СТРАТЕГИЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ КАЧЕСТВА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

9.1 КОНТРОЛЬ И УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ВОЗДУХА

Исторически, обозначения ОБУВ, ОДК, ВДК, ПДК соответствовали верхнему пределу лимитирующих факторов среды, не вызывающих изменения состояния или ухудшения здоровья человека.

Известно, что для воздушной среды ПДК _р.з. > ПДК _м.р. > ПДК _с.с.

Кроме того, вещества отличаются по классу опасности, при формировании которого используются понятия летальная доза (ЛД₅₀) и коэффициент возможного ингаляционного отравления (КВИО).

Ориентировочные значения ПДК _р.з. и ЛД _50, соответствующие веществам различных классов опасности приведены в табл. 9.1.

Таблица 1. Характеристики классов опасности веществ

Для вредных примесей в воздухе следует учитывать эффект суммации:

С₁ С₂ С_n

_{-------------- + ------------- + . . . + ---------------} ≤ 1, ( 1 )

ПДК₁ ПДК_.2 ПДК_n

где С_1, С₂… С_n - концентрации вредных примесей;

ПДК_1, ПДК_.2 … ПДК_n- соответствующие значения ПДК.

Если такое соотношение соблюдается, то можно считать, что содержание вредных примесей можно считать нормативным. Известны 29 групп веществ, обладающих эффектом суммации. Например: фенол и ацетон; озон, диоксид азота и формальдегид и др.

По санитарным нормам СН 245-71 выбросы в атмосферу лимитируются:

· на территории предприятия значениями 0,3 ПДК _р.з. ;

· в воздухе населенных пунктов значениями 1 ПДК _м.р. ;

· в городах с населением более 200 тыс. значениями 0,8 ПДК _м.р.

При проектировании новых предприятий максимальное содержание примеси от разных источников должно соответствовать соотношению:

N

∑ C_i ≤ 0.3 ПДК _р.з - C_ф, ( 2 )

где С_ф - фоновая концентрация примеси.

В воздухе населенных пунктов должно соблюдаться соотношение:

N

∑ Cm_i ≤ ПДК м.р. - C ф , ( 3 )

где N- число источников эмиссии примеси.

Превышение над фоновыми концентрациями в загрязненной атмосфере больших городов может составлять:

· оксида углерода в 80-1250 раз;

· диоксида серы в 50-300 раз;

· диоксида азота до 25 раз;

· озона до 7 раз.

Воздух промышленной зоны загрязняется дополнительно веществами, образующимися в производственных процессах и выбросах. В настоящее время фиксируется более 500 веществ, загрязняющих атмосферу.

ПРИМЕР: Мировые выбросы бензо(а)пирена составляют 5000 т / год при ПДК = 1*10^-6 мг / м³. При этом 61 % эмиссии приходится на сжигание древисины, 8% - на лесные пожары, 1%- на выбросы транспорта и 0,1% (0,05%) на сжигание нети (газа).

Мировые выбросы диоксинов составляют 5т / год при ПДК= 5*10^-10 мг / м³.

9.2 КОНТРОЛЬ И УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ВОДЫ

В ВОДНЫХ ОБЪЕКТАХ

Предельно допустимая нагрузка (ПДЭН) на водоем должна определяться соотношением:

С _доп = С _{норм. нагр.} - С _{существ.} ( 4 )

Для каждого предприятия устанавливается предельно допустимый сброс токсичных веществ (г/с, кг/ч, т/год) на основе выполнения тома ПДС.

При поступлении в водоем различных вредных веществ с одинаковым показателем вредности должно соблюдаться условие:

С₁-С_ф1 С₂ - С_ф2 С_n - С_фn

_{-------------- + ------------- + . . . + ---------------} ≤ 1, ( 5 )

ПДК₁ ПДК_.2 ПДК_n

где С_1, С₂… С_n - концентрации вредных примесей;

Контроль и управление качеством воды в водных объектах предусматривает решение 3-х задач:

1) Определение требуемой степени очистки сточных вод.

В связи со сбросом сточных вод должно соблюдаться условие:

q * C _ст. + Q * C _ф = ( q + γ * Q) * C _ппв , ( 6 )

где q, Q- расход сточных вод и воды в реке, м³/с;

γ - коэффициент смешения вод;

С _ппв , С _ф , С _ст.- концентрация токсичного вещества перед расчетным пунктом водопользования, фоновая концентрация и концентрация в СВ.

q * C _ст. + Q * C _ф

Откуда С _ппв = -----------------------. ( 7 )

q + γ * Q

Если С _ппв < ПДК _п.в., то меры по очистке сточных вод достаточны, в противном случае необходима дополнительная очистка сточных вод.

2) При выборе места строительства предприятия должна быть обеспечена достаточная степень разбавления сточных вод.

Для этого определяется максимальная предельная концентрация в сбросе сточных вод по уравнению:

γQ

С _{ст. пред.} = --------( С _пдк - С _ф ) + С _пдк ( 8 )

q

Эта концентрация закладывается в основу при проектировании новых производств.

3)Прогнозирование качества воды на заданную перспективу.

Для этого определяется кратность необходимого разбавления сточных вод водами водоема ( n ) :

γQ + q

n = ----------- , ( 9 )

q

Связь между коэффициентом смешения и кратностью разбавления определяется соотношением

q

γ = (n - 1) ------ . ( 10 )

Q

Если С _фi ≥ ПДК _п.в.i , то сброс сточных вод недопустим.

9.3 НОРМИРОВАНИЕ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В ПОЧВЕ

Гигиеническое нормирование вредных веществ в почве включает три вида исследований:

1) Определение максимально допустимой концентрации вещества в почве с точки зрения его токсического действия на человека, то есть накопление его в растениях не должно быть больше допустимого остаточного количества (ДОК), а в воздухе и воде меньше, чем ПДК в средах.

2) Установление органолептических свойств растений, выращенных на данной почве, а также воды и воздуха.

3) Изучение характера и интенсивности действия вредного вещества на процессы самоочищения в почве.

Из найденных пороговых концентраций выбирают наименьшую, которую рассматривают, как ПДК.

Исследования проводят в лабораторных условиях на модельных почвах (песчаник и чернозем) и с модельными растениями (картофель и морковь). При необходимости данные уточняются в полевом эксперименте.

Пока предельно допустимые концентрации токсикантов в почве (ПДК _п) установлены для 49 ядохимикатов и тяжелых металлов в мг/ кг почвы.

Контроль веществ в почве и местах захоронения отходов ведут региональные (областные) Центры Роспотребнадзора.

9.4 НОРМИРОВАНИЕ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ

При поступлении вредных веществ в растительные и животные организмы они могут биоаккумулироваться и переходить по пищевой цепи.

ПРИМЕР:Фтор из почвы → растения → животные → пища человека → наблюдается размягчение костей. Если принять содержание ДДТ в почве за условную единицу, то содержание его в червях будет составлять 10-40 единиц, а у птицы (глухарь)- до 200 единиц.

Гигиеническое нормирование в пище касается в основном пестицидов и тяжелых металлов. Норма пестицидов устанавливается для каждой сельскохозяйственной культуры. В табл. 9.2 приведены допустимые содержания некоторых токсичных веществ в разнообразных пищевых продуктах.

Таблица 9.2 ПДК _прод. (мг/кг продукта) для ряда пищевых продуктов

9.5 КОНТРОЛЬ И УПРАВЛЕНИЕ РАДИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТЬЮ

В связи с созданием АЭС, атомных бомб и их испытаниями, окружающая среда стала подвергаться радиоактивному ионизирующему излучению в дозах, превышающих естественную радиацию и оказывающих вредное воздействие на

животный мир. При техногенном загрязнении в окружающую среду поступает смесь радионуклидов.

Известно, что в природе существуют три вида радиоактивного излучения: α-, β-, γ - излучения.

γ- излучения- электромагнитные излучения высокой энергии и обладающие наибольшей проникающей способностью, что вызывает трудности при обеспечении защиты от него.

β- излучения- излучения корпускулярной природы, представляющие собой поток отрицательно заряженных частиц (электронов). Обладают меньшей проникающей способностью и могут даже задерживаться неповрежденной кожей. Но при поступлении внутрь организма хорошо поглощаются тканями и разрушение тканей вызывается большее, чем при γ-излучении.

α- излучения- представляют собой поток положительно заряженных частиц (ядер гелия), легко поглощаемый любой средой. Защитой может служить и лист бумаги, но при попадании внутрь организма могут вызвать трагические последствия.

Примерами γ- изотопов могут являться Cz¹³⁴, Cz¹³⁷ , β- излучения - Sr⁹⁰ , α- излучения Po²¹⁰, Pu²³⁹. Важной характеристикой радиоактивного вещества является период полураспада (от доли секунд до тысячелетий). Для указанных радиоактивных элементов он составляет: Cz¹³⁴ - 2 года; Cz¹³⁷ - 30 лет; Sr⁹⁰ - 27,7 лет; Po²¹⁰- 136 часов; Pu²³⁹ - 24400 лет.

Основными документами по контролю за безопасностьью населения являются Федеральный Закон "О радиационной безопасности населения" и "Нормы радиационной безопасности НРБ-96".

Согласно этим нормам устанавливается три категории облучаемых лиц:

А- профессиональные работники (на АЭС и т.д.);

Б- ограниченная часть населения (по условиям проживания или размещения рабочих мест, при работе с радиоактивными отходами и т.д.);

В- остальное население.

Для группы Б доза внешнего облучения не должна превышать 0,5-5 бэр (биологический эквивалент рентгена) в год (в зависимости от органов).

Экологических нормативов, устанавливающих допустимое воздействие на экосистемы, нет!

В настоящее время действуют "Основные санитарные правила работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений ОСП-72/87".

Они содержат требования :

· по охране окружающей среды от загрязнения радиоактивными веществами;

· по учету, хранению и перевозке источников ионизирующего излучения;

· по сбору, удалению и обезвреживанию твердых и жидких радиоактивных отходов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Как отмечалось выше, многие антропогенные воздействия, особенно загрязнения, вызывают отрицательные последствия в природе. Меры по их предотвращению зачастую требуют огромных средств и времени.

Предложены следующие подходы к ограничению загрязнения природной среды:

· ограничения, основанные на обязательном соблюдении норм качества окружающей среды, т. е. санитарно-гигиенических требований (ПДК, ОДК и др.);

· ограничения, основанные на установлении предельных выбросов, сбросов и лимитов размещения отходов (ПДВ, ПДС и т.п.);

· ограничения, связанные с выбором и соблюдением экономического оптимума при анализе природоохранных затрат и приносимого ущерба;

· ограничения на базе всестороннего анализа природной среды.

В настоящее время чаще всего используются первые два подхода, а первый из них является основным в России и большинстве стран мира.

Однако, из данных санитарно-гигиенического контроля невозможно извлечь информацию об источниках загрязнения и их интенсивности, поэтому в этом плане более приемлем подход, связанный с ограничением выбросов (ПДВ) и сбросов (ПДС) в природную среду. Он учитывает конкретные климатические условия и экологическую нагрузку в данном районе.

Рассмотрев в курсе положительные моменты, хотелось бы отметить противоречия и недостатки систем мониторинга, которые обусловлены:

- неопределенностью понятий "предельно допустимая экологическая нагрузка" и "приемлемое качество среды" при продолжающемся возрастании разнообразия загрязняющих веществ;

- стремлением измерить все большее число параметров, приводящее к чрезмерному удорожанию систем мониторинга;

- недостаточной взаимосвязью дистанционных и контактных методов получения информации;

- недостаточным согласованием информации, полученной физико-химическими и биологическими методами;

- большим числом анализов, выполняемых вручную;

- запаздыванием информации и ограниченным доступом к ней заинтересованных организаций.

Следовательно, существующие системы мониторинга должны подвергнуться существенной модернизации, при этом следует исходить из:

· признания необходимости сохранения централизованной системы наблюдения и контроля;

· понимания важности стыковки результатов измерений в импактных зонах (посты, пункты наблюдений и т.п.) с измерениями выбросов, сбросов на предприятиях (сегодня они отличаются на порядок);

· осуществления тесного взаимодействия различных методов наблюдения с использованием принципов взаимодополнения и интеркалибрования;

· разработки новых методик и приборов (особенно для фоновых измерений), простейших приборов и средств получения экспресс-информации;

· необходимости дополнить существующую систему мониторинга системой принятия решений, т. е . экспертной компьютеризованной службой, основанной на создании единой по стране геоинформационной ситеме (типа ГИС / GIS);

· увеличения роли станций дистанционного наблюдения и мобильных лабораторий, особенно при анализе послеаварийных ситуаций, изучении районов экологического бедствия;

· необходимости, чтобы информация, полученная с помощью экологического мониторинга, представлялась совместно с географической информацией и данными медицинского мониторинга;

· повышения доступности достоверной экологической информации для всех заинтересованных организаций и населения.

В заключение напомним, что основной задачей систем мониторинга является увязка производительности и профиля предприятия с загрязнением окружающей среды.

Это позволяет:

- создать компьютерный банк данных о состоянии и прогнозе качества компонентов окружающей природной среды;

- рассчитывать интегральные характеристики воздействия выбросов, сбросов и размещения отходов предприятий, определять доли загрязнения разными предприятиями и отраслями;

- оценивать эффективность планируемых хозяйственных и природоохранных мероприятий и возможность компенсации наносимого ущерба.

При этом отметим, что основным инструментом регулирования природопользования стали платежи за загрязнение, которые ориентировочно распределяются следующим образом: за загрязнение почвы- 75 %; воды- 15 %; воздуха- 10 %.

Лекция 10 МОНИТОРИНГ НА ОСНОВЕ МАТЕРИАЛОВ КОСМИЧЕСКИХ СЪЕМОК

Общая характеристика методов космических съемок

В мониторинге окружающей среды большую роль играет дистанционное зондирование (ДЗ) с космических летальных аппаратов. За последнее десяти­летие существенно возросли объем, разнообразие и качество материалов ДЗ,

и, как следствие, расширился круг приложений, относящихся к исследованиям окружающей среды. По космическим изображениям земной поверхности иден­тифицируются ареалы распространения природных явлений и процессов в пре­делах ландшафтов, при этом обеспечивается детальное изучение водных объ­ектов, растительности, почв, рельефа, горных пород. При исследовании атмо­сферных процессов определяются температура, осадки, распределение и тип об­лаков, скорость ветра, концентрации газов и т.д. Возможности получения сведе­ний о техногенной нарушенности ландшафтов достаточно обширны, это пожа­ры, выпасы скота, лесохозяйственные, горнопроходческие выработки, различ­ные виды загрязнения водных объектов, почв и грунтов, захоронения радиоак­тивных отходов и т.п.

Достоинства методов дистанционного зондирования заключаются в сле­дующем:

- возможность в короткие сроки получить информацию о большой террито­рии Земли;

- высокая оперативность получения данных, и, следственно, актуальность данных на момент съёмки (короткое время между моментом зондирования и моментом получения данных пользователем, особенно это важно при наблю­дении за чрезвычайными ситуациями);

- высокая точность обработки данных за счёт применения технологий гло­бального позиционирования и компьютерной обработки данных;

- высокая информативность (содержание большего количества информации на снимках по сравнению с картами);

- выполнение съемки в разных зонах спектра позволяет идентифицировать природные объекты с высокой степенью детальности;

- возможность получения трёхмерной модели местности.

Волны (или частоты) электромагнитного излучения, используемые для дистанционного зондирования в системах мониторинга окружающей среды, занимают широкий участок электромагнитного спектра от 0.3 мкм до 1.3 м с разбиением на поддиапазоны: видимый, ближний инфракрасный (0.4...0.9 мкм), тепловой (3.5.14 мкм), радиодиапазон (1 мм - 1.3 м).

На практике имеются ограничения, связанные с прохождением элек­тромагнитного излучения через атмосферу, а также его взаимодействием с земными покровами и водными объектами. Так каждый момент времени облач­ность закрывает более 50 % поверхности земного шара; некоторые районы остаются закрытыми облачностью большую часть времени года. Атмосферой поглощаются солнечные лучи определенных длин волн, поэтому съемку выполняют, ис­пользуя только те участки спектра, где электромагнитное излучение не погло­щается (в окнах прозрачности атмосферы). Атмосфера - относительно про­зрачная в видимом и инфракрасном диапазонах, а практически прозрачной атмосфера становится в радиодиапазоне.

