Современные концепции дистанционного зондирования земли

Так как государственные  топографические карты основных масштабов для России уже созданы, составление топографических карт заново требуется реже – только в случае кардинальных изменений, таких, как строительство новых городов и крупных сооружений. [12]

В качестве первичного материала  для топографических карт традиционно  использовались аэрофотоснимки. Космические  цифровые снимки открывают новые  возможности: удешевление повторных  съемок, увеличение площади охвата местности и снижение искажений, связанных с рельефом. Кроме того, упрощается генерализация изображения на мелкомасштабных картах: вместо трудоемкого упрощения крупномасштабных карт можно сразу использовать космические снимки среднего разрешения. Поэтому съемки из космоса используются все шире и шире, и в перспективе могут стать основным методом обновления топографических карт.

При обновлении карт наносятся  лишь изменения контуров элементов, а при составлении карт необходимо определить точное положение этих элементов. Поэтому для составления топографических карт требуются космические снимки более высокого разрешения, чем для их обновления.

При выборе снимков для  составления карт определенного  масштаба учитывают графическую  точность рисовки и печати карт (0.1 мм). Например, снимки должны иметь пространственное разрешение не хуже 100 м для карт масштаба 1:1000000 и не хуже 10 м для карт масштаба 1:100000. Например, снимки Landsat-7 ETM+ c размером пиксела 15 м позволяют составлять многие элементы содержания карт масштаба 1:200000 и мельче.

Следует учитывать, что  при составлении и обновлении топографичсеких карт определенного  масштаба одни и те же типы космических  снимков могут быть пригодны или  непригодны для различных элементов  содержания топографических карт.

Космические снимки позволяют ускорить составление и обновление не только топографических карт, но и тематических, открыть новые явления, а так же создать новые типы карт. Например, только на космических снимках видны системы облачности, оперативная съемка которых позволяет метеорологам уточнять прогнозы и следить за опасными стихийными явлениями, например, ураганами. Геологи составляют по мелкомасштабным космическим снимкам карты кольцевых структур, необходимые для разведки полезных ископаемых. На крупномасштабных аэроснимках эти структуры не видны.

Снимки широко используются для обновления геологических, геоморфологических, почвенных, гидрологических, океанологических, метеорологических, геоботанических, ландшафтных карт. Для каждого типа тематических карт имеется своя методика их составления и обновления по космическим снимкам, использующая в определенном сочетании рисунок снимка и значения яркости в каждой его точке (соответствующие спектральной отражательной способности поверхности, ее температуре или другим характеристикам, в зависимости от типа снимка). Использование космических снимков при составлении тематических карт способствует увеличению детальности карты и рисовке контуров, в большей мере соответствующих природному рисунку.

При тематическом картографировании требования к точности нанесения положения объекта обычно несколько ниже, чем для топографических карт. Поэтому по одним и тем же снимкам можно составлять тематические карты более крупного масштаба. Например, снимки, получаемые со спутника IRS с размером пиксела 5,8 метра, пригодны для создания некоторых элементов содержания топографических карт масштаба 1:50000, а для целей тематического картографирования – вплоть до масштаба 1:10000 (конечно, это зависит и от тематики карт).

Важно отметить, что использование космических снимков, в сочетании с полевыми исследованиями, позволяет оперативно обновлять различные серии государственных карт, в том числе карты лесной таксации, карты почв, геоботанические карты. [20]

 

4.3. Задачи, решаемые с  помощью космических снимков в сельском хозяйстве

 

В нашей стране использование данных дистанционного зондирования в сельском хозяйстве представляет собой быстро развивающееся и перспективное направление. Материалы космической съемки могут помочь как для решения комплексных задач управления сельскохозяйственными территориями, так и в узкоспециализированных направлениях.

Типичными задачами в  этой области являются: инвентаризация сельскохозяйственных угодий; контроль состояния посевов; выделение участков эрозии, заболачивания, засоленности и опустынивания; определение состава почв; оценка биомассы и прогноз урожайности; изучение и оценка пастбищных ресурсов; инвентаризация и картографирование земельных угодий; изучение динамики сельскохозяйственного использования земель; контроль за проведением агротехнических мероприятий; изучение систем земледелия, типов организации сельскохозяйственной территории. [9]

Инвентаризация  и картографирование земельных  угодий. Снимки высокого разрешения со спутников Ресурс-Ф обеспечивают составление карт сельскохозяйственных угодий, земельно-кадастровых карт, фотопланов землепользования в масштабах вплоть до 1:50000 и 1:25000. Возможность периодического повторения космических съемок позволяет решить вопрос о регулярном обновлении карт земельных угодий, что крайне важно в связи с их быстрым устареванием. Создаются и обзорные карты земельных угодий на территорию страны и мира. Для этого выполнено эталонное дешифрирование угодий на снимках в различных природных и сельскохозяйственных районах, выявлены признаки разных типов сельскохозяйственных земель; использовалось районирование территории по структуре изображения, характерной для различных типов сельскохозяйственных земель.

Космические снимки используют для пополнения сельскохозяйственной статистики и ее регулярного обновления. Сельскохозяйственная администрация Европейского экономического сообщества инициировала работы по проекту, связанному с использованием снимков SPOT для этих целей; по этим снимкам получают данные о площадях под культурами разной экономическом значимости, продуктивности этих культур, их используют для прогноза урожайности как в странах ЕЭС, так и вне его. Космические методы должны обеспечить сбор статистических данных о сельскохозяйственных площадях в мировом масштабе для международных организаций (например, ФАО). С этой целью для девяти регионов земного шара разработаны таблицы по семи типам землепользования и 25 основным сельскохозяйственным культурам мира. Сведения о земельных угодьях, их площадях, типах сельскохозяйственных культур и площадях, занятых под ними, можно получать непостредственно по снимкам при их компьютерной обработке и без составления традиционных карт.

Для проведения мониторинга сельскохозяйственных территорий используются космические снимки высокого разрешения, позволяющие решать задачи исследования гидрологического режима почв, установления источников и границ обводнения, выделения (по косвенным признакам) ареалов распространения различных видов растений. Данные дистанционных измерений помогают следить за состоянием естественных угодий, пастбищ и сенокосов, выявлять и контролировать развитие эрозионных процессов, и вырабатывать противоэрозионные мероприятия.

Космические снимки позволяют  в режиме, близком к реальному  времени, получать достоверную информацию на обширные территории с высокой степенью детализации. По спутниковым данным после математической обработки можно строить точные карты землепользования. Наборы последовательных снимков дают возможность оценить изменения в использовании земель и одновременно дать прогноз продуктивности сельскохозяйственных культур.

Таким образом, начавшееся активное внедрение методов решения  задач с помощью данных дистанционного зондирования, поднимает сельскохозяйственное производство на качественно новый  уровень. [20]

 

 

 

 

4.4. Космические снимки: решения для лесного хозяйства

 

С 40-х гг. XX в. аэрофотометоды традиционно применяются в лесном хозяйстве; в 70-х гг. к ним добавились космические методы. Основные направления их применения – инвентаризация лесов, мониторинг лесных пожаров, контроль за порядком лесопользования и восстановлением лесов, воздействием стихийных бедствий, насекомых-вредителей, промышленных выбросов.

Основные преимущества космической съемки перед традиционной аэрофотосъемкой лесов:

• возможность оперативного получения информации в течение нескольких дней (или даже часов). Такая оперативность необходима, в частности, при контроле за очагами развития лесных вредителей для своевременного проведения истребительных мероприятий;
• доступность снимков на разные даты в течение нескольких лет, что обеспечивается автоматическим непрерывным «сбросом» снимков со спутников и их хранением в базе данных;
• доступность снимков разного масштаба и разного пространственного разрешения сразу в цифровом формате, геопривязанных и приведенных к стандартной картографической проекции. Такие характеристики позволяют быстро «подключать» снимки к лесохозяйственным ГИС и базам данных;
• возможность бесплатного получения обзорных снимков низкого разрешения и невысокий уровень цен на снимки высокого разрешения вплоть до масштаба 1:25000. [9]

Изучение лесного  фонда и инвентаризация лесов. Для инвентаризации лесов используются два основных метода – фотостатистической и картографической инвентаризации; оба они связаны с применением космических снимков в комплексе с другими методами.

Фотостатистическая инвентаризация основана на сплошном дешифрировании космических снимков, по которым  осуществляется стратификация территории, и на дешифрировании выборочных участков небольшой площади (1 га) по аэроснимкам масштабов 1:5000 – 1:10000 (так называемых фотопроб) для получения средних таксационных характеристик (высота, диаметр крон, сомкнутость полога). В результате составляются планы лесонасаждений и карты лесхозов в масштабе 1: 50000 – 1: 100000.

Картографическая инвентаризация также основана на дешифрировании космических снимков, сопровождаемом выборочным аэровизуальным и наземным обследованием. Она завершается составлением тематических карт лесов масштабов 1: 100000 – 1: 200000.

Контроль за состоянием лесов. Космическая съемка позволяет организовать регулярное слежение за состоянием лесов, включая регистрацию изменений в лесном фонде – благоприятных и неблагоприятных, под воздействием природных факторов и в результате хозяйственной деятельности. Космические снимки высокого разрешения, по которым выявляются контуры вырубок, позволяют контролировать выполнение правил рубок, следить за лесовосстановлением на старых вырубках.

Охрана лесов  от пожаров. Большую роль играют космические съемки в охране лесов от пожаров, помогая разумно использовать лесную авиацию. Прогнозирование районов возможного возгорания лесов производится путем дешифрирования грозовой облачности. По снимкам выявляется и конвективная облачность, перспективная для вызывания искусственных осадков при борьбе с пожарами. Созданы автоматизированные системы по охране лесов от пожаров, составлению оперативных карт координат пожаров и площадей гарей.

Крупные лесные пожары надежно  дешифрируются на снимках с метеорологических  спутников малого и среднего разрешения по дымовым шлейфам, однако оперативные задачи обнаружения и организации тушения пожаров на ранних стадиях их возникновения по ним не решаются. Для этого используется многозональная информация в среднем и тепловом инфракрасном диапазоне, обеспечиваемая системой MODIS/Terra. Крупные пожары регистрируются датчиками среднего и теплового инфракрасного диапазона даже с геостационарных спутников. В числе продуктов первичной обработки снимков MODIS предусмотрено создание фотокарт очагов возгорания, оперативно выставляемых в Интернете. Таким образом, практически реализован мониторинг лесных пожаров. [17]

Примеры применения снимков  приведены  в приложении А.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В данной курсовой работе были рассмотрены основные аспекты  дистанционного зондирования Земли: его понятие, физические основы, современные космические системы изучения природных ресурсов и мониторинга окружающей среды, некоторые области применения данных дистанционного зондирования, в том числе и в сфере землеустройства, кадастра и мониторинга земель.

В заключении хотелось бы сказать, что данные дистанционного зондирования Земли, полученные с космических  аппаратов, являются источником получения  наиболее объективной и актуальной информации для решения задач  в различных сферах человеческой деятельности. Основные области применения спутникового дистанционного зондирования – получение информации о состоянии окружающей среды и землепользовании, оценка урожая сельскохозяйственных культур, оценка последствий стихийных бедствий, изучение загрязнения почвы, атмосферы, водных ресурсов. Данные дистанционного зондирования используют и для создания планов и карт, применяемых при землеустроительных и кадастровых работах.

Космическое зондирование, интенсивно развивающиеся в последние  десятилетия, в том числе и в нашей стране, представляет новые возможности для исследования земной поверхности. За этот период существенно возросли объем, разнообразие и качество материалов дистанционного зондирования. К настоящему времени накоплен огромный фонд (более 100 миллионов) аэрокосмических снимков, полностью покрывающих всю поверхность Земли.

 

 

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ

 

I. Нормативные правовые акты

1. «Принципы, касающиеся дистанционного зондирования Земли из космического пространства» (приняты 03.12.1986 Резолюцией 41/65 Генеральной Ассамблеи ООН). Действующее международное право. Т.3 – М.: Московский независимый институт международного права, 1997.

2. Закон РФ от 20.08.1993 № 5663-1 (ред. от 30.12.2008) «О космической деятельности» // Российская газета. – 06.10.1993. – №186.

3. Постановление Правительства РФ от 28.05.2007 № 326 «О порядке получения, использования и предоставления геопространственной информации» // Собрание законодательства РФ. – 04.06.2007. – №23.

4. Постановление Правительства РФ от 28.11.2002 № 846 «Об утверждении Положения об осуществлении государственного мониторинга земель» // Российская газета. – 05.12.2002. – №231.

II. Литература

5. Гарбук С.В., Гершензон В.Е. Космические системы дистанционного зондирования Земли. – М.: А и Б, 1997. – 296 с.