Зондирование земли что это

Дистанционное Зондирование Земли: Приборы И Применение

Зондирование земли что это. Смотреть фото Зондирование земли что это. Смотреть картинку Зондирование земли что это. Картинка про Зондирование земли что это. Фото Зондирование земли что это

Радары и лазеры давно перестали быть просто захватывающими атрибутами фантастических кинофильмов, как это было десятки лет назад. Данные инновации широко используются для дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) с тех пор, как наука сделала гигантский шаг вперед.
С течением времени, дистанционное зондирование Земли из космоса нашло применение в различных сферах деятельности человека. Например, фермеры ежедневно пользуются преимуществами дистанционного зондирования в сельском хозяйстве. Многие важные решения принимаются с использованием данных RADARSAT, TerraSAR-X, SRTM, EOSDA, ERS, Sentinel, Landsat и других спутников ДЗЗ.

Активное Дистанционное Зондирование

Что такое дистанционное зондирование Земли? Дистанционное зондирование Земли из космоса – это исследование нашей планеты с помощью оптических и радарных спутников.

Классификация дистанционных методов зондирования Земли основана на типе источника сигнала для исследования объекта – активном или пассивном. Инструменты активного ДЗЗ сами способны излучать сигнал или имеют собственный источник света, а в пассивном ДЗЗ используется отраженный солнечный свет. Излучение также имеет разные длины волн и бывает коротковолновым (видимый, ближний и средний инфракрасный диапазон) и длинноволновым (микроволны).

Зондирование земли что это. Смотреть фото Зондирование земли что это. Смотреть картинку Зондирование земли что это. Картинка про Зондирование земли что это. Фото Зондирование земли что этоСхема: Как работает активное дистанционное зондирование Земли

Радары и лидары – самые известные примеры активного метода дистанционного зондирования.

Инструменты Активного ДЗЗ

Каждый активный датчик дистанционного зондирования поверхности Земли направляет сигнал и анализирует результат – интенсивность полученного сигнала. В большинстве приборов ДЗЗ используются микроволны, поскольку на них относительно не влияют погодные условия. Технологии активного ДЗЗ бывают разные – в зависимости от того, что они передают (свет или волны) и что они измеряют (например, расстояние, высоту, атмосферные явления и т.д.):

Активное Дистанционное Зондирование: Где Применяется И В Чем Преимущества

Кроме обширной области применения, преимуществом активных датчиков дистанционного зондирования Земли является практически полное отсутствие ограничений относительно условий работы. Активные датчики ДЗЗ полноценно функционируют в любое время суток, поскольку их работа не зависит от солнечного света. Кроме того, атмосферные рассеивания относительно не влияют на качество зондирования аппаратурой активного ДЗЗ.

Различные методы дистанционного зондирования Земли спутниками нашли применение как в научной сфере, так и в прикладных отраслях.

Пассивное Дистанционное Зондирование Земли

В отличие от активных, пассивные датчики ДЗЗ не имеют собственного источника энергии, чтобы направить ее на исследуемый объект или поверхность Земли. Пассивное ДЗЗ зависит от природной энергии – солнечных лучей, которые отражает объект. По этой причине такой метод дистанционного зондирования Земли возможен только при достаточном количестве солнечного света – иначе отражать будет нечего.

В пассивном дистанционном зондировании применяются мультиспектральные и гиперспектральные датчики, которые измеряют полученное количество сигнала с помощью сочетаний разнообразных диапазонов. Эти сочетания могут включать разное количество каналов (с двумя длинами волн и более). Диапазоны охватывают спектры в пределах и за пределами восприятия органами зрения человека (видимый, инфракрасный, ближний, тепловой инфракрасный диапазон).

Данная технология ДЗЗ используется во многих отраслях. В частности, гиперспектральное дистанционное зондирование в геологическом картировании позволило обнаружить и картировать месторождения полезных ископаемых, горные породы и минералы, гидротермальные проявления, определить геологическую ситуацию по минералам-индикаторам.

Зондирование земли что это. Смотреть фото Зондирование земли что это. Смотреть картинку Зондирование земли что это. Картинка про Зондирование земли что это. Фото Зондирование земли что этоСхема: Как работает пассивное дистанционное зондирование Земли

Приборы Пассивного Дистанционного Зондирования Земли

Самые популярные примеры приборов пассивного ДЗЗ – это различные радиометры или спектрометры.

