Классификация и задачи ДЗЗ

Московский Государственный Университет

Геодезии и Картографии

 

 

 

Реферат на тему:

“Классификация и задачи ДЗЗ”

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проверил:                                                       Выполнил: Студент  I курса

                                                                         ФПКиФ  ГиДЗ I-4б

                                                                         Попов  Михаил  Сергеевич

 

 

 

 

 

 

 

Содержание:

Введение

1.История ДЗЗ

2. Общая характеристика  состава задач и классификация средств ДЗЗ

3. Классификация  используемых орбит при ДЗЗ

4. Основные параметры оптико-электронных КА

Заключение

Список используемой литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Данные дистанционного зондирования (ДДЗ) – данные о поверхности Земли, объектах, расположенных на ней или в ее недрах, полученные в процессе съемок любыми неконтактными, т.е. дистанционными методами. По сложившейся традиции, к ДДЗ относят данные, полученные с помощью съемочной аппаратуры наземного, воздушного или космического базирования, позволяющей получать изображения в одном или нескольких участках электромагнитного спектра. Характеристики такого изображения зависят от многих природных условий и технических факторов. К природным условиям относятся сезон съемки, освещенность снимаемой поверхности, состояние атмосферы и т.д. К основным техническим факторам - тип платформы, несущей съемочную аппаратуру, тип сенсора; метод управления процессом съемки; ориентация оптической оси съемочного аппарата; метод получения изображения. Главные характеристики ДДЗ определяются числом и градациями спектральных диапазонов; геометрическими особенностями получаемого изображения (вид проекции, распределение искажений), его разрешением.

Дистанционное зондирование — не новый метод. В течение многих десятилетий человек поднимался над Землей, чтобы наблюдать ее с большого расстояния и узнать, таким образом, еще больше о ней. Для этой цели широко использовалась аэрофотосъемка, а со временем появились новые виды съемки, использующие для дистанционного зондирования фотографические датчики.

Системы дистанционного зондирования (ДЗ) позволяют бесконтактным способом (то есть на расстоянии) определить параметры и характеристики объектов. В настоящий момент дистанционное зондирование Земли на коммерческой основе превращается во вторую после спутниковых средств связи область деятельности в космосе. Авиационно-космические системы ДЗ позволяют за короткое время получить данные с больших площадей (в том числе и труднодоступных и опасных участках).

Традиционно выделяют четыре  диапазона, в которых работают системы ДЗ: видимый, инфракрасный и радиодиапазон (рис. 1). В видимом диапазоне датчики регистрируют отраженное от земных покровов солнечное излучение; в ИК-диапазоне - собственное тепловое излучение; в радиодиапазоне - отраженные сигналы искусственных источников облучения (активные системы) либо собственное тепловое излучение (пассивные системы).

Возможности аппаратуры дистанционного зондирования в различных спектральных диапазонах существенно различаются: оптические дают наиболее качественные, привычные для наблюдателя цветные изображения; инфракрасная съемка позволяет наблюдать температурные характеристики поверхности; в радиодиапазоне снимки требуют интерпретации, однако на качество изображений в меньшей степени влияют облака (а они покрывают по различным оценкам от 50 до 70% земли), а также осадки, туман, задымленность. Приведенные факторы делают радиолокационные системы незаменимыми для экологического мониторинга, при работе в опасных зонах в тяжелых климатических и метеорологических условиях когда другие системы становятся неработоспособными.

Рис. 1. Типы систем дистанционного зондирования земли

 

Практически все существующие системы являются моностатическими - то есть передатчик и приемник находятся на одном носителе (спутнике, самолете). Бистатические системы, в которых приемник и передатчик разнесены в пространстве, менее распространены. Тем не менее, существуют проекты по созданию бистатических систем и ряд научных работ по их исследованию (Tandem, COSMO Scymed, SAR-Lupe).

 

Рис. 2. Моностатическая и бистатическая система ДЗЗ

 

1.  История ДЗЗ

Дистанционные методы применяются в исследованиях Земли очень давно. Вначале использовались рисованные снимки, которые фиксировали пространственное расположение изучаемых объектов. С изобретением фотографии возникла наземная фототеодолитная съемка, при которой по перспективным фотоснимкам составляли карты горных районов. Развитие авиации обеспечило получение аэрофотоснимков с изображением местности сверху, в плане. Это вооружило науки о Земле мощным средством исследований — аэрометодами.

История развития аэрокосмических методов свидетельствует о том, что новые достижения науки и техники сразу же используются для совершенствования технологий получения снимков. Так произошло в середине XX в., когда такие новшества, как компьютеры, космические аппараты, радиоэлектронные съемочные системы, совершили революционные преобразования в традиционных аэрофотометодах – зародилось аэрокосмическое зондирование. Космические снимки предоставили геоинформацию для решения проблем регионального и глобального уровней.

В настоящее время отчетливо проявляются следующие тенденции поступательного развития аэрокосмического зондирования:

• Космические снимки, оперативно размещаемые в Интернете, становятся наиболее востребованной видеоинформацией о местности как для специалистов-профессионалов, так и для широких слоев населения.
• Разрешение и метрические свойства космических снимков открытого доступа быстро повышаются. Получают распространение орбитальные снимки сверхвысокого разрешения – метрового и даже дециметрового, которые успешно конкурируют с аэроснимками.
• Аналоговые фотографические снимки и традиционные технологии их обработки утрачивают свое прежнее монопольное значение. Основным обрабатывающим прибором стал компьютер, оснащенный специализированным программным обеспечением и периферией.
• Развитие всепогодной радиолокации превращает ее в прогрессивный метод получения метрически точной пространственной геоинформации, который начинает эффективно комплексироваться с оптическими технологиями аэрокосмического зондирования.
• Быстро формируется рынок разнообразной продукции аэрокосмического зондирования Земли. Неуклонно увеличивается число коммерческих космических аппаратов, функционирующих на орбитах, особенно зарубежных. Наибольшее применение находят снимки, получаемые ресурсными спутниковыми системами Landsat (США), SPOT (Франция), IRS (Индия), картографическими спутниками ALOS (Япония), Cartosat (Индия), спутниками сверхвысокого разрешения Ikonos, QiuckBird, GeoEye (США), в том числе радиолокационными TerraSAR-X и TanDEM-X (Германия), выполняющими тандемную интерферометрическую съемку. Успешно эксплуатируется система спутников космического мониторинга RapidEye (Германия).

Годы освоения космоса можно весьма условно разделить на несколько этапов. Вначале был прорыв в космос, преследовавший цель преодолеть земное притяжение. Это и запуски первых искусственных спутников Земли, и первые полеты человека в космос. Второй этап — исследование околоземного космического пространства и изучение поведения человека в условиях космического полета, анализ возможности жизни и работы в условиях невесомости. На третьем этапе стало выделяться одно преимущественно направление, связанное с изучением нашей планеты из космоса и использование полученной информации на благо человека. Если раньше люди смотрели на небо с Земли, то теперь пришла пора взглянуть с неба на Землю. Отдельными направлениями космической деятельности являются исследования Солнца, Луны, планет, и дальнего космоса, медико-биологические и технологические исследования, а также, исследования Земли с автоматических космических аппаратов. В связи с 50-летием полета Ю.А. Гагарина, остановимся на дистанционном зондировании Земли с борта пилотируемых космических кораблей и долговременных орбитальных станций.

 До начала освоения  космоса нас, землян, можно было  сравнить с людьми, складывающими  из мелких разнородных кубиков  большую и во многом неясную  мозаичную картину. Действительно, с поверхности Земли и даже  с самолета нелегко охватить различные крупномасштабные процессы, происходящие в атмосфере, океанах, на суше и в геологической среде. А через сравнительно узкие по спектру окна прозрачности атмосферы совсем непросто проводить исследования околоземного пространства, ближнего и дальнего космоса. И только с началом космической эры перед человеком открылись широчайшие возможности для изучения не только нашей планеты, но и космического пространства в широком диапазоне спектра электромагнитных волн. В процессе исследований Земли из космоса – отдельные кубики стали укладываться в красочную весьма информативную картину.

Бурное развитие космической деятельности, в том числе пилотируемой космонавтики, способствовало резкому увеличению потока новой научной информации, что вызвало интенсивный рост исследований практически во всех областях фундаментальных и прикладных наук, связанных с изучением Земли. Земная поверхность, моря, океаны и атмосфера под воздействием природных и антропогенных факторов постоянно преобразуется. Поэтому возникает необходимость регулярного слежения за пространственно-временными особенностями этих изменений. Важнейшую роль в решении этой проблемы играет дистанционное зондирование Земли из космоса.

