военная отрасль, кадастр, право, территориальное планирование);
оперативное реагирование на чрезвычайные ситуации и оценка мер по борьбе с ними;
оценка негативного влияния на состояние окружающей среды с целью его минимизации;
спасенные жизни;
выявленные нарушения;
принятие решений по оптимизации сельскохозяйственного производства.

Инструменты для создания карт с космоснимками

Благодаря встроенным инструментам этих сервисов карты может создавать любой желающий.

Цифрова́я ка́рта (цифрова́я ка́рта ме́стности) — цифровая модель местности, созданная путём цифрования картографических источников, фотограмметрической обработки данных дистанционного зондирования, цифровой регистрации.

О́блако то́чек (англ. point cloud) — набор вершин в трёхмерной системе координат. Эти вершины, как правило, определяются координатами X, Y и Z и, как правило, предназначены для представления внешней поверхности объекта.

В зависимости от точности результатов, которые необходимо получить при проведении мониторинга по тому или иному компоненту, явлению, процессу, от среды, в которой проходят исследования, доступных финансовых и других средств, используют различные методы мониторинга.

Радиолокационное синтезирование апертуры (РСА) — это способ, который позволяет получать радиолокационные изображения земной поверхности и находящихся на ней объектов независимо от метеорологических условий и уровня естественной освещенности местности с детальностью, сравнимой с аэрофотоснимками.

Фототелевизионное устройство — разновидность телевидения с медленной развёрткой, использующая фотоматериал в качестве промежуточного носителя неподвижного изображения высокого разрешения. Наиболее широко использовались для автоматической съёмки и передачи изображения из недоступных мест или с большого расстояния, например, земной поверхности с околоземной орбиты, или поверхности других планет с борта автоматических межпланетных станций. Высокая разрешающая способность изображений, получаемых таким.

Дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ) — наблюдение поверхности Земли наземными, авиационными и космическими средствами, оснащёнными различными видами съемочной аппаратуры. Рабочий диапазон длин волн, принимаемых съёмочной аппаратурой, составляет от долей микрометра (видимое оптическое излучение) до метров (радиоволны). Методы зондирования могут быть пассивные, то есть использующие естественное отраженное или вторичное тепловое излучение объектов на поверхности Земли, обусловленное солнечной активностью.

Звёздный датчик (англ. star tracker) — прибор в составе космического аппарата, предназначенный для определения ориентации. Является чувствительным элементом системы ориентации космического аппарата.

Сжатие изображений — применение алгоритмов сжатия данных к изображениям, хранящимся в цифровом виде. В результате сжатия уменьшается размер изображения, из-за чего уменьшается время передачи изображения по сети и экономится пространство для хранения.

Гистогра́мма (в фотографии) — это график статистического распределения элементов цифрового изображения с различной яркостью, в котором по горизонтальной оси представлена яркость, а по вертикали — относительное число пикселей с конкретным значением яркости.

Инфракрасная термография, тепловое изображение или тепловое видео — это научный способ получения термограммы — изображения в инфракрасных лучах, показывающего картину распределения температурных полей. Термографические камеры обнаруживают излучение в инфракрасном диапазоне электромагнитного спектра (примерно 0,9-14 мкм) и на основе этого излучения создают изображения, позволяющие определить перегретые или переохлаждённые места. Так как инфракрасное излучение испускается всеми объектами, имеющими.

Телевидение с медленной развёрткой (англ. slow-scan television, SSTV) — способ передачи чёрно-белого или цветного изображения по узкополосным каналам. Для передачи данных чаще всего используется любительская коротковолновая или ультракоротковолновая радиосвязь. В отличие от классического широкополосного телевидения, требующего полосы шириной 5 МГц и более, и, в зависимости от системы, передающего 25 или 30 кадров в секунду, телевидение с медленной развёрткой позволяет передавать один кадр за время.

Этот список космических телескопов (астрономических обсерваторий в космосе), сгруппированный по основным диапазонам частот : Гамма-излучение, Рентгеновское излучение, Ультрафиолетовое излучение, Видимое излучение, Инфракрасное излучение, Микроволновое излучение и Радиоизлучение. Телескопы, работающие в различных частотных диапазонах, включены во всех соответствующих разделах. Космические телескопы, которые собирают частицы, такие как ядра атомов или электроны, а также инструменты, направленные на.

