Технології збору інформації за матеріалами аерокосмічних зйомок

Начало формы

Матеріали дистанційного зондування одержують у результаті неконтактної зйомки з літальних повітряних і космічних апаратів, суден і підводних човнів, наземних станцій. Отримані документи різноманітні за масштабом, розширенням, геометрією, спектром і іншими властивостями. Все залежить від виду та висоти зйомки, застосовуваної апаратури, а також від природних особливостей місцевості, атмосферних умов і т.п.

Головні якості дистанційних зображень, що особливо корисні для складання карт, - це їх висока детальність, одночасне охоплення великих ділянок, можливість отримання повторних знімків і вивчення важкодоступних територій. Завдяки цьому дані дистанційного зондування знайшли в картографії різноманітне застосування: їх використовують для складання та оперативного оновлення топографічних і тематичних карт, картографування маловивчених і важкодоступних районів (наприклад, високогір'я). Нарешті, аеро- і космічні знімки служать джерелами для створення загальногеографічних і тематичних фотокарт. Зйомки ведуть у видимій, ближній інфрачервоній, тепловій інфрачервоній, радіохвильовій та ультрафіолетовій зонах спектра. При цьому знімки можуть бути чорно-білими зональними і панхроматичний, кольоровими, кольоровими спектрозональними і навіть - для кращої розрізнення деяких об'єктів - псевдокольоровими, тобто виконаними в умовних кольорах.

Слід відзначити особливі переваги зйомки в радіодіапазоні. Радіохвилі, майже не поглинаючись, вільно проходять через хмарність і туман. Нічна темрява теж не перешкода для зйомки, вона ведеться за будь-якої погоди і в будь-який час доби.

Головні переваги аерознімків, космічних знімків і цифрових даних, що одержуються в ході дистанційного зондування, - їх велика оглядовість і одномоментність. Вони покривають великі, у тому числі важкодоступні, території в один момент часу і в однакових фізичних умовах. Знімки дають інтегроване і разом з тим генералізоване зображення всіх елементів земної поверхні, що дозволяє бачити їх структуру та зв'язки. Дуже важлива перевага - повторність зйомок, тобто фіксація стану об'єктів в різні моменти часу і можливість простежування їх динаміки.

Існує кілька основних напрямів застосування матеріалів дистанційного зондування в цілях картографування:

· складання нових топографічних і тематичних карт;

· виправлення та оновлення існуючих карт;

· створення фотокарт, фотоблокодіаграм та інших комбінованих фото картографічних моделей;

· складання оперативних карт і моніторинг.

Складання оперативних карт - ще один важливий вид використання космічних матеріалів. Для цього проводять швидку автоматичну обробку вхідних дистанційних даних і перетворення їх у картографічний формат. Найбільш відомі оперативні метеорологічні карти. В оперативному режимі і навіть в реальному масштабі часу можна складати карти лісових пожеж, повеней, розвитку несприятливих екологічних ситуацій та інших небезпечних природних явищ.

Космофотокарти застосовують для стеження за дозріванням сільськогосподарських посівів і прогнозу врожаю, спостереження за накопиченням і сходом сніжного покриву на великих просторах і тому подібними ситуаціями, сезонною динамікою морських льодовиків.

Оперативне стеження і контроль за станом навколишнього середовища і окремих її компонентів за матеріалами дистанційного зондування і картам називають аерокосмічним (або картографо-аерокосмічним) моніторингом.
Моніторинг передбачає не тільки спостереження за процесом чи явищем, але також його оцінку, прогноз поширення та розвитку, а крім того - розробку системи заходів щодо запобігання небезпечних наслідків або підтримання сприятливих тенденцій. Таким чином, оперативне картографування стає засобом контролю за розвитком явищ і процесів і забезпечує прийняття управлінських рішень.

Найголовніше значення для реалізації програми створення служби моніторингу навколишнього середовища мають дистанційні (аерокосмічні) засоби і методи, так як одним із шляхів створення глобальної системи моніторингу є картографічний.

Блок-схема структури космічної системи вивчення природних ресурсів Землі (ВПРЗ) показана на блок-схемі 2.

Блок-схема 2. Структура космічної системи вивчення природних ресурсів

Структура космічної системи ВПРЗ складається з системи управління структурою і чотирьох основних підсистем: отримання космічної інформації, додаткової дистанційної інформації, збору та зберігання інформації, обробки інформації.

Підсистема отримання космічної інформації включає: космічні носії вимірювальної апаратури - штучні супутники Землі, пілотовані космічні кораблі (ПКК) і орбітальні станції (ОС); вимірювальну апаратуру, встановлену на космічних носіях; апаратуру, що передає отриману інформацію на Землю (на пункти прийому інформації - ППІ) в підсистему збору інформації.

Дані, отримані за допомогою космічної вимірювальної підсистеми, містять для кожного окремого елемента природного об'єкта інформацію про його стан. Ці дані передаються на пункти прийому інформації і звідти в банк даних підсистеми збору інформації на зберігання.

Підсистема отримання додаткової дистанційної інформації об'єднує засоби і методи отримання дистанційної інформації про природні й антропогенно змінені об'єкти, що здійснюються в основному в межах тропосфери.

У цю підсистему включені: авіаційні засоби (літаки-лабораторії та вертольоти); судна-лабораторії, наземні пересувні лабораторії, встановлена ​​на цих носіях вимірювальна апаратура, встановлена ​​на них апаратура, що передає отриману інформацію на пункт прийому інформації.

Підсистема збору і зберігання інформації формує банк даних величезного і постійно змінюваного обсягу різного виду інформації.
Завдання цієї підсистеми - формування, зберігання і управління базою даних, знаходження необхідної для певних конкретних цілей інформації та оперативна передача її в блок підсистеми обробки інформації.

База даних повинна містити:

· різночасові і різномасштабні матеріали космічних і аерофотозйомок;

· характеристики вимірювальної апаратури;

· результати наземних (натурних) вимірювань (виконаних синхронно з космічними зйомками) параметрів стану природного середовища в окремих пунктах земної поверхні;

· різночасові і різномасштабні картографічні матеріали (топографічні та спеціальні тематичні карти);

· статистичні та інші дані.

Ця структура (збирання, зберігання, управління базою даних) підсистеми повинна забезпечити оперативний обмін інформацією між її частинами і доступ до неї підсистеми обробки інформації.

Підсистема обробки інформації полягає в оперативній обробці отриманої з банку даних інформації і видачі результатів обробки у вигляді картографічних матеріалів в необхідному масштабі.

Обробляють матеріали візуально-інструментальним (з використанням оптико-механічних приладів) методом і з використанням ЕОМ і переведенням даних з комп'ютера на цифрову карту.

Вихідні документи - тематичні і спеціальні карти, схеми, графіки, таблиці, методичні матеріали тощо. Вони повинні бути отримані в результаті обробки картографічної, економіко-статистичної та іншої інформації про досліджувані райони з обов'язковим використанням результатів наземних обстежень в найбільш характерних природних, сільськогосподарських, гідрогеолого-меліоративних і водогосподарських зонах досліджуваних регіонів відповідно до розроблюваних рівнів системи моніторингу.

Таким чином, основна мета робіт по впровадженню та розвитку методів аерокосмічного моніторингу в галузі - вдосконалення встановлення кореляційних зв'язків між оптичними властивостями екологічних комплексів (природних і антропогенно змінених), відображеними на аерокосмічних зображеннях, і їх властивостями в системі різних природних ознак (фізичної, біологічної, хімічної та ін), спрямованими на виявлення існуючих залежностей між геологічною будовою місцевості та її рельєфом, гідрографією, грунтами, рослинністю та іншими елементами ландшафту, для розробки та вдосконалення методів регіональних комплексних досліджень, оцінки природно-екологічних і антропогенних умов території при проектуванні та проведенні землевпорядних заходів з метою збереження екологічної рівноваги.

Аерокосмічний моніторинг дозволяє одночасно отримувати об'єктивну інформацію та оперативно виконувати картографування території практично на будь-якому рівні територіального поділу: країна - область - район - група господарств (землекористування) - конкретне сільськогосподарське угіддя - культура.

Система аерокосмічного моніторингу дозволяє регулярно і оперативно проводити:

· інвентаризацію земельного фонду земель сільськогосподарського призначення;

· ведення земельного кадастру;

· уточнення карти землекористування;

· інвентаризацію сельбищних земель, їх інфраструктури (міст, селищ, сіл, в тому числі великих "неперспективних" і занедбаних);

· інвентаризацію земель меліоративного фонду;

· оцінку меліоративного стану земель та ведення динамічного меліоративного кадастру;

· підготовку та систематичне оновлення каталогів земель, що знаходяться у фонді перерозподілу;

· контроль над темпами освоєння нових земель;

· розробку екологічного обгрунтування природокористування в районах традиційного і нового сільськогосподарського освоєння;

· планування раціонального землекористування, проведення своєчасної інвентаризації осередків (зон) дефляції, водної та вітрової ерозії, деградації грунтів і рослинного покриву;

· інвентаризацію земель, включених до складу природоохоронного, рекреаційного та історико-культурного призначення, а також особливо цінних земель;

· складання карт динаміки природних і антропогенних процесів і явищ;

· складання прогнозних карт несприятливих процесів, що активізуються в результаті нераціональної господарської діяльності;

· сполучення картографічної інформації із статистичними даними.