КОСМИЧЕСКАЯ СЪЕМКА

съемка земной поверхности с космических летательных аппаратов (КЛА), выполняемая при помощи специальной аппаратуры (фотосъемка, сканерная, радиолокационная, тепловая съемки и др.). К особенностям космическая съемка с. относится перемещение КЛА по своей орбите, быстрое изменение на трассе полета условий освещенности, влияние всей толщи атмосферы на качество изображения, большое разнообразие ландшафтов, которые в момент съемки могут иметь различное сезонное состояние.

Нижняя граница околоземного космического пространства, где КЛА может совершать устойчивые обороты вокруг Земли, находится на высоте 140-150 км. При исследовании природных ресурсов Земли КЛА обычно выводят на круговые или почти круговые орбиты с высотами 200-1000 км. С увеличением высоты увеличиваются срок существования КЛА, охват территории съемкой, но уменьшается масштаб снимков и их пространственное разрешение. КЛА движется по орбите со скоростью, превышающей скорость самолета в сотни раз. Для круговой орбиты скорость КЛА постоянна и зависит от высоты орбиты. Для околоземных орбит период обращения КЛА вокруг Земли в среднем составляет 1,5 ч, и в сутки совершается до 14-16 витков вокруг Земли. Определенные ограничения возможностей космическая съемка с. связаны с наклонением орбиты КЛА. Российские ресурсные и метеорологические спутники Земли («Ресурс Ф», «Ресурс О», «Метеор» и др.), запущенные на квазиполярные или субполярные орбиты с наклоном к плоскости экватора 80° и более, обеспечивают космическая съемка с. всей поверхности Земли, вплоть до полярных районов. При меньшем наклонении орбиты (при запуске с космодрома Байконур большинство КЛА имеют наклонение 52°) обеспечивается съемка большей части земного шара, за исключением территорий приполярной и, частично, умеренной зон в Северном и Южном полушариях. Наклонение орбит американских КЛА «Landsat» - 98,2°, «TERRA» - 98,3°, «IKONOS» - 98,1е. Примерно с таким же наклонением летают индийские, канадские, японские, европейские, китайские КЛА.

Для КЛА с фотографической аппаратурой обычно используют околоземные орбиты высотой 200-400 км. Круговые орбиты большинства метеорологических и ресурсных спутников имеют высоту около 600-1000 км. Орбиты КЛА характеризуются положением относительно Солнца или определенных районов земной поверхности. На геосинхронной (геостационарной) орбите КЛА движутся вокруг Земли с угловой скоростью, равной скорости вращения Земли. Таким образом, КЛА как бы зависает над определенным районом Земли, что обеспечивает постоянное наблюдение за явлениями и процессами, происходящими в наблюдаемом районе. Поскольку скорость движения КЛА связана определенной зависимостью с высотой орбиты, геосинхронность обеспечивается лишь на орбите, удаленной от Земли на 36 тыс. км.

Особенность солнечно-синхронной орбиты заключается в том, что КЛА проходит над каждым заданным районом в одно и то же местное время, что позволяет проводить повторные съемки и наблюдения в одинаковых условиях освещенности. Такую орбиту имеют современные ресурсные спутники Земли. Из-за смещения центра гравитационного поля Земли, вызванного полярным сжатием, плоскость орбиты спутника, находящегося на солнечно-синхронной орбите, не остается постоянной во времени и пространстве, она поворачивается вокруг земной оси. При наклонении орбиты менее 90° точки пересечения ее плоскости с плоскостью, проходящей через экватор Земли, перемещаются вдоль линии экватора с востока на запад, а и при наклонении более 90° - в обратном направлении.

Солнце медленно перемещается по небесной сфере с запада на восток за счет движения Земли вокруг него в течение года. Поэтому выбирая подходящие значения высоты орбиты и наклонения в пределах 90°, можно добиться равенства по знаку и величине скорости перемещения узловых точек орбиты (точек пересечения плоскости орбиты с плоскостью экватора) и скорости перемещения Солнца по небесной сфере. У такой орбиты расположение Солнца по отношению к ее плоскости мало изменяется с течением времени, испытывая лишь небольшие сезонные колебания, связанные с перемещением Солнца из одного полушария в др., а также с эллиптичностью орбиты Земли. За счет этого проекция орбиты может отклоняться от среднего положения в направлении вдоль экватора на угол, не превышающий 5°, а в вертикальном направлении - 23,5°. Таким образом, местное время Солнца для любой точки Земли в момент прохождения КЛА постоянно и зависит только от времени вывода спутника на орбиту.

Космическую съемку выполняют при разной ориентации оптической оси съемочной камеры. При плановой съемке оптическую ось ориентируют по направлению к местной вертикали, находящейся в плоскости орбиты носителя, перпендикулярной земной поверхности. Направление оптической оси может быть и под разными углами относительно местной вертикали.

Космическую съемку, как и аэрофотосъемку, можно выполнять одиночными кадрами, в виде маршрутов, и сплошную - с заданными продольными и поперечными перекрытиями. Ширина полосы съемки (L) зависит от высоты (Н) полета КЛА и угла обзора съемочной системы: L=2Htg. Для сплошной съемки период обращения рассчитывают так, чтобы КЛА совершал за сутки не совсем точное целое число оборотов, а пересечение им экватора через сутки происходило с небольшим опозданием или опережением, за которое Земля поворачивается на некоторый угол, обеспечивающий заданное смещение трассы.

Получение массовой информации о земной поверхности, в т. ч. о лесах и древесно-кустарниковой растительности, обеспечивают различные, преимущественно беспилотные, космические аппараты многоцелевого назначения, созданные специально для исследования природных ресурсов Земли и окружающей среды, установленные на искусственных спутниках Земли (ИСЗ).

Кроме того, космическая съемка с. поверхности Земли выполняют с пилотируемых космических кораблей (ПКК) или с пилотируемых орбитальных станций (ПОС).

Развитие технических средств дистанционного зондирования Земли из космоса идет по двум взаимодополняющим направлениям. Одно из направлений включает фотосъемку земной поверхности в видимой и ближней инфракрасной областях спектра. Доставка отснятых фотопленок на Землю происходит при посадке спускаемого аппарата космического корабля, либо в сбрасываемых контейнерах. Затем проводится их фотохимическая обработка и изготовление съемочных материалов, которые предназначены для решения задач, не требующих оперативного принятия решений, напр. для инвентаризации и картографирования лесов. Службы систем национальной безопасности ведущих стран мира начали фотографировать земную поверхность еще в начале 60-х годов XX в. Это направление в России обеспечивалось автоматическими ИСЗ серии «Ресурс-Ф». Второе направление исследования природных ресурсов Земли из космоса связано с развитием оперативных ИСЗ. Они обеспечивают проведение космической съемки в видимом, инфракрасном и радиодиапазонах электромагнитного спектра и передачу полученной информации со спутников по радиоканалам в оперативном режиме, в т. ч. в режиме реального времени, на наземные пункты приема информации, где проводится ее оперативная обработка и доставка потребителям. Информация предназначена как для исследования быстротекущих процессов на поверхности Земли (напр.: обнаружение лесных пожаров, повреждение лесов насекомыми-вредителями и пр.), так и для решения задач, связанных с разносторонним изучением природных ресурсов (напр.: учет текущих изменений в лесном фонде, инвентаризация и картографирование лесов и т. п.). Данное направление обеспечивается информацией с ИСЗ «Landsat» (США), SPOT (Франция), «Ресурс-01», «Океан-О» (Россия) и др.

Особое место занимают пилотируемые космические корабли (ПКС) и орбитальные станции многоцелевого назначения. Большой комплекс работ по фотографированию земной поверхности был выполнен с ПКС и долговременных орбитальных станций (ДОС) на начальном этапе развития исследований по изучению Земли из космоса. В настоящее время с них проводят периодические космические съемки с целью испытания новых систем дистанционных съемок и решения отраслевых задач при наблюдении за отдельными локальными территориями.

В России в 1986-2000 гг. функционировала орбитальная станция «Мир», на которой был проведен большой комплекс экспериментальных работ в интересах исследования природных ресурсов Земли. В 1996 г. со станцией был состыкован модуль «Природа» с комплексом экспериментальной аппаратуры на борту. В США с 1981 г. запускаются пилотируемые космические корабли многоразового использования серии «Шаттл», с которых периодически проводятся съемки Земли с применением различной съемочной аппаратуры (фотографической, сканерной, радиолокационной и др.).

Метеорологические ИСЗ запускаются с середины 60-х годов XX в. с целью получения информации в интересах метеорологии и изучения окружающей среды на Земле и в околоземном пространстве. На них устанавливается комплекс аппаратуры, обеспечивающий получение информации об изучаемых объектах и оперативную ее передачу на наземные пункты. В России метеорологические космические системы представлены спутниками «Метеор», в США - NOAA, в Китае - «FY-1» и др.

В лесном хозяйстве применяют фотографические и сканерные космические снимки, полученные с космических аппаратов «Ресурс-Ф», «Ресурс-О», МСУ-СК, МСУ-Э, SPOT, Landsat TM, NOAA, MODIS и др. Кроме того, в ряде случаев бывают доступны детальные космические фотоснимки систем национальной безопасности. В России такие снимки сокращенно обозначают КВР (космические снимки высокого разрешения), в США - DISP (от Declassified Intelligence Satellite Photography). Получили развитие радиолокационные космические съемки, которые считаются перспективными для изучения природных ресурсов, в т. ч. и лесов (RADARSAT - Канада, ERS - Европейское космическое агентство,JERS-1 - Япония).

Лит.: Киенко, Ю. П. Введение в космическое природоведение и картографирование. — М., 1994; Обучающе-контролирующий комплекс «Физические основы и технические средства дистанционного дешифрирования аэрокосмических изображений леса» : информ.-библ. фонд / В. И. Сухих [и др.]. № ОФАП-2018, № госрегистрации 50200200333.