О разрешающей способности и пространственном разрешении аэрокосмических систем дистанционного зондирования Земли
Читать статью полностью
О разрешающей способности и пространственном разрешении аэрокосмических систем дистанционного зондирования Земли (785,72 KB)Аннотация
Рассмотрены понятия «разрешающая способность» и «пространственное разрешение» аналоговых и цифровых аэрокосмических систем (АКС) ДЗЗ. Показано, что повсеместно используемый зарубежный критерий оценки предельного разрешения АКС ДЗЗ на местности – критерий GSD не является характеристикой пространственного разрешения, и его использование при проектировании АКС ДЗЗ препятствует согласованию объектива и цифрового детектора по критерию Найквиста, приводя к информационным и финансовым потерям. Отмечено, что критерий GSD определяет минимальный размер объекта, воспринимаемого АКС ДЗЗ на земной поверхности, то есть характеризует «резкость» изображения, а не минимальное расстояние между двумя раздельно наблюдаемыми (разрешаемыми) объектами, характеризующее пространственное разрешение. Предложено для оценки пространственного разрешения и проектирования АКС ДЗЗ использовать отечественный критерий оценки линейного пространственного разрешения АКС ДЗЗ на местности – критерий РКС, который дает реальную оценку пространственного разрешения, позволяет согласовать проектируемую АКС ДЗЗ по критерию Найквиста и обеспечивает возможность достижения дифракционного пространственного разрешения АКС ДЗЗ на местности. Во избежание дальнейшего ошибочного использования в РФ зарубежного критерия GSD предложено стандартизовать отечественный критерий РКС российским ГОСТ и использовать его для оценки пространственного разрешения и проектирования АКС ДЗЗ.
Ключевые слова:
разрешающая способность – resolution; пространственное разрешение – spatial reso- lution; предельное геометрическое разрешение – GSD – limiting geometric resolution – GSD; линейное пространственное разрешение – РКС – linear spatial resolution –RSS; критерий Найквиста совершенного проектирования – Nyquist criterion for perfect design.
Список литературы
1. Image Quality / ed. P.S. Cheatham // Proceedings of the SPIE. – 1981. – Vol. 310. – 350 p.
2. Уэзерелл, У. Оценка качества изображения. Проектирование оптических систем / У. Уэзерелл ; под ред. Р. Шеннона, Дж. Вайанта. – М.: Мир, 1983. – 431 с.
3. Занин, К. А. Методы проектирования оптико-электронных комплексов космических аппаратов / К.А. Занин // Проектирование автоматических космических аппаратов / под ред. В.В. Ефанова, К.М. Пичхадзе. – М.: НПО им. С.А. Лавочкина, 2013. – Т. 1. – 261 с.
4. ГОСТ 2653–80. Фотографическая сенситометрия. Термины, определения и буквенные обозначения величин. – Введ. 1982–01–01. – М.: Изд-во стандартов, 1980. – 40 с. 5. Lord Rayleigh, Theory of optical images, with special reference to the microscope / Lord Rayleigh // Philosophical Magazine. – 1896. – Vol. XLII. – P. 167–195.
6. ГОСТ 23935–79. Аэрофотоаппаратура и аэрофотографирование. Термины и определения. – Введ. 1981–01–01. – М.: Изд-во стандартов, 1979. – 20 с.
7. ГОСТ 2819–84. Материалы фотографические. Метод определения разрешающей способности. – Введ. 1985–01–01. – М.: Изд-во стандартов, 1984. – 6 с.
8. Кононов, В. Основы методики расчета разрешающей способности и точности определения координат аэрофототопографических систем [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.geomatika.kiev.ua/training/DataCapturе /Remote Sensing/chapter 103.html, свободный. – Загл. с экрана
9. Характеристика качества изображения [Электронный ресурс] / Сайт НТЦ Красногорский завод им. С.А. Зверева. – Режим доступа: http://www.zenitcamera.com/qa/qa-resolution.html [дата обращения: 05.05.2022], свободный. – Загл. с экрана.
10. Алтынов, А. Е. Расчет пространственного разрешения съемочной системы. Учебное пособие / А.Е. Алтынов, М.Н. Севастьянова, С.А. Серебряков. – М.: МИИГАиК, 2019. – 205 с.
11. Замшин, В. В. Методы определения линейной разрешающей способности оптических и радиолокационных аэрокосмических изображений / В.В. Замшин // Известия ВУЗов. Геодезия и аэрофотосъемка. – 2014. – № 1. – С. 43–51.
12. Лавров, В. В. Космические съемочные системы сверхвысокого разрешения / В.В. Лавров // Геоинформационный портал ГИС–Ассоциации. –2010. – № 2. – С. 19–24.
13. Гудмен, Дж. Введение в Фурье-оптику / Дж. Гудмен. – М.: Мир, 1970. – 364 с.
14. Котельников, В. А. О пропускной способности «эфира» и проволоки в электросвязи / В.А. Котельников // Успехи физических наук. – 2006. – Т. 176, № 7. – С. 762–770.
15. Nyquist, H. Certain topics in telegraph transmission theory / H. Nyquist // Transactions of the American Institute of Electrical Engineers. – 1928. – Vol. 47, No. 2. – P.617–644.
16. Shannon, C. E. Communication in the presence of noise / C.E. Shannon // Proceedingsof the Institute of Radio Engineers. – 1949. – Vol. 37, No. 1. – P. 10–21.
17. Молчанов, А. С. Исследование характеристик линейного разрешения и разрешающей способности цифровых аэрофотосистем с использованием теоремы Котельникова–Найквиста–Шеннона / А.С. Молчанов // Инженерные решения. – 2019. – № 2 (3). – С. 8–14.
18. Ground sample distance [Электронный ресурс] : Википедия. Свободная энциклопедия. – Режим доступа: https://en.wikipedia.org/wiki/Ground_sample_distance [дата обращения 05.05.2022], свободный. – Загл. с экрана.
19. Хмелевской, С. И. Тенденции в развитии цифровых аэросъемочных систем. Критерии сравнения и оценки / С.И. Хмелевской // Геопрофи. –2011. – № 1. – С. 11–16.
20. ГОСТ 15114–78. Системы телескопические для оптических приборов. Визуальный метод определения предела разрешения. – Введ. 1978–01 30. – М.: Изд-во стандартов, 1978. – 6 с.
21. Cвиридов, К. Н. О предельном инструментальном разрешении космического аппарата «Ресурс-П» (№ 1, 2, 3) / К.Н. Свиридов // Ракетно космическое приборостроение и информационные системы. – 2017. – Т. 4, Вып. 2. – С. 20–28.
21*. Замечания АО «РКЦ «Прогресс» к статье «О предельном инструментальном разрешении космического аппарата «Ресурс-П» (№ № 1, 2, 3)» автора К.Н. виридова (журнал «Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы», 2017 г., Том 4, Выпуск 2, С. 20–28) // Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы. – 2018. – Т. 5, Вып. 1. – С. 48–51.
22. Пат. № 2669262 Российская Федерация, МК: G02B 23/12, G03 B37/00. Способ оценки и максимизации предельного инструментального разрешения космического аппарата дистанционного зондирования Земли наместности / А.Е. Тюлин, К.Н. Свиридов; заявитель иправообладатель АО «Российские космические системы»;№ 2017144878; заявл. 20.12.2017; опубл. 09.10.2018, Бюл.№ 28. – 23 с.
23. Свиридов, К. Н. О критериях оценки предельного инструментального разрешения космического аппарата дистанционного зондирования Земли на местности / К.Н. Свиридов, А.Е. Тюлин // Информация и Космос. – 2018. – № 3. – С. 143–146.
24. Свиридов, К. Н. Реальное инструментальное разрешение на местности зарубежных космических аппаратов дистанционного зондирования Земли сверхвысокого разрешения / К.Н. Свиридов, А.Е. Тюлин, С.А. Волков // Информация и Космос. – 2019. – № 1. – С. 150–159.
25. Тюлин, А. Е. Информационные и финансовые потери несовершенного проектирования оптико-электронной аппаратуры космических аппаратов дистанционного зондирования Земли / А.Е. Тюлин, К.Н. Свиридов // Информацияи Космос. – 2020. – № 1. – С. 152–160.
26. Свиридов, К. Н. Технологии достижения высокого углового разрешения оптических систем атмосферного видения / К.Н. Свиридов. – М.: Знание, 2005. – 452 с.
27. Свиридов, К. Н. О проектировании оптико-электронной аппаратуры космических аппаратов дистанционного зондирования Земли / К.Н. Свиридов, А.Е. Тюлин // Информация и Космос. – 2018. – № 4. – С. 136–145.
28. Свиридов, К. Н. Новая технология оценки и максимизации предельного инструментального разрешения космических аппаратов дистанционного зондирования Земли / К.Н. Свиридов, А.Е. Тюлин // Информация и Космос. – 2019. – № 2. – С. 118–124.
29. Пат. № 2730886 Российская Федерация, МПК G01C11/02, B64G4/00, G02B7/02. Способ достижения дифракционного предела разрешения изображений дистанционного зондирования Земли для малых космических аппаратов / К.Н. Свиридов, А.Е. Тюлин, Ю.М. Гектин; заявитель и правообладатель АО «Российские космические системы»; заявл. 04.10.2019; опубл. 26.08.2020, Бюл. № 24. – 35 с.
30. Свиридов, К. Н. Технологии достижения дифракционного разрешения изображений дистанционного зондирования Земли для малых космических аппаратов / К.Н. Свиридов, А.Е. Тюлин, Ю.М. Гектин // Информация и Космос. – 2021. – № 1.– С. 160–177.