Таблица II.7

Спектральные каналы многоспектрального сканера Скайлаб S-192 [24]

является апертурной диафрагмой сканера; площади детекторов играют роль диафрагм поля зрения.

Разрещение на Местности сканера S-192 примерно равно раз-рещению сканера Ландсат. Высота полета Скайлаб - около 435 км; следовательно, МПЗ - 0,18 мрад.

Сканирование сканера S-192 построено на принципе вращения с активной зоной сканирования при вращении вперед на 110°. Другая часть сканирования включает калибровочные лампы, тепловые пластины и нулевые эталоны. Сканирование основано на вращении наружного сканирующего зеркала относительно внутреннего сканирующего зеркала. В остальном диспергирующая и формирующая изображение системы обычные.

Сравнивая многоспектральные сканеры S-192 и Ландсат, получаем следующее:

1. Оптическое быстродействие сканера S-192 в четыре раза выше, чем у сканера Ландсат.

2. Величина р в два раза больше.

3. Величина F/Я больше в два с половиной раза.

4. Сцектральные зоны уже в три раза.

5. Для сканера S-192 q=l, для сканера Ландсат =6.

6. Остальные параметры приблизительно одинаковы.

Анализ уравнения (11.49) с учетом сравнения этих характеристик показывает, что отнощения сигнал/щум обоих сканеров примерно одинаковы.

Сканер для тематического картографирования [25]

Наконец, рассмотрим сканер, еще находящийся в стадии проектирования и разработки, так называемый тематический картограф (ТК). Предполагается запустить его на борту спутника Ландсат-iD в 1980 или 1981 г. Планируется восстановление и ремонт его при помощи космическогр корабля «Шаттл».

Предполагаемые спектральные зоны ТК

I зона..... 0,45-0,52 мкм

II зона..... 0,52-0,60 мкм

III зона..... 0,63-0,69 мкм

IV зона..... 0,76-0,90 мкм

V зона..... 1,55-1,75 мкм

VI зона..... 2,08-2,35 мкм

VII зона..... 10,40-12,50 мкм

Для ВИДИМОГО и ближнего инфракрасного диапазонов будут использованы кремниевые детекторы, для среднего инфракрасного - антимонид-индиевые детекторы и для дальнего инфракрасного- детекторы из ртутно-кадмиевого теллурида. Последние три группы детекторов должны быть охлаждены до 100 К радиаторами излучения. Проектируемое отношение сигнал/шум сканера ТК (полученное из условий коэффициента отражения, эквивалентного шуму)* близко к 30 в видимом и б1лижнем инфракрасном диапазонах и равно 13 в среднем инфракрасном диапазоне. Проектируемая эквивалентная шуму температура* для дальнего инфракрасного диапазона - 0,5 К (для температуры 300 К).

Апертура сканера будет около 40 см. Пространственное разрешение сканера в видимом, ближнем и среднем ИК-Диапазо-нах - 30 м, в дальнем ИК-Диапазоне-120 м. Для дальнего ИК-Диапазона будет использована четырехдетекторная схема, другие диапазоны будут использовать 16 детекторов каждый.

ТК будет запущен на околополярную солнечно-синхронную орбиту на высоту 705 км. Сканирующее зеркало будет захватывать на земле полосу 185-километровой ширины. Сканирование двунаправленное, т. е. данные собираются при движении зеркала и вперед, и назад (вспомним, что сканирование многоспектрального сканера Ландсат - однонаправленное; см. рис. 11.81). При движении по этой орбите охват Земли будет получаться за 16 дней, по сравнению с 18 днями в случае Ландсат 1, 2 и 3.

Радиометрические данные ТК будут оцифровываться с точ- ностью 8 бит (256 уровней) по сравнению с точностью 6 бит для МСС Ландсат.

Первоначально система ТК предназначалась для картографирования растительности, что существенно повлияло на выбор спектральных диапазонов.

Читатель имеет возможность изучить устройство ТК в предложенной задаче 11.26.

Задачи

11.22. Предложите схему потока данных для ряда заданий по сбору данных, выполняемых для крупномасштабного глобального эксперимента дистанционного зондирования. Планируется, что каждый сбор данных будет проводиться одновременно с прохождением установленного на спутнике много-спектрального сканера. Полученные со спутника данные подкрепляются данными, выданными установленным на борту вертолета многоспектральным сканером, данными спектрорадиометра, установленного на автомашине, данными

Эквивалентный шуму коэффициент отражения - изменение коэффициента отражения сцены, необходимое для получения на выходе сканера отношения сигнал/шум, равного 1,0. Эквивалентная шуму температура - изменение температуры сцены, необходимое для получения на выходе сканера отношения сигнал/шум, равного 1,0.

местных метеорологических условий, данными наземных визуальных наблюдений и фотоснимками.

Предусмотрите в Вашей схеме преобразование электрических аналоговых сигналов в цифровую форму, перфорирование табличных данных, задание идентифицирующих параметров и т. д.

11.23. Сканер М-7 - предшественник сканерных систем Ландсат. Как Вы думаете, почему тогда сканерами Ландсат 1 и Ландсат 2 использовались только четыре канала и не использовался канал в тепловом ИК-Диапазоне спектра? Очевидно, инженеры могли бы улучшить или, по крайней мере, дублировать характеристики сканера М-7.

11:24. Из табл. II.6 видно, что мгновенное поле зрения сканера Ландсат 3 в тепловом диапазоне спектра - 0,258 мрад, тогда как в видимом и ближнем инфракрасном оно составляет 0,086 мрад. Объясните, как это происходит, если все падающее изучение проходит через одну и ту же первичную оптическую систему.

11.55. При полете сканера М-7 на номинальной высоте 1500 м его разрешение на местности около 4,5 м., Сканеры Ландсат 1 и 2 имеют разрешение на местности около 80 м. Приведите возможные причины, почему конструкция сканера Ландсат предусматривает разрешение на местности 80 м.

II.,26. Исследуйте устройство описанного в разд. П.8 сканера для тематического картографирования (ТК). Определите или оцените все входящие в уравнение (11.49) параметры и используйте их для сравнения характеристик многоспектральных сканеров Ландсат и ТК. Определите угловое отклонение и частоту колебания зеркала ТК.

11.27. Предположим, что система аналого-цифрового преобразования установлена на борту самолета, где находится сканер М-7 Мичиганского института по исследованию окружающей среды. Самолет летит на высоте ЗЗО м (приблизительно 1О0О футов). Аналого-цифровой преобразователь дает 10-битовое представление данных (Г024 уровня).

а) Определите требуемый шаг квантования аналого-цифрового преобразователя (помните, что данные 12-канальные).

б) Что такое битовый шаг аналого-цифрового преобразователя?

Список литературы

1. Air Research Development Command, U.S. Air Force. «Handbook of Geophysics», The Macmiilan Company, New York, 1961.

2. Richmond J. C., Ginsberg I. W., Limperis T. and Nicodemus F. W. «Geo-metrical Considerations for Reflectance Nomenclature*, National Bureau of Standards, Draft Copy, 1973.

3. Richtmyer F. K., Kennard E. H., and Lauritsen T. «Introduction to Modern Physics», 5th ed., McGraw - Hill Book Company, New York, 1955.

4. Abramowitz M. and Stegun I. A. (Eds.). «Handbook of Mathematical Functions*, 4th ed., U. S. Department of Commerce, National Bureau of Standards, Washington, D. C, 1965.

5. Parsons C. L., Jr., and G. M. Jurica. Correction of Earth Resources Technology Satellite Multispectral Scanner Data for the Effect of the Atmosphere, LARS Information Note 061875, Laboratory for Applications of Remote Sensing, Purdue University, West Lafayette, Ind., 1975.

6. Coulson K. L., Dave J. V. and Sekera Z. «Tables Related to Radiation Emerging from a Planetary Atmosphere with Rayleigh Scattering*, University of California Press, Berkeley, Calif., 1960.

7. Kerker M. «The Scattering of Light and Other Electromagnetic Ra-diation». Academic Press, New York, 1969.

8. DeWitt D. P. and Robinson B. F. Description and Evaluation of a Bidirectional Factor Reflectometer, LARS Information Note 081576, Laboratory for Applications of Remote Sensing, Purdue University, West Lafayette, Ind., 1976.

9. DeHoop A. T. A Reciprocity Theorem for the Electromagnetic Field Scattered by an Obstacle, App . Sci. Res., sec. B, vol. 8, no. 2, pp. 135-140, 1960.

1.Я8