Космическая съемка

В оптико-электронных системах ДЗЗ, как правило, используются датчики с постоянным построчным сканированием. Можно выделить линейное, поперечное и продольное сканирование.

Полный угол сканирования поперек маршрута называется углом обзора, а соответствующая величина на поверхности Земли — шириной полосы съемки.

Часть принимаемого со спутника потока данных называется сценой. Схемы нарезки потока на сцены, равно как и их размер для разных спутников, имеют отличия.

Оптико-электронные системы ДЗЗ проводят съемку в оптическом диапазоне электромагнитных волн.

Панхроматические изображения занимают практически весь видимый диапазон электромагнитного спектра (0,45–0,90 мкм), поэтому являются черно-белыми.

Мультиспектральные (многозональные) съемочные системы формируют несколько отдельных изображений для широких спектральных зон в диапазоне от видимого до инфракрасного электромагнитного излучения. Наибольший практический интерес в настоящий момент представляют мультиспектральные данные с космических аппаратов нового поколения, среди которых RapidEye (5 спектральных зон) и WorldView-2 (8 зон).

Спутники нового поколения высокого и сверхвысокого разрешения, как правило, ведут съемку в панхроматическом и мультиспектральном режимах.

Гиперспектральныесъемочные системы формируют изображения одновременно для узких спектральных зон на всех участках спектрального диапазона. Для гиперспектральной съемки важно не количество спектральных зон (каналов), а ширина зоны (чем меньше, тем лучше) и последовательность измерений. Так, съемочная система с 20-тью каналами будет гиперспектральной, если она покрывает диапазон 0,50–070 мкм, при этом ширина каждой спектральной зоны не более 0,01 мкм, а съемочная система с 20-тью отдельными каналами, покрывающими видимую область спектра, ближнюю, коротковолновую, среднюю и длинноволновую инфракрасные области, будет считаться мультиспектральной.

Пространственное разрешение — величина, характеризующая размер наименьших объектов, различимых на изображении. Факторами, влияющими на пространственное разрешение, являются параметры оптико-электронной или радарной системы, а также высота орбиты, то есть расстояние от спутника до снимаемого объекта. Наилучшее пространственное разрешение достигается при съемке в надир, при отклонении от надира разрешение ухудшается. Космические снимки могут иметь низкое (более 10 м), среднее (от 10 до 2,5 м), высокое (от 2,5 до 1 м), и сверхвысокое (менее 1 м) разрешение.

Радиометрическое разрешение определяется чувствительностью сенсора к изменениям интенсивности электромагнитного излучения. Оно определяется количеством градаций значений цвета, соответствующих переходу от яркости абсолютно «черного» к абсолютно «белому», и выражается в количестве бит на пиксель изображения. Это означает, что в случае радиометрического разрешения 6 бит/пиксель, мы имеем всего 64 градации цвета, 8 бит/пиксель — 256 градаций, 11 бит/пиксель — 2048 градаций.

Радиолокатор испускает собственный сигнал определенной частоты и регистрирует его (в отличие от оптических сенсоров, регистрирующих отраженное солнечное излучение), а поэтому не зависит от освещенности. Радиоволны сантиметрового диапазона проникают сквозь облака, поэтому радарные снимки не зависят и от облачности.

Большинство радарных космических систем работают с длинами волн от 0,5 до 75 см:

• X-диапазон: от 2,4 до 3,75 см (от 12,5 до 8 ГГц). Данные этого диапазона широко используются для решения задач военной разведки и широкого ряда гражданских задач, в том числе для изучения и классификации льдов.
• C-диапазон: от 3,75 до 7,5 см (от 8 до 4 ГГц). Данные этого диапазона находят наиболее широкое применение для решения огромного числа задач в гражданском секторе, в том числе для построения цифровых моделей местности (ЦММ) и цифровых моделей рельефа (ЦМР), мониторинга смещений земной поверхности.
• S-диапазон: от 7,5 до 15 см (от 4 до 2 ГГц). Диапазон интересен для ряда военных и гражданских приложений.
• L-диапазон: от 15 до 30 см (от 2 до 1 ГГц). Просвечивает растительность, в том числе не слишком плотный лес. Излучение данного диапазона может частично (на глубину до нескольких метров) проникать в сухой снег, лед, в сухую почву.
• P-диапазон: от 30 до 100 см (от 1 до 0,3 ГГц). Просвечивает растительность, в том числе плотную, сухую почву, сухой снег, лед на глубину до нескольких метров. Используются для оценки биомассы. Реализован только на авиа-носителях.

Проникающая способность радиолокационных лучей увеличивается с возрастанием длины волны. Радары с длиной волны более 2 см просвечивают облачность, но при этом дождь и снег являются серьезными осложняющими факторами для радарных систем с длинами волн до 4 см.

Интерферометрическая обработка пар и серий снимков с целью построения ЦММ либо определения просадок земной поверхности является одним из уникальных и перспективных направлений в использовании радарных снимков. Радарная интерферометрия — метод измерений, использующий эффект интерференции электромагнитных волн. Техника интерферометрической обработки радиолокационных данных предполагает получение нескольких когерентных измерений одного и того же района земной поверхности со сдвигом в пространстве приемной антенны радиолокатора.

Важной тенденцией в развитии спутниковых радарных систем, помимо повышения пространственного разрешения и увеличения числа режимов съемки, является расширение поляризационных возможностей, в особенности, одновременная съемка в четырех поляризациях. Уникальная особенность полностью поляриметрических данных состоит в возможности классификации объектов на снимке по физическому типу отражения.