Аэрокосмический мониторинг (АМ) – это бесконтактная регистрация электромагнитного поля с вышек, самолетов, спутников и интерпретация полученных изображений для изучения состава, структуры, ритмики, динамики и состояния экосистем.
Преимущества аэрокосмического мониторинга заключаются в многомасштабности и многовременности. Многомасштабность состоит в том, что можно синхронно или квазисинхронно производить съемку поверхности Земли с различной разрешающей способностью и разными уровнями естественной генерации. Это позволяет производить тематическое картирование (опознание и выделение) и генерализацию всех пространных единиц экосистем (от глобального уровня до локального).
Многовременность обеспечивает сопоставленность информации, получаемой с различной периодичностью, и является объективным критерием для выделения пространственно-временных изменений экосистем (суточных, сезонных и т.д.).
Система аэрокосмического мониторинга состоит из следующих элементов:
ü банка данных исходной информации;
ü регулярно (периодически) восполняемого банка аэрокосмических материалов, съемок;
ü системы оперативного дешифрования (интерпретации) материалов аэрокосмических съемок.
Аэрокосмический мониторинг включает:
ü составление тематических карт, отражающих распределение и состояние природных и антропогенных объектов на начало работ по мониторингу;
ü осуществление регулярного картографического слежения за происходящими изменениями природных и антропогенных объектов на основании регулярно повторяемых аэрокосмических съемок.
Порядок организации и методика выполнения работ в системе аэрокосмического мониторинга представлены в таблицах 11.1, 11.2 и на рисунках 11.1 – 11.3.
Таблица 11.1
Последовательность дешифрования материалов аэрокосмических съемок
|
Этапы |
Критерии |
Результаты |
|
1. Определение |
Признаки изображения «опорных» пунктов |
Представление точного географического положения участка |
|
2. Обнаружение |
Признаки изображения (тон, цвет, структура рисунка, фотоизображения) |
Обособление физиономичных компонентов экосистем |
|
3. Опознание |
Признаки изображения (дешифровочные признаки конкретных объектов) |
Установление реципиентных компонентов экосистем |
|
4. Интерпретация |
Физиономические компоненты экосистем, внутриэкосистемные взаимосвязи Резкие отклонения в типичных дешифровочных признаках физиономичных компонентов экосистем |
Установление реципиентных компонентов экосистем Выявление динамичных явлений и процессов (природных и антропогенных) и их направленности. Выявление антропогенных нарушений и вызванных ими процессов |
|
5. Экстраполяция |
Признаки изображения и установление по ним объекта, явления и процесса |
Идентификация аналогичных объектов, явлений и процессов на других участках |
Таблица 11.2
Периодичность наблюдений за основными природными и антропогенными процессами
Процесс, объект |
Периодичность |
Сезон |
|
|
максимальная |
номинальная |
||
|
1. Снежный покров |
1 – 10 дней |
20 – 30 дней |
зима, весна |
|
2. Ледники |
– |
– |
лето |
|
3. Ледовый покров на реках и озерах |
1 – 7 дней |
25 – 30 дней |
весна, осень |
|
4. Мерзлотные явления |
0,5 – 1,0 год |
лето |
|
|
5. Увлажнение почв |
5 – 10 дней |
15-30 дней |
лето, весна |
|
6. Болота |
– |
1 год |
лето |
|
7. Речные бассейны |
– |
– |
весна, лето |
|
8. Паводки, половодья |
1 день |
7 дней |
весна, лето, осень |
|
9. Выходы подземных вод |
20 – 30 дней |
1 год |
лето: |
|
10. Загрязнение акваторий (биологическое) |
1 день |
14 дней |
весь год |
|
11. Рельеф (типы и формы) |
1 год |
5 – 10 млн. лет |
весна, осень |
|
12. Области современного вулканизма |
2 дня |
14 – 18 дней |
весь год |
|
13. Изменение береговой черты |
14 дней |
1 год |
весна, осень |
|
14. Землепользование |
1 год |
5 млн. лет |
лет |
|
15. Инвентаризация лесов |
– |
0,5 – 1 год |
весна, осень |
|
16. Лесные пожары |
1 день |
5 – 7 дней |
весна, осень |
|
17. Сельскохозяйственные культуры |
5 – 10 дней |
1 – 3 месяца |
– |
|
18. Очаги заболеваний растительности |
– |
10 – 20 дней |
– |
|
19. Почвенный покров (картирование) |
– |
1 – 2 года |
весна |
|
20. Пастбища |
20 – 30 дней |
1 год |
весна осень |
|
21. Эрозия почв |
0,5 – 1 год |
– |
|
 |
 |
Любой объект излучает и отражает электромагнитную энергию в соответствии с особенностями его природы. Различия в длинах волн и интенсивности излучения могут быть использованы для познания свойств удаленного объекта без непосредственного контакта с ним.
Иногда регистрируемое в определенном спектральном диапазоне излучение несет информацию о единственном интересующем исследователя свойстве объекта и позволяет выделить этот объект из общего фона.
Современная техника дистанционных съемок позволяет регистрировать интенсивность излучения, как в узких, так и в широких спектральных диапазонах.
Разрабатываются технические средства и методы автоматической обработки получаемой информации. Технологическая схема аэрокосмического мониторинга показана на рисунке 11.4.
Картины Земли из космоса – это интегральные изображения природных и хозяйственных систем. Именно они в силу своей физиономичности легче всего выделяются и характеризуются в процессе аэрокосмического мониторинга.
Исследователь оперирует изображениями или цифровыми данными о земной поверхности, как в широкой зоне видимого спектра, так в ультрафиолетовом, инфракрасном и радиолокационном диапазонах. Пространственные масштабы объектов космического мониторинга: топологический, региональный и глобальный.
Временные масштабы мониторинга: суточный, сезонный, по годам, многолетний.