Реферат: Использование аэрокосмического мониторинга в экологических исследованиях

Использование аэрокосмическогомониторинга в экологических исследованиях.

Материалыдистанционного зондирования получают в результате неконтактной съемки слетательных 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 видаи высоты съемки, применяемой аппаратуры, а также от природных особенностейместности, атмосферных условий и т.п. Главные качества дистанционныхизображений, особенно полезные для составления карт, — это их высокаядетальность, одновременный охват обширных пространств, возможность полученияповторных снимков и изучения труднодоступных территорий. Благодаря этому данныедистанционного зондирования нашли в картографии разнообразноеприменение: их используют для составления и оперативного обновлениятопографических и тематических карт, картографирования малоизученных итруднодоступных районов (например, высокогорий). Наконец, аэро — и космические снимки служат источниками для создания общегеографических итематических фотокарт. Съемки ведут в видимой, ближней инфракрасной, тепловойинфракрасной, радиоволновой и ультрафиолетовой зонах спектра. При этом снимкимогут быть черно-белыми зональными и панхроматическими, цветными, цветнымиспектрозональными и даже — для лучшей различимости некоторых объектов — ложноцветными, т.е. выполненными в условных цветах. Следует отметить особыедостоинства съемки в радиодиапазоне. Радиоволны, почти не поглощаясь, свободнопроходят через облачность и туман. Ночная темнота тоже не помеха для съемки,она ведется при любой погоде и в любое время суток.

Главные достоинствааэроснимков, космических снимков и цифровых данных, получаемых в ходедистанционного зондирования, — их большая обзорность иодномоментностъ. Они покрывают обширные, в том числетруднодоступные, территории в один момент времени и в одинаковых физическихусловиях. Снимки дают интегрированное и вместе с тем генерализованноеизображение всех элементов земной поверхности, что позволяет видеть ихструктуру и связи. Очень важное достоинство — повторность съемок,т.е. фиксация состояния объектов в разные моменты времени и возможностьпрослеживания их динамики.

Существует несколькоосновных направлений применения материалов дистанционного зондирования в целяхкартографирования:

§<span Times New Roman"">      

§<span Times New Roman"">      

§<span Times New Roman"">      

фотоблок-диаграмми других комбинированных фото картографических моделей;

§<span Times New Roman"">      

мониторинг.

Составлениеоперативных карт — еще один важный вид использования космическихматериалов. Для этого проводят быструю автоматическую обработку поступающихдистанционных данных и преобразование их в картографический формат. Наиболееизвестны оперативные метеорологические карты. В оперативном режиме и даже вреальном масштабе времени можно составлять карты лесных пожаров, наводнений,развития неблагоприятных экологических ситуаций и других опасных природныхявлений. Космофотокарты применяют для слежения за созреваниемсельскохозяйственных посевов и прогноза урожая, наблюдения за становлением исходом снежного покрова на обширных пространствах и тому подобными ситуациями,сезонной динамикой морских льдов.

Оперативноеслежение и контроль за состоянием окружающей среды и отдельных ее компонентовпо материалам дистанционного зондирования и картам называют аэрокосмическим(или картографо-аэрокосмическим) мониторингом.

Мониторинг предполагает не только наблюдение запроцессом или явлением, но также его оценку, прогноз распространения иразвития, а кроме того — разработку системы мер по предотвращению опасныхпоследствий или поддержанию благоприятных тенденций. Таким образом, оперативноекартографирование становится средством контроля за развитием явлений ипроцессов и обеспечивает принятие управленческих решений.

Главнейшее значениедля реализации программы создания службы мониторингаокружающей среды имеют дистанционные (аэрокосмические) средства и методы, так какодним из путей создания глобальной системы мониторингаявляется картографический.

Дистанционный мониторинг — совокупность авиационного икосмического мониторингов. Иногда в это понятие включают слежение за средой спомощью приборов, установленных в труднодоступных местах Земли (в горах, наКрайнем Севере), показания которых передаются в центры наблюдения с помощьюметодов дальней передачи информации (по радио, проводам, через спутники и т.п.).

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 пределовтропосферы).

Космический мониторинг — мониторингс помощью космических средств наблюдения.

Картографическийметод создания глобальной системы мониторингапредполагает развертывание работ при обследованиии изучении любой территории в двух основныхнаправлениях:

1.<span Times New Roman"">     

2.<span Times New Roman"">     

Использование земель

Степень развития территориально-производственного комплекса

Масштаб карт

Период составления карт

Интенсивное

Развитые со сложной инфраструктурой

1: 200 000 и крупнее

Ежегодно

Развивающиеся

1: 200 000...1: 500000

1...3 года

Формирующиеся

1: 200 000...1: 500000

3...5 лет

Экстенсивное

Слабая, но естественно высокодинамичные природно-территориальные комплексы

1: 200000

1...3 года

Слабая

1: 500000...1: 1000000

5...7 лет и более

Отсутствует (природоохранные зоны)

1: 200000...1: 500000

1...3 года

Таблица1 Масштабы и периодичность составленияоперативных карт мониторинга природной средыв различных регионах

Масштабыкартографического представления и периодичность составления оперативныхтематических карт мониторинга во многомзависят от характера использования земель и степени развитияприродно-территориального комплекса.

Масштабы ипериодичность карт мониторинга природнойсреды в различных регионах приведены в таблице 1.

Структуракосмической системы изучения природныхресурсов Земли изображена на рисунке 2.

<img src="/cache/referats/18590/image001.jpg" v:shapes="_x0000_i1025">

Рис. 2Структура космической системы изученияприродных ресурсов Земли

Принципиальноструктура космической системы ИПРЗ состоит: из системы управления структурой; 4основных подсистем: получения космической информации; получения дополнительнойдистанционной информации; сбора и хранения информации; обработки информации.Подсистема получения космической информации включает: космические носителиизмерительной аппаратуры (искусственные спутники земли — ИСЗ), пилотируемыекосмические корабли (ПКК) и орбитальные станции (ОС).

Принципиальная блок-схемаструктуры космической системы изученияприродных ресурсов Земли (ИПРЗ) показана на блок-схеме 3.

Структуракосмической системы ИПРЗ принципиально состоит из системы управления структуройи четырех основных подсистем: получения космической информации, дополнительнойдистанционной информации, сбора и хранения информации, обработки информации.

Подсистемаполучения космической информации включает: космические носителиизмерительной аппаратуры — искусственные спутники Земли, пилотируемыекосмические корабли (ПКК) и орбитальные станции (ОС); измерительную аппаратуру,устанавливаемую на космических носителях; аппаратуру, передающую полученную <img src="/cache/referats/18590/image003.jpg" v:shapes="_x0000_i1026"> Блок-схема 3. Структура космической системы изучения природных ресурсов

информацию на Землю(на пункты приема информации — ППИ) в подсистему сбора информации.

Данные, полученные спомощью космической измерительной подсистемы, содержат для каждого отдельногоэлемента природного объекта информацию о его состоянии. Этиданные передаются на пункты приема информации и оттуда в банк данных подсистемысбора информации на хранение.

Подсистемаполучения дополнительной дистанционной информации объединяет средства иметоды получения дистанционной информации о природных и антропогенно измененныхобъектах, осуществляемых в основном в пределах тропосферы.

В эту подсистемувключены: авиационные средства (самолеты-лаборатории и вертолеты);суда-лаборатории, буйковые станции, наземные передвижные лаборатории,установленная на этих носителях измерительная аппаратура,установленная на них аппаратура, передающая получаемую информацию на пунктприема информации.

В структурукосмической системы изучения природной средыЗемли и Мирового океана в подсистему получения дополнительной информации включенытакже научно-исследовательские суда-лаборатории, буйковые станции и наземныепередвижные лаборатории.

В составсудов-лабораторий входят научно-исследовательские суда, экспедиционные суда,морские, озерные и речные суда, специально построенные или перестроенные издругого типа судов для комплексных исследованийи для проведения различных специальных исследований(геофизических, гидробиологических и др.) в толще водных масс, морского дна,атмосферы и космического пространства.

Так, на бортунаучно-исследовательского судна космической службы «Космонавт ЮрийГагарин» имеется 110 научных лабораторий.

Буйковые станции(автоматические станции) снабжены специальной аппаратурой для полученияопределенных типов информации через спутники на пункты приема информации,космической системы изучения природныхресурсов.

Наземные передвижныелаборатории позволяют получать достоверные и точные данные о природныхобъектах, процессах и данные на локальных участках земной поверхности. Наземныеизмерения выполняют синхронно космическими и авиационными измерениями точно вмомент прохождения космических аппаратов и авиасредствнад данной точкой.

Наземные измеренияслужат базой для проведения необходимых методических работ, связанных спроблемой идентификации природных ресурсов и изученияих свойств на основе сопоставления и корреляции различных данных дистанционногозондирования с данными непосредственных наземных измерений.

Все вышесказанноеотносится к измерениям, выполняемым судами-лабораториями и автоматическимибуйковыми станциями.

Основные требования,предъявляемые к измерениям (данным), получаемым в подсистемах космической идополнительной дистанционной информации: синхронность получения всех видовинформации; метрологическое единство всех видов измерений; репрезентативностьназемных и измерений с самолета относительно территорий, охватываемыхкосмической съемкой; сопоставимость масштабов и разрешающей способности всехвидов измерений; оперативность доставки информации с самолета и наземной впункты приема и обработки космической информации.

Репрезентативность встатистике — главное свойство выборочной совокупности, состоящее в близости еехарактеристик (состава, средних величин и др.) к соответствующимхарактеристикам генеральной совокупности, из которой отобрана выборочная.

Подсистема сбораи хранения информации формирует банк данных огромного и постоянноменяющегося объема различного вида информации.

Задачи этойподсистемы — формирование, хранение и управление базой данных, нахождениенеобходимой для определенных конкретных целей информации и оперативная передачаее в блок подсистемы обработки информации.

База данных должнасодержать:

¾<span Times New Roman"">   

¾<span Times New Roman"">   

¾<span Times New Roman"">   

¾<span Times New Roman"">   

¾<span Times New Roman"">   

Эта структура(сбора, хранения, управления базой данных) подсистемы должна обеспечитьоперативный обмен информацией между ее частями и доступ к нейподсистемы обработки информации.

Подсистемаобработки информации заключается в оперативной обработке полученной избанка данных информации и выдаче результатов обработки в виде картографическихматериалов в требуемом масштабе.

Обрабатываютматериалы визуально-инструментальным (с использованием оптико-механическихприборов) методом и с использованием ЭВМ и переводом данных с компьютера вцифровую карту.

Выходные документы — тематические и специальные карты, схемы, графики, таблицы, методическиематериалы и т. п. Они должны быть получены в результате картографической, экономико-статистическойи другой информации об изучаемых районах с обязательным использованиемрезультатов наземных обследований в наиболеехарактерных природных, сельскохозяйственных, гидрогеолого-мелиоративных иводохозяйственных зонах изучаемых регионов в соответствии с разрабатываемымиуровнями системы мониторинга.

Таким образом,основная цель работ по внедрению и развитию методов аэрокосмического мониторинга в отрасли — совершенствованиеустановления корреляционных связей между оптическими свойствами экологических комплексов (природных и антропогенноизмененных), отраженными на аэрокосмических изображениях, и их свойствами всистеме различных природных признаков (физической, биологической, химической идр.), направленными на выявление существующих зависимостей между геологическимстроением местности и ее рельефом, гидрографией, почвами, растительностью идругими элементами ландшафта, для разработки и совершенствования методоврегиональных комплексных исследований,оценки природно-экологических и антропогенныхусловий территории при проектировании и проведении землеустроительныхмероприятий с целью сохранения экологическогоравновесия.

Аэрокосмический мониторинг позволяет одновременно получатьобъективную информацию и оперативно выполнять картографирование территориипрактически на любом уровне территориального деления: страна — область — район- группа хозяйств (землепользование) — конкретное сельскохозяйственное угодье — культура.

Системааэрокосмического мониторинга позволяетрегулярно и оперативно проводить:

¾<span Times New Roman"">   

¾<span Times New Roman"">   

¾<span Times New Roman"">   

¾<span Times New Roman"">   

¾<span Times New Roman"">   

¾<span Times New Roman"">   

¾<span Times New Roman"">   

¾<span Times New Roman"">   

¾<span Times New Roman"">   

экологическогообоснования природопользования в районах традиционного и новогосельскохозяйственного освоения;

¾<span Times New Roman"">   

¾<span Times New Roman"">   

¾<span Times New Roman"">   

¾<span Times New Roman"">   

¾<span Times New Roman"">   

Литература:

¾<span Times New Roman"">   

Землеустройство с основами геодезии. — М., 2002

¾<span Times New Roman"">   

Картография. — М., 2001
еще рефераты
Еще работы по охране природы, экологии, природопользованию