Методики и технологии дистанционного зондирования Земли с целью оценки параметров тектонических процессов (стр. 2 )

Рис. 1. Фрагмент синтезированного снимка MODIS в естественных цветах на территорию Аральского моря 3 декабря 2001 г.

MISR (Multi-angle Imaging Spectro-Radiometer – многоугловой сканирующий спектрорадиометр) - это первая съемочная система в космосе, позволяющая определять отражательные характеристики объектах в девяти разных направлениях.

Основные характеристики:

Большинство съемочных инструментов устанавливаемых на спутниках, ведут наблюдения вертикально. Для изучения аэрозолей, облачного покрова, водных поверхностей, растительности, горных пород необходимо знать количество солнечного света, рассеиваемого или отражаемого в естественных условиях по разным направлениям. MISR – не имеющий аналогов инструмент нового поколения – предназначен специально для решения задач такого типа. Он включает 9 камер, ведущих съемку по 9 разным направлениям: в надир, а также с отклонением под разными углами вперед и назад по направлению полета. Камеры позволяют получать изображения всей планеты в четырех спектральных диапазонах (голубом, зеленом, красном и ближнем инфракрасном) со средним и низким пространственным разрешением. Абсолютная радиометрическая точность равна 3% при максимальной яркости. Радиометрическое разрешение сырых данных составляет 12 бит (при дальнейшей обработке они преобразуются в 14-битовые). Полоса обзора MISR составляет 360 км. Полный охват земной поверхности съемкой возможен за 9 дней. Информационный поток достигает 10Мбит/с. MISR может получать изображения в двух режимах пространственного разрешения. В детальном (Local) режиме отдельные участки размером 300 х 360 км наблюдаются с максимальным разрешением 275 м всеми камерами. Однако пропускная способность радиоканала позволяет передать информацию в среднем всего для шести таких участков в день. Остальные данные передаются в обзорном (Global) режиме, при котором Земля наблюдается с более низким разрешением. Изменение отражения света при разных углах наблюдения позволяет распознавать различные типы атмосферных аэрозолей, форму облаков, покровы поверхности суши. Регулярное наблюдение этих объектов позволяет проследить месячные, сезонные и долговременные тенденции их изменений. При привлечении стереоскопических методов анализа изображений возможно наблюдение пространственных моделей местности и структур облачности. Использование наблюдений в разных направлениях позволяет более точно оценивать общее количество солнечной радиации, отраженной различными участками земной поверхности.

CERES (Clouds and the Earth's Radiant Energy System - Система изучения облачности и излучения Земли) - это съемочная система для изучения влияния облачного покрова на радиационный баланс Земли. CERES на борту Terra дополняет аналогичный прибор на борту спутника TRMM (Tropical Rainfall Measuring Mission), запущенного в 1997 г. CERES продолжает долгосрочные измерения радиационного баланса Земли в 2 участках теплового диапазона. На борту спутника имеются 2 одинаковых прибора, которые измеряют суммарный радиационный баланс Земли и (совместно с данными MODIS по облачному покрову) обеспечивают оценку характеристик облачности, что позволяет оценить влияние облачности на тепловое излучение Земли. Один прибор работает в режиме поперечного сканирования, а второй вращается, выполняет сканирование по образующей конуса. Первый сканер обеспечивает продолжение измерений радиационного баланса Земли, начатых в спутниковых экспериментах ERBE (Earth Radiation Budget Experiment) и TRMM (Tropical Rainfall Measuring Mission), а второй сканер позволит исследовать распределение теплового потока в зависимости от азимута сканирования, что позволит уточнить модели расчета теплового баланса Земли.

Основные характеристики

Информационный поток составляет 10 кбит/с. Чрезвычайно высока радиометрическая точность: 0.25%, что определяется высокими требованиями к измерениям радиационного баланса Земли для климатического моделирования. CERES позволит изучать долговременные и сезонные изменения радиационного баланса Земли, влияние природных катастроф (вулканических извержений, наводнений, засух), региональных изменений почвенно-растительного покрова.

MOPITT (Measurements Of Pollution In The Troposphere – измерения загрязнения в тропосфере) - это съемочная система, предназначенная для изучения загрязнения нижних слоев атмосферы. Данные, получаемые эти инструментом, позволяют прослеживать источники поступления, распространение, перенос и осаждение оксида углерода (угарного газа) и метана в тропосфере. Измерения ведутся в трех спектральных диапазонах (2.3, 2.4, 4.7 мкм). Пространственное разрешение MOPITT составляет 22 км в надире, ширина полосы обзора 640 км.

Таблица1. Сводная таблица характеристик аппаратуры на борту спутника TERRA

	Ширина полосы обзора (км)	Периодичность съемки (дни)	Направление съемки	Спектральные зоны	Пространственное разрешение (м)
Кол-во	Диапазон волн (мкм)
ASTER	60	16	надир, 27,5° назад по направлению полета	14	3 зоны: 0,5-0,9 6 зон: 1,6-2,4 5 зон: 8,1-11,6	15 30 90
MODIS	2300	2	надир	36	2 зоны: 0,6-0,9 5 зон : 0,4-2,2 29 зон: 0,4-14,4	250 500 1000
MISR	360	2-9	надир, 26.1°, 45.6°, 60.0° и 70.5° вперед и назад по направлению полета	4	0.4-0.9	250 275 500 1000
CERES	вся видимая поверхность земли по трассе полета	1	надир и наклонно по образующей конуса	3	0.3 - 5.0 8 - 12 0.3 до > 100	20 000
MOPITT	640	1	надир	8	2 зоны: 2.3 2 зоны: 2.4 4 зоны: 4.7	22 000

1.3 Изображения с ИСЗ Terra

Рис. 2. Снимок со спутника TERRA 06 ноября 2003 г. 12 ч. 35 мин.

Рис. 3. Снимок со спутника TERRA 06 ноября 2003 г. 14 ч. 13 мин.

2. Методы выделения линеаментов в приложениях ArcView и ERDAS IMAGINE

2.1 Функциональные средства ArcGIS

ArcView – мощный, легкий в использовании инструмент для обеспечения доступа к географической информации, предоставляющий широкие возможности для отображения, изучения, выполнения запросов и анализа пространственных данных. ArcView разработан Институтом Исследований Систем Окружающей Среды (Environmental Systems Research Institute, ESRI), изготовителем ARC/INFO - ведущего программного обеспечения для географических информационных систем (ГИС).

ArcView - настольная ГИС быстро развивающийся, простой в обучении и работе продукт, предоставляющий конечному пользователю средства выбора и просмотра наборов разнообразных геоданных, их редактирования, создания макетов карт с легендами, графиками и диаграммами, оцифровки карт с помощью дигитайзера, связывания объектов карты с атрибутивной информацией в режиме hot links, адресного геокодирования, распечатки картографических материалов. Напрямую работает с базами данных ARC/INFO, ArcCAD и PC ARC/INFO, базами dBASE III и dBASE IV, имеет доступ к SQL DBMS (Oracle, Ingres, Sybase, Informix), читает файлы форматов DXF и DWG. Включает функции вызова удаленных процедур RPC, связи с другими приложениями через стандартные протоколы DDE for Windows и Apple Events for Macintosh, динамической линковки библиотек DLL, возможность подключения Visual Basic. Имеет одинаковые функции при работе с Windows 95/NT, UNIX.

Архитектура ArcView обеспечивает исключительно гибкую среду для поэтапного подключения или изъятия дополнительных средств анализа географической информации. При этом расширение функциональности может проводиться за счет набора внутренних, внешних и определенных пользователем опций, наилучшим образом отвечающих его текущим потребностям. Многие из функций ArcView включены в модули расширения, загружаемые по мере необходимости. После загрузки эти функции работают под управлением добавленных кнопок в рамках знакомого пользовательского интерфейса ArcView. В любой момент эти дополнительные средства можно отключить, что позволит сберечь ресурсы памяти, а затем для выполнения новых задач подключить другие расширения или приложения. Предлагаются два варианта поставки ArcView: стандартный (Standard Edition) и расширенный (Professional Edition).

Модульная архитектура ARCVIEW GIS открыла пути для неограниченного наращивания функциональных возможностей пакета.

2.2 Модуль пространственного анализа ArcView Spatial Analyst

Пространственный анализ является апофеозом работы с ГИС. Когда необходимые данные собраны, введены в электронном виде, откорректированы и должным образом спроецированы, наступает время использовать их в конкретных задачах для принятия решений. Инструмент, предлагаемый для этой цели ESRI, поможет вам решить аналитические задачи быстро и эффективно. Один из дополнительных модулей системы ArcGIS - модуль ArcGIS Spatial Analyst представляет собой мощное средство для пространственного анализа, добавляющее специфическую функциональность к ArcView, ArcEditor и ArcInfo. ArcGIS Spatial Analyst объединяет возможности ArcView Spatial Analyst и ARC GRID.

Интерфейс модуля ArcGIS Spatial Analyst добавляется в виде самостоятельной панели инструментов к интерфейсу ArcMap. Его функции могут применяться к слоям, добавляемым к ArcMap, а также к растровым и векторным наборам данных, которые выбираются при помощи браузера файлов, доступного в каждом из диалоговых окон модуля. Функции Spatial Analyst работают также по выборке, сделанной в слоях по атрибутивным или пространственным критериям.