Аэрокосмический мониторинг природной среды

Экологический мониторинг / Лекции / ЭМ Лекция 8

Материалы дистанционного зондирования получают в результате неконтактной съемки с летательных воздушных и космических аппаратов, судов и подводных лодок, наземных станций. Получаемые документы очень разнообразны по масштабу, разрешению, геометрическим, спектральным и иным свойствам. Все зависит от вида и высоты съемки, применяемой аппаратуры, а также от природных особенностей местности, атмосферных условий и т.п. Главные качества дистанционных изображений, особенно полезные для составления карт, — это их высокая детальность, одновременный охват об­ширных пространств, возможность получения повторных снимков и изуче­ния труднодоступных территорий.

Съемки ведут в различных зонах спектра: видимой, ближней инфракрасной, тепловой инфра­красной, радиоволновой и ультрафиолетовой. При этом сним­ки могут быть черно-белыми зональными и панхроматическими, цветными, цветными спектрозональными и даже — для лучшей различимости некоторых объектов — ложноцветными, т.е. выполненными в условных цветах. Следует отметить особые достоинства съемки в радиодиапазоне. Радиоволны, почти не поглощаясь, свободно проходят через облачность и туман. Ночная темно­та тоже не помеха для съемки, она ведется при любой погоде и в любое вре­мя суток.

Главные достоинства аэроснимков, космических снимков и цифровых данных, получаемых в ходе дистанционного зондирования, — их большая об­зорность и одномоментностъ. Они покрывают обширные, в том числе труднодоступные, территории в один момент времени и в одинаковых физи­ческих условиях. Снимки дают интегрированное и вместе с тем генерализо­ванное изображение всех элементов земной поверхности, что позволяет ви­деть их структуру и связи. Очень важное достоинство — повторностъ съемок, т.е. фиксация состояния объектов в разные моменты времени и возможность прослеживания их динамики.

Составление оперативных карт — еще один важный вид использования космических материалов. Для этого проводят быструю автоматическую обработку поступающих дистанционных данных и преобразование их в картографический формат. Наиболее известны оперативные метеорологические карты. В оперативном режиме и даже в реальном масштабе времени можно составлять карты лесных пожаров, наводнений, развития неблагоприятных экологических ситуаций и других опасных природных явлений. Космофотокарты применяют для слежения за созреванием сельскохозяйственных посе­вов и прогноза урожая, наблюдения за становлением и сходом снежного по­крова на обширных пространствах и тому подобными ситуациями, сезонной динамикой морских льдов.

Главнейшее значение для реализации программы создания службы мониторинга окружающей среды имеют дистанционные (аэрокосмические) средства и методы.

Оперативное слежение и контроль за состоянием окружающей среды и отдельных ее компонентов по материалам дистанционного зондирования и картам называют аэрокосмическим (дистанционным) мониторингом.

Иногда в это понятие включают слежение за средой с помощью прибо­ров, установленных в труднодоступных местах Земли (в горах, на Крайнем Севере), показания которых передаются в центры наблюдения с помощью методов дальней передачи информации (по радио, проводам, через спутники и т. п.). Аэрокосмический мониторинг подразделяется на авиационный и кос­мический.

Авиационный мониторинг осуществляют с самолетов, вертолетов и других летательных аппаратов (включая парящие воздушные шары и т. п.), не поднимающихся на космические высоты (в основном из пределов тропо­сферы).

Космический мониторинг — мониторинг с помощью космических средств наблюдения. Авиационный мониторинг ориентирован на региональ­ные или локальные явления. Например, он широко используется при инвентаризации лесов, выявлении площадей, пораженных пожарами, промышлен­ными загрязнения, вредителями. Космический мониторинг позволяет соста­вить представление об отдельных изменениях в биосфере, которые при дру­гих методах не выявляются.

Первый экологический искусственный спутник земли (ИСЗ) «Космос-1906» был запущен в конце 1987 г. Программа полета ИСЗ предусматривает получение и обработку данных дистанционного зондирования Земли, выполнения съемок ряда территории СНГ, Антарктиды и Мирового океана. На ос­нове космической информации ведутся планомерные широкомасштабные исследования природных ресурсов, ОС, изучаются результаты воздействия на нее хозяйственной деятельности.

Спутник мгновенно может обеспечить съемку от 8 до 40 тыс. км 2 земной поверхности, а за 10 мин работы — около 1 млн км . Такой огромный объ­ем информации обрабатывается, естественно, с применением ЭВМ. С помо­щью спутниковых данных изучают изменение границы тундры и лесотундры (это характеризует динамику глобального потепления), динамику и состоя­ние лесов, определяют очаги распространения вредителей сельскохозяйст­венных культур, отслеживают динамику растительности. В настоящее время в народном хозяйстве по материалам космических съемок решается около 300 различных задач, и перечень их продолжает расти.

Так как мониторинг предполагает не только наблюдение за процессом или явлением, но также его оценку, прогноз распространения и развития, а кроме того — разработку системы мер по предотвращению опасных последст­вий или поддержанию благоприятных тенденций, оперативное картографи­рование становится средством контроля за развитием явлений и процессов и обеспечивает принятие управленческих решений. Картографический метод создания глобальной системы мониторинга предполагает развертывание paбот при обследовании и изучении любой территории в двух основных на­равлениях:

1.Создание базовой инвентаризационной картографической документации, отражающей современное состояние и оценку природных ресурсов;

2.Картографирование динамики изменений природной среды, предусматривающее обновление инвентаризационных карт, создание специальных карт динамики и прогноза, т. е. систематическое картографическое слежение за состоянием природной среды и ее изменениями, обуслов­ленными хозяйственной деятельностью людей.

Масштабы картографического представления и периодичность составления оперативных тематических карт мониторинга во многом зависят от ха­рактера использования земель и степени развития природно-территориального комплекса.

Масштабы и периодичность карт мониторинга природной среды в различных регионах приведены в таблице 8.1.

Масштабы и периодичность составления оперативных карт мониторинга природной среды в различных регионах

Степень развития территориально-производстаенного комплекса

Источник

Аэрокосмический мониторинг (Лекция)

Материалы дистанционного зондирования получают в результате неконтактной съемки с летательных воздушных и космических аппаратов, судов и подводных лодок, наземных станций. Получаемые документы очень разнообразны по масштабу, разрешению, геометрическим, спектральным и иным свойствам. Все зависит от вида и высоты съемки, применяемой аппаратуры, а также от природных особенностей местности, атмосферных условий и т.п. Главные качества дистанционных изображений, особенно полезные для составления карт, — это их высокая детальность, одновременный охват об­ширных пространств, возможность получения повторных снимков и изуче­ния труднодоступных территорий.

Съемки ведут в различных зонах спектра: видимой, ближней инфракрасной, тепловой инфра­красной, радиоволновой и ультрафиолетовой. При этом сним­ки могут быть черно-белыми зональными и панхроматическими, цветными, цветными спектрозональными и даже — для лучшей различимости некоторых объектов — ложноцветными, т.е. выполненными в условных цветах. Следует отметить особые достоинства съемки в радиодиапазоне. Радиоволны, почти не поглощаясь, свободно проходят через облачность и туман. Ночная темно­та тоже не помеха для съемки, она ведется при любой погоде и в любое вре­мя суток.

Главные достоинства аэроснимков, космических снимков и цифровых данных, получаемых в ходе дистанционного зондирования, — их большая об­зорность и одномоментностъ. Они покрывают обширные, в том числе труднодоступные, территории в один момент времени и в одинаковых физи­ческих условиях. Снимки дают интегрированное и вместе с тем генерализо­ванное изображение всех элементов земной поверхности, что позволяет ви­деть их структуру и связи. Очень важное достоинство — повторностъ съемок, т.е. фиксация состояния объектов в разные моменты времени и возможность прослеживания их динамики.

