Природных ресурсов. Геостационарные спутники.

Глобальный обзор Земли в настоящее время обеспечивают несколько одновременно работающих геостационарных спутников на удаленных орбитах (высотой около 36 000 км). К ним относятся космические аппараты: GОЕS (США), GОМS (Россия), INSAT (Индия), GМ5 (Япония), РУ-2 (Китай) и МЕТЕОSАТ (Европейское космическое агентство). Они обеспечивают непрерывное наблюдение за поверхностью Земли; получаемые изображения обрабатываются в реальном времени и передаются на Землю в метеорологические и научно-исследовательские центры. Геостационарные спутники «видят» друг друга и могут обмениваться информацией.

Спутники серии GОЕS эксплуатируются с 1975 г. Постоянно функционирует обычно два спутника, а выходящие из строя заменяются новыми. Получаемые с СОЕS данные являются очень точными и позволяют осуществлять краткосрочное прогнозирование.

Для исследования природных ресурсов в нашей стране в 1974—1980 гг производились запуски спут-

ников с экспериментальной аппаратурой, работавших по программе «Метеор — Природа» Первые

спутники «Метеор» (18-й и 25-й) работали на высоте около 1000 км на полярных орбитах и не являлись

солнечно-синхронными. Затем их стали выводить на солнечно-синхронные орбиты с высотой 650 км и

скоростью 15 оборотов за сутки. Появилась возможность коррекции трассы и ее наведения на

заданный район. Они охватывают полосу шириной 1400 км.

Сканеры малого и среднего разрешения дают соответственно 32 и 12 снимков в сутки, обеспечивая

общий обзор территории страны за 4 —5 суток. Станции приема имеют радиус действия около 2500

км. Они обеспечивают режим прямой передачи снимков на территорию России. Снимки остальных

районов Земли можно получить при записи на бортовые запоминающие устройства.

Снимки с этих ИСЗ обеспечивают оперативность и быстрый охват съемкой любых районов нашей

страны. Они используются в геологических, гидрологических, гляциологических, лесохозяйственных

исследованиях.

Для оперативного наблюдения за развитием сельскохозяйственной растительности и прогноза урожай-

ности была разработана сканирующая аппаратура высокого разрешения. Она была установлена на спутнике «Метеор —30», а затем на спутниках «Космос — 1680» и «Космос—1939». Снимки имеют

разрешение 85 м при ширине охвата 90 км.

Отечественные спутники серии «Ресурс —Ф» имеют целью исследование природных ресурсов Земли.

На борту спутника «Ресурс — Ф1» с 1974 г. установлена трехканальная многозональная фотографическая камера КАТЭ —200 и две камеры сверхвысокого разрешения КФА—1000, ведущие спектрозональную съемку с высоты 270 км. С 1978 г. ведется фотограмметрическая съемка одноканальной панхроматической камерой сверхвысокого разрешения КФА—3000 с борта ИСЗ «Ресурс —ФЗ». С 1987 г. эксплуатируется спутник «Ресурс — Ф2» с многозональной фотокамерой МК — 4.

В середине 1980-х гг. началась эксплуатация ресурсных спутников «Ресурс — 0» (индекс «О» означает, что информация передается в оперативном режиме). Первый спутник этой серии «Ресурс —01 № 1» начал работу в 1985 г.

Американские спутники серии «Ландсат» предназначены для исследования природных ресурсов Земли (первоначально назывались ЕRTS — Еarth Resources Tehnologikal Sattelite). На спутниках этой серии впервые была использована сканерная съемка для изучения поверхности Земли. Спутники Ландсат работают на полярных, солнечно-синхронных орбитах, частота повторной съемки на экваторе — 16—18 дней, высота орбиты — 700 км. На спутниках данной серии находится несколько видов съемочной аппаратуры (рис. 3.4).

Оптико-механический сканер МSS (Миlti Spectral Skanner) начал использоваться с первых полетов (1972) Он давал изображение в зеленом, красном и ближнем инфракрасном диапазонах спектра в интервалах. М35 на третьем спутнике была дополнена тепловым инфракрасным каналом. Разрешение на местности для М55 составляет 80 м для видимого и ближнего инфракрасного диапазонов и 240 м для теплового инфракрасного диапазона. Ширина захвата на местности 185 км.

С 1999 г. действует спутник «Ландсат—7». На его борту установлен сканер ETM+. У сканера ЕТМ+ добавился панхроматический канал с разрешением 15 м, а разрешение теплового канала улучшилось до 60 м. 5РОТ (System Probatoire D’Observation de la Terra) — спутниковая система наблюдений за поверхностью Земли — была разработана Францией, совместно с Бельгией и Швецией и начала функционировать с момента запуска 5РОТ- 1 в 1986 г.

Спутники находятся на субполярной, солнечно-синхронной орбите высотой 800 км. Над одной и той же точкой поверхности планеты они оказываются каждые 26 дней при одинаковой высоте солнца.

На спутниках установлены оптико-электронные сканеры, с разрешением 20 м или одном панхроматическом канале с разрешением 10 м.

Съемка может осуществляться в полосе шириной до 475 км в обе стороны от траектории. Ширина захватываемой каждым из аппаратов полосы изменяется от 60 км в надире до 80 км при максимальном угле отклонения.

Новый спутник данной серии SРОТ — 5 (запущен в 2002 г.) оснащен высокоточным стереоскопическим детектором, позволяющим получать стереопары для топографических целей и построения моделей рельефа и двумя камерами высокого разрешения, позволяющими получать черно-белые изображения с разрешением 2,5 м и цветные — с разрешением Юм. Кроме того, на SРОТ —5 установлена камера Vegetation 2, позволяющая получать практически ежедневно снимки всей поверхности Земли с разрешением 1 км.

Основными приложениями дистанционных данных, полученных со спутника SРОТ —5, являются создание трехмерных карт поверхности Земли, исследование состояния растительности вблизи крупных городов и экологический мониторинг.

Гидрометеослужба России обслуживается спутниками системы «Метеор», которая работает с 1968 г. Она включает 2 — 3 одновременно работающих спутника на круговой субполярной орбите; высота орбиты у спутников первого поколения была около 600 км. Для расширения полосы охвата на спутниках работает по 2 телевизионные камеры, каждая дает изображение полосы 1000 км в масштабе 1:8 000 000. Разрешение телевизионных снимков составляло несколько километров.

Спутники второго поколения работают на высоте 900 км. На них используется сканирующая аппаратура с полосой охвата около 2200 км. Сканерные снимкизаписываются в масштабе 1:12 000 000, их разрешение по средней линии — 1 — 2 км.

Спутник имеет устойчивую ориентацию на Землю, хорошо стабилизирован, поэтому с него получают практически плановые снимки. Срок работы каждого спутника — несколько месяцев; они регулярно заменяются новыми.

В США фонд снимков с метеоспутников формировался при работе нескольких серий спутников.

Современные метеоспутники NОАА (работают с 1970 г.) соединяют высокую обзорность снимков с достаточно хорошим разрешением и дают с орбиты высотой 1400 км снимки охватом 2500 км с

разрешением 1 км в средней части и 2 — 5 км по краям в видимой и ближней инфракрасной части спектра.

Новое поколение этих спутников NОАА—6—12 (известных также как TIROS-N) работающих с 1978 г. на солнечно-синхронной полярной орбите (высота 850 км) обеспечивает получение снимков с помощью радиометра АVHTT в шести зонах видимого, ближнего инфракрасного и теплового инфракрасного диапазона с разрешением 1 км при охвате 2700 км.

Теrraа — новая американская программа, началась с запуска спутника Тrra в 1999 г. Второй спутник данной серии, Аqиа, приступил к работе в 2002 г. Спутники выведены на солнечно-синхронную,

полярную орбиту, высотой 705 км, период обращения 98,8 минут.

На спутниках серии Тегга установлен сканер МОDIS, который имеет 36 спектральных каналов в видимом, ближнем, среднем и тепловом инфракрасном диапазонах и позволяет проводить регулярную, 2 — 3 раза в сутки (полоса обзора 2230 км), съемку одной территории с разрешением до 250 м. Это дает возможность для решения на основе полученных данных как задач, свойственных спутникам NОАА (анализ метеорологической ситуации, расчет температур, автоматическое детектирование очагов пожаров, расчет вегетационного индекса), так и задач, решаемых на основе данных среднего разрешения природно-ресурсных спутников (мониторинг паводковой ситуации, ледовой обстановки, экологической ситуации региона).

АSTER — один из приборов, установленных на борту спутника Тегга. Aster является экспериментальным научным прибором и позволяет проводить съемку земной поверхности в 14 спектральных диапазонах от видимого до дальнего инфракрасного с пространственным разрешением от 15 до 90 м. Прибор обеспечивает также стереосъемку высокого разрешения в ближнем ИК-

диапазоне, что дает возможность получать стереоснимки высокого разрешения (15 м) и позволяет создавать детальные.

--------------------------------------------------------------------------------------

18. Географические информационные системы.

В конце XX в. благодаря активной автоматизации и компьютеризации картография стала держательницей и распорядительницей огромных массивов информации о важнейших аспектах существования, взаимодействия и функционирования природы и общества. Информатизация проникла во все сферы науки и практики — от школьного образования до высокой государственной политики.

На базе информационных технологий созданы географические информационные системы (ГИС) — особые аппаратно-программные комплексы, обеспечивающие сбор, обработку, отображение и распространение пространственно координированных данных. Одна из основных функций ГИС — создание и использование компьютерных (электронных) карт, атласов и других картографических произведений.

Первая географическая информационная система была разработана в Канаде на базе ЭВМ и пакетной системы обработки данных в начале 1960-х гг. Она позволяла значительно усовершенствовать процессы инвентаризации и анализа карт. Появилась возможность хранения большого количества тематической и географической информации.

Позже стало разрабатываться специальное программное обеспечение для решения различных геоинформационных задач. В середине 1980-х гг. были созданы программные продукты для систем автоматизированного проектирования (САПР), с помощью которых производилось автоматизированное составление карт. Появилась возможность создавать системы послойного типизированного представления чертежей и других изображений. Теперь работать можно было как с отдельным слоем, так и с совокупностью, и это напоминало географический атлас, выполненный на прозрачной пленке.

Типовые повторяющиеся элементы, которые хранились в банке данных, объединялись в отдельные независимые блоки, которые можно было вставлять в определенные позиции чертежа неограниченное количество раз. Резко упрощался процесс редактирования, поскольку корректировка в блоке автоматически дублировалась по всему чертежу или графическому документу.

Появление интегрированных программных продуктов и информационных систем, позволяющих осуществлять интеграцию различных видов информации ознаменовало в начале 1990-х гг. новый этап в развитии ГИС как автоматизированной интегрированной информационной системы.

В настоящее время в рамках ГИС исследуется не только географическая информация, но и все процессы и явления, которые происходят на земной поверхности. Поэтому понятие «геоинформационная система» более широкое и включает в себя понятие «географическая информационная система».

Современные ГИС являются интегрированными, поскольку совмещают в себе как данные, так и технологии.

В промышленно развитых странах существуют тысячи ГИС, используемых в экономике, политике, экологии, управлении и охране природных ресурсов, кадастре, науке, образовании и т. д. Они интегрируют картографическую информацию, данные дистанционного зондирования и экологического мониторинга, статистику и переписи, гидрометеорологические наблюдения, экспедиционные

материалы, результаты бурения и др.

В создании ГИС участвуют многие международные организации (ООН, ЮНЕСКО, Программа по окружающей среде и др.), правительственные учреждения, министерства и ведомства,

картографические, геологические и земельные службы, частные фирмы, научно-исследовательские институты и университеты. На разработку ГИС затрачивают значительные финансовые средства, в

деле участвуют целые отрасли промышленности, создается разветвленная геоинформационная инфраструктура. Во многих странах образованы национальные и региональные органы, в задачи которых входит развитие ГИС и автоматизированного картографирования, а также определение государственной политики в области геоинформатики.

В государственных программах России много внимания уделяется развитию геоинформационных технологий для картографирования, а также созданию ГИС разного ранга и назначения для целей управления. В крупнейших городах России — Москве, Санкт-Петербурге, Екатеринбурге, Новосибирске, Иркутске и Хабаровске — созданы центры геоинформации. К ним привязывают местные ГИС и центры сбора аэрокосмических данных. В единую ГИС-инфраструктуру России постепенно включают базы и банки данных научных институтов и университетов. Принято различать следующие территориальные уровни ГИС и соответствующие им масштабы

К обязательным признакам ГИС относятся:

• географическая (пространственная) привязка данных;

• генерирование новой информации на основе синтеза имеющихся данных;

• отражение пространственно-временных связей объектов;

• обеспечение принятия решений;

• возможность оперативного обновления баз данных за счет вновь поступающей информации. Любая ГИС базируется на аппаратных средствах — различных типах компьютеров; программном обеспечении — программных продуктах, обеспечивающих хранение, анализ, визуализацию пространственной информации и т. п.; информационном обеспечении — данных о географическом положении, включая материалы дистанционного зондирования, кадастра и т. д. Управление ГИС осуществляют пользователи (исполнители), которые разрабатывают и поддерживают систему или просто решают поставленные задачиифровые модели местности.

-------------------------------------------------------------------------------

Дата добавления: 2015-08-26