Доклад Космический мониторинг
.docxМИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПО ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВУ
Кафедра землепользования и кадастров
Доклад на тему «Космический мониторинг»
Выполнил:
Проверил:
Москва 2019 г.
Космический мониторинг — это регулярное получение информации о состоянии земной поверхности с космических аппаратов. Регулярное дистанционное зондирование Земли помогает отслеживать природные процессы, стихийные бедствия, а также изменения, вызванные деятельностью человека и животных.
Методы дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), существующие в настоящее время, позволяют проводить контроль только объектов, различающихся между собой по спектральной отражательной способности хотя бы в одном диапазоне длин волн и имеющих размеры, сравнимые с пространственным разрешением съемочной аппаратуры. На космических снимках, которые получаются в оперативном режиме, наблюдаются следующие объекты: лесные массивы и пожары, сельскохозяйственные угодья с посевами, пастбища, открытые поверхности почвы, населенные пункты и промышленные зоны, дороги, водоемы, снежный и ледовый покров, облачный покров. Методы ДЗЗ позволяют оперативно проводить анализ изменений, происходящих с перечисленными объектами во времени и пространстве, выявлять катастрофические изменения, происходящие с этими объектами в результате аварий, катастроф и стихийных бедствий, решать задачи в разных областях народного хозяйства на основе этой информации. Следует отметить, что методами космического мониторинга невозможно регистрировать техногенные аварии и катастрофы, если они не влекут за собой площадные загрязнения или не сопровождаются сильным пожаром.
Изображения, передаваемые спутниками дистанционного зондирования Земли, находят применение во многих отраслях — сельском хозяйстве, геологических и гидрологических исследованиях, лесоводстве, охране окружающей среды, планировке территорий, образовательных, разведывательных и военных целях. Космические системы ДЗЗ позволяют за короткое время получить необходимые данные с больших площадей (в том числе труднодоступных и опасных участков).
В 2013 году Роскосмос присоединился к деятельности Международной Хартии по космосу и крупным катастрофам. Для обеспечения его участия в деятельности Международной Хартии был создан специализированный Центр Роскосмоса по взаимодействию с Хартией и МЧС России.
К задачам, решаемым с помощью космического мониторинга, можно отнести:
обнаружение лесных, степных, торфяных пожаров, аварий на нефтяных вышках и промышленных объектах, сопровождающихся пожарами;
выявление последствий пожаров, в том числе лесных гарей и ущерба от пожаров;
мониторинг паводковой обстановки на реках, контроль половодий, наводнений, имеющих разное происхождение (дожди, таяние снега, последствия землетрясений, аварии на гидроэлектростанциях и т.д.), контроль ледовой обстановки при прохождении паводка на реках;
обнаружение и выбросы загрязняющих веществ в водоемы и моря; выбросы загрязняющих веществ в атмосферу городов и промышленных зон, задымленность городов и населенных пунктов в результате лесных, степных и торфяных пожаров;
контроль распространения загрязняющих веществ вокруг промышленных зон, на нефтепромыслах;
выявление сельскохозяйственных зон, подверженных засухе;
слежение за таянием горных ледников;
контроль вырубки лесных массивов;
обнаружение активной деятельности вулканов и контроль обстановки в зоне их действия;
контроль территорий, находящихся в зонах морских приливов и отливов;
контроль территорий, подвергнувшихся землетрясениям;
обнаружение песчаных и пылевых бурь, контроль их последствий;
контроль опустынивания территорий (интенсивная деградация почв) из-за засоления почв, ветровой и плоскостной эрозии почвенного покрова, изменения климата;
выявление и контроль оползней.
Перечисленные задачи решаются с использованием различных видов съемочной аппаратуры, работающей в разных спектральных областях. Некоторые задачи требуют оперативной информации, поступающей регулярно, с периодичностью 1–3 часа, с пространственным разрешением не хуже 1000 м. Другие задачи могут быть менее оперативными, но требующими более высокого пространственного разрешения изображений. Оптимальными условиями для решения поставленных задач были бы высокое пространственное и высокое временное разрешение изображений. Эти условия могут быть реализованы при успешном осуществлении программы наращивания группировки «малых спутников» или воздушным мониторингом при помощи барражирующих пилотируемых или беспилотных летательных аппаратов. Для уточнения информации, полученной с помощью космического мониторинга, используются авиационные средства (самолеты, вертолеты, беспилотные летательные аппараты). Перечисленные выше задачи, решаемые с помощью космического мониторинга, можно разделить на две группы:
Задачи обнаружения явлений;
Задачи исследования или анализа явлений или их последствий.
К первой группе относятся оперативные задачи. Для оперативных задач используются данные с аппаратуры AVHRR (КА серии NOAA) и MODIS (КА серии TERRA), которые поступают на Землю с периодичностью от 3 до 12 часов.
Спутник NOAA (США). Метеорологические и природоведческие спутники NOAA имеют длину 4,18 м, диаметр 1,88 м, массу на орбите 1030 кг. Круговая орбита имеет высоту 870 км, один виток спутник совершает за 102 мин. Площадь солнечных батарей спутника 6м2, мощность батарей не менее 1,6 кВт, но со временем батареи деградируют из-за воздействия космических лучей и микрометеоров. Для нормальной работы спутника необходима мощность не менее 515 Вт.
В настоящее время на орбите функционируют несколько спутников. Сканер AVHRR спутника NOAA-14 с цилиндрическим сканированием имеет 8-дюймовую (20 см) оптическую систему Кассегрена, сканирование осуществляется путем вращения с частотой 6 об/с зеркала из бериллия. Полоса обзора около 3000 км. Из-за кривизны Земли зона радиовидимости спутника составляет ±3400 км, поэтому за один проход спутника удается получить информацию с поверхности около 3000x7000 км. Кроме указанной аппаратуры на спутник установлены; прибор SSU для исследования стратосферы; микроволновый прибор MSU для измерения температурных профилей стратосферы; аппаратура поиска и спасения по международной программе Kocпac/SARSAT; система ARGOS для сбора метеорологической и океанографической информации с автоматических метеостанций, морских буев и воздушных шаров; некоторые другие приборы. ARGOS позволяет следить за миграцией крупных животных и птиц, если к их телу прикреплены специальные малогабаритные передатчики.
Спутник «Ресурс-01» (Россия). Высота орбиты 650 км, период обращения 97,4 мин. Сканер МСУ-СК с конической разверткой имеет скорость сканирования 12,5 дуг/с; разрешение 150x250 м; полоса обзора 600 км. Масса сканера 55 кг. На спутнике «Ресурс-01» установлены также два сканера МСУ-Э с линейной разверткой. Разрешение 35x45 м, скорость сканирования 200 строк/с; полоса обзора каждого сканера 45 км; если включены оба сканера, то полоса обзора составляет 80 км, так как полосы обзора перекрываются. Над одной и той же точкой поверхности спутник пролетает один раз в 14 дней. Чтобы повысить регулярность приема, предусмотрено отклонение оси сканера на ±30° от надира в направлении, перпендикулярном направлению снижения спутника. Это позволяет смещать полосу обзора на ±400 км.
Спутник LANDSAT-5 (США). Высота орбиты 705 км, период обращения 98 мин. Над одной и той же точкой поверхности пролетает один раз в 16 дней приблизительно в 9ч 45 мин местного времени. Установлены 2 сканера с цилиндрической разверткой. Зона обзора 185 х 185 км. Сканирование осуществляется с помощью качающегося зеркала диаметром 30 см с частотой качания 13,62 Гц. Формирование изображения осуществляется с помощью вращающегося зеркала диаметром 53 см с частотой 7 Гц.
Ко второй группе относятся все остальные задачи, требующие детального описания и анализа явлений и их последствий, выявления территорий, населенных пунктов и других объектов, попавших в зону чрезвычайной ситуации. Возникающие чрезвычайные ситуации могут быть мгновенными (в случае паводков) или растянутыми во времени (засуха, изменение ландшафтов, почв). Для решения этих задач требуются соответствующее время наблюдения (сутки, месяц, год, несколько лет) и периоды наблюдений (сутки, декада, месяц, год).
В мире и в России польза и возможности применения геоинформационных технологий и аэрокосмического мониторинга начали осознаваться новыми, нетрадиционными для сферы ДЗЗ заказчиками и сферами, где раньше подобные решения не использовались, например, это банки, страховые компании, ритейл, FMCG и др.
Сегодня можно констатировать, что прошло то время, когда космический мониторинг был чем-то далеким, недоступным и непонятным. И именно сфера ДЗЗ сделала и продолжает делать традиционно далекий космос по-настоящему близким, нужным и понятным государству, бизнесу, гражданину.