Суреттердің (әуеғарыштық суреттер) негізгі түрлерінің сипаттамалары

Пән: Геология, Геофизика, Геодезия
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 13 бет
Таңдаулыға:

Әл - Фараби атындағы Қазақ Ұлттық университеті

География және табиғатты пайдалану факультеті Картография және геоинформатика кафедрасы

СӨЖ

Тақырыбы: Суреттердің (әуеғарыштық суреттер) негізгі түрлерінің сипаттамалары

Тексерген: Құдайбергенов М

Орындаған: Ходжаева Р

Алматы, 2016

ЖОСПАР

ЖОСПАР:

КІРІСПЕ

ЖОСПАР:

НЕГІЗГІ БӨЛІМ

ЖОСПАР: 1

Жерді қашықтықтан зондтау әдістер

ЖОСПАР: 2

Әуеғарыштық суреттердің негізгі түрлері

ЖОСПАР: 2. 1

Жарық диапазондағы суреттер

ЖОСПАР: 2. 2

Жылу инфрақызыл диапазондағы суреттер

ЖОСПАР: 2. 3

Радиодиапазондағы суреттер

ЖОСПАР:

ҚОРЫТЫНДЫ

ЖОСПАР:

ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР

КІРІСПЕ

Географиялық міндеттерде қолданылатын арақашықтық негіз əр түрлі тақырыптық карталарда сандық жəне ұқсас түрде ұсынылған, ара қашықтықтан зерделеу(АЗ) деректері мен олардың өңдеу жəне интерпретациялау нəтижелерінің ұтымды бірлестігі болып анықталады.

Біршама табиғи жолмен ара қашықтықтан зерделеу жүйесі үшке бөлінеді: ара қашықтықтан зерделеу деректерін жинау, ара қашықтықтан зерделеу деректерін өңдеу жəне оны тақырыптық интерпретациялау.

Ара қашықтықтан зерделеу жүйесінің дамуы қоршаған ортаның өзгеруімен анықталады- авиацияның, ғарыштың, құрал құрастыру(АЗ мəліметтерін алу жүйшесі), электронды-есептегіш (компьютер) техникасының, ақпараттарды өңдеудің компьютерлік технологиялары(АЗ мəліметтерін өңдеу жүйешесі), Жер туралы ғылымдар- геология, геофизика, география, ландшафтану, топырақтану, гидрология, ботаника жəне т. б. (АЗ мəліметтерін интерпретациялау жүйешесі) даму деңгейімен.

Ғарыштықтың дамуымен, əрине, ғарыштан түсіру мүмкіндіктері пайда болды. Бұл осы салаға сайтүсірімдердің техникалық құрал жабдықтарын, мəліметтерді беру жүйесін, оны архивациялау жəне тұтынушыға беруге дайындауды құрастыру мен дамытуға себепші болды.

Ара қашықтықтан зерделеу жүйесінің мақсаты мен міндеттерін талдау ең бірінші тақырыптық (табиғи ресурсы) картографиялаудың нысандарын қарастыруға негізделуі керек. Білімнің геоморфологиялық саласында қолданылатын бұл геоморфологиялық картографиялау нысандары жалпы жағдайда- зерттеліп отырған геоморфологиялық кеңістіктің əртектілігі немесе олардың иерархиясындағы əр деңгейдегі көптеген нысандар.

Ара қашықтықтан зерделеу əдістері табиғат ресурстары міндеттерін шешу үшін қажетті табиғат нысандарының, нақтылы географиялық байлануы мен олардың кеңістікте таралу көрсеткіштері бар, сандық жəне сапалық сипаттамаларын алуға мүмкіндік береді.

Ара қашықтықтан зерделеу деректері жер беті бейнесін алуға(көрінетін диапазон) немесе оның температуралық өрісінің суретін(жылу диапазоны) немесе əртүрлі ұзындықтағы радиотолқындардың таралуы, жұтылуы мен шағылысуының жəне жер беті мен беттік горизонттардан поляризацияланудың интегралды сипаттамаларын(радиотолқындық диапазон) алуға мүмкіндік береді ^[1] .

НЕГІЗГІ БӨЛІМ

Жерді қашықтықтан зондтау әдістер

Ара қашықтықтан зерделеу деректерін жинақтау үрдісінде фотосуреттер немесе сандық мəліметтер түрінде келесідей ақпараттар алынады:

а) жер беті нысандарының көрінісі, сондай-ақ сол нысандардың спектралды шағылысу қабілеттілігінің сипаттамалары(көрінетін жəне жақын инфрақызыл диапазондар)

ə) жер бетінің температуралық өрісінің интегралды суреті(инфрақызыл диапазон)

б) жер беті мен жазықтық горизонттар нысандары, радиотолқындардың таралу, жұту жəне шағылысуының интегралды сипаттамалары(микротолқынды диапазон)

в) жер бедерінің сандық үлгісін құрастыруға мүмкіндік беретін жер бедерінің сипаттамасы- көрінетін жəне микротолқынды диапазондарда.

Ара қашықтықтан зерделеу деректері арқылы жер бетінің алғашқы үлгісі алынады, сандық негізде əртүрлі тақырыптық карталар жасалынады. Картографиялық үлгілер мен ара қашықтықтан зерделеу деректерінің ұқсастығы жер беті үлгісі ретінде ұқсастық, мазмұндық ұқсастық, шолулық, үздіксіздік, метрлілік жəне т. б. қасиеттерге ие болады. Бұл байланыстағы ең маңыздысы картографиялық үлгі мен əуеғарыштық ақпараттардың қасиеттерін салыстыру ^[1] .

Ғарыштан алынған ЖҚЗ фотографиялық әдісі ҒҰА алғашқы ұшыруларында қолданылады. Ғарыштық фототүсірістердің сан алуан түрлері мыналарға байланысты жіктеледі:

- камераның оптикалық осінің жағдайы (жоспарлық, келешектік, конвергенттік) ;

- қолданылатын фотопленкаларының типтері (ақ-қара, түрлі-түсі, спектрозоналдық) ;

- ғарыштық түсіріс камераларының типтері мен сипаттамалары (топографиялық, топографиялық емес, көп аймақтық, кадр пішіні бойынша, фотокамералардың фокустық арақашықтығының ұзындығы бойынша және т. б. ) .

Мақсаттарына байланысты фототүсірістер ЖҚЗ фотографиялық әдісінің түрін таңдауды жүргізеді. Фототүсіріс процесс сұлбасы бойынша электромагнитті сәулелену спектрінің көрінетін диапазонында жүргізіледі:

1. түсірілетін беттік күн сәулесімен жарықтандырылған;

2. шағылысқан сәуленің атомосфера арқылы өтуі;

3. бейнелеуді оптикалық жүйелермен қалыптастыру;

4. жарықты сезетін материалды жасырын бейнелеуді белгілеу;

5. ҒҰА бортында немесе жерүсті жағдайларында жасырын бейнелеуді көрнекілеу.

Фототүсіріс процесінің тізбеленген кезеңдерінің әрқайсысы зондтаудың мақсаты мен міндетін байланысты түсірістердің әдістері мен параметрлерін таңдауға ықпал етеді.

ЖҚЗ фотографиялық әдісін қолдану саласын кеңейту, ең алдымен, қамту қабілетін арттыру арқылы қол жеткізілген фотобейнелеуден алынған ақпараттылықты көтеруге, шолу аймағын кеңейтуге, берілген спектрлік таңдамалық әдіспен алуға, түсірістердің жоғары фотографиялық, фотометрлік және фотограмметрлік параметрлеріне тәуелді. Ақпараттылықты көтерудің тізбеленген әдістері бір уақытта шешілмейді, өйткені бір параметрді жақсарту әдістері басқасын нашарлатуға алып келеді. Мысалы, түсіріс биіктігін төмендету арқылы қамту ауқымын көтеру шолу аймағын азайтуға алып келеді, фокустық қашықтықты ұлғайту есебінен көлемді ірілендіру арқылы бір кадрмен қармау алаңын қысқартуға және түсіріс аппараттарының габариттері мен салмағының артуына алып келеді, бұл өз кезегінде зымыран-тасығышқа, жер серігінің қызметтік жүйесіне, отын қорына талаптарды қатаңдандыруға алып келеді.

Ғарыштық фототүсірістер арқылы шешілетін міндеттердің айтарлықтай саны, олардың қарама-қайшылықты сипаты фотоаппараттардың әртүрлі түрлерін жасау мен пайдалануға алып келді.

ЖҚЗ оптикалық-электрондық әдісінің маңыздылығы сәулелену энергиясын қамтуда және оптикалық жүйе мен түсірілетін беттіктің бейнесін құруда және оны электромагниттік ауытқулардың ультракүлгін, көрінетін, жақын инфрақызыл (ИҚ), жылу инфрақұрылым спектрлеріне сезімтал сәулеленудің электрондық қабылдағыштары арқылы тіркеуде.

Зондтау оптикалық сигналды қабылдауға, оны электр сигналына айналдыруға және сигналда кездесетін сәулелену көздері туралы ақпаратты өңдеуге арналған оптикалық, электрондық, механикалық және басқа да элементтер мен тораптардың жиынтығы түсінілетін арнайы оптикалық-электрондық жүйемен (камерамен, аспаптармен) жүргізіледі.

Өте көп жағдайларда, оптикалық-электрондық зондтау пассивті әдіске жатады және түсіріс объектісінде сәулеленетін немесе шағылыстыратын сигналды қабылдап, тіркейді.

Оптикалық-электрондық зондтаудың белсенді әдістеріне оптика электрондық жүйелермен (ОЭЖ) жүргізілетін түсірістергежатады, оларда зондтайтын сигналдың сапасы ретінде лазерлік сәуле (оптикалық локатор - лидар) қолданылады.

ЖҚЗ оптика- электрондық әдісінің бірқатар артықшылықтары бар, олар шешілетін табиғи ресурстық міндеттер санын күрт кеңейтуді қамтамасыз етті және ЖӨЗ-ның осы әдісіне басты жағдайға орналасуына мүмкіндік берді. Оларға мыналар жатады:

1. Ультракүлгіннен бастап жылулық ИҚ дейінгі түсірістер спектрін кеңейту;

2. Нақты уақыт режимінде зондтау нәтижелерін оларды радиоарналар бойынша жердегі қабылдау станцияларына беру арқылы алу;

3. Цифрлық нысанда ақпаратты, жазбаларды беру және қабылдау станцияларыны ң жету шегінен тыс орналасқ ан аумақтарда түсіріс кезінде оны магниттік-оптикалық құралдарда жинақтау, артынша оларды радиоарналар бойынша бе ру мүмкіндігі;

4. Цифрлық нысанда алынған қашықтықтан зондтау (ЖҚЗ) мәліметтерін өңдеу мен тапсыруды ң компьютерлік технологиясын пайдалану мүмкіндігі;

5. Әртүрлі айналымдағы бір учаскені қайта бақылау мүмкіндігі;

6. ЖЖС қызметінің ұзақ мерзімі.

ЖҚЗ пассивті әдістеріне тән негізгі кемшілік ауа-райы жағдайларына тәуелділік болып табылады. Сәулелену қабылдағыштарын салқындатуды қамтамасыз ету, механикалық қорғалу, түсіру ауқымының қабілетін арттыру, стереобейнелеуді алу бойынша техникалық проблемаларға байланысты кемшіліктер ЖҚЗ ОЭЖ дамуының қазіргі кезеңінде табысты шешілуде, бұл оларды зондтаудың басқа құралдарының арасында келешегіне жол ашады.

Радиолокациялық әдіс ЖҚЗ-ның белсенді әдістеріне жатады. Бүйірлік (түсірудегі) шолудағы радиолокациялық (РЛ) станциялар (БШРЛС) түсірілетін аумақты (радиотолқындармен) «жарықтандырды». Қондырғының ұшуы кезінде аппараттың бойлау осінің бойында орнатылған антенна түсірілетін беттің ұшу бағытына перпендикуляр тар желек түріндегі диаграммасы бар жоғары жиіліктегі импульстерді жібереді. Жер бетінен шағылысқан сигналдарды антенна қабылдап, ол бейне сигналдарға айналады да, фотопленка немесе цифрлық түрде магнит таспасына тіркеледі.

Шағылған импульстің тіркелетін параметрлеріне мыналар жатады: генератордан бастап сәуле таратқыш қабылдағышына дейінгі импульстің өту уақыты, қабылданған сигналдың қарқындылығы, радиолокатор координаттары жүйесіндегі сәулеленген объектінің орналасуы. 4. 3. 1-суретте БШРЛС құрылысы мен жұмысының сұлбасы берілген.

Шағылған радиосигналдың қарқындылығы РЛ-түсіріске фотон градацияларымен беріледі. Өз кезегінде радиосигнал қарқындылығы жер бетінің құрылымы мен сәулеленетін табиғи объектілердің заттектің құрамына тәуелді. Сонымен қатар, жер бетіндегі және табиғи объектілердегі зондтаушы электромагниттік сәулеленудің ықпалдастық сипаты оның ұзындығымен, оның полярлануы және түсу бұрышымен анықталады.

Радиолокациялық жүйелердің екі түрі қолданылады: нақты апертурасы (шамасы) бар түсірілімдік радиолокациялық жүйелер, антенналар (БШРЛС немесе когеренттік емес жүйе, SLAR) және антеннаның синтезделген апертурасы бар түсірістік радиолокациялық жүйелер (РЛСА, SAR) ^[2] .

Әуеғарыштық суреттердің негізгі түрлері

Әуеғарыштық суреттер - бұл нысанның шағылыстыру қасиетіне байланысты белгілі геометриялық және радиометриялық заңдарға бағынып алынған, көрінетін және жасырын нысандарды, қоршаған орта құбылыстарын және олардың кеңістікте орналасауын зерттеуге арналған, шынайы нысанның екіөлшемді суреті.

Әуеғарыштық суреттер: масштабына, кеңістіктік рұқсатына, қамтыған аймағына және спектрлік қасиеттеріне байланысты бірнеше түрлерге жіктеледі.

Қамтыған аймағына байланысты: глобальды, ірі аудандық, аудандық және локальдық болып бөлінеді ^[3] .

Ғарыштық түсірулерді жүзеге асыру нысандардың электромагнитті сəулелерді сəулелендіру немесе шағылыстыру қасиетіне тікелей байланысты.

Спектрлі диапазон бойынша ғарыштық суреттер үш негізгі топқа бөлінеді:

- көрінетін жəне жақын инфрақызыл(жарық) диапазондағы суреттер;

- жылу инфрақызыл диапазондағы суреттер;

- радиодиапазондағы суреттер;

Электромагнитті толқындар ұзындығы бойынша жіктеледі.

оптикалық толқындар үлескісі(0, 001-1000 мкм. ) :
ультракүлгін(0, 4 мкм. ),
көрінетін(0, 4-0, 8 мкм. ) жəне инфрақызыл диапазондар кіреді.

Көрінетін диапазон(көз ажырататын түстер) түстеріне байланысты келесі зоналарға бөлінеді:

- күлгін(390 -450 нм) ;

- көк(450 -480 нм) ;

- көгілдір(480 -510 нм) ;

- жасыл(510 -550 нм) ;

- сары-жасыл(550 -575 н) м. ;

- сары(575 -585 нм) ;

- қызыл сары(585 -620 нм) ;

- қызыл(620 -880 нм) .

Инфрақызыл диапазон(ИҚ) келесі түрге бөлінеді:

жақын(1, 5 мкм. аз),
орта(1, 5-3 мкм. ) жəне
алыс немесе жылу(3 мкм. көп) .

Көрінетін, жақын жəне орта ИҚ-диапазондарды бір жарық диапазонына біріктіреді, оларға бір тіркейтін құрал пайдалынады.

Түсіру түрі бейненің қалыптасу технологиясын да анықтайды. Түсіру түріне қарай суреттер: фотографиялық, фототеледидарлық, сканерлік суреттерге бөлінеді ^[1] .

Жарық диапазондағы суреттер

Бұл спектр диапазонына көрінетін, жақын жəне орта ИҚ- диапазон кіреді жəне оған Күн энергиясының көп бөлігі келеді. Жарық диапазондағы түсіру спектрдің бұл бөлігінде атмосфераның мөлдірлігіне байланысты(«мөлдір үлескісі») мүмкін болады. Жарық диапазондағы суреттер келесі үш топқа бөлінеді: фотографиялық; теледидарлық жəне сканерлік; фототеледидарлық.

Фотографиялық суреттер- авиациялық немесе ғарыштық тасымалдаушыдағы фотоаппарат (объектив+фотопленка) көмегімен алынған жəне аппарат жерге қонғаннан кейін өңделетін суреттер. Бұл əдістің кемшілігі- пленканың Жерге қайтуы жəне ғарыш кеме бортында оның бітіп қалу мүмкіндігі. Бірақ бұл əдіс арқылы жоғары геометриялық жəне фотометриялық ерекшеліктерімен ең жоғары сапалы суреттер алынады. Жер маңы орбитадағы(100-400 км) суреттер мүмкіндігін он сантиметрге дейін жеткізуге болады, бірақ бұндай суреттердің аудан шолулығы аз болғандықтан оларды географиялық мақсаттарда қолданбайды. Əдетте географиялық зерттеулерде бірнеше оншақты метр мүмкіндігі бар фотографиялық суреттерді пайдаланады. Мысалы, «Джемини» жəне«Аполлон» ғарыштық кеме суреттерінің мүмкіндігі 70 м болса, 400 км биіктіктен«Скайлэб» орбиталды станциясынан арнайы камера арқылы мүмкіндігі16 м суреттер алынды.

Қазіргі кездегі фотографиялық суреттер мүмкіндігі20-50 м дейін. Олар150-400 км биіктіктентүсіріледі, камераның фокусты арақашықтығы30-200 мм, суреттердің тұп нұсқа масштабы1:1 000 000 - 1: 10 000 000, оларды5-10 есе ұлғайтып1:200 000 - 1:1 000 000 масштабтарда жұмыс істейді.

Фотодеректерді пайдалануына қарай фотосуреттерді ақ-қара, түрлі-түсті, спектрозоналды, көпзоналды, синтезделген деп бөледі.

Теледидардық жəне сканерлік түсіру нысандарды жедел бақылайды. Сканерлейтін элементі ретінде тербелмелі айна табылады. Ол жергілікті жерді ғарыштық аппараттың қозғалуына көлденең бақылайды, айна сəулені нысанға жібереді, ары қарай фотоқабылдаушыға, мұнда сəуле электр импульсына айналып, соңынан жерге радиоканалдар арқылы жіберіледі.

Айнаның тербелісі бейненің жолағын түзеді, сканерлік бейнелер ғарыштық аппараттардың қозғалуына қарай жеке жолақтарды қосу есебінен алынады. Жергілікті жердің жолағын сканерлеу жолымен қарау«жолақтық қашау» деп аталады. Сканерден алынған суреттер сыртынан растр жолақтарының болуымен ерекшеленеді, олар мүмкіндігі жоғары суреттерде тек үлкейту кезінде ғана көрінеді. Сапасы бойынша сканерлік түсіру фотографиялықтан кем түседі, себебі сканерлік суреттердің мүмкіндігі біршама аз.

Фототеледидарлық суреттерді тасымалдаушыда орнатылған теледидарлық камера көмегімен алады. Ол бейненің экспозициялары арасындағы ар қашықтықта электромагниттік сəулесімен саналады жəне радиоканалдар арқылы жерге жіберіледі, мұнда тұтынушының суретті жедел алуы мен түсіру үрдісі бірге жүреді.

Теледидарлық суреттердің қасиеттері əр түрлі болады, олар тар- жəне кеңжолақты болуы мүмкін, оптикалық каналда немесе радиосигнал қалыптасатын каналда əртүрлі қашау құрылғылары болуы мүмкін, əртүрлі видеокүшейткіштер жəне т. б. Теледидарлық суреттер мүмкіндігі километрмен өлшенеді, жергілікті жерді 1-ден 2 мың км. дейін қамтиды, бұл ұшу биіктігі мен объективтің фокустық қашықтығына тəуелді. Бүкіл планета бейнесін жоғары орбиталы жер серіктерінен алады, бірақ олар аз ақпаратқа ие жəне мүмкіндігі жағынан фотографиялық суреттерден кем түседі.

Теледидарлық түсіру спектрдің көрінетін жəне жақын инфрақызыл диапазонында жүреді. Көбіне тегіс ақ-қара немесе түрлі-түсті бейнелер алынады, ал стереоскоптық бейнелер беретін құрлдар сирек қолданылады ^[1] .