Аэрокосмические иследования

 

Реальность: анализ снимков "Ресурс-ДК"

 

 А теперь о том,  что есть: первые изображения,  переданные российским спутником  дистанционного зондирования Земли  "Ресурс-ДК", не только подтверждают  работоспособность бортовых систем  и целевой аппаратуры, но и  наглядно демонстрируют масштабы  успеха отечественных разработчиков,  а также те трудности, которые  им удалось преодолеть. Научный  Центр оперативного мониторинга  Земли представил первые изображения,  полученные камерами российского  спутника "Ресурс-ДК". Аппарат  был выведен в космос 15 июня 2006 года ракетой-носителем "Союз-У". По данным фрагментам можно получить представление о характеристиках получаемой информации на начальном этапе летных испытаний. По завершении этапа летных испытаний и после ввода "Ресурса-ДК" в штатную эксплуатацию потребители получат возможность заказа информации.

 

 Таблица 3. Тактико-технические  и целевые характеристики спутника "Ресурс-ДК" (данные НЦ ОМЗ)

Характеристика, параметр Значение

 

 Разрешение на местности  при съемке с высоты H=360 км в  надире, м 

 

 

 В панхроматическом  диапазоне >=1,0

 

 В узких спектральных диапазонах до 3,0

 

Спектральные  диапазоны, мкм:

 

 Панхроматический диапазон  от 0,58 до 0,8

 

 В узких спектральных  диапазонах  от 0,5 до 0,6

 

 от 0,6 до 0,7

 

 от 0,7 до 0,8

 

 Количество диапазонов, снимаемых одновременно               до 3

 

 Полоса захвата с  H=360 км (при съемке в надир), км             до 28

 

 Скорость передачи данных по радиолинии, Мбит/с                 150,300

 

 Оперативность передачи  информации, ч 

 

 

 При съемке в пределах радиовидимости ППИ  Реальный масштаб времени (РМВ)

 

 При глобальном наблюдении  с использованием бортового запоминающего  устройства при передачи информации на один ППИ                                                                от РМВ до 13 ч

 

 Максимальная суточная  производительность, млн. кв. км    до 1,0

 

 Протяженность маршрутов съемки, км   от 15 до 2000

 

 Наклонение орбиты, град   70

 

 Срок активного существования КА, год    3

 

 Масса Ка, кг     6570

 

Специалисты по системам приема спутниковой информации, анализируя первые изображения, в первую очередь  подчеркивают их крайнюю важность для  страны. Важность создания в России такой системы нельзя недооценивать - она представляет собой существенный шаг вперед по сравнению с космическими системами предыдущего поколения, без которого дальнейшее развитие систем мониторинга Земли из космоса  невозможно. Заслуги разработчиков  аппарата из самарского ЦСКБ "Прогресс" достойны высших оценок. Разумеется, от принципиально нового спутника нельзя требовать невозможного.

 

 Отмечаются характерные  особенности изображений, обусловленные  спецификой камер аппарата - например, характерные разноцветные штрихи  от движущихся автомобилей на  синтезированном из цветного  изображении (г. Измир), вызванные  не одновременной съемкой различных  каналов. Ряд признаков (в частности,  эллиптичность цистерн на снимке) изображения аэродрома во Франкфурте, снятого с малым креном, могут  говорить о том, что, вероятно, оно подверглось заметной геометрической  коррекции. Но, тем не менее,  представленные изображения наглядно  демонстрируют главное - у России  появился собственный аппарат  дистанционного зондирования, способный  стать основой для создания  аппаратов, которые ни в чем  не будут уступать даже лучшим  мировым аналогам.

 

4.2. Цифровые системы съёмки

 

 Из космических цифровых (сканерных) систем съёмки представляют  интерес американские спутники  серии LANDSAT, функционирующие с  1972 г. На спутниках LANDSAT устанавливали  два типа цифровой аппаратуры: MSS (multispectral scanner) и TM (Thematic Mapper). MSS снимает 4 зоны спектра. Пространственное разрешение около 80 м, радиометрическое разрешение - 6 бит (64 градации яркости в каждой зоне спектра). Сканер TM имеет 7 зон съёмки. Пространственное разрешение 30 м, радиометрическое разрешение - 8 бит (256 градаций яркости в каждой зоне спектра). Площадь кадра LANDSAT 185x170 км, т.е 31 450 км2 (рис. 4).

Американские метеоспутники NOAA запускаются с 1960 г. Их полярная орбита имеет наклонение 98,89 градусов, т.е. они в состоянии снимать практически  всю поверхность Земли, включая  полярные районы. Съёмки ведутся в 5 каналах, пространственное разрешение 1 100 м, полоса охвата 2 700 км.

 

 Французская космическая  система SPOT функционирует с 1986 г. Пространственное разрешение 10 м в чёрно-белом панхроматическом  диапазоне и 20 м в многозональном  режиме (три диапазона). Размер кадра  60x60 км (рис. 5).

Индийские спутники IRS ведут  съёмку в 4 диапазонах с разрешением  около 20 м. Размер кадра 145 км.

В России работают цифровые системы низкого и среднего разрешения на базе ИСЗ серии «Метеор», а  также цифровые системы высокого разрешения на базе спутников серии  «Ресурс-О» и «Океан». Снимки со спутника «Метеор» распространяет НПО «Планета» (Федеральная служба России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды). Пространственное разрешение этих снимков 700x1400 м, ширина полосы охвата 3 100 км.

 

 Определённый интерес  в целях использования в ГИС  представляют снимки со спутников  серии «Ресурс-О» и «Океан». Эти спутники оборудованы сканерами МСУ-СК (5 диапазонов съёмки, пространственное разрешение 160 м) и МСУ-Э (три диапазона съёмки, пространственное разрешение 40-45 м) (рис. 1).

 

Радарные космические  съёмки в России успешно вёл аппарат  «Алмаз-1» в 1991-1992 гг. Пространственное разрешение на местности 10-15 м. Ширина полосы охвата 40-56 км.

 

 Европейские спутники ERS-1 и ERS-2 имеют пространственное  разрешение 26,3x30 м с полосой захвата  около 100 км.

 

 Японский спутник JERS-1 (FUYO-1) имеет пространственное разрешение 18 м с полосой захвата 75 км.

 

 Канадский спутник  RADARSAT обеспечивает пространственное  разрешение 9 м с полосой захвата  45 км.

 

 Существенное преимущество  радарных систем дистанционного  зондирования над остальными  заключается в практически полном  отсутствии влияния облачности  на качество снимка.

5. СВЯЗИ С ДРУГИМИ НАУЧНЫМИ  ДИСЦИПЛИНАМИ

 

 Возникновение и современное  развитие аэрометодов в геологии основано на широком использовании при исследованиях поверхности земли достижений авиации, фотографии, фотограмметрии, геофизики, геоботаники и других отраслей наук. Во взаимодействии аэрокосмического зондирования с географическими науками наблюдается определённая двойственность. С одной стороны, аэрокосмические методы можно отнести к какой-либо конкретной науке, привлекающей их для исследования своего предмета. С другой стороны, теоретическое обобщение конкретных приложений способствует становлению аэрокосмического зондирования как самостоятельной дисциплины со своей логикой развития. С позиции этой дисциплины сферы других наук являются областью её практического применения.

 

 Геология, геохимия, геофизика, геокриология, география, гидрология, океанология, геодезия, землеведении и многие другие науки, широко использующие космические методы и средства исследования. Например, в палеогеодинамике мы можем подтверждать теорию геотектоники плит, путём исследований из космоса.

 

 ДЗЗ сейчас применяется во всех сферах нашей жизни: от глобальных до локальных исследований планеты.

6. ИССЛЕДОВАНИЯ, ПРОВОДИМЫЕ  В ИНСТИТУТАХ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО  ПРОФИЛЯ НОВОСИБИРСКОГО ЦЕНТРА  СО РАН И ЛЕКЦИОННЫЕ КУРСЫ  НА ГГФ НГУ.

 

 Аэрокосмические методы  рассматриваются в лекционных  курсах ГГФ НГУ. Не только  в рамках курса «Методика и  техника поисковых и разведочных  работ», который изучают геохимики  и геологи на 2-4 курсах. Лекции  читает д.г.-м.н., профессор В.И.Сотников. В настоящее время преподавание курсов ГИС является требованием Министерства природных ресурсов ко всем профильным геологическим ВУЗам.

 

 На втором курсе,  во втором семестре геологам  доцент Дементьев В. Н читает  курс «Введение в ГИС». И в  первом семестре третьего курса  доцент Зольников И. Д. преподаёт  дисциплину «Геоинформационные  технологии в науках о Земле». На картографии также рассматривают  аэрокосмические методы картирования. Геофизики изучают аэрокосмические  методы по своей программе.

 

 В институтах геологической  профиля Новосибирского центра  СО РАН Снимки из космоса  и аэроснимки используются в незначительной степени. Бывают случаи, когда необходимо получить информацию о отдаленных районах, а другие методы изучения местности не подходят, тогда используют материалы аэросъемок. А материалы дистанционного зондирования очень широко применяются не только в аспирантских работах, но и в исследовательских программах институтов.

 

 В институте космических исследований (ИКИ) проходила Третья открытая всероссийская конференция «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса (Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов)», в которой приняли участие более 400 человек из 100 с лишним организаций России, Украины, Казахстана, Белоруссии, Грузии, Азербайджана, США, Германии и других стран.

 

 В программный комитет  конференции вошли ведущие ученые, работающие в области ДЗЗ, в  том числе 14 академиков и членов-корреспондентов  РАН. Руководил комитетом вице-президент  РАН академик Н.П.Лаверов.

 

 На форуме представителями  Роскосмоса были представлены планы развития российской группировки спутников ДЗЗ.

 

 Согласно этим планам  в 2006–2015 гг. планируется создание  семи космических комплексов  ДЗЗ и наземной инфраструктуры. Всего на орбиту предполагается  вывести три типа спутников:  аппараты гидрометеорологического  наблюдения («Метеор-3М», «Электро»), КА  мониторинга Земли («Канопус В1» (2007 г.), «Канопус В2» (2009 г.), «Ресурс П-1» (2010 г.) и «Ресурс П-2» (2011–2015гг.)) и радиолокационные аппараты «Аркон 2-М» и «Аркон 2-1» (2008–2015 гг.).

 

 В рамках программы  воссоздания отечественной системы  ДЗЗ запуск первого многоцелевого  спутника «Метеор-3М» был осуществлён  в конце 2006 г. Аппарат предназначен  для мониторинга природных ресурсов, контроля состояния окружающей  среды, гидрометеорологического  и гелиогеофизического обеспечения.

 

 Самое высокое пространственное  разрешение в панхроматическом  режиме на сегодняшний день  имеют: корейский спутник Kompsat-2 - 1 м (рис. 6), израильский спутник  EROS-B1 - 70 см (рис. 7) и американские  спутники Ikonos - 1 м (рис. 8), Quick Bird II - 61 см (рис. 9) и WorldView-1 - 47 см (рис. 10).

Развертывание собственной  группировки спутников ДЗЗ позволит России независимо решать задачи постоянного  дистанционного мониторинга окружающей среды, природных и антропогенных  объектов, а также стать полноценным  участником глобальных международных  систем мониторинга.

 

 На конференции обсуждались  современные проблемы дистанционного  зондирования, связанные с мониторингом  состояния поверхности суши, океана, атмосферы и растительности, по  направлениям: дистанционные методы  исследования атмосферных и климатических  процессов, дистанционные исследования  поверхности океана и ледяных  покровов, спутниковые методы в  геологии и геофизике, методы  дистанционного зондирования растительных  и почвенных покровов, спутниковый  мониторинг лесных пожаров.

 

  Параллельно с форумом  работала Научная школа для  молодых ученых, во время которой  ведущие российские и зарубежные  ученые прочитали обзорные лекции  по актуальным проблемам развития  методов и систем дистанционного  зондирования Земли и использования  технологий спутникового мониторинга  для решения различных геологических  задач.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

 Выполненное изучение  материалов различных источников  значительно повысило мои знания  по данному вопросу. А также показало, что использование материалов космических съемок в совокупности с геоинформационными технологиями, и на начальных этапах и в процессе выполнения минералогических исследований и прогнозно-поисковых работ позволяет актуализировать архивную «бумажную» геолого-картографическую информацию, существенно уточнить и получить новые данные об особенностях геологического и в том числе глубинного строения площадей, значительно локализовать рудоперспективные площади.

 

 Написание данной курсовой  работы помогло улучшить навыки  реферирования научной литературы, оформления.

 

 

СЛОВАРЬ ОСНОВНЫХ ТЕРМИНОВ

 

Аэровизуальное наблюдение – визуальное наблюдение, проводимое непосредственно в полёте.

 

Аэрокосмическаяфотосъёмка – фотосъёмка, производимая из космоса.

 

Аэросъёмка – фотосъемка, производимая с воздуха.

 

Аэрофотоэлектронные методы – методы, в которых используют специальные приёмные системы и преобразователи, основанные на различных физических принципах.

Геоинформационные системы (также ГИС — географическая информационная система) — системы, предназначенные  для сбора, хранения, анализа и  графической визуализации пространственных данных и связанной с ними информации о представленных в ГИС объектах. Другими словами, это инструменты, позволяющие пользователям искать, анализировать и редактировать  цифровые карты, а также дополнительную информацию об объектах, например высоту здания, адрес, количество жильцов.

 

Дистанционное зондирование - это процесс, по средствам которого, мы можем наблюдать за объектом, группой объектов или явлений  без непосредственного контакта с ними.

 

Радиолокационная съёмка – съёмка, основанная на регистрации  отраженных радиоимпульсах узкой направленности в микроволновом диапазоне.

 

Радиометрическая разрешающая

 способность определяется  количеством градаций значений  цвета соответствующих переходу  от яркости абсолютно "черного"  к абсолютно "белому".

 

 Иными словами под  радиометрической разрешающей способностью  понимается - число градаций цвета