Дистанционное зондирование Земли.
Рассказывается про системы дистанционного зондирования, методы обработки космических снимков.
Скачать:
| Вложение | Размер |
|---|---|
 distantsionnoe_zondirovanie_zemli.pptx | 375.61 КБ |
Предварительный просмотр:
Подписи к слайдам:
Дистанционное зондирование Земли(ДЗЗ) - это наблюдение и измерение энергетических и поляризационных характеристик собственного и отраженного излучения элементов суши, океана и атмосферы Земли в различных диапазонах электромагнитных волн, способствующие описанию местонахождения, характера и временной изменчивости естественных природных параметров и явлений, природных ресурсов Земли, окружающей среды, а также антропогенных объектов и образований.
Излучение как источник информации об объектах. При изучении земной поверхности дистанционными методами источником информации об объектах служит их излучение (собственное и отраженное). Излучение также делится на естественное и искусственное. Под естественным излучением понимают естественное освещение земной поверхности Солнцем либо тепловое – собственное излучение Земли. Искусственное излучение, это излучение, которое создается при облучении местности источником, расположенным на носителе регистрируемого устройства. Излучение представляет собой электромагнитные волны разной длины, спектр которых изменяется в диапазоне от рентгеновского до радиоизлучения. Для исследований окружающей среды используют более узкую часть спектра от оптических волн до радиоволн в диапазоне длин 0,3мкм – 3 м. Важной особенностью ДЗЗ является наличие между объектами и регистрирующими приборами промежуточной среды, влияющей на излучение: это толща атмосферы и облачность. Атмосфера поглощает часть отраженных лучей. В атмосфере есть несколько “окон прозрачности”, которые пропускают электромагнитные волны с минимальной степенью искажений. По этой причине, логично предположить, что все съемочные системы работают только в тех спектральных диапазонах, которые соответствуют окнам прозрачности.
Системы ДЗЗ В настоящее время существует широкий класс систем ДЗЗ, формирующих изображение исследуемой подстилающей поверхности. В рамках данного класса аппаратуры можно выделить несколько подклассов, различающихся по спектральному диапазону используемого электромагнитного излучения и по типу приёмника регистрируемого излучения, а также по методу (активный или пассивный) зондирования: - фотографические и фототелевизионные системы; - сканирующие системы видимого и ИК–диапазона (телевизионные оптико-механические и оптико-электронные, сканирующие радиометры и многоспектральные сканеры); - телевизионные оптические системы; - радиолокационные системы бокового обзора (РЛСБО); - сканирующие СВЧ–радиометры. В то же время продолжается эксплуатация и разработка аппаратуры ДЗЗ, ориентированной на получение количественных характеристик электромагнитного излучения, пространственно-интегральных или локальных, но не формирующих изображение. В данном классе систем ДЗЗ можно выделить несколько подклассов: несканирующие радиометры и спектрорадиометры , лидары .
Разрешение данныых ДЗЗ: пространственное, радиометрическое, спектральное, временное Этот тип классификации данных ДЗ связан с характеристиками, зависящими от типа и орбиты носителя, съемочной аппаратуры и обусловливающими масштаб, охват территории и разрешение снимков. Существует пространственное, радиометрическое, спектральное, временное разрешение, на основе которых происходит классификация данных ДЗ. Спектральное разрешение определяется характерными интервалами длин волн электромагнитного спектра, к которым чувствительный датчик. Наиболее широкое применение в методах ДЗЗ из космоса находит окно прозрачности, соответствующее оптическому диапазону (он также называется световым), объединяющему видимую (380...720 нм ), ближнюю инфракрасную (720...1300 нм ) и среднюю инфракрасную (1300...3000 нм ) области. Использование коротковолнового участка видимой области спектра затруднено вследствие значительных вариаций пропускания атмосферы на этом спектральном интервале в зависимости от параметров ее состояния. Поэтому практически при ДЗЗ из космоса в оптическом диапазоне применяют спектральный интервал длин волн, превышающих 500 нм . В дальнем инфракрасном (ИК) диапазоне (3...1000 мкм) имеются только три относительно узких окнах прозрачности: 3...5 мкм, 8...14 мкм и 30...80 мкм, из которых пока в методах ДЗЗ из космоса используют только первые два. В ультракоротковолновом диапазоне радиоволн (1мм...10м) имеется относительно широкое окно прозрачности от 2 см до 10 м. В методах ДЗЗ из космоса применяют его коротковолновую часть (до 1м), называемую сверхвысокочастотным (СВЧ) диапазоном.
Характеристики спектральных диапазонов Область спектра Ширина области спектра Видимая область,мкм цветовые зоны фиолетовая 0.39-0.45 синия 0.45-0.48 голубая 0.48-0.51 зеленая 0.51-0/55 желто-зеленая 0.55-0.575 желтая 0.575-0.585 оранжевая 0.585-0.62 красная 0.62-0.80 Область ИК излучения,мкм ближняя 0.8-1.5 средняя 1.5-3.0 дальняя >3.0 Радиволновая область,см X 2.4-3.8 C 3.8-7.6 L 15-30 P 30-100
Пространственное разрешение - величина, характеризующая размер наименьших объектов, различимых на изображении. Классификация снимков по пространственному разрешению: снимки очень низкого разрешения 10 000 - 100 000 м.; снимки низкого разрешения 300 - 1 000 м.; снимки среднего разрешения 50 - 200 м.; снимки высокого разрешения: относительно высокого 20 - 40 м.; высокого 10 - 20 м.; очень высокого 1 - 10 м.; снимки сверхвысокого разрешения меньше 0,3 - 0,9 м.
Соотношение масштаба карт с пространственным разрешением снимков . Датчик Размер пиксела Возможный масштаб Landsat 7 ETM+ 15 м 1:100 000 SPOT 1-4 10 м 1:100 000 IRS-1C и IRS-1D 6 м 1:50 000 SPOT 5 5 м 1:25 000 EROS 1,8 м 1:10 000 OrbView-3 pan 4 м 1:20 000 OrbView-3 1 м 1:5 000 IKONOS pan 4 м 1:20 000 IKONOS* 1 м 1:5 000 QUICKBIRD pan 2.44 м 1:12 500 QUICKBIRD 0.61 м 1:2 000
Радиометрическая разрешающая способность определяется количеством градаций значений цвета, соответствующих переходу от яркости абсолютно «черного» к абсолютно «белому», и выражается в количестве бит на пиксел изображения. Это означает, что в случае радиометрического разрешения 6 бит на пиксел мы имеем всего 64 градации цвета (2(6) = 64); в случае 8 бит на пиксел - 256 градаций (2(8) = 256), 11 бит на пиксел - 2048 градаций (2(11) = 2048). Временное разрешение определяется частотой получения снимков конкретной области.
Методы обработки космических снимков Методы обработки космических снимков подразделяют на методы предварительной и тематической обработки. Предварительная обработка космических снимков - это комплекс операций со снимками, направленный на устранение различных искажений изображения. Искажения могут быть обусловлены: несовершенством регистрирующей аппаратуры; влиянием атмосферы; помехами, связанными с передачей изображений по каналам связи; геометрическими искажениями, связанными с методом космической съёмки; условиями освещения подстилающей поверхности; процессами фотохимической обработки и аналого-цифрового преобразования изображений (при работе с материалами фотографической съёмки) и другими факторами. Тематическая обработка космических снимков - это комплекс операций со снимками, который позволяет извлечь из них информацию, представляющую интерес с точки зрения решений различных тематических задач.
Уровни обработки спутниковых данных. Вид обработки Уровни обработки Содержание операций Предварительная обработка 0 Распаковка битового потока по приборам и каналам Привязка бортового времени к наземному Нормализация 1А Разделение на кадры Радиометрическая коррекция по паспортным данным датчика Оценка качества изображений (% сбойных пикселей) 1Б Геометрическая коррекция по паспортным данным датчика Географическая привязка по орбитальным данным и угловому положению КА 1С Географическая привязка по информации БД опорных точек (ЦКМ) Оценка качества изображений (% облачности) Стандартная межотраслевая обработка 2 Преобразование в заданную картографическую проекцию Полная радиометрическая коррекция Полная геометрическая коррекция Заказная тематическая обработка 3 Редактирование изображений (сегментация, сшивка, повороты, связывание и др.) Улучшение изображений (фильтрация, гистограммные операции, контрастирование и др.) Операции спектральной обработки и синтез многоканальных изображений Математические преобразования изображений Синтез разновременных изображений и изображений с разным разрешением Конвертация изображений в пространство дешифровочных признаков 4 Ландшафтная классификация Выделение контуров Пространственный анализ, формирование векторов и тематических слоев Измерение и расчет структурных признаков (площади, периметр, длины, координаты) Формирование тематических карт