Спутниковые снимки
Спутниковые изображения (также изображения наблюдения Земли , космические фотографии или просто спутниковые фотографии ) — это изображения Земли , полученные с помощью спутников для получения изображений , которыми управляют правительства и предприятия по всему миру. Компании, занимающиеся спутниковой съемкой, продают изображения, лицензируя их правительствам и предприятиям, таким как Apple Maps и Google Maps .
История [ править ]
Первые снимки из космоса были сделаны во время суборбитальных полетов . Запущенный США полет Фау-2 24 октября 1946 года делал одно изображение каждые 1,5 секунды. Эти фотографии с апогеем в 65 миль (105 км) были в пять раз выше предыдущего рекорда — 13,7 миль (22 км), установленного миссией на воздушном шаре «Эксплорер II» в 1935 году. [1] Первые спутниковые (орбитальные) фотографии Земли были сделаны 14 августа 1959 года американским кораблем « Эксплорер» 6 . [2] [3] Первые спутниковые фотографии Луны могли быть сделаны 6 октября 1959 года советским спутником « Луна-3» , выполнявшим миссию по фотографированию обратной стороны Луны. Фотография «Голубой мрамор» была сделана из космоса в 1972 году и стала очень популярной в средствах массовой информации и среди общественности. Также в 1972 году Соединенные Штаты запустили программу Landsat , крупнейшую программу по получению изображений Земли из космоса. В 1977 году первые спутниковые снимки в реальном времени были получены американской спутниковой системой KH-11 . Последний спутник Landsat, Landsat 9 , был запущен 27 сентября 2021 года. [4]
Все спутниковые изображения, созданные НАСА, публикуются Обсерваторией Земли НАСА и находятся в свободном доступе для общественности. В нескольких других странах есть программы спутниковой съемки, а совместные европейские усилия запустили спутники ERS и Envisat , оснащенные различными датчиками. Есть также частные компании, которые предоставляют коммерческие спутниковые снимки. В начале XXI века спутниковые изображения стали широко доступны, когда несколько компаний и организаций предложили доступное и простое в использовании программное обеспечение с доступом к базам данных спутниковых изображений.
Приложения спутниковых изображений [ править ]
Спутниковые снимки имеют множество применений в различных областях.
- Погода : они помогают метеорологам прогнозировать закономерности, отслеживать штормы и понимать изменение климата.
- Океанография . Измеряя температуру моря и контролируя экосистемы, спутниковые изображения позволяют получить представление о состоянии наших океанов и глобальном климате.
- Сельское хозяйство и рыболовство . Спутниковые данные помогают определять местонахождение популяций рыб, оценивать состояние сельскохозяйственных культур и оптимизировать использование ресурсов для процветающей сельскохозяйственной и рыбной промышленности.
- Биоразнообразие . В усилиях по сохранению используются спутниковые технологии для картирования мест обитания, мониторинга изменений экосистем и защиты исчезающих видов.
- лесное хозяйство : спутниковые данные расширяют возможности устойчивого лесного хозяйства, отслеживая вырубку лесов, оценивая риски пожаров и эффективно управляя ресурсами.
- Ландшафт : Анализ моделей землепользования с помощью спутниковых изображений поддерживает городское планирование и способствует инициативам устойчивого развития.
Менее распространенные виды использования включают поиск аномалий — критикуемый метод исследования, включающий поиск на спутниковых изображениях необъяснимых явлений. [5]
Спектр спутниковых изображений разнообразен, например, видимый свет, ближний инфракрасный свет, спектр инфракрасного света, радар и т. д. Эти спектры могут предоставить ученым много богатой информации. Помимо упомянутых выше спутниковых приложений, эти данные могут служить мощным образовательным инструментом, способствовать развитию научных исследований и способствовать более глубокому пониманию нашей окружающей среды. Это показывает, что спутниковые снимки предоставляют богатую информацию и могут способствовать глобальному развитию.
Характеристики данных [ править ]
 | Этот раздел дублирует объем других статей , в частности Дистанционное зондирование#Характеристики данных . ( февраль 2019 г. ) |
При обсуждении спутниковых изображений в дистанционном зондировании существует пять типов разрешения: пространственное, спектральное, временное, радиометрическое и геометрическое. Кэмпбелл (2002) [6] определяет их следующим образом:
- Пространственное разрешение определяется как размер пикселя изображения, представляющий размер площади поверхности (т. е. м 2 ) измеряется на земле, определяется мгновенным полем зрения датчиков (IFOV);
- спектральное разрешение определяется размером интервала длин волн (дискретный сегмент электромагнитного спектра) и количеством интервалов, которые измеряет датчик;
- временное разрешение определяется количеством времени (например, дней), которое проходит между периодами сбора изображений для данного местоположения на поверхности.
- Радиометрическое разрешение определяется как способность системы формирования изображений записывать многие уровни яркости (например, контрастности) и эффективную разрядность датчика (количество уровней шкалы серого) и обычно выражается как 8-битное (0–255 ), 11 бит (0–2047), 12 бит (0–4095) или 16 бит (0–65 535).
- Геометрическое разрешение относится к способности спутникового датчика эффективно отображать часть поверхности Земли в одном пикселе и обычно выражается в терминах расстояния до наземного образца или GSD. GSD — это термин, обозначающий общие источники оптического и системного шума, который полезен для сравнения того, насколько хорошо один датчик может «видеть» объект на земле в пределах одного пикселя. Например, GSD Landsat составляет ≈30 м, что означает, что наименьшая единица измерения, отображаемая в одном пикселе изображения, составляет ≈30 x 30 м. Последний коммерческий спутник (GeoEye 1) имеет GSD 0,41 м. Это сравнимо с разрешением 0,3 м, полученным некоторыми ранними разведывательными спутниками, снятыми на основе военных фильмов , такими как Corona . [ нужна цитата ]
Разрешение спутниковых изображений варьируется в зависимости от используемого инструмента и высоты орбиты спутника. Например, архив Landsat предлагает повторные изображения планеты с разрешением 30 метров, но большая их часть не была обработана на основе необработанных данных. Средний период возврата Landsat 7 составляет 16 дней. Для многих небольших территорий могут быть доступны изображения с разрешением до 41 см. [7]
Спутниковые снимки иногда дополняются аэрофотосъемкой , которая имеет более высокое разрешение, но стоит дороже за квадратный метр. Спутниковые изображения можно комбинировать с векторными или растровыми данными в ГИС при условии, что изображения были пространственно исправлены и правильно согласованы с другими наборами данных.
Спутники для съемки [ править ]
Общественное достояние [ править ]
Спутниковые снимки поверхности Земли имеют достаточную общественную полезность, поэтому во многих странах существуют программы спутниковых снимков. Соединенные Штаты лидировали в предоставлении этих данных в свободный доступ для научного использования. Некоторые из наиболее популярных программ перечислены ниже, за ними недавно последовала группировка Sentinel Европейского Союза.
КОРОНА [ править ]
Программа CORONA представляла собой серию американских стратегических разведывательных спутников, произведенных и эксплуатируемых Центрального разведывательного управления (ЦРУ) Управлением науки и технологий при существенной поддержке ВВС США . Тип изображения — панорама на мокрую пленку, для съемки стереографических изображений использовались две камеры (AFT и FWD).
Ландсат [ править ]
Landsat — старейшая программа непрерывного спутникового наблюдения Земли. Оптические изображения Landsat собираются с разрешением 30 м с начала 1980-х годов. Начиная с Landsat 5 , также собирались тепловые инфракрасные изображения (с более грубым пространственным разрешением, чем оптические данные). Спутники Landsat 7 , Landsat 8 и Landsat 9 в настоящее время находятся на орбите.
МОДИС [ править ]
С 2000 года MODIS собирает почти ежедневные спутниковые снимки Земли в 36 спектральных диапазонах. MODIS находится на борту спутников НАСА Terra и Aqua.
Страж [ править ]
В настоящее время ЕКА разрабатывает Sentinel группировку спутников . В настоящее время запланировано 7 миссий, каждая для своего применения. Sentinel-1 (SAR-изображение), Sentinel-2 (декаметровое оптическое изображение земной поверхности) и Sentinel-3 (гектометровое оптическое и тепловизионное изображение суши и воды) уже запущены.
АСТЕР [ править ]
ASTER . — это инструмент визуализации на борту «Терры», флагманского спутника системы наблюдения Земли НАСА (EOS), запущенного в декабре 1999 года. ASTER — это совместная работа НАСА, Министерства экономики, торговли и промышленности Японии (METI) и Japan Space Systems (Japan Space Systems) J-космические системы). Данные ASTER используются для создания подробных карт температуры, отражательной способности и высоты поверхности земли. Скоординированная система спутников EOS, включая Terra, является основным компонентом Управления научных миссий НАСА и Отдела наук о Земле. Целью НАСА по наукам о Земле является развитие научного понимания Земли как интегрированной системы, ее реакции на изменения, а также лучшее прогнозирование изменчивости и тенденций климата, погоды и стихийных бедствий. [8]
- Климатология поверхности суши — исследование параметров поверхности земли, температуры поверхности и т. д. для понимания взаимодействия суши и поверхности, а также потоков энергии и влаги.
- Динамика растительности и экосистемы — исследования распределения растительности и почвы и их изменений для оценки биологической продуктивности, понимания взаимодействия земли и атмосферы и обнаружения изменений экосистемы.
- Мониторинг вулканов — мониторинг извержений и событий-предвестников, таких как выбросы газа, шлейфы извержений, развитие лавовых озер, история извержений и потенциал извержений.
- Мониторинг опасностей — наблюдение за масштабами и последствиями лесных пожаров, наводнений, береговой эрозии , ущерба от землетрясений и ущерба от цунами.
- Гидрология — понимание глобальных энергетических и гидрологических процессов и их связи с глобальными изменениями; включено суммарное испарение растений
- Геология и почвы - подробный состав и геоморфологическое картирование поверхностных почв и коренных пород для изучения процессов на поверхности суши и истории Земли.
- Изменение поверхности и земного покрова – мониторинг опустынивания , обезлесения и урбанизации; предоставление данных менеджерам по охране природы для мониторинга охраняемых территорий, национальных парков и дикой природы
Метеосат [ править ]
Геостационарный метеорологический спутник Meteosat - 2 начал работу по предоставлению изображений 16 августа 1981 года. Eumetsat управляет спутниками Meteosat с 1987 года.
- ( Тепловизор видимого и инфракрасного диапазона Meteosat МВИРИ) , трехканальный тепловизор: видимый, инфракрасный и водяной пар; первого поколения Он работает на спутнике Meteosat , Meteosat-7 все еще активен.
- 12-канальный вращающийся усовершенствованный формирователь изображений в видимом и инфракрасном диапазоне (SEVIRI) включает в себя каналы, аналогичные тем, которые используются MVIRI, обеспечивая непрерывность климатических данных за три десятилетия; Метеосат второго поколения (MSG).
- Гибкий комбинированный формирователь изображений (FCI) на спутнике Meteosat третьего поколения (MTG) также будет включать аналогичные каналы, а это означает, что все три поколения будут предоставлять климатические данные за более чем 60 лет.
Химавари [ править ]
Серия спутников Himawari представляет собой значительный шаг вперед в области метеорологических наблюдений и мониторинга окружающей среды. Благодаря передовой технологии визуализации и частому обновлению данных «Химавари-8» и «Химавари-9» стали незаменимыми инструментами для прогнозирования погоды, борьбы со стихийными бедствиями и исследования климата, принося пользу не только Японии, но и всему Азиатско-Тихоокеанскому региону.
- Частые обновления: эти спутники могут предоставлять полные изображения Азиатско-Тихоокеанского региона каждые 10 минут и даже чаще (каждые 2,5 минуты) для определенных районов (Япония), гарантируя, что метеорологи будут иметь актуальную информацию для точной погоды. прогнозирование.
- Спектральные полосы :
- Видимые световые полосы (0,47 мкм, 0,51 мкм, 0,64 мкм): эти полосы используются для дневных наблюдений за облаками, сушей и поверхностью океана. Они предоставляют изображения высокого разрешения, которые имеют решающее значение для отслеживания движения облаков и оценки погодных условий.
- Ближние инфракрасные диапазоны (0,86 мкм, 1,6 мкм, 2,3 мкм, 6,9 мкм, 7,3 мкм, 8,6 мкм, 9,6 мкм, 11,2 мкм, 13,3 мкм): эти полосы помогают различать различные типы облаков, растительности и особенностей поверхности. Они особенно полезны для обнаружения тумана, льда и снега.
- Инфракрасные диапазоны (3,9 мкм, 6,2 мкм, 10,4 мкм, 12,4 мкм): Остальные диапазоны охватывают тепловой инфракрасный спектр. Эти полосы имеют решающее значение для измерения температуры верхней границы облаков, температуры поверхности моря и содержания водяного пара в атмосфере. Они позволяют осуществлять непрерывный мониторинг погодных условий.
- Передовая технология визуализации: «Химавари-8» и «Химавари-9» оснащены Advanced Himawari Imager (AHI) , который обеспечивает изображения Земли в высоком разрешении. AHI может захватывать изображения в 16 различных спектральных диапазонах, что позволяет детально наблюдать за погодными условиями, облаками и явлениями окружающей среды.
Частный домен [ править ]
Несколько спутников строятся и обслуживаются частными компаниями.
ГеоАй [ править ]
компании GeoEye Спутник GeoEye-1 был запущен 6 сентября 2008 года. [9] Спутник GeoEye-1 оснащен системой формирования изображений высокого разрешения и способен собирать изображения с наземным разрешением 0,41 метра (16 дюймов) в панхроматическом или черно-белом режиме. Он собирает мультиспектральные или цветные изображения с разрешением 1,65 метра или около 64 дюймов.
Макс [ править ]
Спутник Maxar WorldView-2 предоставляет коммерческие спутниковые изображения высокого разрешения с пространственным разрешением 0,46 м (только панхроматические). [10] Разрешение 0,46 метра панхроматических изображений WorldView-2 позволяет спутнику различать объекты на земле, находящиеся на расстоянии не менее 46 см друг от друга. Аналогично, спутник Maxar QuickBird обеспечивает панхроматические изображения с разрешением 0,6 метра (в надире ).
Спутник Maxar WorldView-3 обеспечивает получение коммерческих спутниковых изображений высокого разрешения с пространственным разрешением 0,31 м. WVIII также оснащен коротковолновым инфракрасным датчиком и атмосферным датчиком. [11]
Airbus Intelligence [ править ]
Плеяды Созвездие очень высокого разрешения (панорамирование 50 сантиметров и спектральное расстояние 2,1 метра) состоит из двух оптических спутников . Pléiades-HR 1A и Pléiades-HR 1B обеспечивают покрытие поверхности Земли с повторяющимся циклом в 26 дней. Разработанный как двойная гражданская/военная система, «Плеяды» будут отвечать требованиям европейской обороны к космическим изображениям, а также гражданским и коммерческим потребностям. Плеяды Нео [12] это усовершенствованная оптическая группировка, состоящая из четырех идентичных спутников с разрешением 30 см и быстрой реактивностью.
Точечное изображение [ править ]
Три спутника SPOT на орбите (Spot 5, 6, 7) обеспечивают изображения очень высокого разрешения – 1,5 м для панхроматического канала, 6 м для мультиспектрального (R,G,B,NIR). Spot Image также распространяет данные мультиразрешения с других оптических спутников, в частности с Formosat-2 (Тайвань) и Kompsat-2 (Южная Корея), а также с радиолокационных спутников (TerraSar-X, ERS, Envisat, Radarsat). Spot Image также является эксклюзивным дистрибьютором данных со спутников высокого разрешения Pleiades с разрешением 0,50 метра или около 20 дюймов. Запуски произошли в 2011 и 2012 годах соответственно. Компания также предлагает инфраструктуру для приема и обработки, а также дополнительные возможности.
Planet's RapidEye [ править ]
В 2015 году Planet приобрела BlackBridge и ее группировку из пяти спутников RapidEye , запущенную в августе 2008 года. [13] Созвездие RapidEye содержит идентичные мультиспектральные датчики, которые одинаково откалиброваны. Таким образом, изображение с одного спутника будет эквивалентно изображению с любого из четырех других, что позволит собрать большой объем изображений (4 млн км). 2 в день) и ежедневное повторное посещение района. Каждый из них движется по одной и той же орбитальной плоскости на высоте 630 км и передает изображения размером пикселя 5 метров. Спутниковые изображения RapidEye особенно подходят для применения в сельском хозяйстве, окружающей среде, картографии и борьбе со стихийными бедствиями. Компания не только предлагает свои изображения, но и консультирует своих клиентов по созданию услуг и решений на основе анализа этих изображений. Созвездие RapidEye было снято с производства Planet в апреле 2020 года.
ImageSat International [ править ]
Спутники наблюдения за ресурсами Земли , более известные как спутники «EROS», представляют собой легкие спутники с низкой околоземной орбитой и высоким разрешением, предназначенные для быстрого маневрирования между объектами съемки. На рынке коммерческих спутников высокого разрешения EROS является самым маленьким спутником очень высокого разрешения; он очень маневренный и, таким образом, обеспечивает очень высокую производительность. Спутники развернуты на круговой солнечно-синхронной околополярной орбите на высоте 510 км (± 40 км). Приложения спутниковых изображений EROS предназначены в первую очередь для целей разведки, внутренней безопасности и национального развития, но также используются в широком спектре гражданских приложений, включая: картографирование, пограничный контроль, планирование инфраструктуры, сельскохозяйственный мониторинг, мониторинг окружающей среды , реагирование на стихийные бедствия, обучение и моделирование и т. д. .
EROS A - спутник высокого разрешения с панхроматическим разрешением 1,9–1,2 м, запущен 5 декабря 2000 года.
EROS B - второе поколение спутников очень высокого разрешения с панхроматическим разрешением 70 см, было запущено 25 апреля 2006 года.
EROS C2 — третье поколение спутников очень высокого разрешения с диаметром 30 см. резолюции панхроматический, выпущен в 2021 году.
EROS C3 — третье поколение спутников очень высокого разрешения с диаметром 30 см. панхроматический и мультиспектральный разрешения, выпущен в 2023 году.
Китай Сивэй [ править ]
GaoJing-1 / SuperView-1 (01, 02, 03, 04) — коммерческая группировка китайских спутников дистанционного зондирования Земли, контролируемая компанией China Siwei Surveying and Mapping Technology Co. Ltd. Четыре спутника работают на высоте 530 км и имеют фазированное 90° друг от друга на одной и той же орбите, что обеспечивает панхроматическое разрешение 0,5 м и мультиспектральное разрешение 2 м на полосе обзора 12 км. [14] [15]
Недостатки [ править ]
Поскольку общая площадь суши на Земле очень велика и разрешение относительно высокое, спутниковые базы данных огромны, а обработка изображений (создание полезных изображений из необработанных данных) занимает много времени. [ нужна цитата ] предварительная обработка, такая как удаление полос изображения Часто требуется . В зависимости от используемого датчика погодные условия могут влиять на качество изображения: например, трудно получить изображения для областей с частым облачным покровом, таких как вершины гор. По этим причинам общедоступные наборы данных спутниковых изображений обычно обрабатываются третьими сторонами для визуального или научного коммерческого использования.
Компании, занимающиеся коммерческими спутниками, не размещают свои изображения в открытом доступе и не продают их; вместо этого необходимо получить лицензию на использование их изображений. Таким образом, снижается возможность легального создания производных произведений на основе коммерческих спутниковых изображений.
Проблемы конфиденциальности высказывались некоторыми, кто не хотел, чтобы их собственность была показана сверху. Карты Google отвечают на такие опасения в своих часто задаваемых вопросах следующим заявлением: «Мы понимаем ваши опасения по поводу конфиденциальности... Изображения, отображаемые на Картах Google, ничем не отличаются от тех, которые может увидеть любой, кто пролетает или проезжает мимо определенного географического места. " [16]
См. также [ править ]
- Аэрофотосъемка
- Спутник наблюдения Земли
- Спектрорадиометр среднего разрешения
- Разведывательный спутник
- Дистанционное зондирование
- Миссия по радиолокационной топографии шаттла
- Стрателлит
- Хронология первых изображений Земли из космоса
- Виртуальный глобус
- Метеорологический спутник
Ссылки [ править ]
- ↑ Первая фотография из космоса. Архивировано 6 января 2014 г. в Wayback Machine , Тони Райххардт, журнал Air & Space Magazine , 1 ноября 2006 г.
- ^ «50 лет наблюдения за Землей» . 2007: Космический юбилей . Европейское космическое агентство . 3 октября 2007 г. Архивировано из оригинала 30 января 2012 г. Проверено 20 марта 2008 г.
- ^ «Первый снимок со спутника Explorer VI» . НАСА. Архивировано из оригинала 30 ноября 2009 г.
- ^ «Когда был запущен спутник Landsat 9?» . www.usgs.gov . Архивировано из оригинала 25 октября 2021 г. Проверено 25 октября 2021 г.
- ^ Рэдфорд, Бенджамин (2019). «Охота на аномалии по спутниковым снимкам». Скептический исследователь . Том. 43, нет. 4. Центр расследований . стр. 32–33.
- ^ Кэмпбелл, Дж. Б. 2002. Введение в дистанционное зондирование. Нью-Йорк Лондон: Guilford Press [ необходимы страницы ]
- ^ Дэниел А. Бегун (23 февраля 2009 г.). «Спутниковые снимки самого высокого разрешения в мире» . Горячее оборудование. Архивировано из оригинала 26 февраля 2009 г. Проверено 9 июня 2013 г.
- ^ «Миссия АСТЕР» . АСТЕР . Лаборатория реактивного движения. Архивировано из оригинала 22 марта 2005 г. Проверено 6 апреля 2015 г.
- ^ Шалал-Эса, Андреа (6 сентября 2008 г.). «GeoEye запускает спутник высокого разрешения» . Рейтер . Архивировано из оригинала 22 февраля 2009 г. Проверено 7 ноября 2008 г.
- ^ «Болл Аэроспейс энд Технологии Корпорейшн» . Архивировано из оригинала 13 марта 2016 г. Проверено 7 ноября 2008 г.
- ^ «Аэрофотоснимки и фотографии высокого разрешения» . Архивировано из оригинала 20 мая 2014 г. Проверено 24 октября 2014 г.
- ^ «Плеяды Нео» . Архивировано из оригинала 28 января 2023 г. Проверено 24 июня 2021 г.
- ^ Фауст, Джефф (15 июля 2015 г.). «Planet Labs покупает BlackBridge и его созвездие RapidEye» . Космические новости . Проверено 3 марта 2023 г.
- ^ «GaoJing / SuperView — Спутниковые миссии» . Справочник эопортала . Архивировано из оригинала 3 декабря 2019 г. Проверено 14 ноября 2019 г.
- ^ «ГаоЦзин-1 01, 02, 03, 04 (SuperView 1)» . Космическая страница Гюнтера . Архивировано из оригинала 16 июля 2019 г. Проверено 14 ноября 2019 г.
- ^ Кэтрин Беттс рассказала Associated Press (2007) [1]
Внешние ссылки [ править ]
- Envisat Meris ЕКА – 300 м – самое детальное изображение всей Земли на сегодняшний день, сделанное Envisat Meris Европейского космического агентства.
- Blue Marble: Next Generation — детальное полноцветное изображение всей Земли.
- World Wind - программное обеспечение для 3D-наблюдения Земли с открытым исходным кодом , разработанное НАСА НАСА JPL. и имеющее доступ к базе данных
