6.1 Понятие аэрокосмического мониторинга

Дистанционный мониторинг, особенно в аэрокосмической области, играет важнейшую роль в наблюдении и управлении окружающей средой. Он включает в себя как воздушные, так и космические методы. Воздушный мониторинг предполагает сбор данных с самолетов, вертолетов, беспилотников и других летательных аппаратов, работающих в тропосфере. С другой стороны, космический мониторинг использует спутники, пилотируемые орбитальные станции, многоразовые космические аппараты и автономные системы спутниковой съемки для сбора информации, находящейся над атмосферой Земли [13].

Помимо аэрокосмических методов, бесконтактные методы съемки включают различные морские и наземные подходы, такие как фототеодолитная съемка, сейсмическая и электромагнитная съемка для картирования недр, гидроакустическая съемка с использованием гидролокаторов для изучения рельефа морского дна и другие методы регистрации сигналов на основе волн. Это также может включать размещение датчиков в удаленных или труднодоступных местах, таких как горы или Арктика, с передачей данных в центры наблюдения по радио, проводам или через спутники.

Оперативное слежение и контроль за окружающей средой, осуществляемые с помощью материалов и карт дистанционного зондирования, называются аэрокосмическим или картографо-аэрокосмическим мониторингом. Эти материалы формируются на основе изображений, полученных с помощью датчиков, установленных на самолетах, космических кораблях, судах, подводных лодках и наземных станциях. Характеристики полученных данных зависят от различных факторов, таких как тип и высота съемки, используемое оборудование, особенности рельефа и атмосферные условия.

Устройства дистанционного зондирования, известные как датчики, являются основополагающими в этом процессе. Они могут быть пассивными или активными. Пассивные датчики регистрируют естественное излучение, испускаемое или отражаемое поверхностью Земли, в то время как активные датчики излучают сигналы и регистрируют их отражение. Примерами пассивных датчиков являются оптические и сканирующие устройства, работающие в спектре солнечного излучения. К активным датчикам относятся радиолокационные устройства, сканирующие лазеры и микроволновые радиометры, позволяющие собирать данные в любую погоду.

Постоянное совершенствование оперативных космических систем дистанционного зондирования предполагает интеграцию многоканальных, многоцелевых датчиков с высоким разрешением для расширения возможностей сбора данных, особенно в неблагоприятных погодных условиях. Однако традиционные неоперативные космические системы с панхроматической фотоаппаратурой и многоспектральными камерами по-прежнему используются благодаря их высокому разрешению и геометрической точности.

Дистанционное зондирование действительно предлагает массу преимуществ для картографирования и мониторинга в различных спектральных зонах:

- мультиспектральная съемка. Благодаря съемке изображений в различных спектральных зонах, таких как видимая, ближняя инфракрасная, тепловая инфракрасная, радиоволновая и ультрафиолетовая, дистанционное зондирование позволяет получить полное представление о поверхности Земли. Каждая спектральная зона предоставляет уникальную информацию о наблюдаемых объектах и особенностях;

- улучшенная видимость и детализация. Изображения, полученные с помощью дистанционного зондирования, отличаются высокой степенью детализации, что позволяет проводить точное картографирование и анализ. Такая четкость особенно важна для идентификации и различения объектов и особенностей на поверхности Земли;

- всепогодные возможности. В отличие от традиционных методов аэрофотосъемки, дистанционное зондирование способно проникать сквозь облака, туман и темноту, что позволяет получать изображения при любых погодных условиях и в любое время дня и ночи. Такая всепогодная способность обеспечивает непрерывность сбора данных и мониторинга;

- широкий охват. Технология дистанционного зондирования позволяет одновременно охватить огромные территории на одном снимке, обеспечивая комплексный снимок ландшафта в конкретный момент времени. Это особенно полезно для мониторинга крупномасштабных изменений и явлений;

- временной анализ и мониторинг. Дистанционное зондирование облегчает повторяющийся мониторинг поверхности Земли во времени. Получая изображения в разные моменты времени, оно позволяет отслеживать изменения и динамику различных параметров окружающей среды, включая землепользование, растительный покров и стихийные бедствия;

- доступ в труднодоступные районы: Дистанционное зондирование позволяет изучать и контролировать удаленные, труднодоступные или опасные районы, такие как высокие горы или густые леса, где наземное наблюдение может быть затруднено или нецелесообразно.

Данные дистанционного зондирования находят разнообразное применение в картографии, включая составление топографических и тематических карт, обновление существующих карт, картирование малоизученных районов, создание фотокарт и фотоблочных диаграмм, а также составление оперативных карт для целей мониторинга.

Используя спутниковые данные, мы можем собирать важнейшую информацию о различных аспектах нашей планеты – от состояния растительности и оценки биомассы до обнаружения загрязнений и обеспечения соблюдения экологических норм.

Особого внимания заслуживает возможность выявления нарушений природоохранного законодательства и определения источников загрязнения с помощью спутниковых данных. Эта возможность не только способствует своевременному принятию мер по смягчению экологического ущерба, но и служит сдерживающим фактором против незаконной деятельности, например, разливов нефти.

Кроме того, картографический метод создания глобальной системы мониторинга подчеркивает важность не только фиксации текущего состояния природных ресурсов, но и отслеживания изменений с течением времени. Такой динамический подход позволяет нам понять влияние человеческой деятельности на окружающую среду и разработать стратегии устойчивого управления.

Структура космической системы, с ее системой управления и различными подсистемами для сбора, хранения и обработки данных, демонстрирует сложность. Она отражает междисциплинарную природу дистанционного зондирования, которое включает в себя не только космические технологии, но и картографию, экологию и анализ данных.

В целом, интеграция аэрокосмического дистанционного зондирования в усилия по мониторингу окружающей среды открывает огромные перспективы для углубления понимания экосистем Земли и поддержки принятия обоснованных решений в целях устойчивого развития [13].