ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
1. Радиолокационныесъемочные системы
2. Почвы
3. Растительность
Заключение
Библиографический список
ВВЕДЕНИЕ
Радиолокационныесъемочные системы – этоактивные всепогодные средства зондировании, основанные на использованииотражения зондирующих сигналов, излучаемых передатчиком радиолокационнойстанции (РЛС) от различных объектов на земной поверхности. За рубежомрадиолокационную съемку называют pадарной (от Radio Detection And Ranging).
Интенсивность отраженногоот поверхности сигнала в зависимости от параметров РЛС (длины волны, мощности,поляризации сигнала, характеристики антенны) определяется рассеивающими ипоглощающими свойствами растительного и почвенного покрова.
Отраженный сигнал — этослучайный процесс, зависящий от физических и биометрических характеристикрастительности и почвы, а также от топографических особенностей местности. Древесныйполог обладает неодинаковой проницаемостью для волн разной длины.
1. Радиолокационныесъемочные системы
Радиолокационная съемкаведется в диапазоне 0,3-100 см (100 МГц-300 МГц) в полосе местности нанекотором расстоянии от самолета или КА, что достигается применением задержкиначала развертки на экране электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) индикаторного блокаРЛС.
Приняты следующиеобозначения длин волн: Х-волны (=3 см), С -волны (=6 см), L-волны (=25 см), Р-волны (50 и болеесм).
Сигналы в виде короткихимпульсов высокой частоты излучается в пределах узкого в горизонтальной (НН) иширокого в вертикальной (VV) илисмешанной (HV, VH) плоскостях луча, создаваемого антенной РЛС, и достигаютразных объектов на местности. От них часть отраженной электромагнитной энергиивозвращается к РЛС. Отраженные радиосигналы регистрируются приемником иустройством преобразования сигнала, что вызывает свечение электронно-лучевойтрубки соответственно интенсивности каждого отраженного сигнала. Возникающее наее экране изображение считывается с экрана ЭЛТ, информация преобразуется вцифровую форму и передается на наземный приемный пункт (записывается набортовой магнитофон) или регистрируется на фотопленке, которая протягиваетсяперед экраном со скоростью, пропорциональной скорости полета носителя.
Интенсивность отраженногоот поверхности сигнала в зависимости от параметров РЛС (длины волны, мощности,поляризации сигнала, характеристики антенны) определяется рассеивающими ипоглощающими свойствами растительного и почвенного покровова.
Отраженный сигнал — этослучайный процесс, зависящий от физических и биометрических характеристик растительностии почвы, а также от топографических особенностей местности. Древесный пологобладает неодинаковой проницаемостью для волн разной длины.
Древостой лучше отражаютсигналы в плоскости поляризалии НН, а мощность HV-поляризованного сигнала коррелирует с величиной биомассы насаждений.Мощность сигналов L- и P-волн меньше, чем С-воли при локациилугов, болот, сплошных вырубок, возобновившихся участков и лесных культур. Водаи влажность поверхности усиливают мощность отражённого сигнала локации.
Глубина проникновенияС-волн внутрь полога составляет около 5 м, т.е. при средней высоте леса 15 м этот вид волн не достигает земной поверхности. L-волны проникают на глубину 5-12 м, а Р-волны — на 15-20 м, т.е. хвоя (листья) и ветви для них — относительно прозрачный объект, иР-волны отражаются от поверхности земли.
В настоящее время дляисследования природных ресурсов Земли используют различные самолетные икосмические РЛС, работающие в сантиметровом и дециметровом диапазонах длинволн. Лучшие современные РЛС с синтезированной апертурой, применяемые в мировойпрактике, обеспечивают получение изображений при съемке из космоса сразрешением на местности от единиц до десятков метров (ИСЗ ERS, Европейскоекосмическое агентство, JERS, Япония, RADARSAT, Канада и др.). В этих станцияхиспользуют антенны с «искусственными раскрытиями», в которых осуществляетсякогерентное сложение отраженных радиосигналов, что приводит к искусственномусжатию антенного луча и повышению раз- решающей способности.
Радиолокационная съемкаотносится к перспективным видам дистанционного зондирования, свойстварадиолокационных изображений для целей лесного дешифрирования пока мало изучены.Известны примеры дешифрирования по радиолокационным снимкам различных категорийземель, разделения на классы (хвойные, лиственные) покрытых лесом земель,расчета высоты древостоев на основе измерения длины радиолокационной тенилесного полога. Наличие теней способствует зрительному восприятию ландшафтов нарадиолокационных изображениях в виде объемной модели местности. При смешиваниирадиолокационных изображений одной и той же территории, выполненных при съёмкес использованием разных длин волн и плоскостей поляризации, получают цветные синтезированныеизображения, подчеркивающие особенности лесного полога (зарастающие местарубок, насаждения разной густоты, состава пород и др.). Аналогично материалам другихсъёмок, разновременные радиолокационные изображения могут быть использованы припроведении мониторинга лесов.
Совместное использованиеданных различных съемочных систем приводит иногда к получению изображений,обладающих новыми свойствами.
Основываясь на анализеданных различных исследований, можно полагать, что радиолокационные съёмкипозволяют получать значительную часть дополнительной информации, необходимойорганам лесного хозяйства для ведения мониторинга лесов. К ней можно отнести:данные о рельефе местности; высоте леса; биомассе; увлажненность почв на непокрытых и покрытых лесом и нелесных землях; глубина залегания грунтовых вод;глубина снега; зоны вечной мерзлоты; более полная характеристика лесоболотных комплексов;размещение и состояние гидролесомелио-ративной сети; оценка степени осушенноститерритории в результате проведения гидролесомелиорации (осушения); зоныподтопления, заболачивания; выявление пораженных или угнетенных участков лесапо содержанию воды в листьях и хвое на основе диэлектрической проницаемости;наличие подроста и подлеска под пологом леса.
2. Почвы
радиолокационныйсъемочный почва растительность фототон
Типы почв по космическимснимкам могут дешифрироваться на распаханных или не покрытых растительностьютерриториях по прямым дешифровочным признакам. Фототон изображения почв разноготипа меняется от белого тона изображения солончаков до почти черного тонаизображения черноземов.
Значительное влияние наизображение почв, однако, оказывает их состояние в момент съемки. В частности,отражательные свойства почв зависят от ее поверхностной структуры (от видаобработки, т.е. вспашки), влажности (которая приводит обычно к снижениюотражательных свойств почв и тем самым может осложнять их типизацию), условияосвещения и ряда других факторов.
Детализация почвенногопокрова на уровне зональных типов и подтипов способствует применениесинтезированных снимков. При их использовании в камеральных условиях в основномпо цвету изображения дешифрируются: дерново-подзолистые (глинистые — светло-голубой цвет, песчаные — почти белый); светло-серые лесные, серыелесные; темно-серые лесные (по увеличению насыщенности голубовато-зеленогоцвета); черноземы оподзоленные и выщелочные (темно-зеленый цвет).
Значительно чаще почвыдешифрируются через индицирующую их растительность: естественную или культурную.При этом смена большинства зональных типов почв прослеживается на снимкахравнинных районов с большим трудом, в то время как внутризональные вариациипочвенного покрова, вызванные изменением условий рельефа, увлажнения,засоления, отражаются очень четко. Практика показывает, что аэрофотоснимкиобеспечивают составление крупномасштабных почвенных карт хозяйств, акосмические представляют хорошую основу для создания областных иреспубликанских почвенных карт. Достоинство космических снимков с высокой степеньюразрешения состоит также в том, что на них находят отражение некоторыенеблагоприятные изменения в почвенном покрове. Например, опесчаненность почвпроявляется благодаря развитию микроформ золового рельефа, хорошоизображающихся на снимках. Отражается и эродированность почв из-за развитияводной эррозии — плоскостной смыв дает на снимках чередование светлых пятенсмытых на выпуклых участках склонов и темных пятен намытых почв в понижениях.
Хорошо выделяютсяучастки-сухие солончаки на снимках обычно имеют светлый фон. Дешифрируется поснимкам и избыточное увлажнение почв, проявляющееся в потемнении фототонаизображения, наиболее выраженном на снимках в ближней инфракрасной зоне. Оченьчетко изображается пятнистость (комплексность) почвенного покрова. Поэтомукосмические снимки представляют хороший материал для сельскохозяйственнойоценки земель, для выделения территорий, нуждающихся в почвенных мелиорациях,противоэрозионных мероприятиях. Они могут быть использованы для разработкипочвенно-мелиоративных мероприятий и контроля за их действенностью.
3. Растительность
Растительность образуетвнешний покров земной поверхности и потому в первую очередь отражается на аэро-и космических снимках. Именно растительность (естественная или культурная)является индикатором дешифрирования почвенного покрова, форм рельефа,подстилающих пород, грунтовых вод, засоления и т.д.
На любых космическихснимках хорошо разделяются залесенные и безлесные территории. Кроме того,снимки отражают вариации растительного покрова, вызванные изменением экологическихусловий — освещения, увлажнения, засоления и т.д. Эта особенность делает снимкиполезным источником для изучения и отображения на картах сложной структурырастительного покрова и его картографирования. Не менее важным направлениемявляется наблюдение за развитием растительности. Основным методом космическойфенологии является последовательная съемка исследуемой территории одной и тойже регистрирующей системой через определенные интервалы времени. При этомпроизводится наблюдение как за сменой фенологических фаз и вегетативнымразвитием растительности, так и за ритмикой экологических условий. Длянаблюдения за фенологическим развитием растительности оптимальной являетсясистема последовательной съемки с интервалами в 10—12 дней и разрешением100__300 м.
Ресурсный аспект изучениярастительности включает помимо ее картографирования, также и оценкупродуктивности. Такая оценка основывается на изучении спектральнойотражательной способности агрофитоценозов и нахождении корреляций междубиомассой растительности и яркостью ее изображения на снимках. Кривыеспектральной яркости растений могут изменяться также в результате ихповреждения различными болезнями.
Растительность лугов нацветном синтезированном снимке имеет красный цвет изображения. В зависимости отнасыщения можно выделять плавни (заросли рогоза, тростника, погруженныхоснованиями стеблей в воду в течение всего периода вегетации), приуроченные кокраинам озер (темно-красный цвет); тростниковые луга с высыхающим к середине летасубстратом (менее насыщенный цвет); тростниковые луга на засоленных луговыхпочвах, характеризующиеся изреженным травостоем (светло-желтый илижелтовато-красный цвет).
Объективное разделениецветов достигается при использовании атласа цветов, позволяющего определятьколичественные характеристики цвета изображения сельскохозяйственных куль тур(цветовые координаты, насыщенность, яркость, чистоту цвета) и доверительныйинтервал этих характеристик для каждой культуры.
Участки пашни,подверженные эрозии, с сильно смытым гумусовым горизонтом распознаются наснимках по их расположению на местности (на склонах большой крутизны, вблизиоврагов, балок) и более светлому тону.
Залежи на аэроснимкахтакже хорошо опознаются по резко-выраженным геометрическим формам и однородномутону фотоизображения.
Сенокосы на пойменныхлугах легко определяются по расположению около рек или ручьев, среди меандр, внизменных долинах рек. Границы их большею частью неправильной формы. Сенокосыимеют ровный, однообразный светло-серый тон, который меняется в зависимости отвремени съемки и степени влажности почвы; при этом чем влажнее почва, тем тонна снимке темнее.
Луга весной и летом из-зазначительной влажности почвы бывают темновато-серого тона. Стога сенаизображаются на снимках в виде светлых круглых точек с примыкающей к нимхарактерной тупой тенью, передающей форму стогов. Среди лугов часторасполагаются сараи, которые на снимках выделяются в виде светлыхпрямоугольников с черной тенью, передающей форму постройки. Кустарники встречаютсяна лугах, имеют вид серых слегка «зернистых» пятен. При наличиидеревьев или их групп заметны падающие от них тени черного тона.
Лесные луга (суходольные)располагаются среди леса или занимают повышенные террасы, плато, выделяясьровным серым тоном, что отличает их от прогалин.
Мокрые заболоченные лугарасполагаются в пониженных местах, изображаясь обычно серым тоном, иногда дляних характерны вытянутые контура.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Преимуществом РЛ — съемокявляется то, что это почти всепогодные съемки и проведение их не зависит отстепени освещенности местности. Для условий России, особенно в северных ееширотах, где большая часть времени года присутствует облачность, этот фактор вомногих случаях может быть решающим при выборе вида съемки при равных характеристикахв пользу радиолокационной.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙСПИСОК
1. Данюлис Е.П. Дистанционноезондирование в лесном хозяйстве[Текст]. – М.: Агропромиздат, 1989. – 223 с.
2. Сухих В.И. Аэрокосмические методыв лесном хозяйстве и ландшафтном строительстве [Текст] / Учебник. – Йошкар-Ола:МарГТУ, 2005. – 392 с.