Названия инструментов ДЗЗ дают представление о том, что они измеряют:

Применение И Преимущества Пассивного Дистанционного Зондирования Земли

Landsat – один из самых значимых и ярких примеров всевозможной аппаратуры пассивного ДЗЗ, а его миссия наблюдения Земли является самой продолжительной. Спутник Landsat собирал и фиксировал данные о нашей планете более 40 лет, что позволило проанализировать, как изменилась Земля за этот период. Большой плюс этой миссии – открытый доступ к данным ДЗЗ, которые применяются в геологии, картографии, экологии, лесном и сельском хозяйстве, океанологии, метеорологии и других отраслях.

Дистанционное зондирование Земли в сельском хозяйстве основано на отражательных способностях растений. Измерение степени отражения позволяет оценить здоровье культур по вегетационным индексам. Получение результатов дистанционного мониторинга Земли возможно благодаря тому, что определенные значения вегетационных индексов соответствуют определенным культурам на определенной стадии развития. Платформа EOS Crop Monitoring помогает аграриям во всем мире в решении повседневных задач, а также информирует о состоянии полей, что позволяет сохранить вегетацию здоровой. Таким образом, фермеры смогут получить высокий урожай.

EOS Crop Monitoring

Платформа для мониторинга полей, которая использует спутниковые снимки с высоким разрешением – выявляйте изменения и принимайте меры дистанционно!

Микроволновое Дистанционное Зондирование Земли

Микроволновое ДЗЗ подразделяется на активные и пассивные виды. Принцип их классификации зависит от функционала приборов ДЗЗ: рассчитаны ли они на передачу и получение сигнала или только на его получение. Методы микроволнового дистанционного зондирования Земли отличаются от вышеописанных активного и пассивного методов длиной волн. В этом конкретном случае ДЗЗ длина волн варьируется от 1 см до 1 м.

Коротковолновые приборы дистанционного наблюдения Земли имеют существенное преимущество, по сравнению c коротковолновыми. Микроволны могут проникать практически через все атмосферные явления, за исключением сильных дождей. Благодаря отсутствию чувствительности микроволн к атмосферным аэрозолям, дистанционный мониторинг становится возможным почти в любую погоду.

Пассивное Дистанционное Зондирование Земли Микроволнами

Приборы пассивного микроволнового ДЗЗ рассчитаны на получение микроволнового излучения от изучаемого объекта на Земле. Пассивный датчик ДЗЗ (например, радиометр или сканнер) определяет естественную энергию и фиксирует ее – с той разницей, что антенна прибора настроена на получение именно микроволн, а не других, более коротких волн. Благодаря данному дистанционному методу зондирования Земли, специалисты могут получить данные о температуре и влажности исследуемого объекта, поскольку между этими параметрами и силой излучения существуют определенные соответствия.

Этот тип дистанционного датчика измеряет интенсивность излученного, переданного или отраженного сигнала. Данные, полученные таким методом, нашли применение в метеорологии, гидрологии, сельском хозяйстве, экологии, океанологии. В частности, ДЗЗ в сельском хозяйстве позволяет определить влажность почвы, уровень влажности и концентрацию озона в атмосфере. Дистанционное зондирование в экологическом мониторинге помогает обнаружить разливы нефти и устранить загрязнение водных ресурсов.

Активное Дистанционное Зондирование Земли Микроволнами

Микроволновые датчики активного метода ДЗЗ направляют собственный сигнал на исследуемый объект, а затем измеряют интенсивность возвращенного сигнала. Различные объекты имеют различные отражательные способности, поэтому дистанционное зондирование Земли спутниками позволяет определить их контуры. Зная время, за которое сигнал достиг цели и вернулся, ученые могут вычислить, на каком расстоянии от датчика находится объект. Интенсивность возвращенного сигнала также зависит от угла излучения и степени ровности поверхности.

Самым типичным примером таких устройств дистанционного зондирования служит радар (микроволновый).

