П. А. Лошкарев, Ю. В. Клепов
Практика получения изображений поверхности Почвы из космоса насчитывает чуть более полувека. Первый снимок земной поверхности был взят при помощи фотоаппарата, установленного на баллистической ракете Fau-2 германского производства, запущенной в 1945 г. с американского ракетного полигона White Sands. Ракета достигла высоты 120 км, по окончании чего фотоаппарат с отснятой пленкой был возвращен на Землю в особой капсуле.
До конца 1950-х гг. космическая съемка поверхности Почвы осуществлялась с высот до 200 км только с применением аппаратуры, устанавливаемой на зондах и баллистических ракетах. Началом систематического обзора поверхности Почвы из космоса можно считать запуск 1 апреля 1960 г. американского метеорологического спутника Tiros-1. Первый отечественный неестественный спутник Почвы (ИСЗ) подобного назначения, «Космос-122», был выведен на орбиту 25 июня 1966 г.
С того времени область применения данных дистанционного зондирования Почвы (ДЗЗ) из космоса многократно расширилась. Ко мне входит ответ задач гидрометеорологии, экологии, мониторинга ЧС (ЧС), широкого спектра природохозяйственных задач (сельского и лесного хозяйства, промысла морепродуктов, поиска и геологии нужных ископаемых, землеустройства, строительства, прокладки транспортных магистралей, картографии, обновления и создания геоинформационных совокупностей (ГИС), мелиорации и гидротехники), океанографических и океанологических задач, и научных задач эволюции Земли и фундаментального изучения состояния как целостной и неизменно изменяющейся экологической совокупности.
развитие и Создание космических технологий и средств дистанционного зондирования Почвы есть на данный момент одним из наиболее значимых направлений применения космической техники для социально-экономических и научных целей. В мире уже удачно эксплуатируются десятки космических аппаратов (КА) ДЗЗ. В разных стадиях разработки находятся от 200 до 300 новых проектов по реализации перспективных съёмки Земли и возможностей наблюдения из космоса.
Эффективность применения КА ДЗЗ обеспечивается наземными комплексами, осуществляющими прием и регистрацию космической информации (КИ), ее хранение и обработку, и изготовление тематических продуктов для предоставления потребителям информации.
Как раз таковой типовой наземный комплекс приема, обработки и регистрации КИ от КА ДЗЗ установлен в Военно-космической академии им. А.Ф. Можайского в Петербурге.
Разработчиком данного комплекса есть НИИ правильных устройств (ОАО «НИИ ТП», г. Москва). Антенная совокупность этого комплекса принимает КИ в X-диапазоне (8,025 – 8,400 ГГц). Диаметр зеркала антенны образовывает 2,4 м. Рефлектор установлен на крыше пятиэтажного строения (см. рис.1 и таблицу 1).
Таблица 1. Характеристики антенного комплекса
Параметры |
Значение |
Офсетный рефлектор, D, м | D= 2,4 |
Схема построения опорно-поворотного устройства | азимутально-угломестная |
Диапазон рабочих углов:
— по азимуту, град — по углу места, град |
± 270 от минус 5 до 95 |
Большие скорости наведения:
— по азимуту, градус/с (не меньше) — по углу места, градус/с (не меньше) |
15 10 |
Суммарная погрешность наведения, угл. мин. (не более) | 5 |
Функционирование при большой скорости ветра, м/с | 25 |
Габариты (ШхВхГ), м | 4*4,2*4 |
Масса, кг | 1200 |
Материал рефлектора | алюминиевый сплав c порошковым покрытием |
Полоса принимаемых частот, ГГц | 8,025-8,40 |
Поляризация | правая круговая |
Коэффициент усиления, дБ
(не меньше) |
42 |
регистрации и Скорость приёма, Мбит/с | до 153 по каждому из приемных каналов |
Количество памяти накопителя, Тбайт
(не меньше) |
2 |
Режим работы | Программное наведение
Ручное наведение |
Рис. 1. Рефлектор антенной совокупности на крыше строения ВКА им. А. Ф. Можайского
Этот комплекс рекомендован для обучения студентов-слушателей академии следующим навыкам:
- подготовки и Планирования к сеансу связи с КА.
- Управления трактом и антенной приема.
- Регистрации КИ и ее структурного восстановления (визуализации).
- Проведения первичной обработки КИ.
- Проведения тематической обработки КИ.
- архивного хранения и Систематизации КИ.
В комплекс входят :
- регистрации информации и Комплекс приёма (КПРИ).
- Комплекс цифровой обработки и восстановления информации (КВЦОИ) (для КА типа «Ресурс»).
- Рабочее место первичной обработки данных с зарубежных КА (РМ ОДЗКА) (для КА Terra, Aqua).
- Рабочее место вторичной (в т.ч. тематической) обработки (РМО).
- База геоинформационных данных (БГД).
- Локальная вычислительная сеть (ЛВС).
Работа комплекса складывается из следующих главных этапов (рис. 2):
Рис. 2 Функциональная схема комплекса приема, обработки и регистрации КИ от КА ДЗЗ
обработки информации и Планирование приёма
Формирование замыслов работы КА типа «Ресурс» осуществляется оператором, назначаемым Правительством РФ, которым на данный момент есть НЦ ОМЗ (Научный центр своевременного мониторинга Почвы) – дочернее предприятие ОАО «Российские космические совокупности».
В соответствии с поступившими оператору КА «Ресурс» заявками потребителей осуществляется распределение задач по съемке земной поверхности, и определение порядка сброса информации с КА на пункты приема информации, одним из которых есть комплекс в Военно-космической академии им. А.Ф. Можайского.
В следствии планирования оператор формирует:
- Замысел работы бортовой аппаратуры (рабочую программу).
- Данные для обработки и приёма информации.
Замысел работы бортовой аппаратуры в соответствии с разработкой работы КА «Ресурс» передается в составе рабочей программы на борт КА и, начиная с определенного времени, заложенного в программе, руководит его работой.
Данные для обработки и приёма информации в виде файлов передаются (в большинстве случаев, по каналам связи) на пункт приема информации в Военно-космической академии им. А.Ф. Можайского. Главными исходными данными, нужными для обеспечения приема информации от КА «Ресурс», являются:
- Начальные условия перемещения КА.
- Данные по сеансу связи (ИДСС).
- Данные обработки информации (ИД ОИ).
Данные ИДСС и ИДОИ содержат сведения о времени проведения сеансов связи (сеансов выдачи особой информации), параметрах и количестве маршрутов съемки, режимах работы бортовой аппаратуры и другие служебные эти. В большинстве случаев, ИДСС и ИДОИ формируются исходя из дневного цикла управления КА, т. е. содержат информацию о съемке территории и сеансах сброса информации на грядущие дни. Указанные данные поступают на пункт приема информации заблаговременно (не меньше чем за 2 часа до сеанса связи).
По окончании приема данных они записываются в комплекс контроля и управления (КУК) (из состава КПРИ). КУК осуществляет их преобразование и выдачу нужных данных во взаимодействующие совокупности, прежде всего – в комплекс синхронизации, структурного восстановления и регистрации КСРСВ (из состава КПРИ) и КВЦОИ.
Так как для космических аппаратов ДЗЗ Terra и Aqua сброс информации и целевая съёмка на пункты приема намерено не планируются, планирование приема информации для данных КА ведется по следующей разработке: операторы, осуществляющие управление КА ДЗЗ Terra и Aqua, на собственных сайтах в Интернете публикуют эти о времени и параметрах целевой съемки, времени и месте включения передающей аппаратуры для сброса информации; КПРИ разбирает опубликованные эти и исходя из собственных возможностей и задач, определяет:
- Время вероятного приема информации.
- Наличие в составе передаваемой информации интересующих маршрутов.
первичная обработка и Приём информации
Прием особой информации (СИ) от космических аппаратов ДЗЗ «Ресурс», Terra и Aqua осуществляется с применением антенной аппаратуры и системы КПРИ. В ходе приема осуществляется декодирование особой и служебной информации и ее запись на рабочую станцию КПРИ.
По окончании приема с КА «Ресурс» записанная информация поступает на рабочие станции КВЦОИ, где осуществляется ее первичная обработка, включающая, в большинстве случаев, следующие типовые операции, характерные для космических оптико-электронных совокупностей:
- Распаковка информации сеанса приема.
- Декодирование изображений, закодированных бортовой аппаратурой КА «Ресурс».
- Восстановление строчно-линейной структуры видеоинформации с постоянными параметрами «зон» компенсации и сшивки матриц.
- Коррекция яркости.
- Линейная фильтрация.
- Расширение динамического диапазона.
- Сшивка изображения маршрута в единое целое (при необходимости).
- Преобразование изображений маршрутов в типовые и (либо) специальные форматы.
- Выдача обработанных маршрутов на РМО.
По окончании приема с КА Terra, Aqua записанная информация поступает на рабочее место обработки данных с зарубежных КА (РМ ОДЗКА), где осуществляется ее первичная обработка.
Вторичная, а также тематическая, обработка информации
В большинстве случаев, она включает:
- Тематическую обработку информации.
- Увеличение дешифровочных особенностей изображений.
- Оценка качества информации.
- Привязка маршрута (маршрутов) к карте.
- Определение координат одиночных объектов (целей).
- Геокодирование и ортофототрансформирование.
- Формирование отчетных информационных документов (а также геоинформационных).
- Создание специальных растровых и векторных слоев для геопространственных совокупностей.
- Создание 3D-моделей, построение рельефа местности.
- Запись данных и документов в БГД.
Содержание тематической обработки информации зависит от целевых задач. направляться различать виды тематической обработки, к примеру:
- Поиск нужных ископаемых.
- определение и Поиск автострад для постройки автомобильных и железных дорог.
- Уточнение водных ресурсов.
- Планирование муниципального строительства.
- Лесопользование.
- Контроль сельхозугодий.
- Ликвидация ЧС.
- Составление (обновление) топографических карт и мн. др.
Одним из видов тематической обработки видовой информации есть дешифрирование — технологический процесс, главное содержание которого содержится в обнаружении, определении и распознавании черт объектов, отображенных на фотоснимке местности (определение по ГОСТ Р52369-2005).
Каждая тематическая обработка осуществляется, в большинстве случаев, с применением накопленных данных и знаний, т. е. требует информационной помощи в виде баз данных и/либо знаний.
Главными программными комплексами, снабжающими ответ задач вторичной обработки информации, являются:
- Программный комплекс ПК ДАКО (ПК комплексной обработки и детального анализа информации).
- Программный продукт ERDAS IMAGINE.
Программный комплекс ПК ДАКО снабжает совместный анализ материалов космической и аэросъемки в видимом, ИК и СВЧ диапазонах спектра, картографических материалов, формализованных данных по изучаемой территории, и разработку по итогам анализа отчетно-информационных документов.
Совокупность ERDAS IMAGINE есть стандартом де-факто в области обработки ДЗЗ. Данный программный продукт, имеющий широкий комплект инструментов, создан специально для обработки данных ДЗЗ и интеграции взятых результатов в ГИС.
Что касается вторых задач вторичной обработки (увеличение дешифровочных особенностей изображений, оценивание качества информации, привязка маршрутов к карте и многих вторых), их ответ осуществляется выборочно, исходя из решаемых в учебном ходе задач.
Применение наземных комплексов приема, обработки и регистрации КИ от КА ДЗЗ, аналогичных установленному в Военно-космической академии им. А. Ф. Можайского, позволяет студентам – слушателям академии наглядно изучить принципы работы космических и наземных средств ДЗЗ, принимать участие в ходе планирования сеанса связи, осуществлять прием и обработку информации с КА, проводить личные научные изучения, и купить практический опыт применения информации, взятой с КА ДЗЗ.
Своевременный спутниковый контроль природных ресурсов, динамики природных явлений и процессов, ЧС есть замечательным инструментом сбора информации о состоянии интересующей территории (страны, края, города), нужной для принятия верных и своевременных управленческих ответов.
Terra Aqua Gabions Instructional video
Подобранные по важим запросам, статьи по теме:
-
Комплексы приема информации с российских спутников дзз
Р.Б. Шевчук Совокупности передачи целевой информации с космических аппаратов (КА) ДЗЗ, включающие в свой состав бортовые и наземные средства приема,…
-
Организация наземного комплекса приема и обработки данных дистанционного зондирования земли
В. В. Бутин Недавно, в частности в середине 19-го века, главный ареал обитания человека составлял круг радиусом 50 км. Кое-какие отчаянные смельчаки…
-
Етрис дзз — проблемы, решения, перспективы (часть 1)
№3(8)-2010 г. Ю. И. Носенко, П. А. Лошкарев ВВЕДЕНИЕ практическое использование и Создание космических совокупностей (КС) и разработок дистанционного…
-
Первый региональный центр космического мониторинга «самара»
А. Н. Кирилин, Р. Н. Ахметов, Ю. Е. Железнов, Р. Р. Халилов В 2008 году по инициативе Федерального космического агентства был создан Центр получения,…
-
Етрис дзз — проблемы, решения, перспективы (часть 2)
№4(9)-2010 г. Ю. И. Носенко, М. В. Новиков, В. А. Заичко, В. В. Ромашкин, П. А. Лошкарев СТРУКТУРА и СОСТАВ ЕТРИС ДЗЗ структура и Состав единой…
-
Обучение специалистов фгуп «рослесинфорг» работе в программном комплексе arcgis
Н.Б. Ялдыгина КУРС НА ИНФОРМАТИЗАЦИЮ В осеннюю пору 2011 г. Федеральное агентство лесного хозяйства (Рослесхоз) официально заявило о начале масштабного…