Понятие о дистанционном зондировании

Появившиеся в середине прошлого столетия мощные средства вы­числительной техники, космические аппараты, оптические и элект­ронные съемочные системы, а также достижения в области накопле­ния, хранения и обработки цифровой информации привели к револю­ционным технологическим преобразованиям в области традиционной аэрофотосъемки. Это нашло свое отражение в появлении и широком распространении обобщающего термина remote sensing, который мож­но перевести как дистанционное восприятие (распознавание, считы­вание), или дистанционное зондирование, относя его преимуществен­но к космическим съемкам, обладающим, в сравнении с аэрофото­съемкой, огромными преимуществами.

Дистанционным зондированием называют получение информации о пространственном положении и свойствах объектов и явлений без непосредственного контакта с ними, путем регистрации исходящего от них электромагнитного излучения. Это излучение ха­рактеризуются интенсивностью, спектральным составом, поляри­зацией и иными биогеофизическими параметрами, которые, в свою очередь, зависят от свойств, состояния, пространственного размеще­ния объекта и др. Это позволяет изучать объекты косвенно, что и со­ставляет сущность методов дистанционного зондирования и их ис­пользования в конкретных приложениях, тем более, что излучение, регистрируемое в различных спектральных диапазонах, содержит взаимодополняющую информацию.

Таким образом, физической основой дистанционного зондирования является прием и регистрация электромагнитных волн, содержащих наиболее полную информацию об объекте. Регистрировать можно как собственное излучение объектов, так и отраженное ими излучение дру­гих источников, в качестве которых может быть Солнце или сама съе­мочная аппаратура. Во втором случае используется когерентное излу­чение (радары, сонары, лазеры), что позволяет регистрировать не только интенсивность отраженного сигнала, но и его поляризацию, фазу, доп-лсровское смещение и др. Работа как излучающей, так и регистрирую­щей аппаратуры не зависит от времени дня, но требует значительных затрат энергии.

Важнейшая особенность дистанционного зондирования состоит в том, что между регистрирующей аппаратурой и объектом (местностью) всегда находится слой атмосферы, которая, в общем, не является про­зрачной. Поэтому выполнять съемку можно только в отдельных зонах спектра электромагнитных волн (рис. 16.1), называемых окнами про­зрачности.

Изобразительные свойства характеризуют способность снимков воспроизводить мелкие детали, цвета и тоновые градации; радиометри­ческие свойства характеризуют точность регистрации яркостей объек­тов; геометрические свойства снимков зависят от способа их формиро­вания (кадровые, сканерные, панорамные и др.) и определяют возмож­ности выполнения по ним измерительных действий.

Полученные в результате дистанционного зондирования снимки дешифрируют и подвергают фотограмметрической обработке. Задачей дешифрирования является распознавание изображенных на снимке объ­ектов местности с учетом как рассмотренных в главе 7 дешифровочных признаков, так и специфики отображения объектов в зарегистрирован­ном диапазоне волн. В результате дешифрирования должен быть полу­чен ответ на вопрос «что за объект изображен на снимке и каковы его свойства». Задачей фотограмметрической обработки является преобра­зование изображения в заданную проекцию одним из известных мето­дов, что позволяет ответить на вопрос «где расположен объект, какова его форма и размеры». Технология фотограмметрических преобразова­ний во многом определяется метрическими характеристиками изобра­жений и формой их представлений; ее особенности применительно к данным дистанционного зондирования рассмотрены ниже.

Методы дистанционного зондирования базируются на исполь­зовании спутниковых систем, которые включают достаточно сложную инфраструктуру, обеспечивающую функционирование спутников на орбите, прием информации от спутников, ее первичную обработку, хра­нение и распространение. Первыми национальными системами приро-до-ресурсного направления были системы первого поколения Ресурс (1970-е годы, СССР), Landsat (1972 г., США) и SPOT (1986 г., Франция).

В настоящее время на космических орбитах находятся десятки космических систем различного назначения, различающиеся точност­ными и иными характеристиками формируемых изображений, исполь­зуемыми физическими принципами, назначением и др., которые в зна­чительной степени определяют специфику их дальнейшей обработки.