Анализ методов оценки изобразительных свойств снимков, полученных с малых космических аппаратов

Таким образом, современные МКА, используемые в целях ДДЗ, представляют собой космические аппараты узкой функциональной направленности, оснащенные съемочной аппаратурой с разрешающей способностью панхроматической съемки в видимом диапазоне менее 1 м, а многозональной съемки – в первые метры, что сопоставимо с возможностями аппаратуры «больших» спутников. Также выражена тенденция в оснащении МКА, предназначенных для дистанционного зондирования земной поверхности гиперспектральной аппаратурой, существенно повышающей изобразительные характеристики их снимков. Поскольку МКА конструируются быстрее «больших» спутников, их аппаратура, зачастую, является более современной. Вместе с тем, МКА, используемые для получения ДДЗ, являются весьма требовательными к управлению их ориентацией в пространстве, так как даже небольшое линейное отклонение съемочной оси спутника вызывает из-за его малых размеров существенные угловыеотклонения на снимках.Изобразительные свойства космических снимков, получаемых с малых космических аппаратов и методы их оценкиСовременные МКА позволяют получать материалы как пассивных, так и активных космических съемок различных диапазонов и разрешения, представленные в форме цифровых снимков. В целом, изобразительные свойства съемочным материалов, полученных при помощи МКА, в настоящее время соответствует снимкам среднего разрешения, получаемым с «больших» спутников.Для оценки изобразительных свойств снимков, получаемых с помощью МКА, применимы показатели, характеризующие изобразительные свойства космических снимков, как таковых. Применение этого комплекса показателей позволяет сравнивать снимки, полученные с МКА, со снимками, полученными с помощью других космических аппаратов. Вместе с тем, оценка изобразительных свойств снимков, полученных при помощи МКА, предполагает и использование ряда специфических показателей. Необходимость их использования обусловлена малыми линейными размерами спутников и, соответственно, большей чувствительностью качества их снимков к линейным отклонениям оси летательного аппарата от вертикали, изначально небольшим проектным сроком службы ЦА (т.е. высокой вероятностью ее поломки или ухудшения качества съемки), а также отсутствием на борту МКА дублирующих систем съемки. В связи с этим, начальным этапом оценки изобразительных свойств космического снимка, полученного с МКА, является определение корректности работы съемочного оборудования аппарата. Здесь, если есть такая возможность, следует применить метод контрольных точек или сравнения с эталонным участком, полученным, например, в результате обработки съемки местности гарантированно работоспособным «большим» спутником или другим МКА или с ортофотопланом/крупномасштабной картой эталонного участка, которые могут рассматриваться в качестве более точного отображения состояния местности. Такое сравнение (например, на основе попиксельного совмещения геопривязанных снимков) позволит не только определиться с качеством данных, полученных с конкретного МКА в определенный момент, но и внести в них (если это возможно) определенные корректировки, т.е. сохранить данные для обработки. Оценивать таким образом целесообразно «сырые» (не подвергшиеся коррекции) снимки, чтобы иметь возможность вносить поправки непосредственно в их данные.После того, как была установлена дальнейшая применимость первичных материалов съемки, к обработанным (прошедшим геометрическую и радиометрическую коррекцию) снимкам могут быть применены стандартные процедуры оценки разрешения и контрастности для цифровых изображений. Поскольку большинство современных МКА обладают системами съемки, получающими информацию в нескольких каналах частотного диапазона, такие процедуры следует проводить поканально, а также и для сочетаний нескольких каналов в псевдоцветах при соответствующем тематическом картографировании (например, при определении вегетационных индексов). Заключительной частью работ должна стать оценка информационной емкости снимка.Поскольку с помощью ОГ однотипных МКА в настоящее время, путем использования кластерного подхода возможно получение синтезированного снимка территории, изобразительные свойства которого заметно превосходят изобразительные свойства снимка, полученного отдельным аппаратом, возникает потребность в оценке изобразительных свойств и таких снимков. Это несколько сложнее, поскольку приходится работать с данными нескольких аппаратов, каждый из которых имел свою собственную изначальную геометрическую и радиометрическую калибровку, которые потом под влиянием условий эксплуатации изменялись индивидуально. Для оценки изобразительных свойств такого снимка следует убедиться в корректности работы каждого аппарата отдельно (как это было описано выше), сопоставить дешифровочные характеристики местности, получаемые с разных МКА в полосах перекрытия снимков и определиться с поправками, вводимыми к данным каждого спутника таким образом, чтобы синтезированный на основе их данных снимок составлял единую информационную модель местности. Для этого целесообразно использовать в качестве эталонного откорректированный по данным эталонных участков/контрольных точек снимок работоспособного спутника, на который пришлось наибольшее количество эталонных участков. После коррекции на основе данных полос перекрытия и приведения данных к единой системе уже возможна общая оценка изобразительных свойств синтезированного снимка на принципах, описанных ранее.ЗаключениеМалые космические аппараты в настоящее время все активнее используются в области дистанционного зондирования Земли. Характеристики получаемых с их помощью геоизображений по своим информационным свойствам сопоставимы с материалами среднего разрешения, получаемых с помощью «больших» спутников, а затраты (и, соответственно, стоимость материалов) существенно ниже. Кроме того, МКА могут создавать орбитальные группировки, позволяющие осуществлять обновление информации значительно чаще, чем «большие» спутники. Также с использованием орбитальных группировок МКА возможно, применяя кластерный подход, получать синтезированные снимки более высокого разрешения, чем каждым аппаратом в отдельности.Вместе с тем, изобразительные свойства космических снимков, получаемых с МКА, в заметной мере определяются конструктивными особенностями самих аппаратов, прежде всего, их малыми размерами и негерметичностью корпусов космических платформ. Эти факторы делают фотоматриалы МКА в своих изобразительных свойствах весьма чувствительными к ориентации аппарата в пространстве, а также к сроку эксплуатации съемочной и передающей аппаратуры, которая достаточно быстро утрачивает начальные установки (а дублирующих систем, как правило, на спутнике не устанавливается). Поэтому перед использованием данных МКА для создания картографических произведений, целесообразно убедиться в корректной работе ЦА и внести поправки в ее данные. Особенно сложна эта процедура для снимков, синтезируемых по данным нескольких МКА, ЦА которых имеет индивидуальные характеристики.Список использованных источниковАлифанов О.А., Медведев А.А., Соколов В.П. Малые космические аппараты как эволюционная ступень перехода к микро и наноспутникам // Электронный журнал «Труды МАИ» №49, 2011 [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://trudymai.ru/published.php?ID=28112Архипов С.А. Исследование требований к перспективной оптико-электронной аппаратуре для малоразмерных космических аппаратов дистанционного зондирования Земли // Информация и космос, №1, 2018. – сс. 155 – 162.Зимин И.И., Валов М.В., Яковлев А.В. Перспективные унифицированные платформы малого класса // Сибирский журнал науки и технологий. 2016. №1. – сс.116 – 124Кислицкий М.И. Космическая система радиолокационного мониторинга «Север» // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2008. В.5. Т.1. С. 273-279Книжников Ю.Ф., Кравцова В.И., Тутубалина О.В. Аэрокосмические методы географических исследований. Учебник для студентов высших учебных заведений. — М.: Академия, 2004. — 336 с.Королев А.Н., Пичурин Ю.Г., Радьков А.В., Рудаков В.Б. Техническая реализация унифицированных космических платформ // Приборостроение. 2018. №8. – сс. 678 – 684Костев Ю.В., Мезенова О.В., Позин А.А., Шершаков В.М. Система запуска малых космических аппаратов // Приборостроение. 2016. №6. – сс.402 - 408Мальцев Г. Н., Кунгурцев В. В., Козинов И. А. Дистанционное зондирование Земли на основе кластера МКА многоспектрального наблюдения // Изв. Вузов. Приборостроение. 2009. Т. 52, № 4 – сс. 16-22Макриденко Л.А., Волков С.Н., Ходненко В.П. Концептуальные вопросы создания и применения малых космических аппаратов // Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. 2010. Т. 114. С. 15-26.Севастьянов Н.Н., Бранец В.Н., Панченко В.А., Казинский Н.В., Кондранин Т.В., Негодяев С.С. Анализ современных возможностей создания малых космических аппаратов для дистанционного зондирования Земли // Труды МФТИ. 2009. Т. 1. № 3. C. 14-22.Толкач И. В. Классификация изображений цифровых аэро- и космических снимков // Труды БГТУ. Серия 1: Лесное хозяйство, природопользование и переработка возобновляемых ресурсов. 2010. №1. – сс. 16-20Чермошенцев А.Ю. Оценка измерительных свойств космических снимков высокого разрешения// Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Новосибирск. -: 2012. 23 с.