Введение
На сегодняшний день наиболее широко применяется геоинформационные системы ГИС в сфере информационного обеспечения и автоматизации землеустроительных работ, земельного кадастра и оценке земельных ресурсов. Особое значение для мониторинга земель и пространственного отображения негативных процессов и явлений играет картографическая информация. Данную информацию человек может получить посредствам различных видов съемки.
Космическая фотосъемка - технологический процесс фотографирования земной поверхности с летательного аппарата с целью получения фотографических изображений местности (фотоснимков) с заданными параметрами и характеристиками. Такой вид съемки представляет актуальность в наше время, т.к. информация предоставляется не только на печатные носители, а также и на электронные, что позволяет иметь всегда актуальную информацию и быть человеку более мобильным. В век информационных технологий такие съемки происходят не только какое-то время назад, а даже «здесь и сейчас», так человек может в любое время ознакомится с картами той или иной местности в онлайн или офлайн режиме, т.к. спутники передают информацию на электронные носители через регулярный промежуток времени.
Космические снимки служат основой для проработки традиционных карт по материалам фотоснимков из космоса, так же они помогают при создании карт, отражающих современное состояние поверхности земли (лесной фонд, водный фонд и т.д.). Появление космической съемки помогла удешевить и упростить процесс картографирования.
Сегодня картографические материалы представлены в цифровом виде на базе ГИС, которая является системой для обеспечения сбора данных, его сохранности, обработки, отображения и передачи отработанных данных.
Созданные людьми и запущенные в космос искусственные спутники Земли передают на Землю фотографии нашей планеты, сделанные с больших высот.
Таким образом, в наше время можно говорить о космической геодезии или, как ее еще называют спутниковой геодезии. Мы являемся свидетелями зарождения нового раздела картографии, который можно было бы назвать космической картографией.
Цель курсовой работы - анализ космической съемки территорий и ее применение в практической части.
Объектом курсовой работы является территория Земли.
Предмет курсовой работы - исследование с помощью космической съемки территорий Земли.
Задачи:
1) исследовать теоретические основы «Космической съемки территории»;
2) раскрыть практическое использование «Космической съемки территории»;
3) на примере дать оценку исследуемой теме.
1. Технология космической съемки
1.1 Съемка территории и ее виды
Все измерительные работы, которые проводят на местности для определения положения точек, называют съемкой.
Одной из основных задач геодезии является съемка местности - комплекс полевых и камеральных работ, в результате которых получается план или карта.
Все съемочные работы, выполняемые в поле (на земле, под землей, над землей), называются полевыми, а все вычислительные и графические работы, выполняемые в кабинетах или лабораториях - камеральными.
Если в результате съемки создается план или карта без изображения рельефа, то съемка называется горизонтальной (ситуационной); если же изображается и ситуация и рельеф, то съемка называется топографической.
Съемки различают по видам применяемых приборов:
Глазомерная съемка (рекогносцировка) может производиться для предварительного ознакомления с местностью.
Нивелирование поверхности выполняется с помощью нивелира и рейки. По результатам съемки вычерчивается план местности, на котором рельеф изображен точно, а изображение ситуации либо отсутствует, либо выполнено с невысокой точностью. Так же к этому относится такой вид съемки, как нивелирование трассы - это съемка узкой полосы местности, по оси которой проложен теодолитный ход. По результатам такого вида съемки строят различные профили трасс.
Мензульная съемка выполняется с помощью мензулы и кипрегеля. В результате съемки именно на местности получают план с изображением рельефа.
Теодолитная съемка выполняется теодолитом и мерной лентой. В итоге получают контурный или ситуационный план. Такой вид съемки применяют на равнинной местности, населенных пунктов, в сельском и лесном хозяйстве. При применении в горной местности используют фототеодолитную съемку. Такой вид съемки выполняется с помощью фототеодолита, а камеральная обработка и рисовка плана выполняется на стереоприборах.
Тахеометрическая съемка выполняется с помощью тахеометра, получают план с изображением рельефа. Применяют на пересеченной местности, особенно при изыскании линейных сооружений, при съемке малых строительных площадок.
Буссольная съемка выполняется с помощью буссоли и как самостоятельную применяют лишь при съемке небольших лесных участков, а также в качестве дополнительной при других видах съемок.
По способу выполнения съемки местности подразделяются на наземные, дистанционные и комбинированные.
Наземные съемки делятся на: плановую (горизонтальную); высотную (вертикальную); планово-высотную (комбинированную).
Дистанционные съемки делятся на аэросъемку и космическую съемку, обе из которых бывают фотографические и нефотографические.
Комбинированная съемка является комбинацией дистанционной и наземной съемок. Плановая ситуация рисуется по аэроснимкам, а рельеф снимают на фотоплан в полевых условиях.
Аэрофотосъемка и комбинированная съемка являются основными методами создания карт и планов на большие территории. Наземную съемку применяют при создании крупномасштабных планов небольших участков, когда применение аэрофотосъемки либо невозможно, либо экономически невыгодно.
Таким образом для съемки разных видов территорий необходимо разного вида оборудование, которое обеспечивает точную съемку для плана местности.
1.2 Космическая съемка. Понятие и методы
Аэрофотосъемка - это определенный вид съемки территории с определенной высоты от поверхности Земли с помощью аэрофотоаппарата, установленном на летательном аппарате(самолёте, вертолёте, дирижабле и др. или их беспилотном аналоге) с целью получения, изучения и представления объективных пространственных данных на участках произведенной съемки. Данный вид съемки косвенно относится к космическим съемкам, но перед появлением космических аппаратов, таких как «спутник» - это был первый вид съемок, происходящих над поверхностью земли (рис. 1).
Рисунок 1 Аэрофотосъемка
Космическая съемка или спутниковая съемка - это вид съемки, производимый с помощью космических аппаратов (КА)с высоты более 150 км., а также съемка Земли или других планет с помощью спутников.
Изображения земной поверхности, полученные таким образом, отличаются тем, что целостный характер изображения местности, охватывает огромные площади (на одном снимке от 10000 до всего земного шара). Это позволяет изучить основные структурные, региональные, зональные и глобальные особенности атмосферы, литосферы, гидросферы, биосферы и ландшафты Земли в целом. Во время космической съёмки может быть повторная съёмка местности в течение одного и того же полёта носителя, т. е. через небольшие промежутки времени, что позволяет изучить динамику как природных явлений (периодических и эпизодических), так и различных проявлений хозяйственной деятельности (рис. 2).
Рисунок 2 Спутниковая съемка
Методами космической съёмки нашей планеты являются:
1) съёмки с высот 150-300 км современных носителей и возвращением экспонированных плёнок на Землю;
2) съёмки с высот 300-950 км с постоянных носителей и передачей изображений на Землю с помощью радиотелевизионных систем;
3) съёмки с высоты около 36000 км со стационарных спутников с доставкой информационного изображения на Землю путём применения тех же систем;
4) съёмки с пилотируемых космических кораблей и пилотируемых орбитальных станций (первая -- советская станция «Салют»).
5) съёмки Земли с поверхности Луны и ближайших планет, автоматически выполняемые доставленной туда регистрирующей фотоэлектронной и передающей радиотелевизионной аппаратурой;
1.3 Системы и виды космических съемок
Существует несколько разновидностей космических съемок, обусловленных различным назначением спутников и разнообразием съемочных систем.
Из систем, предназначенных для съемок из космоса, наиболее перспективными признаются оптико-электронные многозональные стереосканеры и радиолокаторы с синтезированной длиной антенны. При этом, при радиолокационной съемке многозональный принцип, являющийся в современном аэрокосмическом зондировании основным, реализуется использованием нескольких длин радиоволн (частот) СВЧ - диапазона (многочастотная съемка) и разной поляризации зондирующего излучения (поляризационная съемка). Кроме того, детальные стереоскопические снимки, получаемые с космических высот длиннофокусными оптико-электронными сканерами, оказались пригодными для метрической характеристики рельефа земной поверхности, представляемой в виде изолинейных карт или цифровых моделей рельефа.
По характеру покрытия земной поверхности космическими снимками выделяют несколько видов космической съемки, такие как одиночное фотографирование, маршрутную, прицельную и глобальную съемки:
1) Одиночное(выборочное) фотографирование выполняется космонавтами ручными камерами. Снимки получаются перспективными со значительными углами наклона.
2) Маршрутная съемка земной поверхности производится вдоль орбитального полета спутника. Ширина полосы съемки зависит от высоты полета и угла обзора съемочной системы. Для увеличения полосы обзора практикуют «веерную» съемку - поперек направления полета двумя или тремя съемочными системами высокого разрешения.
3) Прицельная (выборочная) съемка предназначена для получения снимков специально заданных участков земной поверхности в стороне от трассы.
4) Глобальную съемку производят с геостационарных и полярно-орбитальных спутников. От 4 до 5 геостационарных спутников на экваториальной орбите обеспечивают практически непрерывное получение мелкомасштабных обзорных снимков всей Земли за исключением полярных шапок.
Более детальная глобальная съемка производится с полярно-орбитальных спутников.
Космические снимки - собирательное название данных, получаемых посредством КА в различных диапазонах электромагнитного спектра, затем визуализируемых по определенному алгоритму.
Аэрокосмический снимок - 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 (рис. 3).
Рисунок 3 Аэрокосмический снимок
Космический снимок по своим геометрическим свойствам принципиально не отличается от аэрофотоснимка, но имеет особенности, связанные с:
- фотографированием с больших высот,
- и большой скоростью движения.
Так как спутник по сравнению с самолетом движется значительно быстрее, то требует коротких выдержек при съемке.
Космическая съемка различается по:
- масштабам,
- пространственному разрешению,
- обзорности,
- спектральным характеристикам.
Эти параметры определяют возможности дешифрирования на космических снимках различных объектов и решения тех геологических задач, которые целесообразно решать с их помощью.
1.4 Области использования космической съемки
В настоящее время с развитием современных технологий мы можем разделить области использования космической съемки на разные виды, т.к. охват спутниками поверхность земли очень велик.
Современные области использования Космической съёмки:
- метеорология (изучение облачности, снежного покрова и др.);
- океанология (изучение течений, дна, мелководий и др.);
- геология и геоморфология (в особенности образований большой протяжённости);
- исследования ледников, болот, пустынь, лесов;
- учёт культурных земель, природно-хозяйственное районирование территорий;
- создание и обновление мелкомасштабных тематических и общегеографических карт.
Данные областей использования, полученные путем космической съемки, мы используем ежедневно, будь то метеорология с помощью которой специалисты делают прогнозы о погоде на определенный промежуток времени или же создание разного рода карт, которые стали неотъемлемой частью жизни каждого человека. Для специалистов в области изучения строения земли, необходимы «свежие» карты, чтобы определить изменения той или иной области поверхности земли, что с помощью космической съемки возможно, т.к. спутники передают более четкое и точное изображение, новую информацию с определенной периодичностью. Это позволяет специалистам изучить более точно не только изменения в поверхности земли, а также и изменения в других сферах, таких как изучение поверхности океана, исследования различного рода поверхностей, учет территорий и т.д..