Дистанционное зондирование земли (Remote Sensing) представляет собой процесс изучения земной поверхности с помощью датчиков, установленных как на космических и воздушных летательных аппаратах, так и на наземных объектах.
Картинка с сайта gisgeography.com
В основе данного исследования лежит измерение собственного или отраженного электромагнитного излучения объектов. Значительно реже изучается гравитационное поле.
Ширина полосы захвата поверхности земли при дистанционном зондировании из космоса может составлять 10-20 км при высоком разрешении (менее 1 м на пиксель). Космические аппараты, находящиеся на геостационарной орбите, могут захватывать съёмкой целое полушарие.
Преимуществами ДЗЗ являются:
- возможность проведения масштабных исследований. в том числе в труднодоступных местностях;
- отсутствие непосредственного контакта с поверхностью и минимизация вмешательства человека в жизнь природы;
- возможность изучения движущихся объектов;
- получение информации в разных диапазонах электромагнитного спектра;
- возможность изучать земную поверхность на глубину до нескольких сантиметров (например, при тепловой инфракрасной съёмке).
С другой стороны, дистанционное зондирование требует применения дорогостоящих аппаратуры и программного обеспечения, а также высокой квалификации специалистов-операторов.
В настоящее время ДЗЗ широко применяется во многих сферах – от военной до сельскохозяйственной. При разведке месторождений полезных ископаемых дистанционное зондирование в совокупности с другими методами помогает определять литологический состав пород, изучать осадочные отложения и геологические процессы, выделять геологические структуры и т.д. Очень хорошо методы ДЗЗ показали себя в разведке месторождений золота, алмазов, урана, меди.
Многие государства имеют свои собственные программы и системы ДЗЗ. У России это Ресурс-П, Метеор-М, Канопус-В и т.д., у США – WorldView, Terra, GeoEye и т.д., у Евросоюза – Sentinel.
Краткая история ДЗЗ
История ДЗЗ начинается с использования фотографии для изучения поверхности земли.
В середине 19 века французский фотограф Надар впервые получает снимок Парижа, сделанный на высоте 350 м с аэростата. В первой четверти 20 века фотосъёмка земной поверхности производится уже с самолётов с помощью аэрофотоаппаратов. Издаются книги по дешифрированию аэрофотоснимков.
На дальнейшее развитие дистанционного зондирования повлияла, главным образом, военная сфера. Затем наработки стали использоваться и в гражданских целях.
Дистанционное зондирование с помощью космических аппаратов начало развиваться в 60-х годах прошлого века. В это время начали реализовываться программы по запуску спутников для метеорологических, разведывательных целей. В последующие годы постоянно повышаются качество аппаратуры и разрешение снимков.
В 21 веке в ДЗЗ интегрируются цифровые технологии и искусственный интеллект. В настоящее время многие государства осуществляют свои собственные космические программы, связанные с применением ДЗЗ в различных сферах человеческой деятельности.
Источники информации для ДЗЗ
Чаще всего при дистанционном зондировании датчиками фиксируется электромагнитное излучение. Так как большая часть его спектра поглощается и рассеивается атмосферой, аэрокосмическое ДЗЗ производится через так называемые “окна прозрачности” – те области спектра, которые максимально свободно проходят сквозь атмосферу (оптический и радиодиапазон).
Картинка с сайта www.earthdata.nasa.gov
В оптический диапазон входят следующие области:
- ультрафиолетовая (с длиной волны λ = 0,1–0,4 мкм),
- видимая (λ = 0,4–0,75 мкм) – делится на 7 цветовых зон;
- инфракрасная (λ = 0,75–1 000 мкм) – делится на ближнюю, среднюю и дальнюю части.
К радиодиапазону относятся:
- Миллиметровый Ka (λ = 0,8-1,1 см);
- Сантиметровые K (λ = 1,1-15 см);
- Ku (λ = 1,7-2,4 см);
- X (λ = 2,4-3,8 см);
- C (λ = 3,8-7,5 см);
- S (λ = 7,5-15 см);
- Дециметровые L (λ = 15-30 см);
- Метровые P (λ = 30-100 см).
Съёмка одновременно в нескольких волновых диапазонах позволяет получать более полную информацию об исследуемых объектах.
Методы ДЗЗ
В зависимости от природы излучения (собственного или отражённого) выделяются два метода зондирования: активный и пассивный.
Активный метод подразумевает облучение интересующих объектов или площадей волнами, генерируемыми датчиком, и последующее изучение отражённых волн. Примером применения такого метода могут быть радиолокационная система с синтезированной апертурой, лазерное сканирование.
Пассивный метод основывается на изучении естественного собственного или отражённого излучения объектов (например, солнечного света). Такой сбор информации ведётся с помощью мультиспектральных датчиков.
Картинка с сайта www.earthdata.nasa.gov
Сферы применения ДЗЗ
С каждым годом сфер применения дистанционного зондирования становится всё больше. Это не только военная разведка, но и геодезия и картография, сельское, лесное, дорожное хозяйство, археология, геология, экология, градостроительство и т.д.
ДЗЗ активно используется для мониторинга, защиты окружающей среды, климатических исследований.
Также дистанционное зондирование позволяет прогнозировать природные и техногенные катастрофы, оперативно отслеживать ситуацию и устранять негативные последствия чрезвычайных ситуаций.
Картинка с сайта gisgeography.com
