Sergei Revnivykh, Wakil Kepala Direktorat GLONASS, Direktur Departemen Pengembangan Sistem GLONASS, Sistem Satelit Informasi OJSC. Akademisi M.F. Reshetnev "
Mungkin, tidak ada satu pun cabang ekonomi di mana teknologi navigasi satelit belum digunakan - dari semua jenis transportasi hingga pertanian. Dan area aplikasi terus berkembang. Selain itu, sebagian besar, perangkat penerima menerima sinyal dari setidaknya dua sistem navigasi global - GPS dan GLONASS.
Keadaan masalah
Kebetulan penggunaan GLONASS dalam industri luar angkasa di Rusia tidak sebesar yang diharapkan, mengingat fakta bahwa pengembang utama sistem GLONASS adalah Roskosmos. Ya, sudah banyak pesawat ruang angkasa, kendaraan peluncuran, tahap atas kami memiliki penerima GLONASS sebagai bagian dari peralatan onboard. Namun sejauh ini mereka adalah sarana bantu atau digunakan sebagai bagian dari muatan. Sampai sekarang, untuk melakukan pengukuran lintasan, untuk menentukan orbit pesawat ruang angkasa dekat-bumi, sinkronisasi, dalam banyak kasus, sarana berbasis kompleks pengukuran perintah digunakan, banyak di antaranya telah lama kedaluwarsa. Selain itu, alat pengukur terletak di wilayah Federasi Rusia, yang tidak memungkinkan cakupan global seluruh lintasan pesawat ruang angkasa, yang memengaruhi keakuratan orbit. Penggunaan penerima navigasi GLONASS sebagai bagian dari peralatan on-board standar untuk pengukuran lintasan akan memungkinkan untuk memperoleh akurasi orbit pesawat ruang angkasa orbit rendah (yang merupakan bagian utama dari konstelasi orbit) pada tingkat 10 sentimeter di setiap titik orbit secara real time. Pada saat yang sama, tidak perlu melibatkan sarana kompleks pengukuran perintah dalam melakukan pengukuran lintasan, menghabiskan dana untuk memastikan pengoperasiannya dan pemeliharaan personel. Cukup memiliki satu atau dua stasiun untuk menerima informasi navigasi dari pesawat dan mengirimkannya ke pusat kendali penerbangan untuk memecahkan masalah perencanaan. Pendekatan ini mengubah seluruh strategi dukungan balistik dan navigasi. Namun, bagaimanapun, teknologi ini sudah berkembang dengan baik di dunia dan tidak menimbulkan kesulitan khusus. Itu hanya membutuhkan pengambilan keputusan tentang transisi ke teknologi semacam itu.
Sejumlah besar pesawat ruang angkasa orbit rendah adalah satelit untuk penginderaan jauh Bumi dan memecahkan masalah ilmiah. Dengan perkembangan teknologi dan sarana pengamatan, peningkatan resolusi, persyaratan untuk akurasi pengikatan informasi target yang diterima ke koordinat satelit pada saat survei semakin meningkat. Dalam mode posteriori, untuk memproses gambar dan data ilmiah, dalam banyak kasus, akurasi orbit perlu diketahui pada tingkat sentimeter.
Untuk pesawat ruang angkasa khusus kelas geodesi (seperti Lageos, Etalon), yang dirancang khusus untuk memecahkan masalah mendasar dalam mempelajari Bumi dan menyempurnakan model gerakan pesawat ruang angkasa, akurasi orbit sentimeter telah dicapai. Tetapi harus diingat bahwa kendaraan ini terbang di luar atmosfer dan berbentuk bola untuk meminimalkan ketidakpastian gangguan tekanan matahari. Untuk pengukuran lintasan, jaringan internasional global pengukur jarak laser digunakan, yang tidak murah, dan pengoperasian alat sangat bergantung pada kondisi cuaca.
ERS dan pesawat ruang angkasa sains terutama terbang pada ketinggian hingga 2000 km, memiliki bentuk geometris yang kompleks, dan sepenuhnya terganggu oleh atmosfer dan tekanan matahari. Tidak selalu mungkin untuk menggunakan fasilitas laser dari layanan internasional. Oleh karena itu, tugas untuk mendapatkan orbit satelit semacam itu dengan akurasi sentimeter sangat sulit. Penggunaan model gerak khusus dan metode pemrosesan informasi diperlukan. Selama 10-15 tahun terakhir, kemajuan signifikan telah dibuat dalam praktik dunia untuk memecahkan masalah seperti itu menggunakan penerima navigasi GNSS presisi tinggi terpasang (terutama GPS). Pelopor di daerah ini adalah satelit Topex-Poseidon (proyek bersama NASA-CNES, 1992-2005, ketinggian 1.336 km, kemiringan 66), akurasi orbit yang diberikan 20 tahun yang lalu pada level 10 cm (2,5 cm di radius).
Dalam dekade berikutnya di Federasi Rusia, direncanakan untuk meluncurkan banyak pesawat ruang angkasa ERS untuk memecahkan masalah yang diterapkan untuk berbagai tujuan. Secara khusus, untuk sejumlah sistem ruang angkasa, pengikatan informasi target dengan akurasi yang sangat tinggi diperlukan. Ini adalah tugas pengintaian, pemetaan, pemantauan kondisi es, situasi darurat, meteorologi, serta sejumlah tugas ilmiah mendasar di bidang mempelajari Bumi dan Lautan Dunia, membangun model geoid dinamis presisi tinggi, tinggi -model dinamis presisi dari ionosfer dan atmosfer. Keakuratan posisi pesawat ruang angkasa sudah diperlukan untuk diketahui pada tingkat sentimeter di seluruh orbit. Ini tentang presisi posterior.
Ini bukan lagi tugas yang mudah untuk balistik ruang angkasa. Mungkin satu-satunya cara yang dapat memberikan solusi untuk masalah ini adalah penggunaan pengukuran dari penerima navigasi GNSS onboard dan sarana yang sesuai untuk pemrosesan informasi navigasi presisi tinggi di darat. Dalam kebanyakan kasus, ini adalah penerima GPS dan GLONASS gabungan. Dalam beberapa kasus, persyaratan dapat diajukan untuk hanya menggunakan sistem GLONASS.
Eksperimen penentuan orbit presisi tinggi menggunakan GLONASS
Di negara kita, teknologi untuk memperoleh koordinat presisi tinggi menggunakan penerima navigasi kelas geodetik telah cukup berkembang untuk memecahkan masalah geodetik dan geodinamika di permukaan bumi. Ini adalah apa yang disebut teknologi penentuan posisi titik yang tepat. Fitur dari teknologi adalah sebagai berikut:
* untuk memproses pengukuran penerima navigasi, yang koordinatnya perlu ditentukan, informasi dari bingkai navigasi sinyal GNSS tidak digunakan. Sinyal navigasi hanya digunakan untuk pengukuran jangkauan, terutama berdasarkan pengukuran fase pembawa sinyal;
* Orbit presisi tinggi dan koreksi jam onboard, yang diperoleh berdasarkan pemrosesan pengukuran berkelanjutan dari jaringan global stasiun penerima sinyal navigasi GNSS, digunakan sebagai informasi waktu singkat dari pesawat ruang angkasa navigasi. Sebagian besar solusi sekarang digunakan oleh Layanan GNSS Internasional (IGS);
* pengukuran penerima navigasi, yang koordinatnya perlu ditentukan, diproses bersama dengan informasi waktu-ephemeris presisi tinggi menggunakan metode pemrosesan khusus.
Akibatnya, koordinat penerima (pusat fase antena penerima) dapat diperoleh dengan akurasi beberapa sentimeter.
Untuk memecahkan masalah ilmiah, serta untuk tugas-tugas pengelolaan tanah, kadaster, konstruksi di Rusia, selama beberapa tahun sekarang, cara seperti itu telah ada dan digunakan secara luas. Pada saat yang sama, penulis belum memiliki informasi tentang cara yang dapat memecahkan masalah penentuan presisi tinggi orbit pesawat ruang angkasa orbit rendah.
Eksperimen inisiatif yang dilakukan beberapa bulan yang lalu menunjukkan bahwa kami memiliki prototipe sarana tersebut, dan mereka dapat digunakan untuk membuat sarana khusus industri standar balistik presisi tinggi dan dukungan navigasi untuk pesawat ruang angkasa orbit rendah.
Sebagai hasil dari percobaan, kemungkinan menggunakan prototipe yang ada untuk penentuan presisi tinggi orbit pesawat ruang angkasa LEO pada tingkat beberapa sentimeter dikonfirmasi.
