Аерокосмічний моніторинг як система оцінювання і прогнозування майбутнього стану довкілля

Основні типи космічних апаратів для аерокосмічного моніторингу. Основні види даних дистанційного зондування Землі, що використовуються для моніторингу і прогнозування майбутнього стану довкілля. Зйомка поверхні Землі: технології збору та обробки даних.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Національний авіаційний університет

Інститут екологічної безпеки

Кафедра аерокосмічної геодезії

КУРСОВА РОБОТА

з дисципліни «Аерокосмічні методи моніторингу довкілля»

на тему: АЕРОКОСМІЧНИЙ МОНІТОРИНГ ЯК СИСТЕМА ОЦІНЮВАННЯ І ПРОГНОЗУВАННЯ МАЙБУТНЬОГО СТАНУ ДОВКІЛЛЯ

Виконав:

ст. гр. ГС-510

Ясенев С.О.

Перевірив: доцент

Ніколаєнко О.Є.

Київ 2012

ЗМІСТ

Вступ

І. Основні типи космічних апаратів для аерокосмічного моніторингу

1.1 Метеорологічні супутники

1.2 Супутники для вивчення земних ресурсів

ІІ. Основні види даних ДЗЗ, що використовуються для моніторингу і прогнозування майбутнього стану довкілля

2.1 Види систем, принципи дії

2.2 Алгоритм обробки корисного сигналу

2.3 Застосування дистанційного зондування

ІІІ. Аерокосмічний моніторинг і прогнозування майбутнього стану довкілля

3.1 Зйомка поверхні Землі

3.2 Космічні системи моніторингу

3.3 Землекористування, природоохоронні та природоресурсні задачі

3.4 Вивчення рослинності

3.5 Технології збору даних

Висновки

Список використаної літератури

ВСТУП

Космічні знімки разом з матеріалами традиційних методів вивчення Землі дають надійні дані для будови еколого-геологічних моделей територій, що досліджуються.

Довгострокова стратегія охорони та збереження природи, що розроблена за ініціативою вчених всього світу та підтримана в ООН, потребує рішучого переходу від пасивної реєстрації нищівних наслідків численних екологічних порушень та частих катастроф до їхнього своєчасного попередження і запобігання.

Прийнята міжнародна програма (на рівні Міністерства з Надзвичайних Ситуацій України) спільних дій, яка передбачає створення системи надійного та широкомасштабного моніторингу навколишнього природного середовища. Моніторинг має забезпечувати систематичне та оперативне (слідкування) спостереження за станом природного середовища з метою її контролю та управлінням правильним використанням усіма її складовими.

Оцінка стану та прогноз зміни навколишнього природного середовища мають досить важливе значення для виявлення погрози порушення екологічної рівноваги в природі, а також велике народногосподарське значення.

Припускається, що моніторинг має здійснюватись на трьох ієрархічних рівнях:

регіональному;

детальному;

локальному.

Регіональний - повинен охоплювати цілі економічні райони та надавати загальне уявлення про характер, масштаби, інтенсивності різних геологічних процесів, збитки які вони наносять народногосподарським об'єктам та природному середовищу, ефективності захисних заходів, що використовуються тощо. В залежності від ступеню освоєння території та інших факторів він може здійснюватись в широкому діапазоні масштабів від 1:100 000 до 1:500000.

Детальний та локальний - повинен давати вже більш повне уявлення про розвиток екологічних процесів в межах окремих інженерних комплексів та споруд або їхніх комплексів. Обрання методів, що використовуються під час моніторингу, визначається його рівнем. Під час регіонального моніторингу за базові доцільно використовувати аерокосмічні методи, доповнюючи їх невеликим об'ємом наземних досліджень. Під час детального та локального моніторингу основні дані будуть одержані наземними дослідженнями, а аерокосмічні методи стануть їхнім істотним доповненням.

Провідна роль в реалізації аерокосмічного моніторингу має належати знімкам, що виконуються в оптичному діапазоні спектру через їхній максимум корисної інформації.

Одним із важливих факторів стійкого розвитку України є ряд взаємозалежних задач щодо використання природних ресурсів, захищеності від масштабних загроз техногенного та природного характеру, охорони навколишнього середовища. Прийняття обґрунтованих рішень для забезпечення сталого розвитку в нашій державі не можливе без аналізу існуючого ситуації, спостереження, моделювання та прогнозування стану довкілля. Тому, для України, на сучасному етапі ринкових трансформацій, одними із важливих передумов сталого розвитку є організація моніторингу забруднень і джерел забруднення, визначення рівнів забруднення всіх складових елементів і ресурсів природного середовища та виявлення найнебезпечніших для здоров'я людини місць, організація системного моніторингу за трансформацією ландшафтів, зміною стану наземних і водних екосистем під впливом антропогенних навантажень а також прогноз динаміки впливів і навантажень на біосферу, а також оцінка негативних наслідків, що виникають при цьому.

Так звана "цифрова революція", яка вже давно відбулась в розвинутих країнах світу дала змогу, завдяки використанню комп'ютерних і аерокосмічних технологій, відстежувати з найретельнішою точністю просторові дані.

Світова практика свідчить про те, що найефективнішим засобом інформаційного забезпечення у разі вирішення даних проблем є аерокосмічні системи дистанційного зондування Землі (ДЗЗ). Дистанційні методи зондування земної поверхні дають змогу одночасно охоплювати великі за площею території, забезпечити оперативність і повторення визначення великої кількості параметрів земної поверхні і рослинності, здійснювати моніторинг, значно зменшуючи при цьому кількість складних і трудомістких хімічних аналізів, що істотно спрощує і знижує собівартість досліджень. Так, Оксфордським університетом підтверджено, що використання аерокосмічного знімання та комп'ютерних технологій дає можливість знизити вартість моніторингу до 90%. На сьогоднішній день орбіти супутників спроектовані таким чином, що є можливість постійного спостереження за станом земної поверхні, тобто можна оперативно і чітко відслідковувати зміни, що відбуваються в довкіллі (забруднення, пожежі, погіршення стану рослинності, пилові бурі, техногенні катастрофи тощо). Крім того вартість такої інформації постійно знижується. Так, американські фермери, які вміють рахувати гроші, обирають, за відносно невисоку плату, можливість постійно стежити за станом своїх полів, своєчасно і вибірково вносити дорогі добрива.

Що стосується ГІС, то геоінформаційні системи вже набули широкого розповсюдження для різних галузей народного господарства. Широко використовують можливості ГІС для роботи з картографічними матеріалами (карти, плани, космічні знімки, цифрові моделі рельєфу), базами геоінформаційних даних, їх поєднання, аналізу, візуалізації, моделювання та оформлення і представлення просторової інформації у вигляді цифрових карт, діаграм, 3D- моделей місцевості для завдань екологічного моніторингу.

Ефективність дослідження характеристик земної поверхні та процесів, що відбуваються на ній, за результатами дистанційного зондування Землі найчастіше може бути досягнута тільки при сумісній обробці даних, одержаних у різний час, різними знімальними системами, з різних аерокосмічних апаратів, у різних діапазонах.

Оперативне одержання даних у системі моніторингу можливе лише за умов функціонування космічних апаратів на стаціонарній орбіті чи при використанні угрупувань космічних апаратів. Залежно від розміру об'єктів спостереження і задач, що вирішуються, може бути достатнім використання апаратури ДЗЗ, що встановлюють на борту літака (вертольота) чи безпілотного літака з автоматичним керуванням.

Пріоритетним напрямком розвитку засобів ДЗЗ, відповідно до Національної космічної програми України, для задоволення потреб користувачів є створення постійно діючої системи аерокосмічного моніторингу, основою якої можуть стати багатопозиційні системи, що дозволяють суттєво підвищити оперативність отримання даних, інформативність космічних знімків та шумозахищеність системи для вирішення задач безпеки і оборони країни, а також інформації, необхідної для господарської діяльності, у тому числі - розв'язання наукових задач щодо оцінювання і прогнозування майбутнього стану довкілля. Також ідуть роботи над програмою «Високоефективні технології оцінювання параметрів природних середовищ земної поверхні з аерокосмічних носіїв» - у рамках координаційного плану “Наукові основи створення аерокосмічних технологій” Міністерства освіти і науки України.

Дистанційне зондування Землі забезпечує можливості оперативного збору даних у глобальному масштабі з високим просторовим і часовим розділенням, що і визначає значні інформаційні можливості аерокосмічних систем, можливість їх господарського, природо-екологічного, наукового і військового застосування та потенційну економічну ефективність. Аерокосмічні знімки надають найточнішу і реальну інформацію про ситуації, які сталися

В загальному ставляться такі завдання:

- по-перше, оцінка еколого-санітарного стану об'єктів - виявлення джерел забруднення, контроль за динамікою розповсюдження;

- по-друге, інвентаризація змін, визначення інтенсивності й масштабів процесів, реєстрація змін;

- по-третє, визначення динаміки (як сезонної так і річної) і контроль коливань змін.

Результат -...