Фотограмметрия

Основные задачи, решаемые в этой области при помощи спутниковых изображений: инвентаризация сельскохозяйственных угодий; отслеживание изменения состояния полей и посевов на различных участках, что позволяет определить последовательности их обработки; выделение участков эрозии, заболачивания, засоленности и опустынивания; определение состава почв; слежение за качеством и своевременностью проведения различных сельскохозяйственных мероприятий. 

При периодичной повторяемости съемок возможно наблюдение за динамикой развития сельскохозяйственных культур и прогнозирование урожайности.

Лесное хозяйство

Комплекс задач, эффективно решаемых при помощи данных космических снимков , для целей лесопользования и лесоустройства:

• определение площадей и территориального размещения лесных массивов;
• определение породного состава лесов;
• выявление спелых и перестойных насаждений;
• контроль за лесовозобновлением на вырубленных участках, на гарях и ветровалах;

• контроль за соблюдением рубок на официально разрабатываемых участках;
• обнаружение незаконных рубок (оценка площадей и экономического ущерба)
• выявление участков лесозаготовок в пределах особо охраняемых территорий  
  (заповедники, заказники, национальные парки);
• мониторинг очагов усыхания от вредителей и болезней;
• мониторинг лесных пожаров, оценка площади ущерба.

Экология

Космические снимки предоставляют оперативную детальную информацию по крупным земельным участкам, что даёт возможность проводить полномасштабный, не ограниченный временными интервалами, мониторинг изменений окружающей среды. 

Особое место данные дистанционного зондирования Земли занимают при прогнозировании природных стихийных бедствий и катастроф, а также для оценки ущерба и планирования восстановительных мероприятий.

Туризм

В настоящее время за счет снятия рядом западных государств секретности на продажу снимков высокого разрешения сложилась ситуация, при которой любой человек в состоянии приобрести космический снимок необходимой территории по весьма доступным ценам. 

 

4.3 Глянциологическое дешифрирование по космическим снимкам

 

Гляциологичекое дешифрирование является одной из вашнейших научных дисциплин, необходимо для изучения, поскольку толщи льда, расположенные как на поверхности Земли, так и в её недрах, оказывают огромное влияние на хозяйственную деятельность человека. Космические снимки - это необходимое дополнение к аэрофотоматериалам. На космических снимках происходит генерализация и уменьшение детальности изображения объектов, интеграция отдельных черт строения в крупные системы, видимые на космических снимках, но не улавливаемые на аэрофотоснимках. Уникальной особенностью космических снимков является возможность охвата всего явления в целом, что позволяет производить обобщение гляциологических данных на объективной основе. Дальнейшее развитие дешифрирования космических снимков для целей гляциологии предусматривает комплексный подход, основанный на связях явлений и процессов, происходящих в атмосфере, гидросфере, литосфере.

В подготовке важной гляциологической информации не обошлось без участия космонавтов. Как они ни заняты были во время орбитального полета, но нашли время для оценки снежно-ледовых ресурсов планеты. Дополнения к аэрофотосъемке являются очень существенными: ведь фотоаппаратами захватывается полоса намного уже, чем при визуальном наблюдении с многосоткилометровой высоты. Космические снимки - это своеобразная оптическая генерализация, картографическая операция, над которой трудятся специалисты, здесь достигается естественным образом.

Изучение Земли из космоса началось, наверное, с запуска метеорологических спутников в 1962 году. Через пять лет такие аппараты под названием «Метеор» появились на орбитах. Вместе с наземными комплексами они составили успешно действующую систему. Космическая съемка воздушных потоков позволила с большей достоверностью, чем раньше, прогнозировать погодные условия на планете.

Не первый год идет изучение Земли с пилотируемых космических кораблей. Космонавты фотографируют горы и долины, ледниковые и речные бассейны, заснеженные равнины и океанические акватории. А космические снимки облегчают работу многих специалистов.

Обрабатывая космические снимки, получают ценную информацию о ледниках Земли. С помощью многозональной съемки с удивительной точностью определяют толщину льда в горах и приполярных районах, запасы пресной воды. Сейчас спутники используют для слежения за краем ледникового антарктического покрова и за состоянием покровных и горных ледников, они дают информацию о дрейфе и «отеле» айсбергов, как ученые называют откалывание этих ледяных глыб от основного массива. В ближайшем будущем предполагается запустить европейский спутник с полярной орбитой. С полным правом его можно будет назвать полярно-гляциологической космической лабораторией.

Но космическому «сверх зрению» предшествует серьезная подготовка. Космонавты проходят консультации в Государственном научно-исследовательском производственном центре «Природа», пристально вглядываются в Землю с самолета, встречаются со специалистами-заказчиками: геологами, океанологами, строителями, гляциологами.

Особенно детально пришлось изучить космонавтам горы Памира. Из-за исключительной прозрачности атмосферы наиболее отчетливо видны из космоса высокие горы. Поэтому их визуальное наблюдение и дает ценную информацию. Недаром отдельные космические программы именуются по названиям крупных горных систем и вершин - «Памир», «Эльбрус».

Памир стал исследовательским полигоном космической гляциологии. Здесь представлены все глетчеры, которые встречаются в горных странах. На нем отрабатываются приемы дешифрирования, совершенствуются дистанционные методы изучения снежного покрова и ледников, ведется слежение за состоянием десятков тысяч ледников, которые орошают засушливые поля Средней Азии.

Сейчас организуется наземно-авиакосмическая служба наблюдений за природной средой. Она будет также собирать информацию, и давать прогнозы о снеге и льде, и в особенности о стихийно-разрушительных явлениях в горах - селях, лавинах, пульсирующих ледниках. Уже сейчас благодаря космическим исследованиям наземным специалистам удалось выявить только на Памире около 100 до того неизвестных ледниковых тел, обнаружить несколько месторождений полезных ископаемых.

Космонавты орбитальной станции «Салют-6» в течение четырех экспедиций накопили обширный материал для этой работы. Подвижки ледников теперь нетрудно обнаружить на космических картах по грядам морен, изогнутых в виде петель, и по растеканию льда на выходе его из ущелий в долины. Округлые же формы говорят об относительно спокойном их состоянии.

По космическим данным уже сейчас зафиксировано и изучено около 30 пульсирующих ледников Памира. За предыдущие годы полевыми обследованиями удалось обнаружить не меньше десятка подобных объектов. Пульсирующие-это вздыбившиеся ледники. Красивое зрелище, но и опасное! О нависшей угрозе могут предупреждать космонавты.

Многие из пульсирующих ледников расположены в долине реки Вахш. Это тревожит проектировщиков, ведь здесь кроме действующей Нурекской и строящейся Рогунской ГЭС планируются другие электростанции и сельскохозяйственное освоение земель. А опорожнение озер после резких сдвигов ледников вызывает катастрофические паводки. Такое стихийное бедствие вызвал ледник Медвежий в 1973 году. Высокая волна снесла все мосты по реке Ванч. Но благодаря своевременному прогнозу гляциологов никто не пострадал, и материальный ущерб был незначительный.

Ледник Дидаль в 1974 году вел себя по-другому. Во время его продвижения откололась часть языка и разрушила автомобильную дорогу и мост. Ледяные баррикады осложнили транспортное сообщение.

Большая часть космической информации о ледниках и снежном покрове обрабатывается в Государственном научно-исследовательском производственном центре «Природа», затем используется в гляциологических разработках, на ее основании даются рекомендации народнохозяйственным организациям. Взгляд из космоса помогает завершить классификацию пульсирующих ледников и составить их каталог. По сбору космической информации для Атласа снежно-ледовых ресурсов мира создана специальная группа. Это не только помогает уточнить контуры и размеры ледников, но и облегчает составление карт их колебаний (пульсации входят в их число!), дает возможности отображать некоторые сведения о снежно-ледовом режиме в глобальном масштабе.

Космические наблюдения помогут и в оценке природного режима для трудных альпинистско - туристских маршрутов. Необходимость этого хорошо понимают космонавты. Многие из них и сами предпочитают проверку своих сил в экстремальных условиях гор.

Да и по внешнему виду многое роднит покорителей высоких широт, горных вершин и космического пространства. Костюмы из прорезиненного блестящего перкаля и морозоветрозащитные маски с электрическим подогревом напоминают скафандр. Не зря, видно, полярные районы и высокогорье часто называют «земным космосом».

Связи устанавливаются нерасторжимые. На околополярные орбиты высотой 800-1000 километров выводятся спутники-спасатели. Через аварийные радиобуи они будут принимать сигналы от терпящих бедствие в море, горах, других отдаленных районах. Такие буи устанавливаются на судах, самолетах, пригодятся они геологам, туристам, альпинистам. Сигнал бедствия поступает на спутник, а с него на наземные пункты приема. Национальные координационные центры передают информацию в поисково-спасательную службу. Эта программа «космической помощи» осуществляется спутниками Советского Союза и США.

Очевидно, изучение земных ледников позволит подойти к разгадке ледников Марса, Сатурна, Нептуна и других планет. Из космоса уже обнаружена вечная мерзлота на Марсе, ледники - «лепестки», вытекающие из кратеров некоторых планет от метеоритных ударов. Космический лед - явление очень распространенное, ведь холод там достигает температуры ниже - 200° С. Многие тайны ждут здесь своих исследователей. 
 

4.4 Технические средства, применяемые для дешифрирования космических снимков

 

Космический снимок, являющийся результатом дистанционного зондирования исследуемой поверхности, представляет собой изображение объекта, построенное путем его проектирования из одной или нескольких точек пространства на ту или иную поверхность по заданному закону. 

Задача обработки изображений сводится к установлению связи между координатами отдельных точек в системах местности и изображения. Технология установления такой связи определяется техническими характеристиками съемочной аппаратуры, способом формирования изображения и параметрами орбиты космического аппарата.

В зависимости от физического принципа формирования изображения съемочные системы делятся на фотографические, радиолокационные, сканирующие и иные устройства различного типа.

Съемочные системы делятся на:

• пассивные съемочные системы (ПСС). Строят изображение, фиксируя энергию, отраженную от объектов съемки и излучаемую, либо естественным источником излучения (солнца), либо искусственным, либо фиксирует собственное излучение самих объектов, которое в основном относится к тепловой (инфракрасной зоне спектра). К съемочным системам (СС) относятся: фотографические системы, телевизионные, фототелевизионные, тепловые (ИК сканеры), многозональные сканеры, съемочные системы на основе ПЗС (приборы с зарядовой связью)

• активные съемочные системы (АСС). Строят изображение объектов, фиксирую энергию, отраженную объектов и формируемую самими съемочными системами, радиолокационные, лидары (лазерные СС), радио интерферометрические. Различие СС состоит в том, что они фиксируют отраженные электромагнитные волны в различных зонах спектра.

Аэрокосмическая съемка выполняются в видимом и невидимом диапазонах электромагнитных волн, где:

1. фотографический – видимый диапазон;

2. нефотографический – видимый и невидимый диапазоны, где:

• видимый диапазон – спектрометрический основан на различии спектральных коэффициентов отражения геологических объектов. Результаты записываются на магнитную ленту и отмечаются на карте. Возможно использование кино- и фотокамер;
• невидимый диапазон: радарная (радиотепловая РТ и радиолокационная РЛ), ультрафиолетовая УФ, инфракрасный ИК, оптико-электронный (сканерный), лазерный (лидарный).

Видимая и ближняя инфракрасная область. Самый полный объем информации получается в наиболее освоенной видимой и ближней инфракрасной областях. Аэро- и космосъемки в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах длин волн осуществляются с помощью следующих систем:

•        Телевизионных,

•        фотографических,

•        оптико-электронных сканирующих,

Аэро- и космосъемка в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах электромагнитных волн регистрируют следующие количественные характеристики:

1.    поля электромагнитного излучения,

2.    солнечной радиации, отраженной от поверхности Земли,

3.    собственного теплового излучения системы “земная поверхность — атмосфера”.

К недостаткам измерений в этом диапазоне относятся существенная зависимость результатов от помех (атмосферной дымки, гидрометеоров и др.) и возможность проведения съемки только при освещении земной поверхности Солнцем.

Телевизионные системы бывают:

•        сканерного – развертка изображения по строке осуществляется электронным способом,

•        кадрового типа – развертка изображения по строке осуществляется за счет перемещения носителя.

Очень широко распространена многозональная съемка, выполняемая в узких спектральных диапазонах.

Спектральный диапазон съемки учитывает отражательные и излучательные характеристики объектов, воспроизводимые на снимках. Здесь выделяют три основные группы снимков: