Информационное обеспечение научных и прикладных исследований на основе космической информации

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Экономические науки


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Международный электронный научный журнал ISSN 2307−2334 (Онлайн)
Адрес статьи: pnojournal. wordpress. com/archive15/15−02/ Дата публикации: 1. 05. 2015 № 2 (14). С. 51−59. УДК 528. 2
В. П. Савиных
Информационное обеспечение научных и прикладных исследований на основе космической информации
Статья раскрывает вопросы информационного обеспечения на основе космических исследований. Описана информационная поддержка земных исследований Описаны геоданные как новый информационный ресурс.
Описывается ряд особенностей термина «геоданные», который в современной трактовке вышел за рамки наук о Земле: лингвистическая, геоданных, технологическая, системная, прикладная, информационная, познавательная особенность.
Раскрываются данные дистанционного зондирования как инструмент информационной поддержки. Описаны методы обработки аэрокосмических изображений. Раскрываются стратегические и тактические задачи космической геодезии.
Описан ряд задач, которые позволяет по-новому решать космическая геодезия: спутниковая триангуляция, измерение протяженных объектов, измерение геопотенциала, спутниковая альтиметрия, создание геодезических сетей нового типа. Описаны особенности получения информации методами дистанционного зондирования.
Ключевые слова: информационное обеспечение, получение пространственной информации, информационная поддержка, космические исследования, моделирование
Information support of scientific and applied research on the basis of the space information
This article describes methods of information security. These methods are formed on the basis of space-based information. This article describes the information support of terrestrial research article describes geodata as a new resource.
Describes several features of the term & quot-Geodata"-, which in the modern interpretation has gone beyond the Earth Sciences: linguistic, geodatabase, process, system, application, information, informative feature.
This article describes the remote sensing data as a tool for information support article describes methods of aerospace image processing. This article describes the strategic and tactical problems of space geodesy. This article describes the features of information by means of remote sensing.
Describes a set of tasks, which allows new ways to solve space geodesy: satellite triangulation, measurement of extended objects, the measurement of geopotential, satellite altimetry, the establishment of geodetic networks of a new type. Describes the features of information by remote sensing methods.
Perspectives of Science & amp- Education. 2015. 2 (14)
— ISSN 2307−2334 (Online)
International Scientific Electronic Journal
Available: psejournal. wordpress. com/archive15/15−02/ Accepted: 10 April 2015 No. 2 (14). pp. 51−59.
V. P. SAViNYKH
Keywords: provision of information, spatial information, information support, space research, modeling
Введение
выходом человека в космос появилась возможность наблюдений и измерений на земной поверхности с точек вне поверхности Земли. Эти пункты наблюдений и измерений удалены от поверхности на несколько Цемных радиусов. Измерения из космического пространства значительно информативней наземных и воздушных [1]. Так для получения части территории поверхности Земли требовалось до сотни аэрофотоснимков. В тоже время один космический снимок может дать изображение в|ей земной полусферы [2]. Выход человека в космос открыл новые возможности для геодезического обеспечения России. С запуском в СССР 4 октября 1957 г. первого в мире искусственного спутника Земли появилась возможность создавать космические построения, основанные на наблюдениях ИСЗ Информационная поддержка земных исследований Научные исследования в областях связанных с изучением Земли и процессов протекающих на ней, нуждаются в информационном обеспечении. Современные космические методы позволяют получать объемную информацию из космоса для решения разнообразных земных задач [3−7]. При этом следует отметить что информационное обеспечение за счет космической информации выполняет функции поддержки принятия решений. Основной вид информационного обеспечения при космических исследованиях связан с пространственными измерениями и пространственным моделированием [8].
В общем космическое обеспечение земных исследований разделяется на следующие группы: применение методов космической геодезии, глобальный мониторинг земной поверхности, применение глобальных навигационных систем для решения различных задач, применение методов геоинформатики для исследования процессов и явлений, применение методов дистанционного зондирования независимо от геоинформатики, космическое картографирование, управление транспортными процессами, космическая связь, мониторинг сельскохозяйственных земель и др.
При этом необходимо отметить двойственность в развитии этого понятия. С одной стороны информационное обеспечение является необходимым условием любых исследований, включая космические. С другой стороны космические исследования сами создают информационное обеспечение для различных отраслей и научных направлений. Поэтому в широком смысле под информационным обеспечением земных исследований будем понимать информационный комплекс, создаваемый и пополняемый на основе космических исследований и применяемый в космических исследованиях и других направлениях.
ч1^11д111че®1ое'-космич11к1еЩсШченйе [9] связано с земным, но отвечает только за информационно измерительную часть. В более широком смысле информационное обеспечение космическое обеспечение связано с информатикой и геоинформатикой [10]. Это обусловлено тем что в геоинформатике данные формируют в виде геоданных.
Геоданные как новый информационный ресурс
Понятие геоданных, как обобщение данных в области наук о Земле, сформировалось в последние десятилетия [11]. Длительное время геоданными обозначали дифференцированные группы данных в разных «гео» областях: геологии, геодинамики, геодезии, географии и т. д. Этим одинаковым понятием обозначались данные различных наук, но все эти понятия лежали в одной предметной области — в области наЦ! о Земле.
С появлением геоинформатики [12] термин «геоданные» стал обобщением данных и потребовал определенной организации и условий для формирования геоданных, как данных нового типа. При этом геоданные стали применять не только в геоинформатике, но и в других науках. Геоданными называют данные о процессах и явлениях на земной поверхности, которые включают три классифицированные и интегрированные в единую систему группы данных: «место», «время», «тема». Отметим лингвистические, технологические, прикладные, информационные и системные особенности геоданных.
Геоданные, как обобщение данных, включают не только данные области наук о Земле, но и других областей. К этим дополнительным областям относят: транспорт, экономику, экологию, управление, образование, анализ, искусственный интеллект и т. д. Объем понятия термина «геоданные» в современной трактовке вышел за рамки наук о Земле. Это — лингвистическая особенность геоданных.
Технологическая особенность геоданных состоит в том, что они не получаются на основе непосредственных измерений, а формируются на основе постобработки измеренной информации.
Системная особенность геоданных состоит в том, что они представляют собой систему, связывающую и согласовывающую данные разных типов и структур в единый системный комплекс.
Прикладная особенность геоданных состоит в том, что они применяются в разных прикладных областях от транспорта до медицины.
Информационная особенность геоданных состоит в том, что они представляют собой новый информационный ресурс [12], который позволяет решать задачи разных предметных областей. Познавательная особенность геоданных состоит в том что они служат инструментом получения знания [13] и специального знания — пространственного знания [14].
Особенностью '-гЭцданнмХ^я'-йЛяется Щтраже^ ние реально существующих пространственных отношений [15] и геореференций [17] в разных областях. Это обеспечивает универсальность применения геоданных при региональном Вправлении, в экономике, на транспорте и т. д. Геоданные дополняют и интегрируюп другие данные, чем обеспечивают решение известных задач новыми методами.
Геоданные описывают естественную инфор -мационную систему данных [12] или естественное информационное поле. Это обусловлено тем, что они отображают реальные объекты и явления земной поверхности, которые расположены не произвольно, а организовано и имеют объективные связи друг с другом. Можно говорить, что информация об объектах и явлениях земной поверхности отражает некую систему объектов. Отдельные модели или геоданные являются элементами такой системы. Данные дистанционного зондирования как инструмент информационной
поддержки Данные дистанционного зондирования, полученные в различных спектральных диапазонах, установленных на аэрокосмических носителях, отличаются высокой информативностью, достоверностью, вследствие чего они эффективно используются для решения широкого круга задач контроля природной среды и антропогенных объектов. Важнейшими направлениями использования этих данных являются: — исследование природных ресурсов- изучение недр- изучение крупных инженерных сооружений и коммуникаций- экологический мониторинг- глобальный мониторинг.
Наибольший эффект от использования данных аэрокосмического зондирования [18] Земли может быть получен при комплексном изучении и картографировании природных и агропромышленных объектов и инженерных сооружений. Аэрокосмические изображения, полученные путем дистанционного зондирования земной поверхности, являясь многоцелевыми, выступают в виде единой основы для проведения комплексных, взаимоувязанных исследований природной среды. Результаты тематической обработки аэрокосмических изображений могут быть представлены в виде серий согласованных тематических карт, отражающих пространственное размещение, качественные и количественные характеристики природных и хозяйственных объектов соответствующей территории.
Аэрокосмические снимки содержат ценную информацию о связи природно-территориаль-ных комплексов, поскольку на них отражаются «Одновременно все эти компоненты. Ландшафты являются индикаторами для определения свойств различных составляющих природной среды. Очень часто при комплексных или отраслевых тематических исследованиях используется
КдандшафТный инДикациояНый шТОдринТерпрй! тации данных. Наибольшее распространение она получил при геологических, сельскохозяйственных, гидрогеологических исследованиях. ЛанДИ шафтная индикация заключается в определении трудно наблюдаемых компонентов по легко наблюдаемым компонентам.
Аэрокосмические снимки дают возможность изучения тенденций динамики природных и агропромышленных объектов, в том числе и под влиянием антропогенного воздействия. Выявление многолетних тенденций развития природных и агропромышленных объектов отдельных регионов производится сопоставлением разновременных снимков, либо их сравнением со старыми обзорно-топографическими картами.
Дистанционное зондирование может осуществляться пассивными и активными методам^ [2]. Методы съемки разделяются на фотографические, телевизионные, сканерные и радиолокационные. Фотографическая и сканерная съемка земной поверхности выполняется в панхроматическом, зональном, спектрозональном и многозональном вариантах. Спектральные характеристики почв, горных пород, растительности и вод, различных объектов антропогенного происхождения зависят от длины волны падающего на них излучения. Различия спектров отражения разных объектов, или одинаковых объектов, но в разном состоянии (например сухом, влажном и т. д.), могут использоваться для их выделения.
При многозональной съемке [18] получают серию геометрически совмещенных снимков в нескольких узких зонах спектра электромагнитных волн. Совокупность зональных снимков значительно более информативна, чем снимки в одном спектральном диапазоне. Серия зональных снимков позволяет использовать в качестве классификационного признака & quot-спектральный образ& quot- изучаемых объектов, предоставляя возможность формализовать спектральную яркость объектов.
Существует несколько подходов к использованию многозональных снимков. В одном случае используются отдельные зональные снимки, которые при выделении конкретных объектов оказываются более эффективными, чем снимки в широком спектральном диапазоне. Определяя изучаемый объект на основном, наиболее информативном для него зональном снимке, к остальным прибегают, как к вспомогательному материалу. Во втором случае для выделения объектов используются все зональные снимки, которые анализируются поочередно. Окончательный результат получают путем сложения частных результатов обработки зональных снимков.
Третий подход включает использование сЯЯ рии зональных снимков для синтеза цветного изображения с естественной или псевдоцветной цветопередачей. Все эти три подхода не исполь-
зуют в полной мере основного преимущества многозональных снимков, заключающегося в отражении на них спектральной яркости объек-?тов. Поэтому особое значение имеет четвертый подход, основанный на совместной автоматической (цифровой) сегментации серии зональных Цнимков [19].
Информативность космических снимков в отношении ландшафтов и их антропогенных изменений позволяет широко использовать дистанционные методы при составлении разнообразных карт экологического профиля. Прямые признаки отражают главным образом ареальную нару-шенность природной среды и те последствия ее загрязнения, которые отразились на физионо-мичных компонентах ландшафта. Для непосредственного картографирования загрязнения космическая информация менее пригодна и может использоваться при формировании единой картографической основы серии частных карт отдельных показателей экологического состояния.
Создание на основе снимков тематических карт природы помогает изучению и оценке природных факторов экологических обстано-вок. Изучение участков территории со сложной структурой представленных на них объектов требует использования большого числа спектральных каналов, ввиду различия спектральных характеристик объектов. С одной стороны,
это повышает возможности их эффективной тематической обработки, с другой приводит к возрастанию объема обрабатываемых данных. Наиболее полное использование информации многозональных снимков возможно при совместной автоматической (цифровой) обработке серии зональных снимков одного и того же участка территории
Космическая геодезическая поддержка
Использование космических методов в геодезических целях сильно изменили взгляды и представления о геодезии и ее проблемах [1]. Прежде чем рассмотреть особенности космического геодезического обеспечения России, необходимо остановится на основных задачах геодезии. Основные задачи геодезии делятся на стратегические и тактические. К стратегическим задачам относятся (см. рис. 1):
• определение фигуры, размеров и гравитационного поля Земли-
• создание единой координатной системы на территорию отдельного государства, континента и всей Земли в целом-
• выполнение измерений на поверхности Земли-
• изображение участков поверхности земли на топографических картах и планах-
• изучение глобальных смещений блоков земной коры.
Определение фигуры, размеров и гравитационного поля Земли
Создание единой координатной системы
Изучение глобальных смещений блоков земной коры
Измерения на поверхности Земли
Создание топографических карт и планов
Рис. 1. Стратегические задачи геодезии
К тактическим задачам геодезии относятся (рис 2):
• создание государственных и локальных ка-Растров: земельного, городского, недвижимости, водного, лесного и пр. -
• топографо-геодезическое обеспечение делимитации (определения) и демаркации (обозначения) государственной границы России-
• разработка и внедрение стандартов в обла-
сти цифрового картографирования-
• создание цифровых и электронных карт и их банков данных-
• разработка концепции и государственной программы повсеместного перехода на спутниковые методы автономного определения координат-
• создание инфраструктуры пространственных данных России и другие.
Рис. 2. Тактические задачи геодезии
Эти научные и практические задачи геодезии, с использованием космических методов, предстали в новом содержании и в более широком значении. Появились новые методы измерений, и в десятки раз увеличилась точность измерений. Появился новый сегмент информационного рынка — рынок данных дистанционного зондирования. Появились новые методы хранения космической информации [20]. Возможность использования искусственных спутников Земли для решения геодезических задач привела к появлению нового раздела геодезии — космической геодезии [21].
Космическая геодезия — раздел геодезии, изучающий методы определения положения точек на земной поверхности в единой системе координат с началом в центре масс Земли. Космическая геодезия занимается определением
размеров и фигуры Земли, параметров ее гравитационного поля, используя результаты наблюдения искусственных спутников Зем

Статистика по статье
  • 47
    читатели
  • 5
    скачивания
  • 1
    в избранном
  • 0
    соц. сети

Ключевые слова
  • ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ,
  • ПОЛУЧЕНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ИНФОРМАЦИИ,
  • ИНФОРМАЦИОННАЯ ПОДДЕРЖКА,
  • КОСМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ,
  • МОДЕЛИРОВАНИЕ,
  • PROVISION OF INFORMATION,
  • SPATIAL INFORMATION,
  • INFORMATION SUPPORT,
  • SPACE RESEARCH,
  • MODELING

Аннотация
научной статьи
по экономике и экономическим наукам, автор научной работы & mdash- Савиных Виктор Петрович

Статья раскрывает вопросы информационного обеспечения на основе космических исследований. Описана информационная поддержка земных исследований Описаны геоданные как новый информационный ресурс. Описывается ряд особенностей термина «геоданные», который в современной трактовке вышел за рамки наук о Земле: лингвистическая, геоданных, технологическая, системная, прикладная, информационная, познавательная особенность. Раскрываются данные дистанционного зондирования как инструмент информационной поддержки. Описаны методы обработки аэрокосмических изображений. Раскрываются стратегические и тактические задачи космической геодезии. Описан ряд задач, которые позволяет по-новому решать космическая геодезия: спутниковая триангуляция, измерение протяженных объектов, измерение геопотенциала, спутниковая альтиметрия, создание геодезических сетей нового типа. Описаны особенности получения информации методами дистанционного зондирования.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой