Види Дистанційного Зондування Землі Та Їх Застосування

Активні Методи Дистанційного Зондування Землі

Залежно від джерела сигналу виділяють два види дистанційного зондування — активне та пасивне. Прибори активного ДЗЗ здатні самостійно випромінювати сигнал або мають власне джерело світла. У другому виді дистанційного зондування Землі використовується відбите сонячне світло. Випромінювання також різниться за довжиною хвиль та буває короткохвильовим (видимий, а також ближній та середній інфрачервоний діапазони) та довгохвильовим (мікрохвилі).

Інструменти Активного Дистанційного Зондування Землі

Датчики пристроїв активного ДЗЗ поверхні Землі спрямовують сигнал, а потім аналізують його інтенсивність. У більшості приладів цього виду дистанційного зондування використовуються мікрохвилі, оскільки на них не впливають погодні умови. Загалом активні методи дистанційного зондування Землі залежать від виду сигналу (світло або хвилі) та об’єкта вимірювання (відстань, висоту, атмосферні явища тощо). До приладів активного ДЗЗ вiдносять:

• Радар — це прилад, в якому для вимірювання дальності застосовуються сигнали радіолокації. Характерною рисою радара є антена, що випромінює імпульси. Коли сигнал «зустрічає» перешкоду, він повертається до датчика. За інтенсивністю повернутого сигналу та витраченим часом на його шлях можна визначити, наскільки далеко від радара знаходиться досліджуємий об’єкт.
• Лідар визначає відстань за допомогою світла. Такий метод дистанційного зондування Землі має на увазі передачу світлових імпульсів та вимірювання інтенсивності повернутого сигналу. Місцезнаходження об’єкта дослідження та відстань до нього обчислюється множенням потрібного часу на швидкість світла.
• Лазерний альтиметр (висотомір) вимірює висоту за допомогою лідара.
• Інструменти для вимірювання дальності (дальноміри) визначають відстань за допомогою одного або двох ідентичних пристроїв на різних платформах, які передають між собою сигнали.
• Ехолот вивчає погодні умови вертикально шляхом випромінювання імпульсів.
• Скаттерометр (рефлектометр) використовується для аналізу поверненого (розсіяного) випромінювання.

Переваги Та Приклади Застосування

Переваги активних методів дистанційного зондування Землі полягають у тому, що їх можна використовувати для різноманітних цілей та практично у будь-яких умовах. Наприклад, пристрої цього виду ДЗЗ повноцінно функціонують у будь-який час доби, оскільки не потребують сонячного світла, та майже не залежать від атмосферного розсіювання.

Даний вид дистанційного зондування застосовують як у наукових, так і практичних галузях. Саме завдяки йому в рамках топографічної місії шатла Shuttle Radar Topography Mission було зібрано дані про рельєф Землі ^{U.S. Releases Enhanced Shuttle Land Elevation Data. jpl.nasa.gov}. Дистанційне зондування з космосу за допомогою лідара використовувалось у розробці цифрових моделей поверхні нашої планети.

Дані, отримані за допомогою цього виду дистанційного зондування, допомагають агрономам та лісівникам. Також вони мають вирішальне значення у моніторингу важкодоступних місць під час пошуково-рятувальних операцій.

Ехолоти використовуються у розробці прогнозів погоди, тому що можуть вертикально досліджувати слої атмосфери та надавати дані про вологість, опади, температуру та відсутність або наявність хмарного покриву.

Пасивне Дистанційне Зондування Землі

Пасивні датчики не мають власного джерела енергії, щоб направити її на досліджуємий об’єкт або поверхню Землі. Тому цей вид дистанційного зондування залежить від природної енергії — сонячних променів, які відбиває об’єкт. Через це даний вид дистанційного зондування Землі можливий лише за достатньої кількості сонячного світла.

У пасивному ДЗЗ використовують мультиспектральні або гіперспектральні датчики. Вони вимірюють інтенсивність сигнала за допомогою комбінацій каналів, які різняться за їхньою кількістю (смуги двох або більше видів довжини). Діапазон каналів включає спектри в межах та за межами людського зору (видимий, ближній та тепловий інфрачервоний, а також мікрохвилі).

Прилади Пасивного Дистанційного Зондування Землі

Найпопулярніші прилади для даного виду дистанційного зондування Землі — радіометри та спектрометри. Загалом існують наступні інструменти, які поділяються за об’єктами вимірювання:

• Спектрометр розрізняє та аналізує спектральні діапазони.
• Радіометр визначає інтенсивність випромінювання, яка походить від об’єкта, у певних діапазонах спектра (видимий, інфрачервоний, мікрохвильовий).
• Спектрорадіометр вимірює силу випромінювання у кількох діапазонах спектра.
• Гіперспектральний радіометр відноситься до найточніших приладів даного виду дистанційного зондування Землі. Завдяки високій роздільній здатності, гіперспектральний радіометр здатний розрізняти сотні дуже вузьких діапазонів спектра в межах видимого, а також ближнього та середнього інфрачервоного випромінювання.
• Радіометр із функцією формування зображень сканує об’єкт або поверхню Землі та передає зображення.
• Ехолот зондує атмосферні явища вертикально.
• Акселерометр виявляє зміни швидкості за одиницю часу (наприклад лінійні або ротаційні).

Переваги Та Приклади Застосування

Програма Landsat — один із найзначніших та яскравих прикладів пасивного дистанційного зондування Землі. Понад 40 років супутники Landsat збирають та фіксують дані про планету, які знаходяться у відкритому доступі. Це дозволяє знаходити інформацію за весь період та використовувати її у різноманітних галузях ^{Ridwan, Mohammad Azmi & Mohamed Radzi, Nurul Asyikin & Wan Ahmad, Wan Siti Halimatul Munirah & Mustafa, Intan Shafinaz & Din, Norashidah & Jalil, Yanti & Isa, A.M. & Othman, Noor & W Zaki, W Mimi Diyana. (2018). Applications of Landsat-8 Data: a Survey. International Journal of Engineering and Technology(UAE). 7. 436-441. 10.14419/ijet.v7i4.35.22858.}: геології, картографії, екології, лісовому та сільському господарстві, океанології, метеорології тощо.

Застосування даного виду дистанційного зондування Землі у сільському господарстві засноване на відбивних здібностях рослин. Вимірювання інтенсивності відображення дозволяє оцінити здоров’я культур за допомогою вегетаційних індексів. Їхні значення відповідають стану певних рослин на конкретній стадії розвитку. Платформа EOSDA Crop Monitoring допомагає фермерам у всьому світі виконувати повсякденні завдання, а також своєчасно інформує про зміни стану полів. Це дозволяє зберегти та підвищити врожайність.

Мікрохвильові Методи Дистанційного Зондування Землі

ДЗЗ у мікрохвильовому діапазоні поділяється на два види — активне та пасивне. Класифікація залежить від можливостей приладів: чи можуть вони тільки приймати сигнал чи ще його відправляти. Цей вид дистанційного зондування Землі відрізняються від інших довжиною хвиль: вона варіюється від 1 см до 1 м. До того ж завдяки несприйнятливості мікрохвиль до атмосферних явищ, здійснювати моніторинг можна майже за будь-якої погоди.

Пасивне ДЗЗ У Мікрохвильовому Діапазоні

Прилади цього виду дистанційного зондування Землі розраховані на отримання мікрохвильового випромінювання від досліджуємого об’єкта. Пасивний датчик (наприклад радіометр або сканер) фіксує енергію за допомогою антени, яка налаштована на отримання саме мікрохвиль. Завдяки цьому виду дистанційного зондування Землі можна отримати дані про температуру та вологість досліджуємого об’єкта, оскільки ці параметри корелюють з силою випромінювання.

Ба більше, пасивні датчики вимірюють інтенсивність як випромінюваного, так і переданого або відбитого сигналу. Інформація, отримана за допомогою даного виду дистанційного зондування Землі, використовується у метеорології, гідрології, сільському господарстві, екології, океанології. Зокрема, в сільському господарстві цей вид ДЗЗ дозволяє визначити вологість ґрунту, рівень вологості та концентрацію озону в атмосфері. В екологічному моніторингу він, наприклад, допомагає виявити розливи нафти та усунути забруднення водних ресурсів.

Активне ДЗЗ У Мікрохвильовому Діапазоні

Активні датчики мікрохвильового виду дистанційного зондування Землі посилають власний сигнал на досліджуємий об’єкт, а потім вимірюють інтенсивність повернутого сигналу. Відбивна здатність об’єктів різниться, тому дистанційне зондування Землі за допомогою супутників дозволяє визначити їхні контури. Знаючи час, за який сигнал досяг мети та повернувся, вчені можуть обчислити, на якій відстані від датчика знаходиться об’єкт. Інтенсивність повернутого сигнала також залежить від кута випромінювання й ступеня рівності або прозорості поверхні.

Найбільш типовим прикладом активних пристроїв мікрохвильового виду дистанційного зондування Землі є радар (мікрохвильовий), а основні типи ДЗЗ:

• зі знімками (двовимірні, наприклад радари);
• без знімків (лінійні, наприклад альтиметри або скаттерометри).

Особливо ця технологія корисна для застосування у авіаційної та космічної галузях, морських наукових дослідженнях, метеорології тощо.

Надійність Даних Різних Видів Дистанційного Зондування Землі Та Спектр Їхнього Застосування

Супутники, дані яких використовуються у різних видах ДЗЗ, облітають планету з певним інтервалом та надають дані про неї в реальному часі. Отримана інформація дозволяє аналізувати не тільки поточний стан об’єктів, але й оцінювати його зміни протягом певного періоду.

Технології ДЗЗ підживлюють наукові дослідження та спрощують щоденну роботу фахівців у багатьох сферах — як теоретичних, так і практичних. Усі види дистанційного зондування Землі зі застосуванням можливостей супутників мають надзвичайно широку область застосування та численні переваги.