Методика создания гис-проекта на основе данных дистанционного зондирования Земли с целью оценки пожароопасности территории Квалификационная работа (стр. 1 из 9)

Методика создания ГИС-проекта на основе данных дистанционного зондирования Земли с целью оценки пожароопасности территории

Квалификационная работа.

(Без сохранения форматирования)

Автор Пошлякова Л.П. Руководитель проф. Писецкий В.Б.

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

Введение.............................................................................................................................................................................. 4

1. Прием данных MODIS со спутника Terra на наземную приемную станцию

1.1.1. ЕОСкан............................................................................................................................................................. 5

1.2. Центры приема данных дистанционного зондирования Земли .............................................................. 5

1.3. Основные характеристики спутника Terra .................................................................................................... 7

1.4. Состав и основные характеристики станции ЕОСкан ............................................................................. 12

1.5. Прием данных ...................................................................................................................................................... 14

2. Методика обработки спутниковой информации ................................................................................................ 19

2.1. Сравнение программного обеспечения с возможностями других пакетов

2.2. по обработке данных дистанционного зондирования Земли ................................................................. 19

2.3. Предварительная обработка данных в приложениях ScanViewer и IMAPP ...................................... 21

2.3.1. Назначение и основные функции приложения ScanViewer............................................................. 21

2.3.2. Специальные функции приложения ScanViewer для работы с данными

2.3.2.1. спектрорадиометра MODIS........................................................................................................... 22

2.3.3. Назначение и основные функции программы IMAPP....................................................................... 24

2.3.4. Описание программ, входящих в пакет IMAPP .................................................................................. 24

2.3.5. Обработка данных спектрорадиометра MODIS средствами

2.3.5.1. программ ScanViewer и IMAPP..................................................................................................... 25

2.3.6. Архивация и каталогизация данных MODIS....................................................................................... 27

2.4. Вторичная обработка данных в программной среде ENVI ..................................................................... 30

2.4.1. Назначение и основные функции программы ENVI.......................................................................... 30

2.4.2. Обработка данных спектрорадиометра MODIS в программе ENVI

2.4.2.1. и перенос их в геоинформационную систему........................................................................... 33

3. Тематическая обработка изображений MODIS в приложении

3.1.1. Scanex Modis Processor.............................................................................................................................. 36

3.2. Функциональные возможности программы Scanex Modis Processor .................................................... 36

3.3. Геометрическая корреляция ............................................................................................................................. 37

3.4. Интерполяция яркостей ..................................................................................................................................... 38

3.5. Поддерживаемые форматы данных ............................................................................................................... 38

3.6. Методика обнаружения пожаров в программной среде

3.6.1. Scanex Modis Processor.............................................................................................................................. 40

3.7. Хранение сведений о пожарах в банке данных .......................................................................................... 43

4. Создание ГИС-проекта по данным дистанционного зондирования Земли с целью обнаружения очагов пожаров .............................................................................................................................................................................................. 45

Заключение...................................................................................................................................................................... 57

Список литературы......................................................................................................................................................... 58

ВВЕДЕНИЕ

Леса, будучи основным типом растительности России, занимают сорок пять процентов ее территории. Задача оперативного обнаружения и мониторинга очагов пожаров приобретает особую актуальность в связи с большой территорией, занятой лесами.

Своевременное обнаружение очагов пожаров - одна из серьезнейших задач. Наиболее распространенный способ ее решения в региональном масштабе - организация авиапатрулирования пожароопасных областей, что требует значительных материальных затрат. Резкое снижение ассигнований, выделяемых на охрану лесов, в наибольшей степени отразилось на авиационной охране лесов. Следствием этого стало существенно возросшее число выходящих из-под контроля лесных пожаров, принимающих характер стихийных бедствий.

В этой связи возникает необходимость привлечения всех доступных средств оперативного обнаружения пожаров на ранней стадии их развития, что объясняет возрастающую роль в этом спутниковых систем дистанционного зондирования Земли. Космический мониторинг имеет ряд преимуществ, по сравнению с авиаразведкой: высокую оперативность, большую площадь охвата земной поверхности и меньшие операционные расходы. На охраняемой территории спутниковые данные служат существенным дополнением к традиционным методам обнаружения, а на неохраняемой - единственным средством мониторинга и оценки последствий лесных пожаров.

Целью данной работы является создание ГИС-проекта по данным дистанционного зондирования Земли, принятых спектрорадиометром MODIS со спутника Terra, для оценки пожароопасности территории.

В работе были использованы материалы, предоставленные Уральским региональным компьютерным центром «УралРИКЦ».

1. 1. ПРИЕМ ДАННЫХ MODIS СО СПУТНИКА TERRA НА НАЗЕМНУЮ

2. ПРИЕМНУЮ СТАНЦИЮ ЕОСКАН

1. 1.1 Центры приема данных дистанционного зондирования Земли

4. Дистанционное зондирование природных ресурсов России с использованием средств космического базирования осуществляется в рамках программы создания и развития Государственного банка цифровой геологической информации (ГБЦГИ). Цели и направления деятельности системы дистанционного зондирования природных ресурсов России определены приказом МПР России от 30 апреля 1999 года № 95 и приказом от 30 декабря 2003 года № 1191.

