1.2. Літальні апарати та їх обладнання
Фотографічні методи.
Фотографічні методи базуються на створенні на фотоплівці зображень земної поверхні з авіаносіїв та супутників. Використовуються чорно-білі, панхроматичні, чорно-білі інфрачервоні, кольорові та кольорові інфрачервоні плівки. Фотографічна апаратура, встановлена на літаках, забезпечує знімки з висоти 20 км; розміри площі, що фотографуються, можуть сягати 30×50 км.
Широкий діапазон випромінювань електромагнітного спектра, у якому виконується ДЗЗ, обумовив появу великої кількості різних засобів зйомки.
В фотографічних методах при зйомці зображення земної поверхні будується за законами центральної проекції. Відомі наступні Основні види аерофотознімання:
1. Планова, коли земна поверхня знімається в напрямку місцевої вертикалі (кут відхилення оптичної осі апарата від вертикалі не перевищує 3 ). Така зйомка виконується кадровими апаратами для цілей картографування.
2. Перспективна зйомка виробляється з метою одержання додаткової інформації про рельєф земної поверхні й розширення смуги захоплення земної поверхні. У цьому випадку оптична вісь фотокамери може відхилятися від вертикалі на різні кути аж до 60 – 700 .
Панорамна, коли знімається відразу вся смуга місцевості поперек маршруту польоту “від обрію до обрію”.
На практиці, головним чином, використається перший вид аерофотознімання. Зображення реєструється на фотоплівці (чорно- білої, кольоровий або спектрозональної). При виконанні спектрозональної зйомки одночасно виходить кілька зображень того самого ділянки земної поверхні в декількох зонах спектра. Подальша обробка спектрозональних знімків дозволяє виконати процедуру дешифрування з урахуванням спектральних властивостей об'єктів, що значно підвищує її ефективність. Сучасні високоякісні фотокамери дозволяють досягти дозволу на місцевості в одиниці сантиметрів. Останнім часом усе більше широке поширення одержують технології електронного сканування зображень із аэрофотопленки й подальшої обробки отриманого цифрового зображення на ЕОМ.
Фотографічні методи застосовуються для визначення типів та структури грунтів, оцінки характеру ерозійних процесів, забруднень водного середовища, для отримання даних для виконання кадастрових та землевпоряджувальних робіт.
Відеографічні методи.
Телевізійні системи працюють у тих же спектральних діапазонах електромагнітного випромінювання, що й фотографічні системи (0,4-0,9 мкм), і з однаковою геометричною закономірністю (центральною перспективою). Для дистанційного зондування використовується відеокамера, що фокусує зображення об'єкта знімальної місцевості на плоский світлочутливий екран. На ньому зображення викреслюється як малюнок зарядів і потім зчитується електронним розгорнутим променем. При цьому екран ніби в одиничних малих елементах, так званих крапках зображення. Величина яскравості таких крапок зображення перетворюється у відповідну величину напруги. Вона кодується по частоті й амплітуді, перетворюється в числовий запис імпульсу й передається із супутника на станцію прийому на Землі. Прийнятий числовий запис зі знятого телезображення знову перетворюють у відповідні величини яскравості елементів зображення, які всі разом дають на екрані зображення знятої місцевості. Для репродукування воно з екрана знімається на фотоплівку. Зчитування й формування телевізійного зображення проходять по окремих рядках. Тому на фотокопіях телевізійних аерокосмічних зображень дуже часто видно рядкове розгорнення їхньої побудови.
Телевізійні методи зйомки мають деякі переваги перед фотографічними. По-перше, відеосигнал передається як величина напруги, що допускає можливість подальших електронно-числових перетворень. По-друге, при зйомці зображення може бути відразу передане на Землю або записано на магнітну стрічку й потім викликано: передача зображення на станцію прийому можлива з більших віддалень від Землі. Ці властивості телевізійних систем у першу чергу були необхідні для установки їх на безпілотних автоматичних космічних апаратах, які використовувалися для дистанційного випромінювання поверхні Землі й інших планет. Тому телевізійні методи з 1960-х років успішно використовувалися (у різних модифікаціях приймально-передавальних систем) для вивчення поверхні Місяця, Марса й супутників Юпітера («Ренйджер», «Маринер», «Вікінг» і оглядові зонди HACA). Установка телекамер на супутниках систем «Тирос-Есса», «Німбус», «NOAА», «Метеосат» та інших для глобальних метеорологічних спостережень стала того часу оперативною формою таких досліджень. Для проведення спостережень із орбітальних і геостаціонарних метеорологічних супутників має значення можливість постійної заміни зображення, тобто знімальними системами можна одержати зображення, викликати його, записати на запам'ятовувальний пристрій, через якийсь час провести скид запису, і потім повторити цикл.
Принцип зйомки агатозонального РБВ – система супутників «Лендсат-1 і -2» наведений на рис 10.1.
Рис.
1.1.
Принцип зйомки багатозональною
РБВ-системою
супутників «Лендсат-I і -2» (по NASA Landsat Data Users Handbook). Загальна площа, яку покривають
три камери в момент зйомки, дорівнює 185 х 185 км (100 х 100 морських миль).
Сканерні методи.
Сканерні методи мають деякі істотні переваги перед аерокосмічною фотозйомкою. У той час як спектральний діапазон зйомок фотографічними способами обмежений видимим і ближнім інфрачервоним випромінюванням (0,4-0,9 мкм), сканерні методи дозволяють зйомку в широкому діапазоні спектра сонячного випромінювання - від ультрафіолетового до теплового інфрачервоного (0,3-14 мкм). Електромагнітне випромінювання, відбите об'єктами ландшафту, захоплюється оптичною системою сканера й фокусується на детекторах. Вони перетворюють промені, що попадають на них, в електричний сигнал, що записується на магнітну стрічку (в аналоговому або числовому виді). Завдяки такому способу реєстрації спектральні дані зі сканерів піддаються репродукуванню, тобто розмноженню. На фотографічних матеріалах, як правило, сканерні дані не тиражують. У варіанті багатозонального сканера (МСС) реєструється власне випромінювання об'єктів ландшафту одночасно в багатьох спектральних каналах (у великому діапазоні довжин хвиль) на багатополосній широкій магнітній стрічці. Порядковий (у кілька доріжок) запис сюжету, що знімається в різних спектральних діапазонах, одночасно покриває магнітну стрічку, тому що спектральне розкладання випромінювання, що йде від ландшафтних об'єктів, відбувається відразу після фільтрації його знімальною оптикою. При багатозональному фотографуванні проблема кореляції спектральних даних вирішується інакше - шляхом сполучення зображень, оскільки місцевість знімається на льоту декількома камерами або через кілька об'єктивів однієї багатозональної камери. Подібним же чином вирішується питання й при синхронних багатозональних зйомках двома або трьома однотипними телекамерами.
Вирішальне значення для впровадження сканерних систем у дистанційне зондування з космічних апаратів мало те, що спектральні дані, які реєструються електронними пристроями під час зйомки (реальний час), могли бути послані на Землю у вигляді радіохвиль, якщо супутник перебував у зоні видимості станції прийому або могли бути скинуті з магнітної стрічки у вигляді блоку даних, записаних тоді, коли супутник був поза видимістю станції прийому. Можливість запису (аналогової або числової) на магнітну стрічку також була найважливішою передумовою для нагромадження величезної кількості знятих даних. Запис спектральних даних на магнітну стрічку відкрив, крім того, нові багатобічні можливості підготовки, обробки (попередньої), подання й виготовлення багатозональних і мультитемпературних неодночасних зображень за допомогою програм обробки їх на ЕОМ. Різні програми обробки даних за допомогою ЕОМ мали насамперед за мету (у рамках проекту або постановки питання) одержати особливо цікаві об'єкти ландшафту або особливо цікаві стани навколишнього середовища у формі чітких, контрастних зображень. Поряд із цим об'єкти ландшафту або ландшафтні одиниці з однаковими спектральними характеристиками повинні виділятися зі свого оточення, і їхнє просторове поширення на поверхні Землі повинне представлятися комп'ютерною роздруківкою даних або у формі відеозображення різних видів.