Системы ДЗ могут регистрировать отдельные параметры среды (напри­мер, измерять температуру) или обеспечивать формирование изображений земной поверхности.

Большинство систем ДЗ регистрируют естественное излучение, отра­женные от земного покрова, они относятся к пассивным. Те системы, кото­рые сами генерируют излучение и затем анализируют его отраженную часть называют активными. Пассивные системы используют для регистрации от­раженной солнечной радиации в видимом и ближнем и среднем ИК. Актив­ные системы работают в дальнем ИК диапазоне (больше 3 мкм) и в радиоди­апазоне.

Таким образом, можно выделить основные съемочные системы:

1) фотографические, которые получают изображение с помощью фото­графических камер, с последующей доставкой пленки на Землю; такие сним­ки получаются в видимой и в ближней инфракрасной части спектра (0,4...0,9 мкм) и предназначены для решения задач, не требующих оперативного наблюдения;

2) телевизионные (диапазон спектрального излучения тот же, что и в фотографических датчиках), в качестве датчика используется фотоэлектри­ческая матрица;

3) инфракрасные сканеры, которые регистрируют излучения в тепловом диапазоне (3,5...14 мкм) и отображают температурные характеристики по­верхности;

4) многоканальные сканеры, которые охватывают диапазон от видимого до теплового (0,4... 14 мкм);

5) радиолокационные системы.

К активным съемочным системам относятся:

а) радиолокационные датчики ((электромагнитный диапазон от 0,1 см до 130 см) создают электромагнитные колебания, посылаемые к объектам, отраженные от них колебания фиксируются антенной);

6) лидары (в качестве источника излучения используются мощные лазе­ры, которые формируют когерентные (согласованные по частоте и фазе) из­лучения в оптическом диапазоне).

Преимущество активных съемочных систем состоит в том, они могут проводиться в сложных метеоусловиях, в любое время суток, пригодны для получения информации об объектах закрытых снегом, растениями и др.

Информативность космических изображений определяется простран­ственным, радиометрическим и спектральным разрешениями.

Пространственное разрешение или разрешающая способность является одним из главных параметров, определяющих обзорность и детальность изображений. Под пространственным разрешением понимается минималь­ный линейный размер объектов местности различимых на изображении. Для цифровых снимков пространственное разрешение представляет собой размер пикселя на местности, который является наименьшим элементом цифрового изображения, внутри которого отдельные объекты не различаются. Разреша­ющая способность определяется конкретными особенностями съемочной си­стемы. Выделяют данные низкого (более 100 м), среднего (10...100 м), высо­кого (1.10 м) и сверхвысокого (менее 1м) разрешений.

Целесообразность применения сенсоров с тем или иным разрешением определяется задачами, стоящими перед исследователем.

Для глобального обзора с высокой периодичностью подходят изображе­ния с низким разрешением (до 1км), достаточно детальное изучение многих компонентов природной среды обеспечивают системы со средним разреше­нием. Съемочные системы с высоким разрешением и сверхвысоким позво­ляют получать информацию, соответствующую по детальности требованиям для крупномасштабной топографической съемки.

Следующим по важности параметром является спектральная разреша­ющая способность- количество спектральных зон, их ширина и размещени­ем по электромагнитному спектру. Большинство систем дистанционного зондирования могут работать в нескольких спектральных диапазонах. Требу­емое количество спектральных зон обеспечивается фильтрами. Наиболее вы­сокое спектральное разрешение достигается применением призм или дифрак­ционных решеток. Первые съемочные системы имели один канал с очень ши­роким диапазоном чувствительности, который охватывал видимый и часть ближнего ИК-диапазона. В настоящее время уже существуют датчики, кото­рые имеют сотни каналов.

Под радиометрическим разрешением понимается ширина динамического диапазона датчика и число градаций сигнала в каждой спектральной зоне. Большинство сенсоров обладают радиометрическим разрешением 8 бит. Что наиболее близко мгновенному диапазону зрения человека, но есть сенсоры и с более высоким радиометрическим разрешением (например, 11 бит - 2048 градаций для IKONOS), что позволяет различать больше деталей на очень ярких или очень темных областях снимка.

Временное разрешение определяется периодичностью съемки одного участка. Решение различных задач по данным ДЗ требует получения снимков с различной периодичностью. Так, для большинства сельскохозяйственных задач, требуются снимки каждые 7-15 дней. Контроль же чрезвычайных си­туаций и быстропротекающих процессов (например, пожары) требует высо­кой периодичности - от суток до нескольких часов.

Многоспектральные и гиперспектральные изображения. Первоначаль­но съемку Земли выполняли с помощью фотоаппаратов на различные типы пленок. В зависимости от того, к какой части спектра в наибольшей степени чувствительна фотоэмульсия, фотопленки разделялись на следующие сорта: ортохроматическая (дополнительная чувствительность к зеленым и желтым лучам), панхроматическая (светочувствительность ко всем лучам видимого спектра, но пониженная чувствительность к лучам зеленой части спектра), изопанхроматическая (ко всем лучам видимого спектра). Современные тех­нологии позволяют получать цифровые изображения одного и того же участ­ка земной поверхности в нескольких отдельных зонах спектра. Такие данные называются многозональными (многоспектральными, мультиспектральными, спектрозональными) снимками. При этом из изображений, полученных в различных спектральных зонах, появилась возможность синтезировать мно­жество вариантов цветного изображения (в ложных цветах).

Многозональные снимки получают системами, имеющими достаточно широкие зоны съемки, преимущественно 100 нм (или 0,1 мкм). При неболь­шом числе каналов такое спектральное разрешение устраивало потребителя.

Дальнейшее развитие съемочных систем позволило осуществлять так называемую гиперспектральную съемку, со спектральным разрешением в 10 нм. Принцип получения гиперспектральных изображений тот же, что и мно­госпектральных. Четкого различия между терминами многоспектральные и гиперспектральные данные нет, но к последним принято относить те, у кото­рых нет разрыва между поддиапазонами, т.е. в некоторой части спектра по­лучается практически непрерывный диапазон принимаемых данных.

Для получения данных ДЗ используются: пилотируемые космические корабли и орбитальные станции и автоматические искусственные спутники Земли. Траектории движения спутников различаются по форме, высоте и по положению относительно Солнца.

Высоты, на которых работают съемочные платформы, подразделяются на группы:

1) малые высоты: 100.500 км (пилотируемые корабли и орбитальные станции);

2) средние высоты: 500.2000 км (ресурсные и метеорологические спутники);

3) большие высоты: 36000.40000 км (геостационарные спутники).

Период обращения вокруг Земли - от 1,5 часов до суток.

Основные типы спутников в зависимости от положения относительно

поверхности Земли:

- геостационарные (спутник движется со скоростью, равной угловой скорости вращения Земли, поэтому обеспечивает съемку одной и той же ча­сти планеты);

-полярно-орбитальные (плоскость полярной орбиты примерно перпен­дикулярна плоскости вращения Земли, поэтому спутник регулярно через определенный период времени, оказывается над заданным районом наблю­дения);

-солнечно-синхронные (орбиты имеют постоянный угол между плоско­стью орбиты и направлением на Солнце, что обеспечивает одинаковую освещенность земной поверхности вдоль трассы, следовательно, облегчает сопоставление данных).

Орбиты могут иметь круговую, эллиптическую, параболическую или ги­перболическую форму.

Методы обработки спутниковых данных

Прежде чем данные дистанционного зондирования становятся информа­цией, исходные изображения должны пройти несколько стадий обработки. В общем случае выполняет: предварительную и вторичную (тематическую) об­работку.

Исходная информация, регистрируемая наземным приемным центром, представляет собой сигнал, поступающий со спутника в виде битовой последова­тельности, содержащий не только результаты съемки Земли, но и служебную ин­формацию о движении и ориентации космического аппарата, режимах работы съемочной аппаратуры и др.

После приема спутниковых данных выполняют необходимые декодиру­ющие и корректирующие операции, и в частности преобразовывают данные (с учетом калибровок), переданных с КА. Тем самым исходный сигнал пре­образуется непосредственно в изображение или космический снимок, сохра­няется в форматах, удобных для последующих видов обработки.

Следующим этапом является предварительная обработка, цель которой коррекция космических изображений для достижения как можно более правдоподобного отображения земной поверхности. Она включает в себя радиометрическую калибровку, геометрическую коррекцию и представление изображения в необходимой географической проекции (геокодирование).

Радиометрическая калибровка позволяет учесть ряд факторов, влияю­щих на качество формирования изображения, связанных в частности с влия­нием атмосферы на пропускание излучения различных участков спектраль­ного диапазона и искажениями, вносимых датчиками и устройствами прие­ма и передачи данных. Так при прохождении через атмосферу электромаг­нитные волны поглощаются и рассеиваются, причиной этого являются: озон, водяной пар, углекислый газ, кислород, метан, пыль, дым. Облака и туманы хорошо видно на фоне воды, так как в красном и ИК участках спектра по­верхность воды по оптическим характеристикам близка к абсолютно черному телу. Поэтому содержание в атмосфере водяного пара и аэрозолей (дыма) можно оценить по снимкам, включающим участки морей и океанов. Суще­ствуют математические методы построения моделей состояния атмосферы с учетом типов рассеяния в атмосфере, времени года, метеорологических дан­ных. Для уточнения таких моделей используют наземные измерения отража­тельной способности объектов во время полета спутника.

Геометрическая коррекция предназначена для устранения искажений, вызванных кривизной и вращением Земли, а также углом наклона орбиты спутника к плоскости экватора. Геометрические искажения снимков, вы­званные кривизной поверхности Земли, получаются в результате того, что точки сканируемой местности не лежат в одной плоскости и наблюдение ве­дется не в надире, а под углом к поверхности земли. Поэтому при удалении от центральной линии сканирования искажение формы и размера объектов увеличивается. Этим типом искажения можно пренебречь, если угол обзора датчика невелик.

Для снимков, полученных оптико-механическим сканером (например, MODIS, AVHRR, ETM, Aster), масштаб при удалении от центральной линии снимка становится мельче. То есть, пиксель центральной области снимка будет отображать меньшую площадь земной поверхности, чем пиксель из боковой области, хотя размер их одинаков, что необходимо учитывать при обработке.

Неровности рельефа вызывают те же искажения, что и кривизна поверх­ности Земли, но их сложнее учитывать. Следует отметить, что поскольку космические снимки делают с большой высоты, то в некоторых случаях вли­яние форм рельефа может быть незначительно, за исключением горных об­ластей.

Как правило, данные ДЗ распространяются в общедоступных растровых форматах хранения. Это объясняется тем, что в большинстве случаев они представляют собой картографически привязанные изображения и для их использования уже не нужна специфическая информация.

Тематическая обработка включает цифровой анализ изображений с применением разных математических методов. Один из распространенных подходов это классификация - тематическая обработка, которая позволяет производить автоматизированное разбиение снимков на однородные по ка­кому-либо критерию области (классы объектов). Получающееся при этом изображение называется тематической картой. Поскольку обычно выделяют содержательно интерпретируемые классы объектов, то классификацию мож­но рассматривать как процедуру автоматизированного дешифрирования ДДЗ. Процедура классификации основывается чаще всего на статистическом ана­лизе различных характеристик изображения: пространственных, спектраль­ных или временных. К простейшим полезным пространственным характери­стикам относятся: текстура, форма и структурные соотношения. Под времен­ными характеристиками следует понимать сезонные изменения земных по­кровов (особенно растительности), которые могут служить их индикаторами. Однако принято считать, что основную информацию о природе объектов на земной поверхности содержат их спектральные характеристики. Поэтому в большинстве известных алгоритмов классификации используются спек­тральные образы типов покрытий.

При недостаточности спектральных признаков для выделения типов подстилающей поверхности используют дополнительные наборы признаков: текстурные характеристики изображения, главные компоненты как линейно независимые комбинации исходных спектральных каналов, другие расчетные характеристики в виде индексов (например, вегетационный индексы и др.).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: