Выбор языка |
Главная О КНТС Новости Программы Направления исследований Эксперименты Результаты Информационные ресурсы Приём заявок
Шифр эксперимента: Фон
Направление НПИ: 2. Исследование Земли и космоса
Секция КНТС: 3. Исследования Земли из космоса
Наименование эксперимента: Мониторинг оптических характеристик поверхности и атмосферы Земли
Цель эксперимента:

Целью проведения КЭ «Фон» является разработка технологии изучения пространственного и временного распределения оптических характеристик поверхности и атмосферы Земли, корреляции этих характеристик с видом (типом) и состоянием почвенных, растительных, водных, ледовых и снежных покровов Земли (создание средств съемки, методов и математического обеспечения процессов съемки и обработки получаемых материалов).

Описание эксперимента:

Значение оптических характеристик поверхности и атмосферы Земли – информационная основа проектирования и применения авиационных и космических средств видеонаблюдения и съемки. Впервые это было теоретически обосновано и экспериментально подтверждено Г.А. Тиховым (см. «Улучшение фотографической и визуальной разведки», Центральная Аэронавигационная станция, Киев, 1917г.) С тех пор путем, главным образом, наземных измерений определены тысячи спектральных характеристик различных объектов местности; их осредненные значения используются при проектировании средств видеонаблюдения.

Главной задачей воздушной и космической съемки в течение многих лет было и остается сегодня создание и обновление топографических и тематических карт, основой которых являются измерения геометрических характеристик объектов местности по материалам съемки фотограмметрическими методами.

Теория и методы фотограмметрии хорошо разработаны и успешно применяются на производстве. Оптические характеристики при этом используются косвенно по тону, цвету изображения. Всевозможные преобразования снимков направлены на достижение максимально возможного качества изображения с точки зрения визуального дешифрирования снимков. Для этого не требуется знание фактических значений характеристик оптических свойств объектов местности.

В последние годы положение стало изменяться. Проведенные исследования показали: коэффициент зональной яркости (КЗЯ) является эффективным дешифровочным признаком почвенных и растительных покровов Земли, а процесс дешифрирования на основе коэффициента зональной яркости и производных от него величин может быть автоматизирован.

С другой стороны, возросло значение глобального изучения оптических свойств почвенных и растительных покровов, прежде всего в интересах оценки состояния экологии, которое по современным оценкам находится на грани угрозы самому существованию человеческой цивилизации.

Измерение характеристик оптических свойств объектов местности задача существенно более сложная, чем измерение их геометрических характеристик. Последние дискретны и постоянны. Значения оптических характеристик зависит от многих факторов; для определения оптических свойств одного и того же объекта необходимо выполнить множество измерений при разных условиях освещения, состояния атмосферы, в разное время года, при разных состояниях поверхности объектов, то есть объем работ чрезвычайно велик и без автоматизации процесса измерений практически не реализуем.

В 1985-1990г. Госцентр «Природа» выполнил заданную постановлением Совета Министров СССР закрытую работу шифр «Ритуал ГК», в ходе которой было разработано «Руководство по фотограмметрическим измерениям по материалам аэрокосмической фотосъемки».

Были разработаны два способа измерений: визуально-инструментальный и автоматический (машинный). В последнем случае фотоснимок преобразовывался в матрицу значений оптической плотности, которая вводилась в ЭВМ, а на выходе получали матрицу значений и производных от его величин (контраст и деталь яркости смежных элементов местности), соответствующих значению оптической плотности элементов исходной матрицы.

Главная задача КЭ «Фон» ? разработка технологии автоматизированного способа измерения коэффициента зональной яркости и контраста элементов земной поверхности по материалам цифровой оптико-электронной съемки, которая в дальнейшем должна быть реализована на автоматических космических аппаратах. Для решения этой задачи потребуется:

- создание цифровой оптико-электронной видеорадиационной аппаратуры;

- калибровка ее, для осуществления которой потребуется исследование физических и геометрических свойств и определение ряда характеристик оптико-электронных приемников излучения;

- отработка метода автоматического определения коэффициентов зонального пропускания и задымленности атмосферы способом «двух полей» и решения ряда других теоретических и организационно – технических проблем. Реализация новой технологии существенно повысит производительность измерений, позволит приступить к глобальному изучению оптических свойств поверхности и атмосферы Земли.

Новизна эксперимента:

Многозональная видеорадиометрическая съемка с автоматическим определением коэффициента зональной яркости объектов местности впервые будет осуществлена с помощью цифровой оптико-электронной аппаратуры. При этом будут применены оригинальные авторские методики калибровки видеорадиометра и способ автономного определения коэффициентов пропускания из-за задымленности атмосферы. По сравнению с ранее разработанным способом решения этой задачи с помощью фотографической аппаратуры применение оптико-электронных средств съемки улучшит технологический процесс определения оптических характеристик, существенно позволит производительность работ, откроет возможности глобального изучения оптических свойств земной поверхности и атмосферы.

Научная аппаратура:

Научная аппаратура КЭ представляет собой многозональную оптико-электронную цифровую видеорадиометрическую систему «Видеорадиометр-300» (включающую в себя съемочную камеру – СК-300 и блок приемников излучения – ПИ-3/5), предназначенную для изучения оптических характеристик поверхности и атмосферы Земли.

Ожидаемые результаты:

1. Разработка метода видеорадиометрической съемки (аппаратура и способ ее применения);

2. Разработка основных направлений прикладного и научного применения данных об оптических свойствах поверхности и атмосферы Земли.

Результаты предполагается использовать:

- для построения системы глобального мониторинга оптических характеристик поверхности и атмосферы Земли, основанной на применении автоматических КА.

- при проектировании и применении аэрокосмических средств видеосъемки и наблюдения.

- для исследования взаимосвязи между оптическими свойствами поверхности и атмосферы Земли с другими солнечно-земными связями и геофизическими явлениями.

Полученные результаты:

 

Сроки проведения: Первый этап – 5 лет, сроки выполнения 2го этапа определяются на стадии разработки программы выполнения 2го этапа.
Состояние эксперимента: Готовится
Организация постановщик: Федеральное государственное унитарное предприятие, основанное на праве хозяйственного ведения, «Государственный научно-исследовательский и производственный центр «Природа» (ФГУП «Госцентр «Природа»)
Организации участники: Институт космических исследований РАН; ОАО РКК «Энергия» им. С.П.Королева; ЦУП (ФГУП «ЦНИИмаш»); ФГБУ «НИИ ЦПК имени Ю.А.Гагарина»
Научный руководитель: Савиных В. П., Московский государственный университет геодезии и картографии, президент университета, д.т.н., член-корр. РАН, профессор
Публикации по эксперименту:

1.Матиясевич Л.М. « Основы теории фотометрии при фотонаблюдении из космоса. Сборник «Космические исследования земных ресурсов» М., Наука. 1976г.

2.Матиясевич Л.М. «Фотометрические задачи, решаемые с помощью средств космической съемки». Журнал «Исследования Земли из космоса», 1980г., №3.

3. Матиясевич Л.М. «Введение в космическую фотографию.» М., Недра, 1989г.

4.Матиясевич Л.М, Субботин Ю.Л. «Исследование возможностей радиационной калибровки космических фотосредств по естественным объектам.». Журнал «Исследования Земли из космоса», 1994г., №3.

5. Матиясевич Л.М., «Оценка возможностей использования данных, полученных сетью актинометрических станций, для определения прозрачности атмосферы во время космической съемки». Журнал «Исследования Земли из космоса», 1994г., №6.

Последнее обновление: 17.11.2017

Информационная справка

Программы

Изображения