Аэракасмічная аптычная тэхналогія дыстанцыйнага зандзіравання: універсальны "інструмент для сэлфі" Зямлі

Ужыванне аэракасмічнай аптычнай тэхналогіі дыстанцыйнага зандзіравання неабходна ў працэсе атрымання спадарожнікавых здымкаў. Аптычныя спадарожнікі дыстанцыйнага зандзіравання можна ахарактарызаваць як «сэлфі-камеры», спецыяльна распрацаваныя для Зямлі, і па меры таго, як спадарожнікавыя здымкі аптычнага дыстанцыйнага зандзіравання будуць уваходзіць у грамадзянскія і камерцыйныя сістэмы, зямныя «сэлфі» будуць адыгрываць яшчэ большую ролю ў многіх галінах.

Тэхналогія дыстанцыйнага аптычнага зандзіравання космасу: выяўленне зямлі або нябесных цел з вялікіх вышынь.

Тэхналогія касмічнага аптычнага дыстанцыйнага зандзіравання звычайна адносіцца да тэхналогіі выяўлення наземных цэляў з вышыні больш за 100 кіламетраў і вышэй, або выяўлення нябесных цел з вялікіх вышынь з мэтай атрымання адпаведнай інфармацыі.

Выкарыстоўваючы штучныя спадарожнікі, касмічныя станцыі або касмічныя шатлы ў якасці касмічных носьбітаў, а таксама аптычнае абсталяванне дыстанцыйнага зандзіравання, такое як касмічныя камеры, сканеры або спектрометры выявы, якія выкарыстоўваюць бачнае святло (або) ультрафіялетавае і інфрачырвонае выпраменьванне ў якасці карыснай нагрузкі, аэракасмічнае аптычнае дыстанцыйнае зандзіраванне выкарыстоўвае аптычныя сістэмы для збору выпраменьвання, якое адбіваецца ад наземных аб'ектаў і выпраменьваецца ў космас. Гэта выпраменьванне затым пераўтвараецца ў электрычныя сігналы фотадэтэктарамі і далей апрацоўваецца шляхам захоўвання і аналізу дадзеных для атрымання прасторавай, часавой і спектральнай інфармацыі аб наземных аб'ектах, што забяспечвае карыстальнікаў інфармацыяй для аналізу, маніторынгу і ідэнтыфікацыі.

Прынцыпы аэракасмічнай аптычнай тэхналогіі дыстанцыйнага зандзіравання

Пасля таго, як паверхня Зямлі апраменьваецца сонечным святлом, адлюстраванае святло, якое нясе інфармацыю аб выяве паверхні, праходзіць праз атмасферу і трапляе на аптычны дыстанцыйны датчык. На плоскасці выявы аптычнай сістэмы фарміруецца выява мэтавай сцэны, якая прымаецца прыёмнікам. Пасля далейшай апрацоўкі можна атрымаць прадукт выявы.

У ультрафіялетавым, бачным і інфрачырвоным дыяпазонах дыстанцыйнага зандзіравання аптычная тэхналогія дыстанцыйнага зандзіравання можа ствараць распаўсюджаныя аптычныя выявы, такія як панхраматычныя выявы, выявы бачнага святла і мультыспектральныя/гіперспектральныя дадзеныя. Выявы бачнага святла і панхраматычныя выявы з іх высокім прасторавым разрозненнем забяспечваюць выразную інфармацыю пра прасторавую тэкстуру для назіраных аб'ектаў. Мультыспектральныя/гіперспектральныя дадзеныя маюць перавагу ў спалучэнні спектральных выяў, што раскрывае асноўныя характарыстыкі наземных аб'ектаў. Розныя тыпы наземных аб'ектаў дэманструюць розныя спектральныя крывыя з-за адрозненняў у іх прыёме электрамагнітных хваль і характарыстыках выпраменьвання. Класіфікацыя аптычных дыстанцыйных выяў заснавана на спектральных характарыстыках пікселяў і падпадае пад катэгорыю класіфікацыі на ўзроўні пікселяў.

Асноўныя прыборы для аэракасмічнай аптычнай тэхналогіі дыстанцыйнага зандзіравання

У залежнасці ад тыпу інфармацыі аб выяве, аптычныя прыборы, якія выкарыстоўваюцца ў аэракасмічнай оптыцы, падзяляюцца на дзве катэгорыі: адны выкарыстоўваюцца для атрымання чорна-белых выяў наземных цэляў, якія называюцца панхраматычнымі камерамі або камерамі поўнага спектру, якія ў асноўным забяспечваюць прасторавыя характарыстыкі цэляў; іншыя выкарыстоўваюцца для атрымання выяў у некалькіх розных спектральных дыяпазонах, якія называюцца гіперспектральнымі/мультыспектральнымі візуалізацыйнымі або спектральнымі камерамі візуалізацыі.

• Панхраматычная візуалізацыйная камера

Панхраматычная камера — гэта тэлескоп, які можа збіраць інфармацыю пра кропкі на зямлі ў дыяпазоне бачнага святла. Пасля таго, як тэлескоп збліжае праекцыі, на факальнай плоскасці фармуецца панхраматычнае выява мэты, якое можа быць атрымана і зарэгістравана рознымі дэтэктарамі.

• Спектральная візуалізацыйная камера

Спектральная візуалізацыйная камера — гэта прылада выяўлення, якая спалучае аптычную візуалізацыю і спектраскапічную тэхналогію. Яна можа даць не толькі прасторавую інфармацыю аб наземных аб'ектах, але і спектральную інфармацыю. Спектральная візуалізацыйная камера атрымлівае спектральную інфармацыю аб наземных аб'ектах у розных дыяпазонах з дапамогай спектраскапічнай прылады. Яна ў асноўным складаецца з тэлескопа пярэдняга выгляду і спектрометра, якія атрымліваюць выявы адной і той жа мэты ў некалькіх спектральных дыяпазонах на факальнай плоскасці.

Позірк + сканаванне: распаўсюджаны метад візуалізацыі

Распаўсюджаныя метады візуалізацыі падзяляюцца на дзве катэгорыі: статычнае сканаванне і сканаванне. Метады сканавання далей падзяляюцца на панарамныя, сканаванне з выкарыстаннем шчоткі і сканаванне з выкарыстаннем штурхача. Панарамнае сканаванне атрымлівае двухмерны малюнак лакальнай вобласці аб'екта з кожнай экспазіцыяй. Па меры руху камеры адносна зямлі пад кіраваннем засаўкі атрымліваецца некалькі лакальных малюнкаў. Пасля сшывання атрымліваецца поўны малюнак. Для камер з выкарыстаннем штурхача і сканавання з выкарыстаннем шчоткі патрабуецца толькі аднамерны дэтэктар і аптычныя лінзы, якія забяспечваюць добрую якасць выявы толькі ў межах лінейнага поля зроку. Аптычная сістэма і структура дэтэктара адносна простыя. У прыватнасці, візуалізацыя з выкарыстаннем штурхача не патрабуе механічнага сканавання; замест гэтага для дасягнення сканавання выкарыстоўваецца палёт платформы і кручэнне Зямлі. Аднамерны лінейны дэтэктар з масівам можа атрымліваць двухмерную часавую інфармацыю аб аб'екце. У гэтым метадзе выкарыстанне двухмернага дэтэктара палягчае атрыманне спектральнай візуалізацыі з высокім разрозненнем.

Аэракасмічная аптычная тэхналогія дыстанцыйнага зандзіравання:  Глабальная «палка для сэлфі»

Большасць аптычных спадарожнікаў дыстанцыйнага зандзіравання працуюць на сонечна-сінхроннай арбіце (SSO), праходзячы міма аднаго і таго ж месца ў адзін і той жа мясцовы час кожны раз. Гэта дазваляе весці бесперапыннае назіранне за адным і тым жа месцам, фіксуючы тэндэнцыі змяненняў паверхні. Гэта значна павышае эфектыўнасць даследаванняў прыродных рэсурсаў, маніторынгу экалагічнага асяроддзя, кіравання гарадамі, а таксама прадухілення і ліквідацыі наступстваў стыхійных бедстваў. Акрамя таго, аптычныя спадарожнікі дыстанцыйнага зандзіравання таксама могуць выкарыстоўвацца для ваеннай разведкі, спрыяючы хуткаму і дакладнаму выяўленню месцаў разгортвання і перамяшчэння праціўніка; яны з'яўляюцца распаўсюджаным тыпам ваенных спадарожнікаў.

За апошнія некалькі дзесяцігоддзяў тэхналогія аптычнага дыстанцыйнага зандзіравання ў аэракасмічнай сферы хутка развівалася, стаўшы незаменным сродкам для разумення чалавецтвам свету, разумення ўзаемасувязі паміж чалавекам і прыродай, абароны нацыянальнай бяспекі і садзейнічання ўстойліваму развіццю. Сёння грамадзянскія аптычныя спадарожнікі дыстанцыйнага зандзіравання маёй краіны ўступілі ў эру субметровага ўзроўню. Лічыцца, што па меры паляпшэння прадукцыйнасці і шырокіх магчымасцей прымянення спадарожнікаў дыстанцыйнага зандзіравання тэндэнцыя інтэграцыі паміж тэхналогіяй аптычнага дыстанцыйнага зандзіравання і інфармацыйнымі тэхналогіямі наступнага пакалення будзе станавіцца ўсё больш відавочнай. Мадэлі прымянення спадарожнікавага дыстанцыйнага зандзіравання будуць працягваць хутка ўкараняцца, што ўвядзе жыццё людзей у новую эру.