Данные дистанционного зондирования Земли

Для большинства систем, например, космического дистанционного зондирования предполагается экстраполировать данные сенсоров по отношению к контрольной точке на земле, включая расстояния между известными точками на земле. Эта называется опора, по которой корректируется затем изображение, карта или схема.

Поэтому большое значение имеет технология обработки изображения – фотограмметрия.

Кроме того, может потребоваться радиометрическая и атмосферная коррекция изображений.

Радиометрическая коррекция

Позволяет избежать радиометрических ошибок и искажений. Освещенность объектов на поверхности Земли неравномерна из-за различных свойств рельефа. Этот фактор учитывается в методе коррекции радиометрических искажений. Радиометрическая коррекция задает шкалу значений пикселей, например, монохроматическая шкала от 0 до 255 будет преобразована в фактические значения яркости.

Топографическая коррекция (также называемая коррекцией местности)

В труднопроходимых горах из-за рельефа местности эффективная освещенность пикселей значительно различается. На изображении дистанционного зондирования пиксель на затененном склоне получает слабое освещение и имеет низкое значение яркости, в отличие от пикселя на солнечном склоне получает сильное освещение и имеет высокое значение яркости. Для одного и того же объекта значение яркости пикселя на тенистом склоне будет отличаться от такового на солнечном склоне. Кроме того, разные объекты могут иметь одинаковые значения яркости. Эти неоднозначности серьезно повлияли на точность извлечения информации из изображений дистанционного зондирования в горных районах. Это стало главным препятствием для дальнейшего применения дистанционных изображений. Целью топографической коррекции является устранение этого эффекта, восстановление истинной отражательной способности или яркости объектов в горизонтальных условиях.

Атмосферная коррекция

Устранение атмосферной дымки путем перемасштабирования каждой полосы частот таким образом, чтобы ее минимальное значение соответствовало значению пикселя 0. Оцифровка данных также позволяет манипулировать данными путем изменения значений шкалы серого (рис.12)

Существует правило, поставлять метеорологические условия на дату и время съемки ДЗЗ.

Уровни обработки данных дистанционного зондирования Земли были впервые определены в 1986 году НАСА. Их определение и технология обработки изображений используется в мировой стандартизации ДЗЗ, вносятся изменения и утверждаются в ООН.

Первичная обработка данных (от сырых изображений до их привязки к системе координат) ДЗЗ находится на уровнях от 0 до 3. Затем следует, так называемая, тематическая обработка. Существует её классификация, которая превышает более 250 направлений. Тематика каждый год дополняется. Тематическая технология подстраивается под задачу Заказчика. Сейчас основной продукт дистанционного зондирования Земли –аналитика.

Наиболее запрашиваемый продукт дистанционного зондирования Земли – военное дело, сельское хозяйство и строительство.

Архивирования рядов данных является компьютерная машиночитаемая ультрафиша, обычно с использованием таких шрифтов, как OCR-B или в виде оцифрованных полутоновых изображений. Ультрафиши хорошо сохраняются в стандартных библиотеках со сроком жизни в несколько столетий. Они могут создаваться, копироваться, храниться и извлекаться автоматическими системами.

При планировании и реализации проектов дистанционного зондирования земли, важно учитывать несколько ключевых параметров:

• Размер интересующего участка
• Доступность съемки
• Период съемки
• Архивная или новая съемка
• Спектральные каналы ъ
• Бюджет проекта.

1) Скорость и простота сбора данных: Спутники способны за считанные минуты охватывать тысячи квадратных километров. Это позволяет собирать большой объем информации в короткие сроки без сложного планирования полетов, получения разрешений и подбора точек взлета и посадки для самолетов. Таким образом, спутники обладают высокой скоростью и простотой сбора данных.

2) Отсутствие логистических проблем: Спутники не сталкиваются с проблемами, связанными с ограничениями воздушного пространства, сложными планировками маршрутов и постоянно меняющимися ограничениями на территории съемки. Они могут собирать данные из изолированных, конфликтующих или трансграничных мест без ограничений, что особенно ценно при крупномасштабных картографических проектах.

3) Не зависит от погодных условий: в отличие от авиационных методов, которые ограничены погодными условиями, спутники могут работать независимо от погоды, за исключением фактора облачности. Это обеспечивает непрерывность сбора данных и уменьшает риски задержек или отмены съемки из-за погодных условий.

1) Разрешение и спектральные характеристики сенсоров: заказчики устанавливают требования к пространственному разрешению и спектральным диапазонам, соответствующие их конкретным потребностям. Это позволяет получить данные с нужным уровнем детализации и спектральной информации для исследуемых явлений или объектов. По состоянию на май 2023г выбор космических аппаратов ДЗЗ огромен.

2) Углы съемки: Заказчики указывают углы съемки, чтобы получить изображения под оптимальным ракурсом. Это особенно полезно при анализе трехмерных объектов или местности, где определенные ракурсы могут обеспечить более полное понимание и анализ.

3) Обновления погоды в реальном времени: Регулярные обновления погоды в режиме реального времени помогают избежать съемки при неблагоприятных погодных условиях и облаках. Это позволяет максимально использовать доступные окна для съемки.

4) Быстрая доставка данных: после съемки спутниковые снимки загружаются через наземную станцию и могут быть доставлены пользователю в течение от 4 часов. Это обеспечивает оперативный доступ к свежим данным и позволяет быстро приступить к анализу и обработке информации.

5) Обработка данных и способы доставки: Пользователи могут выбирать различные варианты обработки данных в соответствии с их требованиями.

Операторы космических аппаратов ДЗЗ предлагают широкий спектр возможностей съемки, обеспечивая различные спектральные диапазоны и сверхвысокое разрешение.

1) Спектральные диапазоны: Операторы космических спутников предлагают снимки в различных спектральных диапазонах. Это позволяет анализировать объекты и явления на разных длинах волн и получать специфическую спектральную информацию. Гиперспектральная съемка может охватывать сотни спектральных диапазонов, расширяя возможности исследований.

2) Стереосъемка: Спутники также могут выполнять стереосъемку, что позволяет получить стереоизображения с разных углов съемки. Стереоизображения предоставляют надежные данные для создания цифровых моделей местности (DEM) и виртуальных 3D-моделей, что полезно при анализе рельефа и трехмерных объектов.

3) Сверхвысокое разрешение: Спутники предоставляют изображения с высоким разрешением. Например, спутник Superview NEO компании Spacewill может предложить спутниковые снимки с разрешением до 30 сантиметров. Это позволяет идентифицировать различные объекты и особенности на земле с высокой точностью и детализацией.

1) Доступность и предсказуемость: Спутники могут достигать областей, которые могут быть труднодоступны или недоступны для других средств съемки, таких как удаленные или географически изолированные места. Благодаря группировкам ка ДЗЗ, планы проведения съемок местности становятся более доступными и предсказуемыми для клиентов.

2) Частота обновления: Высокая частота обновления спутниковых снимков позволяет получать свежие данные с определенной регулярностью. Это особенно важно для автоматизированного анализа, где требуется постоянное обновление информации. Пользователи могут с уверенностью рассчитывать на постоянное наличие данных для их рабочих процессов. По состоянию на май 2023 ООО «ГЕО Иннотер» предлагает своим клиентам космическую съемку с 100+ космических аппаратов ДЗЗ с разрешением лучше 1 метра.

3) Интеграция с программами искусственного интеллекта: Спутниковые снимки могут быть интегрированы в программы, использующие искусственный интеллект (ИИ), для автоматического извлечения и классификации объектов и функций на изображении. Это помогает оптимизировать рабочие процессы и автоматизировать анализ данных.

4) Расширенные данные обучения: благодаря большому количеству изображений, собранных спутниками со временем, пользователи имеют доступ к расширенным данным обучения для программ машинного обучения. Это позволяет улучшить качество и точность моделей машинного обучения, используемых для анализа спутниковых данных.

5) Исторические данные и моделирование: Спутниковые данные предоставляют доступ к историческим данным, которые могут быть использованы для моделирования и прогнозирования. Это особенно важно для анализа тенденций, обнаружения аномалий и оценки прибыльности. Использование исторических данных помогает понять долгосрочные измен

Эти возможности спутниковой съемки обеспечивают высокую точность и качество данных, что делает их эффективной альтернативой для авиационной съемки. По состоянию на май 2023г в мире быстрыми темпами реализуется тренд на вытеснение пилотируемой авиации со стороны беспилотных летательных аппаратов.

ООО «ГЕО Иннотер» предлагает своим клиентам интегрированные решения космос + БПЛА.

Дистанционное зондирование земли (ДЗЗ) — это метод исследования Земли и ее окружающей среды, при котором информация собирается с помощью спутников или других дистанционных аппаратов, находящихся на высоте над поверхностью Земли.

ДЗЗ позволяет получать множество данных об объектах на земной поверхности, включая геологические структуры, ландшафты, климатические условия и другие параметры. Этот метод используется в различных отраслях, включая геологию, географию, агрономию, экологию, метеорологию, гидрологию и т. д.

В геологии дистанционного зондирования Земли может использоваться для поиска месторождений полезных ископаемых, включая нефть и газ, а также для изучения геологических структур, как например, геологических складок, трещин и др.

С помощью дистанционного зондирования Земли также можно изучать изменения на земной поверхности, вызванные различными факторами, такими как климатические изменения, естественные катаклизмы или антропогенные воздействия.

В целом, дистанционного зондирования Земли является мощным инструментом для изучения земной поверхности и ее окружающей среды, и находит широкое применение в различных научных и практических областях.

Существует множество спутников в космосе, которые используются для получения данных дистанционного зондирования Земли. Они могут различаться по назначению, характеристикам орбиты, разрешению, спектральным характеристикам и другим параметрам. Рассмотрим наиболее распространенные типы спутников для дистанционного зондирования:

1. Оптические спутники - используются для получения информации в видимом и инфракрасном диапазонах. Примерами таких спутников являются Landsat, Sentinel-2, SPOT, MODIS.
2. Радиолокационные спутники - используют радиоволновое излучение для получения данных. Они могут работать в любых условиях погоды и дневное время суток. Примерами таких спутников являются RADARSAT, Sentinel-1, TerraSAR-X.
3. Гравитационные спутники - используются для измерения гравитационного поля Земли и массы объектов на ее поверхности. Примерами таких спутников являются GRACE, GRACE-FO.
4. Геодезические спутники - используются для точного определения координат и высот точек на земной поверхности. Примерами таких спутников являются GPS, GLONASS, Galileo.
5. Атмосферные спутники - используются для изучения атмосферных явлений, таких как облака, атмосферные газы, метеорологические условия. Примерами таких спутников являются Aqua, Terra, MetOp.
6. Космические телескопы - используются для изучения космических объектов и явлений, таких как звезды, галактики, космическая пыль. Примерами таких спутников являются Hubble Space Telescope, Chandra X-Ray Observatory, Spitzer Space Telescope.

Каждый из этих типов спутников имеет свои особенности и применения, и выбор конкретного спутника зависит от задачи, которую необходимо решить.

Дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ) предоставляет широкий спектр возможностей для получения информации о Земле и ее поверхности из космоса. Некоторые из основных возможностей ДЗЗ включают:

1. Получение информации о географическом положении объектов на Земле. С помощью спутникового ДЗЗ можно получить точные координаты и высоты географических объектов, таких как горы, реки, озера, населенные пункты и т. д.
2. Изучение изменений природной среды. С помощью ДЗЗ можно наблюдать за изменениями лесных массивов, пастбищ, а также других зон природной среды, таких как пустыни, тундры и т. д. Это позволяет отслеживать процессы эрозии, лесоразведения, засух и других природных явлений.
3. Исследование климатических процессов. Данные ДЗЗ используются для изучения изменений климата на планете, таких как глобальное потепление, распространение ледников и т. д.
4. Мониторинг и прогнозирование природных катаклизмов. С помощью ДЗЗ можно наблюдать за процессами, связанными с землетрясениями, извержениями вулканов, наводнениями и другими природными катаклизмами. Это позволяет прогнозировать опасность для населения и принимать меры по предотвращению стихийных бедствий.
5. Поиск и добыча полезных ископаемых. Дистанционное зондирование позволяет находить месторождения полезных ископаемых, таких как нефть, газ, золото, серебро и т. д. Это особенно полезно в труднодоступных и малоизученных районах.
6. Мониторинг загрязнения окружающей среды. Данные ДЗЗ используются для отслеживания загрязнения водных и воздушных ресурсов, а также для мониторинга качества почвы и т. д.
7. Исследование океанов и морей. С помощью ДЗЗ можно получить информацию о температуре, солености, течениях, волнении и других параметрах океанов и морей. Это позволяет прогнозировать условия для рыболовства, отслеживать движение айсбергов, прогнозировать изменения уровня морей и другие параметры, важные для изучения морских экосистем.
8. Наблюдение за транспортом и коммуникациями. С помощью ДЗЗ можно отслеживать движение транспортных средств, таких как автомобили, поезда, корабли и самолеты. Это может быть полезно для контроля транспортных потоков и оптимизации маршрутов. Также данные ДЗЗ могут использоваться для поиска утечек нефти или газа в трубопроводах и других коммуникациях.
9. Поддержка обороны и безопасности. Дистанционное зондирование используется для обеспечения безопасности государства, путем мониторинга границ, контроля над поверхностью земли и воздухом. Кроме того, ДЗЗ может помочь в обнаружении источников террористических угроз и предотвращении возможных атак.
10. Наблюдение за космическими объектами. Данные ДЗЗ используются для изучения космических объектов, таких как планеты, галактики, звезды и т. д. С помощью ДЗЗ можно изучать их свойства, физические характеристики и движение.

В целом, ДЗЗ позволяет получать информацию о Земле и ее окружении, которая может быть использована для принятия решений в различных сферах деятельности, от экономики до экологии и науки.