WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаГеографія фізична, Геоморфологія, Геологія → Наземні дослідження в структурі дистанційного зондування землі - Реферат

Наземні дослідження в структурі дистанційного зондування землі - Реферат

Реферат на тему:

Наземні дослідження в структурі дистанційного зондування землі

Зазначені у національних космічних програмах України наміри активно розвивати дистанційне зондування Землі (ДЗЗ) актуалізують проблему його наземного забезпечення. На увагу заслуговує систематизація та узагальнення присвячених цьому питанню відомостей, що містяться в різних літературних джерелах. Це дасть змогу осягнути напрацьоване та окреслити перспективи.

Складовими наземного сегмента ДЗЗ є програмно-технічні засоби тематичного опрацювання одержаної інформації та інфраструктура для калібрування даних ДЗЗ і розробки методики їхнього використання з урахуванням специфіки регіонів [2, 12]. Цей блок забезпечує міжгалузеве опрацювання знімків та вимірювань, підготовку оригіналів виправлених знімків та масивів вимірювань фізичних параметрів для занесення до баз даних, копіювання та передавання зазначеної інформації користувачам [10].

Наземні дослідження виконують на полігонах, ключових ділянках, окремих типових або специфічних об'єктах (тест-об'єктах). Особливо ефективний підсупутниковий експеримент (висотна етажерка)[8]. Його проводять з метою одержання максимально достовірної інформації про зображені природно-господарські об'єкти паралельно з дистанційним зніманням. Синхронні роботи короткотривалі, іноді разові. Вони можуть бути комплексними, тобто охоплювати максимальну кількість властивостей, або цільовими, тобто забезпечувати дослідження однієї чи групи властивостей. Правильно трактувати й оцінювати дані та спростити надзвичайно трудомістку процедуру висотної етажерки можна, маючи апріону інформацію, одержану за результатами незалежних тривалих стаціонарних або півстаціонарних досліджень.

Функції наземних досліджень у структурі ДЗЗ висвітлені в численних працях [1, 4, 5, 15, 18, 22]. Найповніше вони розкриті в працях В.Ю. Некоса та В.І. Бутенко [13, 14].

У структурі наземного забезпечення виділяють три складові: 1) географічну (дослідження географічних об'єктів); 2) фізичну (дослідження фізичних властивостей географічних об'єктів як інформаційних параметрів на матеріалах дистанційних знімань); 3) математичну (математичне моделювання процесів та вибір ефективних алгоритмів комп'ютерного опрацювання даних) [8].

Перманентні, тривалі в часі польові та лабораторні наземні дослідження формують фактологічну базу для розуміння механізмів функціонування і в такий спосіб створюють передумови для прогнозування, тоді як матеріали дистанційних знімань лише фіксують явища (у тім числі негативні), та чинники, які їх породжують. Як важливе підґрунтя для підтримки ухвалення рішень, аерокосмічні дані разом з тим не гарантують оптимальних методів чи шляхів вирішення поставлених завдань [6]. Для цього потрібні експериментальний досвід та знання спеціалістів, усебічно та глибоко обізнаних з поведінкою характеристик, які визначають рівень випромінювання (відбиття), узагальнення та осмислення численних фактичних даних, у тім числі одержаних методами ДЗЗ.

Визначені за результатами регулярних досліджень просторово-часові закономірності рівня випромінювання (відбиття) у будь-якій точці простору в будь-який момент часу допомагають подолати проблему нереальності і недоцільності прямого (наземного) експериментального вивчення всієї земної поверхні, охоплення всієї різноманітності природних об'єктів, поєднань компонентів, миттєвих станів тощо. Достовірна інформація про різноманітні стани географічних об'єктів створює передумови для прогнозування коливань базових характеристик сигналу за будь-яких обставин [19].

Наземні дослідження дають змогу вирішити проблему уніфікації методик вимірювань, їхнього старіння, відсутності специфічних методів одержання, опрацювання та аналізу нових даних, їхнього прогнозування на різних територіях та у широкому часовому діапазоні. Спроби використати галузеві методики, що розроблені задовго до появи дистанційного зондування і не враховують специфіки формування власного та вторинного електромагнітного випромінювання об'єктів (не розраховані на використання дистанційного зондування під час вивчення земних покривів), бажаного результату не дали [13]. Виконані на підставі єдиних підходів та за єдиними методиками наземні дослідження допомагають ліквідувати нестачу адекватної поставленим завдан-ням кількісно-статистичної основи, уникнути розрізненості, несистематизованості, неоднозначності, незіставності та невідповідності потрібній точності наявних даних.

Узагальнене наземно-дистанційне вивчення властивостей географічних об'єктів переводить дослідження з прикладного у фундаментальне і робить здобуті знання універсальними, придатними для вирішення широкого кола практичних завдань.

Не менш важливим є еталонуванння– накопичення інформації про географічні об'єкти та окремі їхні складові, визначення стандартних типів зображення, їхня систематизація та складання дешифрувальних ключів. Еталони відображають морфологію та просторове поширення географічних об'єктів і властиві їм малюнки аерокосмозображення. Еталонні функції може виконувати як просторове (контурне), так і змістовне навантаження. Контурне навантаження несе відомості про кількість, форму, розміри, орієнтацію, закономірності просторового розміщення об'єктів, змістовне охоплює інформацію про внутрішню будову, характер зв'язків, впливів тощо. В ідеальному варіанті еталони подають в одному масштабі, розміщують поряд чи накладають один на одний (якщо один з них на прозорій основі). Вагомість еталонів зростає, коли матеріали дистанційних знімань анотовані або інтерпретовані. Анотацію можна створити у формі морфології чи структур географічних об'єктів, їхніх типів, індикаційних зв'язків, закономірностей тощо.

Одержані на полігонах значні масиви інформації, точні знання кількісних та якісних параметрів об'єктів і явищ, визначені закономірності формування випромінювання–

відбиття використовують для деталізації, коректної інтерпретації дистанційних матеріалів, екстраполяції отриманих результатів на аналогічні або близькі території, побудови калібрувальних залежностей між фізико-хімічними характеристиками та одержаними спектральними яскравостями земних утворень, коригування спотворень, звіряння матеріалів аерофотознімань, побудови та відлагодження моделей процесів, параметрів стану, зв'язків, енергомасообміну, контролю їхньої якості, прогнозування, вдосконалення наявних та створення нових апаратурних методик тощо [5, 11].

Моделі функціонування географічних об'єктів не відрізняються об'єктивністю через формалізоване зображення земної поверхні як сукупності розсіювальних елементів простої конфігурації – сфер, циліндрів, точкових елементів тощо [13]. Обмежений обсяг експериментального матеріалу для підтвердження достовірності відчувають автори моделей, що імітують морфометричні та оптичні характеристики ландшафтних структур [20, 21]. Результати моделювання енергомасообмінних процесів у геосистемах, статис-тичні описи їхніх інформаційних параметрів, імовірнісні моделі систем одержання й опрацювання сигналу дають змогу виробити методики оцінки їхньої достовірності [5].

Наземні дані допомагають виконувати головну процедуру тематичного опрацювання матеріалів ДЗЗ – дешифрування (розпізнавання образів), яка суттєво ускладнена можливим формуванням різними композиціями параметрів земної поверхні однакових або близьких параметрів випромінювання–відбиття.

У результаті збільшуються обсяги одержаної з матеріалів дистанційних знімань інформації та ступінь їхньої інформативності, зростає ймовірність правильного розпізнавання інформативного сигналу та ступінь правдоподібності моделей природних систем і процесів, підвищується однозначність та правильність інтерпретації досліджуваних феноменів. З'являється змога прогнозувати екологічні стани, шукати корисні копалини, ухвалювати оптимальні щодо природокористування управлінські рішення.

Зусиллями вчених різних країн зібрано значний масив даних щодо відбивних (випромінювальних) властивостей різноманітних земних покривів у різних станах та в різні періоди функціонування, зроблено висновки про просторово-часові закономірності досліджених явищ, удосконалено апаратуру та методику, створено нові системи для одержання точніших та достовірніших даних. Накопичений досвід засвідчує реальну можливість створення порівняно універсальної базової методики наземного забезпечення ДЗЗ, яка шляхом доповнення та спрощення за неодмінної умови стандартизації могла б забезпечувати єдність наземних і дистанційних досліджень [16].

Методику та види наземних досліджень визначають за поставленими завданнями і специфікою ДЗЗ[10]. Загалом вони охоплюють збирання фактичного матеріалу, вивчення об'єктів та явищ, їхню класифікацію, виявлення факторів, які на них впливають, з'ясування географічних закономірностей формування відбивно-випромінювальних характеристик, пошук взаємозв'язків між електромагнітним сигналом та властивостями і станами географічних об'єктів, перевірку визначених на підставі аналізу зображень закономірностей. Одержані емпіричні знання формують потрібний для ефективного розуміння зображень первинний пізнавальний образ об'єктів.

Без наземних експериментальних даних неможлива реалізація будь-яких визначених космічними програмами України завдань за напрямом "Дистанційне зондування Землі": дослідження суші, океану, атмосфери та навколишнього середовища (перша програма) [11], інвентаризація земель та сільськогосподарських угідь, явищ,

техногенних аварій, контроль врожайності сільськогогосподарських культур, попередження катастрофічних природних та спричинених людиною явищ (друга програма) [3], моніторинг ресурсів, раціональне природокористування, прогнозування техногенних та природних катаклізмів (третя програма) [7].

Наземне забезпечення, поряд з дистанційним зніманням та геоінформаційними системами (ГІС), є важливою складовою створюваної в Україні системи дистанційного природоресурсного та екологічного моніторингу. Блок наземного забезпечення передбачає субсинхронні наземні спостереження і вимірювання (полігонні калібрувально-завіряльні роботи) та комп'ютерне моделювання енергомасообміну в геосистемах з метою прогнозування ходу несприятливих процесів та обґрунтування оптимальних технологій мінімізації зумовлених ними втрат. За визначеними калібрувальними залежностями дистанційно одержані сигнали перераховують у значення фізичних та хімічних величин конкретних земних об'єктів. За цими ж даними виділяють притаманні досліджуваним процесам та явищам інформаційні ознаки. Від правильності калібрування даних ДЗЗ залежать надійна змістовна (тематична) інтерпретація результатів ДЗЗ, побудова математичних моделей для програмування, вимоги до параметрів апаратури для дистанційних вимірювань та їхньої періодичності, можливості удосконалення технології та апаратних засобів ДЗЗ [10].

Створення системи геоінформаційного космічного забезпечення для визначення джерел та розмірів небезпеки й ухвалення рішень у кризових ситуаціях – одне з головних завдань чинної Національної космічної програми (2003–2007). Проте в ГІСах головну частину геоінформації становлять втілені в картах дані традиційних багаторічних досліджень. Аерокосмічні дані є одним з джерел інформації. Перш ніж стати об'єктивною складовою геоінформаційної системи, вони проходять процедуру калібрування, тематичної інтерпретації та верифікації з використанням наземних даних.

Loading...

 
 

Цікаве