ИССЛЕДОВАНИЯ ОКЕАНА ИЗ КОСМОСА В ВИДИМОМ И БЛИЖНЕМ ИНФРАКРАСНОМ ДИАПАЗОНАХ

Полевое дешифрирование

Полевое дешифрирование состоит из:

1. Наземного дешифрирования,

2. Аэровизуального дешифрирования,

3. Подспутниковых наблюдений.

Полевое дешифрирование заключается в сопоставлении изображения на снимке (фотоплане, фотосхеме) с местностью.

9……..Наземное дешифрирование может быть:

• сплошным,

• выборочным,

• маршрутным (чаше при географических исследованиях) – включает описания, сбор образцов, измерения, фотографирование эталонных участков.

Обычно:

• на открытой местности дешифровщик может наблюдать полосу шириной до 500 м,

• в залесенной, с пересеченным рельефом – не более 300 м.

Наземное дешифрирование включает все этапы подготовки. При этом:

• просмотр (по возможности стереоскопический – стереоочками, полевыми карманными стереоскопами – «Топопрет»)

• и подготовка снимков (для равнинной территории – единого масштаба снимков; для горной местности – масштаб отдельно для долин и отдельно для склонов и хребтов).

После просмотра снимков составляется предварительный вариант легенды.

Достоинство наземного дешифрирования: возможно одновременно собирать дополнительные сведения и данные об объектах, а также выполнять и другие работы.

10………..Аэровизуальное дешифрирование (дешифрирование с воздуха) выполняется с борта вертолета (скорость 2 км./мин.) или легкого самолета. Время работы специалиста – около 2 часов. Заранее необходимо:

• проработать маршрут полета (нанести его на карту или снимок). При высоких требованиях к детальности определить высоту (200-400 м., макс. до 800 м.) и скорость полета (не более 100 км.час.),

• подготовить и систематизировать съемочный материал.

Обработка данных при аэровизуальном дешифрировании: оформление, корректировка или расшифровка неясных мест в записях выполняется в тот же день.

Достоинство: большое число ориентиров и большой охват территорий. Возможность наземных наблюдений.

11…..Подспутниковые наблюдения – это единовременное получение информации об объекте на земле, с воздуха и из космоса.

Виды работ могут быть комплексными, это:

• Съемка с самолета разной аппаратурой,

• Синхронно со съемкой из космоса,

• Спектрометрирование с воздуха и на земле,

• Описание состояния всех объектов земной поверхности на снимаемом участке, измерения, взятие проб.

Достоинство космических снимков: большое охват территорий. Большая достоверность.

Недостатки космических снимков: процесс сложен организационно, низкое разрешение, видно мало ориентиров.

Применяется для изучения и картографирования природных ресурсов.

14.СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЕ ДЕШИФРИРОВАНИЕ

Задачей сельскохозяйственного дешифрирования является опознавание на аэроснимке местоположения и определение ха­рактеристики контуров и объектов подлежащих государствен­ному земельному учету. К контурам и объектам сельскохозяй­ственного дешифрирования относятся: границы землепользова­ния; пашни (чистые, засоренные, излишне увлажненные, полив­ные, поименные, осушаемые); залежи (чистые, поросшие кустар­ником, заросшие лесом, заболоченные); сенокосы (заливные, улучшенные, суходольные, заболоченные); пастбища (чистые, улучшенные, заросшие кустарником или лесом, заболоченные, с кочками, засоренные); сады, виноградники и ягодники; земли, непригодные или малопригодные для использования в сельско­хозяйственном отношении (пески, солонцы и др.); резкие фор­мы рельефа (овраги, курганы и др.); некоторые объекты топо­графического дешифрирования (сельские населенные пункты, дороги, гидрография и др.).

Острая необходимость в инвентаризации сельскохозяй­ственных земель в сочетании с яркой выраженностью сельскохо­зяйственных угодий на снимках обусловили тот факт, что самые ранние примеры географического применения космических сним­ков были связаны с использованием земель — это карта юго-запада США, составленная по снимкам с космических кораблей Geminy и Apollo и изданная в 1969 г. Сельскохозяйственные задачи в 70-х гг. XX в. заняли ведущее место в программе ресурсного спутника Landsat. При систематической повторяемости съемок он обеспе­чивал наблюдение за динамикой развития сельскохозяйственных культур и прогнозирование урожайности. Большой объем инфор­мации и требование оперативности стимулировали развитие ком­пьютерных методов обработки космических снимков при сель­скохозяйственных исследованиях.

