Особливості використання даних дистанційного зондування Землі в системі топогеодезичного забезпечення Збройних Сил України

Taras Shevchenko National University of Kyiv, Kyiv, Ukraine

Постановка проблеми. Однією з проблем сучасного суспільства є отримання об'єктивної інформації про навколишнє середовище. Один із найбільш перспективних шляхів вирішення цієї проблеми - застосування методів дистанційного зондування Землі. Це викликано передусім згортанням наземних і авіаційних засобів контролю навколишнього середовища, з одного боку, і зростанням доступності та здешевленням інформації, з іншого. По справжньому широкі перспективи відкрилися перед ДЗЗ з розвитком комп'ютерних технологій, переносом усіх основних операцій з обробки і використання даних зйомок на обчислювальну техніку, розробкою програмних комплексів з цифрової обробки зображень, з появою і широким розповсюдженням геоінформаційних систем.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. Питання отримання та використання даних дистанційного зондування Землі (ДЗЗ) досліджували С. Станкевич, В. Заце - рковний, О. Міхно, Л. Даценко, М. Попов. Шляхи розвитку та вдосконалення використання даних дистанційного зондування у військовій сфері розглянуті в працях О. Фе - дченка, С. Прищепи, С. Зотова, І. Матвійчука. Аналіз останніх досліджень, публікацій та бойового досвіду війни з російською федерацією дозволяє зробити висновки, що одним із найбільш перспективних напрямів використання геопросторових даних є використання ДЗЗ на тактичному рівні.

Сучасні бойові дії військ набувають надзвичайної динамічності та інформаційної ємності. У ході виконання завдань доводиться оцінювати дуже багато чинників та приймати рішення в умовах обмеження часу та ресурсів. У зв'язку з цим набуває актуальності задача розробки та використання інформаційних систем при плануванні та керуванні діями військ і миротворчими підрозділами. У контексті інформаційних систем геопросторова підтримка здійснюється за допомогою геоінформаційних технологій, які є елементом геоінформаційних систем тактичного рівня ЗС України.

Мета статті - проаналізувати та дослідити, як за допомогою отриманих даних ДЗЗ, зокрема даних з БПЛА, можна вдосконалити їх використання та тим самим підвищити ефективність виконання завдань щодо топогео - дезичного забезпечення військ.

Виклад основного матеріалу дослідження. Використання методів дистанційного зондування в системі топогеодезичного забезпечення ЗС України поступово набуває все більшої актуальності. Досвід ведення бойових дій показав, що наявність у командирів картографічних матеріалів, доведених своєчасно з точними, достовірними, найбільш актуальними даними, є запорукою ефективного ведення бою та успішного виконання поставлених завдань. Необхідність переходу до дистанційних методів дослідження місцевості, оперативної обстановки насамперед пов'язана з економічними витратами на картографічні роботи та зменшенням часу й людиновитрат на польові роботи. Матеріали ДЗЗ є базою, на основі якої проводиться оновлення топокарт, створення спеціальних карт, оперативне виправлення, виявлення змін на місцевості, проведення топографічної розвідки тощо. Зазначені роботи виконуються майже дистанційно з подальшою обробкою даних у камеральних умовах, використовуючи необхідне технічне та програмне забезпечення.

Дані дистанційного зондування в ТС ЗСУ отримуються за допомогою аерофотозйомки, космічних знімань, безпілотних літальних апаратів. Оскільки на сьогодні в України немає власних діючих супутників, то аерокосмічні знімки використовують з відкритих інтернет-ре - сурсів або замовляють через приватні фірми в інших держав. Космічні знімки є досить універсальними та зручними матеріалами для проведення картографічних робіт, але головним недоліком є те, що вони не є даними, отриманими власноруч державою, а отже, стовідсотково гарантувати їхню достовірність неможливо. Однією з установ, що займається розбудовою космічної галузі задля безпеки та оборони країни, є Державне космічне агентство України (ДКАУ), основними завданнями якого є: забезпечення формування і реалізація державної політики у сфері космічної діяльності та надання підтримки в підготовці та реалізація міжнародних проєктів у сфері дослідження та використання космічного простору [1]. За необхідністю отримання космічних знімків військові частини звертаються до ДКАУ. На разі український супутник Січ-2 вийшов з ладу та супутник Січ-3 перебуває в процесі проєктування, але вітчизняні фахівці перебувають у тісній співпраці з міжнародними космічними компаніями й продовжують роботу над проєктами. Також можливо замовляти знімки різної просторової, спектральної та радіометричної роздільної здатності у приватних компаній, наприклад: PixelSolutions, TVIS, DigitalGlobe, з супутників GEOEYE, WORLDVIEW, PLEIADES, QUICKBIRD, IKONOS, SPOT, RAPIDEYE, EROSтощо [2]. Аерофотозйомка у ТС ЗСУ проводиться періодично за цільовим направленням для отримання аерофотозні - мань великих площ місцевості. Такий вид зйомки забезпечує отримання найбільш точних даних, але є достатньо затратним і трудомістким. Окрім того, аерофотозйо - мка в районі проведення ООС не завжди можлива.

Останнім часом все більше уваги приділяють застосуванню БПЛА та впровадженню нових методів та технологій зйомки за військовим призначенням. Першими БПЛА почали використовувати в розвідці ЗСУ для отримання розвідувальної інформації про противника. Під час виконання завдань добре зарекомендували себе такі БПЛА, як Spectator, Фурія, Лелека-100. Проте знімки, отримані з таких апаратів, не придатні для створення картографічних матеріалів, адже знімання проводиться з великими відхиленнями від надиру, з різних висот та часто перспективним видом. Досвід бойових дій показав, що цивільні картографічні БПЛА відіграють значну роль в отриманні точних, актуальних, якісних даних про місцевість, та можливості створення на їхній основі картографічних матеріалів. Тому постає гостра необхідність у наявності військових картографічних БПЛА для вдосконалення виконання задач ТС ЗСУ. Військові безпілотні літальні апарати як засіб отримання даних для ТС є новим напрямом, що розпочинає свій шлях становлення на озброєння ЗСУ. На сьогодні вивчаються характеристики БПЛА Inspire2, спеціалізованого картографічного комплексу для здійснення аерофотознімальних робіт P316 та практично відпрацьовують їхню зйомку, обробку даних у спеціалізованих картографічних продуктах (Pix4Dmapper, ArcGISтощо) [3].

У цілому використання дистанційного зондування в системі топогеодезичного забезпечення дозволяє максимально дистанційно отримувати дані про місцевість та створювати на їхній основі топокарти, спецкарти, фото - плани, фотосхеми, фотокарти, карти зміни місцевості, оновлювати, оперативно виправляти карти та ін., покращуючи картографічну продукцію, її якість, економлячи кошти, часо - та людиновитрати на виконання робіт. Однак ДЗЗ використовується обмежено за браком обладнання, ресурсів, джерел, коштів, можливостей. У районі ведення бойових дій найдоцільнішими є проведення космічної зйомки або зйомки з БПЛА залежно від поставлених завдань. Оскільки діючих власних супутників в України станом на 2023 рік немає, то актуальним є отримання даних про місцевість саме з БПЛА. Отже, отримаємо дійсно власні, приховані, точні дані, які можливо швидко обробити та створити на їхній основі якісну картографічну продукцію.

Термін «дистанційне зондування» використовується для визначення ряду методів отримання інформації про об'єкти на відстані різними способами, зокрема за допомогою звукових чи електромагнітних хвиль. Знімання відбувається в основному з літаків, БПЛА, гелікоптерів, космічних супутників, обладнаних спеціальною знімальною апаратурою. Візуальні спостереження природних об'єктів з літаків, гелікоптерів чи космічних супутників дозволяють збільшити ефективність виконання ряду завдань з дослідження місцевості за рахунок скорочення обсягу інформації, її попередньої обробки та відбору для передачі на Землю. Візуальні аерокосмічні спостереження - це пряме спостереження з літальних апаратів за станом атмосфери, земної поверхні та наземних об'єктів. Візуальні спостереження з космосу і повітря можуть поєднуватися із фіксацією окремих вибраних об'єктів та з інструментальним розпізнаванням на знімках контурів місцевості. Окрім цього, із космосу можливі спостереження й дослідження унікальних процесів та явищ різних розмірів і місцеположення.

Вивчення місцевості з повітря як один із методів географічного дослідження Землі давно набув широкого застосування. Аеровізуальні дослідження місцевості розвивалися й удосконалювалися одночасно з аерофотозніманням [4]. Дистанційні методи зондування є безконтактними багатоплановими дослідженнями поверхні Землі й навколоземного простору, які виконуються за матеріалами наземного, повітряного та космічного знімання. Термін набув поширення після запуску в 1957 р. першого у світі штучного супутника Землі (ШсЗ) і знімання протилежного боку Місяця в 1959 р. автоматичною міжпланетною станцією «Зонд-З». Визначення методу ДЗЗ за ДСТУ 4220-2003: метод дистанційного зондування Землі - сукупність операцій отримання даних про Землю за допомогою технічних засобів ДЗЗ.

За способами розташування знімального обладнання щодо об'єкта дослідження та середовища дистанційне зондування поділяють на три сегменти: повітряний, космічний і наземний. Повітряний, у свою чергу, поєднує в собі знімання з пілотованих літальних апаратів та знімання з БПЛА. Методи дистанційного дослідження складаються з двох основних груп: активні і пасивні. Кожному з методів відповідають певні види знімань. При пасивних методах знімання використовують прилади, неспроможні генерувати випромінювання. Ці методи основані на реєстрації випромінювання, що йде від поверхні Землі та з атмосфери. До них належать такі спостереження: візуальні; основані на одержанні фотографічних і телевізійних зображень; зображень, які отримують за допомогою цифрових сенсорів і сканувальних радіометрів у діапазоні видимого спектра, у ближньому інфрачервоному та мікрохвильовому діапазонах. Пасивні методи застосовують при природному (сонячному) освітленні.

При активних методах знімання використовують прилади, що генерують спрямоване випромінювання, у результаті взаємодії якого з географічним об'єктом виникає зворотний сигнал, що вимірюється бортовими приймачами. До активних методів належить радіолокаційне та лазерне знімання. Ці методи застосовують при спеціально створюваному штучному освітленні. У більш вузькому плані до дистанційних методів належать технічні прийоми фіксації різних властивостей ландшафту й фізичних полів, а також способи обробки отриманої інформації. Сучасні види ДЗЗ залежно від типу приймача та способу реєстрації об'єктів і явищ поділяють на візуальні, фотографічні, фотоелектронні, геофізичні.

До матеріалів дистанційного зондуванняналежать будь-які дані, отримані за допомогою сенсорів, сканерів, оптичних пристроїв, радарів та фотоапаратів, установлених на супутниках, літаках тощо. Спектр даних, як і сфери їхнього використання, можуть бути надзвичайно широкими. Серед них можуть бути моніторинг умов навколишнього середовища та забруднювачів, стан сільськогосподарських угідь, розвідка корисних копалин, топографічне дешифрування та уточнення існуючих топографічних карт, дешифрування затоплених та підтоплених земель тощо. На сьогодні можна отримати майже будь-яку інформацію щодо різних природних або антропогенних об'єктів та процесів. Сучасні супутники надають можливість отримувати дані з детальністю місцевості до 0,3 м у найкоротші терміни. Така оперативність та якість знімків робить їх незамінними при виникненні кризових явищ та за необхідності швидкого реагування і попередньої оцінки результатів такого явища [5].

Дані ДЗЗ є найважливішим джерелом оперативної та сучасної інформації про природне середовище для створення картографічної продукції та підтримки даних в актуальному стані.

Переваги ДЗЗ:

• великий обсяг території;

• регулярна зйомка;

• дані про важкодоступні райони місцевості;

• отримання знімків різного розширення;

• швидке отримання інформації та її опрацювання.

Недоліки ДЗЗ:

• необхідність у висококваліфікованих спеціалістах;

• велика вартість технічного, програмного забезпечення.

Отримання даних ДЗЗ є одним із видів отримання даних про місцевість, при якому необхідна інформація отримується дистанційним методом, без прямого контакту з поверхнею Землі та противником. ДЗЗ проводиться у світловому та радіодіапазонах. Світловий діапазон включає видиме світло, ближній, середній та дальній ІЧ-діапазон. Знімання в цих діапазонах можливе завдяки наявності «вікон прозорості» атмосфери в цих областях спектра. Однак найбільшою перешкодою є хмарність, хоча вона й усувається при дешифруванні знімків, але впливають на радіометричні, геометричні викривлення. Радіодіапазон охоплює міліметрові та сантиметрові хвилі.

При ДЗЗ застосовують такі види знімань [6]:

• фотографічне;

• багатозональне;

• гіперспектральне;

• телевізійне та сканерне;

• фототелевізійне;

• ПЗЗ (приладів із зарядним зв'язком) - знімання;

• теплове інфрачервоне знімання;

• знімання в радіодіапазоні.

Фотографічні знімкиотримують як результат проведення фотографічного знімання у світловій спектральній області, що включає видимий, ближній і середній інфрачервоний діапазони. Проведення знімання в цих діапазонах забезпечується наявністю «вікон прозорості» атмосфери. Однак велику перешкоду завдає хмарність і розсіювання в блакитній частині спектра.

Фотографічний метод космічного знімання передбачає наявність на борту космічного апарата або супутника фотографічної системи. Експонування фотоплівки здійснюється в космосі, а фотографічне оброблення - на Землі. Фотографування виконується з пілотованих кораблів і орбітальних станцій або з автоматичних супутників і міжпланетних станцій із доставкою плівки на Землю при посадці або скиданні в контейнерах. Обмеження фотографічного методу пов'язані з необхідністю повернення плівки на Землю та обмеженим запасом на борту. Однак цей метод дає знімки найвищої якості з хорошими геометричними і фотометричними характеристиками.

Розрізненість фотографічних знімків з навколоземних орбіт висотою 100-400 км може бути доведена до десятків сантиметрів, проте такі знімки не мають великої оглядовості і їх недоцільно використовувати в географічних цілях. Зазвичай у географічних дослідженнях використовують фотографічні знімки розрізненістю кілька метрів або десятків метрів. Характерна для сучасних фотографічних знімків розрізненість 0,4-30 м забезпечує високу детальність зображення, дозволяючи виконувати значне збільшення знімків порівняно з оригінальним масштабом знімання. Звичайне фотографічне знімання з навколоземних орбіт ведеться з висоти 200-400 км камерами із фокусними відстанями 100-300 мм у масштабах 1:1 000 000-1:5 000 000, а працюють із цими знімками за 5-10-кратному збільшенні в масштабах 1:200 000-1:1 000 000.

Космічні фотознімки отримують з картографічних супутників у масштабах 1:200 000-1:1 000 000. Ці кадрові знімки мають центральну проєкцію з відносно невеликим захопленням (40-300 км); викривлення, викликані кривиною Землі та рельєфом - невеликі, їх можна виправляти. Поперечне перекриття знімків забезпечує можливість їх стереобробки. Для цього інформація фотографічних знімків має бути переведена в цифрову форму. Фотографічне знімання виконують з пілотованих кораблів і орбітальних станцій. Для топографічного картографування використовують чорно-білі панхроматичні знімки, а для тематичного - багатозональні та спектрозональні.

Залежно від використовуваних фотографічних матеріалів фотографічні знімки можуть бути чорно-білі, кольорові, спектрозональні, багатозональні та синтезовані. Чорно-білі фотознімки отримують в одній широкій зоні спектра, зазвичай у видимій. Для кольорових фотографій використовують дво - чи тришарові фотоплівки. Спектрозональні знімки реєструють на спектрозональні плівки, у яких відсутній шар, чутливий до синьої зони спектра. Замість нього застосовують шар, чутливий до ІЧ-променів. Такі знімки дозволяють вказати на відмінності об'єктів у ближній ІЧ-зоні спектра в псевдокольорах [6].

Багатозональні знімкиотримують за допомогою спеціальних багатооб'єктивних фотоапаратів. Кожний об'єктив оснащений світлофільтрами, що робить можливим знімання в певній зоні спектра. У результаті на одну ділянку знімання отримують декілька зональних знімків, кожен з яких має зображення в заданому спектральному діапазоні. Із багатозональних знімків можна отримати синтезовані зображення шляхом надання кожному зональному знімку певного кольору та подальшого синтезування.

Знімання в різних і досить вузьких спектральних діапазонах дозволяє збільшити інформативність знімків і достовірність їхньої інтерпретації. Знімання проводиться мультиспектральними датчиками, які мають до десяти каналів, у певних зонах спектра. У результаті на одну й ту саму територію отримують декілька знімків, кожний з яких має зображення в заданому спектральному діапазоні, що полегшує аналіз та інтерпретацію зображення. Із багатозональних можна отримати кольорові знімки, які називаються синтезованими. При цьому кожному зональному знімку надається певний колір і об'єднуються зображення. Кольори на знімку можуть бути реальними або штучними.

При багатозональному зніманні отримують серію знімків, неідентичних за розподілом оптичних густин, що пов'язано з відмінами у відбивній здатності об'єктів у різних зонах спектра. Природні об'єкти, які нас оточують, мають різні спектри відбиття. Якщо весь видимий діапазон електромагнітного випромінювання розбити на декілька областей і через світлофільтри пропускати тільки певну частину всього видимого спектра, то інтенсивність і форма прийнятих сигналів буде різною. Маючи зображення земної поверхні в цьому діапазоні, можна за вимірами інтенсивності випромінювання від різних об'єктів визначити їхній тип [7].

Гіперспектральне знімання. Для підвищення якості та інформативності космічних матеріалів почали використовувати знімання з великою кількістю вузьких знімальних зон. Цей тип даних набув широкого застосування лише останнім часом, що пояснюється збільшенням кількості запусків супутників з гіперспектральними датчиками на борту, а отже, дані стали легкодоступними. Багатозональні зображення отримують цифровими датчиками (оглядовими спектрометрами), які вимірюють відбиту від поверхні Землі енергію в різних спектральних діапазонах.

Принцип отримання гіперспектральних зображень той самий, що й багатозональних. Відмінність полягає в тому, що мультиспектральні (багатозональні) датчики мають десятки каналів, а гіперспектральні - сотні. Це дозволяє в певному діапазоні довжин хвиль робити знімання майже безперервного спектра. Використовуючи цю особливість, можна досить точно розпізнавати об'єкти (напр., склад гірських порід, тип рослинності, ґрунту). Можна знаходити самі об'єкти, використовуючи спектральні бази даних. Гіперспектральні дані, отримані оглядовими спектрометрами, є майже безперервним спектром. Гіперспектральні системи з кількістю каналів більше 10 з 2000 р. істотно поповнили фонд знімків при виконанні програми EOS (EarthObservingSystem), розрахованої на 15 років.

Телевізійне та сканерне знімання. На відміну від фотографічного, телевізійне і сканерне знімання дає можливість систематичного одержання зображення всієї поверхні Землі зі штучних супутників протягом тривалого часу при швидкому передаванні його на приймальні станції. При виконанні знімання цим методом використовуються кадрові та сканувальні системи. Телевізійні і ска - нерні знімки можуть передаватися на Землю в реальному часі, тобто під час проходження супутника над об'єктом знімання. У першому випадку на борту супутника є мініатюрна телевізійна камера, у якій оптичне зображення, побудоване об'єктивом на екрані, при зчитуванні електронним променем переводиться у форму електросигналів і радіоканалами передається на Землю.

Як і фотографічні, сканерні знімки у світловому діапазоні відображають оптичні характеристики об'єктів, однак таке знімання відрізняється оперативністю. Телевізійна та сканувальна апаратура негроміздка, вона встановлюється на легких штучних супутниках Землі, які запускаються на полярні орбіти, і в такий спосіб зніманням охоплюється вся земна поверхня. На відміну від фотографічних, сканерні знімки є дискретними зображеннями, їхня якість визначається розміром елемента сканування - пікселя. Розрізненість сканерних знімків вимірювалася до 70-х років кілометрами (1-2 км). Удосконалення знімальної апаратури і каналів передачі інформації обумовило одержання знімків розрізненістю 30 і навіть 15 м, які за якістю зображення наближаються до фотографічних. Захоплення знімків збільшується від 180 км до 2-3 тис. км. У разі великого захоплення за рахунок значного кута сканування по краях знімка змінюється масштаб, розрізненість знижується в 2-4 рази, наявні значні геометричні та радіометричні викривлення. Тому сканерні знімки вимагають геометричного коригування. Важливу особливість сканерного знімання становить надходження інформації із супутника в цифровій формі, що полегшує її машинну обробку [8].

Фототелевізійне знімання. Фототелевізійний метод знімання використовує переваги фотографічного методу з його високою розрізненістю і телевізійного з його швидкою та оперативною передачею зображення. Початок застосування такого методу знімання відносять до перших років космічних досліджень, коли якість телевізійних зображень змушувала звертатися до фотографування з борту космічних носіїв навіть у разі неможливості доставки знятої плівки на Землю, використовуючи телевізійний метод для їхньої передачі. Основні недоліки на той час були пов'язані з малою розрізненістю знімків, але частково їх компенсували при застосуванні фототелеві - зійного методу. Цей метод поєднує фотографування за допомогою фотокамери, що забезпечує хорошу якість зображення та передачу експонованого зображення на Землю, з використанням телевізійного каналу зв'язку, що виключає необхідність повернення плівки на Землю [8].

ПЗЗ-знімання. Подальше підвищення розрізненості при оперативному зніманні пов'язано із застосуванням електронних камер (іноді їх називають електронними сканерами). У них розміщені багатоелементні лінійні й матричні приймачі, що складаються з декількох тисяч мініатюрних (розміром 10-20 мкм) світлочутливих елеме - нтів-детекторів, приладів із зарядним зв'язком. Малі розміри детекторів, що реєструють зображення, забезпечують високу розрізненість подібних знімків (десятки метрів - 1 м). Недолік таких знімків у невеликому захопленні території знімання (40-70 км), а у знімків високої розрізненості - лише 10-15 км. Найбільшою розрізненістю відрізняються панхроматичні знімки, а розрізненість багатозональних знімків у 2-4 рази гірша.

ПЗЗ-знімки одержують з ресурсно-картографічних і спеціальних супутників для детального знімання й використовують їх для тематичного та топографічного картографування. Регулярне формування фонду знімків такого типу почалося з 1986 р. із запуском французького супутника SPOT. Він був виведений на субполярну сонячно-синхронну орбіту висотою 800 км, що забезпечувало повторюваність знімання через 26 діб. Знімки із супутників SPOTпоряд зі знімками «Landsat» на сьогодні найши - рше використовуються для картографування. Проте значна дорожнеча знімків у цифровій формі та складність їхнього цифрового оброблення стримують застосування цих матеріалів у країнах, що розвиваються, де необхідність у них для розв'язання проблем топографічного і великомасштабного тематичного картографування особливо велика. З перших трьох супутників SPOTотримано 15 млн знімків [9].

Теплове інфрачервоне знімання. Тепловий ІЧ-діа - пазон охоплює довжини хвиль від 3 до 1000 мкм, однак велика частина його променів не пропускається атмосферою. Є тільки три «вікна прозорості» з довжинами хвиль 3-5, 8-14 і 30-80 мкм, перші два з яких використовуються для знімання. Інтенсивність випромінювання Сонця в цьому діапазоні незначна, але на хвилі довжиною 10-12 мкм припадає максимум власного теплового випромінювання Землі. Оскільки в різних об'єктів земної поверхні воно неоднакове, то з'являється можливість за даними реєстрації цього випромінювання стверджувати про характер випромінюючих об'єктів. Прилади реєстрації, що працюють у цьому діапазоні, дають сигнали різної сили для об'єктів з різною температурою. При побудові за цими сигналами зображення - теплового інфрачервоного знімка - одержують просторово зафіксовані температурні розходження об'єктів знімання. У цьому діапазоні отримують знімки розрізненістю 1 км з метеосупут - ників і сотні метрів - з ресурсних супутників, такі самі, як у світловому діапазоні. Температурна розрізненість сучасних інфрачервоних радіометрів становить десяті частки градуса. Знімання можна вести вночі на затіненому боці Землі, а також в умовах полярної ночі. Хмарність заважає зніманню, оскільки в цьому випадку реєструються температури не земної поверхні, а верхньої холодної межі хмар.

Теплові інфрачервоні знімки відображують температурні характеристики поверхні - холодні й теплі об'єкти на них зображуються різними тонами. Зазвичай на таких знімках найхолодніші об'єкти виглядають світлими, теплі - темними, з усією гамою температурних переходів. Просторова розрізненість теплових знімків, що передається з метеосупутників, становить 1 км, температурні відміни реєструються з точністю 0,1 -0,2 С°. З ресурсних супутників передають теплові знімки більш високої розрізненості - близько 60 м при охопленні 180 км. Теплові знімки надходять і в багатозональному варіанті знімання, а також при гіперспектральному зніманні у вузьких зонах теплового діапазону.

Космічне знімання в тепловому ІЧ-діапазоні здійснюється на всіх метеорологічних супутниках, у тому числі геостаціонарних. Розрізненість теплових інфрачервоних знімків постійно підвищується. Теплові інфрачервоні знімки використовуються для комп'ютерного складання карт температури водної поверхні океанів. Для вивчення за тепловими знімками земної поверхні використовують властивість різної теплової інерції різних об'єктів, тому важливе виконання теплового знімання кілька разів протягом доби. Реалізація теплового інерційного картографування сприяє використанню серії з декількох метеорологічних супутників [10].

Знімання в радіодіапазоні. Для дистанційного вивчення Землі використовується ультракороткохвильовий діапазон радіохвиль з довжинами 10 мм - 10 м, який називається надвисокочастотним діапазоном у вітчизняній літературі та мікрохвильовим в американській. Він значною мірою вільний від впливу атмосфери: «вікно прозорості» охоплює довжини хвиль від 1 см до 10 м. При зніманні в ультракороткохвильовому діапазоні фіксується або власне випромінювання Землі цього діапазону (пасивна радіометрія), або відбите штучне випромінювання (активна радіолокація). Ці два методи знімання забезпечують одержання мікрохвильових радіометричних і радіолокаційних знімків. Мікрохвильові радіометричні знімки реєструють радіотеплове випромінювання Землі в мікрохвильовому радіодіапазоні, який залежить від електричних властивостей поверхні та є неоднаковим у об'єктів з різними властивостями, такими як вологомісткість, солоність, кристалічна структура тощо. Знімки можна отримувати незалежно від погодних умов та освітленості.

Пасивне знімання виконується аналогічно тому, як це робиться у світловому й тепловому інфрачервоному діапазоні. За допомогою мікрохвильових радіометрів реєструється мікрохвильове випромінювання різних об'єктів. Таке знімання називається радіотепловим, або мікрохвильовим радіометричним. Випромінювальні характеристики різних природних і штучних об'єктів у цьому діапазоні неоднакові. Наприклад, випромінювання металів мінімальне, майже дорівнює 0; випромінювання рослинності і сухого ґрунту визначається коефіцієнтом 0,9, а води - 0,3. Це дозволяє розділяти на знімках об'єкти з різними випромінювальними властивостями, зокрема різні за вологістю ґрунти, воду з різним ступенем солоності, об'єкти з різною кристалічною структурою, промерзання ґрунтів. На таких знімках по - різному виглядають морські льоди різного віку - однолітні й багатолітні, які можуть не розрізнятися на звичайних знімках в оптичному діапазоні.

Радіолокаційні знімки отримують у радіодіапазоні, реєструючи відбитий земною поверхнею радіосигнал, що посилюється бортовим радіолокатором. На носії встановлюють активне джерело радіовипромінювання з антеною, що діє за принципом перегляду місцевості поперек лінії маршруту. Посилається до Землі вузьконаправлений сигнал, який по-різному відбивається поверхнею й уловлюється реєструючою апаратурою. З таких порядкових сигналів формуються радіолокаційні знімки, на яких відображаються шорсткість поверхні, її мікрорельєф, особливості структури та сполучення порід, що складають поверхню. Радіолокатори підповерхневого зондування працюють у дециметровому й метровому діапазонах (1-30 м). Вони виявляють підповерхневу неоднорідність ґрунтів, що дозволяє визначати глибину їхнього залягання й потужність. Наприклад, у діапазоні 1-5 м фіксуються прісні ґрунтові води в пісках на глибині до 20 м.

Можливість отримання знімків не залежить від погоди й освітленості - хмарність на них не відображається. Просторова розрізненість визначається розміром антени. У знімків, зроблених радіолокаторами бокового огляду з реальною антеною, розрізненість 1-2 км, у більшості випадків при використанні радіолокації із синтезованою довжиною антени отримують знімки розрізненістю 10-30 м при захопленні 100 км.

Ультракороткохвильовий радіодіапазон використовується також при активному радіолокаційному зніманні. Радіолокаційні знімки можуть застосовуватися в океанології, геології, гідрогеології, у сільському господарстві, для картографування використання земель, вивчення міст тощо. Знімання в радіодіапазоні відрізняється від інших видів знімання своєю всепогодністю, знімання може здійснюватись вночі, за суцільної хмарності, у тумані, під час дощу. Розрізненість радіолокаційних знімків не залежить від висоти знімання, а визначається розміром антени [7].

Висновки. Отже, у ході аналізу теоретико-методоло - гічних основ ДЗЗ та використання їх у військовій сфері розглянуто та проаналізовано основні методи, види отримання даних за допомогою ДЗЗ, виділено їхні переваги та недоліки, охарактеризовані основні методи аерокосмічних знімань, а саме: фотографічного, багатозонального, гіперспектрального, телевізійного, сканерного, фототелевізійного, ПЗЗ-знімання, теплового інфрачервоного, знімання в радіодіапазоні.

Кожний вид аерокосмічних знімань має певні переваги та недоліки, які слід враховувати при виконанні того чи іншого завдання, окрім того, для досягнення найкращих результатів доцільно поєднувати різні види знімань. Для обробки даних, отриманих із шСз, існує широкий спектр програм, які слід використовувати, виходячи з вимог до конкретних задач.

Список використаних джерел