1.5 Вывод
Таким образом, завершая теоретическую часть работы, мы делаем вывод о том, что космические съемки территорий улучшают и облегчают жизнь людей, т.к. информация передаваемая с помощью спутников является более точной за счет большего охвата территорий, что облегчает работу для картографов и дает возможность изучать карты во многих научных сферах, а еще получать информацию электронным путем. Так же мы изучили основы различных видов съемок, которые являются неотъемлемой частью изучения данной темы.
2. Использование материалов космической съемки для практического применения
космический съемка земля аэрокосмический
2.1 Аэрокосмические снимки, их типы и масштабы
Как было представлено в пункте 1.3. - 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.
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:
1) масштабам
- мелкомасштабные снимки (1:100 000 000-1:10 000 000),
- среднемасштабные (1:10 000 000-1:1 000 000) и
- крупномасштабные (1:1 000 000 и крупнее).
2) пространственному разрешению,
3) обзорности,
4) спектральным характеристикам.
Эти параметры определяют возможности дешифрирования на космических снимках различных объектов и решения тех геологических задач, которые целесообразно решать с их помощью.
Масштаб и обзорность (форма, размер) космических снимков позволяют выявить объекты разного ранга, снятые в одно время и в одном режиме съемки.
Обзорность снимка зависит от размеров участков земной поверхности, отображенной на космоснимке, и измеряется в единицах площади. Наиболее распространенный размер кадра космического снимка 18х18 см позволяет видеть все изображение одновременно, не “переводя взгляда”, без последовательного обзора.
При увеличении масштаба снимка проекционным путем обзорность снимка сохраняется, а уровень генерализации снижается.
По обзорности (охвату территории одним снимком) снимки разделяют:
- Глобальные, охватывающие всю планету. Ширина зоны охвата более 10 тыс. км, а территориальный охват составляет сотни миллионов квадратных километров.
- Крупнорегиональные, отображающие материки, их части и крупные регионы, -- снимки с метеорологических спутников на околоземных орбитах, а также снимки малого и среднего разрешения с ресурсных спутников. Ширина зоны охвата варьирует от З тыс. км у снимков малого разрешения до 500 км у снимков среднего разрешения, территориальный охват составляет миллионы квадратных километров. На одном снимке этого типа изобразится Западная Европа, почти вся Австралия, Средняя Азия, Тибет.
- Региональные, на которых изображаются регионы и их части, -- это снимки с ресурсных и картографических спутников, а также с пилотируемых кораблей и орбитальных станций. Наиболее характерный охват 350 х 350 км2, 180 х 180 км2, 60 х 60 км2. На снимке подобного охвата изобразится такое государство, как Бельгия, небольшая область, например Московская, крупные мегаполисы.
- Локальные, на которых изображаются относительно небольшие участки местности, -- снимки со спутников для детального наблюдения и крупномасштабного топографического картографирования с охватом порядка 10 х 10 км2. На таком снимке изобразится промышленный комплекс, крупное хозяйство, небольшой город, а для Москвы потребуется несколько снимков.
Масштабы космоснимков разные: от 1:1000 до 100 000 000, т.е. он может меняться в сто тысяч раз. Самые распространенные масштабы космических снимков: от 1:200 000 до 1:10 000 000.
Масштабы космоснимков зависят от:
- высоты фотографирования,
- фокусного расстояния аппарата,
- коэффициента увеличения,
- углов наклона,
- кривизны земной поверхности.
Пространственное разрешение (или разрешение на местности) определяется размером наименьшего объекта (Д), воспроизводимого на снимке, и определяется по формуле:
Д = m/2N
где:
m -- масштаб снимка;
N -- разрешающая способность снимка, т.е. число раздельно фотографически воспроизводимых черно-белых штрихов на отрезке длиной 1 мм.
По пространственному разрешению (размеру на местности минимального изображающегося элемента ) снимки разделяют так:
1) снимки низкого разрешения (измеряется километрами, более или равно 1000м). Такое разрешение характерно для сканерных и тепловых инфракрасных снимков с метеоспутников, включая геостационарные, и для снимков, получаемых сканерами малого разрешения с ресурсных спутников, где основные изображающиеся объекты -- облачность, тепловая структура вод океана, крупнейшие геологические структуры суши;
2) снимки среднего разрешения (сотни метров, 100-1000м), на которых отображаются многие природные объекты, но в большинстве случаев не воспроизводятся объекты, связанные с хозяйственной деятельностью. Это снимки, получаемые сканерами среднего разрешения, и тепловые инфракрасные снимки с ресурсных спутников;
3) снимки высокого разрешения (десятки метров, 10-100 м), на которых изображаются не только природные, но и многие хозяйственные объекты. Высокое разрешение характерно для наиболее широко используемых сканерных снимков с ресурсных спутников и фотографических снимков с пилотируемых кораблей, орбитальных станций, автоматических картографических спутников. Эта группа подразделяется на две подгруппы:
- снимки относительно высокого разрешения (30-100м.), получаемые главным образом сканирующей аппаратурой с ресурсных спутников для решения оперативных задач и обзорного тематического картографирования;
- снимки высокого разрешения (10-30м.) - это фотографические, сканерные снимки с ресурсно-картографических и ресурсных спутников, используемые для детального тематического картографирования.
4) снимки очень высокого разрешения (единицы метров, 1- 10 м), на которых отображается весь комплекс природных и хозяйственных объектов, включая населенные пункты и транспортные сети. Снимки получают длиннофокусной фотографической и оптико-электронной сканерной аппаратурой. С картографических спутников для решения задач топографического картографирования.
5) снимки сверхвысокого разрешения (доли метра, менее или равно 1 м), детально отображающие населенные пункты, промышленные, транспортные и другие хозяйственные объекты. Эти снимки получают со специализированных спутников для детальной съемки и крупномасштабного топографического картографирования. К данной группе относится и весь огромный массив аэрофотоснимков.
2.2 Распознавание объектов на снимках
Распознавание объектов на снимках зависит от масштаба съемки и разрешающей способности. По соотношению масштабного ряда космических снимков с масштабным рядом геологических карт, принятых в России, космические снимки разделяются по уровням естественной генерализации на:
- глобальные,
- континентальные,
- региональные,
- локальные,
- детальные.
Для сканирующих систем разрешения по маршруту и вдоль строки (края снимка) отличаются и могут изменяться в несколько раз зависимости от угла сканирования, поэтому при дешифрировании используют только центральную (рабочую) полосу. В некоторых случаях при увеличении снимков до минимального разрешения (до 5 линий на 1 мм) они могут охватывать несколько уровней распознавания (генерализации).
Снимки глобального уровня. Космические снимки глобального уровня генерализации получают с высот 20--30 тыс. км.:
- с межпланетных автоматических станций,
- высокоорбитальных ИСЗ (“Молния” и др.)
Масштаб ряда карт: 1:5 000 000.
Космические снимки глобального уровня генерализации охватывают всю или большую часть полушария. Они позволяют:
- выявлять наиболее протяженные глубинные разломы и зоны разломов,
- гигантские кольцевые структуры,
- выяснять характер сочленения крупных структурных элементов земной коры,
- связь поверхностной геологии с глубинным строением литосферы.
Разработки NАSА Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (англ. National Aeronautics and Space Administration, сокр. NASA) -- ведомство, относящееся к федеральному правительству США и подчиняющееся непосредственно Президенту США. Осуществляет гражданскую космическую программу страны, а также научные исследования воздушного и космического пространств и научно-технологические исследования в области авиации, воздухоплавания и космонавтики (по терминологии, принятой в США -- астронавтики). космической системы глобального мониторинга EOS Система наблюдения Земли (ЭОС)-это программа НАСА, включающая в себя серию миссий искусственных спутников и научных приборов на околоземной орбите , предназначенных для долгосрочных глобальных наблюдений за земной поверхностью , биосферой, атмосферой и океанами. Спутниковый компонент программы был запущен в 1997 году. Программа является центральным элементом НАСА науки о Земле предприятия (ESE) . уже действует в наше время. Система предназначена для комплексного планетарного дистанционного изучения Земли как единой системы (химический состав атмосферы, движение волн цунами в океане и т.д.). Предусматривается работа нескольких ИСЗ, передающих информацию каждые 10 мин. в реальном масштабе времени.
Снимки континентального уровня. Космические снимки континентального уровня генерализации имеют малое разрешение. Их получают телевизионными сканирующими системами с ИСЗ “Метеор” и др.
Космические снимки этого уровня генерализации позволяют:
- устанавливать структурно-геологические особенности крупных областей земного шара,
- выделять вещественно-структурные комплексы горных пород,
- глубинные разломы,
- проводить или уточнять тектоническое районирование.
Масштаб ряда карт: 1:5 000 000.
Снимки регионального уровня. Космические снимки регионального уровня генерализации отличаются средним разрешением. Их получают фотографическими и сканирующими системами с ресурсных ИЗС “Метеор”, “Лэндсат”, а также с пилотируемых космических кораблей и долговременных орбитальных станций.
Масштаб ряда карт: 1:1 000 000 и 1:500 000.
Снимки локального уровня. Космические снимки локального уровня генерализации получают фотографическими системами с пилотируемых космических кораблей долговременных орбитальных станций с помощью высококачественной аппаратуры типа МКФ-6 и с ресурсного ИСЗ “Лэндсат”.
Снимки локального уровня генерализации позволяют:
- существенно уточнить геологическую структуру различных регионов,
- представляют основной материал для геологического картирования в масштабах 1:500 000 и:1 000 000,
- для составления специализированных тематических карт геологического содержания, в том числе прогнозно-минералогических.
Эта съемка использует цифровые сканеры, дающие высокое трехмерное изображение. Получаемые снимки пригодны для кадастра и инвентаризации, для изготовления среднемасштабных и крупномасштабных карт.
Масштаб ряда карт: 1:200 000 и 1:100 000.
Снимки детального уровня. Космические снимки детального уровня генерализации масштаба 1:100 000 и крупнее по своим свойствам близки к высотным аэрофотоснимкам и снимкам мелкого масштаба. Получают снимки при фотографировании высококачественными длиннофокусными съемочными камерами с орбит высотой около 200 км. Космические снимки детального уровня генерализации используют (как и аэрофотоматериалы) при космофотогеологических исследованиях.
Масштаб ряда карт: 1:50 000 и 1:25 000.
В результате выполнения аэрокосмических съемок накоплен многомиллионный фонд снимков, в котором насчитывается более 100 их разновидностей. В основу классификации аэрокосмических снимков положена два основных признака: спектральный диапазон съемки, который определяет геофизические характеристики объектов, передаваемые снимками и технология получения изображения, от которой зависят изобразительные, радиометрические и геометрические свойства снимков. Эти два признака, представляющие основу классификации аэрокосмических снимков, учитывают возможности их дешифрирования.
Спектральный диапазон съемки определяет первый, фундаментальный, уровень этой классификации, учитывающий отражательные и излучательные характеристики объектов, воспроизводимые на снимках. По этому признаку выделяются три основные группы снимков: