Системи дистанційного зондування Землі

3.8 Системи дистанційного зондування Землі

Збирання, опис та аналіз інформації щодо об’єктів навколишнього середовища на відстані називається дистанційним зондуванням. Методи й техніка дистанційного зондування ґрунтуються на реєстрації поглиненої, відбитої або випроміненої енергії, що надає специфічних характерних ознак основним компонентам біосфери. Розглянемо основні типи систем дистанційного зондування.

Рис. 3.15. Спектр пропускання НВЧ випромінювання в області 3...300 ГГц: а – чиста стандартна атмосфера; б – хмари товщиною 0,5 км; в – шаруваті хмари товщиною 2 км

3.8.1 Реєстрація -випромінювання

Метод ґрунтується на вимірюванні короткохвильового м- випромінювання присутніх у земній корі або сніговому покриві радіоактивних елементів – природних радіоізотопів У звичайному ґрунті майже 90 % - випромінювання утворюється в 20 – сантиметровому поверхневому шарі.

3.8.2 Фотографічні системи

В основі техніки повітряної фотографії покладено створення на фотоплівці зображень земної поверхні з авіа носіїв та супутників. Зазвичай використовують чорно-білі панхроматичні, чорно-білі ІЧ, кольорові та кольорові ІЧ плівки. Фотографічні системи здатні створювати зображення об’єктів навколишнього середовища з високим рівнем розділення; застосування технологій багато спектральної фотографії дає змогу отримати додаткову специфічну інформацію, на яку меншою мірою впливають температура й вологість довкілля. Фотографічні системи, що встановлюються на літаках, здатні забезпечити знімки з висоти понад 20 км; розміри площі, яка фотографується, можуть сягати 30Х50 км².

3.8.3 Відеографічні системи

Застосування відеокамер дає змогу створювати та записувати зображення у видимій, близькій та середній ІЧ областях спектру. Перевага відеосистем - невисока вартість, створення та накопичення послідовних зображень будь-якого процесу. Недолік – відносно невисоке просторове розрізнення.

3.8.4 Багатоспектральні сканери

Принцип дії таких систем полягає у реєстрації спектрального відбиття об’єктами навколишнього середовища на певних спектральних ділянках видимого та ІЧ спектру мкмЦі ділянки можуть бути або широкими (близько 0,2 мкм), або вузькими (менше 0,01 мкм). Прилади багато спектрального сканування, що встановлюються на супутниках, дають змогу одержати інформацію з роздільною здатністю близько 10 м, скануючи при цьому території розміром 60...185 км. Принцип дистанційного зондування за допомогою багато спектрального сканера пояснюється на рис. 3.16. Перевага багатоспектральних сканерів у здатності використовувати вузькі спектральні ділянки й отримувати інформацію у цифровій формі.

3.8.5 Теплові сенсори

Як відомо з курсу фізики, всі матеріали здатні посилати ІЧ випромінювання, що зумовлене молекулярним коливанням. Це теплове ІЧ випромінювання реєструється за допомогою техніки, схожої на багато спектральне сканування, але у діапазоні 8...14 мкм.

Характер зображення при цьому залежить від температури об’єкта та його здатності до випромінювання. Теплові сенсори, які встановлені на авіаносіях, що зондують об’єкти на невеликих висотах, забезпечують високу розрізняючу здатність (до 1 м), тоді як на супутниках теплові сенсори розділяють простори розмірами 700...900 м. Сучасні прилади теплового зондування здатні реєструвати різницю температур близько 0,4 К. Неоліки: 1) вплив метеорологічних умов на результати вимірювань; 2) зондуванню ґрунту піддається лише шар товщиною 2...4 см.

Рис. 3.16. Принцип дистанційного зондування за допомогою багатоспектрального сканера

3.8.6 Надвисокочастотні локатори

Цей вид техніки дистанційного зондування передбачає використання електромагнітних хвиль в області 0,1...2 м (що відповідає частотам від 100 МГц до 50 000 МГц). Надвисокочастотні (НВЧ) локаторні системи можуть бути активними (коли об’єкт дослідження опромінюється з подальшою реєстрацією відбитого випромінювання) і пасивні (коли реєструється природне випромінювання об’єкта). Принцип дії дистанційного зондування Землі (ДЗЗ) за допомогою локаторів полягає у випромінюванні її діелектричних властивостей, що значною мірою залежать від вмісту вологи й температури ґрунту, нерівностей земної поверхні, рівня снігового покриву, типу рослинних покривів, і впливають на відбивальні та випромінювальні параметри, що вимірюються. НВЧ-локація надає змогу вивчати положення, рух та природу віддалених об’єктів. Основні типи локаторів, що застосовуються при ДЗЗ:

локатори зображення (вимірюють розсіяне випромінювання, висотоміри, НВЧ-радіометри);

локатор із синтетичною апертурою – ЛСА.

