Скачать презентацию Тема Источники создания карт 1 Источники создания Скачать презентацию Тема Источники создания карт 1 Источники создания

L3_Источники_GPS_DDZ.ppt

  • Количество слайдов: 44

Тема: Источники создания карт 1 Тема: Источники создания карт 1

Источники создания карт: Ø астрономо-геодезические данные; Ø картографические источники; Ø Данные Дистанционного Зондирования (ДДЗ); Источники создания карт: Ø астрономо-геодезические данные; Ø картографические источники; Ø Данные Дистанционного Зондирования (ДДЗ); Ø натурные наблюдения и измерения; Ø гидрометеорологические наблюдения; Ø экономико - статистические данные; Ø текстовые источники (отчеты экспедиций, научные труды, статьи. . . ); Ø цифровые модели. 2

Глобальные спутниковые навигационные системы (ГНСС) используются для определения координат в любой точке на местности Глобальные спутниковые навигационные системы (ГНСС) используются для определения координат в любой точке на местности в единой мировой системе координат и для установления точного времени; основаны на использовании искусственных спутников, запущенных на высокие орбиты и посылающих на Землю радиосигналы, создавая вокруг земного шара "информационное поле". 3

ГНСС, функционирующие или находящиеся в стадии развертывания: • GPS - США; разработка началась в ГНСС, функционирующие или находящиеся в стадии развертывания: • GPS - США; разработка началась в 1973 г. Министерством обороны США; с - 1995 покрывает весь земной шар и обслуживает как военных, так и гражданских плользователей; • ГЛОНАСС - Россия, разрабатывается с середины 70 -х г. г. , в наст. время идет ее ГЛОНАСС активное восстановление и развитие; используется как в военных, так и в гражданских целях. Пока функционирует частично. Когда количество действующих спутников будет доведено до 24, навигационная система станет глобальной; • GALILEO (европейская спутниковая система позиционирования, находится в GALILEO стадии развертывания, предполагается, что будет состоять из 30 спутников). • COMPASS (Бэйдоу ) (Китай, в стадии развертывания, будет состоять из 30 спутников). 4

GPS (глобальная система позиционирования) состоит из 3 -х сегментов: • космический - спутниковая система GPS (глобальная система позиционирования) состоит из 3 -х сегментов: • космический - спутниковая система NAVSTAR Спутники находятся на 6 круговых орбитах высотой около 20 тыс. км; движутся со скоростью около 3 км/сек, совершают два полных оборота вокруг Земли менее, чем за 24 часа. üизначально система NAVSTAR состояла из 24 спутников, в 2007 г. кол-во спутников достигло 31. 24 спутника обеспечивают 100% покрытие земного шара, но не всегда дают уверенный приём и хороший расчёт позиции. Поэтому для увеличения точности позиционирования и резерва на случай сбоев, устанавливается большее число спутников на орбите. Максимальное возможное число одновременно работающих спутников в системе NAVSTAR ограничено 32. • наземный – состоит из сети наземных станций слежения, слежения осуществляющих слежение за орбитальной группой спутников; • пользовательский - состоит из портативных и стационарных GPS-приемников. Спутники излучают сигналы, а GPS-приемники получают эти сигналы и по принятой информации вычисляют свое местоположение. Схема расположения спутников американской спутниковой навигационной системы GPS NAVSTAR 5

GPS Определение координат посредством GPS ü GPS-приемник улавливает радиосигналы с нескольких космических спутников и GPS Определение координат посредством GPS ü GPS-приемник улавливает радиосигналы с нескольких космических спутников и определяет их взаимное расположение и расстояние до каждого из них (расстояние зависит от времени прохождения радиосигнала от спутника до GPS-приемника), после чего вычисляет свои координаты по законам геометрии. ü Для определения 2 -х координат (широты и долготы) достаточно долготы сигналов с 3 спутников, а для определения еще и высоты - с 4. 3 6

GPS Характеристики GPS-приемника ü GPS-приемник показывает: три текущие координаты (долгота, широта, высота над уровнем GPS Характеристики GPS-приемника ü GPS-приемник показывает: три текущие координаты (долгота, широта, высота над уровнем моря), направление и скорость движения, точное время. При сохранении координаты текущей точки в памяти прибора, GPS будет показывать: – направление на заданную точку, – расстояние до нее, – отклонение курса, – ожидаемое время прибытия в точку, – пройденный путь и т. д. GPS-приемник GPS имеют память на 100 -1000 путевых точек. Из нескольких точек можно заранее создать маршрут, по которому будет вести приемник. 7

GPS Источники ошибок сигналов GPS § Намеренное загрубление сигнала: до 2000 г. основным источником GPS Источники ошибок сигналов GPS § Намеренное загрубление сигнала: до 2000 г. основным источником погрешности был режим «селективного доступа» (SA) для снижения точности гражданского сигнала GPS: в сигналы спутников для бытовых GPS-навигаторов вводилась погрешность, позволяющая определять местоположение с точностью 30 -100 м, хотя принципиально точность GPS-системы может достигать нескольких сантиметров. С 2000 года режим SA был отключён. В наст. время возможная техническая отключён точность гражданских GPS равна 5 -10 м. § количество видимых спутников - чем больше спутников может видеть приемник, тем лучше точность. Модули глобальной системы обычно не будут работать в закрытом помещении, под водой или землей. § геометрия видимых спутников, т. е. как они расположены относительно друга и приемника) - точность возрастает, если спутники находятся в разных направлениях; § переотражение спутникового сигнала от различных объектов (зданий, рельефа местности); § задержка прохождения сигнала из-за различных атмосферных явлений (влажность, давление и т. д. ). 8

Использование GPS: § картография, землеустроительные работы (дорожное строительство, прокладка коммуникаций). § навигация (на транспортных Использование GPS: § картография, землеустроительные работы (дорожное строительство, прокладка коммуникаций). § навигация (на транспортных средствах, космических аппаратах, при перемещениях пешком). § оптимизация транспортных потоков и повышения качества грузовых и пассажирских перевозок § экологический контроль § поисковые работы и спасательные операции § создание и обновление данных в ГИС. http: //www. glonass-ianc. rsa. ru/ 9

Данные Дистанционного Зондирования (ДДЗ) ДДЗ - данные о поверхности Земли, объектах, расположенных на ней Данные Дистанционного Зондирования (ДДЗ) ДДЗ - данные о поверхности Земли, объектах, расположенных на ней или в ее недрах, полученные в результате неконтактной (дистанционной) съемки с помощью аппаратуры наземного, воздушного или космического базирования. Этапы ДЗ: • Наличие источника энергии или освещения (A) • Прохождение излучения через атмосферу (B). • Взаимодействие с объектом исследования (C). • Регистрация энергии сенсором (D) и запись информации на носитель. • Передача, прием и обработка информации (E) • Интерпретация и анализ изображения с помощью ЭВМ(F). • Применение полученной информации (G). 10

ДДЗ Дистанционная съемка (ДЗ) может быть: пассивной - фиксируется отраженное солнечное или собственное (тепловое) ДДЗ Дистанционная съемка (ДЗ) может быть: пассивной - фиксируется отраженное солнечное или собственное (тепловое) излучение объектов, активной - основана на облучении снимаемых объектов (например, радиоволнами, лазер) и фиксации отражения этого искусственного излучения. Электромагнитное излучение может фиксироваться § в одной зоне электромагнитного спектра (одноканальная съемка) § или сразу в нескольких (многозональная съемка). ØСъемка в ДЗ проводится в следующих диапазонах спектра (1 мкм=10 -6 м): ультрафиолетовый : 0, 1 - 0, 4 мкм, видимый: 0, 4 - 0, 8 мкм, инфракрасный: 0, 8 мкм – 1 мм, радиоволновый: >1 мм; съемка ведется в ультракоротком диапазоне радиоволн (1 мм - 10 м), чаще всего в его коротковолновой (микроволновой) части (1 мм-1 м). 11

ДДЗ Главные качества ДДЗ: • высокая детальность, • охват обширных пространств, • возможность получения ДДЗ Главные качества ДДЗ: • высокая детальность, • охват обширных пространств, • возможность получения повторных снимков, • возможность изучения труднодоступных территорий. Применение: • • • поиск полезных ископаемых; экологический мониторинг; изучение строения земной коры оценка урожая сельхозугодий; изучение флоры и фауны; городское планирование; обнаружение лесных пожаров; оценка последствий стихийных бедствий, создания и обновления карт, создания баз данных ГИС. 12

Виды ДДЗ по методу регистрации изображения: изображения – Аналоговые (фотографические) изображение фиксируется на пленку, Виды ДДЗ по методу регистрации изображения: изображения – Аналоговые (фотографические) изображение фиксируется на пленку, которая после приземления летательного аппарата или спускаемой капсулы проявляется и сканируется для использования в компьютерных технологиях. – Цифровые (в том числе сканерные, радиолокационные) – передаются по радиоканалам в цифровом виде. Сравнение цифровых и аналоговых систем съемки: • цифровые системы съемки имеют преимущество перед аналоговыми в оперативности (сразу передаются на Землю по радиоканалу); • но уступают фотографическим в разрешающей способности. 13

Цифровые снимки: Цифровые • сканерные При сканировании луч перемещается поперек направлению движения для последовательного Цифровые снимки: Цифровые • сканерные При сканировании луч перемещается поперек направлению движения для последовательного просмотра какого-либо участка. Отраженный сигнал регистрируется и в результате получаются снимки со строчной структурой, состоящей из пикселов (ячеек). Внутри ячеек детали изображения уже неразличимы • радиолокационные (радарные) Съемка ведется в ультракоротком диапазоне радиоволн с помощью радара. Радар - активный сенсор: сам облучает снимаемый участок и фиксирует отраженный сигнал. «+» - Радиоволны, почти не поглощаясь, проходят через облачность и туман. Поэтому время суток (солнечное освещение), погода для радарных съемок роли не играют, в отличие от других видов снимков. 14

ДДЗ Главные характеристики ДДЗ • пространственное разрешение; • спектральный диапазон съемок; • геометрические особенности ДДЗ Главные характеристики ДДЗ • пространственное разрешение; • спектральный диапазон съемок; • геометрические особенности изображения распределение искажений). (вид проекции, определяет минимально различимый размер объекта на местности Ø Пространственное разрешение (ПР) (у систем космической съемки от нескольких километров до десятков сантиметров). ПР зависит от освещённости снимаемых объектов, их яркости, спектральных характеристик и технических параметров съёмки. Классификация снимков по ПР: • >= 250 м – низкое разрешение • 10 - 250 м – среднее • 1 -10 м – высокое • <1 м – сверхвысокое 15

Космический снимок высокого пространственного разрешения (1 м в панхроматическом режиме) 16 Космический снимок высокого пространственного разрешения (1 м в панхроматическом режиме) 16

Характеристики ДДЗ : спектральный диапазон съемок Ø Спектральный диапазон съемок определяется числом и границами Характеристики ДДЗ : спектральный диапазон съемок Ø Спектральный диапазон съемок определяется числом и границами участков электромагнитного спектра, где происходит фиксация электромагнитного излучения. Спектральные диапазоны, используемые в ДЗ: ультрафиолетовый, видимый, инфракрасный, радиоволновый. Наиболее востребованные диапазоны: видимый и инфракрасный. Снимки могут быть одноканальными и многоканальными. ÄВидимый диапазон (видимый свет): В видимом диапазоне разные спектральные зоны выделяются по цветовым характеристикам (например, синий, зеленый, красный). Черно-белые снимки в видимой зоне спектра наиболее распространены среди аэрофотосъемок (обеспечивают наименьшую зернистость и наиболее высокое разрешение). Аэрофотоснимки – основной источник для создания детальных цифровых топографических карт, ландшафтных карт. 17

Мозаика из цветных аэрофотоснимков центральной части Лондона с пространственным разрешением 12, 5 см 18 Мозаика из цветных аэрофотоснимков центральной части Лондона с пространственным разрешением 12, 5 см 18

 ДДЗ: инфракрасная (ИК) область Ä Инфракрасный (тепловой, ИК) диапазон - занимает участок спектра ДДЗ: инфракрасная (ИК) область Ä Инфракрасный (тепловой, ИК) диапазон - занимает участок спектра от 0, 8 мкм до 1000 мкм, очень информативен и широко используется в ДЗ. В ИК-диапазоне выделяют три участка: ближний (0, 8 мкм-1, 5 мкм), средний (1, 5 мкм- 3 мкм), дальний (или тепловой, >3 мкм): • В ближнем и среднем фиксируется отраженное солнечное излучение. • В дальнем преобладает собственное тепловое излучение объектов земной поверхности. На инфракрасных снимках теплые объекты изображаются более темными цветами, чем более холодные объекты 19

Характеристики ДДЗ: спектральный диапазон съемок ИК-съемка используется для: • обнаружения нефти, газа, горячих источников; Характеристики ДДЗ: спектральный диапазон съемок ИК-съемка используется для: • обнаружения нефти, газа, горячих источников; • мониторинга явлений, связанных с выделением тепловой энергии (мониторинг пожаров, тепловых и атомных станций, нефтяные и газовые факелы ). • обнаружения болезней растений (болезни растений повышают их температурный режим); • выявления видового состава растений (лиственные, хвойные и т. д. породы деревьев различаются по температуре на 1 -2 С). FСнимки в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне составляют около 80% от всех космических съемок. ÄМногозональная (мультиспектральная) съемка получение изображения сразу в нескольких спектральных диапазонах, т. е. получение серии снимков, что облегчает анализ изображения и его интерпретацию при комбинировании зональных снимков. 20

Известные космические цифровые (сканерные) системы, осуществляющие мультиспектральную съемку: Среднее разрешение: üLANDSAT - американская система Известные космические цифровые (сканерные) системы, осуществляющие мультиспектральную съемку: Среднее разрешение: üLANDSAT - американская система (съемка ведется в 8 диапазонах, разрешение для цветных снимков- 30 м; разрешение панхроматического канала - 15 м); üASTER - японская съемочная аппаратура на американском спутнике Terra, 14 спектральных диапазонов, пространственное разрешение - 15, 30 и 90 метров Высокое разрешение: üSPOT – французская система (съемка ведется в 4 диапазонах, разрешение черно-белых изображений 5 м, цветных - 10 м ); üIRS - индийская космическая система ДЗ (разрешение в панхроматическом режиме 2. 5 м, 5. 8 м, в мультиспектральных – 5. 8, 23, 70 метров); 21

Снимки Landsat 22 Снимки Landsat 22

Мультиспектральная съемка Снимки SPOT Вулкан «Kлючевская Сопка» , п/о. Камчатка 23 Мультиспектральная съемка Снимки SPOT Вулкан «Kлючевская Сопка» , п/о. Камчатка 23

Снимки ASTER Аральское море Оз. Байкал 24 Снимки ASTER Аральское море Оз. Байкал 24

Спутники ДЗЗ, позволяющие получать изображения с высоким разрешением (не хуже 1 м) Панхроматический диапазон Спутники ДЗЗ, позволяющие получать изображения с высоким разрешением (не хуже 1 м) Панхроматический диапазон Мультиспектральная съемка IKONOS 1 м 4 м Orb. View-3 1 м 4 м Quick. Bird 0. 61 м 2, 44 м 1 м 2 -3 м 1, 9 м и 0. 7 м - Спутники Ресурс-ДК (российский, запущен в июне 2006) EROS 25

 «Ресурс-ДК» - космический аппарат ДЗЗ нового поколения для получения изображений с повышенными оперативными «Ресурс-ДК» - космический аппарат ДЗЗ нового поколения для получения изображений с повышенными оперативными и точностными характеристиками (запущен 15 июня 2006 ракетой-носителем «Союз-У» , г. Байконур) 26

Изображение с разрешением 61 см, полученное со спутника Quick. Bird 27 Изображение с разрешением 61 см, полученное со спутника Quick. Bird 27

Снимок ледника на Аляске 28 Снимок ледника на Аляске 28

Снимок дельты реки в Китае 29 Снимок дельты реки в Китае 29

Снимки дельты реки Ганг в Бангладеш в сухой сезон и сезон дождей 30 Снимки дельты реки Ганг в Бангладеш в сухой сезон и сезон дождей 30

Снимок острова в Индийском океане 31 Снимок острова в Индийском океане 31

Данные Дистанционного Зондирования Этапы обработки данных дистанционного зондирования Для извлечения необходимой информации из снимков Данные Дистанционного Зондирования Этапы обработки данных дистанционного зондирования Для извлечения необходимой информации из снимков требуется их специальная обработка. Основные этапы обработки ДДЗ: геометрическая коррекция (привязка снимков к топоснове, преобразование в проекцию карты) улучшение качества изображения (яркостная коррекция), составление мозаики из нескольких снимков; тематическая обработка (классификация, создание цифровой модели рельефа, дешифрирование объектов). 32

Привязка снимка к топокарте в пакете ERDAS Imagine Мозаика из снимков в пакете ERDAS Привязка снимка к топокарте в пакете ERDAS Imagine Мозаика из снимков в пакете ERDAS Imagine 33

Обработка ДДЗ Дешифрирование (распознавание) делится на: объектов üобъектное: контурное дешифрирование выделение контуров и границ Обработка ДДЗ Дешифрирование (распознавание) делится на: объектов üобъектное: контурное дешифрирование выделение контуров и границ объектов; идентификация - В результате интеграции ГИСопознание конкретных технологий и технологий обработки объектов; ДДЗ в середине 90 -х годов üтематическое появились ГИС, обеспечивающие наполнение объекта возможность автоматизированной тематическим содержанием. обработки ДДЗ, например, ERDAS Imagine, ER Mapper , ENVI. 34

Космический снимок, совмещенный с векторными слоями (Бостон) 35 Космический снимок, совмещенный с векторными слоями (Бостон) 35

Космический снимок, совмещенный с векторным дорожным слоем и 3 -мерной моделью городских зданий (Бостон) Космический снимок, совмещенный с векторным дорожным слоем и 3 -мерной моделью городских зданий (Бостон) 36

Карты с Google 37 Карты с Google 37

Карты с Google 38 Карты с Google 38

Космоснимки самых протяженных, самых извилистых и самых красивых рек Земли (по материалам журнала Wired) Космоснимки самых протяженных, самых извилистых и самых красивых рек Земли (по материалам журнала Wired) 39

Нил - вторая по протяженности река на Земле после Амазонки, протекающая преимущественно по пустыне, Нил - вторая по протяженности река на Земле после Амазонки, протекающая преимущественно по пустыне, на берегах которой люди, пришедшие в Египет, нашли пригодные для жизни условия. 40

Лена - река, занимающая десятое место по протяженности. Снимок сделан в псевдоцветах 41 Лена - река, занимающая десятое место по протяженности. Снимок сделан в псевдоцветах 41

Водопады на реке Ниагара, высота - 53 метра 42 Водопады на реке Ниагара, высота - 53 метра 42

Один из притоков реки Колорадо - Сан-Хуан - знаменит своим необычным изгибом: река поворачивает Один из притоков реки Колорадо - Сан-Хуан - знаменит своим необычным изгибом: река поворачивает на 180 градусов 43

Миссисипи - самая протяженная река США и одна из величайших рек мира. Ее длина Миссисипи - самая протяженная река США и одна из величайших рек мира. Ее длина - 3770 км 44