В применении космических методов для сельского хозяйства выделилось несколько направлений: определение состава и со­стояния посевов сельскохозяйственных культур, оценка биомас­сы, прогноз урожайности и разработка для этого автоматизиро­ванных сельскохозяйственных информационных систем; изучение и оценка пастбищных ресурсов; инвентаризация и картографиро­вание земельных угодий, изучение динамики сельскохозяйствен­ного использования земель; контроль за проведением агротехни­ческих мероприятий; изучение систем земледелия, типов органи­зации сельскохозяйственной территории.

предъявляется главное требование, заключающееся в том, чтобы получить раздельное по оптиче­ской контрастности изображение перечисленных выше видов контуров, На основании предварительных исследований было произведено предвычисление ожидаемых разностей оптических плотностей изображения некоторых сельскохозяйственных контуров на аэронегативах. Были выбраны такие семь сочетаний контуров, которые на местности дают самый меньший оптиче­ский контраст. Предвычисленные разности оптических плот­ностей изображений сельскохозяйственных контуров.

несмотря на их приближенный характер, позволяют утверждать, что аэрофотосъемка на инфрахроматической аэропленке дает возможность получить аэроснимки с на­илучшими дешнфровочнымн свойствами сочетаний сельскохо­зяйственных контуров, в то время как на панхроматической аэропленке ихразличия иногда не удалось бы получить, так как эти различия меньше порога контрастной чувствительности глаза

Основным методом дешифрирования аэроснимков для нужд сельского хозяйства является пока что полевое дешифрирование.

Однако опытному дешифровщику, хорошо знающему местные особенности района съемки, разрешается камеральное дешиф­рирование четко изобразившихся на аэроснимке контуров. При камеральном дешифрировании основными дешифрованы ми признаками для опознавания сельскохозяйственных контуров являются тон, цвет и линейная (реже точечная или другая) то­нальная структура аэрофотоизображения. В большинстве слу­чаев дешифрирование выполняется на фотопланах масштабов 1:25000,1:10000 и крупнее.

В стадии исследований находится применение микрофото­метрического метода дешифрировании (см. VII гл.) для опозна­вания сельскохозяйственных контуров. Применительно к усло­виям лесостепи Западной Сибири была выведена корреляцион­ная зависимость между предполагаемым контуров (ПК) и эле­ментами микрофотометрической регистрограммы и почвой.

Исследования показали, что средняя квадратическая ошибка определения контуров предложенным ме­тодом составляет 6%.

Дешифровщик обязан показать на плане фактическое со­стояние сельскохозяйственных угодий в момент дешифрирова­ния, Например, сенокосные угодья поросшие кустарником, сле­дует показывать как сенокос с кустарником, а не кустарником; нельзя показывать пашней распаханные сенокосные угодья с целью последующего улучшения травостоя.

Следует отметить дешифрирование по аэроснимкам границ землепользования. Трудности их дешифрирования заключают­ся в том, что поворотные пункты границ, закрепленные давно, в натуре часто не сохранились. Однако на аэроснимках хорошо изображаются линии границ землепользования (межи), а так­же окопка межевых столбов, если они совпадают с отчетливым изгибом очертания какого-либо сельскохозяйственного угодья. В настоящее время все больше входит в практику нанесение на фотоплан границ землепользования по координатам. С этой целью отдельные поворотные пункты границ землепользования привязываются к пунктам опорной геодезической сети и произ­водится перевычисление координат землепользования систе­му координат опорной геодезической сети.

Определение состава сельскохозяйственных культур.Состав куль­тур выявляется по материалам многозональных съемок или по­вторных съемок в течение сезона вегетации, или на основе ис­пользования как многозональной, так и многовременной инфор­мации, что повышает надежность дешифрирования. Разделение сельскохозяйственных культур по многозональным сканерным снимкам выполняется с использованием известных характерис­тик спектральной отражательной способности культур или на ос­нове анализа эталонных участков с известными культурами, при­чем основные зерновые культуры (озимая пшеница) выявляются с очень высокой точностью (98 %). Наиболее разработана методи­ка опознавания посевов пшеницы, кукурузы, сои.

Методика дешифрирования разновременных снимков опира­ется на знание временного хода спектральной яркости культур или на многолетние фенологические данные о развитии культур, сроках прохождения основных фенофаз развития (сельскохозяй­ственного календаря) с учетом метеорологических условий года съемки.