Завдяки високій проникності НВЧ-випромінювання повз хмари та листя, подібні локатори здатні створювати зображення земної поверхні у дрібних деталях (рис. 3.17).

Рис. 3.17. Формування зображення за допомогою локатора

Об’єкти земної поверхні опромінюються локаторними імпульсами, що відбиваються, реєструються і перетворюються у зображення. Амплітуда відбитого імпульсу залежить від конкретного об’єкта спостереження. Альтернативним локатору зображення є ЛСА. Принцип дії такого локатора наведено на рис. 3.18, де представлене взаємне положення літака з локатором та об’єкта спостереження. У точці 1 об’єкт знаходиться поза діаграмою опромінювання локатора; у точках 2 й 3 об’єкт потрапляє до цієї області; у точці 4 він знову зникає із зони спостереження локатора. Тобто об’єкт з’являється у системі реєстрації локатора лише протягом певного проміжку часу; під час цього проміжку відбитий сигнал заноситься у пам’ять бортового комп’ютера. Всі таким чином записані сигнали дають змогу реконструювати повну картину усіх об’єктів, що опромінюються локатором з досить вузькою апертурою (звідси й термін – “синтетична апертура”). Слід зауважити, що сигнали локатора, які надсилаються у процесі руху літака, набувають зсуву до високих частот, тоді як сигнали, що посилаються назад, набувають зсуву до низьких частот завдяки ефекту Допплера. Реєстрація та аналіз подібних зсувів надає можливості точно визначити просторове положення наземних об’єктів. Техніка локаторів із синтетичною апертурою досить складна й дорога, але її можливості зумовлюють най поширене її застосування. Перевага – висока розрізнювальна здатність. Недолік – істотні впливи рослинного покриву та нерівності ґрунту на сигнал, що реєструється.

Похожие работы

Моніторинг поверхневих вод Сандракського водосховища

Скачать

52277

3

0

... змінах клімату; — виявлення природних i антропогенних факторів, що зумовлюють зміну клімату; — виявлення критичних елементів біосфери, вплив на які може спричинити клiматичнi зміни.   Розділ 3. Моніторинг поверхневих вод   Вода вiдiграє вирішальну роль у пiдтриманнi життя людини. Її наявнiстъ i способи використання нерідко визначають долі народів i країн. Особливої гостроти набуває ця ...

Ландшафтний моніторинг

Скачать

45738

1

0

... з рубежами фізико-географічного районування. Вірогідність екстраполяції тим вище, ніж ближче в класифікаційній системі й у сітці районування лежать ландшафти-аналоги. 4. Організація ландшафтного моніторингу заповідних територій У межах Центрального Чернозем`я знаходиться сім державних заповідників: Воронезький (площею 31,1 тис. га), Хоперский (16,2 тис. га), Центрально-Чорноземний (4,9 тис. ...

Основи екології

Скачать

80696

0

1

... уполя, Донецька. Машинобудівна промисловість має багатогалузеву структуру (важке, електротехнічне, радіоелектронне, транспортне машинобудування, приладо-, верстатобудування й т. д. ), і кожній із галузей притаманні свої екологічні особливості: * Енергетика. В Україні ТЕС виробляють приблизно 55—60 % електроенергії (близько 37, 6 тис. МВт); майже всі вони розташовані в містах і є найбільшими серед ...

Екологія й економіка

Скачать

85356

1

0

... по приватизації державного майна. Умовами приватизаційних конкурсів не передбачався встановлений рівень екологічної безпеки об'єкта, що здобувається. Таким чином, виникає погроза економії на екологічних витратах. На жаль, законодавство ще недостатньо підготовлене до рішення природоохоронних завдань у специфічних умовах переходу до ринкових відносин. Відносно нова проблема - екологічна регламентац ...