Два основных вида спутникового ДЗЗ в этой категории:

Данная технология особенно востребована в аэрокосмической промышленности, метеорологии, при дистанционном зондировании водных объектов и других отраслях.

Данные ДЗЗ: Суть И Целевые Применения

Данные дистанционного зондирования Земли – это спутниковые снимки, обработанные и представленные в виде растровых изображений нашей планеты и файлов с геопространственными данными о каждом снимке. Обработанные снимки – это материалы ДЗЗ.

Обработка снимков ДЗЗ осуществляется в процессе геопространственного анализа и состоит из двух этапов:

Использование данных ДЗЗ особенно востребовано при мониторинге малых по площади объектов, не указанных на карте по причине генерализации или когда наблюдение за территориями непосредственно на Земле невозможно (пожары, стихийные бедствия, отдаленные и труднодоступные места). Кроме того, такие материалы часто используются в качестве «подложки» в ГИС-картировании.

Полученные материалы применяются во многих сферах:

Надежность Данных ДЗЗ И Широкий Спектр Их Применения

Спутники ДЗЗ облетают нашу планету с определенным интервалом и предоставляют данные о ней в около реальном времени. Полученная информация о Земле позволяет анализировать не только текущее положение дел в интересующей области, но и историческую ретроспективу.

Наработки технологии подпитывают научные изыскания и упрощают ежедневную работу специалистов во многих сферах – как теоретических, так и практических. Область применения дистанционного зондирования Земли спутниками необычайно широка, а преимущества многочисленны. Несмотря на это, узнать о возможностях и открытиях ДЗЗ еще предстоит многое.

Источник

Дистанционное зондирование Земли

Зондирование земли что это. Смотреть фото Зондирование земли что это. Смотреть картинку Зондирование земли что это. Картинка про Зондирование земли что это. Фото Зондирование земли что это

Чаще всего под ДЗЗ понимается наблюдение поверхности Земли авиационными и космическими средствами, оснащёнными различными видами съёмочной аппаратуры.

Для построения пространственных объектов ГИС (цифровое представление объекта реальности, цифровая модель местности, содержащее его местоуказание и набор свойств, характеристик, атрибутов либо сам этот объект), используются следующие технологии ДЗЗ:

Основные преимущества использования данных ДЗЗ в краевой ГИС для решения задач в различных сферах деятельности исполнительных органов государственной власти и органов местного самоуправления:

Оперативность. Актуальные космические снимки могут быть получены в течение суток после размещение заказа на осуществление съёмки.

Объективность. Информация, получаемая по космическим снимкам, является априори достоверной и отображает действительную картину состояния сельскохозяйственных земель и растительности.

Единовременность и периодичность. Современные спутниковые системы дистанционного зондирования Земли позволяют осуществлять съёмку высокого разрешения с очень высокой периодичностью (до 1 суток).

Единообразие. Данные космической съёмки поставляются с откалиброванных сенсоров, устанавливаемых на спутниках, и не нуждаются в каких-либо дополнительных преобразованиях, направленных на улучшение их взаимной совместимости.

Обзорность. Современные спутниковые системы дистанционного зондирования Земли позволяют получать единовременную съёмку на огромных площадях, что обеспечивает единовременность наблюдений на производственных участках, расположенных на значительном отдалении друг от друга.

Источник

Дистанционное зондирование Земли

Зондирование земли что это. Смотреть фото Зондирование земли что это. Смотреть картинку Зондирование земли что это. Картинка про Зондирование земли что это. Фото Зондирование земли что это

Дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ) — наблюдение поверхности Земли авиационными и космическими средствами, оснащёнными различными видами съемочной аппаратуры. Рабочий диапазон длин волн, принимаемых съёмочной аппаратурой, составляет от долей микрометра (видимое оптическое излучение) до метров (радиоволны). Методы зондирования могут быть пассивные, то есть использовать естественное отраженное или вторичное тепловое излучение объектов на поверхности Земли, обусловленное солнечной активностью, и активные — использующие вынужденное излучение объектов, инициированное искусственным источником направленного действия. Данные ДЗЗ, полученные с космического аппарата (КА), характеризуются большой степенью зависимости от прозрачности атмосферы. Поэтому на КА используется многоканальное оборудование пассивного и активного типов, регистрирующие электромагнитное излучение в различных диапазонах.