 После завершения эпохального  полета Ю.А. Гагарин подробно описал  свои ощущения и наблюдения  Земли, которые в дальнейшем легли  в основу подготовки космонавтов  к визуально-инструментальным наблюдениям  нашей планеты из космоса. Одними из первых космических экспериментов по дистанционному зондированию Земли, были фотосъемки с борта пилотируемых космических кораблей. Начиная с полета Г.А. Титова в августе 1961 г. на космическом корабле «Восток-2», на советских космических кораблях широко использовались фотографические аппараты, ручные спектрометрические приборы и кинокамеры. Получаемая космонавтами визуально-инструментальная информация стала широко применяться в интересах научных исследований, а также различных отраслей народного хозяйства. Разнообразная исследовательская аппаратура, установленная на отечественных пилотируемых космических кораблях «Восток», «Восход», «Союз», а также на долговременных орбитальных станциях (ДОС) «Салют», «Мир», Международной космической станции «МКС» позволила получить важную информацию об облике нашей планеты и ее отдельных оболочках: атмосфере, гидросфере, литосфере.

С появлением долговременных орбитальных станций, начиная с 1971 г., наряду с ручными фотокамерами «Зенит-3М» со сменными объективами, исследуемыми на космических кораблях «Восток» и «Восход», стали применяться стационарные многозональные шести- и девяти объективные камеры для получения более детальной информации о природных объектах Земли. Это позволило решать также задачи, как, например, выявление различных стадий вегетации растений, определение типов растительности, изучение различных явлений на поверхности океана, исследования морфологических особенностей поверхности Земли, анализ состояния атмосферы и др. В 1976 г. на космическом аппарате «Союз-2», пилотируемом космонавтами В. Быковским и В. Аксеновым, прошла экспериментальную отработку стационарная многозональная камера МКФ-6, совместного производства СССР и ГДР, которая в дальнейшем устанавливалась на ДОС «Салют-6» (1978 г.), «Салют-7»(1983 г.) и «Мир»(1996 г.).

Дистанционное зондирование Земли с борта пилотируемых космических кораблей и долговременных орбитальных станций имеет ряд отличительных особенностей, основными из которых являются:

• обеспечение широких возможностей для проведения научных исследований и экспериментов по изучению Земли из космоса;
• расширение спектра решаемых задач за счет использования интеллектуальных и психофизических возможностей человека;
• сочетание инструментальных измерений и визуальных наблюдений;
• наилучшие условия для апробации новых методов и средств дистанционного зондирования;
• возможности адаптации методик и аппаратных средств при исследованиях редких и неизвестных явлений;
• возможности проведения мониторинга многих процессов и явлений в океане, атмосфере и на суше в средних широтах;
• возможности проведения астрофизических исследований и технологических экспериментов в космосе;
• возможности осуществления медико-биологических исследований для оценки влияния факторов длительных космических полетов на организм человека;
• возможности осуществления ремонта и оперативной замены приборов и оборудования в полете.

 В последующие годы, как в отечественной, так и  в зарубежной космонавтике все большую роль стали играть специально сформированные программы дистанционного исследования Земли с борта пилотируемых кораблей и долговременных орбитальных станций, а также автоматических искусственных спутников Земли. Разработан и реализован ряд крупных международных и отечественных программ, посвященных фундаментальным комплексным исследованиям Земли с использованием космической информации, таких, например как: Международная геосферно-биосферная программа; Всемирная программа «Глобальные изменения»; Программа глобального мониторинга Земли в интересах охраны окружающей среды и безопасности; Программы «Интеркосмос»,; Программа биосферных и экологических исследований Академии наук СССР; Программа изучения роли океанов в короткопериодных изменениях климата «Разрезы»; Программа «Миссия на планете Земля» и многие другие. В настоящее время в рамках Федеральной целевой космической программы России на борту Международной космической станции проводились и проводятся серии экспериментов связанных с исследованием природных ресурсов Земли, экологическим мониторингом, исследованием океана, геофизическими исследованиями, мониторингом природных катастроф, например, эксперименты: «Русалка», «Сейнер», «Диатомея», «Экон», «Релаксация», «Ураган», «Всплеск», «Молния-Гамма», «СВЧ-радиометрия», «Радар-Прогресс» и др.