5. В 1998 году начато формирование ведомственной сети центров приема данных дистанционного зондирования Земли. В настоящее время они базируются на использовании станций приема информации ЕОСкан (рис. 1.1.1) и УниСкан, разработанных специалистами инженерно-технологического центра «СканЭкс». Центры функционируют в Москве (ФГУ «РФИ МПР России», Геолфонд, ИТЦ «СканЭкс»), Южно-Сахалинске (Дальинформгеоцентр), Иркутске (Байкальский РИКЦ ВостСибНИИГГиМС), Якутске (Сахагеоинформ), Екатеринбурге (УралРИКЦ), Геленджике, Санкт-Петербурге (рис. 1.1.3, табл. 1). C 1998 года эти центры осуществляют прием информации со спутников NOAA, «Метеор-3М», Terra, IRS.

6.

7.

1. Рис. 1.1.1. Наземная станция приема спутниковой информации

9.

1. Рис. 1.1.3. Станции и зоны устойчивого приема спутниковой информации ведомственной сети данных дистанционного зондирования Земли МПР России

11.

12. Таблица 1

13. Ведомственная сеть региональных центров приема космической информации

Региональные центры приема данных ДЗЗ МПР России	Принимаемаемые в настоящее время данные ДЗЗ	Перспективы по дооснащению для приема данных ДЗЗ
Иркутск	NOAA (AVHRR)	AQUA (MODIS) RADARSAT-1
	TERRA (MODIS)
	Метеор-3М (МСУ-Э)
	IRS-1C/1D
Геленджик	-	TERRA (MODIS)
		Метеор-3М (МСУ-Э)
		IRS-1C/1D
		RADARSAT-1
Москва	NOAA (AVHRR)	IRS-1C/1D
	TERRA (MODIS)
	Метеор-3М (МСУ-Э)
Южно-Сахалинск	TERRA (MODIS)	TERRA (MODIS)
		Метеор-3М (МСУ-Э)
		IRS-1C/1D
Екатеринбург	TERRA (MODIS)	-
	Метеор-3М (МСУ-Э)
Якутск	TERRA (MODIS)	Метеор-3М (МСУ-Э)

15. На основе полученных данных сформированы Центральный (в ГИЦ «Недра», г. Москва) и региональные (в гг. Южно-Сахалинск, Якутск, Иркутск) автоматизированные архивы данных дистанционного зондирования Земли на машинных носителях.

16. Информационное обслуживание пользователей данными дистанционного зондирования осуществляется через Центральный банк данных дистанционного зондирования Земли и автоматизированные архивы данных в региональных центрах.

1. В Екатеринбурге «Уральский региональный центр приема данных дистанционного зондирования Земли в Уральском регионе» на базе «УралРИКЦ» был организован решением МПР РФ в 2002 году для создания и ведения архива спутниковых данных, передаваемых в центральный архив спутниковой информации в Российский Фонд информации МПР РФ.

18. Из современных спутников для целей оперативного пожарного мониторинга наибольшее применение нашел спутник Terra с установленным на нем радиометром MODIS с пространственным разрешением 250, 500, 1000 метров и полосой обзора 2330 километров.

1. 1.2 Основные характеристики спутника Terra
2. C начала 1980-х годов в Национальном Управлении по Аэронавтике и космонавтике (NASA) США разрабатывалась программа EOS (Earth Observing System).
3. Ее основные составляющие:
4. 1) серии искусственных спутников Земли, предназначенных для изучения глобальных изменений во всей их сложности;
5. 2) передовая компьютерная сеть для обработки, хранения и распространения данных (EOSDIS);
6. 3) научные коллективы по всему миру для анализа этих данных.
7. В рамках программы EOS 18 декабря 1999 года был запущен спутник EOS-AM1 под названием Terra.
8. Космический аппарат Terra (рис. 1.2.1) - спутник новой серии, на его борту установлена съемочная аппаратура нового поколения, которая позволяет более разносторонне и детально изучить процессы и явления на Земле.
9. Аппаратура на борту спутника Terra состоит из пяти съемочных систем, предназначенных для одновременного согласованного сбора информации о радиационном балансе Земли, атмосферной циркуляции, взаимодействии суши и океанов, биопродуктивности, свойствах поверхности суши:
10. 
11. Рис. 1.2.1. Вид спутника Terra
12. - ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer) - гиперспектральная 14-канальная съемка в диапазоне от 0.52 до 11.65 мкм с разрешением 15-90 м и стереосъемка в диапазоне 0.76-0.86 мкм,
13. - MISR (Multi-angle Imaging Spectro-Radiometer) - четырехзональная съемка под 9 углами наклона в диапазоне от 0.42 до 0.87 мкм с разрешением от 250х275 до 1100х1100 м,
14. - CERES (Clouds and the Earth's Radiant Energy System) - съемка в трех широких спектральных зонах в диапазоне от 0.3 до более 100 мкм с разрешением от 20 км (в надире),
15. - MOPITT (Measurements of Pollution in the Troposphere) - двухзональная съемка (4.7 и 2.2 - 2.4 мкм) с разрешением 22 км,
16. - MODIS (Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer) - гиперспектральная 36-канальная съемка в диапазоне от 0.45 до 14.36 мкм с разрешением 250-1000 м.

40. Таблица 2