Оценка состояния посевов, биомассы, прогнозирование урожай­ности. По снимкам высокого разрешения возможно распознава­ние состояния посевов — сомкнутости, пятнистости, пожелтения в связи с засухой, полегания, повреждения вредителями. Оценка состояния посевов по снимкам в тепловом диапазоне и радиоло­кационным снимкам позволяет судить о степени изреженности посевов, недостатке воды в растениях. Для характеристики биомассы растительного покрова используют различные вегета­ционные индексы (VI, NDVI, EVI), которые получают на основе анализа спектральной яркости в красной и ближней инфракрас­ной зонах. Составляемые регулярно с 1982 г. по снимкам со спут­ников NOAA карты вегетационного индекса применяются для мониторинга состояния посевов в условиях развития засушливых явлений.

Изучениеи оценкаресурсов пастбищ. Космические снимки, как следует из обзора их геоботанического применения, пригод­ны для изучения растительности пастбищ и их инвентаризации. Выполняется оценка биомассы пастбищной растительности пре­рий США, саванн Африки на основе картографирования вегета­ционного индекса по данным спутников NOAA. По снимкам со спутника Landsat впервые на основе их компьютерной обработки проведена инвентаризация и составлены карты оленьих пастбищ Канады, Аляски, Гренландии. В Средней Азии отработана мето­дика оценки состояния пастбищ по снимкам с метеорологичес­ких спутников, используемым для определения оптимальных мар­шрутов перемещения скота.

Инвентаризация и картографированиеземельных угодий. Снимки высокого разрешения со спутников Ресурс- Ф, по опыту Всесо­юзного института сельскохозяйственных аэрофотогеодезических изысканий (ВИСХАГИ), обеспечивают составление карт сель­скохозяйственных угодий, земельно-кадастровых карт, фотопла­нов землепользования в масштабах вплоть до 1:50 000 и 1:25 000. Возможность периодического повторения космических съемок позволяет решить вопрос о регулярном обновлении карт земель­ных угодий, что крайне важно в связи с их быстрым устареванием. Создаются и обзорные карты земельных угодий на территорию страны и мира; впервые они были составлены в серии карт для высшей школы. Для этого выполнено эталонное дешифрирование угодий на снимках в различных природных исельскохозяйственных районах, выявлены признаки разных типов сельскохозяйствен­ных земель; использовалось районирование территории по структуре изображения, характерной для различных типов сельскохо­зяйственных земель.

С этой целью для девя­ти регионов земного шара разработаны таблицы по семи типам землепользования и 25 основным сельскохозяйственным культу­рам мира. Сведения о земельных угодьях, их площадях, типах сель­скохозяйственных культур и площадях, занятых под ними, мож­но получать непостредственно по снимкам при их компьютерной обработке и без составления традиционных карт.

Изучение систем земледелия. Различия в структуре изображе­ния хозяйств разной производственной направленности, напри­мер преобладание рисунка пашен в районах зерново-животноводческого направления со стойловым содержанием скота и отсут­ствие рисунка пашен в районах животноводческого направления с пастбищным содержанием скота, свидетельствуют о возможно­сти использования космических снимков для анализа особеннос­тей сельскохозяйственного производства в масштабах отдельных стран и мира.

Выразительный рисунок сельскохозяйственных угодий делает снимки хорошей основой для сельскохозяйственного райониро­вания территории, которое обычно выполнялось с использовани­ем материалов сельскохозяйственной статистики и получило те­перь возможность точной территориальной привязки статистиче­ского материала.

Работа с космическими снимками, четко отображающими сель­скохозяйственную деятельность в единстве с природной средой, вызвала к жизни учение о природно-производственных агроландшафтных системах, являющееся основой для разработки рекомен­даций по повышению эффективности их использования.

Таким образом, информация космических снимков не ограни­чивается оперативными сведениями о состоянии посевов сель­скохозяйственных культур, а включает широкий круг вопросов, таких, как формы территориальной организации сельского хо­зяйства, применяемые системы земледелия, производственная направленность хозяйств, что дает возможность проводить много­сторонний анализ особенностей сельскохозяйственного производ­ства обширных территорий.

15. Населенные пункты, промышленные, сельскохозяйственные и социально-культурные объекты

На космических фотоснимках возможно дешифрировать как крупные населенные пункты, поселки городского типа, так и сельские населенные пункты с квартальной или рядовой застройкой.

Изображения названных населенных пунктов на фотоснимках отличаются рядами четких светлых линий проездов и улиц, разделяющих застроенную часть на правильные геометрические фигуры. При увеличении 4? и более в изображении на снимках кварталов и рядов могут быть различимы отдельные постройки, имеющие прямоугольную форму, подчеркиваемую тенями.

Населенные пункты сельского типа с бессистемной застройкой в основном дешифрируют по общему контуру. Светлые пятна, соответствующие постройкам, и темные пятна крон деревьев создают характерную зернистую структуру их изображения. На этом фоне в виде светлых линий выделяют проезды.

При дешифрировании отдельно расположенных дворов возможно выделение строении, не скрытых кронами деревьев.

Наличие стоянок и кочевий определяют по косвенным признакам - белесым пятнам вытоптанной поверхности и пучкам грунтовых дорог. При просмотре фотоснимков с увеличением изображения кочевий и стоянок могут быть выделены отдельные строения.

Дешифрирование по космическим снимкам населенных пунктов, промышленных и сельскохозяйственных объектов производят стереоскопически с увеличением до 4 - 5?. Наиболее удобны для этих целей черно-белые фотоснимки, границы объектов на которых резче, чем на цветных и спектрозональных.

При дешифрировании населенных пунктов используют крупномасштабные карты, планы населенных пунктов, справочники административно-территориального деления, разносезонные космоснимки, аэрофотоснимки прошлых лет.

Выделяющиеся городские промышленные и хозяйственные постройки дешифрируют по светлому тону крыш, форме, теням.

Заводы и фабрики распознают, как правило, по характерной планировке и структуре, отличной от структуры жилой части населенных пунктов.

Заводские и фабричные трубы на фотоснимках часто демаскируются шлейфом дыма, который более резок у горловины трубы и расплывчат с удалением от нее.

Вышки-ретрансляторы в редких случаях дешифрируют по длинной тени на светлом фоне, например, песков или степи.

Взлетно-посадочные полосы аэродромов дешифрируют по правильной прямоугольной форме и светлому тону покрытия (грунтовые или бетонные). Аэродромные постройки располагаются рядом с полосой и распознаются по форме, тону и теням.

Постоянные загоны для скота на космоснимках дешифрируют по квадратной, прямоугольной или круглой форме и темно-серому тону вытоптанной скотом земли. В изображении кошар рядом или внутри их контура распознают крыши навесов, крытые загоны, пристройки.

Кладбища, как правило, на снимках без картматериала не распознаются. При наличии древесной растительности они демаскируются ею. Кроме того, кладбища обычно располагаются на возвышенных местах.

Положение опор и столбов линий электропередач на снимках определяют только по невспаханным вокруг них участкам. Изображаются они темными линзообразными пятнами, располагающимися через равные промежутки. Чаще всего на космоснимках распознаются опоры электролиний, пересекающих угодья.

Подземные трубопроводы на космоснимках изображаются светлыми линиями - следами засыпанных траншей с трубами. Внешне трубопроводы похожи на дороги, но в отличие от последних, для них характерны резкие, иногда отходящие под прямым углом ответвления, значительные по длине спрямленные участки и меньшая четкость линий. При дешифрировании следует использовать крупномасштабные карты и ведомственные материалы.

Недешифрируемые промышленные, культурные и сельскохозяйственные объекты (нефтяные вышки, опоры, радиомачты, водонапорные башни, трансформаторные будки, кладбища и т.д.) переносят с крупномасштабных карт, планов или наносят при полевом обследовании.

Для лучшего выделения отдельных малых по размерам и труднодешифрирующихся объектов (построек в населенных пунктах, отдельных деталей объектов и т.д.) целесообразно использовать выборочно (увеличенные до 4х и более) фрагменты исходных снимков.

17. За последние два-три десятилетия человечество все более пристальное внимание стало обращать на водную оболочку нашей планеты − Мировой океан. Причин этому много, и, по-видимому, одной из главных из них является настоятельная необходимость лучше познать сам океан, изучить происходящие в его глубинах и на поверхности процессы, подсчитать запасы минеральных и пищевых ресурсов и выяснить, как эффективнее использовать его в качестве транспортной магистрали. Сейчас, когда многие страны испытывают все более острый дефицит пищевого белка, когда истощаются ресурсы суши, когда на суше уже выработаны многие месторождения нефти и других полезных ископаемых, человечество возлагает все большие надежды на океан, на его богатства.

Программы исследования Мирового океана во всех развитых странах расширяются стремительными темпами. Просторы Мирового океана непрерывно бороздят научно-исследовательские суда (НИС) нескольких десятков стран. Только в нашей стране несколько сот больших и малых НИС участвуют в программах исследования океана. С помощью НИС за 200 лет, прошедших с начала научных исследований в Мировом океане, обследованы все, даже самые отдаленные его уголки, и, казалось бы, океанологи могут быть довольны сложившейся ситуацией. Но, к сожалению, это пока не совсем так.