Аппаратура ДЗЗ первых КА, запущенных в 1960-70-х гг. была трассового типа — проекция области измерений на поверхность Земли представляла собой линию. Позднее появилась и широко распространилась аппаратура ДЗЗ панорамного типа — сканеры, проекция области измерений на поверхность Земли которых представляет собой полосу.

Космические аппараты дистанционного зондирования Земли используются для изучения природных ресурсов Земли и решения задач метеорологии. КА для исследования природных ресурсов оснащаются в основном оптической или радиолокационной аппаратурой. Преимущества последней заключаются в том, что она позволяет наблюдать поверхность Земли в любое время суток, независимо от состояния атмосферы.

Обработка данных

Качество данных, получаемых в результате дистанционного зондирования, зависит от их пространственного, спектрального, радиометрического и временного разрешения.

Характеризуется размером пикселя (на поверхности Земли), записываемого в растровую картинку — может варьироваться от 1 до 1000 метров.

Данные Landsat включают семь полос, в том числе инфракрасного спектра, в пределах от 0.07 до 2.1 мкм. Сенсор Hyperion аппарата Earth Observing-1 способен регистрировать 220 спектральных полос от 0.4 до 2.5 мкм, со спектральным разрешением от 0.1 до 0.11 мкм.

Число уровней сигнала, которые сенсор может регистрировать. Обычно варьируется от 8 до 14 бит, что дает от 256 до 16 384 уровней. Эта характеристика также зависит от уровня шума в инструменте.

Частота пролета спутника над интересующей областью поверхности. Имеет значение при исследовании серий изображений, например при изучении динамики лесов. Первоначально анализ серий проводился для нужд военной разведки, в частности для отслеживания изменений в инфраструктуре, передвижений противника.

Для создания точных карт на основе данных дистанционного зондирования, необходима трансформация, устраняющая геометрические искажения. Снимок поверхности Земли аппаратом, направленным точно вниз, содержит неискаженную картинку только в центре снимка. При смещении к краям расстояния между точками на снимке и соответствующие расстояния на Земле все более различаются. Коррекция таких искажений производится в процессе фотограмметрии. С начала 1990-х большинство коммерческих спутниковых изображений продается уже скорректированными.

Кроме того, может требоваться радиометрическая или атмосферная коррекция. Радиометрическая коррекция преобразует дискретные уровни сигнала, например от 0 до 255, в их истинные физические значения. Атмосферная коррекция устраняет спектральные искажения, внесенные наличием атмосферы.

В рамках программы NASA Earth Observing System были сформулированы уровни обработки данных дистанционного зондирования:

Источник

Дистанционное зондирование Земли

Технологии дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) из космоса представляют собой незаменимый инструмент изучения и постоянного мониторинга нашей планеты, помогающий эффективно использовать и управлять ее ресурсами. Современное развитие технологий ДЗЗ расширяет сферу их применения, охватывая все стороны нашей жизни, работу, бизнес, дом и семью.

Разработанные АО «Российские космические системы» технологии и методики использования данных ДЗЗ, позволяют компании предложить уникальные решения для обеспечения безопасности, повышения эффективности разведки и добычи природных ресурсов, внедрения новейших практик в сельское хозяйство, предупреждения чрезвычайных ситуаций и минимизации их последствий, охраны окружающей среды и контроля над изменением климата.

Специалисты АО «Российские космические системы» обладают уникальным опытом и методиками получения, хранения, обработки и интерпретации данных ДЗЗ. Научный центр оперативного мониторинга Земли (НЦ ОЗМ) РКС является национальным Оператором российской спутниковой группировки космических аппаратов дистанционного зондирования Земли. Наши уникальные продукты и решения на основе ДЗЗ готовы полностью обеспечить любые потребности наших клиентов в геоинформационных сервисах и данных космической съемки.

Изображения, полученные спутниками ДЗЗ, находят применение во многих отраслях — сельском хозяйстве, геологических и гидрологических исследованиях, лесоводстве, охране окружающей среды, планировке территорий, в образовательных и других целях.

Космические системы ДЗЗ позволяют за короткое время получить необходимые данные с больших площадей (в том числе труднодоступных и опасных участков).

Прием, регистрация, обработка, архивация, каталогизация и распространение информации с российских и иностранных спутников дистанционного зондирования осуществляется НЦ ОМЗ АО «Российские космические системы».

АО «Российские космические системы» является головной организацией Госкорпорации «Роскосмос» по системам приема, обработки и распространения информации ДЗЗ. НЦ ОМЗ выполняет функции наземного комплекса планирования, приема, обработки и распространения космической информации с российских космических аппаратов ДЗЗ.

Нормативные документы, определяющие порядок получения и использования геопространственной информации:

Федеральным, региональным и местным органам исполнительной власти для обеспечения государственных нужд материалы космической съёмки первого уровня стандартной обработки (космические изображения, прошедшие радиометрическую и геометрическую коррекцию) предоставляются на безвозмездной основе.

В случае необходимости получения указанными органами материалов космической съемки высших уровней стандартной обработки, за услуги по их изготовлению взимается плата в соответствии с утверждённым прейскурантом цен.

Цифровой архив НЦ ОМЗ содержит данные космической съемки с 1990 года по настоящее время с разных космических аппаратов и типов аппаратуры различного пространственного разрешения и ежедневно пополняется новыми данными.

Заказчик может получить как необработанную, «сырую», информацию, так и снимки определенных стандартных уровней обработки или тематический информационный продукт.

Тип КА Тип аппаратуры Разрешение
«Ресурс-О1» № 2МСУ-СК
МСУ-Э
150 м
40 м
«Ресурс-О1» № 3МСУ-СК
МСУ-Э
150 м
40 м
«Ресурс-О1» № 4МСУ-СК
МСУ-Э
150 м
40 м
«Океан-О»МСУ-СК
МСУ-В
150 м
50 м
«Метеор-3М» № 1МСУ-СМ
МСУ-Э
Научные данные:
МТВЗА, МИВЗА, МСГИ-5ЕИ, КГИ-4С,СЕЙДЖ
250 м
30 м
«Комета»КВР-1000
ТК-350
2 м
10 м
Аркон1 м
Енисей2 м
TERRAMODIS250 м
ERSSAR30 м
«СИЧ-1М»Данные с КНА «Вариант»
«Монитор-Э»ПСА
РДСА
8 м
20 м
«Ресурс-ДК1»Геотон-Л1
панхром спектрозонал
1 м
2-3 м

НЦ ОМЗ АО «Российские космические системы» является Оператором российских космических систем ДЗЗ и обеспечивает функционирование и целевое применение ОГ путем реализации полного технологического цикла по планированию информационного ресурса КА и наземной инфраструктуры, приему, регистрации, первичной и стандартной обработки информации с российских и зарубежных КА, ведению единого каталога и архива данных Роскосмоса в целях обеспечения конечных потребителей данными ДЗЗ и их продуктами.

Информационные продукты и услуги:

Основная деятельность НЦ ОМЗ осуществляется в рамках Федеральной космической программы Российской Федерации, положений о взаимодействии с потребителями космической информации и соглашений Роскосмоса с иностранными космическими агентствами.

28 августа 2013 года Роскосмос присоединился к деятельности Международной Хартии по космосу и крупным катастрофам. Для обеспечения его участия в деятельности Международной Хартии, на базе НЦ ОМЗ был создан специализированный Центр Роскосмоса по взаимодействию с Хартией и МЧС России.

Технологии тематической обработки данных ДЗЗ, реализованные в НЦ ОМЗ, позволяют осуществлять космический мониторинг наводнений, пожаров, лесов, растительности и получать цифровые карты разливов рек, лесных пожаров, землепользования, ледовой обстановки и др.

Деятельность НЦ ОМЗ направлена на расширение использования и повышение качества информационной продукции на основе данных ДЗЗ в интересах различных отраслей экономики, научных исследований о Земле и международного сотрудничества.

