Орбита, сбор данных и перекрытие по площади съемочных систем спутников Лэндсат

4.4.2. Орбита, сбор данных и перекрытие по площади съемочных систем спутников «Лэндсат»

Спутники «Лэндсат» облетают Землю на высоте 917 км почти по круговой орбите, угол наклона которой к плоскости экватора примерно 99° (рис. 77). Эти околополярные, почти совпадающие с направлением меридианов Земли орбиты солнечносинхронны. Спутник при своем обращении вокруг Земли с периодом 103 мин пересекает плоскость экватора на ее освещенной Солнцем стороне 14 раз в сутки примерно в 9 ч 30 мин местного (поясного) времени. Последующие витки орбиты с равной периодичностью проходят над одной и той же точкой на поверхности планеты. Это, с одной стороны, позволяет снимать одни и те же участки поверхности Земли при одинаковых или мало изменяющихся условиях освещенности, а с другой стороны, позволяет использовать при компьютерной обработке как мультитемпоральные снимки, так и снимки разных сезонов, сделанные в изменяющихся со временем года условиях освещенности (высокого стояния Солнца летом и низкого зимой). При низкой высоте Солнца над горизонтом могут, например, выделиться такие особенности рельефа, которые будут иметь значение при структурно-геологическом картировании по снимкам со спутников «Лэндсат».

Рис . 77. Орбита спутников «Лэндсат -1» – «Лэндсат -5» (NASA Landsat Data Users Handbook).

При восходящей на север или на юг орбите спутника многозональный сканер снимает полосу шириной 185 км на поверхности Земли непрерывно или на отдельных протяженных отрезках (рис. 78, орбита N, день М). Вследствие вращения Земли и наклона орбиты спутника полоса съемки (точнее, точка подспутникового надира) смещается к западу при каждом последующем витке орбиты на 2875 км по экватору и на 2100 км по северной широте 40° (рис. 78, орбита N + 1, день М). На следующий день, через 14 витков, орбита спутника проходит почти над исходной полосой съемки предыдущего дня. Но каждая 15-я полоса съемки, или 15-й виток орбиты, смещается к западу относительно начальной на 159 км (рис. 79, виток 15-й, второй день 2-й). Через 18 дней, т. е. после 251-го витка, спутник снимает в то же время суток первую, исходную полосу на поверхности Земли, т. е. находится в то же самое время над той же точкой, что и в первый день съемки. Витки вновь повторяются, а полосы съемки перекрываются. Начинается новый цикл съемки. Таким образом, за один 18-дневный цикл съемки сенсоры первых трех спутников «Лэндсат» охватывал и всю поверхность Земли, кроме приполярных районов выше 81°. С выбором лучших погодных условий над нужными регионами сканерные съемки могут быть повторены через 18 сут. Коррекцией орбиты некоторых спутников может быть достигнута более высокая повторяемость съемки. Так, первые два спутника «Лэндсат» имели цикличность съемки 9 дней, т. е. через 9 сут. спутник проходил над одним и тем же местом поверхности Земли. Орбиты «Лэндсат-2» и -3» были так же смещены на 9 дней, но так, чтобы потенциальная повторяемость съемки была 9-дневной. Иначе, через 9 дней съемку одной и той же местности проводил то «Лэндсат-2», то «Лэндсат-3». Такая высокая периодичность съемок обеспечивает хороший мониторинг динамических процессов на поверхности Земли.

Рис. 78. Направления полос съемки первых трех спутников «Лэндсат» (NASA Landsat Data Users Handbook).

Рис. 79. Типовые проекции орбит первых трех спутников «Лэндсат» на поверхность Земли (NASA Landsat Data Users Handbook).

Как показано на рис. 78, соседние полосы съемки перекрываются съемками последующих дней. На широте экватора перекрытие по стороне снимков из соседних полос составит около 14%, более полное (около 80%) перекрытие-в приполярных областях. Такие снимки из перекрывающихся по стороне соседних витков съемки могут быть стереоскопичны. Отчетливо выраженный стереоэффект получается прежде всего на снимках ландшафтов с сильно расчлененным рельефом. Возможность стереоскопического рассмотрения ландшафта уменьшается при увеличении перекрытия в высоких широтах, так как угол стереоскопического зрения у стереоскопов очень мал. В направлении полета (по витку) снимки одного ряда перекрывают друг друга на 10% (по нижнему и верхнему краям). Иначе говоря, снимки со спутников «Лэндсат» имеют 10%-ное перекрытие в ряду. Такими полосами шириной 185 км выполнены многозональные съемки сканерными системами МСС всех пяти спутников «Лэндсат» и телевизионной системой РБВ первых двух спутников, причем каждый снимок («Лэндсат-сцена») покрывал площадь 185х185 км.