Методы дистанционного зондирования поверхности почв

КОМИТЕТ ПО ОБРАЗОВАНИЮ ПРАВИТЕЛЬСТВА  САНКТ-ПЕТЕРБУРГА

Санкт-Петербургское государственное бюджетное

профессиональное образовательное учреждение

«ПОЖАРНО-СПАСАТЕЛЬНЫЙ КОЛЛЕДЖ

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ЦЕНТР ПОДГОТОВКИ СПАСАТЕЛЕЙ»

Реферат

Учебный предмет: Мониторинг окружающей среды

 Тема:

«Методы дистанционного зондирования поверхности почв»

________________

Санкт-Петербург 2015

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.

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 — обычно варьируется от 1 до 4000 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.

График спектральной кривой или на чем основан принцип изучения земной поверхности по снимкам

К ключевым понятиям для понимания принципа выявления характеристик земной поверхности методами дистанционного зондирования - относится график спектральной кривой (или просто спектральная кривая) объекта. Английский термин “ spectral signature” ввел в использование и слэнговую форму этого термина – “сигнатура”. Впрочем, иногда термин “сигнатура” понимают шире, включая туда статистические характеристики самой спектральной кривой, которые используются для более точного дешифрирования (Сухих, 2005, с. 247).

График спектральной кривой – график, который показывает процент отраженного и испущенного излучения для данного объекта на протяжении всего электромагнитного спектра. Характер спектральной кривой обусловлен молекулярным составом и физическими свойствами объекта.

Дешифрирование снимка и выявление характеристик объектов земной поверхности – базируется на сравнении уже известных спектральных кривых (из собранных "библиотек спектральных кривых" разных типов объектов земной поверхности) со спектральными кривыми каждого пикселя снимка.

Как видно из приведенных примеров (рис. 2, 3), форма спектральных кривых разных объектов – может существенно различаться, на этом различии - и основан принцип распознавания объектов и выявление их характеристик по спутниковым снимкам.

Рис.1 Графики спектральных кривых растительности, почвы и воды

Рис.2 Графики спектральных кривых сухой растительности, зеленой (здоровой) растительности и почвы

Стоимость спутниковых снимков

Вопрос цены часто является определяющим в научных и природоохранных работах, поэтому важно понимать общую ситуацию со стоимостью на спутниковые снимки.

По стоимости спутниковые снимки делятся на коммерческие (платные ) и открытого доступа (бесплатные). Зависит это, прежде всего, от пространственного разрешения съемки.

Для коммерческих снимков (полный исходный набор всех каналов) очень примерное соотношение пространственного разрешения и цены следующее:

0,3 - 0,5 м ... 14-16 USD за 1 км²

2,5 - 5 м ... 1,5 - 4 USD за 1 км²

При этом нужно учитывать, что минимальная нарезка, за которую необходимо будет заплатить, может составлять от нескольких десятков до нескольких сотен квадратных километров.