Методы дистанционного зондирования земли план урока
Обновлено: 04.07.2024
Рассказывается про системы дистанционного зондирования, методы обработки космических снимков.
| Вложение | Размер |
|---|---|
| distantsionnoe_zondirovanie_zemli.pptx | 375.61 КБ |
Предварительный просмотр:
Подписи к слайдам:
Дистанционное зондирование Земли Выполнила : учитель географии Подмарева Лилия Леонидовна.
Дистанционное зондирование Земли(ДЗЗ) - это наблюдение и измерение энергетических и поляризационных характеристик собственного и отраженного излучения элементов суши, океана и атмосферы Земли в различных диапазонах электромагнитных волн, способствующие описанию местонахождения, характера и временной изменчивости естественных природных параметров и явлений, природных ресурсов Земли, окружающей среды, а также антропогенных объектов и образований.
Излучение как источник информации об объектах. При изучении земной поверхности дистанционными методами источником информации об объектах служит их излучение (собственное и отраженное). Излучение также делится на естественное и искусственное. Под естественным излучением понимают естественное освещение земной поверхности Солнцем либо тепловое – собственное излучение Земли. Искусственное излучение, это излучение, которое создается при облучении местности источником, расположенным на носителе регистрируемого устройства. Излучение представляет собой электромагнитные волны разной длины, спектр которых изменяется в диапазоне от рентгеновского до радиоизлучения. Для исследований окружающей среды используют более узкую часть спектра от оптических волн до радиоволн в диапазоне длин 0,3мкм – 3 м. Важной особенностью ДЗЗ является наличие между объектами и регистрирующими приборами промежуточной среды, влияющей на излучение: это толща атмосферы и облачность. Атмосфера поглощает часть отраженных лучей. В атмосфере есть несколько “окон прозрачности”, которые пропускают электромагнитные волны с минимальной степенью искажений. По этой причине, логично предположить, что все съемочные системы работают только в тех спектральных диапазонах, которые соответствуют окнам прозрачности.
Системы ДЗЗ В настоящее время существует широкий класс систем ДЗЗ, формирующих изображение исследуемой подстилающей поверхности. В рамках данного класса аппаратуры можно выделить несколько подклассов, различающихся по спектральному диапазону используемого электромагнитного излучения и по типу приёмника регистрируемого излучения, а также по методу (активный или пассивный) зондирования: - фотографические и фототелевизионные системы; - сканирующие системы видимого и ИК–диапазона (телевизионные оптико-механические и оптико-электронные, сканирующие радиометры и многоспектральные сканеры); - телевизионные оптические системы; - радиолокационные системы бокового обзора (РЛСБО); - сканирующие СВЧ–радиометры. В то же время продолжается эксплуатация и разработка аппаратуры ДЗЗ, ориентированной на получение количественных характеристик электромагнитного излучения, пространственно-интегральных или локальных, но не формирующих изображение. В данном классе систем ДЗЗ можно выделить несколько подклассов: несканирующие радиометры и спектрорадиометры , лидары .
Разрешение данныых ДЗЗ: пространственное, радиометрическое, спектральное, временное Этот тип классификации данных ДЗ связан с характеристиками, зависящими от типа и орбиты носителя, съемочной аппаратуры и обусловливающими масштаб, охват территории и разрешение снимков. Существует пространственное, радиометрическое, спектральное, временное разрешение, на основе которых происходит классификация данных ДЗ. Спектральное разрешение определяется характерными интервалами длин волн электромагнитного спектра, к которым чувствительный датчик. Наиболее широкое применение в методах ДЗЗ из космоса находит окно прозрачности, соответствующее оптическому диапазону (он также называется световым), объединяющему видимую (380. 720 нм ), ближнюю инфракрасную (720. 1300 нм ) и среднюю инфракрасную (1300. 3000 нм ) области. Использование коротковолнового участка видимой области спектра затруднено вследствие значительных вариаций пропускания атмосферы на этом спектральном интервале в зависимости от параметров ее состояния. Поэтому практически при ДЗЗ из космоса в оптическом диапазоне применяют спектральный интервал длин волн, превышающих 500 нм . В дальнем инфракрасном (ИК) диапазоне (3. 1000 мкм) имеются только три относительно узких окнах прозрачности: 3. 5 мкм, 8. 14 мкм и 30. 80 мкм, из которых пока в методах ДЗЗ из космоса используют только первые два. В ультракоротковолновом диапазоне радиоволн (1мм. 10м) имеется относительно широкое окно прозрачности от 2 см до 10 м. В методах ДЗЗ из космоса применяют его коротковолновую часть (до 1м), называемую сверхвысокочастотным (СВЧ) диапазоном.
Пространственное разрешение - величина, характеризующая размер наименьших объектов, различимых на изображении. Классификация снимков по пространственному разрешению: снимки очень низкого разрешения 10 000 - 100 000 м.; снимки низкого разрешения 300 - 1 000 м.; снимки среднего разрешения 50 - 200 м.; снимки высокого разрешения: относительно высокого 20 - 40 м.; высокого 10 - 20 м.; очень высокого 1 - 10 м.; снимки сверхвысокого разрешения меньше 0,3 - 0,9 м.
Соотношение масштаба карт с пространственным разрешением снимков . Датчик Размер пиксела Возможный масштаб Landsat 7 ETM+ 15 м 1:100 000 SPOT 1-4 10 м 1:100 000 IRS-1C и IRS-1D 6 м 1:50 000 SPOT 5 5 м 1:25 000 EROS 1,8 м 1:10 000 OrbView-3 pan 4 м 1:20 000 OrbView-3 1 м 1:5 000 IKONOS pan 4 м 1:20 000 IKONOS* 1 м 1:5 000 QUICKBIRD pan 2.44 м 1:12 500 QUICKBIRD 0.61 м 1:2 000
Методы обработки космических снимков Методы обработки космических снимков подразделяют на методы предварительной и тематической обработки. Предварительная обработка космических снимков - это комплекс операций со снимками, направленный на устранение различных искажений изображения. Искажения могут быть обусловлены: несовершенством регистрирующей аппаратуры; влиянием атмосферы; помехами, связанными с передачей изображений по каналам связи; геометрическими искажениями, связанными с методом космической съёмки; условиями освещения подстилающей поверхности; процессами фотохимической обработки и аналого-цифрового преобразования изображений (при работе с материалами фотографической съёмки) и другими факторами. Тематическая обработка космических снимков - это комплекс операций со снимками, который позволяет извлечь из них информацию, представляющую интерес с точки зрения решений различных тематических задач.
Уровни обработки спутниковых данных. Вид обработки Уровни обработки Содержание операций Предварительная обработка 0 Распаковка битового потока по приборам и каналам Привязка бортового времени к наземному Нормализация 1А Разделение на кадры Радиометрическая коррекция по паспортным данным датчика Оценка качества изображений (% сбойных пикселей) 1Б Геометрическая коррекция по паспортным данным датчика Географическая привязка по орбитальным данным и угловому положению КА 1С Географическая привязка по информации БД опорных точек (ЦКМ) Оценка качества изображений (% облачности) Стандартная межотраслевая обработка 2 Преобразование в заданную картографическую проекцию Полная радиометрическая коррекция Полная геометрическая коррекция Заказная тематическая обработка 3 Редактирование изображений (сегментация, сшивка, повороты, связывание и др.) Улучшение изображений (фильтрация, гистограммные операции, контрастирование и др.) Операции спектральной обработки и синтез многоканальных изображений Математические преобразования изображений Синтез разновременных изображений и изображений с разным разрешением Конвертация изображений в пространство дешифровочных признаков 4 Ландшафтная классификация Выделение контуров Пространственный анализ, формирование векторов и тематических слоев Измерение и расчет структурных признаков (площади, периметр, длины, координаты) Формирование тематических карт
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.
Конспект урока на тему " Современные космические методы изучения Земли на службе
Цель : ознакомление с возможностями космических методов изучения Земли и применением результатов исследования в различных сферах деятельности человека.
изучение способ съемки Земли из космоса
ознакомление с историей и современным состоянием космического метода, достижениями отечественной и зарубежной космонавтики, перспективами развития
ознакомление с космическими снимками и овладеть основами визуального дешифрирования космических изображений
Космические исследования и освоение космического пространства – одно из важнейших проявлений современной научно-технической революции. С покорением космоса человечество открыло много нового и неизвестного. Появилась возможность изучать свой дом – Землю на расстоянии. Так было положено начало космическим методам изучения Земли.
Космические методы относятся к дистанционным, т.к. исследуемый объект изучается на дистанции. Дистанционное зондирование – это получение информации об объекте без вступления с ним в прямой контакт.
Полученные таким образом сведения имеют в науке огромную ценность. Оказалось, что дистанционные космические методы имеют существенные преимущества перед наземными методами. Прежде всего, возможность получения изображения Земли в разных масштабах (от глобального до локального), оперативность, возможность повторить исследование неоднократно. Съемка из космоса позволяет охватить единым взглядом обширные пространства и одновременно рассмотреть многообразные детали строения местности, в том числе те, которые не заметны в поверхности Земли.
В своем развитии дистанционное зондирование (исследование) имеет несколько этапов:
В 18 веке с помощью простейшей камеры-обскуры – светонепроницаемой коробки с небольшим отверстием в центре – получали рисованные снимки. Съемку делали с высоты птичьего полета на воздушном шаре. По таким снимкам составляли топографические карты местности. Это была сложная кропотливая работа.
С открытием фотографии в 1839 г. дело пошло значительно быстрее. Впервые стало возможным постоянно и объективнофиксировать изображение. Первоначально фотоаппараты размещались на простых летательных аппаратах (воздушные шары, воздушный змей) и даже птицах. Это была аэрофотосъемка местности.
Следующий шаг к тому, что мы теперь называем дистанционным зондированием, был связан с развитием самолетостроения. Уже в начале 20 века были получены аэрофотоснимки с самолетов. В годы Первой мировой войны выполняли аэрофотосъемку в разведывательных целях.
В 30-ые годы 20 века аэрофотосъемка заменила наземную съемку и стала основным методом составления карт. Так, к середине 50-х годов с помощью аэрофотоснимков были составлены топографические карты всей территории СССР.
Важнейшим толчком в развитии метода дистанционно зондирования послужило покорение космоса человеком. В 60-ые годы 20 века стало возможным получение снимков, сделанных из космоса. Это событие послужило толчком в разработке новых типов съемочных аппаратов. В США и СССР разрабатываются новые оптико-электронные системы – сканеры, выполняющие многозональнуюсъемка земной поверхности.
В 80-ые годы стало возможным широкое применение комических снимков во всех областях изучения земли.
В настоящее время вокруг Земли движется множество спутников-съемщиков разных стран, которые регулярно делают съемку Земли и поставляют на Землю тысячи разных снимков земной поверхности.
Для получения снимков различной степени детальности, спутники запускают на разные высоты. Выделяют три основных высотных яруса их полета :
Спутники самого верхнего яруса , запускаемые на высоту 36 000 км, летают над экватором. Их называют геостационарными, поскольку, вращаются вместе с земным шаром и делая полны оборот вокруг земли ровно за одни сутки. Такие спутник как бы висят в небе над одной и той же точкой земли. Геостационар может выполнить съемку почти целого полушария Земли.
Спутники среднего яруса , орбита которых проходит над полюсами (поэтому их называют полярными), летают на высоте от 600 до 1500 км. Для съемки всей земной поверхности им требуется от одних суток до 2-3 недель.
Спутники самого нижнего яруса , летающие на высоте 200-300 км, ведут детальную съемку отдельных участков земной поверхности, расположенных вдоль трассы полета.
Космические системы наблюдения Земли подразделяются по своему назначения на метеорологические, ресурсные, океанологические, картографические, навигационные, научно-исследовательские.
Различают следующие группы таких аппаратов:
Фотографические аппараты . Получаемые таким аппаратом снимки называют плановые, т.к. по геометрическим свойствам они приближены к плану местности. С помощью космических фотоаппаратов получают снимки только в видимом диапазоне.
Спутниковые сканеры . В отличие от фотоаппаратов работают во многих диапазонах электромагнитного спектра (получают снимки не только в видимом, но и инфракрасном диапазоне)
В результате выполнения космических съемок накоплен многомиллионный фонд снимков. Для того, чтобы эффективно использовать эти изображения, они систематизированы, сгруппированы по возможностям их применения. При всем многообразии снимков у них можно выделить ряд общих характеристик:
Масштаб снимка . Снимки, как и карты, различаются по масштабу. Они бывают:
крупномасштабные – в 1 см – 10 м и даже крупнее.
мелкомасштабные (в 1 см – 100 км)
Масштаб снимка зависит от высоты выполнения съемки, фокусного расстояния аппарата, кривизны земной поверхности. От масштаба зависит обзорность снимка: на крупномасштабных снимках изображены лишь отдельные дома, на мелкомасштабных можно увидеть целые континенты.
Обзорность снимков – это охват территории одним снимком.
По обзорности снимки разделяют: глобальные (охватываю всю планету), крупнорегиональные (охватывают крупные регионы мира: Европа, Азия и т.д.), региональные (регион и его часть: Бельгия, Московская область); локальные (изображают небольшой участок местности: небольшой город, микрорайон)
Разрешение . С масштабом снимков связана их способность воспроизводить мелкие объекты и отдельные детали. Крупномасштабные снимки имеют разрешение в десятки сантиметров, т.е. на них могут быть видны даже ветки деревьев. Мелкомасштабные снимки имеют разрешение в несколько км, в результате наблюдатель видит очень большие участки леса или всю лесную зону.
Ретроспективность. Снимок объективно фиксирует состояние местности, отдельных объектов и явлений на момент съемки. Сопоставляя снимки разных лет, можно оценить динамику природных процессов: например, насколько отступил ледник, как растут овраги, изменяются площади лесов.
Стереоскопичность. Два снимка одно и того же участка местности, полученные с разных точек, образуют стереоскопическую (т.е. воссоздающую объемное изображение) пару снимков. Вооружившись стереоскопом, можно наблюдать по этим снимкам не плоское изображение, а объемную и очень выразительную модель местности. Это замечательное свойство снимков важно для изучения рельефа земной поверхности и составления карт.
Спектральный диапазон .Современная съемочная аппаратура способна делать съемку в разных диапазонах электромагнитного излучения.
По этому признаку выделяют три группы снимков:
в видимом диапазоне, который называют световым
в тепловом инфракрасном диапазоне
От выбора диапазона зависит то, какие объекты будут изображены на снимках. На снимках в видимом диапазоне изображается все, что видно человеческим глазом; снимки в инфракрасном тепловом диапазоне позволяют определить температуру поверхности, а радиодиапазоне – ее шероховатость (т.е. неровности поверхности). Очень часто одновременно получают не один, а целую серию снимков в разных спектральных диапазонах. Такие снимки называются многозональными .
Спутниковая информация представляет огромную ценность не только для науки. Она позволяет решить ряд задач во многих отраслях экономики. Например: в сельском хозяйстве. Так, спутниковая информация позволяет обнаружить районы, пораженные засухой, вредителями, техногенными выбросами. Интересный факт: В 70-е и 80-е гг. Советский Союз закупал в больших объемах зерно за рубежом – в США, Канаде и других странах. Нет сомнения, что зарубежные партнеры при определении цены учитывали виды на урожай и использовали спутниковую информацию для оценки состояния сельхозугодий в СССР.
Активно используется космический мониторинг в борьбе с лесными пожарами. По данным, полученным со спутников, можно определить координаты очагов пожаров, площадь и объем сгоревшего леса, величину экономического ущерба. Например: на фото, сделанном в районе Амурской области летом 2014 года, четко выделяются очаги пожаров с дымовыми шлейфами.
По космоснимкам можно осуществлять экологический контроль атмосферного воздуха, отслеживая загрязнение снежного покрова и дымовые выбросы промышленных предприятий. На рисунке представлена карта экологического состояния воздушного бассейна над Москвой. Как видно, наиболее загрязненными районами являются районы железнодорожных вокзалов и территория вокруг завода имени Лихачева.
Данные дистанционного зондирования Земли, благодаря периодичности спутниковой съемки, позволяют оперативно оценить обстановку в районах возникновения стихийных бедствий (наводнений, циклонов, засух, землетрясений, пожаров) и служат основой для своевременного прогноза природных катастроф.
Пример мы видим на слайде: представлены два снимка одно и того же участка побережье Индонезии в декабре 2004 года с интервалом в несколько часов. Хорошо видны последствия цунами, охватившего побережье Индийского океана.
На следующих фотографиях, сделанных с интервалом 10-15 лет, можно наблюдать возникновение проблемы, связанной с пересыханием озера Чад. Подобное явление переживает и Аральское море.
Данные космического мониторинга можно использовать для принятия мер по предупреждению возникновения чрезвычайных ситуаций. Так, регулярный космический мониторинг ледовой обстановки на реках Сибири в весенний период позволяет своевременно выявлять места возникновения ледовых заторов с целью их ликвидации (например, взрывным методом) и тем самым не допустить возникновения сильного наводнения, приводящего к большому социальному и материальному ущербу.
Одной из наиболее важных задач, которую можно решить с помощью данных дистанционного зондирования Земли, является контроль развития инфраструктуры территории для целей регионального планирования. Как правило, при решении задач регионального планирования используются топографические карты. Но, как показывает опыт, данные карты перестают отражать истинное положение дел уже через несколько лет после составления. Появляются новые дороги, населенные пункты и др., не намеченные на карте. Все это в значительной степени затрудняет процесс регионального планирования. В этой связи применение систем дистанционного зондирования Землиоткрывает большие возможности для организации эффективного регионального планирования, особенно в условиях бурного развития страны или отдельных ее территорий.
Рисунок иллюстрирует вышесказанное. Как видно, сопоставление топографической карты района Туапсе, составленной в 1994 г., с космическим снимком того же района 2009 г. наглядно показывает преимущества использования систем дистанционного зондирования Земли. По снимку можно провести уточнение береговой линии, выявить вновь появившиеся объекты, не отмеченные на топографической карте.
Мы убедились, что в настоящее время космические снимки необходимы не только географам, но и метеорологам, геологам, картографам. С помощью космических снимков изучают строение земной коры, ищут полезные ископаемые, обнаруживают лесные пожары, исследуют богатые рыбой районы в океане. Таким образом, космический метод изучения Земли популярен, актуален, представляет неограниченные возможности.
Уже сейчас у каждого из нас есть персональный доступ к результатам космического зондирования Земли для использования в образовательных целях. Еще несколько лет назад это было бы фантастикой. Но ведь запуск первого искусственного спутника Земли и первый полет человека в космос даже за несколько лет до их осуществления тоже казался необыкновенной фантастикой.
Знание обладает великолепной особенностью – постоянно напоминает, что оно лишь трамплин в будущее и слишком много нам еще не известно. Выход человека в космос позволил решить много новых задач и сделать новые открытия. Но процесс познания таков, что, решая одни задачи, мы сталкивается с новыми нерешенными проблемами, ведь сам процесс познания бесконечен.
Презентация на тему: " Дистанционное зондирование Земли Раздел 1. Дистанционное зондирование." — Транскрипт:
1 Дистанционное зондирование Земли Раздел 1. Дистанционное зондирование.
2 Лекция 1. Введение в дистанционное зондирование Земли. Схема дистанционного зондирования. Дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ)– получение информации о поверхности Земли и объектах на ней, атмосфере, океане, верхнем слое земной коры бесконтактными методами, при которых регистрирующий прибор удален от объекта исследований на значительное расстояние.
4 Лекция 1. Введение в дистанционное зондирование Земли. Схема дистанционного зондирования. В ДЗЗ выделяются два взаимосвязанных направления естественно-научное (дистанционные исследования) инженерно-техническое (дистанционные методы) remote sensing remote sensing techniques Предмет ДЗЗ, как науки - пространственно-временные свойства и отношения природных и социально- экономических объектов, проявляющиеся прямо или косвенно в собственном или отраженном излучении, дистанционно регистрируемом из космоса или с воздуха в виде двумерного изображения – снимка.
5 Лекция 1. Введение в дистанционное зондирование Земли. Схема дистанционного зондирования. Методы ДЗ основаны на использовании сенсоров, которые размещаются на космических аппаратах и регистрируют электромагнитное излучение в форматах, существенно более приспособленных для цифровой обработки, и в существенно более широком диапазоне электромагнитного спектра. В ДЗ используют инфракрасный диапазон отраженного излучения, тепловой инфракрасный и радиодиапазон электромагнитного спектра.
6 Лекция 1. Введение в дистанционное зондирование Земли. Схема дистанционного зондирования. Процесс сбора данных дистанционного зондирования и их использование в географических информационных системах (ГИС).
7 Лекция 1. Введение в дистанционное зондирование Земли. Схема дистанционного зондирования. Структурная схема системы дистанционного зондирования.
8 Лекция 1. Введение в дистанционное зондирование Земли. Схема дистанционного зондирования. Сцена - это то, что находится перед датчиком; построение геологической модели сцены является в самом общем виде той целью, ради которой создается система. Наиболее часто используются излученные или отраженные электромагнитные волны, в последнем случае необходим источник освещения, пассивный (например. Солнце) или активный (лазеры, радиолокаторы и др.).
9 Лекция 1. Введение в дистанционное зондирование Земли. Схема дистанционного зондирования. Физические поля измеряются датчиками, входящими в состав высотного комплекса, который кроме измерений служит для первичной обработки и передачи данных на Землю. Данные, закодированные в электромагнитном сигнале или записанные на твердотельные носители (фотопленки, магнитные ленты и пр.), доставляются в наземный комплекс, в котором происходит их прием, обработка, регистрация и хранение.
10 Лекция 1. Введение в дистанционное зондирование Земли. Схема дистанционного зондирования. После обработки данные обычно переписываются в кадровую форму и выдаются в качестве материалов дистанционного зондирования, которые по традиции называются космическими снимками. Пользователь, опираясь на внешнюю базу знаний, а также собственный опыт, интуицию, проводит анализ и интерпретацию материалов ДЗ и создает геологическую модель сцены, которая и является формой регистрации решения поставленной проблемы. Достоверность модели проверяется сопоставлением, или идентификацией модели и сцены; идентификация замыкает систему и делает ее пригодной для прикладного пользования.
11 Лекция 1. Введение в дистанционное зондирование Земли. Схема дистанционного зондирования. Идеальная схема дистанционного зондирования.
12 Лекция 1. Введение в дистанционное зондирование Земли. Схема дистанционного зондирования. Ни один источник не способен обеспечить однородность потока излучения как в пространстве, так и во времени. Из-за взаимодействия излучения с газами атмосферы, молекулами водяного пара и атмосферными частицами изменяется интенсивность излучения и его спектр. Одно и то же вещество при разных условиях может иметь разную спектральную чувствительность. В то же время, спектральная чувствительность разных веществ может совпадать.
13 Лекция 1. Введение в дистанционное зондирование Земли. Схема дистанционного зондирования. На практике не существует идеального сенсора, с помощью которого можно было бы регистрировать все длины волн электромагнитного спектра. Из-за технических ограничений передача данных и их интерпретация иногда выполняются с задержкой по времени. Потребители могут не обладать необходимой информацией о параметрах сбора данных ДЗ и не иметь достаточного опыта для их анализа и дешифрирования.
14 Лекция 2. История развития методов дистанционного зондирования. Рисованные снимки Фотоснимки - наземная фототеодолитная съемка Аэрофотоснимки – аэрометоды. Понятие ДЗ появилось в XIX веке. Впоследствии, ДЗ начали использовать в военной области для сбора информации о противнике и принятия стратегических решений. После Второй мировой войны ДЗ стали использовать для наблюдения за окружающей средой и оценки развития территорий, а также в гражданской картографии. В 60-х годах XX века, с появлением космических ракет и спутников, дистанционное зондирование вышло в космос.
15 Лекция 2. История развития методов дистанционного зондирования год - запуск разведывательных спутников в рамках программ CORONA, ARGON и LANYARD. Программа Mercury - получены снимки Земли. Проект Gemini ( гг.) - систематический сбор данных дистанционного зондирования Программа Apollo ( гг.) - дистанционное зондирование земной поверхности и высадка человека на Луну Запуск космической станции Skylab ( гг.), - исследования земных ресурсов Полеты космических кораблей многоразового использования(1981 г.) Получение многозональных снимков с разрешением 100 метров в видимом и близком инфракрасном диапазоне с использованием девяти спектральных каналов.
16 Лекция 2. История развития методов дистанционного зондирования. Первый метеорологический спутник – США - 1 апреля 1960 года. Первый спутник для регулярной съемки больших участков земной поверхности - TIROS-1 (Television and Infrared Observation Satellite). В 1972 г. - первый специализированный спутник - ERTS-1 (Earth Resources Technology Satellite)(Landsat). в 1978 год - первый спутник со сканирующей системой SEASAT г. - Первый французский спутник серии SPOT 1988 г. - Первый индийский спутник дистанционного зондирования - IRS (Indian Remote Sensing).
17 Лекция 2. История развития методов дистанционного зондирования. Япония вывела на орбиту свои спутники JERS и MOS. с 1975 года - Китай периодически запускал собственные спутники, полученные ими данные до сих пор находятся в закрытом доступе и Европейский космический консорциум вывел на орбиту свои радарные спутники ERS Канада - спутник RADARSAT.
18 Лекция 2. История развития методов дистанционного зондирования. Время работы различных платформ дистанционного зондирования
19 Лекция 2. История развития методов дистанционного зондирования. Аэрокосмические снимки основной результат аэрокосмических съемок, для выполнения которых используют разнообразные авиационные и космические носители. Это двумерное изображение реальных объектов, которое получено по определенным геометрическим и радиометрическим (фотометрическим) законам путем дистанционной регистрации яркости объектов и предназначено для исследования видимых и скрытых объектов, явлений и процессов окружающего мира, а также для определения их пространственного положения.
20 Лекция 2. История развития методов дистанционного зондирования. Аэрокосмические съемки делят на пассивные, которые предусматривают регистрацию отраженного солнечного или собственного излучения Земли; активные, при которых выполняют регистрацию отраженного искусственного излучения.
21 Лекция 2. История развития методов дистанционного зондирования. Авиационные и космические носители
22 Лекция 2. История развития методов дистанционного зондирования. Диапазон масштабов аэрокосмических снимков: от 1:1000 до 1: Наиболее распространенные масштабы аэрофотоснимков 1: :50 000, космических 1: : Аэрокосмические снимки аналоговые (обычно фотографические) цифровые (электронные). Изображение цифровых снимков образовано из отдельных одинаковых элементов пикселов (от англ. picture element pixel); яркость каждого пиксела характеризуется одним числом.
23 Лекция 2. История развития методов дистанционного зондирования. Свойства аэрокосмических снимков Изобразительные Радиометрические (фотометрические) Геометрические. Изобразительные свойства характеризуют способность снимков воспроизводить мелкие детали, цвета и тоновые градации объектов. Радиометрические свидетельствуют о точности количественной регистрации снимком яркостей объектов. Геометрические характеризуют возможность определения по снимкам размеров, длин и площадей объектов и их взаимного положения.
24 Лекция 3. Этапы дистанционного зондирования и анализа данных Принципиальная схема аэрокосмических исследований
25 Лекция 3. Этапы дистанционного зондирования и анализа данных Процесс получения и анализа данных дистанционного зондирования
26 Лекция 3. Этапы дистанционного зондирования и анализа данных Стереосъемка. Многозональная съемка. Гиперспектральная съемка. Многовременная съемка. Многоуровневая съемка. Многополяризационная съемка. Комбинированный метод. Междисциплинарный анализ.
27 Лекция 3. Этапы дистанционного зондирования и анализа данных Техника получения материалов дистанционного зондирования Аэрокосмическую съемку ведут в окнах прозрачности атмосферы, используя излучение в разных спектральных диапазонах – световом (видимом, ближнем и среднем инфракрасном), тепловом инфракрасном и радиодиапазоне.
28 Лекция 3. Этапы дистанционного зондирования и анализа данных Классификация космических снимков по спектральным диапазонам и технологиям получения изображения
29 Лекция 3. Этапы дистанционного зондирования и анализа данных Фотосъемка Высокая степень обзорности, охват одним снимком больших площадей поверхности. Фотографирование во всем видимом диапазоне электромагнитного спектра, в отдельных его зонах, а также в ближнем ИК (инфракрасном) диапазоне. Масштабы съемки зависят от высоты съемки фокусного расстояния объектива. В зависимости от наклона оптической оси получение плановых и перспективных снимков земной поверхности. КС с перекрытием 60% и более. Спектральный диапазон фотографирования охватывает видимую часть ближней инфракрасной зоны (до 0,86 мкм).
31 Лекция 3. Этапы дистанционного зондирования и анализа данных Сканерная съемка Сканерные изображения можно получить во всех спектральных диапазонах, но особенно эффективным является видимый и ИК-диапазоны. Важнейшей характеристикой сканера являются угол сканирования (обзора) и мгновенный угол зрения, от величины которого зависят ширина снимаемой полосы и разрешение. В зависимости от величины этих углов сканеры делят на точные и обзорные. У точных сканеров угол сканирования уменьшают до ±5°, а у обзорных увеличивают до ±50°. Величина разрешения при этом обратно пропорциональна ширине снимаемой полосы.
32 Лекция 3. Этапы дистанционного зондирования и анализа данных Радиолокационная съемка Получение изображений земной поверхности и объектов, расположенных на ней, независимо от погодных условий, в дневное и ночное время благодаря принципу активной радиолокации. Технология была разработана в 1930-х гг. Радиолокационная съемка Земли ведется в нескольких участках диапазона длин волн (1 см - 1 м) или частот (40 ГГц- 300 МГц ). Характер изображения местности на радиолокационном снимке зависит от соотношения между длиной волны и размерами неровностей местности: поверхность может быть в разной степени шероховатой или гладкой, что проявляется в интенсивности обратного сигнала и, соответственно, яркости соответствующего участка на снимке.
33 Лекция 3. Этапы дистанционного зондирования и анализа данных Тепловые съемки Основана на выявлении тепловых аномалий путем фиксации теплового излучения объектов Земли, обусловленного эндогенным теплом или солнечным излучением. Инфракрасный диапазон спектра электромагнитных колебаний условно делится на три части (в мкм): ближний (0,74-1,35), средний (1,35-3,50), дальний (3, ). Солнечное (внешнее) и эндогенное (внутреннее) тепло нагревает геологические объекты по-разному. ИК-излучение, проходя через атмосферу, избирательно поглощается, в связи с чем тепловую съемку можно вести только в зоне расположения так называемых "окон прозрачности" - местах пропускания ИК- лучей. Опытным путем выделено четыре основных окна прозрачности (в мкм): 0,74-2,40; 3,40-4,20; 8,0-13,0; 30,0-80,0.
34 Лекция 3. Этапы дистанционного зондирования и анализа данных Космические снимки Три основных способа передачи данных со спутника на Землю. прямая передача данных на наземную станцию. полученные данные сохраняются на спутнике, а затем передаются с некоторой задержкой по времени на Землю. использование системы геостационарных спутников связи TDRSS (Tracking and Data Relay Satellite System).
35 Лекция 3. Этапы дистанционного зондирования и анализа данных Цифровые данные. Схематичное представление преобразования исходных данных в значения пикселей.
36 Лекция 3. Этапы дистанционного зондирования и анализа данных Форматы записи данных Формат BIP (Band Interleaved by Pixel). Формат BIL (Band Interleaved by Line). Формат BSQ (Band Sequential). Формат BIP (L строка, Р пиксел, В канал) Формат BIL (L строка, Р пиксел, В канал) Формат BSQ (L строка, Р пиксел, В канал)
Данная презентация на тему: "Дистанционное зондирование территорий и фотограмметрия. Введение" может быть использована преподавателями СПО и ВПО для проведения лекционных занятий по дисциплинам "Фотограмметрические работы", "Основы дистанционного зондирования территорий и фотограмметрия" на специальностях направления "Землеустройство", "Земельно-имущественные отношения", "Прикладная геодезия".
Тема. Дистанционное зондирование территорий и фотограмметрия. Введение.
г. Калуга, 2015 г.
Дистанционное зондирование территорий - наблюдение за поверхностью Земли с помощью специального съемочного оборудования, установленного на авиационных и космических аппаратах.
Типы объектов
Данные системы дистанционного зондирования базируются на измерении характеристик электромагнитного излучения, которое выявляет объекты разных типов:
Методы дистанционного зондирования
Данные дистанционного зондирования получаются на основе 2 (двух) методов:
Суть пассивного метода ДЗ основана на анализе естественного отраженного или вторичного теплового излучения объектов на поверхности Земли в зависимости от солнечной активности.
Активные методы ДЗ используют вынужденное излучение объектов, возникшее под воздействием искусственного источника направленного действия.
Сферы применения дистанционного зондирования
- экологический, природоохранный спутниковый мониторинг;
- прогнозирование стихийных бедствий, оценка последствий природных катаклизмов и техногенных катастроф;
- городской и земельный кадастр, планирование и управление развитием территорий, обновление топографических карт;
- состояние лесного хозяйства, отслеживание вырубки лесов, последствий лесных пожаров;
- сельское хозяйство, прогноз урожайности культур;
- контроль состояния гидротехнических сооружений на каскадах водохранилищ;
- добыча полезных ископаемых, геология;
- проектно-изыскательские и строительные работы;
- контроль климата, прогноз погоды;
- научные исследования атмосферы, земли и мирового океана;
- страхование и службы быстрого реагирования.
Фотограмметрия
Фотограмметрия - технология дистанционного зондирования Земли, позволяющая определять геометрические, количественные и другие свойства объектов на поверхности земли по фотографическим изображениям, получаемым с помощью летательных аппаратов любых видов.
Это дисциплина, использующая фотоснимки для проведения топографической съемки и составления карт, в том числе трехмерных и гипсометрических.
Аэрофотоснимки (г. Калуга, 100 м)
Общие принципы фотограмметрии
Фотограмметрия использует способы и приёмы различных дисциплин, в основном, заимствованные из оптики и проективной геометрии.
Читайте также: