Сканирующие съемочные системы

Концепция съемки с помощью сканирующих систем была предложена доктором Отто Хофманом еще в 1970-е годы и использовалась немецким аэрокосмическим центром DLR (Deutsches Zentrum fur Luft- and Raumfahrt) при разработке цифровых съемочных систем космического базирования. В соответствии с ней линейный сканер оснащается тремя ПЗС-линейками, установленными так, что одна из них формирует строку шириной в один пиксел, содержащую изображение соответствующей полосы местности по направлению «вперед», другая – «в надир», а третья – «назад» (рисунок 4.9).

Совокупность строк, создаваемых одной ПЗС-линейкой по мере перемещения носителя, формирует изображение полосы местности произвольной длины, называемое ковром; три линейки ПЗС формируют три полосы (ковра).

Полученные с помощью линейного сканера изображения местности обладают весьма специфическими геометрическими и фотометрическими свойствами, а их обработка связана с использованием своеобразной математической модели и специального программного обеспечения. Кроме того, получение таких изображений требует согласования навигационных параметров полета (скорости, высоты полета, пространственного разрешения снимков и пр.) с масштабом аэроснимка, а также применения оборудования высокой точности.

В настоящее время имеется ряд камер авиационного базирования с линейными датчиками изображения: ADS (Leica GeoSystems), JAS 150 (Jena Optronik), 3-DAS-l и 3-OC-l (Werhli and Associates, Геосистема), HRSC-A, AX, -AXW (DLR) и др., из которых наибольшей известностью пользуется семейство камер ADS (Airborne Digital System).

Система ADS включает головную часть (рисунок 4.10), устройство управления, блок памяти, интерфейс оператора и программное обеспечение.

Головная часть защищена кожухом, закрывающим его компоненты, основными из которых являются объектив с телецентрической оптикой, фокальная плоскость с линейками ПЗС, система охлаждения, инерциальный измерительный блок IMU и др.

Объектив с постоянным относительным отверстием и полем зрения 64° характеризуется разрешением порядка 130 линий/мм и телецентрическими свойствами, благодаря которым световые лучи пересекаются с фокальной плоскостью под прямыми углами.

Фокальная плоскость содержит три группы линеек ПЗС, установленных так, что попадающие на них световые лучи создают изображения полос местности по направлениям «назад», «в надир» и «вперед». Установленное перед фокальной плоскостью трихроичное устройство выполняет расщепление светового потока на три (красный, синий, зеленый) или четыре (красный, синий, зеленый и инфракрасный) составляющих. При этом панхроматические каналы представлены парами ПЗС-линеек, установленными перпендикулярно направлению полета и сдвинутыми одна относительно другой на половину пикселя (3,25 мкм) для увеличения детальности создаваемого изображения.

Для фиксации углов отклонения фокальной плоскости от горизон­тального положения используется жестко связанный с ней измерительный блок IMU инерциальной системы POS AV.

Устройство управления представляет собой компьютер, работающий в операционной среде Microsoft Windows и связанный с другими компонентами ADS с помощью оптических кабелей; поступающая по ним информация направляется в блок памяти для длительного хранения и используется для управления полетом и оборудованием. Кроме того, в его составе имеется двухсистемный (GPS и ГЛОНАСС) спутниковый приемник и вычислительный блок инерциальной системы POS.

Блок памяти представляет собой герметичный съемный блок повышенной прочности, устанавливаемый на устройство управления и жестко с ним связанный. Он предназначен для концентрации полученной во время полета информации, и в нем может разместиться информация объемом от 540 (ММ40) до 900 (ММ50) Гб и более. Данные в MMS хранятся в специальном формате, блоками с синхронно полученными строками, чередующимися от разных датчиков.

Программное обеспечение ADS представлено несколькими сегментами, используемыми на этапе предполетной подготовки и планирования аэрофотосъемки, управления полетом (FCMS) и послеполетной обработки (GPro для камеры ADS40 и ХРrо для ADS80). Аппаратура ADS общей массой 193–197 кг (в зависимости от массы измерительного блока IMU) может эксплуатироваться на высотах до 7,6 км при температуре от –20 до +55 °С и влажности менее 95 %.