В культурном центре «Зодчие» рассказали о возможностях современных спутников, которые выполняют съёмку Земли с орбиты и о практике применения изображений планеты из космоса в сельском хозяйстве и научных исследованиях. Заведующий лабораторией аэрокосмических методов географического факультета МГУ, научный сотрудник лаборатории картографии Института географии РАН, кандидат географических наук Михаил Викторович Зимин прочел лекцию на тему: «Земля из космоса. Как фотографии нашей планеты помогают её изучать?».
Все, что связано с космическими исследованиями Земли, направлено на изучение пространства: свойства земной поверхности, океанов и атмосферы. Космическая съемка – одна из разновидностей дистанционного зондирования. Основное направление использования средств наблюдения планеты – создание карт и получение пространственной информации в разных вариантах.
Цветовое восприятие
Цвет отражает общность происходящих процессов: биологическая активность, температура, экологическое состояние.
«Человеческое зрение ограничено. Мы наблюдаем только видимые части спектра. В отличии от нашего зрения камеры фиксируют различного рода излучения. Свойства объекта, их цвет существуют не только в видимой нам части спектра, но и во всех других. Каждый из элементов в разной зоне спектра отражает по-разному. Дистанционное зондирование основано не только на том, что видит человек, но и на том, что человеческому глазу неподвластно».
Например, по разным длинам волн атмосфера не везде прозрачна. В некоторых частях зон спектра она выглядит на камерах непрозрачной. Камеры фиксируют оптические свойства газовой оболочки небесного тела: диапазон радиоволн, зоны инфракрасного спектра и другое. Съемочное оборудование снимает во всех зонах спектрах одновременно. В инфракрасном диапазоне вода поглощает все излучение, поэтому все объекты водные, снятые в этом диапазоне, – темные. Таким образом географы и исследователи получают информацию обо всех водоемах.
Географические свойства объектов – источник дешифровочных признаков. Это и способ наблюдать глобальные метеорологические процессы. Лектор показал фотографию, на которой запечатлены пески, поднимающиеся в результате активной атмосферной конвекции в верхние слои атмосферы (10-12 км).
Годами ранее горы Кавказа на фотографиях были окрашены в красный цвет. Это атмосферный перенос. Пыль поднимается и оседает по мере прохождения основных атмосферных циркуляций. Часть выпала на Кавказе, но другая часть долетела из Африки до Мурманска и даже до полярного архипелага Шпицбергена.
Виды спутников
Группы спутников определяют по их назначениям. Метеорологические спутники летают на большой высоте и охватывают большой масштаб территорий. При этом детальность снимков невысокая: их пространственное разрешение от 250 метров до 60 км. Задача таких спутников – постоянный мониторинг обширных территорий с целью получения актуальной информации о метеорологии. Погода связана с повседневной рутиной всех отраслей: транспорт, обеспечение безопасности, МЧС, сельское и лесное хозяйство. Абсолютно все используют эти прогнозы. Отсюда и важность этого глобального сегмента.
Следующий уровень – ресурсный. Снимки с таких спутников более детальные, поскольку летают они ниже, чем метеорологические. Задача их использования – определять ресурсный потенциал: породы деревьев, виды культур, качество воды, поиск полезных ископаемых, и т.д. Еще один вид – кадастровые спутники с высокодетальной съемкой: Гугл и Яндекс-карты. Их цель – учет земельного, лесного, сельскохозяйственного, водного кадастра.
Сферы использования
Прежде всего, это чрезвычайные ситуации: лесные пожары, наводнения, ледовая обстановка, техногенные катастрофы. Именно средства и методы дистанционного зондирования позволяют оперативно реагировать. С помощью спутников возможно регулярно следить за определенной местностью и получать актуальную информацию. Например, инфракрасная камера видит выгоревшие территории, все, что находится под облаками, и точки возгорания. Зафиксированное изображение позволяет установить, где происходят пожары, основное пламя, его движение и динамику. На кадрах, снятых в тепловом диапазоне, – горящая плазма пожаров, их распространение. Увидеть все это человеческим зрением невозможно.
Мониторинг таких глобальных процессов ведут с высокой повторяемостью. Спутники находятся высоко, их много. Так, примерная повторяемость съемки одной и той же точки на Земле – до 20 раз в сутки. Особенно важно отслеживать появления очагов возгораний рядом с промышленными объектами и предприятиями по добыче углеводородного сырья.
Лектор рассказал о том, как работают сервисы оперативного мониторинга, и привел в пример сайт: https://fires.ru/. На сайте отображена карта пожаров. Система прогнозирует пожароопасность со спутников Terra, Aqua, NPP, NOAA-20 при помощи дистанционного детектирования и наблюдения.
Приемные станции получают со спутников сигналы. Программное обеспечение обрабатывает тепловые снимки и выделяет на них тепловые аномалии. Затем сотрудники выкладывают данные на такие сервисы пожаров для принятия решения. Далее работают современные средства географов – геоинформационные системы. Если в зоне безопасности разгорается пожар, незамедлительно уведомляют дежурного по городу.
«Это способ четкого интерпретирования особо опасных явлений. Кроме пожаров угрозу представляют и ледовые заторы, из-за которых формируются паводки. Своевременное выявление подпоров – скопления льдин в русле реки во время ледохода –, позволяет оперативно реагировать и влиять на развитие чрезвычайных ситуаций.
Отсаживают и дрейф айсбергов по морским и океаническим территориям. Если вовремя обнаружить айсберг, можно в связи с метеорологическим прогнозом судить о его месторасположении в будущем.
При техногенных катастрофах важно понимать, что было и что стало. И здесь материалы дистанционного зондирования необходимы. Снимки, полученные сегодня и месяц назад позволяют выявить то, что конкретно пострадало в зоне техногенной или природной катастрофы. Эти же материалы используют МЧС, чтобы понять, как добраться до объектов для проведения спасательных операций».
Другой вопрос дистанционного зондирования – наблюдение за лесными рубками. Полученные космической съёмкой данные позволяют контролировать легальность/нелегальность, динамику рубки и процесс ухода и восстановления лесных территорий.
Выбор объектов изучения происходит не только с точки зрения промышленного интереса, но и с точки зрения научного. Следят и за растительностью, растительными ассоциациями и животным миром. К примеру, дешифрировать почву можно по космическим снимкам. «Это простая географическая закономерность. Сосны растут на сухих почвах. Значит, это хорошо дренированные почвы, песок и т.д. Именно в этих географических взаимосвязях заключается множество дешифровочных признаков растительности.
На высокодетальных снимках отслеживают популяции, их перемещения. Это касается тюленей, моржей и других млекопитающих. Это злободневные темы с точки зрения экологии».
Применяют изображения планеты из космоса в сельском хозяйстве. Использование видов удобрений в определённом количестве с химикатами и протравителями дает разный урожай. Наблюдая из космоса, мы можем смотреть, как изменяются культуры (цвет). На основе этой информации строят теорию и применяют в практике методы, ориентированные на получение высокой урожайности.
С помощью космической съёмки отслеживают положение судов в любой момент времени. Определяют скорость их движения и направление. Это способ выявить нарушение охранных территорий. Таким методом следят за нефтяными процессами на поверхности воды: естественные процессы, выброс судна или добывающей платформы.
«Радиолокационная съемка позволяет установить динамику высоты объектов, выявить районы, где идет реконструкция метро и подземных коммуникаций. Не выезжая не местность, можно определить, что происходит с промышленными объектами: где они просаживаются. Возможности высокодетальной съемки направлены на оценку состояния инфраструктурных объектов. Мы можем контролировать присутствие населения: работают сотрудники или нет. Сюда же контроль деятельности организации по наличию теплового излучения от этих предприятий. Следят такими методами и за этапами строительства.
Мы можем делать фантастические вещи, присущие нашему времени. Это наблюдение за складами товаропроизводителей. Одна из таких территорий – хранилища алюминиевой руды. Это стоимость ценных бумаг на бирже. Загруженность склада дает нам представление о цене на определенный ресурс, услугу или товар.
«Порой, когда мы работаем со снимками из космоса, мы видим удивительные вещи!»
Фото: 3dsculptor / ru.123rf.com
