Таблица II.5

Видикон с обратным пучком (ВОП)

Видикон со считыванием прямы.ч пучком Сканирующий с фокус, ной проекцией (ФПС) видикон Диссектор

Видикон со вторичной электронной проводимостью (ВЭП)

Видикон с электронной бомбардировкой кремния (ЭБК)

Камера с диэлектриче-,ской лентой

Видикон с прибором с зарядной связью (ПЗС) Широкополосный спектрофотометр изображений (ШСФИ)

* Прн отношении сигнал/шум 10 : 1. ** Отношение самого яркого измеряемого уровня энергетической яркости к самому темному.

*** При 50%-ном контрасте.

Диспергирующий элемент расщепляет пучок на отдельные спектральные составляющие. Пучок диспергируется вдоль фоточувствительной поверхности видикона под прямыми углами относительно щели. Видикон (любой из вышеописанных типов) сканирует и образует изображение, несущее на одной оси спектральную, а на другой - пространственную информации.

В этом разделе рассмотрены лишь некоторые употребляемые телевизионные системы. В табл. П.5 приведены относительные достоинства и недостатки рассмотренных здесь приборов наряду с рядом других телевизионных систем. Все эти системы сходны в одном: им нужна фоточувствительная поверхность, способная реагировать на излучение в представляющих интерес спектральных диапазонах. С технической точки зрения трудно сделать поверхность, которая бы могла дать соответствующее спектральное разрешение на длинах волн, больших 1,2 мкм. Это ограничивает применение телевизионных систем при изучении земных ресурсов, поскольку очень важна информация в •спектральном диапазоне более 1,2 мкм.

11.17. Свяжите каждую часть спектрорадиометров, показанных нз dhc. 11.25, с функциональной блок-схемой спектрометра (см. рис. 11.15). Объясните функции и/или назначение каждой части в соответствии с рис. 11.15.

11.18. Повторите задачу II.il7 для ВСФ спектрометра, показанного на рис. 11.20.

11.19. Рассмотрите устройство шестиканального бортового самолетного многоспектрального сканера со спектральными зонами: 1) 0,49-0,57 мкм; 2) 0,57-0,66 мкм; 3) 0,67-080 мкм; 4) 0,800,93 мкм; 5) 1,70-2,25 мкм; 6) 7,00-11,50 мкм.

Детекторы какого типа Вы порекомендуете для каждой спектральной зоны? Какой материал Вы посоветуете использовать для фотонных детекторов? Подкрепите свои рекомендаций утверждениями, которые Вы использовали, чтобы сделать выбор.

11.20. Опишите характерные признаки систем спектральных данных и систем, формирующих изображения. Включите такие вопросы, как тип собранных данных, их формат, объем данных и то, как данные влияют на дистанционное зондирование.

11.21. Рассмотрите две описанные ниже цели сбора спектральных данных. В обоих случаях порекомендуйте наиболее подходящий тип прибора. Разберите положительные и отрицательные стороны Вашего выбора.

а) Спектральные характеристики лесного покрова должны определяться установленным на вертолете прибором. Для определения сезонных изменений запланировано выполнить несколько полетов. Более важными, чем спектральные детали, считаются изменения спектральных характеристик, вызванные сезонными изменениями или различиями пород леса или различными способами лесоустройства.

б) Данные необходимы для того, чтобы подкрепить фундаментальное исследование болезни растений, известной как фитофтороз картофеля. На экспериментальной ферме имеются хорошо контролируемые посадки картофеля. Ферма имеет хорошие дороги и снабжается электроэнергией. Когда растения поражены фитофторозом, изменяется клеточная структура листьев, так что-возникает необходимость контроля незначительных изменений спектральной характеристики растений.

Цели изучения.

После изучения разд. П.7 и П.8 читатель должен уметь:

1. Начертить блок-схему потока данных для сбора информации дистанционного зондирования.

2. Сравнить конструктивные параметры четырех описанных сканерных систем и привести возможные причины, объясняющие различия конструкций.

11.7. Общие характеристики систем сбора данных

Ранее в этой главе было рассмотрено взаимодействие солнечной энергии с естественными материалами на поверхности земли и обнаружение отраженной и излученной этими материалами энергии. Придавалось особое значение получению электрического сигнала после прохождения отраженной или излученной энергии через датчик и попадания в детектор. Обычно этот электрический сигнал усиливается электронной системой и в-некоторых случаях фильтруется или видоизменяется специальной электроникой для увеличения информационного содержания! 116

данных. Такими методами возможно свести до минимума нежелательное влияние шума, фильтруя электросигналы в той области спектра, где информационное содержание не преобладает над шумом. Мы предполагаем, что данные будут в конечном счете обработаны на ЭВМ как многоспектральные. Поэтому электросигналы, формируемые датчиком, должны быть в конце концов переведены в числовой формат и записаны в память для последующей цифровой обработки. Электросигналы представляются аналоговыми функциями, и поэтому процесс преобразования этих функций в цифровое представление называется аналого-цифровым преобразованием.

Аналого-цифровое преобразование

На рис. П.72 приведена систематическая процедура, используемая для преобразования аналогового сигнала в его цифровое представление, иногда она называется оцифровкой. Частота квантования сигнала довольно большая, так что цифровое представление сигнала достаточно точно передает его информационное содержание для данного приложения. Шаг квантования должен быть больше или равен приблизительно удвоенной компоненте самой высокой частоты, которая должна сохраняться системой [21]. Сохраняемая самая высокочастотная компонента будет определять правильность воспроизведения сигнала после процесса оцифровки. От числа дискретных уровней квантования или уровней оцифровки, используемых для представления сигнала, также зависит правильность воспроизведения сигнала и точность цифрового формата. Число уровней оцифровки обычно выбирается на основании характеристик

Точки обозначают уровшг оцифровки сигнала

Всемя

Интервалы квантования

Рис. 11.72. Квантование аналогового сигнала в процессе аналого-цифрового преобразования