7.3. Космические съемочные системы

На рубеже XX века в нашей стране, наряду с государственными программами запуска космических летательных аппаратов и вы­полнения космических съемок, появились коммерческие косми­ческие программы. Первый коммерческий спутник был запущен российской ракетой-носителем с космодрома на Дальнем Востоке в январе 1997 г. Крупнейшие авиационные и космические компа­нии участвуют в осуществлении собственных программ. Образо­вался рынок фотографических и цифровых изображений. Потре­битель в соответствии с решаемой задачей, из публикаций или по Интернету выбирает из предлагаемых каталогов наиболее прием­лемые для него материалы съемок. На околоземных орбитах нахо­дятся несколько десятков космических летательных аппаратов с различными съемочными системами на борту. Получаемая при этом разноплановая информация — изображения или результаты измерений определенных характеристик объектов на поверхности Земли или атмосферы — передается на пункты приема тех стран или коммерческих структур, по заказу которых осуществляют дан­ную съемку. Космические летательные аппараты отличаются па­раметрами полета, а съемочные системы имеют различные харак­теристики (см. главу 1). Наземные комплексы приема и первич­ной обработки космической информации находятся в различных городах страны.

Наиболее известные и используемые в мире данные получают с зарубежных космических аппаратов NOAA, LANDSAT, SPOT, IRS, RADARSAT, ERS (табл. 7.1).

Высокие изобразительные и метрические качества имеют фо­тографические снимки, полученные с отечественного спутника «Комета» камерами специального назначения КВР-1000 и топо­графической ТК-350. Среди российских пользователей для изуче­ния природных ресурсов используют снимки со спутников типа

«Метеор», «Ресурс-Ф», «Ресурс-О, «Океан», съемочные системы «Фрагмент», МСУ-Э, МСУ-СК (табл. 7.2). Съемка с периодиче­ски запускаемых на орбиты спутников позволила создать архивы изображений на различные районы земной поверхности, что дает возможность осуществлять мониторинг территорий и отдельных объектов и явлений.

Серия спутников LANDSAT (США) функционирует с начала семидесятых годов XX века. Съемку проводят с высоты орбиты 900 км. На спутниках используются многозональные съемочные системы типа MSS с линейным разрешением на местности 55 х 80 м. THEMATIC MAPPER имеет линейное разрешение в ви­димой области спектра (канал PAN — панхроматический) 15 м и при многозональной съемке (MSI) — 30 м.

В целях мониторинга кадастровой информации и создания картографической продукции масштабов 1:М = 1:5000...1:10 000 могут быть использованы космические съемочные системы высо­кого разрешения. Например, космические изображения земной поверхности, получаемые со спутников IKONOS и QUICK BIRD (США). Они имеют соответственно разрешение на местности 0,61 м и 1м. Точность фотограмметрического определения коор­динат точек по снимкам спутника QUICK BIRD, снятых в пан­хроматической зоне (0,45...0,95 мкм) и с использованием опорных точек, составляет 2 м, без опорных точек — 23 м.

Французская съемочная система SPOT IMAGE, установленная на спутниках типа SPOT, имеет четыре спектральных канала (4-й канал соответствует 1,55...1,75 мкм). Линейное разрешение при панхроматической съемке равно 5...10 м, а при многозональной — 20 м. Важное преимущество данной системы — возможность полу­чения снимков с перекрытием (получение стереопар), что позво­ляет проводить стереофотограмметрическую обработку снимков. Снимок захватывает участок на земной поверхности размером примерно 60 х 60 км.

Индийские спутники последнего поколения (IRS-1C, IRS-1D) оснащены съемочными системами, работающими в четырех спек­тральных каналах. Панхроматические снимки получают с разре­шением 5...6 м, а зональные — 23 м и более.

Разработка компактных радиолокационных съемочных систем с малым потреблением энергии позволила использовать их при космических съемках. Радарные изображения, получаемые, на­пример, с канадского спутника RADARSAT или европейского ERS, имеют разрешение 25 м. Современные методы радиолока­ции позволяют получать изображения с разрешением на местно­сти до 5 м и менее. Изменяя ориентацию спутника в полете на соседних орбитах, можно производить стереорадиолокационную съемку. Существующие компьютерные программы позволяют выполнять фотограмметрическую обработку радарных снимков. При этом учитывается специфическая геометрия радиолокаци-

онных изображений, производится построение цифровых моде­лей рельефа как по стереопаре, так и с использованием методов радарной интерферометрии (определение геометрических пара­метров объектов на основе интерференции отраженных от них ра­диоволн).

Фотографические снимки, полученные со спутника «Комета» кадровыми камерами КВР-1000 (фокусное расстояние/= 1000 мм), имеют разрешение 2 м. Топографическая камера ТК-350, установ­ленная на спутнике «Комета», позволяет производить съемку с пе­рекрытиями. Разрешение изображения данных снимков — 10 м. Результаты стереофотограмметрической обработки снимков ис­пользуют для создания и обновления мелкомасштабных планов и карт. Спутники «Комета» запускают на срок до 1 мес.

Широко используют фотографические изображения, получае­мые со спутников серии «Ресурс-Ф», оснащенные фотографичес­кими камерами КФА-1000, КФА-3000, КАТЭ-200 и четырехка-нальным фотоаппаратом МК-4.

На территории страны имеется большое число региональных пунктов приема космических изображений, получаемых со спут­ника «Ресурс-О». На спутнике установлены многозональные ска­неры МСУ-Э с разрешением 45 м и МСУ-СК с разрешением 150 м. Благодаря свободному доступу снимки широко используют в отечественных организациях, занимающихся исследованиями природных ресурсов.

Таблица 7.1. Основные технические характеристики зарубежных космических
		гъемочных систем
Объект	Вид съемки	Полоса захвата, км	Разрешение, м	Масштаб применения
Landsat-7	Панхром Многозональная (6 каналов)	183...183	15; 30...60	1:100000
ASTER	Панхром Многозональная (14 каналов)	60...60	15; 30...90	1:100000
Ikonos-2	Панхром Многозональная (3 канала)	11...120	1;4	1:5000
Quick Bird-2	Панхром Многозональная (4 канала)	16,5...1б,5; 31 Д.. 31,5	0,61; 2,88	1:5000
SPOT-4	Панхром Многозональная (3 канала)	60...60	10; 20	1:25000
SPOT-5	Панхром Многозональная (3 канала)	60...60	2,5; 5	1:10000
IRS-1С	Панхром Многозональная (3 канала)	70-70	5,8; 23	1:25000
RadarSat-1	Радиолокационное изображение	50...5ОО	9... 100	1:25000

Существуют многолетние космические проекты исследования земной поверхности, разрабатывают и реализуют новые. Инфор­мацию о них и процедуре заказа снимков можно узнать через Интернет.

Для широкого пользования разработаны и применяют станции приема и обработки изображений (низкого и среднего разреше­ния) земной поверхности. Аппаратно-программные комплексы включают: персональные компьютеры, антенную систему, устрой­ство сопряжения антенной системы с компьютером и программ­ное обеспечение. С помощью параболической антенны, установ­ленной на поворотном устройстве, принимают передаваемые со спутника изображения. Программные средства обеспечивают сле­жение за спутником, автоматический прием данных, их визуализааацию, просмотр и оценку. Проводится географическая привязка всего снимка или его фрагментов, а также программными средствами рассчитываются географические координаты для каждого пикселя изображения. Выполняется фотограмметрическое преобразование изображений, составляются накидные монтажи.Программные средства позволяют выполнить тематическую обработку изображений и представить результаты обработки в картографическом виде.