что такое панхроматическая съемка
Что такое панхроматическая съемка
Для чего используются космоснимки?
Космические снимки широко используются в самых разных областях человеческой деятельности — исследование природных ресурсов, мониторинг стихийных бедствий и оценка их последствий, изучение влияния антропогенного воздействия на окружающую среду, строительные и проектно-изыскательские работы, городской и земельный кадастр, планирование и управление развитием территорий, градостроительство, геология и освоение недр, промышленность, сельское и лесное хозяйства, туризм и т.д. Современные геоинформационные технологии и создание карт различных масштабов также немыслимы без использования космических снимков.
Какая съемка лучше: космическая или авиационная?
Спутниковые изображения и аэрофотоснимки – сравните достоинства и недостатки:
Оптические спутниковые изображения
Аэрофотоснимки (на пленке)
Цена возрастает пропорционально увеличению площади
С увеличением площади цена растет в меньшей степени.
Данные фиксируются в цифровом виде, поэтому не нужно обрабатывать пленку.
Данные обычно записываются на пленку. Требуется сканирование и коррекция за направление полета.
Облачность является большой проблемой. Период повторного посещения от 3 дней и более.
Самолет может летать ниже облаков или повторить полет на следующий день.
Минимальная площадь заказа составляет всего 64 кв. км.
Аэрофотосъемка нерентабельна для небольших площадей
Никакого согласования для проведения космической съемки не требуется.
Процедура планирования и согласования проведения аэрофотосъемки сложна и занимает много времени
В настоящее время самым лучшим считается пространственное разрешение 50 см.
Можно получать изображения с разрешением до нескольких сантиметров в зависимости от высоты полета.
Одновременно получают изображения в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах.
Пленочные камеры обычно получают раздельно цветные и инфракрасные изображения.
Одна сцена покрывает площадь городской застройки 10х10 км или 16х16 км (IK и QB).
На снимках масштаба 1:40 000 с размером пиксела 1 м используемая площадь одного кадра равна 3.6 км х 6.4 км.
Составление мозаики занимает меньше времени.
Составление мозаики занимает больше времени.
Из-за распространенности околополярных спутниковых орбит более предпочтительным является направление получения изображений с Севера на Юг, чем с Востока на Запад.
Направление получения изображений не имеет значения
Средний срок поставки изображения после заказа составляет 7 дней. Для некоторых облачных/дождливых районов срок может увеличиваться до месяца.
Срок поставки изображения зависит только от доступности самолета и от летной погоды.
Быстрота и удобство обработки цифровых данных в камеральных условиях.
Трудоемкость и вследствие этого большие затраты при обработке результатов аэрофотосъемки в камеральных условиях
Возможность покрытия одним снимком больших площадей без необходимости последующей «сшивки» отдельных фрагментов.
Необходимость сшивки небольших фрагментов в единый массив
Снимки с каких спутников в настоящее время можно приобрести?
Снимки со спутников «РЕСУРС-ДК1», Доступны снимки как со спутников, находящихся на орбите, так и архивные.
Как выбрать снимок?
Самым лучшим вариантом решения является обращение к нашим специалистам, которые вместе с Вами проанализируют Ваш запрос и дадут необходимые рекомендации. Вы можете обратиться по телефону +7 (495) 925-04-19, 229-43-89, по электронной почте ntsomz@ntsomz.ru или заполнить специальную заявку.
Какие объекты я могу увидеть на космическом снимке?
В зависимости от пространственного разрешения на снимках можно различать объекты, сопоставимые с величиной единичного элемента разрешения (пиксела). В настоящее время самым лучшим считается пространственное разрешение 50 см.
Что значит «панхроматические» или «мультиспектральные» изображения?
Панхроматические изображения занимают практически весь видимый диапазон электромагнитного спектра (450-900 нм) и поэтому являются черно-белыми.
Мультиспектральные (или спектрозональные) изображения представлены в виде отдельных спектральных каналов (RGB и инфракрасные каналы) или виде синтеза отдельных каналов для получения цветного изображения. Поочередный синтез отдельных каналов позволяет решать многочисленные тематические задачи, а также помогает при дешифрировании снимков.
Что означает «радиометрическое разрешение»?
Радиометрическая разрешающая способность определяется количеством градаций значений цвета, соответствующих переходу от яркости абсолютно «черного» к абсолютно «белому», и выражается в количестве бит на пиксел изображения. Это означает, что в случае радиометрического разрешения 6 бит на пиксел мы имеем всего 64 градации цвета (2(6) = 64); в случае 8 бит на пиксел 256 градаций (2(8) = 256), 11 бит на пиксел 2048 градаций (2(11) = 2048). В настоящее время, как правило, сенсоры, установленные на спутниках ДЗЗ, имеют радиометрическое разрешение не хуже 8 бит на пиксел. Есть сенсоры и с более высоким радиометрическим разрешением (например, 11 бит для WorldView-1, IKONOS, QuickBird, OrbView-3 и 16 бит для EO-1), позволяющим различать больше деталей на очень ярких или очень темных областях снимка.
Как можно узнать, есть ли архивные снимки на интересующую меня область?
Для этого необходимо отправить электронное сообщение по адресу ntsomz@ntsomz.ru или по тел. +7 (495) 925-04-19, 229-43-89 с указанием интересующей Вас области и с каким пространственным разрешением снимки Вас интересуют. Можно прислать координаты интересующего Вас района, фрагмент карты с очерченной областью или просто описать запрашиваемую территорию (например, «в границах Тверской области» или «на город Коломна»).
В каком формате я получу снимок?
Вы получите уже геопривязанные снимки (для высокого разрешения к масштабу 1:100 000) в формате GeoTIFF. По умолчанию снимки поставляются в системе координат WGS-84 и проекции UTM. Возможна поставка снимков в других проекциях и системах координат.
Поставляемый заказчику снимок уже подвергался какой-либо обработке?
Поставляемые снимки уже проходят геометрическую и радиометрическую коррекцию (устраняются помехи, вносимые приемным трактом).
Какую минимальную площадь я могу заказать?
Все зависит от заказываемых снимков.
Что такое сцена и могу ли я заказать сцену произвольной формы?
Сцена — это часть принимаемого со спутника потока данных. Схемы нарезки потока на сцены для разных спутников имеют отличия. Сцену произвольной формы можно заказать, если речь идет о данных высокого разрешения. Ограничения – для протяженных объектов ширина полосы должна быть не уже 5 км, расстояния между вершинами полигона также не должны быть менее 5 км. Количество вершин полигона не должно превышать 50.
Через сколько дней я могу получить архивный снимок?
Максимум через неделю после поступления средств на счет.
Если в архиве нет данных на интересующую меня область, могу ли я заказать новую съемку?
Да, конечно. Практически с любого спутника имеется возможность заказать новую съемку, в том числе стереопары.
С какой периодичностью спутник проходит над одной и той же областью земного шара?
Периодичность прохождения спутника над одной и той же точкой над поверхностью Земли называется периодичностью съемки, она различна у разных спутников.
Во сколько спутник пролетает над Москвой?
Как правило, спутники дистанционного зондирования имеют солнечно-синхронную орбиту и проходят над одной и той же точкой земного шара в одно и то же время независимо от широты. Например, спутники IKONOS и QUICKBIRD пролетают примерно в 10 часов 30 минут над одной и той же точкой – будь то Москва или Красноярск.
Где можно получить подробную информацию о характеристиках спутников?
На нашем сайте, в разделе Космические средства ДЗЗ а также обратившись к нашим специалистам по тел. +7 (495) 925-04-19, 229-43-89.
Высоко сижу, далеко гляжу
И вот сидите вы в своем кресле, а на рабочий стол регулярно поступают карты, выполненные на основании снимков, сделанных летучим ковром из космоса. И ничего от вас не спрячется и не скроется, и решение вы сможете принять верное, потому что владеете объективной и актуальной информацией.
Что такое ДДЗ и какие они бывают
Температура поверхности воды Мирового океана, полученная спутником NOAA
Пригород Москвы (аэропорт Шереметьево)
— снимок получен спутником Landsat-7
Возможность обнаружить и оценить характеристики того или иного явления, объекта или процесса определяется пространственной, спектральной и временной разрешающей способностью датчика.
Спектральное разрешение определяет возможность измерять уровни излучения земной поверхности на нескольких различных частотах. Весь диапазон длин волн, используемых в практике ДЗ, можно разделить на три участка: видимый свет и ближнее инфракрасное излучение; тепловое инфракрасное излучение; микроволновое излучение. Наиболее широко распространены снимки в видимом свете и ближнем инфракрасном излучении.
Лесной пожар в районе реки Северная Двина
(снимок получен спутником “Ресурс 01-3”)
Тепловое излучение несет основную информацию о температуре земной и морской поверхности и используется для определения влажности почвы, характеристик снежного покрова, изучения взаимодействия океана и атмосферы. Поскольку тепловое излучение создается самими объектами, для проведения съемки не нужен солнечный свет. Получение космических тепловых снимков высокого пространственного разрешения технически затруднительно, поэтому сегодня доступны снимки с разрешением около 100 м. Классическими примерами применения таких снимков являются прогнозирование урожая и предупреждения о штормах и ураганах.
Метеорологическая карта Дальнего Востока,
полученная спутником GMS
Что касается стоимости ДДЗ, то на нее влияют выбор спутника, источник данных (будут ли они взяты из архива, или съемку нужно заказывать), уровень обработки снимков, объем заказа и т. п. Обобщая, можно сказать, что цена снимков варьирует от нуля до десятков долларов за квадратный километр.
Системы дистанционного зондирования
minda/gms/gms-image.htme или http://gcmd.gsfc.nasa.gov/resourses/pointers/sat.html). Большую популярность приобрели бесплатные данные со спутников NOAA (www.saa.noaa.gov). Серьезным конкурентом NOAA может стать сенсор MODIS, установленный на запущенной в прошлом году платформе TERRA (http://visibleearth.nasa.gov/sensors/terra/MODIS.html). Из коммерческих спутников с высоким пространственным разрешением наибольшей популярностью пользуются системы Landsat и SPOT (www.dataplus.ru/WIN/ARCREV/Number_17/2_Data.htm).
Полуостров Крым (снимок получен спутником TERRA)
Одним из наиболее заметных событий последнего времени на рынке ДДЗ стало появление данных сверхвысокого пространственного разрешения, таких, как со спутника IKONOS-2, запущенного осенью 1999 г. (его коммерческая эксплуатация началась в первой половине 2000 г.) и обладающего метровым пространственным разрешением в панхроматическом режиме и 4-метровым в многозональном.
Радарные данные представлены на рынке в основном данными с систем Radarsat (www.rci.ca) и ERS (www.eurimage.com). Radarsat позволяет проводить съемку с высоким разрешением (8 м против 30 м у ERS) и в большем числе режимов. Соответственно и цена его данных выше. Из архивных радарных данных интерес могут представлять снимки, поученные японской системой JERS-1 (www.eurimage.com).
ПО для обработки ДДЗ
Для обработки данных дистанционного зондирования применяются специальные средства (http://www.dataplus.ru/WIN/ARCREV/Number_17/2_Data.htm). Например, программный комплекс ERDAS Imagine, созданный компанией ERDAS (www.erdas.com). Эта система позволяет корректировать, обрабатывать и анализировать снимки. Встроенные средства классификации дают возможность проводить дешифрирование изображений, а инструменты на основе экспертных систем позволяют формировать базы знаний для проведения комплексного дешифрирования изображений, что существенно повышает эффективность и точность их обработки.
Модульный принцип построения системы дает возможность формировать свою конфигурацию для каждой задачи. Базовые комплекты ERDAS Imagine обеспечивают функциональность, необходимую практически всем пользователям. Сюда входят прежде всего средства геометрической коррекции и географической привязки снимков, средства тематического дешифрирования и пространственного анализа, инструменты подготовки бумажных карт. Дополнительные модули (VirtualGIS, OrthoBASE, Stereo Analyst, Subpixel Classifier и Radar Mapping Suite) позволяют решать более специализированные задачи.
Для широкого круга специалистов, работающих с настольными ГИС, компания ERDAS разработала модуль Image Analysis, предоставляющий пользователям ArcView GIS базовые возможности визуализации и обработки ДДЗ.
