Структура системы дистанционного зондирования

СЪЁМОЧНАЯ АППАРАТУРА

Структура системы дистанционного зондирования

Любая современная система ДЗЗ предусматривает совместное функционирование двух сегментов: космического (орбитального) и наземного. Упрощенная схема системы ДЗЗ приведена на рисунке.

Орбитальный сегмент включает собственно базовую платформу с установленной на ней целевой аппаратурой ДЗЗ и бортовые средства передачи информации на Землю по радиоканалу.

Наземный сегмент обеспечивает управление полетом космиче­ских спутников, регулирование режимов работы целевой аппаратуры и аппаратуры передачи данных, прием результатов ДЗЗ, их хранение, первичную и тематическую обработку, распространение и продажу продуктов различных уровней обработки, сбор заявок от потребителей.

Наземный сегмент включает следующие структурные элементы:

· центр управления работой орбитального сегмента, объеди­няющий ряд специальных станций;

· распределенную сеть региональных и локальных приемных станций для сбора данных ДЗЗ;

· информационный центр: центры обработки данных ДЗЗ, цен­трализованные и локальные архивы для хранения и учета данных, службы, обеспечивающие распространение информационных продуктов и обслуживание потребителей.

Сеть приемных станций располагается таким образом, чтобы обес­печить оперативное получение результатов съемки для как можно большей территории. Это позволяет снизить нагрузку на бортовые за­поминающие устройства. Региональные станции приема, как правило, находятся в ведении национальных или международных космических служб, а локальные могут принадлежать организациям или частным ли­цам. Оборудование региональных станций, кроме приема данных в ре­жиме реального времени, обеспечивает полную разгрузку данных с бор­товых запоминающих устройств, их предварительную обработку и ар­хивацию.

Существует три основных способа передачи данных со спутника на Землю. Самый простой и широко распространенный способ передачи дан­ных ДЗЗ - непрерывная радиосвязь с принимающими станциями, к ко­торым предъявляются повышенные требования по надежности приема радиосигнала. Наиболее успешный прием данных возможен при распо­ложении приемной станции на линии прямой видимости со спутником и эту линию ничто не должно затенять. Линия прямой видимости должна быть расположена высоко над горизонтом, чтобы свести к минимуму влияние атмосферы. Все эта требования объединяются понятием маски приемной станции - области поверхности Земли, внутри которой осу­ществляется прием данных со спутника. Предположим, что поверхность Земли - это сфера с радиусом R, h – высота орбиты спутника и на линии прямой видимости нет препятствий (рисунок).

Угловое расстояние φ между спутником и станцией определяется из уравнения:

cos (Ɵ + φ ) = R * cos(Ɵ) / (R + h),

где Ɵ -угол подъема линии прямой видимости.

Если Ɵ — 5°, то для h = 700 км получаем φ = 21°. В этом случае мас­ка представляет собой окружность с радиусом 2400 км и приемной станцией в центре этой окружности.

Если прямая передача невозможна (например, в настоящее время все станции приема расположены на суше и не могут обеспечить зону приема над океаном), можно воспользоваться вторым способом: полученные данные сохраняются на спутнике, а затем передаются с некоторой задержкой по времени на Землю в зоне прямой видимости. Такой метод требует создания на борту уст­ройств для хранения большого объема информации.

Наконец, третий способ передачи данных основан на использовании системы геостационарных спутников связи TDRSS (Tracking and Data Relay Satellite System). В этом случае данные передаются с одного спутника на другой до тех пор, пока в зоне прямой видимости одного из них не окажется наземная станция (рисунок).

После того как данные в исходном формате поступают на наземную станцию, выполняется их обработка, в результате которой устраняются систематические ошибки и геометрические искажения, а также искажения, связанные с влиянием атмосферы. Затем данные преобразуются к стандартному цифровому формату и записываются на магнитную ленту или компакт-диск. Как правило, архивы данных формируются на наземных станциях, а базы данных ДЗ находятся в ведении либо государственных организаций (например, NRSA в Индии), либо коммерческих компаний (например, EOSAT в США).

Благодаря быстрой обработке данных космические снимки относительно низкого разрешения предоставляются пользователям уже через несколько часов после выполнения съемки. Такие снимки применяются, в частности, для контроля за ледовой обстановкой во время арктической навигации. Другим примером является съемка в инфракрасном диапазоне, которая используется для борьбы с лесными пожарами. В этом случае обработка данных в режиме реального времени позволяет передавать данные непосредственно тем людям, которые участвуют в тушении пожара.

При коммерческом распространении снимков широко используются снимки очень низкого разрешения (quick look), применяемые для предварительного просмотра предлагаемых архивов. Хотя пространственное и радиометрическое разрешение таких снимков невелико, с их помощью можно оценить общее качество данных и, в частности, их соответствие определенной территории и отсутствие атмосферных помех.