Аэрокосмические методы в геологии (стр. 4 из 5)
Реальность: анализ снимков "Ресурс-ДК"
А теперь о том, что есть: первые изображения, переданные российским спутником дистанционного зондирования Земли "Ресурс-ДК", не только подтверждают работоспособность бортовых систем и целевой аппаратуры, но и наглядно демонстрируют масштабы успеха отечественных разработчиков, а также те трудности, которые им удалось преодолеть. Научный Центр оперативного мониторинга Земли представил первые изображения, полученные камерами российского спутника "Ресурс-ДК". Аппарат был выведен в космос 15 июня 2006 года ракетой-носителем "Союз-У". По данным фрагментам можно получить представление о характеристиках получаемой информации на начальном этапе летных испытаний. По завершении этапа летных испытаний и после ввода "Ресурса-ДК" в штатную эксплуатацию потребители получат возможность заказа информации.
Таблица 3. Тактико-технические и целевые характеристики спутника "Ресурс-ДК" (данные НЦ ОМЗ)
| Характеристика, параметр | Значение |
| Разрешение на местности при съемке с высоты H=360 км в надире, м | |
| В панхроматическом диапазоне | >=1,0 |
| В узких спектральных диапазонах | до 3,0 |
| Спектральные диапазоны, мкм: | |
| Панхроматический диапазон | от 0,58 до 0,8 |
| В узких спектральных диапазонах | от 0,5 до 0,6 |
| от 0,6 до 0,7 | |
| от 0,7 до 0,8 | |
| Количество диапазонов, снимаемых одновременно | до 3 |
| Полоса захвата с H=360 км (при съемке в надир), км | до 28 |
| Скорость передачи данных по радиолинии, Мбит/с | 150,300 |
| Оперативность передачи информации, ч | |
| При съемке в пределах радиовидимости ППИ | Реальный масштаб времени (РМВ) |
| При глобальном наблюдении с использованием бортового запоминающего устройства при передачи информации на один ППИ | от РМВ до 13 ч |
| Максимальная суточная производительность, млн. кв. км | до 1,0 |
| Протяженность маршрутов съемки, км | от 15 до 2000 |
| Наклонение орбиты, град | 70 |
| Срок активного существования КА, год | 3 |
| Масса Ка, кг | 6570 |
 | |
| Рис. 3. Город Измир, Турция.Левое изображение - снимок "Ресурс-ДК", правое изображение - снимок QuickBird (Google Earth) (по данным НЦ ОМЗ) | |
Специалисты по системам приема спутниковой информации, анализируя первые изображения, в первую очередь подчеркивают их крайнюю важность для страны. Важность создания в России такой системы нельзя недооценивать - она представляет собой существенный шаг вперед по сравнению с космическими системами предыдущего поколения, без которого дальнейшее развитие систем мониторинга Земли из космоса невозможно. Заслуги разработчиков аппарата из самарского ЦСКБ "Прогресс" достойны высших оценок. Разумеется, от принципиально нового спутника нельзя требовать невозможного.
Отмечаются характерные особенности изображений, обусловленные спецификой камер аппарата - например, характерные разноцветные штрихи от движущихся автомобилей на синтезированном из цветного изображении (г. Измир), вызванные не одновременной съемкой различных каналов. Ряд признаков (в частности, эллиптичность цистерн на снимке) изображения аэродрома во Франкфурте, снятого с малым креном, могут говорить о том, что, вероятно, оно подверглось заметной геометрической коррекции. Но, тем не менее, представленные изображения наглядно демонстрируют главное - у России появился собственный аппарат дистанционного зондирования, способный стать основой для создания аппаратов, которые ни в чем не будут уступать даже лучшим мировым аналогам.
4.2. Цифровые системы съёмки
Из космических цифровых (сканерных) систем съёмки представляют интерес американские спутники серии LANDSAT, функционирующие с 1972 г. На спутниках LANDSAT устанавливали два типа цифровой аппаратуры: MSS (multispectral scanner) и TM (Thematic Mapper). MSS снимает 4 зоны спектра. Пространственное разрешение около 80 м, радиометрическое разрешение - 6 бит (64 градации яркости в каждой зоне спектра). Сканер TM имеет 7 зон съёмки. Пространственное разрешение 30 м, радиометрическое разрешение - 8 бит (256 градаций яркости в каждой зоне спектра). Площадь кадра LANDSAT 185x170 км, т.е 31 450 км2 (рис. 4).
 |
| Рис. 4. Снимок района устья р. Томи, сделанный со спутника Landsat-7 (разрешение 30 м). (http://picture1534/yandex.ru) |
Американские метеоспутники NOAA запускаются с 1960 г. Их полярная орбита имеет наклонение 98,89 градусов, т.е. они в состоянии снимать практически всю поверхность Земли, включая полярные районы. Съёмки ведутся в 5 каналах, пространственное разрешение 1 100 м, полоса охвата 2 700 км.
Французская космическая система SPOT функционирует с 1986 г. Пространственное разрешение 10 м в чёрно-белом панхроматическом диапазоне и 20 м в многозональном режиме (три диапазона). Размер кадра 60x60 км (рис. 5).
 |
| Рис. 5. Снимок района оз. Чёрного в Северной Хакасии и куэстовой гряды «Сундуки» (показана красным прямоугольником), сделанный со спутника SPOT (разрешение 10 м). (http://pict1004/mail.ru) |
Индийские спутники IRS ведут съёмку в 4 диапазонах с разрешением около 20 м. Размер кадра 145 км.
Самое высокое пространственное разрешение в панхроматическом режиме на сегодняшний день имеют: корейский спутник Kompsat-2 - 1 м (рис. 6), израильский спутник EROS-B1 - 70 см (рис. 7) и американские спутники Ikonos - 1 м (рис. 8), Quick Bird II - 61 см (рис. 9) и WorldView-1 - 47 см (рис. 10).
 |
| Рис. 6. Спутник Kompsat-2 (Респ. Корея), запущенный в 2006 г. (http://pict4/list.ru) |
 |
| Рис. 7. Спутник EROS-B1 (Израиль), запущенный в апреле 2006 г. (http://dsc00653/ya.ru) |
 |
| Рис. 8. Центральная часть г. Вашингтон (фрагмент космического снимка Ikonos с пространственным разрешением около 1 м). (www.spaceimaging.com) |
 |
| Рис. 9. Спутник Quick Bird II (США), запущенный в октябре 2001 г. (www.spaceimging.com) |
 |
| Рис. 10. Спутник WorldView-1 (США), запущенный в сентябре 2007 г. (www.spaceimaging.com) |
В России работают цифровые системы низкого и среднего разрешения на базе ИСЗ серии «Метеор», а также цифровые системы высокого разрешения на базе спутников серии «Ресурс-О» и «Океан». Снимки со спутника «Метеор» распространяет НПО «Планета» (Федеральная служба России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды). Пространственное разрешение этих снимков 700x1400 м, ширина полосы охвата 3 100 км.
Определённый интерес в целях использования в ГИС представляют снимки со спутников серии «Ресурс-О» и «Океан». Эти спутники оборудованы сканерами МСУ-СК (5 диапазонов съёмки, пространственное разрешение 160 м) и МСУ-Э (три диапазона съёмки, пространственное разрешение 40-45 м) (рис. 1).
Радарные космические съёмки в России успешно вёл аппарат «Алмаз-1» в 1991-1992 гг. Пространственное разрешение на местности 10-15 м. Ширина полосы охвата 40-56 км.
Европейские спутники ERS-1 и ERS-2 имеют пространственное разрешение 26,3x30 м с полосой захвата около 100 км.
Японский спутник JERS-1 (FUYO-1) имеет пространственное разрешение 18 м с полосой захвата 75 км.
Канадский спутник RADARSAT обеспечивает пространственное разрешение 9 м с полосой захвата 45 км.
Существенное преимущество радарных систем дистанционного зондирования над остальными заключается в практически полном отсутствии влияния облачности на качество снимка.
5. СВЯЗИ С ДРУГИМИ НАУЧНЫМИ ДИСЦИПЛИНАМИ
Возникновение и современное развитие аэрометодов в геологии основано на широком использовании при исследованиях поверхности земли достижений авиации, фотографии, фотограмметрии, геофизики, геоботаники и других отраслей наук. Во взаимодействии аэрокосмического зондирования с географическими науками наблюдается определённая двойственность. С одной стороны, аэрокосмические методы можно отнести к какой-либо конкретной науке, привлекающей их для исследования своего предмета. С другой стороны, теоретическое обобщение конкретных приложений способствует становлению аэрокосмического зондирования как самостоятельной дисциплины со своей логикой развития. С позиции этой дисциплины сферы других наук являются областью её практического применения.
Геология, геохимия, геофизика, геокриология, география, гидрология, океанология, геодезия, землеведении и многие другие науки, широко использующие космические методы и средства исследования. Например, в палеогеодинамике мы можем подтверждать теорию геотектоники плит, путём исследований из космоса.
ДЗЗ сейчас применяется во всех сферах нашей жизни: от глобальных до локальных исследований планеты.
6. ИССЛЕДОВАНИЯ, ПРОВОДИМЫЕ В ИНСТИТУТАХ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО ПРОФИЛЯ НОВОСИБИРСКОГО ЦЕНТРА СО РАН И ЛЕКЦИОННЫЕ КУРСЫ НА ГГФ НГУ.
Аэрокосмические методы рассматриваются в лекционных курсах ГГФ НГУ. Не только в рамках курса «Методика и техника поисковых и разведочных работ», который изучают геохимики и геологи на 2-4 курсах. Лекции читает д.г.-м.н., профессор В.И.Сотников. В настоящее время преподавание курсов ГИС является требованием Министерства природных ресурсов ко всем профильным геологическим ВУЗам.