Активні й пасивні методи зйомки

У цей час розроблене багато різних приладів ДЗЗ. Головна перевага сучасних систем ДЗЗ полягає в тому, що ЕМ випромінювання, що реєструється, відразу перетвориться в цифровий вид. Такі зображення доступні для комп'ютерної обробки, їх простіше розмножувати й архівувати. Цифрові системи ДЗЗ дозволяють передавати дані в режимі реального часу, що суттєво підвищує оперативність збору даних.

Одна з головних ознак класифікації систем ДЗЗ полягає в розділенні їх на пасивні системи (скануючі, оптикоелектронні), що реєструють природне випромінювання, і активні (радіолокаційні, лазерні), що самі генерують випромінювання, і потім аналізують його відбиту частину. Лазерні установки (лідари) в основному використовуються для зондування атмосфери й океану.

Серед пасивних можна виділити системи, що реєструють відбиту сонячну радіацію, і системи, що реєструють теплове випромінювання від об'єктів, температура яких не дорівнює абсолютному нулю. Активні системи можуть використовувати будь-який тип випромінювання, однак на практиці будь-яка активна система повинна функціонувати в одному зі спектральних вікон прозорості атмосфери.

Скануючі оптико-електронні системи з'явились в середині 70-х років і до кінця 80-х майже повністю витиснули традиційні фотографічні й телевізійні системи. Сьогодні вони є основними постачальниками даних ДЗЗ при розв'язку завдань природно-ресурсного й екологічного моніторингу.

В оптико-електронних системах випромінювання попадає на відповідні датчики, які генерують електричний сигнал, що залежить від інтенсивності випромінювання. У якості одноелементних датчиків оптико-електронних систем виступають фотодіоди. Щоб одержати зображення, необхідно з'єднати велику кількість одноелементних датчиків або сканувати ціль одним датчиком. Перший варіант можна реалізувати на основі фотодіодів. Обладнання такого типу називається приладом із зарядовим зв'язком (ПЗЗ). Конструктивно ПЗЗ являє собою матрицю з ідентичних фотодіодних елементів. ПЗЗ можуть бути лінійними й планарними.

Одноелементний датчик при формуванні зображення обертається для сканування рядка (рис. 6.4, а). Для одержання зображення з використанням лінійного ПЗЗ лінійка, орієнтована поперек напрямку руху супутника, переміщається разом з ним, послідовно зчитуючи сигнал, пропорційний освітленості різних ділянок поверхні й хмар (рис. 6.4, б).

Планарний ПЗЗ формує плоске зображення (рис. 6.4, в). Необхідно забезпечити достатній час, щоб певна кількість фотонів потрапила на датчик. Якщо датчик перебуває в русі відносно цілі, то застосовується покрокове формування зображення, щоб запобігти розмиванню.

Рисунок 6.4. Схеми формування зображення: а- одноелементним датчиком, б -лінійним ПЗЗ, в - планарним ПЗЗ

Радіолокаційні системи на відміну від пасивних систем ведуть активне зондування Землі. Вони посилають до земної поверхні в перпендикулярному до польоту супутника напрямку вузькоспрямовані високочастотні імпульсні пучки ЕМ хвиль. Відбиті від земної поверхні пучки (радіолуна) знову приймаються антеною радара, перетворюються у відеосигнал і записуються в цифровій формі на носій інформації. Інтенсивність і характер радіолуни залежить від структури поверхні й речовинного складу природних об'єктів. Особливості радіолуни передаються на радіолокаційних знімках градаціями тонів і текстурою зображення. Довжина хвилі, що використовується в РЛС, визначає разом з іншими параметрами (кут візування, структура поверхні, її діелектричні властивості та ін.) проникаючу здатність випромінювання, яка тим вища, чим більша довжина хвилі. Дані, отримані в радіодіапазоні, найбільш перспективні для одержання відомостей про ґрунт і геологічні структури, при вивченні водойм, льодів на суші й воді, в океанології.

До засобів радіолокаційного зондування відносять також висотоміри й скаттерометри (вимірювачі характеристик розсіювання). Радіолокаційні висотоміри застосовують для виміру висотного профілю поверхні з точністю 2-8 см, а також для одержання інформації про форму морської поверхні, гравітаційних аномалій, висоту хвиль, швидкість вітру, рівні приливів, швидкості поверхневих течій і т.д.

Принцип дії скаттерометрів заснований на залежності ефективної площі розсіювання морської поверхні і її анізотропії від швидкості й напрямку вітру. Основним їхнім призначенням є визначення синоптичного поля вітру, що не вимагає високої просторової роздільної здатності.

До переваг радіолокаційних систем належить:

- Результати радарної зйомки не залежать від погоди й природної освітленості, тому вони незамінні там, де хмарний покрив постійно або тривалий час перешкоджає зйомкам іншими методами.

- Можливість одержання зображення земної поверхні, схованої рослинністю.

- Можливість визначення діелектричних властивостей поверхневого шару.

Для ДЗЗ найчастіше використовуються радари бічного огляду з реальною апертурою антени (SLR) і радари із синтезованою апертурою (SAR). SLR-системи в основному використовують на авіаційних платформах, тому що азимутальна розрізнююча здатність залежить від висоти, на якій працює така система, отож, розрізнююча супутникових SLR низька.

Для поліпшення азимутальної розрізнюючої здатності потрібно застосовувати антену більшої довжини. Замість фізичного подовження антени SAR- системи використовують рух платформи. Протягом деякого інтервалу часу Т антена проходить відстань vt, де v-швидкість платформи. Якщо за цей час антеною був прийнятий сигнал, то це рівноцінно прийманню сигналу антеною довжиною vt. Ця ідея й називається синтезованою апертурою. Таким чином, більш висока азимутальна розрізнююча здатність досягається за рахунок когерентної обробки відбитих сигналів, прийнятих протягом певного терміну за рахунок руху супутника. Усі сучасні космічні РЛС - це SAR-системи.

Стримуючими факторами розвитку РЛС були габарити, складність і висока їх вартість. З 90-х років минулого століття спостерігається підвищення інтересу до розробки й використання радіолокаційних методів. До найбільш відомих космічних систем, оснащених радіолокаційною апаратурою ДЗЗ, належать ERS, Envisat (Європа), Alos (Японія), Radarcat (Канада) і ін.

Поиск по сайту: