Содержание
Введение………………………………………………………………………….3
1. Дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ)…………………………………4
2. Средства и методы аэрокосмического мониторинга………………………10
3. Обработка данных……………………………………………………………16
Заключение………………………………………………………………………23
Список использованных источников…………………………………………..24
Введение
Экологические проблемы, наряду с такими, как энергетические, водные, продовольственные, относят к разряду глобальных. Известно, что промышленное освоение и интенсификация сельскохозяйственного производства во многих регионах мира сдерживаются именно нерешенностью экологических проблем, а затраты на предотвращение неблагоприятных экологических последствий от уже реализованных хозяйственных проектов подчас превышают расходы на сами проекты и, конечно, в десятки и сотни раз больше того, во что обошлись бы предупредительные мероприятия, осуществить которые нужно было бы на стадиях изысканий или начальных этапах развития негативных явлений.
Поскольку изменения, вносимые человеком в природную среду, и экологические эффекты, порождаемые его деятельностью, имеют, по крайней мере, региональный, а часто и глобальный характер, без аэрокосмических средств наблюдения нельзя своевременно не выявить их, ни проследить их динамику, ни дать полной картины происходящего вокруг нас. Под аэрокосмическим мониторингом понимается система планомерных повторных наблюдений и оценок среды, выполняемых на основе материалов аэрокосмических съемок, с определенными целями. Термин «мониторинг» широко используется в зарубежной и отечественной литературе, вытесняя такие слова, как контроль, определение изменений, изучение динамики и т.д. Достаточно сказать, что, как показывают аэрокосмические снимки, воздействие хозяйственной активности людей заметно почти на 60% суши, а в некоторых зонах эта цифра достигает 98%. Надо еще учесть, что антропогенные изменения природной среды происходят на два-три порядка быстрее, чем природные, и уследить за ними уже невозможно. В наше время эффективно решить столь сложную задачу можно лишь единственным способом: регулярной съемкой земной поверхности с самолетов и спутников, то есть аэрокосмическим методом экологического мониторинга.
Дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ)
Дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ) - под ним понимается наблюдение за поверхностью Земли из космоса в оптическом и радиолокационном диапазонах в интересах сельского и лесного хозяйства, гидрометеорологии, предотвращения стихийных бедствий, рационального природопользования, охраны окружающей среды и др.[1]
Оно осуществляется в процессе соответствующей практической деятельности, которая заключается в использовании космических систем дистанционного зондирования, станций по приему и накоплению первичных данных, обработке, обобщению и распространению соответствующей информации. Данные дистанционного зондирования – данные о поверхности Земли, объектах, расположенных на ней или в ее недрах, полученные в процессе съемок любыми неконтактными, т.е. дистанционными методами. По сложившейся традиции, к ДДЗ относят данные, полученные с помощью съемочной аппаратуры наземного, воздушного или космического базирования, позволяющей получать изображения в одном или нескольких участках электромагнитного спектра. Характеристики такого изображения зависят от многих природных условий и технических факторов. К природным условиям относятся сезон съемки, освещенность снимаемой поверхности, состояние атмосферы и т.д.
К основным техническим факторам - тип платформы, несущей съемочную аппаратуру, тип сенсора; метод управления процессом съемки; ориентация оптической оси съемочного аппарата; метод получения изображения. Главные характеристики ДДЗ определяются числом и градациями спектральных диапазонов; геометрическими особенностями получаемого изображения (вид проекции, распределение искажений), его разрешением. Дистанционное зондирование — не новый метод. В течение многих десятилетий человек поднимался над Землей, чтобы наблюдать ее с большого расстояния и узнать, таким образом, еще больше о ней. Для этой цели широко использовалась аэрофотосъемка, а со временем появились новые виды съемки, использующие для дистанционного зондирования фотографические датчики.
Благодаря последним достижениям в области искусственных спутников, несущих системы датчиков слежения за Землей, стало возможным использование огромного количества фотографий и других видов информации о поверхности Земли, которые помогут в решении таких задач, как снижение острой нехватки продуктов, управление и контроль за загрязнением окружающей среды, увеличение запасов естественных ресурсов и планирование роста городов. С точки зрения этих задач спутниковые данные имеют большое значение при условии, что их большой объем быстро и экономично будет сведен к полезной информации. Современные быстродействующие цифровые ЭВМ хорошо приспособлены для решения задач сокращения данных, а слияние таких вычислительных методов с новыми системами наблюдения уже позволило получать точную текущую информацию об окружающем нас мире. Результат синтеза — количественный метод дистанционного зондирования. Для анализа данных дистанционного зондирования наиболее удобны географические информационные системы (ГИС), позволяющие эффективно работать с пространственно-распределенной информацией (картами, планами, аэрокосмическими изображениями, схемами в сочетании с текстом, таблицами и др.). С данными такого рода приходится иметь дело практически в любой сфере деятельности. Это может быть карта природных ресурсов, результаты экологического мониторинга территории, атлас земельного кадастра, план городских кварталов, схема движения транспорта и др. ГИС позволяет накапливать, интегрировать и анализировать информацию, оперативно находить нужные сведения и отображать их в удобной для использования форме, оценивать геометрические характеристики объектов (длину улицы, расстояние между городами). Большую часть данных дистанционного зондирования составляют снимки, которые дают возможность получения сведений об объекте в виде изображений в цифровой (данные, передаваемые на наземную станцию по радиоканалам или фиксируемые на борту на магнитных носителях) или аналоговой (фотографии) формах. Цифровые данные представляют интегральное излучение площадки на земной поверхности, соответствующей элементу изображения – пикселу. Результаты измерения переводятся в дискретные безразмерные цифровые значения, соответствующие характеристикам отражательной способности. Записанные посредством регистрирующего устройства цифровые значения изменяются в пределах радиометрического битового диапазона, ширина которого зависит от характеристик датчика – обычно это интервал 0 – 255. На изображении эти значения соответствуют оттенкам серой шкалы: 0 представляет абсолютно черный объект, 255 – абсолютно белый объект, а промежуточные значения соответствуют различным оттенкам серого цвета. Всё многообразие объектов ландшафта Е.Л. Кринов разделил на четыре класса, каждый из которых отличается своеобразной кривой спектральной яркости (например, 1 класс – горные породы и почвы, характеризуется увеличением спектральной яркости по мере приближения к красной области спектра). Изображения, полученные сканированием. Фотографические снимки необходимо для обработки переводить в цифровую форму. Для этого используют сканеры. В большинстве случаев для обработки аэрокосмических снимков используют растровые ГИС-пакеты, зональные изображения рассматривают в них как слои информации наряду с другими слоями БД. ДДЗ – важнейший источник оперативной и современной информации о природной среде для тематических слоёв в ГИС, для поддержания данных в актуальном состоянии.
Доступ к данным дистанционного зондирования регулируется политикой «открытого неба» (Open Sky Policy), в соответствии с которой каждому потребителю гарантируется свободный доступ ко всем имеющимся данным на недискриминационной основе. Основным международным консультативным органом, созданным в 1984 году для обмена информацией, координации и обсуждения политики в области ДЗЗ, служит Комитет по спутникам дистанционного зондирования Земли CEOS (Committee on Earth Observation Satellites).
Системы получения и распространения данных оперативного мониторинга держатся на «четырех китах»:
- носителях съемочной аппаратуры, в данном случае — ИСЗ;
- собственно аппаратуре дистанционного зондирования;
- бортовых средствах передачи данных на Землю по радиоканалу;
- наземных комплексах приема этой информации, ее обработки[2]
Дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ) осуществляется с применением морских судов, самолетов, космических летательных аппаратов и наземных телескопов. Данные ДЗЗ служат основным источником информации при подготовке карт землепользования и топографических карт, так как обладают очень высоким разрешением.
В соответствии с составом и характеристиками задач ДЗЗ, можно выделить следующие основные области применения КИ ДЗЗ и кратко сформулировать их особенности:
- гидрометеорология, для решения конкретных задач которой необходимо высокопериодическое получение в глобальном масштабе космических данных об облачном и снежно-ледовом покровах, трехмерных полях температуры и влагосодержания атмосферы, трехмерном поле ветра, температуре и других физико-химических параметрах поверхности Земли, зонах и интенсивности осадков, крупномасштабных и опасных процессах в атмосфере и на поверхности Земли (циклоны, антициклоны, тропические штормы и ураганы, стихийные гидрометеорологические явления и др.), всех составляющих элементов для изучения эволюции климата (альбедо Земли, малые газы, аэрозоль, вариации солнечного излучения и т.д.), гелиогеофизических параметрах «погоды» Земли в околоземном космосе и динамике изменения растительного покрова;
- экологический мониторинг на глобальном, региональном и локальном уровнях за распространением загрязнений во всех трех основных природных сферах (атмосфера, поверхность суши, водная среда), развитием эрозионных и др. процессов деградации природной среды; обнаружение факта и адресная локализация крупных промышленных и иных источников загрязнения окружающей среды; контроль трансграничного переноса загрязнений; экологический мониторинг районов добычи полезных ископаемых, транспортировки углеводородного топлива и др. химических продуктов (аммиак и т.д.) и крупнейших скоплений промышленных предприятий и мегаполисов;
- мониторинг чрезвычайных ситуаций, включая обнаружение факта ЧС, оценку масштабов и характера разрушений; прогнозирование землетрясений и других разрушительных природных явлений; оповещение о цунами, наводнениях, селях, химическом и ином заражении местности, лесных пожарах, крупных разливах нефтепродуктов и т.д.;
- создание и обновление широкого спектра общегеографических и тематических картографических материалов (топографические карты, карты в цифровом виде, ГИС разного назначения, карты сейсмичности и геологического риска, карты лесных массивов, сельхозугодий и др. тематического назначения);
- информационное обеспечение деятельности по землеустройству, прокладке транспортных магистралей, строительству промышленных объектов и градостроительству, составлению кадастров земельных и иных природных ресурсов;
- информационное обеспечение хозяйственной деятельности в ведущих отраслях социальной экономики, связанных с использованием и переработкой возобновляемых и невозобновляемых природных ресурсов, включая сельское, рыбное, лесное, водное хозяйство, геологию и разработку месторождений полезных ископаемых;
- океанография и океанология (зондирование водных поверхностей с целью определения их температуры, солености, цветности, прозрачности, биопродуктивности, загрязнений, течений, ледовой обстановки, волнения, приводного ветра, а также изучение шельфа);
- фундаментальное изучение закономерностей и тенденций изменения глобальных и крупнейших региональных процессов в атмосфере и других оболочках нашей планеты (гидросфера, криосфера, биосфера, околоземный космос и магнитосфера).