- •Введение
- •1. Электронные карты, цифровые и математические модели местности
- •1.1. Понятие «геоинформационная система»
- •1.2. Цифровые и электронные топографические карты
- •1.3. Цифровые и математические модели местности
- •2. Топографические съемки
- •2.1. Общие сведения о топографических съемках
- •2.2. Геодезическое обоснование топографических съемок
- •3. Тахеометрическая съемка местности
- •3.1. Суть тахеометрической съемки и ее назначение
- •3.2. Приборы, используемые для тахеометрической съемки
- •3.3. Планово-высотное обоснование тахеометрической съемки
- •3.4. Съемка ситуации и рельефа местности
- •Расстояния между реечными точками в зависимости от масштаба съемки
- •Допустимые расстояния от прибора до рейки и между реечными точками
- •3.5. Ведение абриса и полевого журнала
- •Журнал тахеометрической съемки
- •3.6. Камеральные работы
- •Ведомость вычисления координат вершин тахеометрического хода
- •3.7. Съемка с помощью электронных тахеометров. Преимущества и недостатки их применения
- •4. Нивелирная съемка местности
- •4.1. Съемки нивелирования поверхности Земли
- •4.2. Нивелирование по квадратам
- •4.3. Лазерные и электронные цифровые нивелиры. Преимущества и недостатки их использования
- •5. Топографическая съемка местности с применением систем спутникового позиционирования
- •5.1. Организация работ по топографической съемке с помощью спутниковых приемников
- •5.2. Комплексное использование спутниковой аппаратуры и традиционных геодезических средств
- •5.3. Преимущества и недостатки спутниковых систем и перспективы их использования
- •6. Дистанционное зондирование земли (дзз)
- •6.1. Понятие дистанционного зондирования Земли
- •6.2. Области применения данных дистанционного зондирования
- •6.3. Преимущества и недостатки дистанционного зондирования
- •6.4. Структура системы дистанционного зондирования
- •6.5. Способы передачи данных дзз
- •6.6. Активные и пассивные методы съемки
- •6.7. Обзор существующих съемочных систем
- •6.8. Роль дистанционного зондирования Земли со спутников
- •7. Наземное лазерное сканирование
- •7.1. Основные принципы организации системы наземного лазерного сканирования
- •7.2. Наземные лазерные сканеры
- •7.3. Использование лазерного сканирования для создания трехмерных моделей местности
- •7.4. Камеральные работы при наземном лазерном сканировании
- •7.5. Преимущества и недостатки наземного лазерного сканирования
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29.
6.6. Активные и пассивные методы съемки
Классифицировать съемочные системы можно по различным критериям. Съемочные системы разделяют на следующие:
воздушные и космические;
пассивные и активные;
работающие в оптическом или радиодиапазоне: однозональные и многозональные; при выполнении многозональных съемок получают одновременно несколько изображений одной и той же территории в различных зонах спектра электромагнитного излучения;
фотографические и нефотографические съемочные системы; фотографирование можно выполнять на черно-белых или цветных фотоматериалах; цвет изображения может быть натуральным или псевдоцветным (спектрозональное фотографирование);
оперативные и неоперативные в зависимости от способа и сроков доставки видеоинформации; фотографические съемочные системы являются неоперативными, так для доставки экспонированной пленки требуется посадка летательного аппарата или спуск на Землю специального контейнера; нефотографические системы относят к оперативным, с их помощью видеоинформация передается по радиоканалу в реальном времени съемки или записывается на магнитном носителе с последующем передачей в эфир;
использующие для построения изображения законы центральной проекции (кадровые – фотографические и телевизионные системы), строчно-кадровую развертку (сканеры) и иные законы [17].
При создании топографических крупномасштабных планов и карт фотограмметрическим методом используют в основном снимки, получаемые кадровыми аэрофотоаппаратами.
В настоящее время разработано много различных приборов ДЗЗ. Главное преимущество современных систем ДЗЗ состоит в том, что регистрируемое ЭВМ излучение сразу преобразуется в цифровой вид. Такие изображения доступны для компьютерной обработки, их проще размножать и архивировать. Цифровые системы ДЗЗ позволяют передавать данные в режиме реального времени, что существенно повышает оперативность сбора данных.
Один из главных признаков классификации систем ДЗЗ состоит в подразделении их на пассивные системы (сканирующие оптико-электронные), регистрирующие естественное излучение, и активные (радиолокационные, лазерные), сами генерирующие излучение и затем анализирующие его отраженную часть. Лазерные установки (лидары) в основном используются для зондирования атмосферы и океана [13].
Среди пассивных можно выделить системы, регистрирующие отраженную солнечную радиацию, и системы, регистрирующие тепловое излучение от объектов, температура которых не равна абсолютному нулю. Активные системы могут использовать любой тип излучения, однако на практике любая активная система должна функционировать в одном из спектральных окон прозрачности атмосферы.
Сегодня сканирующие оптико-электронные системы являются основными источниками данных ДЗЗ при решении задач природно-ресурсного и экологического мониторинга. В оптико-электронных системах излучение попадает на соответствующие датчики, которые генерируют электрический сигнал, зависящий от интенсивности излучения. В качестве одноэлементных датчиков оптико-электронных систем выступают фотоумножители или фотодиоды. Чтобы получить изображение, необходимо соединить большое количество одноэлементных датчиков или сканировать цель одним датчиком. Первый вариант можно реализовать на основе фотодиодов. Это приборы с зарядовой связью (ПЗС). Конструктивно ПЗС представляет собой матрицу из идентичных фотодиодных элементов. ПЗС могут быть линейными и плоскими (планарными).
Одноэлементный датчик при формировании изображения вращается для сканирования строки (рис. 36, а). Для получения изображения с использованием линейного ПЗС линейка, ориентированная поперек направления движения спутника, перемещается вместе с ним, последовательно считывая сигнал, пропорциональный освещенности различных участков поверхности и облаков (рис. 36, б). Планарный ПЗС формирует плоское изображение (рис. 36, в). Необходимо обеспечить достаточное время, чтобы определенное количество фотонов попало на датчик. Если датчик находится в движении относительно цели, то применяется пошаговое формирование изображения, чтобы предотвратить размывание [13].
Радиолокационные системы в отличие от пассивных систем ведут активное зондирование Земли. Они посылают к земной поверхности в перпендикулярном к полету спутника направлении узконаправленные высокочастотные импульсные пучки электромагнитных волн.
Рис. 36. Схемы формирования изображения:
а – одноэлементным датчиком; б – линейным ПЗС; в – планарным ПЗС
Отраженные от земной поверхности пучки (радиоэхо) вновь принимаются антенной радара, преобразуются в видеосигнал и записываются в цифровой форме на носитель информации. Интенсивность и характер радиоэха зависти от структуры поверхности и вещественного состава природных объектов. Особенности радиоэха передаются на радиолокационных снимках градациями тонов и текстурой изображения. Длина волны, используемой в радиолокационной системе (РЛС), определяет вместе с рядом других параметров (угол визирования, структура поверхности, ее диэлектрические свойства и др.) проникающую способность излучения, которая тем выше, чем больше длина волны. Данные, получаемые в радиодиапазоне, наиболее перспективны для получения сведений о почве и геологических структурах, при изучении водоемов, льдов на суше и воде, в океанологии, при изучении растительного покрова.
К преимуществам радиолокационных систем относятся следующее:
результаты радарной съемки не зависят от погоды и естественной освещенности, поэтому они незаменимы там, где облачный покров постоянно или продолжительное время препятствует съемкам другими методами;
возможность получения изображения земной поверхности, скрытой растительностью;
возможность определения диэлектрических свойств поверхностного слоя.
С 1990-х годов наблюдается повышение интереса к разработке и использованию радиолокационных методов. К наиболее известным космическим системам, оснащенным радиолокационной аппаратурой ДЗЗ, относятся ERS, Envisat (Европа), Alos (Япония), Radarsat (Канада) и др.