Дистанционное зондирование земли

Министерство сельского  хозяйства Республики Казахстан

Казахский агротехнический  университет им. С.Сейфуллина

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Фотограмметрия»

 

НА ТЕМУ:

«Дистанционное  зондирование земли»

 

 

Выполнила: Студентка  факультета заочного и дистанционного

 обучения по специальности 5В090300 – «Землеустройство»

(второе высшее) - Балгабекова Д.С.

 

 

Приняла: старший  преподаватель кафедры геодезии

КАТУ им. С.Сейфуллина  - Жантлесова Д. М.

 

 

 

 

Астана 2013г.

Дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ) — наблюдение поверхности  Земли авиационными и космическими средствами, оснащёнными различными видами съемочной аппаратуры. Рабочий  диапазон длин волн, принимаемых съёмочной  аппаратурой, составляет от долей микрометра (видимое оптическое излучение) до метров (радиоволны). Методы зондирования могут быть пассивные, то есть использовать естественное отраженное или вторичное тепловое излучение объектов на поверхности Земли, обусловленное солнечной активностью, и активные — использующие вынужденное излучение объектов, инициированное искусственным источником направленного действия. Данные ДЗЗ, полученные с космического аппарата (КА), характеризуются большой степенью зависимости от прозрачности атмосферы. Поэтому на КА используется многоканальное оборудование пассивного и активного типов, регистрирующие электромагнитное излучение в различных диапазонах.

Аппаратура ДЗЗ первых КА, запущенных в 1960-70-х гг. была трассового типа — проекция области измерений  на поверхность Земли представляла собой линию. Позднее появилась  и широко распространилась аппаратура ДЗЗ панорамного типа — сканеры, проекция области измерений на поверхность Земли которых представляет собой полосу.

Космические аппараты дистанционного зондирования Земли используются для  изучения природных ресурсов Земли  и решения задач метеорологии. КА для исследования природных ресурсов оснащаются в основном оптической или  радиолокационной аппаратурой. Преимущества последней заключаются в том, что она позволяет наблюдать  поверхность Земли в любое  время суток, независимо от состояния  атмосферы.

Качество данных, получаемых в результате дистанционного зондирования, зависит от их пространственного, спектрального, радиометрического и временного разрешения.

Пространственное  разрешение

Характеризуется размером пикселя (на поверхности Земли), записываемого  в растровую картинку — может  варьироваться от 1 до 1000 метров.

Спектральное  разрешение

Данные Landsat включают семь полос, в том числе инфракрасного спектра, в пределах от 0.07 до 2.1 мкм. Сенсор Hyperion аппарата Earth Observing-1 способен регистрировать 220 спектральных полос от 0.4 до 2.5 мкм, со спектральным разрешением от 0.1 до 0.11 мкм.

Радиометрическое  разрешение

Число уровней сигнала, которые  сенсор может регистрировать. Обычно варьируется от 8 до 14 бит, что дает от 256 до 16 384 уровней. Эта характеристика также зависит от уровня шума в  инструменте.

Временное разрешение

Частота пролёта спутника над интересующей областью поверхности. Имеет значение при исследовании серий изображений, например при  изучении динамики лесов. Первоначально  анализ серий проводился для нужд военной разведки, в частности  для отслеживания изменений в  инфраструктуре, передвижений противника. Для создания точных карт на основе данных дистанционного зондирования, необходима трансформация, устраняющая геометрические искажения. Снимок поверхности Земли аппаратом, направленным точно вниз, содержит неискаженную картинку только в центре снимка. При смещении к краям расстояния между точками на снимке и соответствующие расстояния на Земле все более различаются. Коррекция таких искажений производится в процессе фотограмметрии. С начала 1990-х большинство коммерческих спутниковых изображений продается уже скорректированными.

Кроме того, может требоваться  радиометрическая или атмосферная  коррекция. Радиометрическая коррекция  преобразует дискретные уровни сигнала, например от 0 до 255, в их истинные физические значения. Атмосферная коррекция  устраняет спектральные искажения, внесенные наличием атмосферы.

