Дистанційне зондування землі

 Дистанційне зондування землі (ДЗЗ) - це спосіб отримання інформації про земну поверхню та розташовані на ній об'єкти шляхом реєстрації електромагнітного випромінювання, що відбивається від них, без безпосереднього контакту.

Досить часто, говорячи про  дистанційне зондування, мають на увазі знімання землі з космосу. Між тим до цього способу збору даних відноситься і аерофотознімання, і повітряне лазерне сканування.

У рамках ДЗЗ вирішуються  задачі інформаційного забезпечення наукової організації раціонального природокористування. При їхньому розв'язанні можуть бути використані різні космічні системи (КС) зондування. Для наукової оцінки ефективності розв'язання задач екології та організації раціональної господарської діяльності необхідно проаналізувати й оцінити інформаційні можливості функціонування системи ДЗЗ і знайти найкращий їхній варіант на основі певного критерію. Оцінка виконується зусиллями фахівців різних профілів, які аналізують значний обсяг інформації, проводячи дослідження на кількох рівнях абстрактного опису: лінгвістичному, логіко-математичному, інформаційному, евристичному тощо. Цим створено передумови впровадження комплексного - системного підходу. Зазначений підхід передбачає всебічний аналіз складної системи з урахуванням взаємозв'язків між підсистемами, зовнішніх впливів і обмежень на основі обраного критерію оцінки прийнятих рішень.

Історія

Історія розвитку методів ДЗЗ бере свій початок у середині дев’ятнадцятого сторіччя. У 1855 році Гаспар Турнашон (Надар) - відомий французький фотограф, журналіст, військовий офіцер - запропонував ідею фотографування землі з повітряної кулі для потреб картографування та спостереження за територією, а 23 жовтня 1958 року здійснив її, зробивши з повітряної кулі з висоти 80 метрів фотографії селища Petit-Bicetre в передмісті Парижу.  

24 квітня 1909 році під час  демонстраційного польоту Вілбера Райта асситируючий йому оператор зняв з борту літака короткий фільм.

За досить короткий час  аерофотознімання стає дуже поширеним  способом отримання інформації про  місцевість. Під час Першої світової війни майже усі сторони застосовують його для розвідки та спостереження  за супротивником. А через короткий термін часу повітряне знімання стане  важливим елементом отримання інформації не тільки для військових, а і  для цивільних задач.

А майже одразу після закінчення Другої світової війни бере початок нова історія - історія дистанційного зондування землі з космосу.

24 жовтня 1946 року камерою,  встановленою на борту ракети V-2, з висоти 65 миль було отримано  перший космічний знімок землі.

14 серпня 1959 року американським  супутником Explorer-6 було зроблено  перший супутниковий знімок землі. 

Справжня ера дистанційного  зондування землі із космосу почалась з виведенням на орбіту 23.07.72 року американського супутника ДЗЗ Landsat-1. Landsat-1 був обладнаний камерами для отримання фотографічного зображення землі в видимому та ближньому  інфрачервоному діапазоні з просторовою здатністю 75 м та чотирьох-канальним сканером для радіометричного знімання з просторовою здатністю 60 метрів.

18 жовтня 2001 року на орбіту  було виведено перший комерційний  супутник QuickBird американської компанії DigitalGlobe з просторовою роздільною здатністю 0.6 метри, дані якого на комерційних засадах стали доступними усім зацікавленим.

Сучасність

Сьогодні в космосі  працюють десятки апаратів різних типів, що виконують збір даних різними  дистанційними методами. Серед них значну роль відіграють комерційні апарати, знімки яких доступні для використання не тільки урядовим та військовим структурам, а й широкому колу користувачів в усьому світі.

Дані, отримані шляхом дистанційного  зондування землі з космосу та повітряного знімання, знаходять  досить широке застосування в різних сферах діяльності:

• створення та оновлення карт;
• кадастр, планування та управління територіями;
• екологічний та природоохоронний моніторинг;
• оцінка стану сільськогосподарських культур, прогнозування врожаю;
• контроль стану лісів, спостереження за вирубкою та оцінка наслідків лісових пожеж;
• спостереження та прогнозування погоди, контроль кліматичних змін;
• прогнозування та спостереження за стихійними лихами, оцінка наслідків;
• геологічні дослідження, розвідка корисних копалин;
• дослідження атмосфери та світового океану;
• спостереження за льодовим становищем;
• виявлення випадків незаконного судноплавства.

Методи дистанційного  зондування

Фотознімання - фотографування поверхні у всьому видимому діапазоні спектру чи певній його частині, а також в інфрачервоному діапазоні. Широко застосовується в повітряному та космічному зніманні з метою отримання даних для створення та оновлення карт.

Сканерне знімання - знімання поверхні за допомогою оптичних або баготоспектральних пристроїв - сканерів. Відміною таких пристроїв від звичайних фотокамер є те, що сканер рухаючись вздовж або вздовж і поперек маршруту знімання поступово фіксує відбиття променю від поверхні і направляє його в об'єктив. При зніманні поверхні за допомогою сканера формується зображення з окремих елементів (пікселів), кожному з яких відповідає яркість випромінювання ділянки поверхні.

Радарне знімання - активний метод знімання, що спирається на випромінювання в напрямку знімання поверхні сигналу та прийом його відбиття. Зазвичай радарне знімання здійснюється в радіодіапазоні за допомогою локаторів бокового огляду (ЛБО). Перевагою цього методу є можливість виконання знімань в темний час доби та незначний вплив погодних умов: туману, хмарності. Радарне знімання використовується для визначення форми поверхні (рельєфу) та вивчення її геологічної структури.

Теплове знімання - знімання в інфрачервоному діапазоні, що спирається на фіксацію теплового випромінювання поверхні та об'єктів, зумовленого сонячним випромінюванням або ендогенними процесами, та виявленні аномалій. Теплове знімання дозволяє виявляти елементи гідрографії, вивчати геологічну структуру поверхні, льодовий стан, вулканічну діяльність, температурну неоднорідність водного середовища, виявляти рельєф дна.

Спектрометричне знімання - вимірювання відбиваючої здатності поверхні чи шарів речовини. Проводиться в мікрохвильовому, інфрачервоному діапазонах, а також у видимому та ближньому інфрачервоному діапазоні. Застосовується для вивчення гірських порід.

Лідарне знімання - активне знімання поверхні шляхом неприривної фіксації відбиття від поверхні, яка опромінюється монохроматичним лазерним випромінюванням з фіксованою довжиною хвилі. Здебільшого лідарне знімання ведеться з носіїв з недуже великою висотою польоту. Частота випромінювання налаштовується на резонансні частоти поглинання скануємого компоненту і таким чином у випадку наявності значних концентрацій цього компоненту відбиття значно збільшується. Застосовується для вивчення нижніх шарів атмосфери, виявлення концентрації певних елементів та з'єднань.