Szergej Revnivykh, a GLONASS Igazgatóság vezetőhelyettese, az OJSC Information Satellite Systems GLONASS Rendszerfejlesztési Osztályának igazgatója. Akadémikus M.F. Reshetnev "
Talán nincs egyetlen olyan gazdasági ágazat sem, ahol még nem használták volna a műholdas navigációs technológiákat - a szállítás minden típusától a mezőgazdaságig. Az alkalmazási területek pedig folyamatosan bővülnek. Ezenkívül a vevőkészülékek többnyire legalább két globális navigációs rendszer - a GPS és a GLONASS - jeleit fogadják.
A kérdés állapota
Történt ugyanis, hogy a GLONASS használata az űriparban Oroszországban nem olyan nagy, mint gondolnánk, tekintettel arra, hogy a GLONASS rendszer fő fejlesztője a Roskosmos. Igen, már sok űrhajónk, hordozórakétánk, felső fokunk rendelkezik GLONASS vevővel a fedélzeti berendezések részeként. De eddig vagy segédeszközök, vagy a hasznos terhelés részeként használják őket. Eddig a pályamérések elvégzésére, a földközeli űreszközök pályájának meghatározására, a szinkronizálásra, a legtöbb esetben a parancs-mérő komplexum földi eszközeit használják, amelyek közül sok már rég lejárt. Ezenkívül a mérőműszerek az Orosz Föderáció területén találhatók, ami nem teszi lehetővé az űrhajók teljes pályájának globális lefedettségét, ami befolyásolja a pálya pontosságát. A GLONASS navigációs vevőkészülékeknek a fedélzeti alapfelszereltség részeként történő felhasználása a pályamérésekhez lehetővé teszi az alacsony pályájú űreszközök (amelyek a keringési csillagkép fő részét alkotják) keringési pontosságának elérését 10 centiméteren. a pálya bármely pontja valós időben. Ugyanakkor nem kell bevonni a parancsnoki mérőkomplexum eszközeit a pályamérések elvégzésébe, pénzeszközöket költeni azok működőképességének és a személyzet karbantartásának biztosítására. Elég, ha van egy vagy két állomás a navigációs információk fogadására a repülőgépről, és a tervezési problémák megoldása érdekében a repülésirányító központba történő továbbítására. Ez a megközelítés megváltoztatja a ballisztikus és navigációs támogatás teljes stratégiáját. Mindazonáltal ez a technológia már jól fejlett a világon, és nem jelent különösebb nehézséget. Csak az ilyen technológiára való áttérésről kell döntést hozni.
Az alacsony pályájú űrhajók jelentős része műhold a Föld távoli érzékelésére és tudományos problémák megoldására. A technológiák és a megfigyelési eszközök fejlődésével, a felbontás növelésével egyre nagyobbak a követelmények a kapott célinformációknak a műhold koordinátáihoz való rögzítés pontosságához a felvétel idején. Utólagos módban a képek és tudományos adatok feldolgozásához sok esetben a pálya pontosságát centiméteres szinten kell ismerni.
A geodéziai osztályú különleges űrhajók (például Lageos, Etalon) esetében, amelyeket kifejezetten a Föld tanulmányozásával és az űrhajók mozgásmodelljeinek finomításával kapcsolatos alapvető problémák megoldására hoztak létre, a pályák centiméteres pontosságát már elérték. De szem előtt kell tartani, hogy ezek a járművek a légkörön kívül repülnek és gömb alakúak, hogy minimalizálják a napnyomás zavarainak bizonytalanságát. A pályamérésekhez a lézeres távolságmérők globális nemzetközi hálózatát használják, ami nem olcsó, és a szerszámok működése nagyban függ az időjárási körülményektől.
Az ERS és a tudományos űrhajók főleg 2000 km -es magasságban repülnek, összetett geometriai alakjuk van, és teljesen zavarják őket a légkör és a napnyomás. Nem mindig lehetséges a nemzetközi szolgáltatások lézeres létesítményeinek használata. Ezért nagyon nehéz az ilyen műholdak pályájának centiméteres pontossággal történő megszerzése. Speciális mozgásmodellek és információfeldolgozási módszerek alkalmazása szükséges. Az elmúlt 10-15 évben a világ gyakorlatában jelentős előrelépés történt az ilyen problémák megoldására a fedélzeti nagy pontosságú GNSS navigációs vevőkészülékek (elsősorban GPS) használatával. Az úttörő ezen a területen a Topex-Poseidon műhold volt (NASA-CNES közös projekt, 1992-2005, 1336 km magasság, 66 dőlés), amelynek pályapontosságát 20 évvel ezelőtt 10 cm (2,5 cm sugár).
A következő évtizedben az Orosz Föderációban sok ERS űrhajót terveznek indítani a különböző célokra alkalmazott problémák megoldására. Különösen számos űrrendszer esetében szükséges a célinformációk nagyon nagy pontossággal történő megkötése. Ezek a felderítés, a feltérképezés, a jégviszonyok, a vészhelyzetek, a meteorológia, valamint számos alapvető tudományos feladat a Föld és a Világ-óceán tanulmányozása, a nagy pontosságú dinamikus geoidmodell felépítése, -az ionoszféra és a légkör precíz dinamikus modelljei. Az űrhajó helyzetének pontosságát már a centiméterek szintjén is tudni kell a teljes pályán. Ez a hátsó pontosságról szól.
Ez már nem könnyű feladat az űrballisztika számára. Talán az egyetlen megoldás, amely megoldást adhat erre a problémára, az a fedélzeti GNSS navigációs vevőből kapott mérések és a megfelelő navigációs információk földi feldolgozásának megfelelő eszközei. A legtöbb esetben ez egy kombinált GPS és GLONASS vevő. Bizonyos esetekben csak a GLONASS rendszer használatára vonatkozó követelményeket írhatnak elő.
Kísérlet a nagy pontosságú pályák meghatározására a GLONASS segítségével
Hazánkban a nagy pontosságú koordináták geodéziai osztályú navigációs vevőkészülékekkel történő megszerzésének technológiáját meglehetősen jól kifejlesztették a Föld felszínén felmerülő geodéziai és geodinamikai problémák megoldására. Ez egy úgynevezett pontos pontpozicionálási technológia. A technológia egyik jellemzője a következő:
* a navigációs vevő mérésének feldolgozásához, amelynek koordinátáit meg kell adni, a GNSS jelek navigációs kereteiből származó információkat nem használjuk fel. A navigációs jeleket csak távolságmérésre használják, elsősorban a jel vivőfázisának mérései alapján;
* A nagy pontosságú pályákat és a fedélzeti óra korrekcióit, amelyeket a GNSS navigációs jeleket fogadó állomások globális hálózatának méréseinek folyamatos feldolgozása alapján kapunk, a navigációs űrhajók efemerisz-idejű információi használják. A megoldások nagy részét ma a Nemzetközi GNSS Szolgálat (IGS) használja;
* A navigációs vevő méréseit, amelyek koordinátáit meg kell határozni, speciális feldolgozási módszerekkel, nagy pontosságú efemeriszidős információkkal együtt dolgozzuk fel.
Ennek eredményeképpen a vevő koordinátái (a vevő antenna fázisközpontja) néhány centiméteres pontossággal kaphatók.
A tudományos problémák megoldása, valamint a földgazdálkodás, a kataszter, az építési feladatok Oroszországban már több éve léteznek és széles körben használatosak. Ugyanakkor a szerző még nem rendelkezett információkkal azokról az eszközökről, amelyek megoldhatják az alacsony pályájú űreszközök pályáinak nagy pontosságú meghatározásának problémáit.
Egy néhány hónappal ezelőtti kezdeményezési kísérlet azt mutatta, hogy rendelkezünk prototípusokkal az ilyen eszközökről, és ezek felhasználásával szabványos iparág-specifikus eszközöket hozhatunk létre nagy pontosságú ballisztikus és navigációs támogatásra az alacsony pályájú űrhajók számára.
A kísérlet eredményeként megerősítették annak lehetőségét, hogy a meglévő prototípusokat a LEO űreszközök pályájának több centiméteres nagy pontosságú meghatározására használják.
A kísérlethez egy repülő, belföldi ERS "Resurs-P" No. 1-et (közel körkörös napszinkron pálya, átlagos magassága 475 km) választottak, kombinált GLONASS / GPS navigációs vevővel. Az eredmény megerősítése érdekében megismételték az adatfeldolgozást a GRACE rendszer geodéziai űrhajóira (a NASA és a DLR közös projektje, 2002–2016, 500 km magasság, 90 dőlésszög), amelyek fedélzetére GPS-vevőket szereltek. A kísérlet jellemzői a következők:
* a GLONASS rendszer Resurs-P űrszonda pályájának meghatározására szolgáló képességeinek felméréséhez (általános nézet az 1. ábrán látható), csak GLONASS méréseket használtunk (4 JSC RIRV által kifejlesztett fedélzeti navigációs vevőkészlet);
* a GRACE rendszer űrszondájának pályájának megszerzéséhez (általános nézet a 2. ábrán látható), csak GPS méréseket használtak (a mérések szabadon hozzáférhetők);
* A GLONASS és a GPS rendszerek navigációs műholdjainak fedélzeti óráinak nagy pontosságú efemerei és korrekciói, amelyeket az IAC KVNO TsNIIMash-nél szereztek be az IGS globális hálózat állomásainak feldolgozási mérései alapján (az adatok szabadon hozzáférhetők rendelkezésre állnak), segítségnyújtási információként használták. Az adatok pontosságának IGS -becslése az ábrán látható. 3 és körülbelül 2,5 cm Az IGS szolgáltatás GLONASS / GPS állomásainak globális hálózatának elhelyezkedését az 1. ábra mutatja. 4;
* a hardver- és szoftverkomplexum prototípusa, amely nagy pontossággal határozza meg az alacsony pályájú űrhajók pályáját (a JSC "GEO-MCC" kezdeményezés fejlesztése). A minta a Resurs-P űreszköz fedélzeti vevőinek méréseinek dekódolását is biztosítja, nagy pontosságú efemeriszidős információk felhasználásával, és figyelembe véve a fedélzeti vevők munkamenet-működésének sajátosságait. A prototípust a GRACE rendszer űrszondájának mérései szerint tesztelték.
Rizs. 1. A Resurs-P űrhajó általános nézete.
Rizs. 2. A GRACE rendszer űrszondájának általános nézete.
Rizs. 3. Az IAC KVNO TsNIIMash efemerisz pontosságának értékelése az IGS szolgáltatás részéről. A GLONASS navigációs űrhajó (megnevezés - IAC, sötétkék pontok a grafikonon) segítő efemerisz információinak pontossága 2,5 cm.
Rizs. 4. A nemzetközi IGS szolgáltatás GLONASS/GPS állomásainak globális hálózatának elhelyezkedése (forrás - http://igscb.jpl.nasa.gov/network/iglos.html).
A kísérlet eredményeként példátlan eredmény született az alacsony pályájú űrhajók hazai ballisztikus és navigációs támogatására:
* Figyelembe véve a Resurs-P űrszonda fedélzeti navigációs vevőkészülékeinek segítő információit és valós méréseit, ennek az űrhajónak a 8-10 cm pontosságú nagy pontosságú pályáját csak a GLONASS mérésekből nyertük (lásd 5. ábra) .
* Az eredmény megerősítése érdekében a kísérlet során hasonló számításokat végeztek a GRACE rendszer geodéziai űrhajóira, de GPS mérésekkel (lásd 6. ábra). Ezen űreszközök keringési pontosságát 3-5 cm-es szinten kapták, ami teljes mértékben egybeesik az IGS szolgáltatás vezető elemző központjainak eredményeivel.
Rizs. 5. A Resurs-P űrszonda pályájának pontossága a GLONASS mérésekből, csak segítő információk felhasználásával, a fedélzeti navigációs vevőkészülékek négy sorozatának méréseiből becsülve.
Rizs. 6. A GRACE-B űrszonda pályájának pontossága GPS-mérésekből csak segítő információk felhasználásával.
Az első szakasz ANNKA rendszere
A kísérlet eredményei alapján objektíven a következő következtetések következnek:
Oroszországban jelentős lemaradás tapasztalható a hazai fejlődésben a LEO űreszközök pályáinak nagy pontosságú meghatározásának problémáinak a külföldi információfeldolgozó központokkal való versenyképes szinten történő megoldása érdekében. Ezen alapok alapján az ilyen jellegű problémák megoldására szolgáló állandó ipari ballisztikai központ létrehozása nem igényel nagy kiadásokat. Ez a központ képes lesz biztosítani minden olyan érdekelt szervezetet, amely megköveteli a távérzékelő műholdakról származó információk koordinátáit, szolgáltatásokat a GLONASS és / vagy GLONASS / GPS műholdas navigációs berendezéssel felszerelt távérzékelő műholdak pályájának nagy pontosságú meghatározásához. A jövőben a kínai BeiDou és az európai Galileo rendszer mérései is használhatók.
Először mutatjuk be, hogy a GLONASS rendszer mérései nagy pontosságú problémák megoldásakor gyakorlatilag nem rosszabb megoldást nyújtanak, mint a GPS-mérések. A végső pontosság elsősorban a segítő efemerisz információ pontosságától és az alacsony pályájú űrhajó mozgásmodelljének ismereteinek pontosságától függ.
A hazai távérzékelő rendszerek eredményeinek nagy pontosságú koordináta-hivatkozással történő bemutatása drámai módon növeli annak fontosságát és versenyképességét (figyelembe véve a növekedést és a piaci árat) a világpiacon a Föld távérzékelésének eredményei szempontjából.
Így a LEO űrszonda (kódnév - ANNKA rendszer) asszisztált navigációs rendszerének első szakaszának létrehozásához az Orosz Föderációban minden alkatrész rendelkezésre áll (vagy építés alatt áll):
* van saját speciális speciális szoftvere, amely lehetővé teszi, a GLONASS és a GPS kezelőktől függetlenül, hogy nagy pontosságú efemerizálási idejű információkat kapjon;
* létezik egy speciális szoftver prototípusa, amely alapján a LEO űrszonda pályáinak centiméteres pontossággal történő meghatározására szolgáló szabványos hardver- és szoftverkomplexum a lehető legrövidebb idő alatt létrehozható;
* vannak olyan fedélzeti navigációs vevőkészülékek hazai mintái, amelyek lehetővé teszik a probléma ilyen pontos megoldását;
* A Roscosmos létrehozza saját globális hálózatát a GNSS navigációs jelvevő állomásokról.
Ábra mutatja az ANNKA rendszer architektúráját az első szakasz (utólagos mód) megvalósításához. 7.
A rendszer funkciói a következők:
* mérések fogadása a globális hálózattól az ANNKA rendszer információfeldolgozó központjáig;
* nagy pontosságú efemeriszek kialakítása GLONASS és GPS rendszerek navigációs műholdjaihoz (a jövőben - BeiDou és Galileo rendszerekhez) az ANNKA központban;
* az alacsony pályájú ERS műhold fedélzetére telepített fedélzeti műholdas navigációs berendezések mérésének megszerzése és továbbítása az ANNKA központba;
* az ANNKA központjában lévő távérzékelő űrhajó nagy pontosságú pályájának kiszámítása;
* a távérzékelő űrhajó nagy pontosságú pályájának átvitele a távérzékelő rendszer földi speciális komplexumának adatfeldolgozó központjába.
A rendszer a lehető legrövidebb idő alatt létrehozható, akár a GLONASS rendszer karbantartására, fejlesztésére és használatára vonatkozó szövetségi célprogram meglévő intézkedéseinek keretein belül is.
Rizs. 7. Az ANNKA rendszer felépítése az első szakaszban (utólagos mód), amely biztosítja a LEO űrszonda pályáinak 3-5 cm-es szinten történő meghatározását.
További fejlődés
Az ANNKA rendszer továbbfejlesztése abba az irányba, hogy valós időben valósítsák meg a fedélzeten az alacsony pályájú űreszközök pályájának nagy pontosságú meghatározását és előrejelzését, gyökeresen megváltoztathatják az ilyen műholdak ballisztikus és navigációs támogatási ideológiáját, és teljesen felhagyhatnak ezzel. a parancsnoki és mérési komplexum földi eszközeinek mérései. Nehéz megmondani, hogy mennyit, de a ballisztikus és navigációs támogatás működési költségei jelentősen csökkennek, figyelembe véve a földi eszközök és személyzet munkájáért fizetett díjakat.
Az USA-ban a NASA több mint 10 évvel ezelőtt létrehozott egy ilyen rendszert a TDRSS űreszközök és a korábban létrehozott GDGPS globális nagy pontosságú navigációs rendszer vezérlésére szolgáló kommunikációs műholdrendszer alapján. A rendszer a TASS nevet kapta. Segítő információt nyújt minden tudományos űrhajónak és távérzékelő műholdnak alacsony pályán annak érdekében, hogy valós időben, 10-30 cm-es szinten megoldhassa a fedélzeti pálya-meghatározási feladatokat.
Ábrán látható az ANNKA rendszer architektúrája a második szakaszban, amely megoldást kínál a fedélzeti pályák valós idejű, 10-30 cm-es pontossággal történő meghatározására. nyolc:
Az ANNKA rendszer funkciói a második szakaszban a következők:
* mérések fogadása az állomásokról a globális hálózat GNSS navigációs jeleinek valós idejű fogadására az ANNKA adatfeldolgozó központba;
* nagy pontosságú efemeriszek kialakítása a GLONASS és GPS rendszerek navigációs űrhajóihoz (a jövőben - a BeiDou és a Galileo rendszerekhez) az ANNKA központban valós időben;
* nagy pontosságú efemerek könyvjelzője a kommunikációs rendszerek SC-reléjén (folyamatosan, valós időben);
* nagy pontosságú efemeridek (segítő információk) közvetítése műhold-ismétlők által az alacsony pályájú ERS űrhajók számára;
* a fedélzeten lévő távérzékelő űrhajó nagy pontosságú helyzetének megszerzése speciális műholdas navigációs berendezések segítségével, amelyek képesek a fogadott GNSS navigációs jelek és a segítségnyújtási információk feldolgozására;
* célinformációk továbbítása nagy pontosságú hivatkozással egy speciális földi távérzékelési komplexum adatfeldolgozó központjához.
Rizs. 8. Az ANNKA rendszer felépítése a második szakaszban (valós idejű mód), amely biztosítja a LEO űrszonda pályáinak 10-30 cm-es pályáinak meghatározását valós időben a fedélzeten.
A meglévő képességek elemzése, a kísérleti eredmények azt mutatják, hogy az Orosz Föderáció jó alapokkal rendelkezik ahhoz, hogy nagy pontosságú navigációs rendszert hozzon létre az alacsony pályájú űrhajók számára, ami jelentősen csökkenti ezen járművek irányításának költségeit és csökkenti a vezető űr mögött való lemaradást. hatáskörök a nagy pontosságú űrhajó-navigáció területén sürgős tudományos és alkalmazott problémák megoldásában. Annak érdekében, hogy megtegye a szükséges lépést a LEO SC vezérlési technológia fejlődésében, csak megfelelő döntést kell hoznia.
Az első szakasz ANNKA rendszere a lehető leghamarabb minimális költségekkel létrehozható.
A második szakasz folytatásához intézkedéscsomagot kell végrehajtani, amelyet állami vagy szövetségi célprogramok keretében kell biztosítani:
* speciális kommunikációs műholdrendszer létrehozása a földközeli űrhajók folyamatos vezérlésének biztosítására, akár geostacionárius pályán, akár ferde geoszinkron pályákon;
* a hardver- és szoftverkomplexum korszerűsítése a segítő efemerisz információk valós idejű kialakításához;
* az orosz globális állomáshálózat létrehozásának befejezése a GNSS navigációs jeleinek fogadására;
* fedélzeti navigációs vevőkészülékek fejlesztése és gyártásának megszervezése, amelyek képesek a GNSS navigációs jelek és a segítő információk valós idejű feldolgozására.
Ezen intézkedések végrehajtása komoly, de megvalósítható munka. Ezt az URSC vállalkozások végezhetik, figyelembe véve a már tervezett tevékenységeket a Szövetségi Űrprogram keretében és a GLONASS rendszer karbantartására, fejlesztésére és használatára vonatkozó szövetségi célprogram keretében, figyelembe véve a megfelelő kiigazításokat . A létrehozás költségeinek és a gazdasági hatásnak a becslése szükséges szakasz, amelyet figyelembe kell venni, figyelembe véve a Föld távoli érzékelésére szolgáló komplexek űrrendszereinek, műholdas kommunikációs rendszereinek, űrrendszereinek és tudományos komplexumainak létrehozására tervezett projekteket. . Teljes a bizalom abban, hogy ezek a költségek megtérülnek.
Összefoglalva, a szerző őszinte háláját fejezi ki a hazai műholdas navigáció területén tevékenykedő vezető szakembereknek, Arkady Tyulyakov, Vladimir Mitrikas, Dmitry Fedorov, Ivan Skakun a kísérlet megszervezéséért és a cikkhez szükséges anyagok biztosításáért, az IGS nemzetközi szolgálatért és vezetőiért - Urs Hugentoble és Ruth Nilan - a lehetőségért, hogy teljes mértékben kihasználhassák a globális állomáshálózat méréseit a navigációs jelek fogadására, valamint mindazoknak, akik segítettek és nem avatkoztak be.
az Egyesült Államok vezető pozíciója a Föld távoli érzékelő (ERS) rendszerek fejlesztésében és használatában világelsőként. Az Egyesült Államokban a távérzékelő ipar állami szabályozásának fő erőfeszítései a piac fejlődésének ösztönzésére irányulnak
mechanizmusok.
Ezen a területen az alapvető dokumentum az Egyesült Államok elnöke által jóváhagyott, a kereskedelmi távérzékelő rendszerek használatáról szóló űrpolitikáról szóló irányelv.
1994. márciusában, amely felvázolta az amerikai politika alapjait a külföldi ügyfeleknek az amerikai Föld távérzékelő rendszerei erőforrásaihoz való hozzáférése területén.
Az új politika célja, hogy tovább erősítse vezető pozícióját
az amerikai vállalatok világát, és a következő tevékenységi területekre terjed ki:
− a távérzékelő rendszer tevékenységének és működésének engedélyezése;
− a távérzékelő rendszer erőforrásainak felhasználása a védelem, hírszerzés és
más amerikai kormányzati szervek;
− külföldi ügyfelek (kormányzati és kereskedelmi) hozzáférése az ERS -erőforrásokhoz, az ERS -technológiák és anyagok exportja;
− kormányközi együttműködés a katonai és kereskedelmi űrképek területén.
A politika fő célja, hogy megerősítse és megvédje az Egyesült Államok nemzetbiztonságát és az ország érdekeit a nemzetközi színtéren a vezető pozíció megerősítésével.
a CS ERS területei és a nemzeti ipar fejlődése. A politika célja a gazdasági növekedés ösztönzése, a környezet védelme és megerősítése
tudományos és technológiai kiválóság.
Az új irányelv érinti az érzékelőrendszerek kereskedelmi forgalomba hozatalát is.
Szakértők szerint nem kereskedelmi alapon a távérzékelési technológiák nem csak nem fognak fejlődni, hanem az Egyesült Államokat (mint bármely más országot) is messze visszavetik a világ vezető pozícióitól. Az űrképi anyagok az amerikai kormány szerint
a kormányzati szervek igénylik a szükségleteikhez a kereskedelmi alapon beszerzett távérzékelő rendszerek termékeivel. Ebben az esetben az egyik
a fő cél az, hogy mentesítsék a Nemzeti Hírszerző Közösséget az Egyesült Államok különböző részlegeitől érkező, e termékek iránt érkező nagy mennyiségű kérés alól. Az új kormánypolitika második, de nem kevésbé fontos feladata az űr területén a távérzékelő rendszerek kereskedelmi forgalomba hozatala, hogy tovább erősítsék a világ vezető szerepét
amerikai vállalatok rendelkezései - az űrérzékelő rendszerek üzemeltetői. Az irányelv meghatározza a távérzékelő rendszer tevékenységeinek engedélyezési eljárását
a Honvédelmi Minisztérium, a hírszerzés és más osztályok érdekei, például a Külügyminisztérium stb. És bizonyos korlátozásokat is előír a termékek külföldi vásárlói számára
a távérzékelő rendszereket és az ehhez szükséges technológiákat és anyagokat, valamint meghatározza a kormányközi együttműködés alapját a katonai és kereskedelmi típusok területén
Az amerikai kormány által tett lépések megerősítik és védik a nemzetbiztonságot, és lehetővé teszik az ország számára a nemzetközi színtéren az Amerika vezető pozíciójának megerősítését a nemzetközi színtéren.
Távérzékelés és saját iparág fejlesztése. Ennek érdekében az ország kormánya
óriási hatáskörrel ruházták fel az Egyesült Államok Nemzeti Kartográfiai és Képalkotó Információs Igazgatóságát - a NIMA -t, amely az amerikai hírszerző közösség strukturális felosztása. A NIMA funkcionálisan felelős a távérzékelő űrrendszerektől kapott fajinformációk gyűjtéséért, elosztásáért
kormányzati szervek és külföldi fogyasztók, fogadó és elosztó
amelyet csak az amerikai külügyminisztérium jóváhagyásával állítanak elő. A Kereskedelmi Minisztérium és a NASA feladata a kereskedelmi szektorban a távérzékelési termékek iránti kérelmek összehangolása. Ez lehetővé teszi, hogy ugyanazon fajokra vonatkozó információkat különböző osztályok használják fel, amelyek érdeklődnek ugyanazon felmérési területek iránt.
A polgári igényeket a távérzékelés területén a kereskedelmi minisztériumok határozzák meg,
Belügyek és a NASA Űrügynökség. Emellett megfelelő forrásokat különítenek el az ezen a területen megvalósuló projektek végrehajtására. Segítség a megvalósításban
a civil kormány távérzékelési programjait a NIMA biztosítja. Ez
a szervezet az élen jár az új űrpolitika végrehajtására vonatkozó cselekvési tervek elkészítésében is, amelynek kidolgozásában a NIMA mellett a honvédelmi, kereskedelmi miniszterek, a külügyminisztérium és a központi hírszerzési igazgató (egyidejűleg) és a CIA igazgatója).
Geoinnovation Agency "Innoter"
Jellemző, hogy ezeket a kérdéseket a törvény, vita és törvények elfogadása formájában oldja meg. Figyelembe veszik, hogy az ilyen kormányzati távérzékelési eszközök, mint például a Landsat,
A Terra, az Aqua és mások védelmi és felderítési feladatok megoldására szolgálnak, ha az üzemeltető számára veszteségessé válik az információk megszerzése kereskedelmi távérzékelő rendszerek segítségével. A NIMA minden szükséges feltételt megteremt ahhoz, hogy az amerikai ipar versenyelőnyt szerezzen másokkal szemben
országok. Az amerikai kormány támogatja a távérzékelő rendszerek piacának fejlesztését, és fenntartja magának a jogot arra is, hogy a generikus termékek értékesítését bizonyos termékekre korlátozza.
országokat annak érdekében, hogy megfigyeljék az Egyesült Államok vezető szerepét a Föld távérzékelő űrvagyonában. Az irányelv előírja, hogy a CIA -nak és a Honvédelmi Minisztériumnak figyelemmel kell kísérnie ezek eredendő jellegét
módszerek és módszerek a távérzékelés más országokban történő fejlesztésének állapotára, hogy az amerikai ipar ne veszítse el vezető pozícióját a világon a távérzékelési eszközök piacain.
Az Egyesült Államok kormánya nem tiltja meg MoM -nek, hogy bármilyen fajta anyagot vásároljon
kereskedelmi cégektől. A közvetlen haszon egyértelmű: nincs szükség újonnan történő indítására, vagy egy meglévő távérzékelő műhold újbóli célzására az érdekelt katonai területre. És a hatékonyság egyre magasabb. Ezt az Egyesült Államok Védelmi Minisztériuma szívesen teszi,
ezáltal a fejlesztésben részt vevő kereskedelmi struktúrák fejlesztése és
távérzékelő rendszerek használatával.
Az új űrpolitika fő gondolatai:
− jogilag kikötötték, hogy az amerikai Föld távérzékelő űrhajó erőforrásai benne lesznek
a védekezés, felderítés megoldására maximálisan felhasználni
feladatokat, a belső és nemzetközi biztonság biztosítását és az érdekeket
polgári felhasználók;
− kormányzati távérzékelő rendszerek (például Landsat, Terra, Aqua)
olyan feladatokra összpontosít, amelyeket a CS -üzemeltetők nem tudnak hatékonyan megoldani
Távérzékelés a gazdasági tényezők miatt, nemzeti érdekek biztosítása
biztonsági vagy egyéb okok miatt;
− közötti hosszú távú együttműködés kialakítása és fejlesztése
kormányzati szervek és az amerikai repülőgépipar, amelyek működési mechanizmust biztosítanak a távérzékelő rendszerek üzemeltetői működtetése és a távérzékelési technológiák és anyagok exportja területén az engedélyezési tevékenységekhez;
− olyan feltételek megteremtése, amelyek az amerikai ipar számára versenyelőnyt biztosítanak a külföldi távérzékelési szolgáltatások nyújtásában
kormányzati és kereskedelmi ügyfelek.
Geoinnovation Agency "Innoter"
Az új Föld távérzékelési politikája a Bush -kormány első lépése az amerikai űrpolitika felülvizsgálatához. Nyilvánvaló, hogy a dokumentum elfogadása az aktívakkal történt
lobbizó repülőgépipari vállalatok, akik elégedetten fogadták az új játékszabályokat. A korábbi, a PDD-23 irányelv által meghatározott politika hozzájárult a nagyfelbontású kereskedelmi média megjelenéséhez és fejlődéséhez. Az új dokumentum garantálja az állami támogatást a távérzékelési piac fejlesztéséhez, és
megállapítja azt is, hogy az ipar új kereskedelmi projekteket fog kidolgozni, figyelembe véve a polgári kör által meghatározott termékek iránti igényeket
és a védelmi osztályok.
Egy másik fontos szempont, hogy az állam "nemzetközi tolóerővé" váljon
ERS kereskedelmi információk. A kereskedelmi szereplők típusinformációinak értékesítési struktúrájában korábban a védelmi és más állami ügyfelek érvényesültek.
A vásárlások aránya azonban viszonylag alacsony volt, és az űrpiac
Az ERS anyagok lassan fejlődtek. Az elmúlt években egy nagy felbontású (0,5-1 m) távérzékelő űrhajó megjelenése után a helyzet változni kezdett. A nagy és közepes felbontású kereskedelmi rendszereket most kritikus kiegészítésnek tekintik
katonai űrrendszerek, ami lehetővé teszi a rendelések teljesítésének hatékonyságának növelését
valamint az integrált rendszer egészének teljesítményét, a funkciók lehatárolására és a konkrét információk felhasználói körének bővítésére.
Az elmúlt 5-7 évben a kereskedelmi képességű űreszközökkel történő képalkotás a naprakész és jó minőségű fajinformációk fontos forrásává vált
számos okból:
− a katonai megfigyelő rendszerek erőforrásai korlátozottak a feladatkör és a fogyasztói létszám bővülése miatt, melynek következtében csökkent a felmérési lövöldözés feladatainak megoldásának hatékonysága;
− a közepes és alacsony felbontású kereskedelmi fajok előállítása hozzáférhetőbbé vált,
a közvetlen műsorszórás elveinek bevezetése és a nemzetközi piacon a szolgáltatáskínálat növekedése révén;
− a nagy felbontású (legfeljebb 1 m-es és jobb) képek piaca jelentősen megnőtt, és nőtt a kereskedelmi kamerarendszerek üzemeltetőinek száma, ami fokozta a versenyt és csökkentette a szolgáltatási költségeket;
− A kereskedelmi célú termékek nem rendelkeznek titoktartási pecséttel, ezért széles körben elosztják őket a fegyveres erők, a szövetséges erők parancsnoksága, más osztályok (a Külügyminisztérium, a Vészhelyzeti Minisztérium, határszolgálat) és
még a média is.
Geoinnovation Agency "Innoter"
2006. augusztus 31 -én George W. Bush amerikai elnök jóváhagyta az amerikai nemzeti űrpolitika koncepcióját, amely bemutatja
az amerikai katonai-politikai vezetés, a szövetségi minisztériumok és szervezeti egységek alapvető elvei, céljai, célkitűzései és tevékenységi irányai, valamint a világűr nemzeti érdekeket szolgáló kereskedelmi struktúrái. Ez a dokumentum felváltotta az 1996 -os azonos nevű elnöki irányelvet.
A "nemzeti űrpolitika" megjelenése annak köszönhető, hogy az űrrendszerek egyre nagyobb jelentőséggel bírnak az Egyesült Államok nemzetbiztonságának biztosításában, és
azt is, hogy a végrehajtott űrpolitikát összhangba kell hozni a helyzet új feltételeivel.
Az űrprogramok végrehajtását kiemelt tevékenységi területté nyilvánították. Ugyanakkor az amerikai katonai-politikai vezetés fogja
tartsa be az alábbi alapelveket:
− minden országnak joga van a világűr békés célokra történő szabad használatához, lehetővé téve az Egyesült Államok számára, hogy a nemzeti érdekeket szolgáló katonai és hírszerzési tevékenységeket végezzen;
− minden állítást elutasítanak bármely ország a világűr, az égitestek vagy azok részeinek kizárólagos használatára, valamint az Egyesült Államok ilyen tevékenységekhez való jogainak korlátozására;
− Keretében a Fehér Ház együttműködni kíván más államok VPR -jével
a világűr békés felhasználása a lehetőségek bővítése és nagyobb eredmények elérése érdekében az űrkutatásban;
− Az amerikai űrhajóknak szabadon kell működniük a világűrben.
Ezért az Egyesült Államok az Alkotmánybíróság működésébe való bármilyen beavatkozást jogai megsértésének tekinti;
− A CS, beleértve a földi és űrkomponenseket, valamint a működésüket támogató kommunikációs vonalakat, létfontosságúnak tekintik az ország nemzeti érdekeit.
V E tekintetben az Egyesült Államok:
− megvédjék jogaikat a világűr szabad használatához;
− lebeszélni vagy elrettenteni más országokat a jogok megsértésére irányuló cselekvéstől vagy eszközfejlesztéstől;
Föld távérzékelési módszer
A távérzékelés minden érintkezés nélküli nyugta
a Föld felszínére, a rajta vagy annak mélyén lévő tárgyakra vonatkozó információs módszerek.
Hagyományosan csak ezekre a módszerekre hivatkoznak a távérzékelési adatok.
amelyek lehetővé teszik az űrből vagy a levegőből a föld képének megszerzését
felületek az elektromágneses spektrum bármely részén (pl
elektromágneses hullámok (EMW).
A Föld távérzékelési módszer előnyei a következők
a következő:
az adatok relevanciája a felmérés idején (a legtöbb kartográfiai
az anyagok reménytelenül elavultak);
az adatgyűjtés magas hatékonysága;
nagy pontosságú adatfeldolgozás a GPS technológiák használata miatt;
magas információtartalom (a multispektrális, infravörös és
A radar képalkotás lehetővé teszi olyan részletek megtekintését, amelyek a hagyományos módokon nem láthatók
képek);
gazdasági megvalósíthatóság (az információszerzés költségei
a földi munkáknál lényegesen alacsonyabb távérzékelési adatok segítségével);
háromdimenziós terepmodell (terepmátrix) megszerzésének képessége
sztereó mód vagy lidar hangzásmódok használatával, és
ennek eredményeként a helyszín háromdimenziós modellezésének képessége
a föld felszíne (virtuális valóság rendszerek).
A hangzás típusai jelforrás szerint:
A hangzás típusai a berendezés helyén:
Űrfényképezés (fényképészeti vagy optoelektronikus):
pankromatikus (gyakrabban a spektrum egy szélesen látható részén) - a legegyszerűbb
példa a fekete -fehér fényképezésre;
színes (több, gyakrabban valódi színben történő felvétel egy médiumon);
multispektrális (a kép egyidejű, de külön rögzítése különböző
a spektrum területei);
radar (radar);
Légi fényképezés (fényképészeti vagy optoelektronikus):
Ugyanazok a távérzékelési adatok, mint az űrképekben;
Lidar (lézer).
Egy adott jelenség, tárgy vagy folyamat észlelésének és mérésének képessége
az érzékelő felbontása határozza meg.
Az engedélyek típusai: A távérzékelő eszközök érzékelőinek jellemzői
Az űreszközök rövid jellemzői adatgyűjtésre
a föld távérzékelése kereskedelmi használatra Légifotókomplexum GPS -vevővel integrálva Példák különböző optikai felbontású légi felvételekre
0,6 m
2m
6m Légi felvétel optikai és termikus (infravörös) spektrumban
Bal - színes légi felvétel
tartályfarmok, a jobb oldalon - éjszaka
hőkép ugyanaz
terület. Amellett, hogy tiszta
üres megkülönböztetése (világos
bögrék)
és
töltött
tartályok, hőkép
szivárgást észlel
tól től
rezervoár
(3)
és
csővezeték (1,2). Érzékelő
CAD,
lövés
Központ
ökológiai
és
technogén monitoring, g.
Trekhgorny. Radar műholdkép
A radarképek lehetővé teszik az olaj és olajtermékek észlelését a víz felszínén
fóliavastagsággal 50 mikron. A radarképek másik alkalmazása az értékelés
a talaj nedvességtartalma.
10.
Radar műholdképA radar interferometria észleli a deformációkat a Föld közeli pályájáról
a föld felszínét centiméteres törtrészekben. Ez a kép a deformációkat mutatja
A Belridge olajmező fejlesztése során több hónapon keresztül keletkezett
Kalifornia. A színsáv függőleges eltolást mutat 0 (fekete -kék) és -között
58 mm (vörös-barna). A feldolgozást az Atlantis Scientific végezte ERS1 képek alapján
11.
Földi komplexum távérzékelési adatok fogadására és feldolgozására
(NKPOD) célja távérzékelési adatok fogadása
űrhajók, azok feldolgozása és tárolása.
Az NKPOD konfiguráció a következőket tartalmazza:
antenna komplex;
recepciós komplexum;
szinkronizálás, regisztráció és strukturális komplexum
felépülés;
szoftver komplex.
A maximális sugár biztosítása érdekében
felülvizsgálat
antenna
összetett
kellene
úgy kell felszerelni, hogy a horizont
2 fokos szögletből nyitva. és magasabb benne
bármilyen azimut irányba.
A kiváló minőségű vételhez elengedhetetlen
egy
hiány
rádió interferencia
v
tartomány 8,0-8,4 GHz (átvitel
rádiórelé, troposzférikus és
egyéb kommunikációs vonalak).
12.
Földi komplexum távérzékelő adatok fogadására és feldolgozására (NKPOD)Az NKPOD a következőket biztosítja:
Alkalmazások kidolgozása a Föld felszínének felmérésére és befogadására
adat;
információk kicsomagolása útvonalak szerinti rendezéssel és tömbök kiosztásával
video- és szolgáltatási információk;
a video információk vonalszerkezetének helyreállítása, dekódolás,
radiometrikus korrekció, szűrés, dinamikus transzformáció
tartomány, áttekintő kép kialakítása és egyéb műveletek
elsődleges digitális feldolgozás;
a kapott képek minőségének elemzése szakértői és
szoftver módszerek;
információkatalogizálás és archiválás;
adatok geometriai korrekciója és georeferenciája
az űrhajók (SC) szögletes és lineáris mozgásának paramétereiről és / vagy
földi ellenőrzési pontok;
engedélyezett hozzáférés számos külföldi ERS műholdról kapott adatokhoz.
Antenna és komplex vezérlő szoftver
a következő fő funkciókat látja el:
az NKPOD hardverrész működésének automatikus ellenőrzése;
a kommunikációs ülések ütemezésének kiszámítása, azaz a műhold áthaladása a láthatósági zónán
NKPOD;
szerinti automatikus NKPOD aktiválás és adatfogadás
menetrend;
a műhold pályájának kiszámítása és az antenna komplex vezérlése
műholdkövetés;
a kapott információáram formázása és rögzítése a merevlemezen
korong;
a rendszer és az információáramlás aktuális állapotának jelzése;
a munkanaplók automatikus karbantartása.
13.
A globális műholdas rendszerek fő alkalmazási területei
pozicionálás a vállalkozások geoinformációs támogatásához
olaj- és gázágazat:
geodéziai referenciahálózatok kifejlesztése minden szinten a globálistól aig
földmérés, valamint geodéziai célú szintezési munkák elvégzése
a vállalkozások tevékenységének biztosítása;
az ásványok kitermelésének biztosítása (külszíni bányászat, fúrás
munka stb.);
az építkezés geodéziai támogatása, csővezetékek fektetése,
kábelek, felüljárók, erőátviteli vezetékek és egyéb mérnöki és alkalmazott munkák;
földmérési munkák;
mentési és megelőző munkák (geodéziai támogatás
katasztrófák és katasztrófák);
környezeti tanulmányok: olajfolt -rács, értékelés
az olajszennyezés területei és mozgásuk irányának meghatározása;
minden típusú fényképezés és térképezés - topográfiai, speciális,
tematikus;
integráció a térinformatikával;
alkalmazás a diszpécserszolgáltatásokban;
minden típusú navigáció - légi, tengeri, szárazföldi.
14.
A globális műholdrendszerek eszköze és alkalmazásapozícionálás az olaj- és gáziparban
Meglévő SGPS: GPS, GLONASS, Beidou, Galileo, IRNSS
A műholdas navigációs rendszer fő elemei:
15.
GLONASSA rendszer 24 műholdon (és 2 készenléti állapoton) alapul
a Föld felszínén három pályasíkban, a pálya dőlésével
síkok 64,8 ° és magassága 19 100 km
súly - 1415 kg,
garantált
kifejezés
aktív
létezés - 7 év,
jellemzők - 2 jelzés civileknek
fogyasztók,
tovább
összehasonlítás
val vel
társak
az előző generáció ("Glonass")
pozicionálási pontosság
a tárgyak 2,5 -szeresére nőttek,
tápegység - 1400 W,
a repülési tesztek kezdete - december 10
2003 év.
alapú hazai fedélzeti digitális számítógép
mikroprocesszor VAX parancsrendszerrel
11/750
súly - 935 kg,
garantált
kifejezés
aktív
lét - 10 év,
új navigációs jeleket a formátumban
CDMA formátummal kompatibilis rendszerek
GPS / Galileo / Iránytű
CDMA jel hozzáadásával a tartományba
L3, a navigációs definíciók pontossága
A GLONASS formátum megduplázódik
a "Glonass-M" műholdakhoz képest.
teljesen orosz apparátus, hiányzik
importált készülékek.
16.
GLONASS pontosságAz SDKM 2011. július 22 -i adatai szerint navigációs hibák
A GLONASS definíciói a hosszúsági és szélességi fokokon 4,46-7,38 m voltak
átlagosan 7-8 űrhajó használatával (a fogadási ponttól függően). Ugyanazon a
A GPS hibaideje 2,00-8,76 m volt, ha átlagosan 6-11
KA (a fogadási ponttól függően).
A két navigációs rendszer együttes használata hibákat okoz
2,37-4,65 m, ha átlagosan 14-19 űreszközt használunk
a fogadási ponttól függően).
A KNS GLONASS csoport összetétele 2011.10.13.
Teljes OG GLONASS
28 űrhajó
Rendeltetésszerűen használják
21 űrhajó
A rendszerbe való belépés szakaszában
2 űrhajó
Ideiglenesen visszavonva
karbantartás
4 CA
Orbitális tartalék
1 űrhajó
A kijelentkezés szakaszában
-
17.
Berendezés a GLONASS jelek fogadásáraGlospace Navigator képernyő
a moszkvai utcák tervének bemutatása
perspektivikus vetítés és jelzés
megfigyelő helye
NAP "GROT-M" (NIIKP, 2003)
az első minták egyike
18.
GPSA rendszer 24 (és 6 készenléti) műholdon alapul
a Föld felszínén napi 2 fordulatszámmal 6 körpályán
pályák (egyenként 4 műhold), megközelítőleg 20 180 km magas, dőléssel
keringési síkok 55 °
GPS műhold pályán
19.
GPS jelvevő berendezés20.
Az SGPS jel vételére szolgáló berendezések típusainavigátor (pontos idő; tájékozódás a sarkalatos pontokhoz; magasság a szint felett
tengerek; irány a felhasználó által megadott koordinátákkal rendelkező ponthoz; a jelenlegi
sebesség, megtett távolság, átlagos sebesség; aktuális pozíció bekapcsolva
a terület elektronikus térképe; az aktuális helyzet az útvonalhoz képest);
nyomkövető (GPS / GLONASS + GSM, hely- és mozgási adatokat továbbít,
nem jeleníti meg a térképet az ügyfélberendezésen - csak a szerveren);
naplózó (nyomkövető GSM-modul nélkül, rögzíti a mozgási adatokat).
navigátor
nyomozó
naplózó
ERS műhold "Resurs-P"
A Föld távérzékelése (ERS) - a felszín megfigyelése különböző típusú képalkotó berendezésekkel felszerelt repülőgépekkel és űrjárművekkel. A képalkotó berendezés által kapott hullámhosszok működési tartománya a mikrométer töredékeitől (látható optikai sugárzás) a méterig (rádióhullámok) terjed. Az érzékelési módszerek lehetnek passzívak, azaz a Föld felszínén lévő tárgyak természetes visszaverődött vagy másodlagos hősugárzását használják fel, amelyet a naptevékenység okoz, és aktívak, a tárgyak stimulált sugárzását mesterséges irányú cselekvés által kezdeményezve. Az (SC) -től kapott ERS -adatokat a légkör átlátszóságától való nagyfokú függés jellemzi. Ezért az űrhajó passzív és aktív típusú többcsatornás berendezéseket használ, amelyek különböző tartományokban regisztrálják az elektromágneses sugárzást.
Az 1960 -as és 1970 -es években indított első űrhajó ERS berendezése. nyomvonal típusú volt - a mérési területnek a Föld felszínére vetített vonal volt. Később megjelentek és széles körben elterjedtek a panoráma ERS berendezések - a szkennerek, a mérési terület kivetítése a Föld felszínére egy csík.
A Föld távérzékelésére szolgáló űrhajókat a Föld természeti erőforrásainak tanulmányozására és a meteorológiai problémák megoldására használják. A természeti erőforrások tanulmányozására szolgáló űrhajók főként optikai vagy radarberendezéssel vannak felszerelve. Ez utóbbi előnye, hogy lehetővé teszi a Föld felszínének megfigyelését a nap bármely szakában, függetlenül a légkör állapotától.
általános felülvizsgálat
A távérzékelés olyan módszer, amellyel információt nyerhetünk egy tárgyról vagy jelenségről anélkül, hogy ezzel közvetlenül érintkeznénk. A távérzékelés a földrajz alágazata. A mai értelemben ez a kifejezés főleg a levegőben vagy űrérzékelő technológiákra vonatkozik, amelyek célja a földfelszínen lévő tárgyak, valamint a légkör és az óceán észlelése, osztályozása és elemzése, terjedő jelek (például elektromágneses sugárzás) segítségével. Ezek fel vannak osztva aktív (a jelet először repülőgép vagy űr műhold bocsátja ki) és passzív távérzékelésre (csak a más forrásokból származó jelet rögzítik, például napfény).
A passzív távérzékelők érzékelik a tárgy vagy szomszédos terület által kibocsátott vagy visszavert jelet. A visszavert napfény a leggyakrabban használt sugárforrás, amelyet passzív érzékelők észlelnek. A passzív távérzékelésre példa a digitális és filmfotózás, az infravörös, a töltéssel összekapcsolt eszközök és a radiométerek.
Az aktív eszközök viszont jelet bocsátanak ki az objektum és a tér beolvasására, ezt követően az érzékelő képes érzékelni és mérni az érzékelő célpont által visszaszórás által visszavert vagy generált sugárzást. Az aktív távérzékelési érzékelők például a radar és a lidar, amelyek a visszaküldött jel kibocsátása és regisztrálása közötti késleltetést mérik, így meghatározzák az objektum helyét, sebességét és irányát.
A távérzékelés lehetővé teszi a veszélyes, nehezen elérhető és gyorsan mozgó objektumok adatainak fogadását, és lehetővé teszi a terep nagy területeinek megfigyelését is. A távérzékelési alkalmazások példái közé tartozik az erdőirtás (például az Amazonas -medence) megfigyelése, a gleccserek állapota az Északi -sarkon és az Antarktiszon, valamint az óceán mélységének mérése sok felhasználással. A távérzékelés a drága és viszonylag lassú információgyűjtési módszereket is felváltja a Föld felszínéről, ugyanakkor garantálja az emberi beavatkozást a megfigyelt területeken vagy tárgyak természetes folyamataiba.
A keringő űrhajók segítségével a tudósok képesek adatokat gyűjteni és továbbítani az elektromágneses spektrum különböző tartományaiban, amelyek nagyobb légi és földi mérésekkel és elemzésekkel kombinálva biztosítják a szükséges adatspektrumot az aktuális jelenségek és tendenciák megfigyeléséhez mint például El Niño és mások, természeti jelenségek, mind rövid, mind hosszú távon. A távérzékelés a földtudományok (például a természetgazdálkodás), a mezőgazdaság (a természeti erőforrások használata és megőrzése), a nemzetbiztonság (határ menti területek megfigyelése) területén is értékes értéket képvisel.
Adatgyűjtési technikák
A multispektrális vizsgálatok és a kapott adatok elemzésének fő célja az energiát kibocsátó tárgyak és területek, amelyek lehetővé teszik azok megkülönböztetését a környezeti háttérrel. A műholdas távérzékelő rendszerek áttekintése megtalálható az áttekintő táblázatban.
Általában a legjobb idő a távérzékelési módszerekkel történő adatgyűjtésre a nyári időszámítás (különösen ezekben a hónapokban a legnagyobb a nap szöge a horizont felett, és a nap a leghosszabb). Ez alól kivételt képez az adatgyűjtés aktív érzékelők (például Radar, Lidar) segítségével, valamint a hosszú hullámhosszú tartományban lévő termikus adatok. A hőképalkotásban, amelyben az érzékelők mérik a hőenergiát, jobb azt az időintervallumot használni, amikor a talajhőmérséklet és a levegő hőmérsékletének különbsége a legnagyobb. Így ezeknek a módszereknek a legjobb ideje a hidegebb hónapok, valamint néhány órával hajnal előtt az év bármely szakában.
Ezenkívül még néhány szempontot figyelembe kell venni. Radar segítségével például lehetetlen képet kapni a föld csupasz felszínéről vastag hótakaróval; ugyanez mondható el a lidarról is. Ezek az aktív érzékelők azonban nem érzékenyek a fényre (vagy annak hiányára), így kiváló választás nagy szélességű alkalmazásokhoz (például). Ezenkívül mind a radar, mind a lidar képes (a használt hullámhosszaktól függően) leképezni a felszínt egy erdei lombkorona alatt, így hasznos lehet erősen benőtt területeken. Másrészt a spektrális adatgyűjtési módszerek (mind a sztereó képalkotás, mind a multispektrális módszerek) elsősorban napsütéses napokon alkalmazhatók; az alacsony fényviszonyok között gyűjtött adatok általában alacsony jel-zaj arányúak, ami megnehezíti a feldolgozást és az értelmezést. Ezenkívül, bár a sztereó képek képesek megjeleníteni és azonosítani a növényzetet és az ökoszisztémákat, ezzel a módszerrel (mint a többspektrális érzékelésnél) lehetetlen behatolni a fák lombkorona alá, és képeket szerezni a föld felszínéről.
Távérzékelő alkalmazások
A távérzékelést leggyakrabban a mezőgazdaságban, geodéziában, térképek készítésében, a föld és az óceán felszínének, valamint a légkör rétegeinek megfigyelésében használják.
Mezőgazdaság
A műholdak segítségével az egyes mezőkről, régiókról és körzetekről képeket ciklikusan biztosan meg lehet szerezni. A felhasználók értékes információkat kaphatnak a föld állapotáról, beleértve a terményazonosítást, a termőterület meghatározását és a termés állapotát. A műholdas adatokat a mezőgazdasági teljesítmény pontos ellenőrzésére és felügyeletére használják különböző szinteken. Ezek az adatok felhasználhatók a gazdálkodás optimalizálására és a műszaki műveletek térbeli irányítására. A képek segíthetnek meghatározni a termények helyét és a talajhiány mértékét, majd felhasználhatók egy kezelési terv kidolgozásához és végrehajtásához a mezőgazdasági vegyszerek helyi felhasználásának optimalizálása érdekében. A távérzékelés fő mezőgazdasági alkalmazásai a következők:
- növényzet:
- terménytípus -besorolás
- a növény állapotának felmérése (termésfigyelés, kárfelmérés)
- hozamértékelés
- a talaj
- a talaj jellemzőinek megjelenítése
- talajtípus kijelzése
- talajerózió
- talajnedvesség
- a talajművelési gyakorlat bemutatása
Erdőborítás monitoring
A távérzékelést az erdők borításának és a fajok azonosításának ellenőrzésére is használják. Az így kapott térképek nagy területet fedhetnek le, ugyanakkor megjelenítik a terület részletes méréseit és jellemzőit (fa típusa, magassága, sűrűsége). A távérzékelési adatok felhasználásával lehetséges azonosítani és körülhatárolni azokat az erdőtípusokat, amelyeket a föld felszínén hagyományos módszerekkel nehéz lenne elérni. Az adatok különféle skálákban és felbontásokban állnak rendelkezésre, hogy megfeleljenek a helyi vagy regionális követelményeknek. A terepkijelzés részleteivel kapcsolatos követelmények a vizsgálat skálájától függenek. Az erdőborítás változásainak (textúra, levelek sűrűsége) megjelenítéséhez alkalmazza:
- multispektrális képek: a fajok pontos azonosításához nagyon nagy felbontású adatokra van szükség
- ugyanazon terület több képét használják a különböző típusú szezonális változásokról szóló információk megszerzésére
- sztereofotók - a fajok differenciálására, a fák sűrűségének és magasságának felmérésére. A sztereó fényképek egyedülálló képet nyújtanak az erdőborításról, amely csak távérzékelési technológiával érhető el
- A radarokat széles körben használják a nedves trópusokon, mivel képesek bármilyen időjárási körülmények között képeket készíteni
- A Lidars lehetővé teszi az erdő háromdimenziós szerkezetének megszerzését, a földfelszín és a rajta lévő tárgyak magasságának változásának észlelését. A Lidar adatok segítenek megbecsülni a fa magasságát, a koronaterületeket és az egységnyi területre eső fák számát.
Felületfigyelés
A felszíni megfigyelés a távérzékelés egyik legfontosabb és tipikus alkalmazása. A kapott adatokat a földfelszín fizikai állapotának, például erdők, legelők, útburkolatok stb. Meghatározására használják, beleértve az emberi tevékenységek eredményeit is, mint például az ipari és lakóövezetek tája, a mezőgazdasági területek állapota stb. Kezdetben egy talajtakarási osztályozási rendszert kell létrehozni, amely rendszerint tartalmazza a földszinteket és osztályokat. A szinteket és osztályzatokat a felhasználás céljának (országos, regionális vagy helyi), a távérzékelési adatok térbeli és spektrális felbontásának, a felhasználói kéréseknek, stb. Figyelembevételével kell kialakítani.
A földfelszín állapotában bekövetkezett változások észlelése szükséges a talajtakaró térképek frissítéséhez és a természeti erőforrások racionalizálásához. A változások általában akkor fordulnak elő, ha több adatréteget tartalmazó több képet hasonlítanak össze, és bizonyos esetekben összehasonlítják a régi térképeket és a frissített távérzékelési képeket.
- szezonális változás: a mezőgazdasági területek és a lombhullató erdők szezonálisan változnak
- éves változások: a földfelszín vagy a területhasználati terület változásai, például erdőirtás vagy városterjedés
A földfelszínre és a növénytakaró jellegének változására vonatkozó információ közvetlenül szükséges a környezetvédelmi politikák meghatározásához és végrehajtásához, és más adatokkal együtt felhasználható összetett számítások elvégzésére (például az erózió kockázatának meghatározására) .
Geodézia
A légi felmérés adatgyűjtését először a tengeralattjárók észlelésére és a katonai térképek készítéséhez használt gravitációs adatok megszerzésére használták fel. Ezek az adatok a Föld gravitációs mezőjének pillanatnyi zavarainak szintjeit képviselik, amelyek segítségével meghatározhatók a Föld tömegeinek eloszlásának változásai, amelyekre viszont szükség lehet a különböző geológiai vizsgálatokhoz.
Akusztikus és közel akusztikus alkalmazások
- Szonár: passzív szonár, rögzíti a más tárgyakból (hajó, bálna stb.) Származó hanghullámokat; aktív szonár, hanghullámok impulzusát bocsátja ki, és regisztrálja a visszavert jelet. Víz alatti tárgyak és terep paramétereinek észlelésére, megkeresésére és mérésére szolgál.
- A szeizmográfok egy speciális mérőeszköz, amelyet minden típusú szeizmikus hullám észlelésére és rögzítésére használnak. Egy adott terület különböző pontjain készített szeizmogramok segítségével a relatív intenzitás és az oszcillációk pontos idejének összehasonlításával meghatározható a földrengés epicentruma, és megmérhető annak amplitúdója (miután bekövetkezett).
- Ultrahang: Ultrahangos érzékelők, amelyek nagyfrekvenciás impulzusokat bocsátanak ki, és rögzítik a visszavert jelet. A vízhullámok észlelésére és a vízszint meghatározására szolgál.
Nagyszabású megfigyelések sorozatának összehangolásakor a legtöbb érzékelő rendszer a következő tényezőktől függ: a platform elhelyezkedésétől és az érzékelők tájolásától. A kiváló minőségű műszerek manapság gyakran használnak műholdas navigációs rendszerekből származó helyzeti információkat. A forgást és a tájolást gyakran elektronikus iránytű határozza meg, körülbelül 1-2 fokos pontossággal. Az iránytűk nemcsak az azimutot (azaz a mágneses északi foktól való eltérést), hanem a magasságot (a tengerszinttől való eltérés értékét) is mérhetik, mivel a mágneses mezőnek a Földhöz viszonyított iránya attól a szélességtől függ, amelyen a megfigyelés zajlik. A pontosabb tájékozódás érdekében inerciális navigációt kell használni, időszakos korrekciókkal, különböző módszerekkel, beleértve a csillagokkal vagy ismert tereptárgyakkal történő navigációt.
A fő távérzékelő műszerek áttekintése
- A radarokat főleg a légiforgalmi irányítási rendszerekben, a korai előrejelző rendszerekben, az erdőborítás megfigyelésében, a mezőgazdaságban és nagyszabású meteorológiai adatok beszerzésére használják. A Doppler radart a bűnüldöző szervek használják a járművek sebességének megfigyelésére, valamint meteorológiai adatok beszerzésére a szél sebességéről és irányáról, a csapadék helyéről és intenzitásáról. A kapott egyéb információk közé tartoznak az ionoszféra ionizált gázadatai. A mesterséges rekesznyílású interferometrikus radart nagy területek pontos digitális magassági modelljeinek megszerzésére használják.
- A műholdas lézer- és radarmagasságmérők az adatok széles skáláját nyújtják. A gravitáció okozta óceáni vízszint ingadozásának mérésével ezek a műszerek egy mérföld nagyságú felbontással jelenítik meg a tengerfenék domborzatát. Az óceáni hullámok magasságának és hullámhosszának magasságmérővel történő mérésével megtudhatja a szél sebességét és irányát, valamint a felszíni óceáni áramlatok sebességét és irányát.
- Ultrahangos (akusztikus) és radarérzékelőket használnak a tengerszint, az apály és az áramlás mérésére, valamint a hullámok irányának meghatározására a tengerparti tengeri régiókban.
- A fényérzékelés és -csengés (LIDAR) technológia jól ismert a katonai területen, különösen a lövedékek lézeres navigációjában. A LIDAR a különböző vegyi anyagok légkörben való koncentrációjának kimutatására és mérésére is szolgál, míg a repülőgépek fedélzetén lévő LIDAR -tal a földön lévő tárgyak és jelenségek magassága mérhető nagyobb pontossággal, mint a radartechnológiával elérhető. A növényzet távérzékelése szintén a LIDAR egyik fő alkalmazása.
- A leggyakrabban használt műszerek a radiométerek és a fotométerek. Széles frekvenciatartományban rögzítik a visszavert és kibocsátott sugárzást. A leggyakoribbak a látható és infravörös érzékelők, majd a mikrohullámok, a gamma -sugárzók és ritkábban az ultraibolya -érzékelők. Ezekkel a műszerekkel különféle vegyszerek kibocsátási spektrumát is fel lehet mérni, adatokat szolgáltatva a légkörben lévő koncentrációjukról.
- A légi fényképezésből származó sztereó képeket gyakran használják a Föld felszínén található növényzet szondázására, valamint topográfiai térképek előállítására a lehetséges útvonalak kialakításában a terepképek elemzésével, valamint a földi módszerekkel nyert környezeti jellemzők modellezésével kombinálva.
- Az olyan multispektrális platformokat, mint a Landsat, az 1970 -es évek óta használják. Ezeket a műszereket tematikus térképek előállítására használták az elektromágneses spektrum (többspektrumú) több hullámhosszán történő képalkotással, és jellemzően Föld-megfigyelő műholdakon használják őket. Ilyen feladatok például a Landsat program vagy az IKONOS műhold. A tematikus térképezéssel előállított talajtakaró és földhasználati térképek felhasználhatók ásványi anyagok feltárására, a földhasználat észlelésére és nyomon követésére, az erdőirtásokra, valamint a növények és növények egészségének tanulmányozására, beleértve a mezőgazdasági területek vagy erdők hatalmas területét. A Landsat műholdfelvételeket a szabályozók használják a vízminőségi paraméterek megfigyelésére, beleértve a Secchi mélységet, a klorofill sűrűséget és a teljes foszfort. A meteorológiai műholdakat a meteorológiában és a klimatológiában használják.
- A spektrális képalkotás olyan képeket eredményez, amelyekben minden képpont teljes spektrális információt tartalmaz, és keskeny spektrális tartományokat jelenít meg egy folyamatos spektrumon belül. A spektrális képalkotó eszközöket különféle problémák megoldására használják, beleértve azokat, amelyeket az ásványtanban, a biológiában, a katonai ügyekben és a környezeti paraméterek mérésében használnak.
- Az elsivatagosodás elleni küzdelem részeként a távérzékelés lehetővé teszi a hosszú távon veszélyeztetett területek megfigyelését, az elsivatagosodás tényezőinek meghatározását, hatásuk mélységének felmérését, valamint a szükséges információk biztosítását azokkal kapcsolatos döntések meghozataláért felelős személyek számára. megfelelő környezetvédelmi intézkedések elfogadása.
Adatfeldolgozás
A távérzékeléssel általában digitális adatfeldolgozást alkalmaznak, mivel ebben a formátumban fogadják a távérzékelési adatokat jelenleg. Digitális formátumban könnyebb feldolgozni és tárolni az információkat. Egy kétdimenziós kép egy spektrális tartományban ábrázolható számok mátrixaként (kétdimenziós tömbként) Én (én, j), amelyek mindegyike az érzékelő által a Föld felszínének egyik eleméből kapott sugárzás intenzitását jelzi, amely a kép egy pixelének felel meg.
A kép abból áll n x m pixel, minden pixelnek van koordinátája (i, j)- sorszám és oszlopszám. Szám Én (én, j)- egész szám, és a pixel szürke szintjének (vagy spektrális fényerejének) nevezik (i, j)... Ha a képet az elektromágneses spektrum több tartományában kapjuk, akkor azt egy háromdimenziós rács képviseli, amely számokból áll Én (i, j, k), ahol k A spektrális csatorna száma. Matematikai szempontból nem nehéz feldolgozni az ilyen formában kapott digitális adatokat.
Az információfogadó pontok által szolgáltatott digitális felvételeken a kép helyes reprodukálása érdekében ismernie kell a rögzítési formátumot (adatszerkezetet), valamint a sorok és oszlopok számát. Négy formátumot használnak az adatok rendezéséhez:
- zónák sorrendje ( Band Sequental, BSQ);
- vonalak mentén váltakozó zónák ( Sáv Interleaved by Line, BIL);
- zónák váltakoznak pixelben ( Sáv Interleaved by Pixel, BIP);
- zónák sorozata, amely az információkat fájlba tömöríti a csoportkódolás módszerével (például jpg formátumban).
V BSQ-formátum minden területkép külön fájlban található. Ez akkor kényelmes, ha nem kell minden zónával egyszerre dolgozni. Az egyik zóna könnyen olvasható és vizualizálható, a zóna képek tetszőleges sorrendben tölthetők be.
V BIL-formátum a zóna adatok soronként egy fájlba íródnak, míg a zónák a sorok mentén váltakoznak: 1. zóna 1. sora, 2. zóna 1. sora, ..., 1. zóna 2. sora, 2. sor 2. zóna stb. Az ilyen felvétel akkor kényelmes, ha az összes zónát egyidejűleg elemzi.
V BIP-formátum az egyes képpontok spektrális fényerejének zónaértékei egymás után kerülnek tárolásra: először az első pixel értékei minden zónában, majd a második pixel értékei minden zónában stb. Ezt a formátumot kombináltnak nevezik . Kényelmes, ha többzónás kép képpontonkénti feldolgozását végzi, például osztályozási algoritmusokban.
Csoportos kódolás a raszteres információk mennyiségének csökkentésére szolgál. Az ilyen formátumok kényelmesek nagyméretű képek tárolására; a velük való munkavégzéshez rendelkeznie kell eszközökkel az adatok kicsomagolásához.
A képfájlokat általában a következő, pillanatfelvételekkel kapcsolatos további információk kísérik:
- az adatállomány leírása (formátum, sorok és oszlopok száma, felbontás stb.);
- statisztikai adatok (a fényerő -eloszlás jellemzői - minimális, maximális és átlagos érték, szórás);
- térképvetítési adatok.
További információkat vagy a képfájl fejléce tartalmaz, vagy egy külön szövegfájl, amely ugyanazzal a névvel rendelkezik, mint a képfájl.
A komplexitás mértékétől függően a felhasználók számára biztosított CW feldolgozás következő szintjei különböznek:
- 1A - Az egyes érzékelők érzékenységi különbségei által okozott torzulások radiometriai korrekciója.
- 1B - radiometriai korrekció az 1A feldolgozási szinten és a szisztematikus érzékelőtorzítások geometriai korrekciója, beleértve a panoráma torzulásokat, a Föld forgása és görbülete okozta torzulásokat, a műhold pályájának magasságának ingadozásait.
- A 2A. Ábra a képjavítást mutatja 1B szinten és a korrekciót egy adott geometriai vetítésnek megfelelően, földi vezérlőpontok használata nélkül. A geometriai korrekcióhoz egy globális digitális magassági modell ( DEM, DEM) 1 km -es lépéssel a talajon. Az alkalmazott geometriai korrekció megszünteti a szisztematikus érzékelőtorzításokat, és szabványos vetítésre vetíti a képet ( UTM WGS-84), ismert paraméterek felhasználásával (műhold efemerisz adatok, térbeli helyzet stb.).
- 2B - képjavítás 1B szinten és korrekció egy adott geometriai vetítésnek megfelelően földi vezérlőpontok segítségével;
- 3 - képjavítás 2B szinten, plusz korrekció a terep DEM használatával (orthorectification).
- S - képjavítás a referenciakép használatával.
A távérzékelésből nyert adatok minősége függ azok térbeli, spektrális, radiometriai és időbeli felbontásától.
Térbeli felbontás
Jellemzője a raszteres képen rögzített pixel mérete (a Föld felszínén) - általában 1 és 4000 méter között.
Spektrális felbontás
A Landsat adatok hét sávot tartalmaznak, beleértve az infravörös spektrumot is, 0,07 és 2,1 µm között. A Earth Observing-1 készülék Hyperion-érzékelője 220 spektrális sávot képes regisztrálni 0,4-2,5 µm között, 0,1-0,11 µm spektrális felbontással.
Radiometriai felbontás
Az érzékelő által rögzíthető jelszintek száma. Jellemzően 8 és 14 bit között mozog, 256 és 16 384 szint között. Ez a jellemző függ a műszer zajszintjétől is.
Ideiglenes engedély
A műhold repülési gyakorisága az érdekelt felszín felett. Releváns egy képsorozat vizsgálatakor, például az erdők dinamikájának tanulmányozásakor. Kezdetben a sorozat elemzését a katonai hírszerzés igényei szerint végezték, különösen az infrastruktúra változásainak, az ellenség mozgásának nyomon követésére.
A távérzékelési adatokon alapuló pontos térképek létrehozásához olyan átalakításra van szükség, amely eltávolítja a geometriai torzulásokat. A Föld felszínéről készült kép egyenesen lefelé mutató eszközzel csak a kép közepén tartalmaz torzítatlan képet. Ahogy halad a szélei felé, a kép pontjai és a megfelelő távolságok a Földön egyre különbözőbbek. Az ilyen torzításokat a fotogrammetria során korrigálják. A kilencvenes évek eleje óta a legtöbb kereskedelmi műholdfelvételt már korrigálva értékesítették.
Ezenkívül szükség lehet radiometriai vagy légköri korrekcióra. A radiometrikus korrekció a diszkrét jelszinteket, például 0 -tól 255 -ig, valódi fizikai értékekké alakítja át. A légköri korrekció megszünteti a légkör jelenléte által okozott spektrális torzulást.