           При дистанционном зондировании Земли (ДЗЗ) из космоса используется свойство любого объекта или пространства с температурой выше абсолютного нуля (—273 °С) излучать или отражать электромагнитную энергию в четырех спектральных диапазонах: ультрафиолетовом, видимом, инфракрасном и микроволновом.  В видимом диапазоне датчики спутника регистрируют отраженное от Земли солнечное излучение. В инфракрасном диапазоне фиксируется тепловое излучение поверхности Земли.

  В микроволновом диапазоне  датчиками фиксируется собственное  излучение Земли либо отраженные  сигналы радарных и лазерных  источников облучения Земли, установленных на борту спутника. Оптическое зондирование дает наиболее качественное цветное изображение с высоким пространственным разрешением, инфракрасная съемка предоставляет возможность наблюдать температурные аномалии на поверхности Земли в темное время суток. Для ДЗЗ в микроволновом диапазоне облачный покров помехой не является.  В целях дистанционного зондирования Земли обычно используются два основных типа спутников: геостационарные и полярноорбитальные.

  Геостационарные спутники, находясь на заданном участке  геостационарной орбиты, как бы  зависают над определенным местом  поверхности Земли и обеспечивают  обзор одной и той же части  планеты.

  Полярноорбитальные спутники, обращаясь по своей орбите вокруг Земли, через определенный промежуток времени оказываются над заданным районом наблюдения.

  Деятельность по дистанционному  зондированию Земли из космического  пространства осуществляется как  в мирных (гражданских), так и в  военных целях. Деятельность по ДЗЗ из космоса, осуществляемая в мирных целях, направлена на улучшение использования природных ресурсов Земли, совершенствование землепользования и охрану окружающей среды.

  Использование ДЗЗ  в военных целях направлено  на получение разведывательной  информации, данных по контролю за соблюдением Соглашений по ограничению вооружений, а также за чрезвычайными ситуациями в отдельных регионах мира. Признание законности использования спутников военного назначения впервые было зафиксировано в Договоре между СССР и США об ограничении систем противоракетной обороны 1972 г.  Так, в п. 1 ст. XII этого Договора говорится, что «в целях обеспечения уверенности в соблюдении положений настоящего Договора каждая из сторон использует имеющиеся в ее распоряжении национальные технические средства контроля таким образом, чтобы это соответствовало общепризнанным принципам международного права». Аналогичная формулировка содержится в целом ряде других договоров по ограничению вооружений. Каких-либо ограничений по применению космических технических средств контроля ни названный Договор 1972 г., ни иные международные документы не содержат. Поэтому надлежит признать, что такие национальные технические средства контроля включают и разведывательные спутники. Таким образом, проведение ДЗЗ в военных целях для получения разведывательной информации международным правом не запрещается.

Принципы, касающиеся дистанционного зондирования Земли из космического пространства, приняты резолюцией 41/65 Генеральной Ассамблеи от 3 декабря 1986 года.

Принцип I

Для целей настоящих принципов  в отношении деятельности по дистанционному зондированию:

а) термин «дистанционное зондирование»  означает зондирование поверхности  Земли из космоса с использованием свойств электромагнитных волн, излучаемых, отражаемых или рассеиваемых зондируемыми объектами, с целью лучшего распоряжения природными ресурсами, совершенствования  землепользования и охраны окружающей среды;

b) термин «первичные данные»  означает необработанные данные, которые получаются с помощью  аппаратуры дистанционного зондирования, установленной на борту космического  объекта, и которые передаются  или доставляются на Землю  из космоса посредством телеметрии  в виде электромагнитных сигналов, фотопленки, магнитной ленты или  какими-либо другими способами;

с) термин «обработанные  данные» означает материалы, полученные в результате такой обработки  первичных данных, которая необходима для обеспечения возможности  пользоваться этими данными;

d) термин «проанализированная  информация» означает информацию, полученную в результате интерпретации  обработанных данных, дополнительно  введенных данных и сведений  из других источников;

е) термин «деятельность  по дистанционному зондированию» означает эксплуатацию космических систем дистанционного зондирования, станций по приему и  накоплению первичных данных и деятельность по обработке, интерпретации и распространению  обработанных данных.

 

Принцип II

Деятельность по дистанционному зондированию осуществляется на благо  и в интересах всех стран, независимо от уровня их экономического, социального или научно-технического развития и с особым учетом нужд развивающихся стран.

Принцип III

Деятельность по дистанционному зондированию осуществляется в соответствии с международным правом, включая  Устав Организации Обьединенных Наций, Договор о принципах деятельности государств по исследованию и использованию космического пространства, включая Луну и другие небесные тела1 и соответствующие документы Международного союза электросвязи.

Принцип IV

Деятельность по дистанционному зондированию осуществляется в соответствии с принципами, содержащимися в  статье I Договора о принципах деятельности государств по исследованию и использованию  космического пространства, включая  Луну и другие небесные тела, которая, в частности, предусматривает, что  исследование и использование космического пространства осуществляются на благо  и в интересах всех стран, независимо от уровня их экономического или научного развития, и устанавливает принцип, в соответствии с которым космическое пространство открыто для исследования и использования на основе равенства. Эта деятельность осуществляется на основе уважения принципа полного и постоянного суверенитета всех государств и народов над своими богатствами и природными ресурсами с должным учетом признаваемых по международному праву прав и интересов других государств и организаций, находящихся под их юрисдикцией. Подобная деятельность должна осуществляться таким образом, чтобы не наносить ущерба законным правам и интересам зондируемого государства.

Принцип V

Государства, осуществляющие деятельность по дистанционному зондированию, содействуют международному сотрудничеству в этой деятельности. С этой целью  они предоставляют другим государствам возможности для участия в  ней. Такое участие основывается в каждом случае на справедливых и  взаимоприемлемых условиях.

Принцип VI

Для получения максимальных выгод от деятельности по дистанционному зондированию государства поощряются к тому, чтобы в соглашениях или иных договоренностях предусматривались создание и эксплуатация станций по приему и накоплению данных и установок по обработке и интерпретации данных, в частности в рамках региональных соглашений и договоренностей, когда это возможно.

Принцип VII

Государства, участвующие  в деятельности по дистанционному зондированию, предоставляют техническую помощь другим заинтересованным государствам на взаимосогласованных условиях.

Принцип VIII

Организация Объединенных Наций  и соответствующие учреждения системы  Организации Объединенных Наций  содействуют международному сотрудничеству, включая техническую помощь и  координацию, в области дистанционного зондирования.

Принцип IX

В соответствии со статьей IV Конвенции о регистрации объектов, запускаемых в космическое пространство2 и статьей XI Договора о принципах деятельности государств по исследованию и использованию космического пространства, включая Луну и другие небесные тела, государство, осуществляющее программу дистанционного зондирования, информирует Генерального секретаря Организации Объединенных Наций. Кроме того, оно предоставляет в максимально возможной и практически осуществимой степени любую другую соответствующую информацию любому другому государству, в частности любому развивающемуся государству из числа затрагиваемых этой программой, по его просьбе.

Принцип X

Дистанционное зондирование должно содействовать охране природной  среды Земли. С этой целью участвующие  в деятельности по дистанционному зондированию государства, которые установили, что  в их распоряжении имеется информация, способная предотвратить любое  вредное для природной среды  Земли явление, сообщают эту информацию соответствующим государствам.

Принцип XI

Дистанционное зондирование должно содействовать защите человечества от стихийных бедствий. С этой целью  участвующие в деятельности по дистанционному зондированию государства, которые установили, что в их распоряжении имеются обработанные данные и проанализированная информация, могущие быть полезными для государств, пострадавших от стихийных бедствий или подвергающихся опасности от надвигающихся стихийных бедствий, передают такие данные и информацию соответствующим государствам по возможности в кратчайшие сроки.