ДИСТАНЦІЙНИЙ МОНІТОРИНГ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА Львів

  • Размер: 13.1 Мб
  • Автор:
  • Количество слайдов: 164

Описание презентации ДИСТАНЦІЙНИЙ МОНІТОРИНГ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА Львів по слайдам

ДИСТАНЦІЙНИЙ МОНІТОРИНГ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА Львів        2016 ДИСТАНЦІЙНИЙ МОНІТОРИНГ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА Львів

Визначення  • Збирання, запис і аналіз інформації щодо об’єктів навколишнього середовища на відстані називається дистанційнимВизначення • Збирання, запис і аналіз інформації щодо об’єктів навколишнього середовища на відстані називається дистанційним зондуванням.

Основні компоненти дистанційного зондування • Основні компоненти дистанційного зондування – джерело енергії,  випромінювання, середовище, об’єкт,Основні компоненти дистанційного зондування • Основні компоненти дистанційного зондування – джерело енергії, випромінювання, середовище, об’єкт, сенсор, система обробки та аналізу інформації.

Класифікація методів дистанційного зондування • Дистанцiйнi методи подiляються на два основнi типи:  пасивнi  іКласифікація методів дистанційного зондування • Дистанцiйнi методи подiляються на два основнi типи: пасивнi і активнi.

Пасивні методи ДЗ • Пасивнi методи основанi на вимiрюваннi природного теплового або вiдбитого сонячного випромiнювання. Пасивні методи ДЗ • Пасивнi методи основанi на вимiрюваннi природного теплового або вiдбитого сонячного випромiнювання.

Пасивні методи ДЗ Пасивнi методи характеризуються певними обмеженнями:  залежнiстю iнформацiї,  яка реєструеться вiд спектральнихПасивні методи ДЗ Пасивнi методи характеризуються певними обмеженнями: залежнiстю iнформацiї, яка реєструеться вiд спектральних характеристик та положення Сонця, метеорологiчних і клiматичних умов, оптичних параметрiв атмосфери та ґрунту.

Активні методи ДЗ • Активнi методи передбачають використання штучних джерел випромiнювання (в першу чергу, лазерiв) таАктивні методи ДЗ • Активнi методи передбачають використання штучних джерел випромiнювання (в першу чергу, лазерiв) та реєстрацiю вiдбитого випромiнювання або флуоресценцiї об’єктiв, що дослiджуються.

Активні методи ДЗ Активні методи характеризуються бiльшою чутливiстю та просторовим роздiленням.  Недолiком активних методiв єАктивні методи ДЗ Активні методи характеризуються бiльшою чутливiстю та просторовим роздiленням. Недолiком активних методiв є висока вартiсть.

КЛАСИФІКАЦІЯ МЕТОДІВ ДИСТАНЦІЙНОГО ЗОНДУВАННЯ ЗА СПЕКТРАЛЬНИМИ ДІАПАЗОНАМИ КЛАСИФІКАЦІЯ МЕТОДІВ ДИСТАНЦІЙНОГО ЗОНДУВАННЯ ЗА СПЕКТРАЛЬНИМИ ДІАПАЗОНАМИ

РЕЄСТРАЦІЯ ГАММА-ВИПРОМІНЮВАННЯ • Гамма-випромінювання Сонця майже повністю поглинається верхньою атмосферою.  • Основним джерелом гамма-випромінювання єРЕЄСТРАЦІЯ ГАММА-ВИПРОМІНЮВАННЯ • Гамма-випромінювання Сонця майже повністю поглинається верхньою атмосферою. • Основним джерелом гамма-випромінювання є природний фон завдяки радіоактивним речовинам в ґрунті та мінеральних середовищах.

РЕЄСТРАЦІЯ ГАММА-ВИПРОМІНЮВАННЯ • Метод базується на вимірюванні природного короткохвильового (  2 10 -10  м)РЕЄСТРАЦІЯ ГАММА-ВИПРОМІНЮВАННЯ • Метод базується на вимірюванні природного короткохвильового ( 2 10 -10 м) -випромінювання присутніх в земній корі або в сніжному покриві радіоактивних елементів – природних радіоізотопів 40 К, 238 U, 208 Тh. • В звичайному ґрунті 90% -випромінювання утворюється в 30 -45 сантиметровому поверхневому шарі.

Airborne gamma spectrometry • The abundance of K,  Th and U in near-surface materials areAirborne gamma spectrometry • The abundance of K, Th and U in near-surface materials are measured by detecting the gamma-rays produced during the natural radioactive decay of isotopes of these elements. • Four measured variables: – potaium, K (%) – equivalent uranium, e. U (ppm) – equivalent thorium, e. Th (ppm) – Total Air Absorbed Dose Rate (n. Gy/h)

Airborne gamma spectrometry • To capture enough ignal, an aircraft must fly at low altitude generallyAirborne gamma spectrometry • To capture enough ignal, an aircraft must fly at low altitude generally at a maximum of only 120 metres. Significant overlap between sample points along a profile occurs due to the large • The flight line spacing includes 200 -500 m, 1000 m, 5000 m and some at 25000 m. Typically aircraft fly at a speed of ~120 knots (190 km/h). Most data were acquired by sampling (counting) at 1 second intervals (some of the oldest data were sampled every 2. 5 seconds), which is equivalent to about 60 m on the ground.

Реєстрація гамма-випромінювання Реєстрація гамма-випромінювання

Результати гамма-спектрометрії Результати гамма-спектрометрії

Результати гамма-спектрометрії Результати гамма-спектрометрії

Гамма-спектр Гамма-спектр

Поширення -випромінювання На інтенсивність  -випромінювання,  яке проходить через атмосферу на систему реєстрації,  впливаєПоширення -випромінювання На інтенсивність -випромінювання, яке проходить через атмосферу на систему реєстрації, впливає вологість ґрунту. Збільшення вологості впливає на послаблення цього випромінювання.

ФОТОГРАФІЧНІ СИСТЕМИ • В основі техніки повітряної фотографії лежить створення зображень земної поверхні з авіаносіїв таФОТОГРАФІЧНІ СИСТЕМИ • В основі техніки повітряної фотографії лежить створення зображень земної поверхні з авіаносіїв та супутників на фотоплівці. • Звичайно використовують чорно-білі панхроматичні, чорно-білі інфрачервоні, кольорові та кольорові інфрачервоні плівки. Фотографічні системи здатні створювати зображення об’єктів навколишнього середовища з високим рівнем розділення. • Фотографічні системи, що встановлюються на літаках, спроможні забезпечити знімки з висоти близько 20 км; розміри площі, яка фотографується, можуть досягати 30 50 км 2.

ФОТОГРАФІЧНІ СИСТЕМИ ФОТОГРАФІЧНІ СИСТЕМИ

Відеографічні системи Відеографічні системи

Відеографічні системи Відеографічні системи

Фотографічні та відеографічні системи Фотографічні та відеографічні системи

ВІДЕОГРАФІЧНІ СИСТЕМИ • Застосування відеокамер дає можливість створювати та записувати зображення у видимій,  близькій таВІДЕОГРАФІЧНІ СИСТЕМИ • Застосування відеокамер дає можливість створювати та записувати зображення у видимій, близькій та середній інфрачервоній областях спектра. • Перевагою відеосистем є невисока вартість, створення та накопичення послідовних зображень будь-якого процесу. • До недоліків цієї техніки можна віднести невисоке просторове розділення.

БАГАТОСПЕКТРАЛЬНІ СКАНЕРИ Принцип дії цих систем полягає в реєстрації спектрального відбивання  об’єктами навколишнього середовища наБАГАТОСПЕКТРАЛЬНІ СКАНЕРИ Принцип дії цих систем полягає в реєстрації спектрального відбивання об’єктами навколишнього середовища на певних спектральних ділянках видимого та інфрачервоного спектру (0, 3 -14 мкм ).

Багатоспектральний сканер Багатоспектральний сканер

БАГАТОСПЕКТРАЛЬНІ СКАНЕРИ • Прилади багатоспектрального сканування,  що встановлюються на супутниках,  дозволяють отримати інформацію зБАГАТОСПЕКТРАЛЬНІ СКАНЕРИ • Прилади багатоспектрального сканування, що встановлюються на супутниках, дозволяють отримати інформацію з роздільною здатністю близько 10 м, скануючи при цьому території розмірами 60 -185 км. • Перевагою багатоспектральних сканерів є здатність використовувати вузькі спектральні ділянки і отримувати інформацію у цифровому форматі.

Поширення випромінювання видимої та близької інфрачервоної області спектра  • У видимому діапазоні основний вклад вПоширення випромінювання видимої та близької інфрачервоної області спектра • У видимому діапазоні основний вклад в ослаблення оптичного випромінювання вносять молекули і аерозолі атмосфери. • Особливо багатими на лінії поглинання є асиметричні молекули, такі як H 2 O, O 3. Молекули лінійні за своєю структурою ( CO 2 , N 2 O, NO, CO, O 2 , N 2 ) мають меншу кількість ліній на спектральний інтервал, хоча спектри цих молекул можуть бути складними

АЕРОЗОЛІ • При відсутності опадів атмосфера містить дисперговані  тверді та рідкі частинки (льоду,  пилу,АЕРОЗОЛІ • При відсутності опадів атмосфера містить дисперговані тверді та рідкі частинки (льоду, пилу, ароматичних та органічних речовин, біологічних матеріалів), що мають розміри від декількох молекул до 40 мкм. • Такі колоїдні системи, в яких газ (в даному випадку – повітря) містить дисперговані частинки, називаються аерозолями.

Ослаблення оптичного випромінювання Під час проходження через атмосферу оптичне випромінювання зазнає ослаблення,  яке визначається заОслаблення оптичного випромінювання Під час проходження через атмосферу оптичне випромінювання зазнає ослаблення, яке визначається за законом Бера: = е — z

Коефіцієнт ослаблення Величина коефіцієнта ослаблення  залежить від процесів поглинання молекул k ПМ ,  розсіюванняКоефіцієнт ослаблення Величина коефіцієнта ослаблення залежить від процесів поглинання молекул k ПМ , розсіювання молекул k РM , поглинання аерозолів k ПА , та розсіювання аерозолів k РА , що присутні в атмосфері: = k ПМ + k РM + k ПA + k Р

Розсіювання світла Релей  d  0, 05  Дебай 0, 05 d  Мі dРозсіювання світла Релей d λ

Вікна прозорості атмосфери В інфрачервоній області спектра проходження електромагнітного випромінювання обмежене вікнами прозорості атмосфери ( 1,Вікна прозорості атмосфери В інфрачервоній області спектра проходження електромагнітного випромінювання обмежене вікнами прозорості атмосфери ( 1, 1 мкм; 1, 2 мкм 1, 3 мкм; 1, 5 мкм 1, 7 мкм; 2, 0 мкм 2, 3 мкм).

Пропускання атмосфери He: Ne CO 2 Пропускання атмосфери He: Ne CO

ЛАЗЕРНІ СИСТЕМИ • Дистанційне зондування на основі лазерів полягає в опромінюванні об’єктів навколишнього середовища та реєстраціїЛАЗЕРНІ СИСТЕМИ • Дистанційне зондування на основі лазерів полягає в опромінюванні об’єктів навколишнього середовища та реєстрації відбитого від об’єкта або розсіяного від нього лазерного випромінювання.

ЛІДАР LIDAR • Прилад для дистанційного зондування компонентів біосфери називається ЛІДАРом (від англійської фрази LI ghtЛІДАР LIDAR • Прилад для дистанційного зондування компонентів біосфери називається ЛІДАРом (від англійської фрази LI ght D etection A nd R anging ).

The Backscatter Lidar Принцип вимірювання систем Backscatter Lidar заснований на процесах пружного розсіювання зважених аерозолів (пил,The Backscatter Lidar Принцип вимірювання систем Backscatter Lidar заснований на процесах пружного розсіювання зважених аерозолів (пил, краплі води, крижані кристали, чорний вуглець) молекулами атмосфери.

Лідар на основі реєстрації зворотного випромінювання • Зворотне випромінювання визначається lidar і описується рівнянням lidar. Лідар на основі реєстрації зворотного випромінювання • Зворотне випромінювання визначається lidar і описується рівнянням lidar. • У загальних рисах потужність виражається у вигляді функції відстані R. • Для простого зворотного розсіювання lidar (вимір зворотного розсіювання світла на тій же довжині хвилі, що і довжина хвилі лазера) рівняння lidar записується у вигляді

Рівняння лідара Зворотне розсіювання описується таким рівнянням:  R Ar. Prdrrk. RSk c PRP 0 2Рівняння лідара Зворотне розсіювання описується таким рівнянням: R Ar. Prdrrk. RSk c PRP 0 2 0)(2 exp) 2 ()(

The Backscatter Lidar The Backscatter Lidar

Коаксиальна система лідара  Коаксиальна система лідара

Біаксиальна система лідара  Біаксиальна система лідара

The Backscatter Lidar The Backscatter Lidar

Шар пилу в Сахарі контролюється за допомогою системи LB Lidar Шар пилу в Сахарі контролюється за допомогою системи LB Lidar

Лідар на основі реєстрації диференційного поглинання • В основу роботи диференційного лідара покладено принцип опромінювання об’єкта,Лідар на основі реєстрації диференційного поглинання • В основу роботи диференційного лідара покладено принцип опромінювання об’єкта, що контролюється світлом із різними довжинами хвиль. • Випромінювання з однією ( 0 ) довжиною хвилі, яка співпадає з лінією поглинання об’єкта (газу чи забруднення) поглинається об’єктом, тоді як випромінювання з другою ( ) довжиною хвилі, яка далека від лінії поглинання, набуває пружного розсіювання.

Лідар на основі реєстрації диференційного поглинання  • Критерієм оцінки забруднення атмосфери є відношення сигналів, якіЛідар на основі реєстрації диференційного поглинання • Критерієм оцінки забруднення атмосфери є відношення сигналів, які реєструються на обох довжинах хвиль

Лідар на основі реєстрації диференційного поглинання • Лідар такого типу отримав в англомовній літературі назву DIALЛідар на основі реєстрації диференційного поглинання • Лідар такого типу отримав в англомовній літературі назву DIAL • ( DІ fferential A bsorption L idar) або DAАS ( D ifferential A bsorption А nd S cattering).

Лідар на основі реєстрації диференційного поглинання Лідар на основі реєстрації диференційного поглинання

Допплерівський лідар • Допплерівський зсув f  частоти світла визначають за виразом:  •  fДопплерівський лідар • Допплерівський зсув f частоти світла визначають за виразом: • f = (2 V/ λ)sin(θ/2)cosφ

Лідар на основі реєстрації флуоресценції • Багато компонентів атмосфери демонструють здатність флуоресціювати. Методи флуоресцентного лазерного зондуванняЛідар на основі реєстрації флуоресценції • Багато компонентів атмосфери демонструють здатність флуоресціювати. Методи флуоресцентного лазерного зондування дуже чутливі через малі тиски атмосфери, при яких відсутні зіткнення молекул, що гасять флуоресценцію

Fluorescence LIDAR Technique for Cultural Heritage  • Valentina Raimondi,  Giovanna Cecchi,  David Longnoli,Fluorescence LIDAR Technique for Cultural Heritage • Valentina Raimondi, Giovanna Cecchi, David Longnoli, Lorenzo Palombi, Gaia Ballerini • Institute for Applied Physics ‘Nello Carrara’, CNR, Firenze, Italy

Fluorescence LIDAR Technique for Cultural Heritage Fluorescence LIDAR Technique for Cultural Heritage

Лідар на основі реєстрації флуоресценції Лідар на основі реєстрації флуоресценції

Лідар на основі реєстрації комбінаційного розсіювання • Якщо розсіювання світла речовиною супроводжується помітною зміною частоти світла,Лідар на основі реєстрації комбінаційного розсіювання • Якщо розсіювання світла речовиною супроводжується помітною зміною частоти світла, що розсіюється, то його називають комбінаційним (або раманівським ).

Лідар на основі реєстрації комбінаційного розсіювання Лідар на основі реєстрації комбінаційного розсіювання

Лідар на основі реєстрації комбінаційного розсіювання Лідар на основі реєстрації комбінаційного розсіювання

Лідар на основі реєстрації комбінаційного розсіювання Лідар на основі реєстрації комбінаційного розсіювання

Лідар на основі реєстрації комбінаційного розсіювання Лідар на основі реєстрації комбінаційного розсіювання

Спектри комбінаційного розсіювання Спектри комбінаційного розсіювання

Сучасні методи дистанційного зондування • Сучасні методи дистанційного зондування передбачають використання рiзноманiтної апаратури – вiд переноснихСучасні методи дистанційного зондування • Сучасні методи дистанційного зондування передбачають використання рiзноманiтної апаратури – вiд переносних приладiв та платформ до авiаносiїв і супутникiв.

Переносні системи Переносні системи

Лідар Лідар

Сучасні методи дистанційного зондування Сучасні методи дистанційного зондування

Дистанційне зондування  Дистанційне зондування

СУПУТНИКИ СУПУТНИКИ

Застосування супутників Застосування супутників

Застосування супутників Застосування супутників

Landsat 7 був розроблений для роботи протягом 5 років,  і має потенціал для збору іLandsat 7 був розроблений для роботи протягом 5 років, і має потенціал для збору і передачі до 532 зображень в день. З висоти 705 кілометрів +/- 5 кілометрів, він має 232 орбіти (оборотів навколо Землі), або 16 днів, щоб зробити це. Супутник важить 1973 кг, має 4, 04 м в довжину і в діаметрі 2, 74 м.

Satellite Orbits Geostationary orbit Near-polar orbit Satellite Orbits Geostationary orbit Near-polar orbit

Космічний апарат Океан-О Україна Космічний апарат Океан-О Україна

Космічна програма України Вивчення вітчизняними фахівцями поверхні планети здійснювалося шляхом дистанційного зондування Землі за допомогою космічногоКосмічна програма України Вивчення вітчизняними фахівцями поверхні планети здійснювалося шляхом дистанційного зондування Землі за допомогою космічного апарата (КА) «Січ-1», котрий був виведений на орбіту за допомогою ракети-носія (РН) «Циклон-3», запущеного у серпні 2005 р. , та природоресурсного супутника «Океан-О», запущеного у липні 2009 р.

Супутник “Океан-О” • Океан-Опризначений для оперативного одержання інформації про Землю в оптичному, інфрачервоному і мікрохвильовому діапазонахСупутник “Океан-О” • «Океан-О»призначений для оперативного одержання інформації про Землю в оптичному, інфрачервоному і мікрохвильовому діапазонах спектра. Оперативність роботи КА «Океан-О» полягала у тому, щоб отримувати знімки заданої території України за один виток навколо Землі, який супутник робить всього за 90 хв.

Вимірювальна апаратура Вимірювальна апаратура

Євпаторійський (? ) Центр далекого космічного зв'язку  Євпаторійський (? ) Центр далекого космічного зв’язку

Супутник “Січ-1” • Косм чний аппар т «Січ-1» і і аі — український штучний супутник призначенийСупутник “Січ-1” • Косм чний аппар т «Січ-1» і і аі — український штучний супутник призначений для спостереження поверхні Землі в інтересах господарської діяльності та проведення наукових експериментів з дослідження іоносфери та магнітосфери.

Ракета-носій «Циклон-3»  • Ракета-носій  «Циклон-3»  розроблена Державним конструкторським бюро  «Південне» ім. Ракета-носій «Циклон-3» • Ракета-носій «Циклон-3» розроблена Державним конструкторським бюро «Південне» ім. М. К. Янгеля для запусків космічних апаратів загальною масою від 550 до 4000 кг. на кругові та еліптичні орбіти.

ДИСТАНЦІЙНЕ ЗОНДУВАННЯ НА ОСНОВІ РЕЄСТРАЦІЇ ТЕПЛОВОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ • Всі матеріали здатні висилати інфрачервоне випромінювання,  якеДИСТАНЦІЙНЕ ЗОНДУВАННЯ НА ОСНОВІ РЕЄСТРАЦІЇ ТЕПЛОВОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ • Всі матеріали здатні висилати інфрачервоне випромінювання, яке обумовлено молекулярними коливаннями. • Це теплове інфрачервоне випромінювання реєструється за допомогою техніки, схожої на багатоспектральне сканування, але в діапазоні 8 -14 мкм.

Теплові сенсори • Теплові сенсори,  які встановлюються на авіаносіях,  що зондують об’єкти на невеликихТеплові сенсори • Теплові сенсори, які встановлюються на авіаносіях, що зондують об’єкти на невеликих висотах, забезпечують високу роздільну здатність (близько метра); • тоді як на супутниках теплові сенсори розділяють простори розмірами 700 -900 м. • Сучасні прилади теплового зондування спроможні реєструвати різницю температур близько 0, 4 К.

Теплові сенсори До недоліків слід віднести вплив метеорологічних умов на результати вимірювань; зондуванню ґрунту підлягає лишеТеплові сенсори До недоліків слід віднести вплив метеорологічних умов на результати вимірювань; зондуванню ґрунту підлягає лише шар товщиною 2 -4 см.

APPLICATION OF THERMAL  INFRARED REMOTE SENSING • Landscape Characterization • Evaporation/Evapotranspiration/Soil Moisture (Випаровування / евапотранспірація/вологістьAPPLICATION OF THERMAL INFRARED REMOTE SENSING • Landscape Characterization • Evaporation/Evapotranspiration/Soil Moisture (Випаровування / евапотранспірація/вологість грунту) • Energy Balance/Energy Flux • Forest Energy Balance

Advanced Very High Resolution Radiometer Advanced Very High Resolution Radiometer

Теплові сенсори Теплові сенсори

Спостереження за пожежами Спостереження за пожежами

Пожежі Пожежі

РАДІОЛОКАЦІЯ РАДІОЛОКАЦІЯ

Надвисокочастотні ( НВЧ ) локатори Цей тип техніки дистанційного зондування передбачає використання електромагнітних хвиль в областіНадвисокочастотні ( НВЧ ) локатори Цей тип техніки дистанційного зондування передбачає використання електромагнітних хвиль в області від 0, 1 см до 2 м ( що відповідає частотам від 100 Мгц до 50000 Мгц ).

RADIOLOCATION • Radiolocating  is the process of finding the location of something through the useRADIOLOCATION • Radiolocating is the process of finding the location of something through the use of radio waves • Radar is an object detection system that uses electromagnetic waves to identify the діапазон, висоту, напрям або швидкість рухомих і нерухомих об’єктів, таких як літаки, кораблі, моторних транспортних засобів, метеорологічних явищ і місцевості. The term RADAR was coined in 1940 by the U. S. Navy as an acronym for RA dio D etection A nd R anging.

Principles of Radiolocation Adapted from Lillesand Kiefer (1987). Principles of Radiolocation Adapted from Lillesand Kiefer (1987).

Принцип радіолокації Принцип радіолокації

Radar equation  • P r = (P t G t A τ σF 4 )/(16πRadar equation • P r = (P t G t A τ σF 4 )/(16π 4 R 4 ) • where • Pt = transmitter power • Gt = gain of the transmitting antenna • Ar = effective aperture (area) of the receiving antenna • σ = radar cross section, or scattering coefficient, of the target • F = pattern propagation factor • R = distance from the transmitter to the target

РАДІОЛОКАЦІЯ Принцип дії дистанційного зондування земної поверхні за допомогою локаторів полягає у вимірюванні діелектричних властивостей цієїРАДІОЛОКАЦІЯ Принцип дії дистанційного зондування земної поверхні за допомогою локаторів полягає у вимірюванні діелектричних властивостей цієї поверхні, які суттєво залежать від вмісту вологи і температури ґрунту, нерівності земної поверхні, рівня сніжного покриву, типу рослинних покривів і впливають на відбивальні і випромінювальні параметри, що вимірюються.

Локатор із синтетичною апертурою* (ЛСА)  *діючий отвір оптичного приладу, що визначає його можливість збирати світлоЛокатор із синтетичною апертурою* (ЛСА) *діючий отвір оптичного приладу, що визначає його можливість збирати світло (або інше випромінювання) та перешкоджати розмиванню зображення

Поверхня Венери, як це уявлялося  Магелланом з використанням SAR Поверхня Венери, як це уявлялося Магелланом з використанням SAR

Локатор з синтетичною апертурою (ЛСА) • Принцип дії такого локатора пояснюється на рисунку,  де наведеноЛокатор з синтетичною апертурою (ЛСА) • Принцип дії такого локатора пояснюється на рисунку, де наведено взаємне положення літака з локатором та об’єкта спостереження. • В точці 1 об’єкт знаходиться поза діаграми опромінювання локатора; • в точках 2 і 3 об’єкт попадає в цю область; • в точці 4 він знов зникає з зони спостереження локатора. • Тобто, об’єкт з ’являється в системі реєстрації локатора лише протягом певного проміжку часу; під час цього проміжку відбитий сигнал заноситься в пам’ять бортового комп’ютера. • Всі таким чином записані сигнали дають можливість реконструювати повну картину всіх об’єктів, що опромінювалися локатором з достатньо вузькою апертурою (звідси термін «синтетична апертура» ).

Переваги та недоліки радіолокації • До переваг локаційних приладів можна віднести високу роздільну здатність,  •Переваги та недоліки радіолокації • До переваг локаційних приладів можна віднести високу роздільну здатність, • до недоліків – вплив рослинного покриву та нерівності ґрунту на сигнал, що реєструється.

Short-wavelength and long-wavelength bands Short-wavelength (i. e. 3 cm for X-band) Long-wavelengths (i. e. 74 cmShort-wavelength and long-wavelength bands Short-wavelength (i. e. 3 cm for X-band) Long-wavelengths (i. e. 74 cm for P-band)

ЗАСТОСУВАННЯ МЕТОДІВ ДИСТАНЦІЙНОГО ЗОНДУВАННЯ ЗАСТОСУВАННЯ МЕТОДІВ ДИСТАНЦІЙНОГО ЗОНДУВАННЯ

Визначення висоти хмар  Якщо лазерний імпульс відбивається від хмари, то відстань до неї оцінюється якВизначення висоти хмар Якщо лазерний імпульс відбивається від хмари, то відстань до неї оцінюється як R = с Δt/2 де t – проміжок часу між висиланням і детектуванням імпульсу; с – швидкість світла • В сонячний день можливо визначити висоту хмар на рівні 30 -3000 м з точністю ± 6 м.

Дослідження структури і властивостей хмар  Дослідження структури і властивостей хмар

Вимірювання параметрів вітру   В основі методу лежить реєстрація допплерівських частотних зсувів, які залежать відВимірювання параметрів вітру В основі методу лежить реєстрація допплерівських частотних зсувів, які залежать від швидкості руху повітряних частинок: = 2 V/ , де V — швидкість руху повітряних частинок, — довжина хвилі лазерного випромінювання. Наприклад, частотний зсув випромінювання СО 2–лазера ( = 10, 6 мкм) для частинок, що рухаються зі швидкістю 1 м/с, становить 200 к. Гц.

Оцінка опадів  Лазерне випромінювання здатне дифрагувати на частинках опадів;  характер дифракційної картини залежить відОцінка опадів Лазерне випромінювання здатне дифрагувати на частинках опадів; характер дифракційної картини залежить від розмірів і густини частинок

Вимірювання температури  • Форма спектру комбінаційного розсіювання азоту, що присутній в атмосфері, залежить від температури,Вимірювання температури • Форма спектру комбінаційного розсіювання азоту, що присутній в атмосфері, залежить від температури, яку можна оцінити шляхом вимірювання інтенсивності комбінаційного розсіювання на двох довжинах хвиль Combined Raman lidar for the measurement of atmospheric temperature, water vapor, particle extinction coefficient, and particle backscatter coefficient Andreas Behrendt, Takuji Nakamura, Michitaka Onishi, Rudolf Baumgart, and Toshitaka Tsuda Appl. Optics, 41: 36/20, 7657 —

ДИСТАНЦІЙНИЙ МОНІТОРИНГ ҐРУНТІВ Коефіцієнт відбивання в изначається за формулою: R = I/I 0 ,  деДИСТАНЦІЙНИЙ МОНІТОРИНГ ҐРУНТІВ Коефіцієнт відбивання в изначається за формулою: R = I/I 0 , де І – інтенсивність оптичного випромінювання, що відбилося від даної поверхні в даному напрямку; І 0 – інтенсивність оптичного випромінювання, що падає на цю поверхню.

ДИСТАНЦІЙНИЙ МОНІТОРИНГ ҐРУНТІВ В техніці дистанційного зондування спектральне відбивання виражається за допомогою таких термінів як коефіцієнтДИСТАНЦІЙНИЙ МОНІТОРИНГ ҐРУНТІВ В техніці дистанційного зондування спектральне відбивання виражається за допомогою таких термінів як коефіцієнт яскравості (відбивання) та коефіцієнт відбивання (альбедо).

ДИСТАНЦІЙНИЙ МОНІТОРИНГ ҐРУНТІВ • Природні поверхні є ортотропні , тобто випромінювання розсіюється однаково у всіх напрямках.ДИСТАНЦІЙНИЙ МОНІТОРИНГ ҐРУНТІВ • Природні поверхні є ортотропні , тобто випромінювання розсіюється однаково у всіх напрямках. Через це відбивання r залежить від геометрії спостереження, зокрема від кутів падіння і і відбивання r оптичного випромінювання і азимута

Нерівність ґрунтової поверхні Нерівність ґрунтової поверхні

Нерівність ґрунтової поверхні Критерій Релея   В цьому випадку поверхня вважається достатньо рівною, щоб відбиванняНерівність ґрунтової поверхні Критерій Релея В цьому випадку поверхня вважається достатньо рівною, щоб відбивання було дзеркальним. h 8 c o si

Вплив хімічних властивостей ґрунту на його відбивання На відбивання ґрунту  суттєво впливають вміст гумусу, оксидівВплив хімічних властивостей ґрунту на його відбивання На відбивання ґрунту суттєво впливають вміст гумусу, оксидів заліза і різноманітних світлозабарвлених субстанцій (сполук кремнію і алюмінію, карбонатів кальцію тощо).

Вплив гумусу на відбивання ґрунту • Гумус  характеризується низьким відбиванням і при великих концентраціях відповідаєВплив гумусу на відбивання ґрунту • Гумус характеризується низьким відбиванням і при великих концентраціях відповідає за сіро-чорний колір ґрунту. Відбивання гумусу монотонно зростає від 400 нм до 750 нм

Спектральні індекси   Для кількісної оцінки впливу гумусу використовують як спектральні індекси величини r(730) Спектральні індекси Для кількісної оцінки впливу гумусу використовують як спектральні індекси величини r(730) або [r(730)-r(430)]/r(730). Можливо також застосування величин r(520 -1320), r(1420 -1480), r(1550 -1750), r(2080 -2320).

Оксиди заліза   В цілому, закис заліза надає ґрунту голубувато-зеленого кольору (як це спостерегається уОксиди заліза В цілому, закис заліза надає ґрунту голубувато-зеленого кольору (як це спостерегається у болотистих ґрунтах). Рівень гідратації оксидів заліза впливає на характер спектрального відбивання ґрунту: високогідратовані сполуки заліза надають ґрунту жовтий колір, а низькогідратовані – сіро-коричневий або червонуватий кольори. Величини r(530 -600), r(700 -900), r (1000), r(650)-r(400) можна використовувати як спектральні індекси для оцінки сполук заліза на відбивання ґрунту.

Вплив заліза на відбивання ґрунту Вплив заліза на відбивання ґрунту

Формування дюн Формування дюн

Пилові бурі Пилові бурі

Відходи та смітники Відходи та смітники

Вплив фізичних властивостей ґрунту на його відбивання • Вплив ґрунтових частинок,  розмір яких перевищує 2Вплив фізичних властивостей ґрунту на його відбивання • Вплив ґрунтових частинок, розмір яких перевищує 2 мм, на відбивання ґрунту незначний. • Можна стверджувати, що для частинок, розміри яких становлять 2 -10 мм, коефіцієнт відбивання майже сталий. • Дрібні ж частинки суттєво впливають на відбивання ґрунту, причому відбивання ґрунту зменшується із збільшенням розмірів частинок.

Вологість ґрунту  • В цілому, збільшення вмісту води в ґрунті може зменшувати відбивання ґрунту вВологість ґрунту • В цілому, збільшення вмісту води в ґрунті може зменшувати відбивання ґрунту в 2 -3 рази без зміни форми кривої спектра відбивання. Величини r(1400 -1500), r(1800 -1900) , r(2080 -2300 ) можуть бути використані як спектральні індекси.

Дистанційне зондування ґрунту • Техніка дистанційного зондування ґрунту дає можливість здійснювати  • топографічні вимірювання (розташуванняДистанційне зондування ґрунту • Техніка дистанційного зондування ґрунту дає можливість здійснювати • топографічні вимірювання (розташування і розміри ділянок ґрунту у певному масштабі), • визначати розміри ґрунтових частинок, • структури і нерівності поверхні ґрунту, • ідентифікувати склад мінеральних частинок, • оцінювати вологість ґрунту, • висоту і густину рослинних утворень тощо.

ДИСТАНЦІЙНЕ ЗОНДУВАННЯ ВОДНИХ СЕРЕДОВИЩ ДИСТАНЦІЙНЕ ЗОНДУВАННЯ ВОДНИХ СЕРЕДОВИЩ

Спектри поглинання і розсіювання води • В реальній ситуації водні маси поглинають майже все оптичне випромінюванняСпектри поглинання і розсіювання води • В реальній ситуації водні маси поглинають майже все оптичне випромінювання в ближній і середній інфрачервоній області спектра. • Через це відбивання водою оптичного випромінювання незначне, особливо порівняно з відбиванням рослинних покривів і ґрунту. • Така різниця у відбивальних характеристиках допомагає реалізувати дистанційну ідентифікацію і картографування водойм, які демонструють контрастні контури.

Відбивальні характеристики водних середовищ  Спектр відбивання води залежить від каламутності води, що викликана наявністю суспендованихВідбивальні характеристики водних середовищ Спектр відбивання води залежить від каламутності води, що викликана наявністю суспендованих частинок. Можна стверджувати, що в області 600 -700 нм відбивання води знаходиться в лінійній залежності від рівня каламутності. 1 – 99 мг/л; 2 – 10 мг/л суспендованих частинок

Вплив хлорофілу на відбивання води • В значній мірі на спектральні характеристики води впливає присутній вВплив хлорофілу на відбивання води • В значній мірі на спектральні характеристики води впливає присутній в ній хлорофіл, збільшення концентрації якого призводить до зменшення рівня відбивання 1 -дуже низька; 2 – низька; 3 – висока концентрація хлорофілу

Флуоресцентні характеристики водних середовищ   Аналіз спектрів випромінювання флуоресценції дозволяє реалізувати якісну і кількісну ідентифікаціюФлуоресцентні характеристики водних середовищ Аналіз спектрів випромінювання флуоресценції дозволяє реалізувати якісну і кількісну ідентифікацію водної мікрофлори, визначати видову специфічність водоростей і картографувати їх поширення

Застосування дистанційного зондування водних середовищ • З точки зору дистанційного зондування забруднення водних середовищ перспективним єЗастосування дистанційного зондування водних середовищ • З точки зору дистанційного зондування забруднення водних середовищ перспективним є метод оцінки товщини нафтової плівки на поверхні води і розмірів нафтових частинок, а також ідентифікація типів нафти. • Техніка дистанційного флуоресцентного зондування може бути використана для контролю якості води, визначення і оцінки стоків. • За допомогою техніки дистанційного зондування на основі реєстрації комбінаційного розсіювання можливо вимірювання температури поверхні водойми.

Спостереження за повенями Спостереження за повенями

Дистанційне зондування водних середовищ Аральске море Дистанційне зондування водних середовищ Аральске море

Евтрофікація Евтрофікація

Засоленість річки Колорадо Засоленість річки Колорадо

Вміст 137 Cs в донних відкладах Київського водосховища Вміст 137 Cs в донних відкладах Київського водосховища

Супутникова карта снігового покриву Супутникова карта снігового покриву

Вплив глини на відбивання водоростей Вплив глини на відбивання водоростей

Дистанційний моніторинг земної поверхні Дистанційний моніторинг земної поверхні

ДИСТАНЦІЙНЕ ЗОНй. ВАННЯ  ЗЕМНОЇ ПОВЕРХНІ ЗА ДОПОМОГОЮ СУПУТНИКІВ  ДИСТАНЦІЙНЕ ЗОНй. ВАННЯ ЗЕМНОЇ ПОВЕРХНІ ЗА ДОПОМОГОЮ СУПУТНИКІВ

Landsat 7 Band Number Applications • 1 - coastal water mapping,  soil/vegetation discrimination, forest clasificationLandsat 7 Band Number Applications • 1 — coastal water mapping, soil/vegetation discrimination, forest clasification 2 — vegetation discrimination and health monitoring, 3 — plant species identification, man-made feature identification • 4 — soil moisture monitoring, vegetation monitoring, water body discrimination • 5 — vegetation moisture content monitoring • 6 — surface temperature, vegetation stress monitoring, soil moisture monitoring, cloud differentiation, volcanic monitoring • 7 — mineral and rock discrimination, vegetation moisture content

ДИСТАНЦІЙНЕ ЗОНДУВАННЯ ЗЕМНОЇ ПОВЕРХНІ ЗА ДОПОМОГОЮ СУПУТНИКІВ  • Ділянка MSS 4 : 500 -600 нм,ДИСТАНЦІЙНЕ ЗОНДУВАННЯ ЗЕМНОЇ ПОВЕРХНІ ЗА ДОПОМОГОЮ СУПУТНИКІВ • Ділянка MSS 4 : 500 -600 нм, зелена область. • Пов’язана з поглинанням хлорофілу і відповідає за відбивання здорових рослин. Крім того, її доцільно використовувати для картографування водойм. • Ділянка MSS 5 : 600 -700 нм, червона область. Цю смугу, де відбувається поглинання хлорофілу в здорових зелених рослинах, варто використовувати для розпізнавання рослин, визначення границь і контурів ґрунтових поверхонь і геологічних утворень.

ДИСТАНЦІЙНЕ ЗОНДУВАННЯ ЗЕМНОЇ ПОВЕРХНІ ЗА ДОПОМОГОЮ СУПУТНИКІВ • Ділянка MSS 6 : 70 -800 нм, відбивальнаДИСТАНЦІЙНЕ ЗОНДУВАННЯ ЗЕМНОЇ ПОВЕРХНІ ЗА ДОПОМОГОЮ СУПУТНИКІВ • Ділянка MSS 6 : 70 -800 нм, відбивальна інфрачервона область. Використовується для оцінки вегетаційної біомаси, ідентифікації урожаю і обкреслювання границь розподілу рослинних, ґрунтових і водних площ. • Ділянка MSS 7 : 800 -1100 нм, відбивальна інфрачервона область. Вживається для огляду рослинних покривів і оцінки проникності туманів.

ДИСТАНЦІЙНЕ ЗОНДУВАННЯ ЗЕМНОЇ ПОВЕРХНІ ЗА ДОПОМОГОЮ СУПУТНИКІВ • Ділянка ТМ 1 : 450 -520 нм, блакитнаДИСТАНЦІЙНЕ ЗОНДУВАННЯ ЗЕМНОЇ ПОВЕРХНІ ЗА ДОПОМОГОЮ СУПУТНИКІВ • Ділянка ТМ 1 : 450 -520 нм, блакитна область. Використовується для картографування прибережних площ, розпізнавання границь розподілу між ґрунтом і рослинністю, детектування культурних посівів. • Ділянка ТМ 2 : 520 -600 нм, зелена область. Відповідає відбиванню здорових рослин, може використовуватися також для ідентифікації культурних посівів.

ДИСТАНЦІЙНЕ ЗОНДУВАННЯ ЗЕМНОЇ ПОВЕРХНІ ЗА ДОПОМОГОЮ СУПУТНИКІВ • Ділянка ТМ 3 : 630 -690 нм, червонаДИСТАНЦІЙНЕ ЗОНДУВАННЯ ЗЕМНОЇ ПОВЕРХНІ ЗА ДОПОМОГОЮ СУПУТНИКІВ • Ділянка ТМ 3 : 630 -690 нм, червона область. Вживається для визначення ґрунтових і геологічних границь, а також площ культурних посівів. • Ділянка ТМ 4 : 760 -900 нм, відбивальна інфрачервона область. Використовується для визначення вегетаційної біомаси, ідентифікації урожаю і обкреслення границь розподілу ґрунтових, рослинних і водних масивів.

ДИСТАНЦІЙНЕ ЗОНДУВАННЯ ЗЕМНОЇ ПОВЕРХНІ ЗА ДОПОМОГОЮ СУПУТНИКІВ • Ділянка ТМ 5 : 1, 55 -1, 74ДИСТАНЦІЙНЕ ЗОНДУВАННЯ ЗЕМНОЇ ПОВЕРХНІ ЗА ДОПОМОГОЮ СУПУТНИКІВ • Ділянка ТМ 5 : 1, 55 -1, 74 мкм, середня інфрачервона область. Корисна для вивчення впливу посух на урожай і аналізу стану рослинних покривів. Крім того, може бути використана для розпізнавання хмар, снігу, льоду. • Ділянка ТМ 6 : 10. 40 -12. 50 мкм, теплова інфрачервона область. Вживається для оцінки впливу стресів на рослинні покриви і урожай, зокрема теплових факторів та інсектицидів. Може бути застосована для визначення місцевої геотермальної активності.

ДИСТАНЦІЙНЕ ЗОНДУВАННЯ ЗЕМНОЇ ПОВЕРХНІ ЗА ДОПОМОГОЮ СУПУТНИКІВ • Ділянка ТМ 7 : 2, 08 -2, 35ДИСТАНЦІЙНЕ ЗОНДУВАННЯ ЗЕМНОЇ ПОВЕРХНІ ЗА ДОПОМОГОЮ СУПУТНИКІВ • Ділянка ТМ 7 : 2, 08 -2, 35 мкм, середня інфрачервона область. Ця смуга важлива для розпізнавання геологічних утворень і визначення ґрунтових границь, а також для кількісної оцінки в ґрунті і рослинах.

Стереоскопічний ефект Стереоскопічний ефект

Стереоскопічний ефект Стереоскопічний ефект

Дистанційне спостереження за блискавкою  Дистанційне спостереження за блискавкою

Спостереження за ураганами Спостереження за ураганами

Weather Observation Weather Observation

Дистанційний контроль за повенями  Дистанційний контроль за повенями

Спостереження за земною поверхнею Спостереження за земною поверхнею

Світловий шум Світловий шум

Дистанційний моніторинг рослинності Дистанційний моніторинг рослинності

Вегетаційний індекс Вегетаційний індекс

NDVI NDVI

Вплив посухи на рослинність Вплив посухи на рослинність

Супутникова карта України Супутникова карта України

Супутникова карта Київської області Супутникова карта Київської області

The benefits of using remote sensing techniques  • Remote sening tools allow us to investigateThe benefits of using remote sensing techniques • Remote sening tools allow us to investigate larger portions of the Earth than previously posible. In fact, much of the environmental research over the past two decades has focused on investigating the entire planet as a single system. • Remote sening of our environment also allows research to occur on time scales, both in duration and frequency, that were previously impoible. Research can now continue over weeks, months, years, and decades, giving us a better understanding of the cycles that occur naturally in our environment. • Another benefit of remote sening is that it often allows the investigation of portions of the Earth that are difficult or dangerous to reach. Satellite and aircraft sensors can help us investigate the Earth’s polar regions, upper atmosphere, forest fire and volcanic activity, remote oceans, and desert landscapes without having to send people into these dangerous locations.

Історія дистанційного зондування «Єжелі когда человєк подиметься разумом вгору  вище од лаврської колокольні да глянетІсторія дистанційного зондування «Єжелі когда человєк подиметься разумом вгору вище од лаврської колокольні да глянет оттудова на людей, то вони йому здаються-кажуться такі маненькі, как пацюки, пардон, криси!» М. Старицький, «За двома зайцями»