ИССЛЕДОВАНИЕ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА, 2014, № 2, с. 90-93
РЕЦЕНЗИИ
РЕЦЕНЗИЯ НА КНИГУ В.В. ЛЕБЕДЕВ, И.Н. ГАНСВИНД. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ КОСМИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА.
М.: НАУКА, 2010. 388 с.
БО1: 10.7868/80205961413050047
Книга предназначена для использования в двух областях: как вводный курс для будущих проектантов природноресурсных спутников и как справочное пособие для быстро растущего числа практиков, использующих в своей работе геопространственную информацию. Она написана по материалам курса лекций, прочитанных сотрудниками Научного геоинформационного центра РАН студентам Московского авиационного института (Технического университета) на кафедре "Космические системы и ракетостроение". Цель курса, а соответственно и книги, — изучение принципов дистанционного зондирования, а не изложение многочисленных технических или конструкторских деталей.
Во Введении сделана попытка охарактеризовать современное состояние в области дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) из космоса, оценить актуальность использования систем космического мониторинга в научных исследованиях и хозяйственной деятельности, определить задачи, стоящие перед проектантами таких систем и сформулировать рекомендации по их решению. Авторами вполне обоснованно выдвигается тезис о том, что перспективными направлениями развития систем ДЗЗ является создание группировки легких и малогабаритных спутников для отработки экспериментальных технологий съемки. Также проводится актуальная идея использования спутниковых систем всепогодного РЛ-зондиро-вания в сочетании с оптико-электронными системами в составе одной спутниковой группировки или же в одном ИСЗ, как это сделано в японском спутнике ЛЬ08. Кратко описываются возможности бортовых сенсоров ДЗЗ с пространственным разрешением от сверхвысокого до очень низкого применительно к решению различных научных и прикладных задач. Обращается внимание на то, что определение состава бортовой аппаратуры представляет собой наиболее ответственный этап проектирования. Что же касается наземного сегмента, то он включает в себя целый спектр больших, средних, малых станций приема космической информации, а также мобильные автономные комплексы. Технико-экономическое обоснование выбора типа космического аппарата (КА), съемочной системы, сети наземных приемных пунктов (НПП)
должно основываться на исследовании состояния и перспектив отечественного рынка космических данных и преимуществах проектируемой системы ДЗЗ. Первый этап разработки системы заканчивается, когда четко определены цель и требования, которым должен отвечать проект в целом. Затем следует уяснить конкретные задачи, которые необходимо решить для достижения цели, и определить соответствующие средства. Далее формулируются задачи, решаемые на этапе эскизного проектирования системы. Характеризуется процесс инженерного проектирования, реализуемый в условиях часто жестких ограничений и наличия неопределенностей, обязывающий проектанта прибегать к разумным компромиссам для минимизации рисков проекта, а также учитывать человеческий фактор. Закономерно отмечается, что здесь особенно опасны ошибки в программном обеспечении, чреватые серьезными потерями для всего проекта. Указывается, что для интеграции и обновления данных о состоянии территорий необходимо создание геоинформационной инфраструктуры — единой сети региональных и ведомственных геоинформационных центров. Создание гоинформационного пространства России позволит комплексно оценивать степень устойчивости ее развития.
Глава 1. Условия наблюдения Земли из космоса.
Данная глава посвящена проблеме обеспечения благоприятных условий наблюдения объектов на Земле с космических платформ дистанционного мониторинга. Показано, каким закономерностям удовлетворяют солнечно-синхронные орбиты (ССО), с которых производится съемка оптико-электронными системами ДЗЗ. Изложен современный подход к разработке систем управления ориентацией и электроснабжения спутников. В качестве примеров приводятся данные о спутниках 0гЪу1е^3, имеющем высоту орбиты 450 км и наклонение 97.2°, и ИСЗ Я0С8ЛТ-2, с высотой 987 км и наклонением 99°. Указано, что движение ИСЗ в пространстве обычно относят к геоцентрической системе координат, начало которой совпадает с центром масс Земли. Поскольку основными орбитами спутников ДЗЗ являются ССО, им справедливо уделяется особое внимание. Приводятся основные характери-
стики спутников, такие как число витков в полетных сутках, период кратности орбиты, полное число витков в периоде кратности, индекс кратности орбиты. Приведены формулы расчета светотеневой обстановки. Подробно описаны технологии снижения потерь энергии в солнечных батареях. Указывается, что расчет потерь в системе энергоснабжения ИСЗ — важный элемент проектирования. Раздел главы "Управление движением и навигация" посвящен таким важным вопросам проектирования системы, как ориентация спутников ДЗЗ, и, в частности, формулировке требований к точности ориентации относительно местной вертикали и контролю последней. Исполнительные органы системы ориентации: реактивные двигатели, силовые гироскопы, магнитный исполнительный орган. Дан пример — блок-схема системы управления ориентацией спутников Ьапё8а1 и пояснения к работе системы. В разделе "Свойства атмосферы и используемые в дистанционном зондировании диапазоны электромагнитных волн" излагаются достаточно традиционные сведения о солнечной постоянной и зонах прозрачности земной атмосферы. Отмечаются возможности сенсоров радиодиапазона при работе в условиях облачности и на теневой стороне Земли, а также при подповерхностном зондировании. Гиперспектральная съемка — несомненно, один из наиболее перспективных методов ДЗЗ. В качестве небольшого критического замечания следует отметить, что определение задачи проектанта космических систем, приведенное в конце данного раздела, выглядит несколько декларативно и носит общий и расплывчатый характер. Наконец, материал главы, посвященный применению кватернионов в управлении ориентацией космических аппаратов с бесплатформенными инерциальными навигационными системами. В нем дается подробное описание теории кватернионов, как собственной группы вращений. Авторам целесообразно было бы сделать еще один небольшой шаг, а именно, продемонстрировать на конкретном примере, как использовать столь мощный математический аппарат кватернионов при проектировании систем ориентации КА.
Глава 2. Съемочные системы и методы съемки.
Раздел главы "Виды съемочных систем и их характеристики" посвящен изложению достаточно традиционных аспектов ДЗЗ, знание которых необходимо проектанту систем космического мониторинга. В табл. 2.1 перечислены технические средства съемки земной поверхности с регистрацией изображений и примеры отдельных видов съемочных систем. Даются определения спектральной, пространственной (линейной и угловой), радиометрической и временной разрешающей способности бортовых сенсоров ДЗЗ и формулы для расчета некоторых из этих характеристик. В разделе "Оптико-электронные системы ДЗЗ" приведен достаточно полный перечень сенсоров, со-
провождаемый анализом принципов их работы, основных технических характеристик и возможностей. Это, прежде всего, сканеры, использующие детекторы на ПЗС-линейках и матрицах. Особо выделяются перспективные гиперспектральные приборы типа камеры Hyperion. Справедливо указывается, что широкое практическое применение в задачах мониторинга нашли бортовые приборы ASTER и MODIS, установленные на японском ИСЗ Terra. На рубеже 21 в. был преодолен порог пространственного разрешения в 1 м, которым обладают сенсоры, установленные на ИСЗ Ikonos и Quick Bird. КА, такие как World-View-1 и GeoEye-1, снабжены сенсорами нового поколения, обеспечивающими пространственное разрешение не хуже 0.5 м и точность геопривязки не хуже 5 м. В 2009 г. был запущен спутник WorldView-2 c разрешение 0.45 м в панхроматическом режиме и 1.84 м в многоспектральном (семь каналов видимого и ближнего ИК-диапазона). Упоминаются разработки сенсоров ДЗЗ Израиля, Индии, Тайваня, Южной Кореи, Японии и Таиланда. В конце раздела рассматриваются отечественные спутниковые системы мониторинга. Очевидно, что на фоне зарубежных ИСЗ, снабженных современной аппаратурой ДЗЗ, отечественный спутник "Ресурс-ДК1" и его сенсоры выглядят весьма скромно. Это относится и к разрабатываемым ИСЗ и аппаратуре ("Ресурс-П1", "Кондор-Э", "Астрогон-1" и др.).
Раздел "Радиолокационная съемка местности" посвящена бортовым сенсорам: картографам, высотомерам, скаттерометрам, СВЧ-радиометрам — и особенностям их работы. Приводится описание принципа синтеза антенной апертуры, расчета энергетического потенциала радаров с синтезированной апертурой (РСА), характеристик космических радаров SIR-C, TerraSAR-X, Radarsat-1 и Radarsat-2. Констатируется, что у России, в отличие от многих зарубежных стран, радарных спутников уже нет. Справедливо отмечается, что наиболее полную информацию о Земле как для ее интерпретатора, так и отраслевых потребителей могут обеспечивать результаты совместной обработки данных оптического и РЛ-зондирования.
В разделе "Мониторинг гравитационного поля Земли" утверждается, что результаты проводимых такого рода измерений обеспечивают возможность систематического уточнения моделей поля тяготения планеты и параметров геоида в интересах геодезии и картографии. Необходимо отметить, что в главе практически отсутствуют сведения о геостационарных ИСЗ, как отечественных, так и зарубежных, слабо отражены гиперспектральные сенсоры. Не представлены перспективные разработки бортовых радаров типа "Смотр", TerraSAR-L и др.
92
ЕГОРОВ
Глава 3. Информационные технологии, сопутствующие ДЗЗ. В разделе "Географические информационные системы" (ГИС) рассмотрены вопросы, касающиеся назначения и возможностей этих систем в картографическом отображении результатов дистанционного мониторинга Земли. Растровые, векторные и ТНС-модели ГИС. Указывается также, что одной из основных функций ГИС является хранение объектов ДЗЗ и их атрибутов в виде базы данных (БД). Дается краткая характеристика различных типов БД. Система управления базой данных (СУБД)
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.