По пространственному разрешению

По обзорности По масштабу

Глобальные (планета) Сверхмелкомасштабные

S= п 10⁸ км²; Ɵ = 10000 км 1:10000000-1:100000000

Крупнорегиональные Мелкомасштабные

S= n10⁶ км²; Ɵ= 500 -3000км 1:1000000—1: 10000000

Региональные Среднемасштабные

S^г=n10⁴ км²; Ɵ = 50-500 км 1:100000-1:1000000

Локальные Крупномасштабные

S=n10²км²; Ɵ= 10 —50км 1:10000-1:100000

Снимки низкого разрешения

L_R= n 1000м

Снимки среднего разрешения

L_R=n100м

Снимки высокого разрешения L_R = n 10 м:

а) L_R = 30— 100 м - относительно высокого

б) L_R = 10 - 30 м - высокого
Снимки очень высокого разрешения
L_R= n 1м

Снимки сверхвысокого разрешения L_R< 1 м

S— площадь охвата снимка; Ɵ — ширина полосы охвата; L_R — разрешение на местности; п = 1+9.

По обзорности (охвату территории одним снимком) снимки разделяют следующим образом:

Глобальные, охватывающие всю планету, точнее освещенную часть одного полушария — это снимки Земли с геостационарныхспутников и межпланетных космических аппаратов. Ширина зоны охвата у них более 10 тыс. км, а территориальный охват составляет сотни миллионов квадратных километров. Крупнорегиональные, отображающие материки, их части и крупные регионы, — снимки с метеорологических спутников наоколоземных орбитах, а также снимки малого и среднего разре­
шения с ресурсных спутников. Ширина зоны охвата варьирует от
3 тыс. км у снимков малого разрешения до 500 км у снимков сред­
него разрешения, территориальный охват составляет миллионы
квадратных километров. На одном снимке этого типа изобразится
Западная Европа, почти вся Австралия, Средняя Азия, Тибет.

Региональные, на которых изображаются регионы и их час­
ти — это снимки с ресурсных и картографических спутников, а
также с пилотируемых кораблей и орбитальных станций. Наиболее
характерный охват 350 х 350 км², 180 х 180 км², 60 х 60 км². На снимке
подобного охвата изобразится такое государство, как Бельгия,
небольшая область, например Московская, крупные мегаполисы.

Локальные, на которых изображаются относительно неболь­
шие участки местности, - снимки со спутников для детального
наблюдения и крупномасштабного топографического картографи­
рования с охватом порядка 10 х 10 км2. На таком снимке изобра­
зится промышленный комплекс, крупное хозяйство, небольшой
город, а для Москвы потребуется несколько снимков.

Охват аэроснимков составляет от сотен квадратных метров до 20x20 км²; обычно он существенно меньше, чем у космических снимков, но мелкомасштабные аэроснимки по охвату перекрыва­ются с детальными космическими.

По масштабу космические снимки делят на следующие груп­пы:

сверхмелкомасштабные —1:10 000 000— 1: 100 000 000. Такие
снимки получают с геостационарных спутников и с метеоспутни­
ков на околоземных орбитах;

мелкомасштабные — 1:1 000 000— 1:10000 000. Такие масш­
табы типичны для снимков с ресурсных спутников, а также с
пилотируемых кораблей и орбитальных станций;

среднемасштабные — 1:100 000— 1: 1 000 000. Снимки таких
масштабов получают с ресурсно-картографических спутников;

крупномасштабные — 1:10000—1:100000. Это снимки со
спутников для детального наблюдения и крупномасштабного то­
пографического картографирования, в том числе спутников двой­
ного назначения: военного и гражданского. К данной группе от­
носятся и аэроснимки, которые, в свою очередь, дифференциру­
ются по масштабам.

По пространственному разрешению (размеру на местности ми­нимального изображающегося элемента Ьк) снимки разделяют так:

Снимки низкого разрешения (измеряется километрами, L_R >
> 1000 м). Такое разрешение характерно для сканерных и тепловых
инфракрасных снимков с метеоспутников, включая геостацио­
нарные, и для снимков, получаемых сканерами малого разреше­
ния с ресурсных спутников, где основные изображающиеся объек­
ты - облачность, тепловая структура вод океана, крупнейшие
геологические структуры суши.

Снимки среднего разрешения (сотни метров, L_R - 100 -
1000 м), на которых отображаются многие природные объекты,
но в большинстве случаев не воспроизводятся объекты, связан­
ные с хозяйственной деятельностью. Это снимки, получаемые ска­
нерами среднего разрешения, и тепловые инфракрасные снимки
с ресурсных спутников.

Снимки высокого разрешения (десятки метров, L_R = 10 -
100 м), на которых изображаются не только природные, но и
многие хозяйственные объекты. Высокое разрешение характерно
для наиболее широко используемых сканерных снимков с ресур­
сных спутников и фотографических снимков с пилотируемых ко­
раблей, орбитальных станций, автоматических картографических
спутников. Поскольку размерность большинства изучаемых гео­
графических объектов находится как раз в этих пределах, снимка­
ми этой группы удовлетворяется большинство географических за­
дач. Но для решения этих задач они неравноценны. Поэтому эта
группа подразделяется на две подгруппы:

а) снимки относительно высокого разрешения (30—100 м), по­лучаемые главным образом сканирующей аппаратурой с ресурс­ных спутников для решения оперативных задач и обзорного тема­тического картографирования;

б) снимки высокого разрешения (10 - 30 м) - это фотографи­ческие, сканерные и ПЗС-снимки с ресурсно-картографических и ресурсных спутников, используемые для детального тематичес­кого картографирования.

Снимки очень высокого разрешения (единицы метров, L_R= I -
10 м), на которых отображается весь комплекс природных и хо­
зяйственных объектов, включая населенные пункты и транспорт­
ные сети. Снимки получают длиннофокусной фотографической и
аппаратурой ПЗС-съемки с картографических спутников для ре­
шения задач топографического картографирования.

Снимки сверхвысокого разрешения (доли метра, L_R < 1 м),
детально отображающие населенные пункты, промышленные,
транспортные и другие хозяйственные объекты. Эти снимки полу­
чают с использующих аппаратуру ПЗС-съемки специализирован­
ных спутников для детальной съемки и крупномасштабного то­
пографического картографирования. К данной группе относится
и весь огромный массив аэрофотоснимков.

При классификации снимков по масштабу следует учитывать, что для фотографических снимков принято указывать оригиналь­ный масштаб снимков, получаемых при съемке; для сканерных же снимков принимают масштаб, наиболее широко используе­мый при визуализации изображения.

Характеристика основных типов снимков.В классификации космических снимков по спектральному диа­пазону и технологии съемки выделено шесть основных типов кос­мических снимков. В разделах о приемниках излучения, съемоч­ной аппаратуре, видах съемки приводятся сведения об их различ­ных свойствах. В настоящем разделе рассматривается общая срав­нительная характеристика этих типов снимков и областей их при­менения.

Фотографические снимки, которые получали с помощью фо­тографических камер, при вынужденной доставке экспонирован­ной пленки на Землю, предназначались для решения не опера­тивных, а долговременных либо разведывательных задач. Они ха­рактеризуются высокой детальностью и до середины 90-х гг. XX в. были лучшими снимками по разрешению и геометрическим свой­ствам. На снимках находят отображение оптические характерис­тики объектов (интегральная или спектральная яркость). Косми­ческие фотоснимки обычно получали с низких околоземных ор­бит, с картографических (топографических) спутников в масш­табах 1: 200000— 1: 1 000000 с разрешением 2— 30 м. Благодаря высокой детальности и непрерывному изображению с ними рабо­тают, как правило, при значительном увеличении — в 5 — 20 раз. При относительно небольшом (40 — 300 км) охвате снимков, имеющих центральную проекцию, искажения за кривизну Земли и рельеф невелики и устранимы. Перекрытие обеспечивает получе­ние стереоскопических снимков. Для работы на компьютере фо­тографические снимки переводят в цифровую форму. Для топо­графического картографирования используют черно-белые пан­хроматические снимки, а для тематического — многозональные и спектрозональные, в основном цветные.

Сканерные снимки, получаемые при оптико-механическом ска­нировании в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне и пе­редаваемые по радиоканалам, как и фотографические, отобража­ют оптические характеристики объектов, но такую съемку отли­чает оперативность, вплоть до получения изображений в реаль­ном масштабе времени. В отличие от фотографических сканерные снимки представляют дискретные изображения, детальность ко­торых определяется размером пиксела. Пространственное разре­шение сканерных снимков долгое время было существенно ниже, чем фотографических, измерялось километрами, но в последние годы их получают с разрешением 15 — 30 м. Охват снимков варь­ирует от 180 км до 2—3 тыс. км. Характерны различия в проекции вдоль полета и по строке. Из-за перспективного изображения при больших углах сканирования по краям снимка масштаб становит­ся более мелким, а разрешение падает. Вместе с неодновремен­ным получением изображения, когда на его формировании ска­зывается вращение Земли, все эти факторы влияют на геометри­ческие свойства снимков и осложняют их обработку. Геометриче­ская коррекция снимков по орбитальным данным и по опорным точкам осуществляется с помощью компьютера. Сканерные снимки поступают с метеорологических и ресурсных спутников и исполь­зуются для оперативных целей (прогноз погоды, гидрологические прогнозы) и тематического картографирования. Как правило, ска­нерные снимки — многозональные.

ПЗС-снимки, получаемые с помощью оптико-электронных сканеров с линейными ПЗС-приемниками излучения и переда­ваемые со спутника по радиоканалам, характеризуются высоким разрешением. Как и фотографические снимки, они регистриру­ют оптические характеристики исследуемой территории. Благода­ря центральной проекции по строке снимка его масштаб в центре и по краям одинаков и форма объектов не искажается, что явля­ется преимуществом этих снимков по сравнению с полученны­ми при оптико-механическом сканировании. Высокая чувствитель­ность детекторов и их миниатюрные размеры вместе с использо­ванием длиннофокусных объективов обеспечивают высокое раз­решение, которое составляет от первых десятков метров (10—45 м) до метра и даже менее. Таким образом, теперь эти снимки по разрешению достигли лучших фотографических снимков. Однако охват снимков невелик — 40 —70 км, а у снимков наиболее высокого разрешения — всего 10—15 км. Наилучшим разрешением от­личаются панхроматические снимки, а разрешение многозональ­ных снимков в 2 — 4 раза хуже. Для стереообработки получают конвергентные снимки с отклонением оптической оси от верти­кали. ПЗС-снимки делают с ресурсно-картографических спутни­ков и специализированных спутников для детальной съемки; ис­пользуют их для тематического и топографического картографи­рования.

Тепловые инфракрасные снимки, получаемые в тепловом инф­ракрасном диапазоне, отображают в отличие от предыдущих не оптические, а температурные характеристики поверхности — хо­лодные и теплые объекты изображаются на них разными тонами. Можно получать снимки независимо от условий освещения, на­пример полярной ночью, однако облачность является препятствием для съемки — на снимках отображается холодная верхняя поверх­ность облаков. Тепловая съемка нередко выполняется теми же ска­нирующими радиометрами, что и съемка в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне, дополненными тепловыми каналами. Пространственное разрешение тепловых снимков, передаваемых с метеоспутников, такое же, как и снимков в видимом диапазо­не, — 1 км, температурные различия регистрируются с точнос­тью 0,1 — 0,2 "С. При значительном охвате 2—3 тыс. км и большом угле сканирования для них характерны те же геометрические ис­кажения, что и для сканерных снимков в видимом диапазоне. С ресурсных спутников передают тепловые снимки более высокого пространственного разрешения, достигающего 60 м при охвате 180 км. Тепловые снимки поступают и в многозональном вариан­те съемки, а также при гиперспектральной съемке в узких зонах теплового диапазона.

Микроволновые радиометрические снимки регистрируют радио­тепловое излучение Земли в микроволновом радиодиапазоне, ко­торое, как уже отмечалось, зависит от электрических свойств по­верхности и неодинаково у объектов с разным влагосодержани-ем, соленостью, различной кристаллической структурой. Снимки можно получать независимо от погодных условий и освещения. Разрешение микроволновых радиометрических снимков пока очень мало — 12 — 50 км, что не позволяет использовать их для изуче­ния земной поверхности, но на них отображается возраст мор­ских льдов, водосодержание снега. Микроволновые снимки полу­чали с некоторых метеоспутников. Для широкого использования этих снимков с целью изучения влажности и солености почв, тол­щины и водозапаса снежного покрова необходимо повышение их пространственного разрешения.

Радиолокационные снимки получают в радиодиапазоне, регист­рируя отраженные земной поверхностью радиосигналы, посыла­емые бортовым радиолокатором. На радиолокационных снимках отображаются шероховатость и влажность поверхности, ее рель­еф, особенности структуры и состав пород, слагающих поверх­ность, характер растительного покрова. При определенных длинах волн излучения на снимках отображаются подповерхностные нео­днородности грунта, грунтовые воды. Возможность получения снимков не зависит от условий погоды и освещения — облачность на них не отображается. Пространственное разрешение радиолока­ционных снимков определяется прежде всего размером антенны. У снимков, сделанных радиолокатором бокового обзора с реаль­ной антенной, оно составляет 1 — 2 км, но в большинстве случаев при использовании радиолокаторов с синтезированной длиной антенны получают снимки с разрешением 10 — 30 м при ширине обзора около 100 км. В последние годы начали получать снимки радиолокаторами с переменным режимом работы, обеспечиваю­щим снимки разного разрешения от 2 до 100 м при охвате 45 — 500 км. Специфику радиолокационного снимка составляет мелкая пятнистость изображения — технические спекл-шумы (от англ. speckle — крапчатость) и своеобразное отображение горного ре­льефа. Принцип многозональной съемки в радиодиапазоне реали­зуется при съемке в разных зонах пространственных частот и при различной поляризации излучения. Радиолокационные снимки по­ступают с океанологических и специализированных спутников; применяют их в широком спектре направлений исследований океана и суши, включая задачи топографического картографиро­вания.

Свойства космических снимков. Аэрокосми­ческие съемки, выполняемые при специально создаваемом ис­кусственном освещении, называются активными, а при естествен­ном (солнечном) — пассивными. К пассивным относят съемки, которые предусматривают регистрацию отраженного солнечного или собственного излучения Земли, а к активным — регистрацию отраженного искусственного излучения.

Аэрокосмический снимок — это двумерное изображение ре­альных объектов, которое получено по определенным геометри­ческим и радиометрическим (фотометрическим) законам путем дистанционной регистрации яркости объектов и предназначено для исследования видимых и скрытых объектов, явлений и про­цессов окружающего мира, а также для определения их простран­ственного положения. Однако здесь надо отметить, что пока еще не создана теория формирования аэрокосмического изображения, которая позволила бы достоверно ответить на вопросы что и как должно изобразиться на аэрокосмическом снимке. Диапазон мас­штабов современных аэрокосмических снимков огромен: он мо­жет меняться от 1:1000 до 1: 100 000 000, т. е. в сто тысяч раз. При этом наиболее распространенные масштабы аэрофотоснимков лежат в пределах 1:10 000—1: 50 000, а космических — 1: 200 000 — 1:10 000 000. Все аэрокосмические снимки принято делить на ана­логовые (обычно фотографические) и цифровые (электронные). Изображение цифровых снимков образовано из отдельных одина­ковых элементов - пикселов; яр­кость каждого пиксела характеризуется одним числом. Аэрокос­мический снимок состоит из миллионов пикселов. При выполне­нии практических работ приходится отличать исходные (первич­ные) снимки, которые получены непосредственно в результате съемки, от их копий и преобразованных снимков, поступающих к потребителям после предварительной обработки. При фотографи­ческой съемке исходным снимком считается оригинальный фото­негатив, при сканерной — «сырой» файл с записью изображения цифрового снимка без какой-либо его коррекции.

Аэрокосмические снимки как информационные модели мест­ности характеризуются рядом свойств, среди которых выделяют изобразительные, радиометрические и геометрические. Изобрази­тельные свойства характеризуют способность снимков воспроиз­водить мелкие детали, цвета и тоновые градации объектов, радио­метрические свидетельствуют о точности количественной регист­рации снимком яркостей объектов, геометрические характеризу­ют возможность определения по снимкам размеров, длин и пло­щадей объектов и их взаимного положения. Свойства снимков, получаемых в разных диапазонах и различной съемочной аппара­турой, существенно различаются. Кадровые, прежде всего фото­графические снимки, отличающиеся наивысшей геометрической точностью, наиболее пригодны для точных измерений. Сканерные снимки, получаемые во всех спектральных зонах оптического диапазона, включая инфракрасную тепловую, могут регистриро­вать больше энергетических уровней излучения и обладают наи­более высокой радиометрической точностью. Радиолокационные снимки по своим геометрическим и радиометрическим свойствам уступают фотографическим и сканерным, но их можно получать в любую погоду, даже когда земная поверхность закрыта сплош­ным облачным покровом. Важными показателями снимка служат охват и разрешение. Обычно для географических исследований требуются снимки большого охвата и высокого разрешения. Одна­ко удовлетворить эти противоречивые требования в одном сним­ке не удается. Обычно чем больше охват получаемых снимков, тем ниже их разрешение. Поэтому при разработке съемочной аппара­туры приходится идти на компромиссные решения либо выпол­нять одновременно съемку несколькими системами с различны­ми параметрами.

Методы получения геоинформации по снимкам. Необходимая для географических исследований информация (предметно-содержа­тельная и геометрическая) извлекается из снимков двумя основ-

ными методами: дешифрированием и фотограмметрической об­работкой. Оба метода используют как традиционные технологии, основанные на визуальной обработке аналоговых снимков, так и компьютерные, которые автоматизируют эти процессы при рабо­те с цифровыми снимками.

Дешифрирование, которое должно дать ответ на основной воп­рос, что изображено на снимке, позволяет получать предметную, тематическую (в основном качественную) информацию об изу­чаемом объекте или процессе, его связях с окружающими объек­тами. В визуальном дешифрировании обычно выделяют чтение снимков и их интерпретацию (толкование). Умение читать снимки базируется на знании дешифровочных признаков объектов и изоб­разительных свойств снимков. Глубина же интерпретационного дешифрирования существенно зависит от уровня географической подготовки исполнителя. Чем лучше знает дешифсовщик предмет своего исследования, тем полнее и достовернее информация, из­влекаемая из снимка.

Фотограмметрическая обработка призвана дать ответ на воп­рос, где находится изучаемый объект и каковы его геометриче­ские характеристики — размер, форма. Она позволяет определять по снимкам плановое и пространственное положение объектов и их изменение во времени. Для фотограмметрических измерений снимков применяют специальные прецизионные оптико-механи­ческие приборы, а также компьютерные комплексы со специали­зированным программным обеспечением.

Компьютерные технологии. Сейчас разработаны многие сотни алгоритмов и программ компьютерной обработки изображений. Для обработки аэрокосмических снимков на персональных ком­пьютерах можно использовать коммерческое программное обес­печение общего назначения, такое, как Аdоbе Рhotoshop, Соrel РНОТО-РАINT. Однако значительно большие возможности пре­доставляют профессиональные программные продукты, среди которых в нашей стране наиболее известны ЕRDAS Imagine, Ег Маррег, ENVI. Кроме того, на отечественном рынке геоинформа­ционных услуг представлены пакеты специализированных про­грамм, предназначенных для решения узких задач, например, то­пографического картографирования на цифровых фотограммет­рических системах РНОТОМОD, Талка, ЦНИИГАиК (Централь­ный научно-исследовательский институт геодезии, аэросъемки и картографии). Географ должен уметь выбрать оптимальный вари­ант обработки из многих возможных, предоставляемых коммер­ческим программным обеспечением.

Современные компьютерные технологии позволяют решать следующие группы задач:

визуализация цифровых снимков;

геометрические и яркостные преобразования снимков, вклю­чая их коррекцию;

конструирование новых производных изображений по первич­ным снимкам;

определение количественных характеристик объектов;

компьютерное дешифрирование снимков (классификация).

Наиболее сложной является задача компьютерного (автомати­зированного) дешифрирования, которая составляет фундаменталь­ную проблему аэрокосмического зондирования как научной дис­циплины и для решения которой прилагалось и прилагается мно­го усилий.

При визуальном дешифрировании снимков исполнителю при­ходится на основе дешифровочных признаков определять, узна­вать объекты, а также выделять одинаковые, однородные объекты. Для выполнения этих эвристических процедур с помощью ком­пьютера применяют наиболее распространенный подход, осно­ванный на спектральных признаках, в качестве которых служит набор спектральных яркостей, зарегистрированных многозональ­ным снимком. Формальная задача компьютерного дешифрирова­ния снимков сводится к классификации — последовательной «сор­тировке» всех пикселов цифрового снимка на несколько групп. Для этого предложены алгоритмы классификации двух видов — с обучением и без обучения, или кластеризации (от англ. с1из(ег — скоп­ление, группа). При классификации с обучением пикселы много­зонального снимка группируются на основе сравнения их ярко­стей в каждой спектральной зоне с эталонными значениями. При кластеризации же все пикселы разделяют на группы-кластеры по какому-либо формальному признаку, не прибегая к обучающим данным. Затем кластеры, полученные в результате автоматической группировки пикселов, дешифровщик относит к тем или иным объектам. Достоверность компьютерного дешифрирования фор­мально характеризуется отношением числа правильно классифи­цируемых пикселов к их общему числу и составляет в среднем 70 — 85 %, заметно падая с увеличением набора дешифрируемых объектов.

Достижения в области полной автоматизации дешифрирова­ния, при которой можно было бы исключить или существенно ограничить участие человека в получении географической инфор­мации по аэрокосмическим снимкам, пока скромны. Вычисли­тельные алгоритмы, основанные на спектральных признаках от­дельных пикселов, обеспечивают решение самых простых класси­фикационных задач; они рационально включаются в качестве эле­ментов в сложный процесс визуального дешифрирования, кото-

рое пока остается основным методом извлечения природной и социально-экономической географической информации из аэро­космических снимков. Для существенного прогресса в развитии компьютерного дешифрирования необходим переход к программ­ному обеспечению более высокого уровня, основанному на зна­ниях экспертов. Специалисты в области искусственного интеллек­та видят решение проблемы автоматизации дешифрирования аэро­космических снимков в объединении формализованных знаний высококвалифицированных дешифровщиков (экспертов) с воз­можностями современных компьютеров, т. е. в создании компью­терных экспертных систем.

Эталонирование. Получить посредством дешифрирования (ви­зуального или компьютерного) или фотограмметрической обра­ботки необходимые характеристики изучаемого объекта только по снимкам без каких-либо натурных определений, без обращения к «земной правде» в большинстве случаев невозможно. Например, для спектрометрических определений по многозональному сним­ку, на которых основано компьютерное дешифрирование, требу­ется выполнить радиометрическую калибровку снимков (их эта­лонирование), а для получения размера объекта по снимку фото­грамметрическим способом необходима его геометрическая ка­либровка. Процедура получения и учета калибровочной информа­ции составляет необходимый элемент технологической схемы аэро­космических исследований. Эта информация обязательна для лю­бой обработки снимков, хотя объем ее бывает различным; чем выше требуемая точность определений по снимкам, тем он зна­чительнее. Принято различать абсолютную и относительную ка­либровку. При обработке одиночных снимков ограничиваются от­носительной калибровкой, а нескольких, например многозональ­ных, желательна их абсолютная калибровка.

Дополнительная информация. Снимки как особая форма инфор­мации об изучаемом географическом объекте используются в ком­плексе с информацией других видов. Стало традицией работать одновременно с космическими снимками и картами. При темати­ческих исследованиях по снимку обычно определяют ареал рас­пространения явления или процесса, его контур, а для получе­ния содержательных характеристик привлекают материалы тема­тических географических исследований, включая статистические. Применение снимков особенно эффективно для пространствен­ной экстраполяции результатов локальных полевых наблюдений.

Аэрокосмическое картографирование. Итоговым звеном техно­логической схемы аэрокосмических географических исследований является изготовление по снимкам карт, от качества которых за­висит не только их эстетическое восприятие, но и степень дове­рия к выполненным исследованиям. Многолетний опыт работ сви­детельствует о том, что создание карт и ГИС (геоинформаци-

онных систем) — главнейшее направление практического и науч­ного использования аэрокосмической информации. Результаты ком­плексных географических исследований, выполненных с исполь­зованием аэрокосмических снимков, представляют в виде серий взаимосогласованных тематических карт, отражающих простран­ственные закономерности, качественные и количественные ха­рактеристики изученной территории. Они составляют базовую ос­нову интегрированных ГИС.

Моделирование и прогнозирование. Дальнейшие этапы включа­ют определение количественных характеристик исследуемого яв­ления, необходимых для математического моделирования с це­лью прогнозирования развития явления или процесса. Элементы этой схемы сейчас реализуются при прогнозировании талого сто­ка рек, будущего урожая, а иногда и для экологического прогно­за-предупреждения. Роль аэрокосмической информации при гео­графическом прогнозировании будет возрастать. Так, например, в космических программах NASA (EOS и др.) ставится задача к 2025 г. выполнять 10-летние прогнозы полей метеорологических характеристик, полуторагодовые предупреждения об Эль-Ниньо, годовые прогнозы осадков на региональном уровне, пятидневные прогнозы путей движения ураганов с 30-километровой точнос­тью, часовые предупреждения об извержениях вулканов и земле­трясениях, получасовые предупреждения о торнадо.

Исследование планет. В учебнике рассматриваются лишь аэро­космические методы исследований Земли. Естественно, что кос­мические съемки представляют также метод изучения и картогра­фирования планет Солнечной системы и других небесных тел. Самым первым космическим снимком был снимок обратной сто­роны Луны с отечественной межпланетной станции Луна-3, сде­ланный в 1958 г., вскоре после запуска первого искусственного спутника Земли.

Для изучения планет используются все методы съемки Земли — от фотографической съемки с возвращаемых пилотируемых и ав­томатических аппаратов, применявшейся для картографирования лунной поверхности, до радиолокационной съемки поверхности Венеры сквозь ее постоянный плотный облачный покров. С кос­мических аппаратов Mars Global Surveyor сканерная съемка обес­печивает, например, получение детальных снимков всей марси­анской поверхности с разрешением до 20 м.

Съемкой с дальних расстояний с космических аппаратов Уоуа§ег в едином пролете с 1977 по 1989 г. охвачены дальние планеты Солнечной системы — Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и их спут­ники Ио, Каллисто, Ганимеда, Европа, Тритон. Составлены мно-голистные топографические и тематические карты Луны, Марса, Меркурия, атласы планет, например Атлас Венеры, по результа­там съемки с отечественных межпланетных станций Венера-15,16

(1983—1984 гг.). Таким образом, изучение и картографирование планет составляет важнейшую научную сферу применения кос­мических методов.

Разновидности дистанционных методов. Методы, основанные на регистрации съемочными системами оптического и радиоизлуче­ния в виде двумерного изображения — снимка, универсальны. Наряду с этим существует ряд частных дистанционных методов, с помощью которых регистрируются излучение или характеристи­ки других физических полей Земли не по площади, а в точке или по трассе полета. Эти методы базируются на применении специ­альных измерительных приборов.

Спутниковый скаттерометр (от англ. scatter— рассеивать) предназначен для измерения мощности отраженного радиосигна­ла, которая зависит от геометрии отражающей поверхности. При изучении акваторий скаттерометр позволяет дистанционно оце­нить направление и силу волнения морской поверхности, а по ним направление и скорость приповерхностных ветров.

При аэрокосмических съемках наряду со съемочной аппарату­рой используется радиовысотомер (альтиметр), регистрирующий время от посылки до прихода отраженного сигнала, по которому точно определяют высоту полета носителя, необходимую для фо­тограмметрической обработки аэрокосмических снимков. Если же параметры орбиты и пространственное положение космического аппарата точно известны, то с помощью радиовысотомера удает­ся количественно характеризовать топографию отражающей по­верхности, в частности покровных ледников или морской повер­хности.

Такие же задачи (но более точно) решает и лазерный альти­метр. Его уникальной особенностью является регистрация не од­ного, а нескольких отраженных сигналов, например от крон де­ревьев разных ярусов и от земной поверхности, что важно при дистанционном изучении структуры растительного покрова.

Точное положение, форму и размер объекта можно определить с помощью сканирующих лазерных дальномеров или лазерных ло­каторов, которые называют также лидарами (от англ. lidar - световая локация). В самолетном варианте сканирующие лазерные локаторы с успехом применяются для быстрого и высокоточного измерения пространственных коор­динат очень большого количества точек на местности. При лазер­ной (световой) локации местность и расположенные на ней объ­екты отображаются большой совокупностью («облаком») точек, для каждой из которых получены все три координаты и которые при визуализации на мониторе образуют изображение местно­сти — лазеролокационный, или светолокационный, снимок. Этот новый дистанционный метод позволяет быстро создать точную цифровую модель местности. При географических исследованияхособенно перспективно его комбинирование с многозональной съемкой.С помощью самолетных и спутниковых магнитометров, реги­стрирующих напряженность магнитного поля Земли, удается вы­явить магнитные аномалии, связанные с геологическим строени­ем территории.

Значительное место в геофизических исследованиях отводится аэрорадиометрической съемке, при которой регистрируется ко­ротковолновое гамма-излучение над месторождениями радиоак­тивных руд или на участках радиационного заражения местности. В результате вертолетных обследований европейской части нашей страны с помощью гамма-спектрометра были закартографиро-ваны ареалы выпадения радиоактивных осадков после Чернобыль­ской катастрофы в 1985 г. и ведется мониторинг этих районов.