21906

Введение в дистанционное зондирование. Восстановление (коррекция) видеоинформации. Предварительная обработка изображений. Классификация. Преобразование изображений

Лекция

География, геология и геодезия

К настоящему времени накоплен огромный фонд более 100 миллионов аэрокосмических снимков полностью покрывающих всю поверхность Земли а для значительной части районов с многократным перекрытием. Геометрическая коррекция или трансформирование снимков предназначено для устранения искажений вызванных кривизной и вращением Земли а также углом наклона орбиты спутника к плоскости экватора. Часто для представления и совместной обработки материалов разных видов типов съемок а также разновременных снимков одной и той же территории используется...

Русский

2013-08-04

145.5 KB

4 чел.

Лекция № 9

Тема: Введение в дистанционное зондирование. Восстановление (коррекция) видеоинформации. Предварительная обработка изображений. Классификация. Преобразование изображений. Специализированная тематическая обработка. Аэроснимки.

Введение в дистанционное зондирование

Дистанционное зондирование (ДЗ) можно представить как процесс, посредством которого собирается информация об объекте, территории или явлении без непосредственного контакта с ним. Методы ДЗ основаны на регистрации в аналоговой или цифровой форме отраженного или собственного электромагнитного излучения участков поверхности в широком спектральном диапазоне. Космическое зондирование, интенсивно развивающиеся в последние десятилетия, предоставило наукам о Земле новые возможности для исследования земной поверхности. За этот период существенно возросли объем, разнообразие и качество материалов ДЗ. К настоящему времени накоплен огромный фонд (более 100 миллионов) аэрокосмических снимков, полностью покрывающих всю поверхность Земли, а для значительной части районов с многократным перекрытием.

Часть данных ДЗ (ДДЗ) сразу поступает в цифровом виде, что позволяет непосредственно использовать для их обработки современные компьютерные технологии. Снимки на фотоносителях могут быть преобразованы в цифровую растровую форму представления с помощью специальных сканирующих устройств (сканеров). Цифровое изображение в форме растра представляет из себя матрицу чисел. Каждый элемент этой матрицы, называемый пикселом, отвечает какой-либо характеристике (отражательной способности, температуре и т.д.) участка местности в определенной зоне электромагнитного спектра. Следует отметить, что размер этого участка зависит от разрешения снимка. Данные многозональной съемки в цифровом виде можно рассматривать как многомерную матрицу, в этом случае каждому участку поверхности будет соответствовать целый набор значений, называемый вектором характеристик. Следует отметить, что основные методы тематической обработки ДДЗ, специфичные для многозональной съемки, основаны на операциях с многомерными матрицами.

Системы для обработки ДДЗ появились фактически в результате дальнейшего качественного развития программных средств, предназначенных для цифровой обработки изображений общего назначения (графических редакторов) таких, как PhotoStyler, PhotoShop и т. п. Оба класса систем имеют много общего: работают с растровой моделью данных, используют базирующиеся на аналогичном математическом аппарате методы обработки изображений. Однако следует отметить ряд существенных отличий, связанных со спецификой данных зондирования:

ДДЗ - это файлы весьма большого объема, для эффективной работы с которыми, необходимы специальные средства, в том числе особые форматы данных.

ДДЗ - это многомерные данные, число и параметры спектральных зон съемки которых не позволяют трактовать их как RGB изображения, кроме того, могут использоваться еще и другие координаты измерения (например, время).

ДДЗ нуждаются в предварительной геометрической, радиометрической и радиационной коррекции.

ДДЗ - это пространственная информация, имеющая, как правило, координатную привязку.

Возможность быстрого перехода от предварительной обработки и тематического дешифрирования к выполнению операций моделирования и пространственного анализа средствами геоинформационных систем (интеграция в ГИС).

Цифровую обработку ДДЗ можно разделить на следующие основные (типовые) группы операций:

Восстановление или коррекция.

Предварительная обработка.

Классификация.

Преобразование изображений.

Специализированная тематическая обработка.

Восстановление (коррекция) видеоинформации

Основной задачей восстановления изображений является исправление получаемых данных для достижения как можно более правдоподобного изображения земной поверхности. ДДЗ содержат целый ряд случайных, системных и систематических искажений, связанных с влиянием атмосферы, кривизны Земли, движения съемочного аппарата относительно ее поверхности в момент съемки, физическими характеристиками используемых датчиков и каналов связи. Для устранения упомянутых, довольно многочисленных искажений, с учетом их специфики, используется коррекция нескольких видов: радиационная, радиометрическая, геометрическая и калибровка. Радиационное восстановление связано с корректировкой количества электромагнитной энергии принимаемой каждым датчиком, поскольку атмосфера не одинаково пропускает излучение различных участков спектрального диапазона. Калибровка заключается в преобразовании безразмерных данных, получаемых с датчиков отдельных спектральных зон в истинные нормализованные значения отраженной или излучаемой энергии. Еще одна операция радиометрической коррекции связана с устранением искажений, вносимых самими датчиками и устройствами передачи и приема данных (системных искажений). Геометрическая коррекция или трансформирование снимков предназначено для устранения искажений вызванных кривизной и вращением Земли, а также углом наклона орбиты спутника к плоскости экватора. Этот вид коррекции на первом этапе может выполняться автоматически по информации о параметрах орбиты спутника. Более точное трансформирование и привязка снимка к определенной координатной системе обычно выполняется с использованием интерактивно задаваемых опорных точек. В процессе трансформирования происходит пересчет значений пикселов на новую сетку растра, при этом формы объектов на изображении в большей или меньшей степени меняются, а рамка снимка из обычно прямоугольной превращается в параллелепипед или в более сложную фигуру с криволинейными границами. Часто для представления и совместной обработки материалов разных видов (типов) съемок, а также разновременных снимков одной и той же территории, используется проекция называемая ортопланом, которая применяется в мировой практике в качестве обменного стандарта. При геометрической коррекции фотографических изображений высокого разрешения устраняются искажения возникающие за счет рельефа местности.

Предварительная обработка изображений

Основное предназначение этой группы операций - модификация данных с целью улучшения зрительного восприятия изображения, либо преобразование его в форму, более удобную для дальнейшего визуального или компьютерного анализа. По особенностям организации обработки данных, операции этой группы можно разбить на несколько типов. К первому типу относятся модификации значений каждого отдельного пиксела, выполняемые, как правило, с использованием табличного способа представления преобразующей функции (таблица перекодировки). Различные виды линейного и нелинейного контрастирования, предназначенные для улучшения визуального восприятия видеоинформации, являются характерными представителями данных преобразований. Следующий тип - это локальные операции, особенностью которых является модификация значения каждого элемента изображения с использованием значений соседних пикселов в какой-либо ограниченной (локальной) окрестности. Типичными преобразованиями этого вида являются операции фильтрации изображений. Сглаживающие или низкочастотные фильтры позволяют снять шум и убрать мелкие детали, что позволяет получать более однородные участки изображения, пригодные для дальнейшей обработки с целью выявления тех или иных объектов. Высокочастотные фильтры предназначены для выделения или подчеркивания перепадов значений пикселов, что используется при поиске на изображении границ объектов и выявлении различных структур, проявляющихся в виде сдвига или скачка значений элементов изображения. Преобразования геометрических характеристик изображений составляют следующий вид рассматриваемой группы операций. К ним относятся: монтаж (мозаика) изображений из отдельных снимков или их фрагментов; вырезание нужного фрагмента; сжатие изображения или его растяжение; трансформирование снимка в какую-либо картографическую проекцию. Еще один вид рассматриваемых операций предназначен для создания различных цветовых композиций оптимальных для визуального восприятия. Эта группа преобразований позволяет получать цветные изображения в условных (ложных) и псевдоцветах, что является одним из способов обработки многомерных видеоданных.

Классификация 

Классификация - это тематическая обработка, которая позволяет производить автоматизированное разбиение снимков на однородные по какому-либо критерию области (классы объектов). Получающееся при этом изображение называется тематической картой. Поскольку обычно выделяют содержательно интерпретируемые классы объектов, то классификацию можно рассматривать как процедуру автоматизированного дешифрирования ДДЗ. Процедура классификации основывается чаще всего на статистическом анализе различных характеристик изображения: пространственных, спектральных или временных. К простейшим полезным пространственным характеристикам относятся: текстура, контекст, форма и структурные соотношения. Под временными характеристиками следует понимать сезонные изменения земных покровов (особенно растительности), которые могут служить их индикаторами. Однако принято считать, что основную информацию о природе объектов на земной поверхности содержат их спектральные характеристики. Поэтому в большинстве известных алгоритмов классификации используются спектральные образы (сигнатуры) типов покрытий.

Различают два основных методологических подхода к проведению рассматриваемой процедуры: классификацию с обучением и автоматическую классификацию. В случае классификации с обучением, задача состоит в обнаружении на изображении объектов уже известных типов, что требует некоторых предварительных знаний об исследуемом участке земной поверхности. На первом шаге процедуры необходимо интерактивно выбрать на изображении эталонные участки являющиеся характерными (типичными) представителями выделяемых классов объектов. Этап обучения заключается фактически в расчете и анализе некоторого набора статистических характеристик распределения значений пикселов составляющих эти полигоны. Однако большей популярностью пользуется другой вид классификации, который не требует дополнительной наземной информации и глубокого знания дистанционных методов обработки. Методологической основой автоматической классификации является кластерный анализ, в ходе которого пытаются определить все встречаемые типы объектов при некотором уровне обобщения (выбранных критериях объединения, разделения или числа классов), а задача их интерпретации решается на втором этапе. Существуют алгоритмы сочетающие элементы классификаций с обучением и автоматической.

По способу отнесения отдельных элементов изображения к тому или иному классу объектов, различают жесткие и мягкие классификаторы. В случае жестких (традиционных) классификаторов, принимается строго определенное решение относительно принадлежности пикселов к некоторому классу. Мягкие же классификаторы оценивают вероятность, с которой анализируемый элемент изображения может принадлежать всем рассматриваемым классам покрытий (включая и неизвестные). Современные классификаторы позволяют также вводить элемент неопределенности на разных стадиях процесса, что допускает присутствие смешанных классов покрытий в каждом отдельном пикселе (субпиксельная классификация). Еще один сравнительно новый вид классификации связан с обработкой гиперспектральных данных. Такие данные поступают с экспериментальных систем ДЗ работающих с очень узкой шириной зон традиционного спектрального диапазона, что увеличивает количество спектральных каналов до десятков и даже сотен. В этом случае для автоматизированного выделения классов объектов покрытий используются библиотеки спектральных кривых различных земных материалов.

Часто возникает необходимость тематической корректировки результатов классификации, особенно автоматической, выполняемой фактически по информационным характеристикам объектов. Для этот используется целый набор процедур, называемый операциями после классификационной обработки: слияние классов, разделение классов, устранение мелких ложных объектов, сглаживание границ объектов и т.п.

Важным этапом в процессе классификации является оценка точности полученных изображений, которая может выполняться как по данным полевых измерений, так и путем сравнения с соответствующими тематическими картами.

Данная область обработки ДДЗ в настоящее время довольно интенсивно развивается: появляются новые классификаторы, основанные на последних достижениях в области моделирования искусственного интеллекта и других областях прикладной математики (например, нейронные сети).

Преобразование изображений

Эта группа операций позволяет создавать новые (вторичные) изображения в процессе математических преобразований нескольких спектральных зон исходного (первичного) изображения. Данный вид операций часто называют алгеброй изображений. Одним из широко используемых вторичных изображений являются различные вегетационные индексы, которые вычисляются как линейная комбинация инфракрасного и красного спектральных каналов. Другой пример вторичных видеоданных - изображение главных компонент первичного снимка. Анализ главных компонент используется для преобразования нескольких спектральных зон снимка таким образом, чтобы новые зоны вторичного изображения (называемые компонентами) не коррелировали друг с другом и располагались в порядке убывания количества информации, которую они содержат. Каждая такая компонента всегда несет только уникальную информацию, причем первые несколько новых зон содержат большую часть информации о первичном изображении.

Специализированная тематическая обработка

К этой группе относятся операции выделения каких-либо специфических природных или антропогенных объектов. Обычно такие объекты детектируются именно по их характерным особенностям. К этому типу относятся, например, операции предназначенные для обнаружения и выделения линейных или кольцевых структур.

Материалы дистанционного зондирования - аэро- и космосъемка - доступные материалы для извлечения различной полезной пространственной экологической информации, изготовления различных тематических карт и обновления данных в ГИС.

Здесь рассмотрим только материалы, имеющие прямое отношение к российским регионам и полезные экологам. Системы, мало пригодные для экологических целей, подробно не описываются (например, съемки всего полушария в целом).

Важнейшей характеристикой аэро или космоснимка является его разрешение на местности - чаще всего чем оно выше, тем лучше; а второй по важности количество спектральных зон, в каждой из которых одна и та же местность должна быть снята - чем их больше, тем больше возможностей для получения информации (то есть у дешифровщика оказывается несколько идентичных снимков, только сделанных каждый в своей зоне спектра). Простейший случай - панхроматический снимок, он делается просто в видимом свете, то есть сразу в нескольких зонах спектра. Это обычная фотография.

Космические снимки сейчас могут иметь практически те же масштабы и разрешение, что и аэро. Однако аэросъемка имеет свою нишу. Это наиболее оперативный способ для получения данных высокого разрешения для конкретных небольших территорий и аэросъемка обычно дешевле в случае очень высоких разрешений (десятки сантиметров). Кроме того, при съемке длиннофокусной оптикой равнинной местности геометрическая точность аэроснимка настолько высока, что можно обойтись без геометрической коррекции.

Основные наиболее применимые типы съемок:

фотоснимки (аналоговые снимки) - негативы с фотоаппарата и отпечатки с них;

цифровые снимки - принимаются с фотосканеров, тепловых сканеров и матриц светочувствительных элементов - "CCD2-D array";

радиолокационные снимки (впрочем, они тоже являются цифровыми).

Цифровые снимки принимаются из космоса на приемных станциях, а негативы аналоговых снимков отстреливаются на Землю в капсуле. Цифровые снимки по сравнению с аналоговыми значительно удобнее для применения, поскольку не требуют для компьютерной обработки предварительной прецезионной оцифровки на специально откалиброванных сканерах.

Аэроснимки 

Аэроснимки на все территории в большом количестве имеются в фондах аэрогеодезических предприятий, которые их производят. Там можно заказать отдельные негативы, отпечатки или накидной монтаж. Эти материалы кроме того на сельскохозяйственные регионы имеются в институтах НИИгипрозем, на отдельные территории обычно можно найти и в других организациях. С распространением в 90-е годы малой авиации, в частности мотодельтапланов, аэросъемку многие нуждающиеся стали делать самостоятельно.

Российские космические снимки 

Дистанционным зондированием из космоса и эксплуатацией предназначенных для этого космических аппаратов и наземных средств приема в России занимаются ведомства Российского космического агенства (РКА), Минобороны, Роскартографии и Росгидромета. При этом гражданские спутники контролируются Российским космическим агенством.

В России всего пять первичных производителей материалов зондирования из космоса:

Центр конверсионных технологий (ЦКТ)

Государственный научно-исследовательский и производственный центр "Природа" (Госцентр "Природа")

Межотраслевая ассоциация "Совинформспутник"

Научно-исследовательский центр изучения природных ресурсов НПО "Планета" (НИЦ ИПР)

Научно-инженерный центр "Алмаз" НПО "Машиностроение" (НИЦ "Алмаз").

Реально источников получения российских космических снимков больше, но другие источники являются вторичными. Например, ряд организаций в разных регионах уже имеют собственные автономные приемные комплексы и сами принимают съемку со спутника.

Центр конверсионных технологий Российского космического агенства организован около 1994 г. и сейчас производит съемку новейшими системами, как фотографическими, так и цифровыми. Для простых граждан снимки ЦКТ не доступны.

Межотраслевая ассоциация "Совинформспутник" один из самых старых производителей космосъемки. Производящим элементом в ней является Научно-производственный ракетно-космический центр "ЦСКБ-Прогресс" в Самаре. Совинформспутник эксплуатирует спутники серии "Космос" и выполняет съемку с помощью камер ТК-200, ТК-250, ТК-350 и КВР-1000 (цифра означает фокусное расстояние в мм.). Снимки фотографические, панхроматические, черно-белые:

Камера ТК-200: разрешение 30 м., один кадр охватывает 225x225 км.

ТК-250: разрешение 20 м., в кадре 200x270 км.

ТК-350: разрешение 10 м., кадр 200x300 км.

КВР-1000: одна из лучших, имеет разрешение 2 м., в кадре полоса 40x180 км. (эти снимки секретны).

Совинформспутник предлагает главным образом рассекреченные снимки, сделанные военными спутниками до 90-х годов. На многие регионы в ЦСКБ есть много снимков разных лет (архив находится в Москве). Им выпущен также распространенный в открытой продаже снимок в полиграфическом исполнении "Жемчужина России - Самарская Лука из космоса". Он имеет масштаб 1:110 000 и фактическое разрешение около 12 м. Дата - 12 июня 1991 г. Область применения снимков Совинформспутника достаточно узка. Их недостатки - единичность (съемка нерегулярна, на какие-то районы снимков нет вовсе), плохое соответствие компьютерным методам обработки (снимки аналоговые, сделаны в одной зоне спектра). Однако, с деятельностью МА "Совинформспутник" в ближайшее время, вероятно, может быть связана наиболее перспективная из гражданских отечественная система космического наблюдения. Центром "ЦСКБ-Прогресс" разрабатывается комплекс "Ресурс-ДК" для многозональной сканерной съемки высокого разрешения (1.7-4 м. в различных зонах). Запуск планируется в 1999 г.

Госцентр "Природа" Роскартографии (Москва) также один из старых производителей и хранителей космоснимков для гражданских нужд. Он эксплуатирует спутники серии "Ресурс-Ф", запускавшиеся в 1974-1993 гг. до 5 раз в год. Сейчас новых снимков в "Природе" нет. ГЦ "Природа" вел съемку с помощью камер КФА-1000, КФА-3000, МК-4, КАТЭ-200. Снимки фотографические:

КАТЭ-200: трехзональные, разрешение 20 м., площадь кадра 50 000 км2.

КФА-1000: как панхроматические черно-белые, так и двухзональные (в зависимости от пленки), разрешение 5 м., площадь кадра 6400 км2.

КФА-3000: панхроматические черно-белые, разрешение 2-3 м., площадь кадра 440 км2. (эти снимки секретны)

МК-4: трехзональные (зеленый, красный, ближний инфракрасный зоны), разрешение 8-10 м., площадь кадра 30 000 км2.

Наиболее популярны снимки МК-4. Эти снимки 90-х годов есть на многие территории, многозональность также их положительное качество. Но для применений, требующих регулярного и оперативного поступления информации, они также непригодны. Стоимость снимков МК-4. Негатив размером 18x18 см. на март 1996 г. стоил 13 т.р. Каждый отпечаток, разогнанный до масштаба примерно 1:250 000, размером 60x60 см., стоил 26 т.р. Уже синтезированные по трем каналам отпечатки, соответственно, 120 т.р. Но насколько нам известно, в 1997 г. цены были подняты в 20 раз. Специальный заказ витка Ресурс-Ф на 1997 г. стоит 10 млн. руб.

Научно-исследовательский центр изучения природных ресурсов НПО "Планета" Росгидромет, находится в г. Долгопрудный, с офисом в Москве. Эксплуатирует спутники типов "Ресурс-О" (серии "Ресурс-О1" и "Ресурс-О3"), "Метеор" ("Метеор-2" и "Метеор-3") и "Океан". Производит съемку низкого и среднего разрешения гидрометеорологического, природно-ресурсного и океанографического назначения. "Ресурс-О" с 1991 г. ведет съемку с помощью сканеров МСУ-Э, МСУ-СК и МСУ-С. Съемка цифровая:

МСУ-СК: разрешение 160 м., пять спектральных диапазонов (зеленый, красный, два в ближнем инфракрасном и дальний инфракрасный)

МСУ-Э: разрешение 45 м., трехзональная (желто-зеленая, оранжево-красная и ближняя инфракрасная зоны спектра), каждый снимок представляет собой полосу шириной 30-40 км. в направлении с с-с-в на ю-ю-з.

Спутники "Метеор" производят телевизионную съемку в световом диапазоне с разрешением 700-1400 м., ширина полосы 3.1 км. На данный момент из российских снимков МСУ-Э являются наиболее подходящим типом для большинства применений, требующих регулярного обновления съемки и не требующих высокого разрешения, поскольку обеспечивают высокую повторяемость при невысокой цене. Покрытие территории и повторяемость съемки достаточно высоки. Например на территорию Самарской области ежегодно приходится несколько пригодных (дневное время, малая облачность) полос съемки, причем в разное время года. НИЦ ИПР имеет службу Государственного архивного фонда спутниковых данных, обеспечивающую продажу снимков потребителям. Покупатель может подобрать снимки по электронному каталогу, просмотреть архивные изображения, получить консультацию и оформить заказ. Возможен специальный заказ витка "Ресурс-О". На сентябрь 1997 г. один кадр МСУ-Э в одном спектральном канале (1 Мб) цифровой информации стоил около 80 т.р. Дубль-негатив одного кадра с камеры стоил 70 т.р., фотоотпечаток 60 т.р. Специальный заказ нужного витка спутников "Ресурс-О" - 140-440 т.р. Один кадр снимков "Метеор" - 80 т.р.

Научно-инженерный центр "Алмаз" НПО "Машиностроение", находится в г.Реутов, с офисом в Москве. Специализируется на проведении особого типа съемок - радиолокационных (комплекс Алмаз-1). Этот вид съемок производится активным сенсором - радаром (радар с синтетической апертурой - РСА). На Землю принимаются цифровые голограммы, снимок получается путем их специальной обработки. Разрешение снимков 15-20 м., ширина полосы 40 км. Такая съемка замечательна тем, что не зависит ни от времени суток, ни от погоды, поскольку для радиоволн облака и темнота не имеют значения. Очень чувствительно отражают поверхность растительного покрова и содержание воды в почве и растениях. Комплекс Алмаз-1 работал в 1987 и 1991-1992 гг., производил съемку по специальным заказам и снимки есть лишь на немногие территории.

Зарубежные космические снимки 

США и страны Западной Европы накопили за годы холодной войны большие массивы снимков на территорию России. Снимков нашей территории с военных систем за рубежом гораздо больше, чем в самой России.

Военные фотографические съемки США, проведенные до 1972 г., в 1995 г. рассекречены. Они сделаны камерами серии КН с разрешением 1.5-12 м. (КН-5 - 140 м.). Образцы этих снимков есть в Интернете по http://edcwww.cr.usgs.gov . Но даже если они будут недороги, они слишком старые.

Landsat. Серия американских гражданских спутников Landsat запускается с 1972 г. На них используется цифровая аппаратура MSS (Multispectral Scanner) и TM (Thematic Mapper):

MSS: разрешение 80 м., 4 зоны спектра (зеленая, красная, две ближних инфракрасных)

TM: разрешение 30 м., 7 зон спектра (синяя, зеленая, красная, ближняя инфракрасная (ИК), две средних ИК, дальняя ИК).

Размер кадра Landsat 185x170 км. Спутник постоянно ведет съемку полосы пролета, и данных на любую часть России очень много. Стоимость этих снимков - около $3000 за кадр. В России их распространяет фирма "СП ДАТА+". Она имеет базы данных и специальные карты залетов, по которым можно найти любые подходящие снимки по времени, географическим координатам, облачности, углу съемки.

SPOT. Французские гражданские спутники серии SPOT запускаются с 1986 г. Они находятся на околополярной солнечно-синхронной орбите, повторность снятия любой точки не реже 1 раза в 1-2 дня. На них используется цифровая аппаратура XS и P, ведущая два вида съемки:

XS: разрешение 20 м., 3 зоны спектра (зеленая, красная, ближняя ИК)

P: разрешение 10 м., панхроматическая съемка.