Даже такие большие флотилии НИС уже не могут удовлетворить современных потребностей науки. Дело в том, что площадь, которую занимает на земном шаре Мировой океан, огромна − около трех четвертей поверхности нашей планеты. Его площадь превышает 360 млн. км2, а за один рейс НИС длительностью несколько месяцев можно обследовать только весьма незначительную ее часть. В глобальном же масштабе любой НИС за конкретный небольшой отрезок времени проводит измерения только в одной точке. И если, даже используя несколько НИС, можно получить на какой-то обширной акватории десятки таких «точек», то «состыковать» их данные, полученные зачастую в разное время, бывает порой весьма затруднительно.

По предварительным оценкам, информативность спутниковых систем исследования Земли такова, что она в ряде случаев намного выше традиционных контактных методов. Определение, например, температуры поверхности Мирового океана с использованием только одного океанологического ИСЗ эквивалентно синхронным измерениям на 20 000 НИС. Как показали уже первые эксперименты, наблюдения Мирового океана из космоса с помощью ИСЗ и ОКС имеют ряд принципиальных особенностей, делающих их весьма привлекательными для всех ученых, занятых исследованием океана.

ИССЛЕДОВАНИЯ ОКЕАНА ИЗ КОСМОСА В ВИДИМОМ И БЛИЖНЕМ ИНФРАКРАСНОМ ДИАПАЗОНАХ

Простейшим, но одним из наиболее информативных методов исследования Мирового океана из космоса в видимом диапазоне спектра, не требующим, по существу, никакого оборудования, является метод визуальных наблюдений с борта космического корабля или пилотируемой орбитальной станции. Результаты исследований при этом могут быть перенесены на специально подготовленные планшеты или просто зарисованы. В некоторых случаях наблюдаемые космонавтами явления могут быть сфотографированы с помощью фотоаппаратов и, таким образом, строго задокументированы.При наблюдении Мирового океана из космоса особенно хорошо заметны большие изменения цветового тона океана в океанических фронтальных зонах − там, где соприкасаются водные массы разной степени насыщенности красящими взвесями, на границах крупных течений, на мелководье. Так, например, теплые воды тропиков бедны жизнью и имеют насыщенный сине-зеленый цвет, а холодные воды умеренных широт имеют ярко выраженный зеленый оттенок, обусловленный высокой концентрацией различных микроводорослей, и поэтому зоны смешения этих вод отчетливо заметны.

Одним из наиболее отработанных методов исследования поверхности Земли из космоса является космическое фотографирование. Специально сконструированные для работы в космосе фотоаппараты устанавливают на борту автоматических ИСЗ и пилотируемых ОКС, и к настоящему времени уже получены сотни тысяч фотографий поверхности Земли, в том числе и фотографий океана.

Даже обычная черно-белая, а тем более цветная фотография, может содержать в себе много океанологической информации. Практически на космической фотографии океана может быть запечатлено многое из того, что может увидеть глаз космонавта, за исключением самых малоконтрастных объектов. С другой стороны, информационные возможности современной фотографии в ряде случаев шире возможностей человеческого зрения, и с помощью специальных видов фотографии можно зарегистрировать то, что не видно невооруженным глазом.

При спектрозональной съемке с использованием многослойных фотоматериалов применяются принципы обычной цветной фотографии, но спектральная чувствительность слоев выбирается такой, чтобы лучше выявить объекты, интересующие ученых. Для съемки Мирового океана из космоса один из слоев фотопленки можно сделать чувствительным к лучам ближнего инфракрасного диапазона с длинами волн до 1 мкм. В результате можно решить ряд интересных задач, которые недоступны для визуальных или обычных фотографических методов.

В первую очередь к ним относятся, например, задачи по обнаружению и исследованию нефтяных загрязнений Мирового океана и по оценке его биопродуктивности. В ближнем инфракрасном диапазоне чистая вода полностью поглощает падающий на нее свет, а загрязненная вода хоть и немного, но его отражает. Аналогично влияет на отражение воды в этом диапазоне и содержание в воде водорослей и других взвесей. Поэтому пятна нефтяных загрязнений Мирового океана и его районы с высоким содержанием различных примесей проявляются на спектрозональных снимках (например, на отечественных пленках типа СН-6, СН-8) в виде характерных розовых пятен.

Съемка в коротковолновом диапазоне (0,5 − 0,6 мкм), где поглощение света в океанской воде минимально, позволяет наилучшим образом решать задачу изучения подводного рельефа и биопродуктивности вод, а съемка в длинноволновых диапазонах (0,7 − 0,8 и 0,8 − 1,1 мкм) − более отчетливо выделять поверхностные эффекты. Наконец, совместная обработка данных коротковолновых и длинноволновых диапазонов способствует эффективному обнаружению поверхности океана, загрязненной нефтепродуктами.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: