Новости науки на портале «Научная Россия»

2 комментария 1724

Земля из космоса. Как фотографии нашей планеты помогают её изучать?

Земля из космоса. Как фотографии нашей планеты помогают её изучать?
«Дистанционное зондирование основано не только на том, что видит человек, но и на том, что человеческому глазу неподвластно».

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!»

география дистанционное зондирование земли спутники

Назад

Социальные сети

Комментарии

  • BlackReader, 8 декабря 2019 г. 5:57:20

    "Еще один вид – кадастровые спутники..."

    Зачем такими дилетантскими текстами позорить ресурс? о_О
    Можно обратиться к специалистам с просьбой прочитать текст и сделать правки.

    НЕТ таких спутников.

    Похоже, что стиль публиковать непроверенную или лживую информацию в стиле блогеров (раньше это называлось "бабушка у подъезда сказала" и вызывало презрение) докатилось и до РАН......
  • BlackReader, 8 декабря 2019 г. 6:04:21

    Читать можно только цитаты в кавычках. Остальной текст зачастую содержит дилетантское перевранное содержимое, как четвероклассник бы пересказывал рассказ этого лектора.

    Почему бы сразу не выложить исходную лекцию?

    Было бы и интересно, и познавательно, и не стыдно.

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий

Информация предоставлена Информационным агентством "Научная Россия". Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.