Дальняя космическая связь — вид радиосвязи с космическими аппаратами, находящимися на значительном удалении от Земли. Дальняя космическая связь осложняется значительным ослаблением сигнала за счёт рассеяния в пространстве, доплеровским смещением частоты, а также значительными задержками, вызванными конечной скоростью распространения радиоволн (см. скорость света).

Цифровая фотограмметрическая станция (ЦФС, цифровая фотограмметрическая система) представляет собой набор специальных программных и аппаратных средств, предназначенных для фотограмметрической обработки данных дистанционного зондирования Земли, таких как аэросъёмка, космическая съёмка, лазерное сканирование, обработка данных, полученных с беспилотных летальных аппаратов.

Калибровка измерительных приборов — установление зависимости между показаниями средства измерительной техники (прибора) и размером измеряемой (входной) величины. Под калибровкой часто понимают процесс подстройки показаний выходной величины или индикации измерительного инструмента до достижения согласования между эталонной величиной на входе и результатом на выходе (с учётом оговорённой точности). Например, калибровкой медицинского термометра, показывающего в ванне с температурой +36,6 °С результат.

Человеко-машинный интерфейс (ЧМИ) (англ. Human-machine interface, HMI) — широкое понятие, охватывающее инженерные решения, обеспечивающие взаимодействие человека-оператора с управляемыми им машинами.

Фотограмме́трия (от фото…, др.-греч. γράμμα — запись, изображение и … метрия) — научно-техническая дисциплина, занимающаяся определением формы, размеров, положения и иных характеристик объектов по их фотоизображениям.

ПЗС, прибор с зарядовой связью (англ. CCD, Charge-Coupled Device) — общее обозначение класса полупроводниковых приборов, в которых применяется технология управляемого переноса заряда в объёме полупроводника.

Система реального времени (СРВ) — это система, которая должна реагировать на события во внешней по отношению к системе среде или воздействовать на среду в рамках требуемых временных ограничений. Оксфордский словарь английского языка говорит об СРВ как о системе, для которой важно время получения результата. Другими словами, обработка информации системой должна производиться за определённый конечный период времени, чтобы поддерживать постоянное и своевременное взаимодействие со средой. Естественно.

Инфракрасная фотография — это техника фотосъёмки, в которой используется специальная фотоплёнка или матрица цифрового фотоаппарата, чувствительные к инфракрасному световому излучению; используется специальный фильтр для цифрового фотоаппарата, который пропускает инфракрасный свет, но, блокирует видимую часть спектра. Волновой диапазон, используемый в такой фотографии, лежит в пределах от 700 до 900 нм.

Радио́метр — общее название ряда приборов, предназначенных для измерения энергетических характеристик того или иного излучения.

Микроволновый радиометр — инструмент дистанционного зондирования, производящий измерения энергии в микроволновом диапазоне (на частотах от 1 до 1000 ГГц). Большинство микроволновых радиометров оборудованы множеством приемных каналов для эффективного определения характеристик излучения, полученного со стороны атмосферы или объектов, находящихся в космосе. В настоящее время, микроволновые радиометры широко используются в различных областях деятельности человека от научных исследований в области геофизики.

Опти́ческое изображе́ние — картина, получаемая в результате прохождения через оптическую систему световых лучей, отражённых от объекта, или излучённых им. Оптическое изображение воспроизводит контуры и детали этого объекта в виде распределения освещённости.

Сенситоме́трия (от лат. sensitivus — чувствительный и греч. μετρέω — измеряю) — учение об измерении свойств светочувствительных материалов. Является одним из разделов метрологии.

Картография Венеры ведёт своё начало с 1960-х годов:13. Поскольку поверхность Венеры скрыта от наблюдений в видимом свете плотным облачным покровом, то различить детали на её поверхности стало возможным лишь с появлением достаточно мощных наземных радаров. Крупные области, имевшие на радиолокационных изображениях вид светлых пятен, получали обозначения. С увеличением числа наблюдательных данных потребовалось введение системы координат и системы наименований для деталей поверхности Венеры.

Интерьерная фотография — разновидность архитектурной фотографии, съёмка помещений, мебели и аксессуаров.

Процесс Липпмана — технология цветной фотографии, основанная на прямой регистрации спектрального состава излучения. Для этого фиксируется картина распределения стоячих волн, образующихся в толстом эмульсионном слое в результате интерференции света. Первый цветной снимок был получен Габриэлем Липпманом с помощью этого процесса в 1891 году, а годом позднее результаты успешных опытов продемонстрированы в Парижской академии наук.

Наземный лазерный сканер (НЛС) — это съёмочная система, измеряющая с высокой скоростью (от нескольких тысяч до миллиона точек в секунду) расстояния от сканера до поверхности объекта и регистрирующая соответствующие направления (вертикальные и горизонтальные углы) с последующим формированием трёхмерного изображения (скана) в виде облака точек.

Дислокация (от лат. locatio — размещение, положение) — Употребляется в понятии перемещения на местности.

Цифровое изображение — двумерное изображение, представленное в цифровом виде. В зависимости от способа описания, изображение может быть растровым или векторным.

Рентгенофлуоресцентный спектрометр — прибор, используемый для определения элементного состава вещества при помощи рентгенофлуоресцентного анализа (РФА).

Интроскопия (лат. intro — внутри, др.-греч. σκοπέω — смотрю; дословный перевод внутривидение) — неразрушающее (неинвазивное) исследование внутренней структуры объекта и протекающих в нём процессов с помощью звуковых волн (в том числе ультразвуковых и сейсмических), электромагнитного излучения различных диапазонов, постоянного и переменного электромагнитного поля и потоков элементарных частиц.

Рентгеновское зеркало — оптическое устройство, служащее для управления рентгеновским излучением (отражения рентгеновских лучей, фокусирования и рассеивания). В настоящее время технологии позволяют создавать зеркала для рентгеновских лучей и части экстремального УФ с длиной волны от 2 до 45—55 нанометров. Рентгеновское зеркало состоит из многих слоев специальных материалов (до нескольких сотен слоев).

Геоинформационная система (географическая информационная система, ГИС) — система сбора, хранения, анализа и графической визуализации пространственных (географических) данных и связанной с ними информации о необходимых объектах.

Тропосферная радиосвязь — вид радиосвязи, основанный на явлении переизлучения электромагнитных импульсов в физически неоднородной тропосфере при распространении в ней радиоволн. Передача данных происходит в диапазоне дециметровых и сантиметровых радиоволн.

Цифровая обработка изображения — использование компьютерных алгоритмов для обработки цифровых изображений. Как область цифровой обработки сигналов, цифровая обработка изображения имеет много преимуществ перед аналоговой обработкой. Она позволяет применять гораздо более широкий ряд алгоритмов к входным данным и избежать проблем, таких как добавленные шумы и искажения в процессе обработки. Поскольку изображения определяются как двухмерные (или выше), цифровая обработка изображения может быть промоделирована.

Сканография — сканированные и в последующем обработанные фоторедакторами на компьютере изображения, занимающие промежуточное место между фотографией и иллюстрацией. Основная идея заключается в том, что предметы размещаются прямо на стеклянной панели сканера и сканируются точно так же, как и обычные документы или рисунки. Изображение, полученное путем сканирования, называется сканограммой.

Субмиллиметровая астрономия (англ. Submillimetre astronomy) — раздел наблюдательной астрономии, связанный с наблюдениями в субмиллиметровом диапазоне длин волн (терагерцевое излучение). Астрономы помещают субмиллиметровый диапазон между далёким инфракрасным диапазоном и микроволновым диапазоном, то есть в области длин волн от нескольких сотен микрометров до миллиметра. В субмиллиметровой астрономии единицей измерения длин волн зачастую является микрон.

Георадар — радиолокатор, для которого исследуемой средой может быть земля, грунт (отсюда наиболее распространённое название), пресная вода, горы.

Стереомикро́скоп, бинокуляр (от стерео, греч. στερεός — твёрдый, пространственный) — микроскоп для рассматривания предметов с объёмным их восприятием. Изображения предмета образуют стереопару, что обеспечивает передачу объектов в соответствии с тем, как их раздельно видит правый и левый глаз человека. Стереомикроскопы обычно обеспечивают смену увеличений - большинство современных стереомикроскопов имеют панкратическую (zoom), либо ступенчатую систему Галилея, в упрощенных микроскопах данная система.

Дифракцио́нный преде́л — это минимальное значение размера пятна (пятно рассеяния), которое можно получить, фокусируя электромагнитное излучение. Меньший размер пятна не позволяет получить явление дифракции электромагнитных волн.

Ка́устика (от греч. καύστικος, жгучий) — огибающая семейства лучей, не сходящихся в одной точке. Каустики в оптике — это особые линии (в двухмерном случае) и особые поверхности, вблизи которых резко возрастает интенсивность светового поля.

Пятно (кружок) рассеяния (англ. circle of confusion — кружок рассеяния) — искажённое изображение точки, образуемое реальной оптической системой. Возникает вследствие дифракции света на оправах компонентов оптической системы (дифракционный предел), а также вследствие остаточных аберраций.

Космическая фотосъемка является развитием аэрофотосъемки, но отличается от последней спецификой фотографирования с больших высот и из космического пространства. Съемку выполняют с определенной орбиты, по которой аппарат движется. Параметры орбиты, а также скорость движения космического аппарата всегда известны, что позволяет определить положение в тот или иной момент времени.

Космические снимки (КС) по сравнению с аэрофотосъемкой (АФС) имеют ряд преимуществ.

ОбзорностьКС обеспечивает возможность изучения глобальных явлений земной поверхности и ее зональных закономерностей, а их мелкий масштаб позволяет избавиться от частных деталей земной поверхности и одновременно более четко выделить крупные черты строения территории, которые трудно заметить на аэрофотосъемках.

Все компоненты ландшафта изображаются на одном снимке, что обеспечивает возможность изучения их взаимосвязей. По таким снимкам надежно устанавливается закономерность распределения снега в зависимости от рельефа земной поверхности, выявляются особенности строения облаков над морскими акваториями в зависимости от направления и типов морских течений и др.

Важным преимуществом КС является возможность повторныхизображений одних и тех же участков земной поверхности при выполнении съемок с ИСЗ (искусственный спутник Земли) и орбитальных станций. Это имеет особую ценность при изучении быстропротекающих явлений - лесных пожаров, таяние снежного покрова, поражение вредителями с/х полей и т.д.

КС имеет и ряд недостатков,затрудняющих их практическое использование:

1. значительные искаженияфотографического изображения, обусловленные даже незначительными отклонениямиоптической осифотографического аппарата при высоте полета в сотни километров, приводят к большим перспективным искажениям снимков, особенно в их краевых зонах;

2. искажения,обусловленные сферичностьюземной поверхности. Эти искажения тем больше, чем мельче масштаб снимков. Абсолютные значения этих искажений возрастают к краям КС;

3. невысокое линейное разрешениезатрудняет опознавание объектов местности, процесс географической привязки КС.

Космическая фотосъемка земной поверхности производится с космических летательных аппаратов (КЛА). По трассам полета происходит быстрое изменение условий освещенности земной поверхности, что оказывает существенное влияние на качество фотографического изображения. Это нужно постоянно учитывать при выполнении фотосъемочных работ.

КЛА, с которых осуществляется космическая съемка Земли, движутся по разным орбитам и на разных высотах от земной поверхности. На более низких орбитах движению этих аппаратов оказывает существенное сопротивление атмосфера.

По мере увеличения высоты полета увеличивается время существования спутника и возрастает площадь, охватываемая съемкой, но одновременно уменьшается разрешение КС.

Орбиты ИСЗ подразделяются на круговые и эллиптические (рис. 3.1).

Нефотограмметрические съемочные системы.

Космические снимки, их типы и отличие от аэроснимков.

Лекция №3

Космические снимки (КС) по сравнению с аэрофотосъемкой (АФС) имеют ряд преимуществ.

КС имеет и ряд недостатков,затрудняющих их практическое использование:

Читайте также: