Основи на сателитните изображения с оптичен скенер

Скенерни системи за космически изображения

Скенерните изображения, за разлика от изображенията на централната проекция, се формират последователно чрез регистриране във всеки момент на заснемане на определен фрагмент от изображението, обикновено или единичен пиксел, или линия от изображението. (Вижте също дефиницията на понятието скенер (фотограметрично) изображение в съответствие с GOST R 51833-2001).

Съответните системи за изображения се наричат скенер или сканиране.

Най-разпространени са системите за заснемане, които формират картина ред по ред.

Получаване на единични сканирани изображения

Оформянето ред по ред на изображение на скенер може да се извърши по два начина:

Синхронен режим

В този случай сканирането се извършва само поради движението на носача, като ориентацията не се променя. Предимството на този метод е опростяването на конфигурацията на лъча от лъчи, които формират изображението, както и възможността за заснемане на разширени участъци от терена, ориентирани по пътя на носителя.

Асинхронен режим

В този случай, когато се формира изображението, освен движението на носителя, има промяна в посоката на изглед на сензора.

Този метод се използва за увеличаване на времето на експозиция на изображението.

Подходящото насочване на сензора по време на процеса на заснемане може да се използва и за получаване на изображение, ориентирано към терена по произволен начин, а не по пътя на носителя.

Освен това може да се направи промяна на посоката на изгледа на сензора по време на изследването, за да се компенсира въртенето на Земята.

Стереоскопично снимане

Получаването на изображения на стереодвойка може да стане:

от едно завъртане(основата е ориентирана по протежение на носещата коловоза),
от различни завои(основата е ориентирана напречно на релсите).

Получаване на изображения на стереодвойка от едно завъртане

Този метод е за предпочитане: времевият интервал между заснемането е много кратък, осигурявайки почти еднакви условия на осветеност и същата ситуация; в допълнение, фотограметричната обработка на стереодвойката е опростена, тъй като е необходимо да се възстанови траекторията на носителя само на един завой.

Възможността за стерео заснемане от една орбита може да се реализира по два начина.

1. Ако и двете снимки са направени без значителна промяна в ориентацията на медиите, е възможно да се получат разширени стереоскопични маршрути. За да направите това, е необходимо или да поставите две раздалечени линии от чувствителни елементи във фокалната равнина на сензора, или да инсталирате два отделни сензора със собствени многопосочни оптични системи. Ето как са подредени стереоскопичните сензори HRS (инсталирани на спътника SPOT5) и ASTER (канали 3N, 3B, спътник Terra).

2. Друг начин за получаване на стерео двойка от една орбита, използван например от IKONOS, е да насочите сензора отново към вече заснета зона, след като носителят е обиколил орбитата. Този метод налага по-строги ограничения върху дължината на зоната на стереоскопично заснемане.

Получаване на изображения на стереодвойка от различни завои

В случай, че стереодвойка се заснема от различни завои, продължителността на интервала от време между заснемането на изображения може да бъде значителна: за да се осигури достатъчно съотношение на основата на стереодвойката към височината на носача, снимането не се извършва от съседни завои. През изминалото време метеорологичната обстановка може да се промени, което ще доведе до повечепо-голямо увеличение на интервала от време. По този начин в този случай производителността на стерео заснемането е намалена и изображенията се получават в различно време. За реализиране на стрелба от различни завои е необходимо да може да се отклонява посоката на изгледа на сензора в посока, перпендикулярна на следата на носача. За да се намали интервалът между заснемането на изображения на стереодвойка, могат да се използват два спътника с идентични (или способни да работят в същия режим) сензори, преминаващи последователно над зоната на изследване (например SPOT2/SPOT4, IRS 1C/1D).

Блокове от изображения на скенер

Структурата на блока от скенерни изображения се различава от структурата на блока от въздушни изображения в централната проекция.

блок от единични изображения на скенер;
блок от стереодвойки скенери.

В първия случай блокът е набор от изображения с различни форми и размери, имащи случайни припокривания едно с друго, обикновено много малки (няколко процента от площта на изображенията), ако изображенията са получени в резултат на нова поръчка за изследване.

Във втория случай блокът се състои от набор от стереодвойки, всяка от които има почти 100% припокриване; стереодвойките се припокриват много леко.