Вопросы и ответы
Космические снимки и аэрофотоснимки – сравните достоинства и недостатки:
Цена возрастает пропорционально увеличению площади
С увеличением площади цена растет в меньшей степени
Минимальная площадь заказа (новая съемка) — 25 кв. км (WorldView-1, WorldView-2, QuickBird, Ikonos, GeoEye-1, Pleiades-1A, Pleiades-1B )
Аэрофотосъемка нерентабельна для небольших площадей
Никакого согласования для проведения космической съемки не требуется
Требуется планирование и согласование проведения аэрофотосъемки
В настоящее время самое лучшее пространственное разрешение — 30 см (WorldView-3)
Можно получать изображения с разрешением до нескольких сантиметров в зависимости от высоты полета
Составление мозаики занимает меньше времени
Составление мозаики занимает больше времени
Из-за распространенности околополярных спутниковых орбит более предпочтительным является направление получения изображений с Севера на Юг, чем с Востока на Запад
Направление получения изображений не имеет значения
Средний срок поставки изображения после заказа составляет 7 дней. Для некоторых облачных/дождливых районов срок может увеличиваться до месяца
Срок поставки изображения зависит только от доступности самолета и от летной погоды
Возможность покрытия одним снимком больших площадей без необходимости последующей «сшивки» отдельных фрагментов
Необходимость сшивки небольших фрагментов в единый массив
Активное зондирование со строго определенной сантиметровой или дециметровой длиной волны
Пассивное зондирование в одном или нескольких диапазонах длин волн, в основном, в пределах 0,4-15 мкм.
Изображение осложнено спекл-шумом, поскольку фиксируются когерентные электромагнитные волны отраженного собственного излучения
Незашумленное изображение, поскольку фиксируются некогерентные электромагнитные волны отраженного солнечного излучения.
Съемка бокового обзора, поэтому радарные изображения характеризуются присутствием искажений, вызванных геометрией съемки (радарные тени, складки, переналожения).
При съемке в надир отсутствуют искажения, вызванные геометрией съемки.
Снимается отраженное собственное излучение, отсюда независимость от освещенности, возможность съемок в ночное время и в зимний период.
Снимается отраженное солнечное излучение, отсюда зависимость от освещенности.
Сантиметровое и дециметровое излучение в большинстве случаев просвечивает облачность, отсюда независимость от облачности.
Поскольку фиксируется микрометровое излучение, зависимость от погодных условий и облачности.
Фиксируется как яркость (амплитуда) отражения собственного излучения определенной длины волны, так и фаза этого излучения.
Фиксируется только яркость отражения в определенных диапазонах длин волн.
Пиксельная точность привязки сложно достижима, точность привязки в несколько пикселей достижима при наличии опорных наземных точек.
Возможность построения цифровых моделей местности и рельефа как по данным стереосъемок (анализ амплитуд), так и по данным интерферометрических съемок (анализ фаз).
Возможность построения цифровых моделей местности и рельефа по данным стереосъемок.
Возможность измерять смещения и деформации земной поверхности и сооружений с субсантиметровыми точностями за счет вычислений разностей фаз радарных съемок, сделанных в разные даты.
Возможность вычисления скоростей объектов на поверхности Земли (интерферометрия вдоль маршрута).
Возможность отслеживания горизонтальных значительных (метровых) подвижек земной поверхности, ледовых массивов, горных ледников и т.д. по амплитуде радарных снимков.
Возможность картирования диэлектрических характеристик отражающей поверхности (влажности, подмораживания/оттаивания, солесодержания, содержания глин и оксидов железа в почвах, определять материал отражающей поверхности (металл/неметалл) и т.д.)
Отражающая поверхность по-разному отражает в различных поляризациях радарного сигнала. Использование радарных съемок, сделанных одновременно в двух и более поляризационных режимах, позволяет классифицировать различные типы отражающих поверхностей за счет создания цветных композитных радарных изображений.
Тени от объектов, возникающие вследствие активной съемки бокового обзора, позволяют определять форму и высоту объектов на поверхности Земли.
Радарный сигнал может проникать в земную поверхность на глубины, сравнимые с длиной волны (в случаях сухой почвы и идеальной диэлектрики).
Детектирование эффекта объемного рассеивания в поляризации HV позволяет вычислять биомассу растительности, толщины сухого льда и снега, отличать многолетний пресный лед от однолетнего соленого льда и т.д.
Возможность по спектральным данным выделять различные виды растительности, содержание отдельных химических элементов в почве и т.д.
Для обработки радарных данных необходимо использовать специальное программное обеспечение, например SARscape Modules for ENVI ― комплекс многофункциональных модулей для обработки данных радарной съемки, выполненной радарами с синтезированной апертурой (SAR).
SARscape Modules позволяют выполнять обработку радарных данных, включая радарную интерферометрию (построение цифровых моделей местности, определение смещений и деформаций земной поверхности и сооружений), поляриметрию (создание композитных поляриметрических изображений, выполнение классификации) и др. SARscape for ENVI обеспечивает максимальную поддержку существующих радиолокационных сенсоров: ENVISAT ASAR, Radarsat-1,2, TerraSAR-X/TanDEM-X и группировку спутников Cosmo-SkyMed-1-4 и др.
Основные области применения радарных данных: мониторинг смещений и деформаций земной поверхности и сооружений, построение цифровых моделей местности и рельефа, сельское и лесное хозяйство, городское планирование, экология, оценка последствий наводнений, всепогодный мониторинг судоходства, нефтеразливов, ледовой обстановки и т. д.
Основными отличительными особенностями радарных спутников нового поколения являются их пространственное разрешение (до 0,25 м), возможность съемки с различной поляризацией и последующей интерферометрической обработки для получения высокоточных цифровых моделей рельефа (ЦМР) и выявления подвижек земной поверхности с высочайшей точностью, независимость съемки от облачности. К таким космическим аппаратам относятся TerraSAR-X, TanDEM-X,COSMO-SkyMed-1-4, RADARSAT-2.
Важной тенденцией в развитии спутниковых радарных систем (помимо повышения пространственного разрешения и увеличения числа режимов съемки) является расширение поляризационных возможностей, и, в особенности, одновременная съемка в четырех поляризациях (которая позволяет в дальнейшем генерировать так называемую полную поляризационную матрицу, о преимуществах которой будет подробно сказано ниже). Уникальная особенность полностью поляриметрических данных состоит в возможности классификации объектов на снимке по физическому типу отражения.
Более подробную информацию о радарных спутниках см. на нашем сайте в разделе Радарные спутники.
Для этого необходимо отправить электронное сообщение по адресу sovzond@sovzond.ru, заполнить форму заказа на сайте или отправить заявку по факсу +7(495) 988-75-33 с указанием интересующей Вас области и с пространственным разрешением снимка. Можно прислать координаты интересующего Вас района, файлы в векторном виде или в любом формате, фрагмент карты с очерченной областью или просто описать запрашиваемую территорию (например, «в границах Тверской области» или «на город Коломна»).
Возможно, самостоятельно осуществить поиск в каталоге для поиска космических снимков с различных космических аппаратов высокого и сверхвысокого пространственного на сайте компании «Совзонд» — catalog.sovzond.ru. На текущий момент каталог позволяет выбрать снимки на интересующую территорию по спутникам QuickBird, WorldView-1, WorldView-2, WorldView-3, GeoEye-1, IKONOS, TerraSAR-X, ALOS (Prism, Avnir-2), RapidEye, Pleiades-1A, Pleiades-1B, TH-1, Deimos-1, Монитор-Э, Ресурс-ДК1 и Ресурс-Ф.
 |
| Рис.1. Пространственное разрешение 1 м |
 |
| Рис.2. Пространственное разрешение 0,6 м |
 |
| Рис.3. Пространственное разрешение 0,5 м |
 |  |
| Рис.4. Пространственное разрешение 15 м | Рис.5. Пространственное разрешение 80 м |
 |
| Рис.6. Пример панхроматического изображения со спутника IKONOS (пространственное разрешение 1 м) |
 |
| Рис.7. Пример панхроматического изображения со спутника QUICKBIRD (пространственное разрешение 60 cм) |
Панхроматические изображения занимают практически весь видимый диапазон электромагнитного спектра (450-900 нм) и поэтому являются черно-белыми.
Мультиспектральные (или спектрозональные) изображения — представлены в виде отдельных спектральных каналов (RGB и инфракрасные каналы) или виде синтеза отдельных каналов для получения цветного изображения. Поочередный синтез отдельных каналов позволяет решать многочисленные тематические задачи, а также помогает при дешифрировании снимков.
 |
| Рис.1. Стандартный набор спектральных каналов на современных спутниках высокого и сверхвысокого пространственного разрешения |
На спутниках группировки RapidEye добавлен спектральный канал «крайний красный» (Red Edge), оптимально подходящий для наблюдения за изменениями состояния растительного покрова.