Научный центр оперативного мониторинга Земли (НЦ ОМЗ)Зондирование земли что это. Смотреть фото Зондирование земли что это. Смотреть картинку Зондирование земли что это. Картинка про Зондирование земли что это. Фото Зондирование земли что это

Источник

Общедоступные данные дистанционного зондирования Земли: как получить и использовать

Дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ) — наблюдение поверхности Земли наземными, авиационными и космическими средствами, оснащёнными различными видами съемочной аппаратуры [википедия]. Поговорим о возможностях, предоставляемых бесплатными и общедоступными данными. Всего не перечислить, поэтому расскажу только о том, с чем я сам работаю, все примеры кода и картинки мои собственные. Исходный код по ссылкам представлен на языке Python 3 в виде Jupyter Notebooks на GitHub.

Картинка ниже показывает смещение поверхности Земли относительно спутника (красным цветом обозначено смещение вверх и синим — вниз) в результате землетрясения (6.5 баллов) — как видим, горы «подросли» (на 20-30 см) и долины углубились (на 15-20 см). Можно ли это замерить локально? Да, с помощью сети наземных приемников GPS, для которых местоположение можно вычислить с очень высокой точностью, но это дорого и сложно, а точность спутниковых наблюдений уже превосходит наземные. Кстати, показанная интерферограмма вычислена за пару часов на обычном лаптопе с помощью Open Source утилит GMTSAR (фактически, это расширение для знаменитых в области наук о Земле утилит GMT).

Зондирование земли что это. Смотреть фото Зондирование земли что это. Смотреть картинку Зондирование земли что это. Картинка про Зондирование земли что это. Фото Зондирование земли что это
Как растут горы — спутниковая интерферограмма землетрясения магнитудой 6.5 баллов в Монте Кристо, Невада, США

Где брать данные ДЗЗ

Данные спутниковых аппаратов по отдельности доступны в каталогах управляющих спутниками организаций, а еще существуют открытые каталоги, включающие множество датасетов, особенно интересен каталог Google Earth Engine Datasets, все данные из которого могут быть бесплатно обработаны с помощью системы Google Earth Engine: A planetary-scale platform for Earth science data & analysis. Каталог включает амплитудные радарные снимки, но не фазовые (поскольку операции усреднения и другие для них не имеют смысла, из них нельзя построить композит на всю территорию планеты и в глобальном каталоге они бесполезны). Для получения оптических и радарных снимков со спутников Sentinel-1 и Sentinel-2 удобна Python библиотека SentinelSat, для скачивания рельефа SRTM 30м и 90м существует Python библиотека Elevation. Смотрите также продукты в виде GeoTIFF или NetCDF файлов на сайтах:

Примеры данных ДЗЗ

Спутники на удивление много всего умеют измерять, и часто с поразительной точностью, а главное, многие собранные данные бесплатны и легко доступны. Что интересно, десятилетие назад точность и количество данных дистанционного зондирования, разумеется, уступали современным, но скорее количественно (доступное разрешение выросло в несколько раз, частота получения данных увеличилась, орбиты спутников стали известны точнее и это улучшило качество обработки результатов измерений и т.п.), чем качественно. Перечислим некоторые популярные и открыто доступные данные:

Зондирование земли что это. Смотреть фото Зондирование земли что это. Смотреть картинку Зондирование земли что это. Картинка про Зондирование земли что это. Фото Зондирование земли что это
Compare Spectrograms of Hyperspectral and Multispectral Satellite Missions

Что еще можно узнать о Земле по данным ДЗЗ

Результаты прямых дистанционных измерений не только широко используются сами по себе, но и служат основой для получения многих других результатов, включая:

Перечисленные глобальные модели очень полезны, например, решением обратной задачи гравики можно восстановить соответствующее распределение гравитационных потенциалов, то есть построить модель (аномалий) геологической плотности:

Зондирование земли что это. Смотреть фото Зондирование земли что это. Смотреть картинку Зондирование земли что это. Картинка про Зондирование земли что это. Фото Зондирование земли что это
Геологическая модель островов Фого (справа) и Брава (слева), Кабо-Верде

А кроме того, для детального изучения территорий существует множество способов локального улучшения разрешения данных.

Пример: создание локальных гравитационных карт высокого разрешения

Можно построить детальные гравитационные карты, используя спутниковую гравиметрию и детальный рельеф (30м и точнее) или космические снимки (10м). Здесь и далее подразумевается вертикальная компонента гравитационного поля.

Что интересно, многие отечественные геофизики не понимают, как это возможно (преобразование Фурье явно «прошло» мимо них), хотя методики построения глобальных гравитационных моделей (доступны только в оригинале, то есть, на английском языке) WGM2012, Sandwell & Smith Gravity, GGM plus 2013 общедоступны. Впрочем, совсем не обязательно их читать целиком, поскольку основой служит простой и легко проверяемый факт. Посмотрим вот эти графики корреляции (в некоторых источниках используется термин когерентность, хотя сами вычисления аналогичны) между гравитационным полем и рельефом:

Зондирование земли что это. Смотреть фото Зондирование земли что это. Смотреть картинку Зондирование земли что это. Картинка про Зондирование земли что это. Фото Зондирование земли что это
[https://www.linkedin.com/pulse/computing-coherence-between-two-dimensional-gravity-grids-pechnikov/](Spectral Coherence between Gravity and Bathymetry Grids)

Здесь слева показано значение корреляции между гравитационными данными и батиметрией (рельефом дна), сдвиг от нуля вправо по оси абсцисс объясняется тем, что гравитационные данные измерены на поверхности, а батиметрия (очевидно) на дне, при этом глубина изучаемой территории составляет 3-4км. Справа показан график, аналогичный полученному в известной статье от НАСА (включена в сборник рецептов для батиметрии GEBCO, в статье по ссылке описано подробнее), где также есть аналогичное смещение от нуля по оси абсцисс. Длина волны означает характерный размер неоднородности; как видим, мы можем вычислить значение гравитации по батиметрии (рельефу дна). Разумеется, на суше все аналогично, просто оригинальная статья относится именно к данным батиметрии. Подробности и исходный код доступны по ссылке выше.

Ключевым моментом является линейная связь спектральных компонент гравитационного поля и рельефа — для каждой длины волны (характерного размера неоднородностей) отношение спектральных компонент постоянно. Однако, поскольку это отношение является функцией длины волны, линейная связь между непосредственно гравикой и рельефом отсутствует! Замечу, что характер этой связи известен (да, в общем, и очевиден — амплитуда компонент должна быстро уменьшаться, чтобы энергия поля была конечной) и по нему можно вычислять геологическую плотность через индекс фрактальности, но это, как говорится, совсем другой разговор, ограничусь просто ссылкой на статью и программный код: The Density-Depth Model by Spectral Fractal Dimension Index

Пример вычисления локальной гравики высокого разрешения по данным рельефа (исходный код доступен по ссылке ниже):

Зондирование земли что это. Смотреть фото Зондирование земли что это. Смотреть картинку Зондирование земли что это. Картинка про Зондирование земли что это. Фото Зондирование земли что это
Build Super-resolution Gravity from GGMplus Free-Air Gravity Anomaly (200m) enhanced by SRTM topography (30m)

Аналогично можно использовать и ортофотоснимки или космоснимки для улучшения детальности рельефа (исходный код доступен по ссылке ниже):

Зондирование земли что это. Смотреть фото Зондирование земли что это. Смотреть картинку Зондирование земли что это. Картинка про Зондирование земли что это. Фото Зондирование земли что это

В каждом случае, перед вычислениями необходимо строить коррелограмму, как описано выше, и проверять наличие высокой корреляции между спектральными компонентами. При отсутствии такой корреляции исходные данные некорректны и качества результатов окажется непредсказуемым. Причинами отсутствия корреляции могут быть ошибки позиционирования данных друг относительно друга (существенное смещение координат) или плохое качество снимка (заметные облака или невидимая глазом облачная дымка), а также некорректность используемой в качестве основы гравики на выбранной территории (например, качество модели гравики GGM plus 2013 хорошее на территории Индонезии и плохое в Южной Америке).

Заключение

Существует еще множество вариантов использования данных дистанционного зондирования Земли и при наличии общедоступных и бесплатных платформ для их облачной обработки, таких, как Google Earth Engine: A planetary-scale platform for Earth science data & analysis каждый может попробовать свои силы. Google Earth Engine (GEE) предоставляет также множество примеров скриптов, в том числе, для визуализации каждого доступного набора данных. Аналогично, Open Source утилиты GMTSAR сопровождаются множеством примеров и обширной документацией.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *