Использование аерокосмічного моніторингу в екологічних исследованиях

Использование аерокосмічного моніторингу в екологічних дослідженнях. Матеріали дистанційного зондування одержують у результаті неконтактной зйомки з літальних повітряних і космічних апаратів, судів і участі підводних човнів, наземних станцій. Одержувані документи дуже різноманітні за масштабом, вирішенню, геометричних, спектральним й іншим властивостями. Усе залежатиме від виду та висоти зйомки, застосовуваної апаратури, і навіть від природних особливостей місцевості, атмосферних умов тощо. Головні якості дистанційних зображень, особливо корисні упорядкування карт, — це їхнє висока детальність, одночасний охоплення великих просторів, можливість отримання повторних знімків і вивчення важкодоступних територій. Завдяки цьому дані дистанційного зондування знайшли у картографії різноманітне застосування: їх використовують із упорядкування та оперативного відновлення топографічних і тематичних карт, картографування маловивчених і важкодоступних районів (наприклад, високогір'їв). Нарешті, аероі космічні знімки служать джерелами до створення загальгеографічних і тематичних фотокарт. Зйомки ведуть у видимої, ближньої інфрачервоної, теплової інфрачервоної, радиоволновой і ультрафіолетової зонах спектра. У цьому знімки може бути чорно-білими зональними і панхроматическими, кольоровими, кольоровими спектрозональными і навіть — для кращої розрізнення деяких об'єктів — ложноцветными, тобто. розробленими у умовних квітах. Слід зазначити особливі гідності зйомки в радіодіапазоні. Радіохвилі, майже поглощаясь, вільно проходять через хмарність і туман. Нічна темрява також перешкода для зйомки, його ведуть за будь-якої погоди й у будь-який доби. Головні гідності аэроснимков, космічних знімків та на цифрових даних, одержуваних у ході дистанційного зондування, — їх велика обзорность і одномоментностъ. Вони покривають великі, зокрема важкодоступні, території у один чудовий момент часу й в однакових фізичних умовах. Знімки дають інтегроване разом із тим генерализованное зображення всіх елементів земної поверхні, що дозволяє бачити їх постійно структуру та зв’язку. Дуже важливий гідність — повторність зйомок, тобто. фіксація стану об'єктів у різні моменти часу й можливість простежування їх динаміки. Є кілька основних напрямів застосування матеріалів дистанційного зондування з метою картографування:. складання нових топографічних і тематичних карт;. виправлення і відновлення існуючих карт;. створення фотокарт, фотоблок-диаграмм та інших комбінованих фото картографічних моделей;. складання оперативних карток і моніторинг. Упорядкування оперативних карт — одне важливе вид використання космічних матеріалів. І тому проводять швидку автоматичну обробку вступників дистанційних даних, і перетворення в картографічний формат. Найвідоміші оперативні метеорологічні карти. У оперативному режимі навіть у реальному масштабі часу можна складати карти лісових пожеж, повеней, розвитку несприятливих екологічних ситуацій та інших небезпечних природних явищ. Космофотокарты застосовують для спостереження дозріванням сільськогосподарських посівів і прогнозу врожаю, контролю над становленням і сходом снігового покрову на великих просторах й інші подібними ситуаціями, сезонної динамікою морських льодів. Оперативне стеження контроль над становищем навколишнього середовища і її компонентів за матеріалами дистанційного зондування і картам називають аерокосмічним (чи картографо-аэрокосмическим) моніторингом. Моніторинг передбачає як стеження процесом, чи явищем, але й оцінку, прогноз поширення та розвитку, крім того — розробку системи заходів для запобігання небезпечних наслідків чи підтримці сприятливих тенденцій. Отже, оперативне картографування стає засобом контролю над розвитком явищ і процесів і відданість забезпечує прийняття управлінські рішення. Найголовніше значення для реалізації програми створення служби моніторингу довкілля мають дистанційні (аерокосмічні) кошти й методи, оскільки однією з шляхів створення глобальної системи моніторингу є картографічний. Дистанційний моніторинг — сукупність авіаційного і космічного моніторингів. Іноді до цього поняття включають стеження середовищем з допомогою приладів, встановлених в важкодоступних місцях Землі (серед стосів, на Крайній Півночі), показання, яких передаються до центрів спостереження з допомогою методів дальньої передачі (на радіо, дротах, через супутники тощо. п.). Авіаційний моніторинг здійснюють з літаків, вертольотів та інших літальних апаратів (включаючи ширяючі повітряні кулі тощо. п.), не які на космічні висоти (переважно за межі тропосфери). Космічний моніторинг — моніторинг з допомогою космічних коштів спостереження. Картографічний метод створення глобальної системи моніторингу передбачає розгортання робіт, за обстеженні та вивчення будь-якій території та у двох основних направлениях:

1. створення базової інвентаризаційної картографічної документації, що відбиває сучасний стан та оцінку природних ресурсов;

2. картографування динаміки змін природного довкілля, що передбачає відновлення інвентаризаційних карт, створення спеціальних карт динаміки і прогнозу, т. е. систематичне картографічне стеження станом довкілля й її змінами, обумовленими господарської діяльністю людей.

|Использование |Ступінь розвитку |Масштаб карт |Період | |земель |территориально-производствен| |складання карт| | |ного комплексу | | | |Інтенсивне |Розвинені зі складною |1: 200 000 і |Щороку | | |інфраструктурою |крупніша | | | |Розвиваючі |1: 200 000…1: |1…3 року | | | |500 000 | | | |Створювані |1: 200 000…1: |3…5 років | | | |500 000 | | |Екстенсивне |Слабка, але природно |1: 200 000 |1…3 року | | |високодинамічні | | | | |природно-територіальні | | | | |комплекси | | | | |Слабка |1: 500 000…1: |5…7 років і | | | |1 000 000 |більш | | |Відсутня (природоохранные|1: 200 000…1: |1…3 року | | |зони) |500 000 | |.

Таблица1 Масштаби і періодичність складання оперативних карт моніторингу природного середовища у різних регионах.

Масштаби картографічного уявлення та періодичність складання оперативних тематичних карт моніторингу в що свідчить залежить від характеру використання земель і рівня розвитку природно-территориального комплексу. Масштаби і періодичність карт моніторингу природного середовища різних регіонах наведені у таблиці 1. Структура космічної системи вивчення природних ресурсів Землі зображено малюнку 2. [pic] Рис. 2 Структура космічної системи вивчення природних ресурсів Земли.

Принципово структура космічної системи ИПРЗ полягає: із системи управління структурою; 4 основних підсистем: отримання космічної інформації; отримання додаткового дистанційної інформації; збирання й зберігання інформації; обробки інформації. Підсистема отримання космічної інформації включає: космічні носії вимірювальної апаратури (штучні супутники землі - ШСЗ), пілотовані космічні кораблі (ПКК) і орбітальні станції (ОС). Принципова блок-схема структури космічної системи вивчення природних ресурсів Землі (ИПРЗ) показано на блок-схеме 3. Структура космічної системи ИПРЗ принципово складається з системи управління структурою і чотири основних підсистем: отримання космічної інформації, додаткової дистанційної інформації, збирання й 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, що встановлюється на космічних носіях; апаратуру, передавальну отриману [pic] Блок-схема 3. Структура космічної системи вивчення природних ресурсов.

інформацію на Землю (на пункти прийому інформації - ППИ) в підсистему збору інформації. Дані, отримані з допомогою космічної вимірювальної підсистеми, містять кожному за окремого елемента природного об'єкта інформацію про стані. Ці дані передаються на пункти прийому інформації та звідти до банку даних підсистеми збору інформації за зберігання. Підсистема отримання додаткового дистанційної інформації об'єднує кошти й методи отримання дистанційної інформації про природних і антропогенно змінених об'єктах, здійснюваних переважно у межах тропосфери. У цю підсистему включені: авіаційні кошти (самолеты-лаборатории і вертольоти); суда-лаборатории, буйковые станції, наземні пересувні лабораторії, встановлена цих носіях вимірювальна апаратура, встановлена них апаратура, передає отримувану інформацію до пункту прийому інформації. До структури космічної системи вивчення природного довкілля Землі та Світового океану в підсистему отримання додаткового інформації включені також науково-дослідні суда-лаборатории, буйковые станції і наземні пересувні лабораторії. До складу судов-лабораторий входять науково-дослідні суду, експедиційні суду, морські, озерні і річкові суду, спеціально побудовані чи перебудовані з іншого типу судів для комплексних досліджень, і проведення різних спеціальних досліджень (геофізичних, гидробиологических та інших.) в товщі водних мас, морського дна, атмосфери і космічного простору. Так, на борту науково-дослідного судна космічної служби «Космонавт Юрія Гагаріна «є 110 наукових лабораторій. Буйковые станції (автоматичні станції) обладнані спеціальної апаратурою щоб одержати певних типів інформації через супутники на пункти прийому інформації, космічної системи вивчення природних ресурсів. Наземні пересувні лабораторії дають змогу одержувати достовірні і точні даних про природних об'єктах, процесах і такі на локальних ділянках земної поверхні. Наземні виміру виконують одночасно космічними і авіаційними вимірами точно в останній момент проходження космічних апаратів і авиасредств над даної точкою. Наземні виміру служать базою щодо необхідних методичних робіт, що з проблемою ідентифікації природних ресурсів немає і вивчення їх властивостей основі зіставлення і кореляції різних даних дистанційного зондування з цими безпосередніх наземних вимірів. Усе сказане вище належить до вимірам, виконуваних судами-лабораториями і автоматичними буйковыми станціями. Найвища вимога, які пред’являються вимірам (даним), одержуваним в підсистемах космічній і додаткової дистанційної інформації: синхронність всіх видів інформації; метрологічне єдність всіх видів вимірів; репрезентативність наземних і вимірів з літака щодо територій, охоплених космічної зйомкою; порівнянність масштабів та роздільної здатності всіх видів вимірів; оперативність доставки інформації з літака і наземної в пункти приймання та опрацювання космічної інформації. Репрезентативність в статистиці - головне властивість вибіркової сукупності, яке у близькості її характеристик (складу, середніх величин та інших.) до відповідним характеристикам генеральної сукупності, з якої відібрано вибіркова. Підсистема збирання й зберігання інформації формує банк даних і постійно мінливого обсягу різноманітних інформації. Завдання цієї підсистеми — формування, збереження і управління базою даних, перебування яка потрібна на певних конкретних цілей інформації та оперативна передача їх у блок підсистеми обробки інформації. База даних повинна содержать:

. різночасові і разномасштабные матеріали космічних і аэрофотосъемок;

. характеристики вимірювальної аппаратуры;

. результати наземних (натурних) вимірів (виконаних одночасно з космічними зйомками) параметрів стану природного довкілля окремими пунктах земної поверхности;

. різночасові і разномасштабные картографічні материалы.

(топографічні і спеціальні тематичні карты);

. статистичні та інші дані. Ця структура (збору, зберігання, управління базою даних) підсистеми має забезпечити оперативний обміну інформацією між її частинами й доступу до неї підсистеми обробки інформації. Підсистема обробки інформації залежить від оперативної обробці отриманою з банку даних інформації та видачі результатів обробки вигляді картографічних матеріалів необхідному масштабі. Обробляють матеріали визуально-инструментальным (з допомогою оптикомеханічних приладів) методом і з допомогою ЕОМ і переведенням даних із комп’ютера в цифрову карту. Вихідні документи — тематичні і спеціальні карти, схеми, графіки, таблиці, методичні матеріали тощо. п. Вони повинні бути одержані результаті картографічної, економіко-статистичної та інформації про досліджуваних районах з обов’язковим використанням результатів наземних обстежень у найбільш характерних природних, сільськогосподарських, гидрогеолого-мелиоративных і водогосподарських зонах досліджуваних регіонів у відповідність до розробляються рівнями системи моніторингу. Отже, головна мета робіт із упровадження та розвитку методів аерокосмічного моніторингу у галузі - вдосконалення встановлення кореляційних перетинів поміж оптичні властивості екологічних комплексів (природних і антропогенно змінених), відбитими на аерокосмічних зображеннях, та його властивостями у системі різних природних ознак (фізичної, біологічної, хімічної промисловості та ін.), спрямованими на виявлення існуючих залежностей між геологічною будовою місцевості і його рельєфом, гидрографией, ґрунтами, рослинністю та інші елементами ландшафту, і розробити і удосконалення методів регіональних комплексних досліджень, оцінки природно-екологічних і антропогенних умов території під час проектування і проведення землевпорядних заходів із метою збереження екологічного рівноваги. Аерокосмічний моніторинг дозволяє одночасно одержувати об'єктивну інформацію і оперативно виконувати картографування території на рівні територіального розподілу: країна — область — район — група господарств (землекористування) — конкретне сільськогосподарське угіддя — культура. Система аерокосмічного моніторингу дозволяє регулярно і оперативно проводить:

. інвентаризацію земельного фонду земель сільськогосподарського назначения;

. ведення земельного кадастра;

. уточнення карти землепользования;

. інвентаризацію селитебных земель, їх інфраструктури (міст, селищ, сіл, зокрема великих «неперспективних «і заброшенных);

. інвентаризацію земель меліоративного фонда;

. оцінку меліоративного стану земель і ведення динамічного меліоративного кадастра;

. підготовку й систематичне відновлення каталогів земель, що у фонді перераспределения;

. контроль над темпами освоєння нових земель;

. розробку екологічного обгрунтування природокористування околицях і нового сільськогосподарського освоения;

. планування раціонального землекористування, проведення своєчасної інвентаризації осередків (зон) дефляції, водяної та вітрової ерозії, деградації грунтів і рослинного покрова;

. інвентаризацію земель, включених у складі природоохоронного, рекреаційного та Всеукраїнського історико-культурного призначення, і навіть особливо цінних земель;

. складання карт динаміки природних і антропогенних процесів і явлений;

. складання прогнозних карт несприятливих процесів, активизирующихся внаслідок нераціональної господарської деятельности;

. поєднання картографічної інформації з статистичними даними.

Литература

:

. Землевпорядкування з засадами геодезії. — М., 2002.

. Картографія. — М., 2001.