Современная концепция аэрокосмических съемок и дистанционного зондирования

Данные, полученные в средней  ИК-области, могут использоваться при оценке состояния растительности, влажности почвы, уровня грунтовых вод, обнаружения источников тепловых потерь, идентификации горных пород, прогнозировании урожая.

Активные методы оптического зондирования используют для исследования параметров атмосферы (температуры, влажности, скорости ветра), концентрации аэрозолей в атмосфере, загрязнения водных поверхностей и др. Методы активной радиолокации используют для картирования ледовых полей, лесных массивов, растительности, для некоторых целей геологии и археологии. Пассивная радиолокация в СВЧ-диапазоне позволяет измерить температуру морской поверхности, солености воды, обнаруживать пятна нефти на морской поверхности, изучать термодинамику морского льда, исследовать влагосодержание почвы и растительности, обнаруживать линзы подземных вод, исследовать скрытые формы рельефа местности. Даже эти частные примеры применений методов дистанционного зондирования показывают, что на современном уровне развития цивилизации без дистанционного зондирования не обойтись.

 

 

 

Глава 5. Роль аэрокосмических  методов и дистанционного зондирования в изучении биосферы и кадастровых  работ

5.1 Использование материалов аэро- и космических съемок при создании геоинформационных систем.

В различных областях человеческой деятельности стремительно развиваются информационные технологии. В общем понимании информационная технология включает теорию, методы, средства, системы, направленные на сбор, обработку и использование информации. Существуют специализированные пространственные информационные системы для работы с информацией об объектах, явлениях и процессах, имеющих определенное место в координатном пространстве. Такие системы принадлежат к классу географических информационных систем, обозначаемых сокращенно ГИС. При организации и управлении территорий, ведении кадастра и мониторинга земель применяют геоинформационные системы, которые представляют собой модель пространственного размещения объектов местности с соответствующей смысловой (атрибутивной) информацией о каждом из них. ГИС представляет собой инструмент для принятия практических решений определенной тематической направленности на основе всеобъемлющей информации, хранящейся в ее среде. Геоинформационные технологии — процесс организации, связи, манипулирования, анализа и представления пространственных данных.

ГИСы имеют различную  организацию, поэтому круг и сложность решаемых задач также широки и разнообразны. Например, можно ограничиться получением статистической информации о конкретном землевладении и регистрации земельной собственности или выполнить анализ глобальных проблем, связанных с сохранением экологического равновесия в зонах деятельности предприятий. С помощью ГИС можно выполнять мониторинг народонаселения, производства сельскозяйственной продукции, последствий природных катастроф, оптимизацию маршрутов движения общественного или личного транспорта, расположения площадок под промышленное или жилищное строительство, проложения трубопроводов, линий электропередач, дорог и т. п.

Любая геоинформационная  система состоит из пяти основных компонентов:

-аппаратные средства (Hardware);

-программное обеспечение  (Software);

-данные (Data);

-исполнители;

-методы.

Аппаратные средства представляют собой различные типы компьютеров. Это могут быть отдельные персональные компьютеры и связанные в единую сеть посредством мощного сервера.

Программное обеспечение  ГИС позволяет выполнять различные  операции по вводу, хранению, анализу  и визуализации пространственной информации. Программы включают отдельные составляющие: модуль ввода картографической информации и действий с ней; систему управления базой данных; программу запроса пространственной информации, ее визуализации и анализа, графический пользовательский интерфейс для оперативного доступа к хранящейся информации. В некоторых ГИС используется дополнительное программное обеспечение для решения специальных задач, например для автоматического проектирования или тематического углубленного статистического анализа.

Данные, хранящиеся в информационной базе, являются наиболее важным компонентом ГИС. Прежде всего, это планово-картографическая основа, получаемая пользователем с помощью программного обеспечения самой ГИС или приобретенная у других производителей данной продукции. Создание планов и карт в рамках самой ГИС можно осуществлять по материалам наземной геодезической съемки или фотограмметрическим методом, по аэро- и космическим снимкам. Смысловую и статистическую информацию получают из соответствующих организаций и подразделений в виде отчетов, таблиц, картограмм и т. п. При работе со снимками основную информацию получают в процессе дешифрирования. В ГИС объединяются данные о пространственном положении объектов с атрибутивной информацией о них, при этом существующие в ее среде системы управления базой данных (СУБД) позволяют систематизировать сведения, управлять информационными потоками и использовать их для решения конкретных задач.

Исполнители, работающие с программными средствами ГИС, разрабатывают  стратегию оптимального использования  возможностей системы при реализации поставленной задачи. Квалификация исполнителей определяется знаниями компьютерных технологий, аэро- и космической съемки, фотограмметрии и дешифрирования, геодезии, картографии и в направлениях областей исследования, например землеустройстве, кадастре или планировке поселений.

Методы представляют собой  сочетание оптимально составленного плана работы, соответствующего специфике конкретной решаемой задачи и возможностям геоинформационной системы. Выбор метода, строгость его организации и исполнения определяют успех и эффективность применения ГИС.

Как уже отмечалось ранее, современные геоинформационные системы, как правило, имеют подсистемы обработки аэро- и космических фотографических или нефотографических (радиолокационных и тепловых) снимков. Получаемые в результате ортофототрансформирования изображения являются основой для создания базовых топографических планов и карт, которые в свою очередь представляют собой в ГИС базу для пространственного размещения информации. Преобразовывать цифровые изображения можно не только в прямоугольную систему координат, но практически в любую из применяемых в картографии. В процессе создания ортофотоизображений программными средствами улучшается качество изображений: проводится выравнивание по оптической плотности, повышается проработка деталей в тенях, изменяется контрастность изображений, цвет изучаемого класса объектов и т. п. Улучшение качества изображения способствует повышению точности фотограмметрической обработки и интерпретации изображений.

5.2 Характеристика подсистем  мониторинга земель дистанционными   методами

    В систему мониторинга земель входят наземная, авиационная и космическая подсистемы.

Космическую подсистему используют для федерального и регионального мониторинга земель на территориях площадью 1 тыс. км² и более. Состоит она:

-из космических летательных аппаратов;

-бортовой аппаратуры  дистанционного зондирования;

-средств передачи информации, получаемой при зондировании;

-средств приема, регистрации  и хранения информации на специальных пунктах, расположенных на Земле;

-технических и программных  средств отраслевой и межотраслевой обработки получаемой информации.

В космической подсистеме используют КЛА, съемочные и технические средства, разрабатываемые специально для решения задач государственного мониторинга земель и экологического мониторинга территорий. Также можно использовать спутники и бортовую аппаратуру, принадлежащие другим ведомствам. Для обеспечения комплексного многоцелевого мониторинга земель на борту космического аппарата устанавливают несколько съемочных систем, работающих в различных спектральных зонах: фотоаппаратура,   многозональные  сканеры,   радиолокаторы  и другие.

Для реализации космического мониторинга земель разрабатывают комплексный план космических съемок, включающий следующие сведения: тип используемого космического летательного аппарата; типы съемочных систем, требуемая периодичность съемок; объекты съемки с указанием географических координат границ. План космических съемок формируется на основе заявок, поступающих от фирм и организаций, осуществляющих мониторинг земель.

Для проведения анализа  многолетних изменений категорий  земель и экологических систем существуют отечественные и зарубежные архивные фонды материалов космических съемок. В Российских фондах содержатся снимки, полученные с космических аппаратов серии «РЕСУРС-Ф», «ОКЕАН-О», «АЛМАЗ», станции «МИР» и др.

Авиационную подсистему используют для проведения мониторинга на региональном и локальном уровнях.

Съемки проводят с высотных (тяжелых), средневысотных и низколетающих (легких) воздушных аппаратов.

Высотные летательные аппараты: ТУ-134СХ, АН-30, ИЛ-20 и другие средства применяют при съемке достаточно больших площадей. Они оборудованы комплексами автоматического самолетовождения, использующими для навигации данные GPS -аппаратуры. Самолеты подобного класса представляют собой летающие лаборатории с комплексом различной аппаратуры дистанционного зондирования.

Например, с самолета ТУ-134СХ можно выполнять съемку:

-многозональной сканерной  системой, обеспечивающей получение информации в цифровом виде в нескольких спектральных зонах (в том числе и тепловом интервале);

-радиолокационной станцией  бокового обзора «Нить-С1СХ» —  длина волны радиоизлучения 3 см, полоса обзора земной поверхности с высот съемки 3,5 и 6,5 км соответственно 15 и 37,5 км, масштабы радиолокационных изображений 1:М = 1:10 0000...500 000;

-аэрофотоаппаратами типа  ТАФА-10, МКВ, многозональной аэрофотокамерой МСК-4 и др.

Средневысотные самолеты АН-2, АН-28, ВСХС и другие используют для аэрофотосъемки, аэровизуальных наблюдений, съемок с использованием видеоаппаратуры.

Низколетающие летательные  аппараты (ЛА) используют для проведения локального мониторинга земель. Широко применяют мотодельтапланы и беспилотные дистанционно управляемые ЛА. Например, на малом дистанционно управляемом летательном аппарате (МДПЛА) устанавливают съемочные системы для регистрации пассивного излучения в спектральном интервале (0,5... 14мкм), проводят аэрофотографирование в крупных масштабах малыми аэрофотоаппаратами типа АФА-39. Управление полетом и съемкой выполняют на удалении до 50 км при высотном потолке 3000 м и крейсерской скорости ЛА до 100...110 км/ч. В подсистему наземных работ входят:

-обеспечение дистанционного  мониторинга земель опорной информацией для организации баз данных, используемой при обучении интепретационных систем (автоматизированный метод дешифрирования). Оценка дешифрирования материалов аэро- и космических съемок;

-калибровка технических  средств дистанционного зондирования, учет влияний атмосферы, географическая (геодезическая) привязка материалов аэро- и космических съемок, организация пунктов первичной обработки данных, подготовка экспресс-информации.

Наземные наблюдения проводят на тестовых участках, соответственно локального, регионального и федерального значения. Основной критерий выбора тестового участка (полигона) — представительность (репрезентативность) объектов, гарантирующая достоверность получаемой информации. Тестовые участки выбирают на основании изучения многолетних статистических данных: климатических показателей, категорий земель и состояния земельного фонда, наличия и интенсивности эрозии, заболачивания, засоления, загрязнения почв, размещения транспортных и промышленных предприятий, состояния водных объектов и т.п. Район, располагающий группой представительных тестовых участков, принимают как базовый.

Данные подсистемы наземных наблюдений представляют в виде текстовых описаний, таблиц, гистограмм, картографической продукции и т. п. Наиболее существенная часть анализа результатов наземных наблюдений — прогнозирование проявления форм и динамики развития контролируемых объектов и явлений, определение взаимосвязей между параметрами исследуемых объектов и их изображениями или результатами измерений излучений, характеризующих свойства этих объектов.

 

 

 

Заключение:

    Подводя итоги проведенной работы можно сказать, что материалы, получаемые в результате выполнения аэро- и космических съемок, используют при решении разнообразных задач изучения земной поверхности. По снимкам, полученным с воздушных или космических носителей, изготавливают карты и планы, используемые в земельном кадастре и землеустройстве, определяют геодезические координаты изобразившихся точек местности, границы изучаемых объектов, их принадлежность к соответствующему классу, а также их качественные характеристики.

    Использование  спутниковых наблюдений совместно  с данными дистанционного зондирования  оперативно пополняют пространственную  информационную базу, на основе  которой формируется Единый государственный  реестр земель, ведется регистрация  прав на земельные участки и прочно связанные с ними объекты недвижимого имущества, осуществляется земельный контроль и иные функции государственного управления земельными ресурсами.

    Соответственно можно  сделать вывод о том, что  инновационные технологии прочно вошли в нашу жизнь во всех сферах ее проявления.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы:

1. Обиралов А.И. Фотограмметрия и дистанционное зондирование: учебник для вузов. М.:КолосС, 2006 г.
2. Савиных В.П., Соломатин В.А. Оптико-электронные системы дистанционного зондирования: Учебник М.:-Недра, 1999 г.
3. Басова И.А., Разумов О.С. Спутниковые методы в кадастровых и землеустроительных работах: Учебное пособие –Тула: Изд-во ТулГу, 2007 г.
4. Неумывакин Ю.К. Земельно-кадастровые геодезические работы: учебник для вузов-М.: КолосС, 2005 г.
5. Серапинас Б.Б. Глобальные системы позиционирования: М.: ИКФ «Каталог», 2002 г.
6. Межерис Р. Лазерное дистанционное зондирование М.: Мир, 1987 г.
7. Лабутина Л.А. Дешифрирование аэрокосмических снимков: учебное пособие для вузов М.: Аспект Пресс, 2004 г.
8. Савиных В.П., Малинников В.А. География из космоса: учебно-методическое пособие М.:, 2000 г.
9. Обиралов А.И., Лимонов А.Н., Гаврилова Л.А. Фотограмметрия М.: КолосС 2004 г.
10. Кондратенков Г.С. Радиолокационные системы дистанционного зондирования М.: Радиотехника, 2005 г.
11. www.gps-info.ru/articles