Аерокосмічний моніторинг - реферат, сторінка 1

Використання аерокосмічного моніторингу для вивчення природних ресурсів Землі ................................................................................. 12

Глава 2. Сфери застосування аерокосмічного моніторингу

2.1. Аерокосмічний моніторинг родовищ нафти і газу ........................ 17

2.2. Комплексний космічний моніторинг прибережних акваторій .................. .20

2.2.1. Роль космічних засобів для моніторингу прибережних акваторій .......... 21

Список використаної літератури……………………………………………………. 23

Екологічні проблеми, поряд з такими, як енергетичні, водні, продовольчі, відносять до розряду глобальних. Відомо, що промислове освоєння та інтенсифікація сільськогосподарського виробництва в багатьох регіонах світу стримуються саме невирішеністю екологічних проблем, а витрати на запобігання несприятливих екологічних наслідків від уже реалізованих господарських проектів часом перевищують витрати на самі проекти і, звичайно, в десятки і сотні разів більше того, у що обійшлися б попереджувальні заходи, здійснити які потрібно було б на стадіях вишукувань або початкових етапах розвитку негативних явищ.

Оскільки зміни, внесені людиною в природне середовище, і екологічні ефекти, породжувані його діяльністю, мають, принаймні, регіональний, а часто і глобальний характер, без аерокосмічних засобів спостереження не можна своєчасно не виявити їх, ні простежити їх динаміку, ні дати повної картини що відбувається навколо нас. Досить сказати, що, як показують аерокосмічні знімки, вплив господарської активності людей помітно майже на 60% суші, а в деяких зонах ця цифра досягає 98%. Треба ще врахувати, що антропогенні зміни природного середовища відбуваються на два-три порядки швидше, ніж природні, і встежити за ними вже неможливо. У наш час ефективно вирішити таку складну задачу можна лише єдиним способом: регулярної зйомкою земної поверхні з літаків і супутників, тобто аерокосмічним методом екологічного моніторингу.

Історія розвитку аерокосмічного моніторингу.

Комплексні космічні експерименти, що вирішували різні екологічні завдання шляхом зйомки з літаків і супутників, почали проводитися в СРСР і США з кінця 1960 років. Аерокосмічні спостереження здійснювалися взаємно калиброванной апаратурою і одночасно доповнювалися наземними дослідженнями обраних типових ділянок суші. Завдяки подальшого порівнянні даних з усіх трьох рівнів вдається коректно розшифрувати аеро- і космічні знімки. І хоча такі експерименти мали пошукові мети (відпрацювати ту чи іншу методику, оцінити ступінь достовірності, з якою з космосу визначаються види рослинності і типи грунтів, перевірити нові можливості картографування, опробировать способи, що дозволяють стежити за сезонним розвитком екосистем і їх багаторічної динамікою), їх результати потім впроваджувалися в практику природоохоронних, лісо- і сільськогосподарських, меліоративних, і інших робіт.

У 1969 році під час групового польоту космічних кораблів "Союз-6" - "Союз-8" був проведений геофізичний підсупутникових експеримент над плато Устюрт в Західному Казахстані, в якому, зокрема, з'ясовувалося, яким може бути вплив атмосфери при формуванні сверхмелкомасштабного космічного зображення .

Розпізнавальний експеримент був виконаний над Сальський степу (Ростовська область) під час польоту "Союзу-9" в 1970 р наземно досліджувались посіви різних сільськогосподарських культур, їх склад і стан, а також рослинність пасовищ. Одночасно проводилася підсупутникових аерофотозйомка масштабу 1:70 000. Згодом інформація з наземних точок спостереження зіставлялася з їх зображеннями на аеро- і космічних фотографіях, на основі чого будувалася класифікація зображень. З результатів робіт випливало, що ймовірність правильного розпізнавання посівів сільськогосподарських культур в залежності від їх складу і фенологического (сезонного) розвитку коливається в межах від 60 до 90%. Ці цифри потім підтвердили численні експерименти радянських і американських вчених, що охопили великі площі.

Під час польоту орбітальної станції "Салют" в 1971 році були здійснені картографічні підсупутникових експерименти. За космічними фотографій були складені перші дрібномасштабні геоботанічні, геоморфологічні і сільськогосподарські карти Пріалхашья і східно-казахстанської частини Алтаю. Порівняння "космічних" карт зі звичайними показало, що у перших є ряд переваг. Перш за все, вони в 1.5-2 рази більше детальні. Причому значна частина кордонів (до 40%), не зазначених на звичайних картах, була виявлена ​​за космічними знімками. Крім того, підвищився загальну якість карт. Особливо ефективною виявилася космічна зйомка сільськогосподарських угідь. Вона оперативно виявляла всі помилки в існуючих картах внутрішньогосподарського землеустрою. Ось чому космічна технологія була відразу рекомендована для поновлення тематичних карт, і в першу чергу карт використання земель.

Почалося повсюдне дешифрування і картографування рослинності, грунтів, сільськогосподарських і лісових угідь, виконувати, якщо можна так висловитися, в статиці, тобто за космічними знімками, отриманими за короткі проміжки часу. Коли накопичилося багато повторних космічних фотографій, що охопили досить представницький часовий інтервал, можна було приступати до експериментів в динаміці. Вперше подібні роботи були проведені в СРСР на тому ж Сальском полігоні. Порівняння знімків, отриманих із станції "Салют-6" в 1978 р з отриманими раніше, показало, як змінюються структура землекористування і площа ріллі, які тенденції притаманні забудові та інших видів відчуження земель несільськогосподарських цілях, як розширюються еродовані і засолені грунти, скорочуються площі пасовищ і т.п. В результаті вже в 1978 р З'явилася можливість дати еколого-економічний прогноз розвитку регіону на основі попередніх і нових аерокосмічних зйомок території.

Ще при виконанні перших розпізнавальних досліджень вчені зіткнулися з великими сезонними варіаціями оптичних і радіаційних характеристик екосистем. Фенологічний експеримент зі спостереження за весняним ( "зелена хвиля") і осіннім ( "бура хвиля") розвитком рослинності, проведений в 1972-1973 р.р. за допомогою супутника "Лендсат-1" (США), продемонстрував, що глобально відстежувати проходження загальних фенологічних змін можна.

Вивчаючи процес в динаміці, фахівці зібрали велику інформацію про суттєві коливання термінів цих змін в різні роки, особливо на локальному рівні, тобто в окремих екорегіони. У 1981 р в Кизилкумах в Узбекистані зі станції "Салют-6" здійснювався локальний фенологічний експеримент, який полягав у послідовному фотографуванні з космосу одного і того ж екорегіони через короткі проміжки часу і супроводжувався наземними оптичними і фенологічних дослідженнями полігону. Подальше зіставлення показало, що зміна оптичних характеристик на космічних знімках добре відповідає сезонному ходу наростання і зменшення фітомаси. Виявлені таким чином кореляційні залежності дали можливість прогнозувати стан пасовиську рослинності на весь вегетаційний період.

Узагальнивши результати згаданих вище та інших базових досліджень, фахівці на початку 1980 р.р. розробили той методичний фундамент, спираючись на який вже можна було вести систематичні аерокосмічні дослідження складу, структури, ритміки і динаміки екосистем, їх грунтів, рослинності, тваринного світу, антропогенних факторів. Тепер настала черга широкого використання аерокосмічних методів в екології для вивчення біологічних ресурсів і охорони природи.

Глава 1. Аерокосмічний моніторинг

Система спостереження за допомогою літакових, аеростатних коштів, супутників і супутникових систем називається аерокосмічним методом моніторингу.

Аерокосмічний моніторинг поділяється на:

Дистанційний моніторінг- сукупність авіаційного та космічного моніторингів. Іноді в це поняття включають спостереження за середовищем за допомогою приладів, встановлених у важкодоступних місцях Землі (в горах, на Крайній Півночі), показання яких передаються до центрів спостереження за допомогою методів далекої передачі інформації (по радіо, проводам, через супутники і т. П .).

Авіаційний моніторінгосуществляют з літаків, вертольотів і інших літальних апаратів (включаючи ширяють повітряні кулі і т. П.), Які не піднімаються на космічні висоти (в основному за межі тропосфери).

Космічний моніторінг- моніторинг за допомогою космічних засобів спостереження.

Система GPS стеження і контроль за станом навколишнього середовища і окремих її компонентів за матеріалами дистанційного зондування і картам називають аерокосмічним (або картографо-аерокосмічним) моніторингом.

Аерокосмічний моніторинг дозволяє одночасно отримувати об'єктивну інформацію та оперативно виконувати картографування території практично на будь-якому рівні територіального поділу: країна - область - район - група господарств (землекористування) - конкретне сільськогосподарське угіддя - культура.

Матеріали дистанційного зондування отримують в результаті неконтактної зйомки з літальних повітряних і космічних апаратів, судів і підводних човнів, наземних станцій. Отримувані документи дуже різноманітні за масштабом, вирішення, геометричним, спектральним і іншим властивостям. Все залежить від виду і висоти зйомки, застосовуваної апаратури, а також від природних особливостей місцевості, атмосферних умов і т.п. Головні якості дистанційних зображень, особливо корисні для складання карт, - це їх висока детальність, одночасний охоплення великих просторів, можливість отримання повторних знімків і вивчення важкодоступних територій. Знімки дають інтегроване і разом з тим генералізоване зображення всіх елементів земної поверхні, що дозволяє бачити їх структуру та зв'язку. Завдяки цьому дані дистанційного зондування знайшли в картографії різноманітне застосування: їх використовують для складання та оперативного оновлення топографічних і тематичних карт, картографування маловивчених і важкодоступних районів (наприклад, високогір'я). Нарешті, аеро- і космічні знімки служать джерелами для створення загальногеографічних і тематичних фотокарт.

Існує кілька основних напрямків застосування матеріалів дистанційного зондування в цілях картографування:

складання нових топографічних і тематичних карт;

виправлення і оновлення існуючих карт;

створення фотокарт, фотоблоке-діаграм і інших комбінованих фото картографічних моделей;

складання оперативних карт і моніторинг.

Складання оперативних карт - це один з важливих видів використання космічних матеріалів. Для цього проводять швидку автоматичну обробку що надходять дистанційних даних та перетворення їх в картографічний формат. Найбільш відомі оперативні метеорологічні карти. В оперативному режимі і навіть в реальному масштабі часу можна складати карти лісових пожеж, повеней, розвитку несприятливих екологічних ситуацій і інших небезпечних природних явищ. Космофотокарти застосовують для спостереження за дозріванням сільськогосподарських посівів і прогнозу врожаю, спостереження за становленням і сходом снігового покриву на великих просторах і тому подібними ситуаціями, сезонною динамікою морських льодів.

Моніторинг передбачає не тільки спостереження за процесом або явищем, але також його оцінку, прогноз поширення та розвитку, а крім того - розробку системи заходів щодо запобігання небезпечних наслідків або підтримання сприятливих тенденцій. Таким чином, оперативне картографування стає засобом контролю за розвитком явищ і процесів і забезпечує прийняття управлінських рішень.