Составление оперативных карт — еще один важный вид использования космических материалов. Для этого проводят быструю автоматическую обработку поступающих дистанционных данных и преобразование их в картографический формат. Наиболее известны оперативные метеорологические карты. В оперативном режиме и даже в реальном масштабе времени можно составлять карты лесных пожаров, наводнений, развития неблагоприятных экологических ситуаций и других опасных природных явлений. Космофотокарты применяют для слежения за созреванием сельскохозяйственных посе­вов и прогноза урожая, наблюдения за становлением и сходом снежного по­крова на обширных пространствах и тому подобными ситуациями, сезонной динамикой морских льдов.

Главнейшее значение для реализации программы создания службы мониторинга окружающей среды имеют дистанционные (аэрокосмические) средства и методы.

Оперативное слежение и контроль за состоянием окружающей среды и отдельных ее компонентов по материалам дистанционного зондирования и картам называют аэрокосмическим (дистанционным) мониторингом.

Иногда в это понятие включают слежение за средой с помощью прибо­ров, установленных в труднодоступных местах Земли (в горах, на Крайнем Севере), показания которых передаются в центры наблюдения с помощью методов дальней передачи информации (по радио, проводам, через спутники и т.п.). Аэрокосмический мониторинг подразделяется на авиационный и кос­мический.

Авиационный мониторинг осуществляют с самолетов, вертолетов и других летательных аппаратов (включая парящие воздушные шары и т.п.), не поднимающихся на космические высоты (в основном из пределов тропо­сферы).

Космический мониторинг — мониторинг с помощью космических средств наблюдения. Авиационный мониторинг ориентирован на региональ­ные или локальные явления. Например, он широко используется при инвентаризации лесов, выявлении площадей, пораженных пожарами, промышлен­ными загрязнения, вредителями. Космический мониторинг позволяет соста­вить представление об отдельных изменениях в биосфере, которые при дру­гих методах не выявляются.

Первый экологический искусственный спутник земли (ИСЗ) «Космос-1906» был запущен в конце 1987 г . Программа полета ИСЗ предусматривает получение и обработку данных дистанционного зондирования Земли, выполнения съемок ряда территории СНГ, Антарктиды и Мирового океана. На ос­нове космической информации ведутся планомерные широкомасштабные исследования природных ресурсов, ОС, изучаются результаты воздействия на нее хозяйственной деятельности.

Спутник мгновенно может обеспечить съемку от 8 до 40 тыс. км 2 земной поверхности, а за 10 мин работы — около 1 млн км . Такой огромный объ­ем информации обрабатывается, естественно, с применением ЭВМ. С помо­щью спутниковых данных изучают изменение границы тундры и лесотундры (это характеризует динамику глобального потепления), динамику и состоя­ние лесов, определяют очаги распространения вредителей сельскохозяйст­венных культур, отслеживают динамику растительности. В настоящее время в народном хозяйстве по материалам космических съемок решается около 300 различных задач, и перечень их продолжает расти.

Так как мониторинг предполагает не только наблюдение за процессом или явлением, но также его оценку, прогноз распространения и развития, а кроме того — разработку системы мер по предотвращению опасных последст­вий или поддержанию благоприятных тенденций, оперативное картографи­рование становится средством контроля за развитием явлений и процессов и обеспечивает принятие управленческих решений. Картографический метод создания глобальной системы мониторинга предполагает развертывание pa бот при обследовании и изучении любой территории в двух основных на­равлениях:

1.Создание базовой инвентаризационной картографической документации, отражающей современное состояние и оценку природных ресурсов;

2.Картографирование динамики изменений природной среды, предусматривающее обновление инвентаризационных карт, создание специальных карт динамики и прогноза, т. е. систематическое картографическое слежение за состоянием природной среды и ее изменениями, обуслов­ленными хозяйственной деятельностью людей.

Масштабы картографического представления и периодичность составления оперативных тематических карт мониторинга во многом зависят от ха­рактера использования земель и степени развития природно-территориального комплекса.

Масштабы и периодичность карт мониторинга природной среды в различных регионах приведены в таблице 1.

Таблица 1. Масштабы и периодичность составления оперативных карт мониторинга природной среды в различных регионах

Степень развития территориально-производстаенного комплекса

Источник