Ширина полосы съемки SPOT 60-80 км. Есть масса снимков на многие регионы России (разногодовые снимки). С апреля 1997 г. информация со SPOT непосредственно принимается и в России (станция НПО Планета в Обнинске). Стоимость каждого кадра SPOT 60х60 км. около $2800. За дополнительную плату заказать специальную съемку необходимой территории. В России снимки можно купить в Москве у представителя Spot Image - фирмы DERSI, а также в "СП ДАТА+".

Радиолокационные системы также имеются за рубежом:

RADARSAT (Канада, с 1995 г.): дает наилучшее разрешение - от 9 м., ширина полосы съемки 50-500 км.

SIR-C (США, 1994 г.): разрешение также от 9 м., ширина полосы съемки 15-90 км.

JERS-1 (Япония): разрешение 18 м.

Seasat (США): разрешение 25 м.

ERS-1 и ERS-2 (Европа): разрешение 30 м.

Обработанные снимки RADARSAT стоят около 4000$, ERS - 300 экю (кадр 100х100 км.). В России Radarsat и ERS можно приобрести в НИЦ Алмаз.

Метеорологические спутники. Ведут непрерывную трансляцию цифровых снимков очень низкого разрешения (несколько километров) всего полушария. Это геостационарные спутники Meteosat (Европейское космическое агенство), GMS (Япония), GOES (США), INSAT (Индия).

NOAA. Метеорологические спутники серии NOAA (аббревиатура Национального управления океанов и атмосферы США) имеют полярную орбиту, то есть могут снимать любой участок Земли. На них стоит цифровая аппаратура AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometr), обеспечивающая низкое разрешение 1.1 км., съемку в пяти зонах спектра (от зеленого до дальнего ИК), ширина полосы 2700 км. Данные NOAA, согласно концепции открытого неба ВМО, бесплатны. Доступны в Интернет по http://www.ssec.wisc.edu/data/comp/latest_moll.gif и http://smis.iki.rssi.ru (последний - Институт космических исследований РАН); где часто, до двух раз в сутки, обновляются. В России их можно приобрести в НИЦ ИПР: дубль-негатив с NOAA в 1996 г. стоил 80 т.р., другие зарубежные метеоспутники 90 т.р., отпечатки кадра, соответственно, 30 т.р. и 40 т.р.

Space Imaging. За последние 10 лет в связи с известными событиями в России крупные американские фирмы-контракторы в оборонной области остались без заказов. Получив разрешение правительства на коммерческую реализацию снимков и технологий, они с 1996 г. начали запуск серии спутников для коммерческой съемки: Worldview, Eyeglass, Space Imaging, Earth WATCH. На них предполагается установка цифровой сканерной аппаратуры, обеспечивающей в панхроматическом режиме разрешение 1-3 м., в многозональном 4-15 м. В 1997 г. фирмой Space Imaging EOSAT уже запущен спутник для получения снимков с разрешением 1 м. для черно-белых и 4м. - многозональных.

Режимы доступа Данные дистанционного зондирования (любого производителя) с разрешением от 4 м. и меньше являются открытыми и приобретаются свободно, а разрешением выше 4 м. - секретными. Специальных лицензий на работу с ДДЗ не нужно.

Приобретение данных дистанционного зондирования 

Выбор снимков 

Описания различных типов снимков, их цены и способа приобретения приведены выше. Кроме того, для первоначальной ориентации в производительности и цене различных цифровых космоснимков приведем таблицу.

Сравнительные характеристики сканерных космических систем съемки (по Гершензону, Таракановой, ГИС-обозрение, 1'97). 

Спутник / сенсор

Страна / агенство

Кол-во каналов

Стоимость снимка, USD

Ширина полосы съемки / кадра

Разрешение, м. в пикселе

Стоимость снимка пл. 100км2, USD

Meteosat / MVIRI

Евр. косм. агенство

3

113

полушарие

2500

0

NOAA / AVHRR

США

5

115

2400км

1000

0

Ресурс-О / МСУ-СК

Россия

4

1300

600 км

150

0.36

IRS

Индия

4

300

130 км

36

2

MOS

Япония

4

316

100 км

50

3

Landsat / MSS

США

4

1233

185х170 км

80

4

Ресурс-О / МСУ-Э

Россия

3

200

45 км

35

10

Landsat / TM

США

7

5180

185х170 км

30

16

Spot / XS

Франция

3

2487

60 км

20

69

Spot / P

Франция

1

3133

60 км

10

87

Выбор поставщика. 

Для российских данных дистанционного зондирования первый способ приобретения - покупка их у организации-производителя. Для аэроснимков - это местные аэрогеодезические предприятия, производители космоснимков рассматривались выше. МА "Совинформспутник" имеет филиалы в Самаре и Москве, НИЦ ИПР имеет центры приема данных в Москве, Новосибирске и Хабаровске, Госцентр "Природа" имеет филиал в Красноярске. Большую часть официальных дистрибьютеров российских снимков составляют зарубежные фирмы, а из самих российских известны НТЦ "СканЭКС" и Институт космических исследований РАН - распространители данных со спутников серии "Ресурс". Вместе с тем существует масса фирм, как российских, так и зарубежных, перепродающих российские космические снимки. Однако фактически рынок в этой области на данный момент еще не сложился, и в общем случае нельзя порекомендовать покупать снимки у них (как правило, это не официальные распространители, нет характеристик съемочной аппаратуры, не гарантируется, что время и другие характеристики снимка соответствуют действительности и др.).

Кроме того, с 1995 г. начали работать несколько малых автономных станций приема данных со спутников серии "Ресурс-01". Эти станции находятся в собственности купивших их организаций. Известны приемные центры в Кургане, Лабытнанги, Красноярске, Ханты-Мансийске, Томске, Н.Новгороде.

Для зарубежных данных дистанционного зондирования напротив предпочтительно приобретение у российских дистрибьютеров соответствующих зарубежных фирм. Круг продавцов зарубежных снимков в России ограничен (эти снимки дороги и рынок их узок), пиратство не распространено. Известны такие российские поставщики зарубежных снимков:

Во всех зарубежных и некоторых российских фирмах-производителях и дистрибьютерах заказ данных может быть сделан по Интернет (см. ниже), но большинство российских производителей ("Природа", "Алмаз" и т.д.) пока там не представлены, и для просмотра каталога снимков и заказа требуется посещение этих организаций.

Получение данных. 

Фотоснимки и их негативы предпочтительно приобретать в обычной аналоговой форме фотоснимка. Это дешевле и дает больше возможностей манипулирования ими в дальнейшем (оцифровать можно самостоятельно). Цифровые снимки можно:

переписать при покупке на дискеты

приобрести на серийном CD-диске

скачать в Интернете (см. ниже).

CD. Из российских производителей CD-диски выпускаются ИТЦ "Скан" - со снимками серии "Ресурс-О1". Поскольку этот спутник ведет непрерывную съемку, диски выпускаются регулярно, и на них можно оформить подписку в этой фирме. Ряд зарубежных фирм выпускают серии на CD, в том числе с российскими снимками. Например, шведская фирма SSC Satellitbild выпустила серию CD-ROM со снимками Ресурс-01 и LANDSAT. Выпускаются также специальные рекламные CD-диски с набором демонстрационных снимков, отличающиеся от обычных тем, что их можно только просматривать (например, такое есть у фирмы Eurimage).

Интернет. Одним из важных способов получения как российских, так и зарубежных данных дистанционного зондирования является Интернет. В особенности это касается тех данных, которые предназначаются для оперативного использования - цифровых снимков и снимков низкого разрешения. В Интернет можно выбрать снимки по каталогу, заказать их или сразу получить по сети. Немаловажно, что это позволяет сориентироваться в динамично развивающемся рынке данных дистанционного зондирования, ознакомившись с характеристиками спутников, съемочной аппаратуры, станций приема и самой продукции. В Интернет часто имеют представительство как фирмы-производители (как зарубежные, так в последнее время и российские), так и распространители спутниковой информации. К компаниям-распространителям снимки, в т.ч. российские, поступают через центры приема, например такой центр есть в Швеции (Кируна). На их серверах помещается информация о спутниках, съемочных системах, снимках, приводятся примеры снимков и условия продажи. Можно посмотреть обзорные изображения выбранных по каталогу снимков. Часто кроме снимков представлены продукты их обработки (карты и др.). В ответ на запрос предоставляется список данных, и после оплаты фирма высылает снимки по почте (на дисках или в виде отпечатков). Например:

на сервере Eurimage (http://www.eurimage.it) представлена информация о системах МК-4 (Космос), КФА-1000 (Мир), ТК-250, КВР-1000, TIROS/AVHRR (NOAA), аппаратах Landsat, Spot, Ресурс-01, IRS 1C, RADARSAT, ERS, JERS и др.

на сервере Spin-2, http://www.spin-2.com, (совместный фирм Совинформспутник, Aerial Images Inc. и Central Trading Systems Inc.) представлены данные систем КВР-1000, ТК-250.

сервер Spot Image (http://www.spotimage.fr, http://www.spotimage.com). Содержит каталог по около 5 млн. снимков, можно посмотреть их обзорные изображения.

на сервере Geospace (http://ofd.ac.at) находятся данные Landsat, Spot, IRS 1C, ERS, RADARSAT, JERS, Ресурс-01, российских спутников высокого разрешения.

сервер Германского центра данных дистанционного зондирования (http://www.dfd.dlr.de/welcome.html). Содержит данные Ресурс-01, Landsat и др.

на сервере http://www.tentoten.co.uk (английская компания, официальный дистрибьютер российских спутниковых изображений) предоставляются данные приборов КФА-1000, КФА-3000, ТК-350, МК-4.

Система ImageNet (http://coresw.com), в ней предоставляются данные фирм EarthObservation Corporation (Landsat), SPOT Image Corporation (SPOT), Совинформспутник (КВР-1000, ТК-350).

Архив CARTERRA TM фирмы Space Imaging EOSAT по www.spaceimage.com/browse, позволяет получить образцы и заказать снимки IRS и Landsat, а с декабря 1997 г. и снимки Space Imaging с разрешением до 1 м.

Есть ряд других серверов с подобным кругом информации:

http://www.eoc.nasda.go.jp 

http://sedac.ciesin.org 

http://www-eosdis.ornl.gov 

http://www-nsidc.colorado.edu 

http://www.saa.noaa.gov 

http://ghrc.msfc.nasa.gov 

http://eosdis.larc.nasa.gov 

http://podaac-www.jpl.nasa.gov 

http://daac.gsfc.nasa.gov 

http://edcwww.cr.usgs.gov 

http://www.asf.alaska.edu 

http://services.esrin.esa.it 

http://radarsat.space.gc.ca 

http://pid.da.op.dir.de 

В большинстве случаев невозможно, или очень сложно, получить снимки непосредственно по сети, вследствие их больших объемов (от нескольких до сотен мегабайт). Как правило, снимки высокого разрешения (и соответственно большого объема), а также любые данные, оперативность получения которых не имеет важного значения, даже при технической возможности дешевле приобретать у производителя на магнитном носителе или CD-диске. Пока непосредственное скачивание снимков в Интернет возможно в основном для данных низкого разрешения с метеорологических спутников (NOAA, Ресурс, GMS). Это бесплатная категория снимков, и они часто обновляются, что дает возможность осуществлять оперативный метеорологический мониторинг Земли по сети. На такую категорию спутниковых данных рассчитаны, например

сервер Лаборатории информационной поддержки космического мониторинга (SMIS) Института космических исследований РАН (http://smis.iki.rssi.ru). Спутниковые данные NOAA, Ресурс, Гомс, становятся доступны через 20-30 мин. после их приема. Данные за последние месяца содержатся в сервере в архиве, совсем старые - переносятся на CD-диски.

сервер NOAA (http://www.saa.noaa.gov/data-available.html).

сервер приемной станции университета в Данди (Англия) (http://www.sat.dundee.ac.uk), также содержащий данные NOAA, часть данных доступна за плату.

Консорциум ведущих европейских поставщиков спутниковых изображений (MATRA CAP Systems и SPOT Image (Франция), Dasa Dornier (ФРГ), ESA-ESRIN, Eurimage (Италия) и др.) планирует открыть в 1997 г. свой сервер с мощными возможностями подбора, скачивания и даже обработки снимков по Интернет.

Возможно, могут быть полезны также указатели ГИС-ресурсов:

ftp://gis.queensu.ca/pub/gis/docs/gissites.html 

http://www.laum.unihannover.de/gis/gisnet/gisnet/html.

PAGE  1


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

73408. Драматическое произведение 28 KB
  Трагедия и комедия уходят в прошлое а остается просто драма которая не подчиняется строгим жанровым требованиям. Мы приходим к свободным родовым формам вместо системы жанров: эпос лирика и драма.
73409. Проблема времени и пространства в драме 36 KB
  Декорации воспроизводящие место действия появляются в реалистическом театре. В Восточном театре существовала пластическая декорация. В Восточном театре сцена была пустой но присутствовали словесные и пластические декорации изображалось то чего нет на сцене с помощью жестов походки...
73410. Особенности драматического сюжета 38 KB
  Экспозиция в повествовательном произведении –- представление того что произошло до начала действия. Это происходит по ходу действия. Рассеянная экспозиция -– это когда обстоятельства существующие для пониманию действия раскрываются в беседах мыслях персонажей может быть обрисована одним персонажем.
73411. Лирическое произведение. Особенности его структуры 30.5 KB
  Поэзия, которая пелась под лиру – лирика. Лирика как термин утверждается на рубеже 18-19 вв. Выделение лирики оформляли немецкие философы, прежде всего Гегель. Говорил о лирике и Аристотель, но термина этого не употреблял.
73412. Мир и события в лирике. «Лирический сюжет» 28 KB
  Хотя есть лирические стихотворения полностью лишенные внешних событий. Там описаны события внутреннего мира размышления; поэтому нет повода для внешних событий. Лирический сюжет Это не цепь жизненных событий это развитие мысли переживания которое дается в стихотворении.
73413. Лирический субъект 43.5 KB
  Начиная с эпохи романтизма когда лирика получила почетное место в системе родов сформировалась идея о том что лирический субъект если не равен автору то чрезвычайно к нему близок. Лирический субъект ≠ автору.
73414. Жанр и жанровые системы в литературе традиционного типа 38 KB
  Прозаические жанры находились на периферии человеческого сознания. Жанровые каноны Все жанры средневековой и древней литературы а также эпохи Возрождения образовывали жанровую систему которая членилась на подсистему: Самым главным признаком была иерархия жанров.
73415. Пространство и время в литературе 47 KB
  Пространство и время в литературе. Реальное время -– это время за которое читается книга. Изображаемое время – время в произведении. Были попытки сблизить время изображаемое и реальное.