Untuk percobaan, dipilih ERS "Resurs-P" domestik terbang No. 1 (orbit sinkron matahari hampir melingkar dengan ketinggian rata-rata 475 km), dilengkapi dengan penerima navigasi gabungan GLONASS / GPS. Untuk mengkonfirmasi hasil, pemrosesan data diulang untuk pesawat ruang angkasa geodetik sistem GRACE (proyek bersama NASA dan DLR, 2002-2016, ketinggian 500 km, kemiringan 90), di mana penerima GPS dipasang. Ciri-ciri percobaan adalah sebagai berikut:
* untuk menilai kemampuan sistem GLONASS untuk menentukan orbit pesawat ruang angkasa Resurs-P (tampilan umum ditunjukkan pada Gambar. 1), hanya pengukuran GLONASS yang digunakan (4 set penerima navigasi onboard yang dikembangkan oleh JSC RIRV);
* untuk mendapatkan orbit pesawat ruang angkasa dari sistem GRACE (tampilan umum ditunjukkan pada Gambar 2), hanya pengukuran GPS yang digunakan (pengukuran tersedia secara bebas);
* Ephemeris presisi tinggi dan koreksi jam on-board satelit navigasi sistem GLONASS dan GPS, yang diperoleh di IAC KVNO TsNIIMash berdasarkan pemrosesan pengukuran stasiun jaringan global IGS (data tersedia secara bebas), digunakan sebagai informasi bantuan. Perkiraan IGS dari keakuratan data ini ditunjukkan pada Gambar. 3 dan sekitar 2,5 cm Lokasi jaringan global stasiun GLONASS / GPS dari layanan IGS ditunjukkan pada Gambar. 4;
* prototipe perangkat keras dan perangkat lunak yang kompleks, memberikan penentuan presisi tinggi orbit pesawat ruang angkasa orbit rendah (pengembangan inisiatif JSC "GEO-MCC"). Sampel juga menyediakan decoding pengukuran penerima onboard pesawat ruang angkasa Resurs-P menggunakan informasi ephemeris-waktu presisi tinggi dan dengan mempertimbangkan kekhasan operasi sesi penerima onboard. Prototipe diuji sesuai dengan pengukuran pesawat ruang angkasa dari sistem GRACE.
Beras. 1. Pandangan umum dari pesawat ruang angkasa Resurs-P.
Beras. 2. Pandangan umum dari pesawat ruang angkasa dari sistem GRACE.
Beras. 3. Evaluasi keakuratan ephemeris IAC KVNO TsNIIMash oleh layanan IGS. Keakuratan informasi ephemeris bantuan dari pesawat ruang angkasa navigasi GLONASS (penunjukan - IAC, titik-titik biru tua pada grafik) adalah 2,5 cm.
Beras. 4. Lokasi jaringan global stasiun GLONASS / GPS dari layanan IGS internasional (sumber - http://igscb.jpl.nasa.gov/network/iglos.html).
Sebagai hasil dari percobaan, hasil yang belum pernah terjadi sebelumnya diperoleh untuk dukungan balistik dan navigasi domestik dari pesawat ruang angkasa orbit rendah:
* Dengan mempertimbangkan informasi bantuan dan pengukuran nyata dari penerima navigasi pesawat ruang angkasa Resurs-P, orbit presisi tinggi pesawat ruang angkasa ini dengan akurasi 8-10 cm diperoleh hanya dari pengukuran GLONASS (lihat Gambar 5) .
* Untuk mengkonfirmasi hasil selama percobaan, perhitungan serupa dilakukan untuk pesawat ruang angkasa geodetik dari sistem GRACE, tetapi menggunakan pengukuran GPS (lihat Gambar 6). Keakuratan orbital pesawat ruang angkasa ini diperoleh pada tingkat 3-5 cm, yang sepenuhnya bertepatan dengan hasil pusat analisis terkemuka dari layanan IGS.
Beras. 5. Keakuratan orbit pesawat ruang angkasa "Resurs-P" diperoleh dari pengukuran GLONASS hanya dengan menggunakan informasi bantuan, diperkirakan dari pengukuran empat set penerima navigasi onboard.
Beras. 6. Akurasi orbit pesawat ruang angkasa GRACE-B diperoleh dari pengukuran GPS hanya dengan menggunakan informasi bantuan.
Sistem ANNKA tahap pertama
Berdasarkan hasil percobaan, kesimpulan berikut secara obyektif berikut:
Di Rusia, ada simpanan yang signifikan dari pengembangan domestik untuk memecahkan masalah penentuan presisi tinggi orbit pesawat ruang angkasa LEO pada tingkat yang kompetitif dengan pusat pemrosesan informasi asing. Atas dasar dasar ini, penciptaan pusat balistik industri permanen untuk memecahkan masalah seperti itu tidak akan membutuhkan pengeluaran besar. Pusat ini akan dapat menyediakan semua organisasi yang tertarik yang memerlukan pengikatan koordinat informasi dari satelit penginderaan jauh, layanan untuk penentuan orbit satelit penginderaan jauh yang dilengkapi dengan peralatan navigasi satelit GLONASS dan / atau GLONASS / GPS. Di masa depan, pengukuran sistem Cina BeiDou dan Galileo Eropa juga dapat digunakan.
Untuk pertama kalinya ditunjukkan bahwa pengukuran sistem GLONASS ketika memecahkan masalah presisi tinggi dapat memberikan akurasi solusi yang praktis tidak lebih buruk daripada pengukuran GPS. Keakuratan akhir terutama tergantung pada keakuratan informasi ephemeris yang membantu dan keakuratan pengetahuan tentang model gerak pesawat ruang angkasa orbit rendah.
Presentasi hasil sistem penginderaan jauh domestik dengan referensi koordinat presisi tinggi akan secara dramatis meningkatkan kepentingan dan daya saingnya (dengan mempertimbangkan pertumbuhan dan harga pasar) di pasar dunia untuk hasil penginderaan jauh Bumi.
Jadi, untuk pembuatan tahap pertama sistem Navigasi Terbantu untuk pesawat ruang angkasa LEO (nama kode - sistem ANNKA), semua komponen tersedia (atau sedang dibangun) di Federasi Rusia:
* ada perangkat lunak khusus dasar sendiri yang memungkinkan, terlepas dari operator GLONASS dan GPS, untuk menerima informasi ephemeris-waktu presisi tinggi;
* ada prototipe perangkat lunak khusus, yang dengannya kompleks perangkat keras dan perangkat lunak standar untuk menentukan orbit pesawat ruang angkasa orbit rendah dengan akurasi sentimeter dapat dibuat dalam waktu sesingkat mungkin;
* ada sampel domestik penerima navigasi on-board yang memungkinkan pemecahan masalah dengan akurasi seperti itu;
* Roscosmos membuat jaringan global stasiun penerima sinyal navigasi GNSS sendiri.
Arsitektur sistem ANNKA untuk implementasi tahap pertama (mode posteriori) ditunjukkan pada Gambar. 7.
Fungsi sistem adalah sebagai berikut:
* menerima pengukuran dari jaringan global ke pusat pemrosesan informasi dari sistem ANNKA;
* pembentukan ephemeris presisi tinggi untuk satelit navigasi sistem GLONASS dan GPS (di masa depan - untuk sistem BeiDou dan Galileo) di pusat ANNKA;
* memperoleh pengukuran peralatan navigasi satelit on-board yang dipasang di atas satelit ERS orbit rendah dan mentransfernya ke pusat ANNKA;
* perhitungan orbit presisi tinggi dari pesawat ruang angkasa penginderaan jauh di pusat ANNKA;
* transfer orbit presisi tinggi dari pesawat ruang angkasa penginderaan jauh ke pusat pemrosesan data kompleks khusus berbasis darat dari sistem penginderaan jauh.
Sistem dapat dibuat dalam waktu sesingkat mungkin, bahkan dalam kerangka tindakan yang ada dari program target federal untuk pemeliharaan, pengembangan, dan penggunaan sistem GLONASS.
Beras. 7. Arsitektur sistem ANNKA pada tahap pertama (mode a posteriori), yang memastikan penentuan orbit pesawat ruang angkasa LEO pada level 3-5 cm.
Pengembangan lebih lanjut
Pengembangan lebih lanjut dari sistem ANNKA ke arah mewujudkan mode penentuan presisi tinggi dan prediksi orbit pesawat ruang angkasa orbit rendah secara real time di atas kapal dapat secara radikal mengubah seluruh ideologi dukungan balistik dan navigasi satelit tersebut dan sepenuhnya meninggalkan penggunaan pengukuran berbasis darat dari perintah dan kompleks pengukuran. Sulit untuk mengatakan berapa banyak, tetapi biaya operasional dukungan balistik dan navigasi akan berkurang secara signifikan, dengan mempertimbangkan pembayaran untuk pekerjaan fasilitas darat dan personel.
Di AS, NASA menciptakan sistem seperti itu lebih dari 10 tahun yang lalu berdasarkan sistem satelit komunikasi untuk mengontrol pesawat ruang angkasa TDRSS dan sistem navigasi presisi tinggi global GDGPS yang dibuat sebelumnya. Sistem itu bernama TASS. Ini memberikan informasi bantuan untuk semua pesawat ruang angkasa ilmiah dan satelit penginderaan jauh di orbit rendah untuk menyelesaikan tugas penentuan orbit onboard secara real time pada tingkat 10-30 cm.
Arsitektur sistem ANNKA pada tahap kedua, yang memberikan solusi dari masalah penentuan orbit onboard dengan akurasi 10-30 cm secara real time, ditunjukkan pada Gambar. delapan:
Fungsi sistem ANNKA pada tahap kedua adalah sebagai berikut:
* menerima pengukuran dari stasiun untuk menerima sinyal navigasi GNSS dari jaringan global secara real time ke pusat pemrosesan data ANNKA;
* pembentukan ephemeris presisi tinggi untuk navigasi pesawat ruang angkasa sistem GLONASS dan GPS (di masa depan - untuk sistem BeiDou dan Galileo) di pusat ANNKA secara real time;
* tab ephemeris presisi tinggi pada relai-SC sistem komunikasi (terus-menerus, dalam waktu nyata);
* menyampaikan ephemeris presisi tinggi (informasi bantuan) oleh repeater satelit untuk pesawat ruang angkasa ERS orbit rendah;
* memperoleh posisi presisi tinggi dari pesawat ruang angkasa penginderaan jauh di atas kapal menggunakan peralatan navigasi satelit khusus yang mampu memproses sinyal navigasi GNSS yang diterima bersama dengan informasi bantuan;
* transmisi informasi target dengan referensi presisi tinggi ke pusat pemrosesan data dari kompleks penginderaan jauh berbasis darat khusus.
Beras. 8. Arsitektur sistem ANNKA pada tahap kedua (mode waktu nyata), yang memastikan penentuan orbit pesawat ruang angkasa LEO pada level 10-30 cm secara waktu nyata di atas kapal.
Analisis kemampuan yang ada, hasil eksperimen menunjukkan bahwa Federasi Rusia memiliki dasar yang baik untuk menciptakan sistem navigasi berbantuan presisi tinggi untuk pesawat ruang angkasa orbit rendah, yang secara signifikan akan mengurangi biaya pengendalian kendaraan ini dan mengurangi lag di belakang ruang terdepan. kekuatan di bidang navigasi pesawat ruang angkasa presisi tinggi dalam memecahkan masalah ilmiah dan terapan yang mendesak. Untuk mengambil langkah yang diperlukan dalam evolusi teknologi kontrol LEO SC, Anda hanya perlu membuat keputusan yang tepat.
Sistem ANNKA tahap pertama dapat dibuat sesegera mungkin dengan biaya yang minimal.
Untuk melanjutkan ke tahap kedua, perlu untuk menerapkan serangkaian tindakan yang harus disediakan dalam kerangka program yang ditargetkan negara bagian atau federal:
* pembuatan sistem satelit komunikasi khusus untuk memastikan kontrol terus menerus dari pesawat ruang angkasa dekat bumi, baik di orbit geostasioner, atau di orbit geosinkron miring;
* modernisasi kompleks perangkat keras dan perangkat lunak untuk pembentukan informasi ephemeris yang membantu secara real time;
* penyelesaian pembuatan jaringan stasiun global Rusia untuk menerima sinyal navigasi dari GNSS;
* pengembangan dan organisasi produksi penerima navigasi on-board yang mampu memproses sinyal navigasi GNSS bersama dengan informasi bantuan secara real time.
Implementasi langkah-langkah ini adalah pekerjaan yang serius, tetapi cukup dapat direalisasikan. Ini dapat dilakukan oleh perusahaan URSC dengan mempertimbangkan kegiatan yang sudah direncanakan dalam kerangka Program Luar Angkasa Federal dan dalam kerangka Program Target Federal untuk pemeliharaan, pengembangan, dan penggunaan sistem GLONASS, dengan mempertimbangkan yang sesuai penyesuaian. Penilaian biaya pembuatannya dan efek ekonominya adalah tahap yang diperlukan, yang harus dilakukan dengan mempertimbangkan proyek yang direncanakan untuk pembuatan kompleks sistem ruang angkasa untuk penginderaan jauh Bumi, sistem komunikasi satelit, sistem ruang angkasa dan kompleks ilmiah . Ada keyakinan mutlak bahwa biaya ini akan terbayar.
Sebagai kesimpulan, penulis mengucapkan terima kasih yang tulus kepada spesialis terkemuka di bidang navigasi satelit domestik Arkady Tyulyakov, Vladimir Mitrikas, Dmitry Fedorov, Ivan Skakun untuk mengatur percobaan dan menyediakan bahan untuk artikel ini, layanan internasional IGS dan para pemimpinnya - Urs Hugentoble dan Ruth Nilan - atas kesempatan untuk memanfaatkan sepenuhnya pengukuran jaringan stasiun global untuk menerima sinyal navigasi, serta kepada semua orang yang membantu dan tidak mengganggu.
posisi terdepan Amerika Serikat sebagai pemimpin dunia dalam pengembangan dan penggunaan sistem penginderaan jauh Bumi (ERS). Upaya utama pengaturan negara industri penginderaan jauh di Amerika Serikat ditujukan untuk mendorong pengembangan pasar
mekanisme.
Dokumen mendasar di bidang ini adalah arahan tentang kebijakan luar angkasa tentang penggunaan sistem penginderaan jauh komersial, yang disetujui oleh Presiden Amerika Serikat
Maret 1994, yang menguraikan dasar-dasar kebijakan AS di bidang akses pelanggan asing ke sumber daya sistem penginderaan jauh Bumi Amerika.
Kebijakan baru ini bertujuan untuk lebih memperkuat posisi kepemimpinan di
dunia perusahaan Amerika dan mencakup bidang kegiatan berikut:
− perizinan kegiatan dan fungsi sistem penginderaan jauh;
− menggunakan sumber daya sistem penginderaan jauh untuk kepentingan pertahanan, intelijen, dan
departemen pemerintah AS lainnya;
− akses pelanggan asing (pemerintah dan komersial) ke sumber daya ERS, ekspor teknologi dan bahan ERS;
− kerjasama antar pemerintah di bidang militer dan citra ruang komersial.
Tujuan utama dari kebijakan tersebut adalah untuk memperkuat dan melindungi keamanan nasional Amerika Serikat dan kepentingan negara di kancah internasional dengan memperkuat posisi terdepan dalam
bidang CS ERS dan pengembangan industri nasional. Tujuan dari kebijakan tersebut adalah untuk merangsang pertumbuhan ekonomi, melindungi lingkungan dan memperkuat
keunggulan ilmu pengetahuan dan teknologi.
Arahan baru juga mempengaruhi komersialisasi sistem penginderaan.
Secara non-komersial, menurut para ahli, teknologi penginderaan jauh tidak hanya akan gagal berkembang, tetapi juga akan membuat Amerika Serikat (seperti negara lain) jauh ke belakang dari posisi terdepan di dunia. Citra luar angkasa, menurut pemerintah AS,
menjadi tuntutan departemen pemerintah untuk kebutuhan mereka dengan produk sistem penginderaan jauh yang diperoleh secara komersial. Dalam hal ini, salah satu dari
tujuan utamanya adalah untuk membebaskan Komunitas Intelijen Nasional dari volume besar permintaan produk-produk ini dari berbagai departemen AS. Tugas kedua yang tidak kalah pentingnya dari kebijakan baru pemerintah di bidang antariksa adalah komersialisasi sistem penginderaan jauh guna semakin memperkuat keunggulan dunia.
ketentuan perusahaan Amerika - operator sistem penginderaan ruang angkasa. Arahan tersebut menentukan tata cara perizinan kegiatan sistem penginderaan jauh di
kepentingan Kementerian Pertahanan, intelijen dan departemen lain, misalnya, Departemen Luar Negeri, dll. Dan itu juga menetapkan batasan tertentu untuk pelanggan produk asing
sistem penginderaan jauh dan ekspor teknologi dan bahan untuk itu dan mendefinisikan dasar untuk kerjasama antar pemerintah di bidang jenis militer dan komersial
Langkah yang diambil pemerintah AS adalah memperkuat dan melindungi keamanan nasional serta menciptakan lingkungan yang kondusif bagi negara tersebut di kancah internasional dengan memperkuat posisi terdepan Amerika di bidang
Penginderaan jauh dan pengembangan industri kita sendiri. Untuk tujuan ini, pemerintah negara
kekuatan besar telah diberikan kepada Administrasi Informasi Kartografi dan Pencitraan Nasional AS - NIMA, yang merupakan subdivisi struktural dari komunitas intelijen AS. NIMA secara fungsional bertanggung jawab untuk pengumpulan, distribusi informasi spesies yang diterima dari sistem ruang penginderaan jauh di antara
departemen pemerintah dan konsumen asing, menerima dan mendistribusikan
yang diproduksi hanya dengan persetujuan Departemen Luar Negeri AS. Departemen Perdagangan dan NASA ditugasi mengoordinasikan permintaan untuk produk penginderaan jauh di sektor komersial di seluruh wilayah. Ini menyediakan penggunaan informasi spesies yang sama oleh departemen berbeda yang tertarik pada area survei yang sama.
Kebutuhan sipil di bidang penginderaan jauh ditentukan oleh kementerian perdagangan,
Urusan Dalam Negeri dan Badan Antariksa NASA. Mereka juga mengalokasikan dana yang sesuai untuk pelaksanaan proyek di daerah ini. Bantuan dalam pelaksanaan
program penginderaan jauh pemerintah sipil disediakan oleh NIMA. Ini
organisasi ini juga memimpin dalam penyusunan rencana aksi untuk implementasi kebijakan ruang angkasa baru, yang dalam perkembangannya, selain NIMA, menteri pertahanan, perdagangan, Departemen Luar Negeri dan direktur intelijen pusat (merangkap dan direktur CIA) berpartisipasi.
Agensi Geoinovasi "Innoter"
Sudah menjadi ciri khas bahwa persoalan-persoalan ini diselesaikan dengan undang-undang, dalam bentuk pembahasan dan pengesahan undang-undang. Perlu diperhitungkan bahwa sarana penginderaan jauh pemerintah tersebut, seperti Landsat,
Terra, Aqua, dan lainnya akan digunakan untuk menyelesaikan tugas pertahanan dan pengintaian jika operator tidak dapat memperoleh informasi menggunakan sistem penginderaan jauh komersial. NIMA menciptakan semua kondisi yang diperlukan bagi industri AS untuk mendapatkan keunggulan kompetitif dibandingkan yang lain
negara. Pemerintah AS menjamin dukungan untuk pengembangan pasar sistem penginderaan jauh, juga berhak untuk membatasi penjualan produk generik untuk tertentu
negara untuk kepentingan mengamati peran utama Amerika Serikat dalam aset ruang angkasa penginderaan jauh Bumi. Arahan tersebut menetapkan bahwa CIA dan Kementerian Pertahanan harus memantau bawaan mereka
metode dan metode keadaan pengembangan penginderaan jauh di negara lain sehingga industri AS tidak kehilangan posisi terdepan di dunia di pasar alat penginderaan jauh.
Pemerintah AS tidak melarang Kementerian Pertahanan untuk membeli bahan spesies apa pun
dari perusahaan komersial. Manfaat langsungnya jelas: tidak perlu meluncurkan yang baru atau menargetkan ulang satelit penginderaan jauh yang ada ke wilayah kepentingan militer. Dan efisiensi menjadi yang tertinggi. Inilah yang dengan senang hati dilakukan oleh Departemen Pertahanan AS,
dengan demikian mengembangkan struktur komersial yang terlibat dalam pengembangan dan
menggunakan sistem penginderaan jauh.
Gagasan utama dari kebijakan luar angkasa baru:
− secara hukum ditetapkan bahwa sumber daya pesawat ruang angkasa penginderaan jauh Bumi Amerika akan berada di
untuk digunakan semaksimal mungkin untuk memecahkan pertahanan, pengintaian
tugas, memastikan keamanan internal dan internasional dan untuk kepentingan
pengguna sipil;
− sistem penginderaan jauh pemerintah (misalnya, Landsat, Terra, Aqua) akan
fokus pada tugas yang tidak dapat diselesaikan secara efektif oleh operator CS
Penginderaan jauh karena faktor ekonomi, kepentingan terjaminnya nasional
keamanan atau alasan lain;
− pembentukan dan pengembangan kerjasama jangka panjang antara
lembaga pemerintah dan industri kedirgantaraan AS, menyediakan mekanisme operasional untuk kegiatan perizinan di bidang pengoperasian operator sistem penginderaan jauh dan ekspor teknologi dan bahan untuk penginderaan jauh;
− menciptakan kondisi yang memberikan keunggulan kompetitif bagi industri AS dalam penyediaan layanan penginderaan jauh ke luar negeri
pelanggan pemerintah dan komersial.
Agensi Geoinovasi "Innoter"
Kebijakan penginderaan jauh Bumi yang baru adalah langkah pertama pemerintahan Bush untuk merevisi kebijakan luar angkasa AS. Jelas bahwa adopsi dokumen terjadi dengan aktif
melobi perusahaan-perusahaan kedirgantaraan yang telah menerima aturan main baru dengan puas. Kebijakan sebelumnya, yang ditentukan oleh arahan PDD-23, berkontribusi pada kemunculan dan perkembangan media komersial definisi tinggi. Dokumen baru menjamin dukungan negara untuk pengembangan pasar penginderaan jauh, dan
juga menetapkan bahwa proyek komersial baru akan dikembangkan oleh industri dengan mempertimbangkan kebutuhan akan produk spesifik yang diidentifikasi oleh sipil
dan departemen pertahanan.
Aspek penting lainnya adalah bahwa negara menjadi “pendorong internasional”
informasi komersial ERS. Dalam struktur penjualan jenis informasi operator komersial, pertahanan dan pelanggan pemerintah lainnya berlaku sebelumnya.
Namun, skala pembelian relatif rendah dan pasar luar angkasa
Bahan ERS berkembang perlahan. Dalam beberapa tahun terakhir, setelah kemunculan pesawat ruang angkasa penginderaan jauh beresolusi tinggi (0,5-1 m), situasinya mulai berubah. Sistem komersial resolusi tinggi dan menengah sekarang dilihat sebagai tambahan penting
sistem ruang angkasa militer, yang memungkinkan untuk meningkatkan efisiensi pemenuhan pesanan
dan kinerja sistem terintegrasi secara keseluruhan, untuk membatasi fungsi dan memperluas lingkaran pengguna informasi tertentu.
Selama 5-7 tahun terakhir, pencitraan spesies menggunakan pesawat ruang angkasa komersial telah menjadi sumber penting informasi spesies terkini dan berkualitas tinggi karena
Untuk sejumlah alasan:
− sumber daya sistem pengawasan militer terbatas karena perluasan jangkauan tugas dan jumlah konsumen, akibatnya efisiensi penyelesaian tugas pemotretan survei menurun;
− produksi spesies komersial resolusi menengah dan rendah telah menjadi lebih mudah diakses,
berdasarkan pengenalan prinsip-prinsip penyiaran langsung dan pertumbuhan penyediaan layanan di pasar internasional;
− pasar untuk gambar resolusi tinggi (hingga 1 m dan lebih baik) telah tumbuh secara signifikan, dan jumlah operator sistem kamera komersial telah meningkat, yang menyebabkan meningkatnya persaingan dan mengurangi biaya layanan;
− produk khusus komersial tidak memiliki stempel kerahasiaan, oleh karena itu mereka dapat didistribusikan secara luas di antara tingkat manajemen Angkatan Bersenjata yang lebih rendah, komando pasukan sekutu, departemen lain (Kementerian Luar Negeri, Kementerian Darurat, Layanan Perbatasan) dan
bahkan media.
Agensi Geoinovasi "Innoter"
Pada tanggal 31 Agustus 2006, Presiden AS George W. Bush menyetujui konsep Kebijakan Luar Angkasa Nasional AS, yang menyajikan
prinsip-prinsip dasar, tujuan, sasaran dan arah kegiatan kepemimpinan militer-politik Amerika, kementerian dan departemen federal, serta struktur komersial untuk penggunaan luar angkasa untuk kepentingan nasional. Dokumen ini menggantikan arahan presiden 1996 dengan nama yang sama.
Dikeluarkannya "kebijakan antariksa nasional" disebabkan oleh semakin pentingnya sistem antariksa dalam menjamin keamanan nasional Amerika Serikat, dan
juga perlunya membawa kebijakan antariksa yang diterapkan sesuai dengan kondisi situasi yang baru.
Pelaksanaan program luar angkasa telah dinyatakan sebagai bidang kegiatan prioritas. Pada saat yang sama, kepemimpinan militer-politik Amerika akan
mematuhi sejumlah prinsip dasar di bawah ini:
− semua negara memiliki hak untuk menggunakan ruang angkasa secara bebas untuk tujuan damai, memungkinkan Amerika Serikat untuk melakukan kegiatan militer dan intelijen untuk kepentingan nasional;
− setiap klaim ditolak negara mana pun untuk penggunaan tunggal luar angkasa, benda langit atau bagiannya, serta pembatasan hak Amerika Serikat untuk kegiatan tersebut;
− Gedung Putih berusaha untuk bekerja sama dengan VPR negara-negara lain dalam kerangka
pemanfaatan ruang angkasa secara damai untuk memperluas peluang dan mencapai hasil yang lebih besar dalam eksplorasi ruang angkasa;
− Stasiun luar angkasa Amerika harus beroperasi secara bebas di luar angkasa.
Oleh karena itu, Amerika Serikat akan memandang setiap campur tangan terhadap fungsi Mahkamah Konstitusinya sebagai pelanggaran terhadap hak-hak mereka;
− CS, termasuk komponen darat dan antariksa, serta jalur komunikasi yang mendukung operasinya, dianggap vital bagi kepentingan nasional negara.
V Dalam hal ini, Amerika Serikat akan:
− membela hak mereka atas penggunaan luar angkasa secara bebas;
− untuk menghalangi atau menghalangi negara lain untuk bertindak atau mengembangkan cara untuk melanggar hak-hak ini;
Metode penginderaan jauh bumi
Penginderaan jauh adalah penerimaan oleh non-kontak
metode informasi tentang permukaan bumi, objek di atasnya atau di kedalamannya.
Secara tradisional, hanya metode tersebut yang dirujuk ke data penginderaan jauh.
yang memungkinkan Anda untuk mendapatkan dari luar angkasa atau dari udara gambar bumi
permukaan di setiap bagian dari spektrum elektromagnetik (yaitu dengan
gelombang elektromagnetik (EMW).
Kelebihan metode penginderaan jauh bumi adalah:
pengikut:
relevansi data pada saat survei (kebanyakan kartografi
bahan sudah ketinggalan zaman);
efisiensi tinggi akuisisi data;
akurasi pemrosesan data yang tinggi karena penggunaan teknologi GPS;
konten informasi yang tinggi (penggunaan multispektral, inframerah dan
pencitraan radar memungkinkan Anda melihat detail yang tidak terlihat pada konvensional
foto-foto);
kelayakan ekonomi (biaya untuk memperoleh informasi)
melalui data penginderaan jauh secara signifikan lebih rendah dari pekerjaan lapangan);
kemampuan untuk mendapatkan model medan tiga dimensi (matriks medan) untuk
dengan menggunakan mode stereo atau metode sounding lidar dan,
sebagai hasilnya, kemampuan untuk melakukan pemodelan tiga dimensi situs
permukaan bumi (sistem realitas virtual).
Jenis suara berdasarkan sumber sinyal:
Jenis suara di lokasi peralatan:
Fotografi luar angkasa (fotografi atau optoelektronik):
pankromatik (lebih sering dalam satu bagian spektrum yang terlihat lebar) - yang paling sederhana
contoh fotografi hitam putih;
warna (pemotretan dalam beberapa, lebih sering warna nyata pada satu media);
multi-zona (serentak, tetapi fiksasi gambar yang terpisah di berbagai
daerah spektrum);
radar (radar);
Fotografi udara (fotografi atau optoelektronik):
Jenis data penginderaan jauh yang sama seperti pada citra luar angkasa;
Lidar (laser).
Kemampuan untuk mendeteksi dan mengukur fenomena, objek, atau proses tertentu
ditentukan oleh resolusi sensor.
Jenis izin: Karakteristik sensor perangkat penginderaan jauh
Karakteristik singkat pesawat ruang angkasa untuk akuisisi data
penginderaan jauh bumi untuk penggunaan komersial Kompleks foto udara terintegrasi dengan penerima GPS Contoh foto udara dari berbagai resolusi optik
0,6 m
2m
6m Foto udara dalam spektrum optik dan termal (inframerah)
Kiri - foto udara berwarna
peternakan tangki, di sebelah kanan - malam
gambar termal yang sama
wilayah. Selain jelas
membedakan kosong (ringan
mug)
dan
diisi dengan
wadah, gambar termal
mendeteksi kebocoran
dari
waduk
(3)
dan
pipa (1,2). Sensor
CAD,
penembakan
Tengah
ekologis
dan
pemantauan teknogenik, g.
Trekhgorny. Citra satelit radar
Gambar radar memungkinkan pendeteksian minyak dan produk minyak di permukaan air dari
dengan ketebalan film 50 mikron. Aplikasi lain dari citra radar adalah evaluasi
kadar air tanah.
10.
Citra satelit radarInterferometri radar mendeteksi deformasi dari orbit dekat Bumi
permukaan bumi dalam sepersekian sentimeter. Gambar ini menunjukkan deformasi
timbul selama beberapa bulan pengembangan ladang minyak Belridge di
California. Skala warna menunjukkan offset vertikal dari 0 (hitam-biru) hingga -
58 mm (merah-coklat). Diproses oleh Atlantis Scientific berdasarkan gambar ERS1
11.
Kompleks tanah untuk menerima dan memproses data penginderaan jauh
(NKPOD) dirancang untuk menerima data penginderaan jauh dari
pesawat ruang angkasa, pemrosesan dan penyimpanannya.
Konfigurasi NKPOD meliputi:
kompleks antena;
kompleks penerimaan;
kompleks sinkronisasi, registrasi dan struktural
pemulihan;
kompleks perangkat lunak.
Untuk memastikan radius maksimum
tinjauan
antena
kompleks
Sebaiknya
dipasang sehingga cakrawala adalah
terbuka dari sudut elevasi 2 derajat. dan lebih tinggi di
setiap arah azimuth.
Untuk penerimaan berkualitas tinggi, penting
adalah
ketiadaan
gangguan radio
v
kisaran dari 8,0 hingga 8,4 GHz (mentransmisikan)
relai radio, troposfer dan
jalur komunikasi lainnya).
12.
Kompleks tanah untuk penerimaan dan pengolahan data penginderaan jauh (NKPOD)NKPOD menyediakan:
Pembentukan aplikasi untuk perencanaan survei permukaan bumi dan penerimaan
data;
membongkar informasi dengan menyortir berdasarkan rute dan alokasi array
informasi video dan informasi layanan;
pemulihan struktur garis-garis informasi video, decoding,
koreksi radiometrik, penyaringan, transformasi dinamis
jangkauan, pembentukan gambar ikhtisar dan operasi lainnya
pemrosesan primer digital;
analisis kualitas gambar yang diperoleh menggunakan ahli dan
metode perangkat lunak;
katalogisasi dan pengarsipan informasi;
koreksi geometrik dan georeferensi gambar menggunakan data
pada parameter gerakan sudut dan linier pesawat ruang angkasa (SC) dan / atau
titik kontrol tanah;
akses berlisensi ke data yang diterima dari banyak satelit ERS asing.
Antena dan menerima perangkat lunak kontrol yang kompleks
melakukan fungsi utama berikut:
pemeriksaan otomatis terhadap fungsi bagian perangkat keras NKPOD;
perhitungan jadwal sesi komunikasi, yaitu lintasan satelit melalui zona visibilitas
NKPOD;
aktivasi otomatis NKPOD dan penerimaan data sesuai dengan
Jadwal;
perhitungan lintasan satelit dan kontrol kompleks antena untuk
pelacakan satelit;
memformat aliran informasi yang diterima dan merekamnya di hard
disk;
indikasi keadaan sistem dan arus informasi saat ini;
pemeliharaan otomatis log kerja.
13.
Area utama penerapan sistem satelit global
positioning untuk dukungan geoinformasi perusahaan
sektor minyak dan gas:
pengembangan jaringan referensi geodetik dari semua tingkatan dari global ke
survei, serta melakukan pekerjaan perataan untuk keperluan geodetik
memastikan kegiatan perusahaan;
memastikan ekstraksi mineral (penambangan terbuka, pengeboran
kerja, dll);
dukungan geodetik konstruksi, peletakan pipa,
kabel, jalan layang, saluran transmisi tenaga dan pekerjaan teknik dan terapan lainnya;
pekerjaan survei tanah;
penyelamatan dan pekerjaan pencegahan (dukungan geodesi untuk
bencana dan malapetaka);
studi lingkungan: grid tumpahan minyak, penilaian
daerah tumpahan minyak dan penentuan arah pergerakannya;
pemotretan dan pemetaan semua jenis - topografi, khusus,
tematik;
integrasi dengan GIS;
aplikasi dalam layanan pengiriman;
navigasi dari semua jenis - udara, laut, darat.
14.
Perangkat dan penerapan sistem satelit globalpositioning di industri minyak dan gas
SGPS yang ada: GPS, GLONASS, Beidou, Galileo, IRNSS
Elemen utama dari sistem navigasi satelit:
15.
GLONASSSistem ini didasarkan pada 24 satelit (dan 2 siaga) yang bergerak
permukaan bumi dalam tiga bidang orbit dengan kemiringan orbit
pesawat 64,8 ° dan ketinggian 19 100 km
berat - 1415 kg,
terjamin
ketentuan
aktif
keberadaan - 7 tahun,
fitur - 2 sinyal untuk warga sipil
konsumen,
pada
perbandingan
dengan
teman
generasi sebelumnya ("Glonass")
akurasi posisi
objek meningkat 2,5 kali lipat,
unit catu daya - 1400 W,
dimulainya tes penerbangan - 10 Desember
tahun 2003.
komputer digital onboard domestik berdasarkan
mikroprosesor dengan sistem perintah VAX
11/750
berat - 935 kg,
terjamin
ketentuan
aktif
keberadaan - 10 tahun,
sinyal navigasi baru dalam format
Sistem yang kompatibel dengan format CDMA
GPS / Galileo / Kompas
dengan menambahkan sinyal CDMA dalam jangkauan
L3, keakuratan definisi navigasi di
Format GLONASS akan berlipat ganda
dibandingkan dengan satelit "Glonass-M".
sepenuhnya peralatan Rusia, tidak ada
peralatan impor.
16.
Akurasi GLONASSMenurut data SDKM pada 22 Juli 2011, kesalahan navigasi
Definisi GLONASS dalam bujur dan lintang adalah 4,46-7,38 m pada
menggunakan rata-rata 7-8 pesawat ruang angkasa (tergantung pada titik penerima). Pada saat yang sama
Waktu kesalahan GPS adalah 2,00-8,76 m saat digunakan rata-rata 6-11
KA (tergantung pada titik penerima).
Ketika kedua sistem navigasi digunakan bersama-sama, kesalahan
adalah 2,37-4,65 m bila menggunakan rata-rata 14-19 pesawat ruang angkasa (dalam
tergantung pada titik penerima).
Komposisi grup KNS GLONASS per 13/10/2011:
Total OG GLONASS
28 pesawat ruang angkasa
Digunakan untuk tujuan yang dimaksudkan
21 pesawat ruang angkasa
Pada tahap memasuki sistem
2 pesawat ruang angkasa
Ditarik sementara ke
pemeliharaan
4 CA
Cadangan orbit
1 pesawat ruang angkasa
Pada tahap logout
-
17.
Peralatan untuk menerima sinyal GLONASSLayar Navigator Glospace dengan
menampilkan denah jalan-jalan Moskow di
proyeksi dan indikasi perspektif
lokasi pengamat
RAN “GROT-M” (NIIKP, 2003)
salah satu sampel pertama
18.
gpsSistem ini didasarkan pada 24 satelit (dan 6 satelit siaga) yang bergerak
permukaan bumi dengan frekuensi 2 putaran per hari dalam 6 orbital melingkar
lintasan (masing-masing 4 satelit), tingginya sekitar 20.180 km dengan kemiringan
bidang orbit 55 °
Satelit GPS di orbit
19.
Peralatan penerima sinyal GPS20.
Jenis peralatan untuk menerima sinyal SGPSnavigator (waktu yang tepat; orientasi ke titik mata angin; ketinggian di atas level
laut; arah ke suatu titik dengan koordinat yang ditentukan oleh pengguna; Sekarang
kecepatan, jarak tempuh, kecepatan rata-rata; posisi saat ini aktif
peta elektronik wilayah; posisi saat ini relatif terhadap rute);
pelacak (GPS / GLONASS + GSM, mentransmisikan data lokasi dan pergerakan,
tidak menampilkan peta pada peralatan klien - hanya di server);
logger (pelacak tanpa modul GSM, merekam data pergerakan).
navigator
pelacak
pencatat
Satelit ERS "Resurs-P"
Penginderaan jauh Bumi (ERS) - pengamatan permukaan oleh penerbangan dan kendaraan luar angkasa yang dilengkapi dengan berbagai jenis peralatan pencitraan. Rentang kerja panjang gelombang yang diterima oleh peralatan pencitraan berkisar dari pecahan mikrometer (radiasi optik terlihat) hingga meter (gelombang radio). Metode penginderaan bisa pasif, yaitu, menggunakan pantulan alami atau radiasi termal sekunder objek di permukaan bumi, yang disebabkan oleh aktivitas matahari, dan aktif, menggunakan radiasi terstimulasi objek yang diprakarsai oleh sumber buatan tindakan terarah. Data ERS yang diperoleh dari (SC) dicirikan oleh tingkat ketergantungan yang tinggi pada transparansi atmosfer. Oleh karena itu, pesawat ruang angkasa menggunakan peralatan multisaluran tipe pasif dan aktif, yang mencatat radiasi elektromagnetik dalam berbagai rentang.
Peralatan ERS dari pesawat ruang angkasa pertama diluncurkan pada 1960-an dan 1970-an. adalah jenis jejak - proyeksi area pengukuran ke permukaan bumi adalah garis. Kemudian, peralatan ERS tipe panorama muncul dan tersebar luas - pemindai, proyeksi area pengukuran ke permukaan bumi adalah strip.
Pesawat ruang angkasa untuk penginderaan jauh Bumi digunakan untuk mempelajari sumber daya alam Bumi dan untuk memecahkan masalah meteorologi. Pesawat ruang angkasa untuk studi sumber daya alam dilengkapi terutama dengan peralatan optik atau radar. Keuntungan yang terakhir adalah memungkinkan pengamatan permukaan bumi setiap saat sepanjang hari, terlepas dari keadaan atmosfer.
tinjauan umum
Penginderaan jauh adalah suatu metode untuk memperoleh informasi tentang suatu objek atau fenomena tanpa kontak fisik langsung dengan objek tersebut. Penginderaan jauh adalah subbagian dari geografi. Dalam pengertian modern, istilah ini terutama mengacu pada teknologi penginderaan udara atau ruang angkasa untuk tujuan mendeteksi, mengklasifikasikan, dan menganalisis objek di permukaan bumi, serta atmosfer dan laut, menggunakan sinyal yang disebarkan (misalnya, radiasi elektromagnetik). Mereka dibagi menjadi aktif (sinyal pertama kali dipancarkan oleh pesawat terbang atau satelit luar angkasa) dan penginderaan jauh pasif (hanya sinyal dari sumber lain yang direkam, misalnya, sinar matahari).
Sensor penginderaan jauh pasif mendaftarkan sinyal yang dipancarkan atau dipantulkan oleh objek atau wilayah yang berdekatan. Sinar matahari yang dipantulkan adalah sumber radiasi yang paling umum digunakan, dideteksi oleh sensor pasif. Contoh penginderaan jauh pasif adalah fotografi digital dan film, inframerah, perangkat charge-coupled dan radiometer.
Perangkat aktif, pada gilirannya, memancarkan sinyal untuk memindai objek dan ruang, setelah itu sensor dapat mendeteksi dan mengukur radiasi yang dipantulkan atau dihasilkan oleh hamburan balik oleh target penginderaan. Contoh sensor penginderaan jauh aktif adalah radar dan lidar, yang mengukur waktu tunda antara memancarkan dan mendaftarkan sinyal yang dikembalikan, sehingga menentukan lokasi, kecepatan, dan arah suatu objek.
Penginderaan jauh memberikan kemampuan untuk memperoleh data tentang objek yang berbahaya, sulit dijangkau dan bergerak cepat, dan juga memungkinkan pengamatan di area yang luas di medan. Contoh aplikasi penginderaan jauh termasuk pemantauan deforestasi (misalnya, di lembah Amazon), keadaan gletser di Kutub Utara dan Antartika, dan mengukur kedalaman laut menggunakan banyak. Penginderaan jauh juga menggantikan metode pengumpulan informasi yang mahal dan relatif lambat dari permukaan bumi, sementara pada saat yang sama menjamin tidak adanya campur tangan manusia dalam proses alam di wilayah atau objek yang diamati.
Dengan pesawat ruang angkasa yang mengorbit, para ilmuwan memiliki kemampuan untuk mengumpulkan dan mengirimkan data dalam berbagai rentang spektrum elektromagnetik, yang dikombinasikan dengan pengukuran dan analisis berbasis udara dan darat yang lebih besar, menyediakan spektrum data yang diperlukan untuk memantau peristiwa dan tren terkini seperti El Niño dan lain-lain fenomena alam, baik dalam jangka pendek maupun jangka panjang. Penginderaan jauh juga memiliki nilai aplikasi di bidang geosains (misalnya, pengelolaan alam), pertanian (penggunaan dan konservasi sumber daya alam), keamanan nasional (pemantauan wilayah perbatasan).
Teknik akuisisi data
Tujuan utama studi multispektral dan analisis data yang diperoleh adalah objek dan wilayah yang memancarkan energi, yang memungkinkan mereka untuk dibedakan dengan latar belakang lingkungan. Gambaran umum sistem penginderaan jauh satelit dapat dilihat pada tabel gambaran umum.
Secara umum, waktu terbaik untuk mendapatkan data dengan metode penginderaan jauh adalah waktu musim panas (khususnya, selama bulan-bulan ini, sudut matahari di atas cakrawala paling besar dan hari terpanjang). Pengecualian untuk aturan ini adalah akuisisi data menggunakan sensor aktif (misalnya, Radar, Lidar), serta data termal dalam rentang panjang gelombang yang panjang. Dalam pencitraan termal, di mana sensor mengukur energi panas, lebih baik menggunakan interval waktu ketika perbedaan suhu tanah dan suhu udara paling besar. Jadi, waktu terbaik untuk metode ini adalah selama bulan-bulan yang lebih dingin, serta beberapa jam sebelum fajar setiap saat sepanjang tahun.
Selain itu, ada beberapa pertimbangan lagi yang perlu dipertimbangkan. Dengan bantuan radar, misalnya, tidak mungkin mendapatkan gambar permukaan bumi yang telanjang dengan lapisan salju yang tebal; hal yang sama dapat dikatakan untuk lidar. Namun, sensor aktif ini tidak peka terhadap cahaya (atau kekurangannya), menjadikannya pilihan yang sangat baik untuk aplikasi lintang tinggi (misalnya). Selain itu, baik radar maupun lidar mampu (bergantung pada panjang gelombang yang digunakan) untuk mencitrakan permukaan di bawah kanopi hutan, membuatnya berguna di daerah yang banyak ditumbuhi tanaman. Di sisi lain, metode akuisisi data spektral (baik pencitraan stereo dan metode multispektral) dapat diterapkan terutama pada hari-hari cerah; data yang dikumpulkan dalam kondisi cahaya rendah cenderung memiliki rasio signal-to-noise yang rendah, sehingga sulit untuk diproses dan diinterpretasikan. Selain itu, meskipun citra stereo mampu menampilkan dan mengidentifikasi vegetasi dan ekosistem, metode ini (seperti halnya penginderaan multi-spektral) tidak mungkin dapat menembus di bawah kanopi pohon dan memperoleh citra permukaan bumi.
Aplikasi penginderaan jauh
Penginderaan jauh paling umum digunakan di bidang pertanian, geodesi, pemetaan, pemantauan permukaan bumi dan lautan, serta lapisan atmosfer.
Pertanian
Dengan bantuan satelit, dimungkinkan untuk mendapatkan gambar bidang individu, wilayah dan kabupaten dengan pasti secara siklis. Pengguna dapat menerima informasi berharga tentang keadaan lahan, termasuk identifikasi tanaman, definisi area tanaman, dan status tanaman. Data satelit digunakan untuk mengontrol dan memantau kinerja pertanian secara akurat di berbagai tingkatan. Data ini dapat digunakan untuk mengoptimalkan pertanian dan manajemen operasi teknis yang berorientasi spasial. Gambar dapat membantu menentukan lokasi tanaman dan tingkat penipisan lahan, dan kemudian dapat digunakan untuk mengembangkan dan menerapkan rencana perawatan untuk mengoptimalkan penggunaan bahan kimia pertanian lokal. Aplikasi pertanian utama dari penginderaan jauh adalah sebagai berikut:
- vegetasi:
- klasifikasi jenis tanaman
- penilaian kondisi tanaman (pemantauan tanaman, penilaian kerusakan)
- penilaian hasil
- tanah
- tampilan karakteristik tanah
- tampilan jenis tanah
- longsoran
- kelembaban tanah
- tampilan praktek pengolahan tanah
Pemantauan tutupan hutan
Penginderaan jauh juga digunakan untuk memantau tutupan hutan dan identifikasi spesies. Peta yang diperoleh dengan cara ini dapat mencakup area yang luas, sekaligus menampilkan pengukuran detail dan karakteristik area (jenis pohon, tinggi, kerapatan). Dengan menggunakan data penginderaan jauh, dimungkinkan untuk mengidentifikasi dan menggambarkan berbagai jenis hutan yang akan sulit dicapai dengan menggunakan metode tradisional di permukaan bumi. Data tersedia dalam berbagai skala dan resolusi yang sesuai dengan kebutuhan lokal atau regional. Persyaratan untuk detail tampilan medan tergantung pada skala penelitian. Untuk menampilkan perubahan tutupan hutan (tekstur, kerapatan daun), terapkan:
- citra multispektral: data resolusi sangat tinggi diperlukan untuk mengidentifikasi spesies secara akurat
- beberapa gambar dari wilayah yang sama digunakan untuk mendapatkan informasi tentang perubahan musiman dari berbagai jenis
- stereophotos - untuk diferensiasi spesies, penilaian kepadatan dan tinggi pohon. Foto stereo memberikan pemandangan unik tutupan hutan yang hanya dapat diakses melalui teknologi penginderaan jauh
- Radar banyak digunakan di daerah tropis lembab karena kemampuannya untuk memperoleh gambar dalam segala kondisi cuaca
- Lidar memungkinkan Anda untuk mendapatkan struktur hutan 3 dimensi, untuk mendeteksi perubahan ketinggian permukaan bumi dan benda-benda di atasnya. Data lidar membantu memperkirakan tinggi pohon, luas tajuk, dan jumlah pohon per satuan luas.
Pemantauan permukaan
Pemantauan permukaan adalah salah satu aplikasi yang paling penting dan khas untuk penginderaan jauh. Data yang diperoleh digunakan untuk mengetahui keadaan fisik permukaan bumi, misalnya hutan, padang rumput, permukaan jalan, dan lain-lain, termasuk hasil kegiatan manusia, seperti bentang alam di kawasan industri dan pemukiman, keadaan kawasan pertanian. , dll. Awalnya, sistem klasifikasi tutupan lahan harus ditetapkan, yang biasanya mencakup tingkat dan kelas lahan. Level dan grade harus dikembangkan dengan mempertimbangkan tujuan penggunaan (tingkat nasional, regional atau lokal), resolusi spasial dan spektral data penginderaan jauh, permintaan pengguna, dan sebagainya.
Mendeteksi perubahan keadaan permukaan bumi diperlukan untuk memperbarui peta tutupan lahan dan merasionalisasi penggunaan sumber daya alam. Perubahan biasanya ditemukan ketika membandingkan beberapa gambar yang berisi banyak lapisan data dan, dalam beberapa kasus, membandingkan peta lama dan gambar penginderaan jauh yang diperbarui.
- perubahan musim: lahan pertanian dan hutan gugur berubah secara musiman
- perubahan tahunan: perubahan permukaan tanah atau area penggunaan lahan, seperti deforestasi atau urban sprawl
Informasi tentang permukaan tanah dan perubahan sifat tutupan vegetasi secara langsung diperlukan untuk penentuan dan pelaksanaan kebijakan perlindungan lingkungan dan dapat digunakan bersama dengan data lain untuk melakukan perhitungan yang rumit (misalnya, untuk menentukan risiko erosi) .
Geodesi
Pengumpulan data survei lintas udara pertama kali digunakan untuk mendeteksi kapal selam dan memperoleh data gravitasi yang digunakan untuk membuat peta militer. Data ini mewakili tingkat gangguan sesaat dari medan gravitasi bumi, yang dapat digunakan untuk menentukan perubahan dalam distribusi massa bumi, yang pada gilirannya dapat diperlukan untuk berbagai studi geologi.
Aplikasi akustik dan hampir akustik
- Sonar: sonar pasif, merekam gelombang suara yang berasal dari objek lain (kapal, paus, dll.); sonar aktif, memancarkan pulsa gelombang suara dan mendaftarkan sinyal yang dipantulkan. Digunakan untuk mendeteksi, menemukan, dan mengukur parameter objek dan medan bawah air.
- Seismograf adalah alat ukur khusus yang digunakan untuk mendeteksi dan merekam semua jenis gelombang seismik. Dengan bantuan seismogram yang diambil di berbagai tempat di wilayah tertentu, adalah mungkin untuk menentukan pusat gempa dan mengukur amplitudonya (setelah terjadi) dengan membandingkan intensitas relatif dan waktu osilasi yang tepat.
- Ultrasound: Sensor ultrasonik yang memancarkan pulsa frekuensi tinggi dan merekam sinyal yang dipantulkan. Digunakan untuk mendeteksi gelombang air dan menentukan ketinggian air.
Saat mengoordinasikan serangkaian pengamatan skala besar, sebagian besar sistem penginderaan bergantung pada faktor-faktor berikut: lokasi platform dan orientasi sensor. Instrumen berkualitas tinggi saat ini sering menggunakan informasi posisi dari sistem navigasi satelit. Rotasi dan orientasi sering ditentukan oleh kompas elektronik dengan akurasi sekitar satu hingga dua derajat. Kompas dapat mengukur tidak hanya azimuth (yaitu, derajat penyimpangan dari utara magnet), tetapi juga ketinggian (nilai penyimpangan dari permukaan laut), karena arah medan magnet relatif terhadap Bumi tergantung pada garis lintang di mana pengamatan sedang berlangsung. Untuk orientasi yang lebih akurat, perlu menggunakan navigasi inersia, dengan koreksi berkala dengan berbagai metode, termasuk navigasi dengan bintang atau landmark yang diketahui.
Ikhtisar perangkat penginderaan jauh utama
- Radar terutama digunakan dalam sistem kontrol lalu lintas udara, sistem peringatan dini, pemantauan tutupan hutan, pertanian dan untuk memperoleh data meteorologi skala besar. Radar Doppler digunakan oleh lembaga penegak hukum untuk memantau kecepatan kendaraan, serta untuk mendapatkan data meteorologi tentang kecepatan dan arah angin, lokasi dan intensitas curah hujan. Jenis informasi lain yang diperoleh termasuk data gas terionisasi di ionosfer. Radar Interferometrik Aperture Buatan digunakan untuk mendapatkan model elevasi digital yang akurat dari area yang luas.
- Laser satelit dan altimeter radar menyediakan berbagai macam data. Dengan mengukur fluktuasi ketinggian air laut yang disebabkan oleh gravitasi, instrumen ini menampilkan topografi dasar laut dengan resolusi orde satu mil. Dengan mengukur tinggi dan panjang gelombang gelombang laut dengan altimeter, Anda dapat mengetahui kecepatan dan arah angin, serta kecepatan dan arah arus permukaan laut.
- Sensor ultrasonik (akustik) dan radar digunakan untuk mengukur permukaan laut, pasang surut, dan menentukan arah gelombang di wilayah laut pesisir.
- Teknologi Light Detection and Ranging (LIDAR) terkenal dengan aplikasinya di bidang militer, khususnya dalam navigasi laser proyektil. LIDAR juga digunakan untuk mendeteksi dan mengukur konsentrasi berbagai bahan kimia di atmosfer, sedangkan LIDAR di pesawat dapat digunakan untuk mengukur ketinggian objek dan fenomena di darat dengan akurasi yang lebih tinggi daripada yang dapat dicapai dengan teknologi radar. Penginderaan jauh vegetasi juga merupakan salah satu aplikasi utama LIDAR.
- Radiometer dan fotometer adalah instrumen yang paling umum digunakan. Mereka menangkap radiasi yang dipantulkan dan dipancarkan pada rentang frekuensi yang luas. Yang paling umum adalah sensor tampak dan inframerah, diikuti oleh gelombang mikro, sensor sinar gamma dan, yang lebih jarang, sensor ultraviolet. Instrumen ini juga dapat digunakan untuk mendeteksi spektrum emisi berbagai bahan kimia, memberikan data tentang konsentrasinya di atmosfer.
- Gambar stereo dari foto udara sering digunakan untuk menyelidiki vegetasi di permukaan bumi, serta untuk menghasilkan peta topografi dalam pengembangan rute potensial dengan menganalisis gambar medan, dikombinasikan dengan pemodelan fitur lingkungan yang diperoleh dengan metode tanah.
- Platform multispektral seperti Landsat telah digunakan secara aktif sejak tahun 1970-an. Instrumen ini telah digunakan untuk menghasilkan peta tematik dengan mencitrakan beberapa panjang gelombang dari spektrum elektromagnetik (multi-spektrum) dan biasanya digunakan pada satelit pengamatan Bumi. Contoh misi tersebut termasuk program Landsat atau satelit IKONOS. Peta tutupan lahan dan penggunaan lahan yang dihasilkan oleh pemetaan tematik dapat digunakan untuk eksplorasi mineral, deteksi dan pemantauan penggunaan lahan, deforestasi, dan studi kesehatan tanaman dan tanaman, termasuk lahan pertanian atau hutan yang luas. Citra satelit Landsat digunakan oleh regulator untuk memantau parameter kualitas air termasuk kedalaman Secchi, kepadatan klorofil dan fosfor total. Satelit meteorologi digunakan dalam meteorologi dan klimatologi.
- Pencitraan spektral menghasilkan gambar di mana setiap piksel berisi informasi spektral lengkap, menampilkan rentang spektral sempit dalam spektrum kontinu. Perangkat pencitraan spektral digunakan untuk memecahkan berbagai masalah, termasuk yang digunakan dalam mineralogi, biologi, urusan militer, dan pengukuran parameter lingkungan.
- Sebagai bagian dari perang melawan penggurunan, penginderaan jauh memungkinkan pengamatan area yang berisiko dalam jangka panjang, menentukan faktor penggurunan, menilai kedalaman dampaknya, serta memberikan informasi yang diperlukan kepada mereka yang bertanggung jawab untuk membuat keputusan tentang penggurunan. mengadopsi langkah-langkah perlindungan lingkungan yang tepat.
Pengolahan data
Dengan penginderaan jauh, biasanya, pemrosesan data digital digunakan, karena dalam format inilah data penginderaan jauh diterima pada saat ini. Dalam format digital, lebih mudah untuk memproses dan menyimpan informasi. Gambar dua dimensi dalam satu rentang spektral dapat direpresentasikan sebagai matriks (array dua dimensi) angka saya (saya, j), yang masing-masing mewakili intensitas radiasi yang diterima oleh sensor dari elemen permukaan bumi, yang sesuai dengan satu piksel dalam gambar.
Gambar terdiri dari n x m piksel, setiap piksel memiliki koordinat (aku j)- nomor baris dan nomor kolom. Nomor saya (saya, j)- bilangan bulat dan disebut tingkat keabuan (atau kecerahan spektral) dari piksel (aku j)... Jika gambar diperoleh dalam beberapa rentang spektrum elektromagnetik, maka itu diwakili oleh kisi tiga dimensi yang terdiri dari angka. saya (saya, j, k), di mana k Apakah jumlah saluran spektral. Dari sudut pandang matematis, tidak sulit untuk mengolah data digital yang diperoleh dalam bentuk ini.
Untuk mereproduksi gambar dengan benar pada rekaman digital yang disediakan oleh titik penerima informasi, perlu diketahui format perekaman (struktur data), serta jumlah baris dan kolom. Empat format digunakan yang mengurutkan data sebagai:
- urutan zona ( Urutan Band, BSQ);
- zona bergantian sepanjang garis ( Band Interleaved by Line, BIL);
- zona bergantian dalam piksel ( Pita Interleaved oleh Pixel, BIP);
- urutan zona dengan kompresi informasi ke dalam file dengan metode pengkodean grup (misalnya, dalam format jpg).
V BSQ-format setiap gambar area terkandung dalam file terpisah. Ini nyaman ketika tidak perlu bekerja dengan semua zona sekaligus. Satu zona mudah dibaca dan divisualisasikan, gambar zona dapat dimuat dalam urutan apa pun yang Anda inginkan.
V BIL-format data zona ditulis ke satu file baris demi baris, sedangkan zona bergantian di sepanjang baris: baris ke-1 dari zona ke-1, baris ke-1 dari zona ke-2, ..., baris ke-2 dari zona ke-1, baris ke-2 dari zona ke-2, dll Perekaman seperti itu nyaman ketika semua zona dianalisis secara bersamaan.
V BIP-format nilai zona kecerahan spektral setiap piksel disimpan secara berurutan: pertama, nilai piksel pertama di setiap zona, lalu nilai piksel kedua di setiap zona, dll. Format ini disebut gabungan . Lebih mudah saat melakukan pemrosesan piksel demi piksel dari gambar multi-zona, misalnya, dalam algoritme klasifikasi.
Pengkodean grup digunakan untuk mengurangi jumlah informasi raster. Format seperti itu nyaman untuk menyimpan gambar besar; untuk bekerja dengannya, Anda harus memiliki sarana untuk membongkar data.
File gambar biasanya disertai dengan informasi tambahan berikut yang terkait dengan snapshot:
- deskripsi file data (format, jumlah baris dan kolom, resolusi, dll.);
- data statistik (karakteristik distribusi kecerahan - nilai minimum, maksimum dan rata-rata, varians);
- data proyeksi peta.
Informasi tambahan terdapat di header file gambar atau dalam file teks terpisah dengan nama yang sama dengan file gambar.
Menurut tingkat kerumitannya, tingkat pemrosesan CW berikut yang diberikan kepada pengguna berbeda:
- 1A - Koreksi distorsi radiometrik yang disebabkan oleh perbedaan sensitivitas masing-masing sensor.
- 1B - koreksi radiometrik pada tingkat pemrosesan 1A dan koreksi geometrik dari distorsi sensor sistematis, termasuk distorsi panorama, distorsi yang disebabkan oleh rotasi dan kelengkungan Bumi, fluktuasi ketinggian orbit satelit.
- 2A menunjukkan koreksi gambar pada level 1B dan koreksi sesuai dengan proyeksi geometris yang diberikan tanpa menggunakan titik kontrol tanah. Untuk koreksi geometrik, model elevasi digital global ( DEM, DEM) dengan langkah 1 km di tanah. Koreksi geometrik yang digunakan menghilangkan distorsi sensor sistematis dan memproyeksikan gambar ke proyeksi standar ( UTM WGS-84), menggunakan parameter yang diketahui (data ephemeris satelit, posisi spasial, dll.).
- 2B - koreksi gambar pada level 1B dan koreksi sesuai dengan proyeksi geometris yang diberikan menggunakan titik kontrol tanah;
- 3 - koreksi gambar pada level 2B ditambah koreksi menggunakan DEM medan (orthorektifikasi).
- S - koreksi gambar menggunakan gambar referensi.
Kualitas data yang diperoleh dari penginderaan jauh tergantung pada resolusi spasial, spektral, radiometrik dan temporalnya.
Resolusi spasial
Hal ini ditandai dengan ukuran piksel (di permukaan bumi) yang direkam dalam gambar raster - biasanya berkisar antara 1 hingga 4000 meter.
Resolusi spektral
Data Landsat mencakup tujuh pita, termasuk spektrum inframerah, mulai dari 0,07 hingga 2,1 m. Sensor Hyperion dari Earth Observing-1 mampu mendaftarkan 220 pita spektral dari 0,4 hingga 2,5 m, dengan resolusi spektral 0,1 hingga 0,11 m.
Resolusi radiometrik
Jumlah level sinyal yang dapat direkam oleh sensor. Biasanya berkisar dari 8 hingga 14 bit, menghasilkan 256 hingga 16.384 level. Karakteristik ini juga tergantung pada tingkat kebisingan dalam instrumen.
Izin sementara
Frekuensi penerbangan satelit di atas area permukaan yang diinginkan. Relevan ketika meneliti serangkaian gambar, misalnya, ketika mempelajari dinamika hutan. Awalnya, analisis seri dilakukan untuk kebutuhan intelijen militer, khususnya untuk melacak perubahan infrastruktur, pergerakan musuh.
Untuk membuat peta yang akurat berdasarkan data penginderaan jauh, diperlukan transformasi yang menghilangkan distorsi geometrik. Gambar permukaan bumi dengan perangkat yang mengarah lurus ke bawah berisi gambar yang tidak terdistorsi hanya di bagian tengah gambar. Saat Anda bergerak ke tepi, jarak antara titik pada gambar dan jarak yang sesuai di Bumi menjadi semakin berbeda. Koreksi distorsi tersebut dilakukan selama proses fotogrametri. Sejak awal 1990-an, sebagian besar citra satelit komersial yang dijual sudah diperbaiki.
Selain itu, koreksi radiometrik atau atmosfer mungkin diperlukan. Koreksi radiometrik mengubah level sinyal diskrit, misalnya dari 0 hingga 255, ke nilai fisik sebenarnya. Koreksi atmosfer menghilangkan distorsi spektral yang disebabkan oleh kehadiran atmosfer.
