6. Данные дистанционного зондирования как источник данных для гис

Это один из основных источников данных – remotely sensed data. Они объединяют се типы данных, получаемых с носителей космического и авиационного базирования. К первым относятся пилотируемые орбитальные станции, корабли многоразового использования – типа «Шаттл», автономные спутниковые системы. Ко вторым – самолеты, вертолеты, микроавиационные управляемые аппараты.

Аэрофотосъемки регулярно выполняются в нашей стране с 1930-х годов. Накоплен фонд снимков, полностью покрывающих нашу страну, а многие районы – многократным перекрытием. Аэрофотосъемка используется в основном для топографического картографирования, Геологии, лесного и сельского хозяйства.

Космические съемки стали выполняться с 1960-х годов, их фонд к настоящему времени насчитывает сотни миллионы. Наиболее известные пилотируемые корабли и орбитальные станции: Восток (1961-63 гг., высота орбиты 180-330 км), Салют (с 1971, 210-410 км), Мир (с 1986), Меркурий (1961-63, 160-280 км), Скайлэб (1973-74, 430 км). Автоматические аппараты: Космос (с 1966, 200-250 км), Метеор-1 (с 1969, 850-900 км), Ландсат (с 1972, 900 км), Шаттл (с 1981, 185-550 км).

Дистанционное зондирование осуществляется датчиками. Датчики могут быть активными (способны сами излучать необходимый сигнал и фиксировать его отражение) и пассивными. К пассивным относятся оптические и сканирующие устройства, действующие в диапазоне отраженного солнечного излучения – УФР, видимый свет, ближний диапазон ИКР. К активным – радарные устройства, сканирующие лазеры, микроволновые радиометры и др.

В настоящее время в области разработки оперативных космических электронных систем ДЗ наметилась тенденция к комбинированному использованию различных многоканальных, многоцелевых датчиков с высоким разрешением, включая всепогодное оборудование. Наряду с этим используются и неоперативные космические системы с панхроматическим фотооборудованием и многоспектральными камерами, обеспечивающими высокое разрешение и геометрическую точность.

Для дистанционного зондирования Земли используют диапазоны волн электромагнитного излучения: ультрафиолетовый – 0,27-0,4 мкм, световой диапазон – 0,4-0,78 мкм, ближний или фотографический, инфракрасный диапазон – 0,7-1,1 мкм, тепловой инфракрасный – 3,5-5 мкм, микроволновый диапазон – от 0,75 до 30 см.

В условиях видимости, покрывающей 70-80% поверхности Земли, зондирование в микроволновом диапазоне позволяет регистрировать излучение сквозь облака. В миллиметровом и сантиметровом диапазонах еще необходимо учитывать влияние атмосферы, а дециметровом уже нет необходимости его учитывать.

Наиболее многочисленны снимки в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне. Фотоснимки отличаются наиболее высоким качеством и разрешением на местности (метры), кроме того, они обеспечивают стереоскопическое изучение. Из-за эпизодичности таких съемок (облачность) регулярное покрытие таким видом съемок не производится.

Метеорологические спутники позволяют получить телевизионное и сканерное изображение (Метеор, Тайрос и др.). Их снимки характеризуются разрешением на местности порядка от 1000 до 300 м. Сканер на спутнике представляет собой качающееся зеркало (изменяется угол приема сигнала по мере движения). Принятый сигнал переводится в цифровую форму для хранения на борту и передачи на Землю. Большое влияние на полезный сигнал оказывает состояние атмосферы – облачность, пыль, влажность. Поэтому используют «окна прозрачности» атмосферы, т.е. диапазоны, на которых меньше ослабляется полезный сигнал.

По обзорности космоснимки (т.е. по ширине полосы снимка) классифицируются на 1) глобальные – размеры охватываемой территории приблизительно 10 000 км, 2) региональные – 3000 км, 3) локальные – 100-500 км.

Снимки в невидимом диапазоне спектра электромагнитных волн распространены менее широко. Надо сказать, что материалы дистанционного зондирования различаются по масштабу, проекциям, периодичности, орбитах, покрытии и другим параметрам. Meteosat, например, имеет периодичность 30 мин с разрешением 2-5 км и глобальным покрытием.

В 1970-80-х годах фотоспутники «Ресурс-Ф», «Облик», «Комета» обеспечивали потребителей космоснимков с лучшими в мире характеристиками в достаточном объеме. Однако в 90-х годах запуски практически прекратились – иссяк отечественный источник космоснимков высокого разрешения. В настоящее время производятся крайне редкие и нерегулярные запуски фотоспутников «Комета» и космических аппаратов двойного применения.

Источник данных – телевизионные и сканерные снимки со спутников двойного назначения и ресурсных спутников. Эти снимки бывают высокого разрешения – от 0,6 до 5 м. Это Qick Bird-2 (USA), TES (Индия), Ikonos (USA). Снимки с разрешением от 5 до 30-40 м – SPOT (Франция), Landsat ТМ (США), Ресурс-0 (Россия), средним разрешением 150-200 м – «Ресурс», «Метеор-Природа» и малого разрешения 1 км – NOAA (USA).

В 2001 г. коммерческие системы приблизились к полуметровому рубежу разрешения. После долгого перерыва в России в 2002 г. запущен КА «Метеор-3М» №1. На нем наряду с традиционным для метеоспутников набором аппаратуры установлена камера с пространственным разрешением 32-38 м. Также произведены пуски других космических аппаратов двойного назначения «Аркон» и «Монитор-Э» для съемки высокого разрешения (несколько метров).

Следует также сказать о спутниковых группировках, предназначенных для обслуживания систем позиционирования – России и США. Точность позиционирования – до нескольких миллиметров. При выполнении съемки очень важно точное определение координат – информацию необходимо привязать. В последние годы в среде ГИС широко используются портативные приемники данных о координатах объектов с глобальной системы навигации (позиционирования) GPS, дающие возможность получить плановые и высотные координаты с точностью от нескольких метров до нескольких миллиметров. Это позволяет в сочетании с портативными компьютерами и соответствующим программным обеспечением использовать их для полевых съемок. Данные имеют самое широкое применение.