Использование космических снимков в тепловом инфракрасном
диапазоне для географических исследований
    
    

Космические системы дистанционного зондирования в тепловом инфракрасном диапазоне

Первые изображения Земли из космоса в тепловом инфракрасном диапазоне были получены с американского метеорологического спутника TIROS-1. Спутник запускался в интересах Национального аэрокосмического агентства (NASA) и Министерства обороны США. Несмотря на то, что данные, полученные сенсорами спутников TIROS-1 и 2, характеризовались низким пространственным разрешением, была впервые показана возможность использования данных теплового дистанционного зондирования для решения целого ряда метеорологических задач.
С 1962 года осуществляются запуски спутников серии «Космос», которые составили существенную часть советской программы космических исследований. Очень важную роль спутники «Космос» сыграли в совершенствовании службы погоды: на базе метеоспутников «Космос-144» и «Космос-156» в 1967 году была создана экспериментальная метеорологическая система «Метеор».

По прошествии времени космические технологии получения спутниковых данных в тепловом диапазоне совершенствовались как в отношении пространственного разрешения, так и температурного. Например, снимки, получаемые радиометрами со спутника NOAA в начале 70-х годов, характеризовались пространственным разрешением 6 км при температурном разрешении 1°С; затем сканирующая система AVHRR спутника NOAA позволила получать тепловые инфракрасные снимки с пространственным разрешением 1,1 км и температурным 0,1 — 0,2 °С. Совершенствование технологии получения тепловых изображений привело к разработке радиометров, позволяющих регистрировать тепловое излучение Земли не в одном канале, а в нескольких узких спектральных каналах в диапазоне от 8 до 14 мкм. Использование нескольких спектральных каналов теплового инфракрасного диапазона обеспечивает развитие различных направлений исследования Земли и планет, например, определение температуры поверхности суши и океана, распознавание геологических структур и типов горных пород на основе тепловой инфракрасной спектрометрии.

В Таблице 1 приведены сведения о космических системах дистанционного зондирования Земли в тепловом диапазоне, начиная с самых первых.

Таблица 1

TIROS 1-10 TIROS США 1960 - 1965 тепловой ИК 8000
1000
Метеор Метеор СССР, Россия 1967 - 2002 тепловой ИК 17000
1000 — 2000
AVHRR NOAA США с 1970 по н.в. 3,55 - 3,93
10,3 — 11,3
11,5 — 12,5
6000
1100
GOES GOES США с 1975 по н.в. 10,2 - 11,2
11,5 — 12,5
2000
Meteosat Meteosat Европа 1977 - 1997 тепловой ИК 2500 - 5000
SeaSAT SeaSAT США 1978 тепловой ИК 7000
CZCS Nimbus-7 США 1978 - 1978 10,5 - 12,5 800
HCMM HCMM США 1978 - 1980 10,5 - 12,5 500 - 600
MSS Landsat-3 США 1978 - 1983 10,4 - 12,5 240
TM Landsat-5 США 1984 - 2011 10,4 - 12,5 120
ATSR ERS-1 Европа 1991 - 2000 3,7; 12 1100
МСУ-СК Ресурс-О1 Россия 1994 - 2001 3,5 — 4,1
10,6 — 12,6
600
ATSR ERS-2 Европа с 1995 по н.в. 3,7; 12 1100
OCTS ADEOS-I Япония 1996 - 1997 3,35 - 3,88
8,25 — 8,80
10,3 — 11,4
11,4 — 12,7
700
ASTER Terra США с 1999 по н.в. 8,125 — 8,475
8,475 — 8,825
8,925 — 9,275
10,250 — 10,950
10,950 — 11,650
90
MODIS Terra, Aqua США с 1999 по н.в. 16 каналов в диапазоне 3,660 — 14,385 1000
ЕТМ+ Landsat-7 США с 1999 по н.в.* 10,4 - 12,5 60
TIRS Landsat-8 США с февраля 2013 по н.в. 10,6 - 11,2
11,5 — 12,5
100
GLI ADEOS-II Япония 2002 - 2003 6 каналов в диапазоне
3 — 13
1000
MTI MTI США март - ноябрь 2000 8,0 — 8,4
8,4 — 8,8
10,2 — 10,7
20
МСУ-МР Метеор-М №1 Россия с 2009 по н.в. 3,5 — 4,1
10,5 — 11,5
11,5 — 12,5
1000

* после аварии на спутнике в мае 2003 г. снимки поступают в режиме выключенного корректора линий сканирования (Scan Line Corrector — Off).

Геостационарные и полярноорбитальные метеорологические спутники получают снимки с пространственным разрешением 1000 м в надире. Это разрешение является достаточным для для исследования теплового баланса Земли, формирования изображений глобального распределения температур на поверхности суши и океана. Интервалы получения изображений составляют от 15 — 30 мин. (Meteosat-9 и Meteosat-8 соответственно) до нескольких часов.

В географических исследованиях средних и крупных масштабов (изучение городских островов тепла, мониторинг состояния сельхозугодий и др.) необходимо привлечение данных более высокого пространственного разрешения. В настоящее время наилучшее пространственное разрешение тепловых инфракрасных снимков (60 м) даёт система ETM+. Семейство спутников Landsat уже многие годы является ценным источником данных дистанционного зондирования для географических исследований среднего масштаба. Система ETM+ получает изображения в видимом, ближнем, среднем и тепловом инфракрасном диапазонах, а также панхроматические снимки высокого разрешения что даёт возможность комбинировать данные дистанционного зондирования различных типов в географических исследованиях для получения наилучших результатов. Очевидно, что в некоторых случаях пространственного разрешения 60 м оказывается недостаточно, однако, по состоянию на 2013 год, использование для съемки из космоса тепловых датчиков с лучшими характеристиками пространственного разрешения в ближайшее время не планируется.

Современные спутниковые съёмочные системы получают тепловые снимки совместно с данными в других зонах спектра, что позволяет использовать их, объединяя достоинства разных типов данных.

Съёмочная система TIROS
Съёмочная система Метеор
Съёмочная система Meteosat
Съёмочная система GOES
Съёмочная система AVHRR
Съёмочная система OCTS
Съёмочная система MTI
Съёмочная система MODIS
Съёмочная система ATSR
Съёмочная система МСУ-СК
Съёмочные системы Landsat: MSS, TM, ETM+, TIRS
Съёмочная система ASTER


    
  © 2012 г. Балдина Е.А., Грищенко М.Ю., Федоркова Ю.В., лаборатория аэрокосмических методов, Географический факультет  Вверх | Литература | На главную