Основы дистанционного зондирования Земли

2023/2024

Учебный год

RUS

Обучение ведется на русском языке

5

Кредиты

Кто читает:

Факультет географии и геоинформационных технологий

Статус:

Курс обязательный

Когда читается:

1-й курс, 1-4 модуль

Преподаватели

Бушуева Ирина Сергеевна

Медведев Андрей Александрович

Тельнова Наталья Олеговна

Программа дисциплины

Аннотация

Дисциплина предназначена для студентов начальных курсов, знающих основы физической географии, физики, математической статистики и информатики. Курс направлен на формирование знаний о современных способах получения данных дистанционного зондирования и практических навыков сбора, цифровой обработки и тематической интерпретации аэрокосмических снимков для различных задач географических исследований. В курсе рассматриваются такие темы как технологии получения данных и физические основы дистанционного зондирования; свойства и особенности обработки снимков разного типа; основы тематической интерпретации данных дистанционного зондирования в географических исследованиях. Знания и навыки, полученные студентами в результате освоения данного курса, необходимы для изучения учебных дисциплин по тематическому дешифрированию и анализу изображений, пространственному моделированию окружающей среды; для прохождения учебной полевой практики; при подготовке курсовых и квалификационных работ в части самостоятельного подбора и обработки данных дистанционного зондирования.

Цель освоения дисциплины

• Формирование знаний о современных технологиях дистанционного зондирования и о сферах их применения для тематических географических исследований на разных масштабных уровнях
• Приобретение практических навыков сбора, автоматизированной обработки и тематической интерпретации данных дистанционного зондирования различного типа для географических исследований

Планируемые результаты обучения

• 1. Объясняет особенности регистрации излучения от поверхности Земли в разных спектральных диапазонах и при разных способах дистанционного зондирования
• 2. Определяет тип цифрового снимка по источнику получения, спектральному, пространственному разрешению; использует разные способы визуализации снимков
• 3. Проводит геометрическую привязку, коррекцию и ортотрансформирование снимков
• 4. Принимает решение о необходимости радиометрической калибровки и атмосферной коррекции снимков и непосредственно производит такую коррекцию, создает и тематически интерпретирует индексные изображения; проводит предварительную обработку радиолокационных снимков
• 5. Обоснованно выбирает параметры съемки и обработки сверхвысокодетальных оптических данных с БПЛА в зависимости от места проведения и тематики географических исследований
• 6. Подбирает данные, необходимые для решения конкретной тематической научной или прикладной задачи географического исследования из современного фонда аэрокосмических снимков и производных продуктов их обработки, используя все имеющиеся возможности доступа к таким данным
• 7. Распознает и выделяет географические объекты на аэрокосмических снимках различного пространственного разрешения и типа
• 8. Разрабатывает схемы визуального и автоматизированного дешифрирования аэрокосмических снимков различного пространственного разрешения и типа

Содержание учебной дисциплины

• Введение. Значение дистанционного зондирования для географических исследований.
• Основные технологии получения данных дистанционного зондирования
• Физические основы дистанционного зондирования Земли.
• Аэрокосмические снимки как пространственные данные
• Компьютерная обработка аэрокосмических снимков в оптическом диапазоне для улучшения их изобразительных и дешифровочных свойств
• Геометрические свойства аэрокосмических снимков
• Особенности предварительной обработки и тематической интерпретации радиолокационных снимков
• Современный фонд данных дистанционного зондирования
• Основы фотограмметрической обработки аэрокосмических снимков
• Основы дистанционного зондирования с беспилотных летательных аппаратов (БПЛА)
• Основы тематической интерпретации данных дистанционного зондирования в географических исследованиях
• Технология и методика дешифрирования

Элементы контроля

• Практическая работа 6 "Индексные преобразования"
• Экзамен
• Домашнее задание 1 "Эталонирование снимков"
  По серии снимков различного пространственного и спектрального разрешения на выбранную территорию студент составляет таблицу дешифровочных эталонов различных географических объектов и пояснительную записку к ней. Домашнее задание выполняется студентом в часы самостоятельной работы. В период подготовки домашнего задания проводятся регулярные консультации с преподавателем
• Практическая работа 2 "Орбитальные характеристики ресурсных и метеорологических спутников"
  Изучение орбитальных характеристик ресурсных и метеорологических спутников Земли при помощи программы Orbitron
• Практическая работа 7 "Геометрическая коррекция изображений"
• Практическая работа 10 "Формирование полетного задания для БПЛА"
  Формирование полетного задания для БПЛА мультироторного типа с различными параметрами съемки выбранного объекта или участка территории
• Практическая работа 9 "Стереофотограмметрическая обработка изображений"
  Выполнение наземной фотограмметрической съемки одиночного объекта и стереофотограмметрическая обработка полученных данных.
• Коллоквиум "Современные фонды аэрокосмических снимков"
  Коллоквиум проводится в формате устного представления и обсуждения результатов отчетов ранее выполненных домашних заданий. Преподаватель устанавливает регламент выступлений, представляющих проект и время на общее обсуждение всех прослушанных докладов.
• Домашнее задание 4 "Визуальный анализ и автоматизированное выявление изменений"
  Визуальный анализ и автоматизированное выявление изменений земельного покрова/землепользования по серии разновременных мультиспектральных снимков
• Практическая работа 1 "История дистанционного зондирования"
• Экзамен
• Практическая работа 4 "Свойства и способы визуализации мультиспектральных снимков"
• Домашнее задание 2 "Визуальное дешифрирование"
  Составление схемы визуального тематического дешифрирования мультиспектрального снимка высокого разрешения на выбранную территорию Домашнее задание выполняется студентом в часы самостоятельной работы. В период подготовки домашнего задания проводятся регулярные онлайн-консультации с преподавателем.
• Домашнее задание 3 "Автоматизированное дешифрирование и классификация изображений"
  Автоматизированное дешифрирование типов земельного покрова/землепользования по снимкам Sentinel-2 с использованием различных алгоритмов классификации изображений
• Домашнее задание ""Фонды аэрокосмических снимков"
  Работа с электронными фондами аэрокосмических снимков. Анализ обеспеченности аэрокосмическими снимками и производными продуктами их обработки выбранной территории на заданный временной интервал; подготовка каталога метаданных и оценка применимости собранных данных для географических исследований данной территории. Домашнее задание выполняется студентом в часы самостоятельной работы. В период подготовки домашнего задания и представления его результатов на коллоквиуме проводятся регулярные онлайн-консультации с преподавателями.
• Практическая работа 5 "Радиометрическая калибровка и атмосферная коррекция снимков"
• Практическая работа 3 "Спектральные образы природных и антропогенных объектов"
• Практическая работа 8 "Радиолокационные изображения"
  Получение, предварительная обработка и интерпретация радиолокационных изображений

Промежуточная аттестация

• 2023/2024 учебный год 1 модуль
  0.1 * Практическая работа 1 "История дистанционного зондирования" + 0.2 * Практическая работа 2 "Орбитальные характеристики ресурсных и метеорологических спутников" + 0.2 * Практическая работа 3 "Спектральные образы природных и антропогенных объектов" + 0.2 * Практическая работа 4 "Свойства и способы визуализации мультиспектральных снимков" + 0.3 * Экзамен
• 2023/2024 учебный год 3 модуль
  0.2 * Домашнее задание ""Фонды аэрокосмических снимков" + 0.05 * Коллоквиум "Современные фонды аэрокосмических снимков" + 0 * Практическая работа 5 "Радиометрическая калибровка и атмосферная коррекция снимков" + 0.1 * Практическая работа 6 "Индексные преобразования" + 0.1 * Практическая работа 7 "Геометрическая коррекция изображений" + 0.15 * Практическая работа 8 "Радиолокационные изображения" + 0.1 * Практическая работа 9 "Стереофотограмметрическая обработка изображений" + 0.3 * Экзамен
• 2023/2024 учебный год 4 модуль
  0.2 * Домашнее задание 1 "Эталонирование снимков" + 0.25 * Домашнее задание 2 "Визуальное дешифрирование" + 0.25 * Домашнее задание 3 "Автоматизированное дешифрирование и классификация изображений" + 0.2 * Домашнее задание 4 "Визуальный анализ и автоматизированное выявление изменений" + 0.1 * Практическая работа 10 "Формирование полетного задания для БПЛА"

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

• Emilio Chuvieco. (2020). Fundamentals of Satellite Remote Sensing : An Environmental Approach, Third Edition. CRC Press.
• Fundamentals of satellite remote sensing : an environmental approach, Chuvieco, E., 2020
• James B. Campbell, & Randolph H. Wynne. (2011). Introduction to Remote Sensing, Fifth Edition: Vol. 5th ed. The Guilford Press.
• Аэрокосмические методы географических исследований : учебник для вузов, Книжников, Ю. Ф., 2004

Рекомендуемая дополнительная литература

• Margarita N. Favorskaya, & Lakhmi C. Jain. (2017). Handbook on Advances in Remote Sensing and Geographic Information Systems : Paradigms and Applications in Forest Landscape Modeling. Springer.
• Sam J. Purkis, & Victor V. Klemas. (2011). Remote Sensing and Global Environmental Change. Wiley-Blackwell.
• Siamak Khorram, Cynthia F. van der Wiele, Frank H. Koch, Stacy A. C. Nelson, & Matthew D. Potts. (2016). Principles of Applied Remote Sensing (Vol. 1st ed. 2016). Springer.
• Steven M. de Jong, & Freek D. van der Meer. (2004). Remote Sensing Image Analysis: Including the Spatial Domain. Springer.