Нефотографические съемочные системы. Реферат. Реферат по дисциплине "Фотограмметрия и дистанционное зондирование" тема Нефотографические съемочные системы

• Название: Реферат по дисциплине "Фотограмметрия и дистанционное зондирование" тема Нефотографические съемочные системы
• Анкор: Нефотографические съемочные системы
• Дата: 27.05.2020
• Размер: 30.26 Kb.
• Имя файла: Реферат.doc
• Тип: Реферат; #126005

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Департамент научно-технологической политики и образования

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Красноярский государственный аграрный университет»

«Институт землеустройства, кадастров и природообустройства»

Кафедра «землеустройства и кадастров»

РЕФЕРАТ

по дисциплине: "Фотограмметрия и дистанционное зондирование"

ТЕМА: Нефотографические съемочные системы

Выполнил:		А.А. Гусев
Проверил:		А. В. Кожуховский

Красноярск 2020

Оглавление

Введение 3

Кадровые телевизионные системы 4

Сканирующие съёмочные системы 6

Тепловые съёмочные системы 7

Оптико-электронные системы 8

Лазерные съёмочные системы 9

Радиофизические системы 11

Заключение 13

Список использованной литературы 14

Введение

К нефотографическим системам относят несколько классов съёмочных устройств, которые разработаны с целью расширения технических возможностей аэро и космических методов изучения Земли.

Принципиальным их отличием от фотографических систем является применение иных сенсоров, регистрирующих широкий спектр излучения от земной поверхности, иных способов построения и передачи изображения, представлении результатов съёмки в цифровом виде.

Съёмочные системы, установленные на космических летательных аппаратов позволяют получать информацию о процессах, проходящих на Земле в реальном или близреальном времени.

Специфика космических полётов потребовала конструирование съёмочных систем специального вида: компактных, малого веса и энергопотребления, с возможностью передачи без искажения информации на пункт приёма непосредственно в процессе съёмки и т.д. Конструктивные принципы, применяемые в космических съёмочных системах, успешно используют при разработке нефотографических аэросъемочных системах.

Кадровые телевизионные системы

Недостатком фотографической съёмки местности является необходимость доставки фотоплёнки на Землю для обработки, после её экспонирования на борту летательного аппарата. Этот недостаток устраняется при телевизионной съёмке. Аэрокосмической телевизионной съёмкой называется процесс получения изображений поверхности Земли, Луны, планет Солнечной системы с летательных аппаратов с помощью оптических, электронных и радиотехнических средств. Этот вид съёмки даёт возможность систематического получения изображения поверхности Земли в течение длительного времени при быстрой передаче его на приёмные станции. При выполнении съёмок этим методом используют кадровые телевизионные съёмочные системы.

Телевизионные системы могут регистрировать и передавать объёмное, плоскостное и линейное изображения объектов съёмки. Если происходит регистрация изображения, обеспечивающая получение информации о распределении яркости объектов в трёхмерном пространстве В (х, у, z), то такая система называется стереоскопической, если в двухмерном B (x, y), то передача плоскостная, если в одномерном B (x), то линейная.

При кадровой телевизионной съёмке используется миниатюрная телевизионная камера, в которой оптическое изображение, построенное объективом на экране, при считывании электронным лучом переводится в форму электросигналов и по радиоканалам передаётся на Землю.

Телевизионные снимки могут передаваться на Землю в режиме online. Оперативность получения снимков составляет отличительную черту этого метода. Телевизионная аппаратура без проблем устанавливается на ИСЗ, запускаемых на полярные орбиты, что позволяет охватывать такой съёмкой всю земную поверхность.

Отличительной чертой кадровой телевизионной съёмочной системы является наличие специального сенсора - фотоэлектрического устройства, называемого фотомишенью. Фотомишень является главной деталью основного прибора кадровой телевизионной съёмки - видикона.

Методы космической телевизионной съёмки можно подразделить по спектральному диапазону, по назначению материалов съёмки, количеству информационных каналов, по приёмнику световой энергии, способу передачи информации и т.д.

Телевизионная съёмка производится в диапазоне длин волн 300 - 1100нм(). Всё большее применение находит косвенный метод ультрафиолетовой телевизионной съёмки, использующий датчики, чувствительные к ультрафиолетовому излучению снимаемой поверхности, сканирование которой осуществляется телесным углом зрения оптико - механическим способом с летательного аппарата. Фототелевизионные изображения могут быть получены как чёрно - белые, так и цветные. Телевизионные системы, применяемые на космических летательных аппаратах, можно классифицировать в соответствии с кругом решаемых задач на: системы для съёмок поверхности Земли и метеорологического наблюдения облачного покрова, Луны, съёмки поверхности планет Солнечной системы; системы ретрансляции; видеотелеметрические системы для контроля состояния космонавтов и бортовой аппаратуры; инспекцию состояния других космических летательных аппаратов и слежение за их движением; системы управления космическими аппаратами; системы для астрономических наблюдений.

Недостатки кадровых ТВ - систем - большие геометрические и фотометрические искажения, низкая разрешающая способность, а также зависимость от погодных условий. ТВ - снимки используют при исследовании больших территорий земной поверхности и поверхности океанов, изучении облачности и т.п. Из отечественных ТВ - систем можно отметить систему «Метеор» с разрешением на местности около 1км.

Сканирующие съёмочные системы

Сканирующие съёмочные системы (сканеры) отличаются от других, прежде всего принципом построения изображения. Изображение строится путём построчного сканирования (просматривания) местности. Сканирующее устройство воспринимает отраженный (излученный) электромагнитный поток от элементарных площадок снимаемого объекта, расположенных вдоль строки. Размер площадки зависит от высоты съёмки, мгновенного угла 2α изображения оптической системы сканера 2 и положения относительно оси сканирования. Угол захвата 2β определяет ширину полосы на местности. Переход от одной строки к другой (построчная развёртка) происходит в результате поступательного движения летательного аппарата. Для исключения разрывов между строками скорость сканирования согласуется с высотой и скоростью полёта. В качестве сканирующих устройств 4 используют вращающиеся оптические элементы: плоские зеркала, зеркальные призмы, пирамиды и т.п. Сканирующее устройство воспринимает отраженный (излученный) электромагнитный поток от элементарных площадок снимаемого объекта, расположенных вдоль строки. Размер площадки зависит от высоты съёмки, мгновенного угла изображения оптической системы сканера и положения относительно оси сканирования. Угол захвата определяет ширину полосы на местности. Переход от одной строки к другой (построчная развёртка) происходит в результате поступательного движения летательного аппарата. Для исключения разрывов между строками скорость сканирования должна быть согласована с высотой и скоростью полёта. Подобный способ построения изображения приводит к неодномоментности экспонирования строки; изменению масштаба изображения вдоль оси сканирования; изменению размер пикселя вдоль оси сканирования, что приводит или к перекрытиям элементов строки или к их разрыву и т.п.

Тепловые съёмочные системы

Широкое развитие и применение получили тепловые сканирующие системы, относящиеся к пассивным. Данные системы работают в инфракрасной и тепловой зонах электромагнитного излучения. Для этого используют многозональные радиометры, радиометрические комплексы, тепловизионные системы. В зависимости от вида получаемой информации и возможностей используемой аппаратуры съёмку проводят в одном или нескольких спектральных интервалах одновременно.

На тепловых снимках отображаются контрасты, а не абсолютные величины радиационной температуры, поэтому между тоном снимка и радиационной температурой на местности нет однозначного соответствия. Два идентичных объекта с одинаковой энергетической яркостью отображаются на снимке одним тоном только при условии их размещения на одинаково излучающем фоне.

Радиационный контраст в значительной мере определяется временем съемки. Один и тот же объект на тепловых снимках, полученных в различных радиационных условиях, может менять свой контраст с фоном вплоть до противоположного. Выделение объектов наблюдения на тепловых изображениях производится по совокупности дешифровочных признаков, основными из которых являются — яркостной контраст, пространственная характеристика и конфигурация тепловой аномалии.

Оптико-электронные системы

Использование в качестве приёмников излучения ПЗС-линейки или ПЗС-матрицы расширяет класс съёмочных систем, имеющих на выходе цифровое изображение. При использовании компьютерных технологий фотограмметрической обработки снимков подобные съёмочные системы становятся перспективными, так как не требуют дополнительного преобразования снимка в цифровое изображение. Принцип работы ПЗС, прибора с зарядной связью, заключается в следующем. Светочувствительный слой представляет собой сетку кремниевых диодов, расположенную за оптической системой. Каждый кремниевый диод соединён с ячейкой хранения заряда. Когда световой поток, в виде оптического изображения, поступает на диод, генерируется некоторое количество электрического заряда пропорционально падающему потоку. Заряд переносится в ячейку хранения заряда (ячейку памяти). Из ячеек памяти информация последовательно считывается и преобразуется в цифровой код (цифровое изображение). Изображение строится по законам центральной 20 проекции (кадровые системы) или путём сканирования местности. Линейное разрешение цифровых съёмочных систем зависит от размера элементов, составляющих ПЗС - матрицу.

Лазерные съёмочные системы

Лазерные съёмочные системы относятся к активным съёмочным системам, работающим в оптическом диапазоне. В основе лазерной съёмки заложен принцип работы светодальномера без отражателя- лазерная локация. Отражателем является поверхность снимаемого объекта. В качестве облучателя используется полупроводниковый лазер, генерирующий излучение в ближней ИК-зоне в импульсном режиме. С помощью лазера производится направленное облучение поверхности. Сигнал, отражённый от элементарной площадки земной поверхности (объекта), принимается оптической системой. При каждом элементарном измерении в процессе сканирования регистрируется наклонная дальность до площадки отражения и направление относительно осей системы координат лазерного локатора. Положение локатора в геодезической системе координат (X,Y,Z) определяется бортовым GPS- приёмником. Углы наклона и разворота зондирующего луча относительно осей геодезической системы координат определяется с помощью инерциальной аппаратуры. Это позволяет получить после обработки результатов измерений геодезические координаты элемента поверхности, вызвавшего отражение зондирующего луча. Точность пространственных координат обратно пропорциональна высоте съёмки.

Результатом съёмки является трёхмерное цифровое изображение. Получение изображения лазерным сканером производится в два этапа. На первом выполняется регистрация результатов измерений множества элементарных площадок (точек) – получения так называемого «облака точек» – каждая из которых имеет координаты X,Y,Z. Обработка результатов измерений может производиться на борту летательного аппарата. Лазерные съёмочные системы применяют для построения профилей рельефа на территориях закрытых лесами и создания цифровой модели рельефа местности. Их применение эффективно при обследовании линий электропередач. При съёмке городов и населённых пунктов получаемое трёхмерное изображение позволяет успешнее проводить работы по организации территорий. Или, например, оптимизировать размещение приёмопередатчиков мобильной телефонной связи для достижения уверенного приёма сигналов. Помимо лазерных сканеров, используемых с воздушных и космических носителей, существуют наземные лазерные сканеры. Принцип работы этих съёмочных систем аналогичен рассмотренным сканерам. Изображения, получаемые ими, применяются для изучения деформаций зданий и промышленных сооружений, составления фронтальных планов сложных архитектурных сооружений и т.п.

Радиофизические системы

Заключается в зондировании земной поверхности радиосигналом. На борту носителя самолета или спут­ника устанавливается радиолокатор активный микроволновый датчик, способный передавать и принимать поляризованные радио­волны в заданном диапазоне частот. Развертка сигнала производится по принципу сканера, т.е. переход от одной строки к другой идет за счет перемещения носителя. Количество энергии, возвращенной на антенну локатора, называется "обратным рассеянием". Каждый пик­сель радиолокационного снимка показывает суммарный коэффици­ент отражения данного участка поверхности, или мощность возвра­тившегося к антенне сигнала. Значения яркости пикселя могут быть преобразованы в удельную эффективную поверхность рассеяния (УЭПР) величину, использующуюся в различных физических моделях отраженных радиоволн. Высокая яркость пикселя означает, что большая часть сигнала вернулась к антенне, низкая - наоборот.

Отличительная особенность радиолокационных изображений -наличие так называемого спекл-шума.

По типу конструкции различают радиолокационные системы бокового обзора (РЛС БО) и с синтезированием апертуры антен­ны (РСА), обеспечивающие получение снимков с разным про­странственным разрешением.

В последние годы появились и приобретают все большее значе­ние видеосъемка и съемка цифровыми камерами, основанные на ис­пользовании волоконной оптики.

Радиолокационная съёмка заключается в зондировании земной поверхности радиосигналом. На борту носителя (самолёта или спутника) устанавливается радиолокатор - активный микроволновой датчик, способный передавать и принимать поляризованные радиоволны в заданном диапазоне частот. Развёртка сигнала производится по принципу сканера, т. е. переход от одной строки к другой. Количество энергии возвращённой на антенну локатора называется (обратным рассеиванием). Каждый пиксель радиолокационного снимка показывает суммарный коэффициент отражения данного участка поверхности или мощность возвратившегося к антенне сигнала. В последние годы появились и приобретают всё большее значение видеосъемка и съёмка цифровыми камерами, основанные на использование волоконной оптики.

Заключение

Отличие нефотографических от фотографических систем: применение сенсоров, регистрирующих широкий спектр излучения от земной поверхности; способов построения; передачи изображения. Съёмочные системы, установленные на КЛА, позволяют получать информацию о процессах, проходящих на Земле, в реальном или близреальном времени.

Список использованной литературы

1)Учебно-методическое пособие: Обиралов А.И., Лиманов А.Н. Фотограмметрия и дистанционное зондирование. - М.: Колосс, 2006.

2)Обиралов А.И., Гебгарт Я.И. Практикум по фотограмметрии.- М.: Недра 1990.