9.7 Принцип действия лазерно-локационных съемочных систем
Лазерно-локационная съемочная система по принципу действия напоминает оптико-механический сканер, только вместо диафрагмы имеется лазер, с помощью которого сканируется (облучается) поверхность земли (рис.11). Таким образом, эта съемочная система относится к активным системам. Лазерный луч с определенной частотой посылается в сторону поверхности земли, который возвращается в съемочную систему и фиксируется в приемнике излучения в виде интенсивности отраженного сигнала. Кроме того, фиксируется время прохождения лазерного луча от лазера до поверхности земли и обратно до приемника излучений, что позволяет определить расстояние D до данной точки земли. Фиксируя угол поворота зеркала φ можно определить координаты точки поверхности земли в системе координат сканера Sxyz, а зная элементы внешнего ориентирования сканера в этот момент, можно вычислить координаты этой точки в системе координат объекта OXYZ. Таким образом, результатом работы лазерного сканера является трехмерная модель снимаемого объекта в виде облака точек с известными координатами XYZ и интенсивностью отраженного сигнала.
Рис.11
Система координат лазерного сканера задается следующим образом (рис.11). Начало системы S совпадает с точкой пересечения оси вращения зеркала и оптической осью системы. Ось x совпадает с осью вращения зеркала. Ось z проходит через центр проекции S и совпадает с биссектрисой угла поля зрения сканера Ө. Ось у дополняет систему до правой. Положительное направление оси x совпадает с направлением полета.
Координаты вектора SM в системе координат сканера определяют как:
(19)
Если известны элементы внешнего
ориентирования
,
лазерного
сканера в момент измерения наклонного
расстояния D , то координаты точки
М в системе координат объекта можно
определить по известным формулам:
(20)
Элементы внешнего ориентирования , лазерного сканера во время съемки определяются с помощью навигационного комплекса в составе дифференциальной GPS- системы и инерциальной системы.
9.8 Принцип формирования радиолокационных изображений. Системы координат.
На рис.12 показан принцип радиолокационной съемки. Короткий импульс от передатчика, расположенного на носителе (самолете или спутнике), излучается в вертикальной плоскости с помощью направленной антенны. При достижении поверхности земли волна отражается. Часть отраженной энергии возвращается к приемнику, установленному на том же месте, что и передатчик. Принятая энергия квантуется. В результате получаются сигналы, пропорциональные принятой в данный момент энергии, зависящей от отражающей способности определенного участка местности. Одновременно измеряются наклонные дальности от передатчика до каждого из элементарных участков местности. Эти элементарные участки местности определяют разрешение съемочной системы. Таким образом, плотность пикселя радиолокационного изображения зависит от интенсивности отраженного радиосигнала от соответствующей точки объекта, а положение пикселя вдоль строки пропорционально наклонной дальности до данной точки. Строки изображения формируются за счет движения носителя.
Если расстояния до точек объекта равны между собой ( D1 и D2 на рис. 13), то эти разные точки объекта изобразятся в одной точке на снимке. Диапазон измеряемых расстояний и соответственно полоса обзора определяются параметрами съемочной системы и лежат в пределах Do и Dк начальной и конечной измеряемых дальностей.
Чтобы увеличить захват местности (полосу обзора), нужно увеличить время от начала посыла импульса до их приема.
Рис.12
Рис.13
Рис.14
Система координат радиолокационного изображения задается следующим образом. Ось yc совпадает с одной из строк изображения. Начало системы координат о совпадает с точкой соответствующей начальной дальности Do, которая фиксируется в момент съемки. Ось xc дополняет систему до правой.
Таким образом, измерив координату yc любой точки изображения можно узнать наклонную дальность до этой точки.
(21)
где k – масштабный коэффициент, который определяется в результате калибровки системы.
Система координат самой радиолокационной системы задается следующим образом (рис.15).
Рис.15
Начало системы координат совпадает с точкой излучения радиоимпульса. Оси y,z лежат в плоскости излучения импульсов. Ось x дополняет систему до правой.
Плоскость излучения радиоимпульсов может быть произвольно ориентирована в пространстве