Дистанционные зондирование можно представить как процесс, посредством которого собирается информация об объекте, территории или явлении без непосредственного контакта с ней. Методы дистанционного зондирования основаны на регистрации в аналоговой или цифровой форме отраженного или собственного электромагнитного излучения участком поверхности в широком спектральном диапазоне.
Космическое дистанционное зондирование, интенсивно развивающееся в последние десятилетия, предоставило наукам о Земле новые возможности для исследования земной поверхности. За этот период существенно возросли объем, разнообразие и качество материалов, содержащих данные дистанционного зондирования Земли из космоса. К настоящему времени накоплен огромный фонд космических снимков, почти полностью покрывающих всю поверхность Земли, значительные части районов имеют многократное перекрытие с разным разрешением.
Данные дистанционного зондирования (ДДЗ) сразу поступают в цифровом виде (кроме некоторых аналоговых систем, выходящих из эксплуатации), что позволяет непосредственно использовать для их обработки современные компьютерные технологии. Цифровое изображение представляет собой матрицу чисел. Каждый элемент этой матрицы, называемый пикселом, отвечает какой-либо характеристике 9отражательной способности, температуре и т.д.) участка местности в определенной зоне электромагнитного спектра. Следует отметить, что размер этого участка зависит от разрешения снимка.
Полученные данные обрабатываются, производятся следующие операции:
- восстановление или коррекция;
- предварительная обработка;
- классификация;
- преобразование изображений;
- специализированная тематическая обработка.
На выходе мы может видеть обработанную цифровую информацию в виде снимка Земли из космоса, содержащего полную и объективную картину вида Земли в определенном диапазоне.
С помощью данных ДЗЗ решаются многие важные научные задачи экономического, социального и экологического развития как отдельных регионов, так и страны в целом. В настоящее время данные ДЗЗ широко используются:
- при решении задач в интересах сельского, лесного и рыбного хозяйства;
- поиске, инвентаризации и освоении природных ресурсов;
- обеспечении судоходства и транспортировки грузов, прокладке и контроле состояния различных коммуникаций;
- контроле чрезвычайных ситуаций и оценке экологической обстановки;
- охране природы;
- прогнозировании погоды;
- оценке глобальных изменений и эволюции климата;
- создании и ведении территориальных информационных систем и др.
Дистанционное зондирование (ДЗ) означает получение информации о состоянии исследуемой территории по измеренным на расстоянии, без непосредственного контакта датчиков с поверхностью, характеристикам электромагнитного излучения.
Используется широкий диапазон излучений от 0.4 мкм -30 м. В связи с этим используются различные средства съемки: фотографические, телевизионные, сканирующие, радиолокационные и др. Датчики могут быть установлены на космических аппаратах, самолетах и других носителях. Диапазон измеряемых электромагнитных волн - от долей микрометра (видимое оптическое излучение) до метров (радиоволны).
Методы ДЗЗ:
пассивные, т.е. использовать естественное отраженное или вторичное тепловое излучение объектов на поверхности Земли, обусловленное солнечной радиацией,
активные - использующие вынужденное излучение объектов, инициированное искусственным источником направленного действия.
Сама возможность идентификации и классификации объектов по информации ДЗЗ основывается на том, что объекты разных типов - горные породы, почвы, вода, растительность и т.д. - по-разному отражают и поглощают электромагнитное излучение в том или ином диапазоне длин волн.
Рис.1. Поглощение и отражение объектами ЭМ излучения
Данные ДЗЗ, полученные с датчиков космического базирования, характеризуются большой степенью зависимости от прозрачности атмосферы. Поэтому на космических аппаратах устанавливаются многоканальные датчики пассивного и активного типов, регистрирующие электромагнитное излучение в спектральных диапазонах, расположенных в "окнах прозрачности" земной атмосферы.
Методика тематического анализа данных ДЗЗ заключается в определении спектральных диапазонов, чувствительных к изменениям спектральных свойств целевых объектов и выборе зависимостей, связывающих значения дистанционно измеренных яркостей с искомыми параметрами среды (состав, влажность, структура почв при мониторинге почв, типы растительности, уровни вегетации, проективное покрытие при мониторинге фитоценозов, содержание фитопланктона, минеральных взвешенных веществ, органического вещества при мониторинге водной среды и т.п.). Достоверность количественных результатов анализа определяется тем, известны или нет на момент измерений точные значения коэффициентов зависимостей между параметрами среды и спектральными характеристиками целевых объектов. Наиболее часто встречающийся способ повышения достоверности - проведение одновременно с космической съемкой тестовых измерений на репрезентативных участках.
Оперативное дистанционное зондирование Земли методами аэро- и космической съёмки в кратчайшие сроки даёт людям информацию об изменении поверхности. Информация такого рода на большие территории служит для мониторинга как географических, так и техногенных процессов, анализ которых приносит значительную эффективность при управлении сферами человеческой жизнедеятельности.
Рассмотрим использование некоторых геоинформационных систем (спутниковая телеметрия, дистанционное зондирование Земли, авиационные и беспилотные исследования) в зоологических исследованиях и получаемые при этом результаты. Объектами исследований териологов (учёных, занимающихся изучением млекопитающих) могут выступать звери различных отрядов и размеров — от самых мелких млекопитающих (полёвок, мышей, леммингов) до крупнейших животных планеты (белых медведей и китов). В нашем случае это несколько фокальных и флаговых видов Арктики, обитающих на севере Красноярского края и северо-западе респ. Саха (Якутия): белый медведь, морж, северный олень, снежный баран и лось. Остановимся поподробнее на методах дистанционных исследований применительно к некоторым видам млекопитающих. Белый медведь. Радиоошейником ID 107743 (2012-05-22T08:43Z) со спутниковым передатчиком системы Argos отечественного производства (ЗАО «ЭсПас») оснащена одна самка с одним годовалым медвежонком, пол медвежонка — самка. Ошейник снабжён крепёжным механизмом из сплава, разрушающегося под воздействием солевых растворов, содержащихся в морской воде и атмосфере прибрежных регионов с запланированным сроком службы 1,5 года. За 78 дней меченая самка переместилась на 1730 км. В целом, за весь период анализа движение было неторопливым, 14 м/мин, в среднем. Выделены периоды малоподвижности и активности.
Медведица вышла на сушу 15 июля. До этого момента она использовала мелкие острова лишь в краткосрочные промежутки времени, транзитом. После 15 июля её пребывание на суше стало преобладающим, но нередко локации фиксировались на поверхности моря: то есть она либо использовала припайный лёд, либо переплывала с острова на остров. Потом особь вышла на припайный лёд. Перемещалась в том же направлении, в каком происходило вскрытие морского льда, в нескольких километрах от берега. Но зональная скорость вскрытия моря ото льда (по направлению с запада на восток) была выше, чем скорость медведицы, и к концу июля она оказалась отрезанной ото льда. В результате заплыва со 2 по 4 августа (предварительное заключение о виде перемещения на значительное расстояние) она достигла района, где сохранились участки льда, вскрывшегося после того, как их достигла особь.
Северный олень. Ранее при учёте оленей в качестве основного использовался достаточно трудоёмкий, но эффективный метод визуального учёта в открытых ландшафтах в различные сезоны года. Картирование проводилось по данным GPS-приёмника с нанесением координат и треков индивидуальных или групповых участков обитания Указанный метод весьма трудоёмок и работает лишь в период залегания сплошного снежного покрова. В бесснежный же период трудозатраты увеличиваются в разы и наблюдения сводятся к фиксации редких встреч одиночных и небольших групп животных в труднодоступных угодьях теневых экспозиций склонов, что зачастую не даёт общей картины распределения оленей в летних местообитаниях. Для решения этой проблемы, а также всесезонного мониторинга пространственной структуры северных оленей необходима адаптация методики наблюдения за этими животными и их местообитаниями на основе системы спутниковой телеметрии, использования фоторегистраторов с проецированием получаемых результатов на разновременные (сезонные) космические снимки высокого разрешения с подготовленными тематическими слоями. В настоящее время в России применяется ряд спутниковых систем определения местоположения и сбора данных. Для наблюдения за оленями можно использовать иностранные или российские ошейники. Основные иностранные производители ошейников наиболее доступной системы Argos-Sirtrack (Новая Зеландия), Telonics (США), Lotek (Канада). В России разработку и изготовление ошейников с радиомаяками Argos и Argos/GPS обеспечивает ЗАО «ЭС-ПАС». Надёжность и срок эффективной эксплуатации этого оборудования оставляет желать лучшего (от 2 недель до 6 месяцев), однако, единственность продукции предлагаемой в настоящее время в России не позволяет использовать иное. В желательных случаях применять оборудование фирмы Lotek-IridiumTrack 3D, IridiumTrack 4D исправно работающее до 3 лет, однако получение соответствующих разрешений на ввоз в страну, разрешение на использование полосы радиочастот и высокая цена в настоящее время делают это оборудование для отечественных исследователей практически недоступным. Для мечения спутниковыми ошейниками необходимо знать обхват шей (на участке шеи от затылочного мыщелка до 3 позвонка) и массу тела оленей. По нашим наблюдениям, к марту взрослые самки имеют обхват шеи 54 см, взрослые самцы (от 6 до 10 лет) обхват шеи 72 см. Полезно, чтобы длина окружности ошейника могла регулироваться хотя бы на 5-6 см, так как в полевых условиях во время мечения выбор может пасть на оленей немного отличающихся от заданного обхвата шей. Для получения достаточного качества фотоснимков могут использоваться проверенные в работе фоторегистраторы (фотоловушки) Reconyx HC600 HyperFire, Buschnell Trophy CAM HD Aggressor, работающие без смены батареек до нескольких месяцев. Использование данных GPS-позиционирования, получаемых с ошейников Argos и Argos/GPS в совокупности с данными, получаемыми с фоторегистраторов, накладываемые на сезонные снимки высокого разрешения (1-15 м) WordView-2, SPOT, Landsat-7 с подготовкой тематических карт (геоботанических, формирования снежного покрова и др.) позволят не только уточнить и детализировать пространственную структуру, но и выявить связи между внутрипопуляционными группировками в пределах области распространения популяции. Отсутствие последней информации не даёт понимания о необходимости мероприятий по охране северных оленей в связи с развитием различной хозяйственной инфраструктуры, что достаточно критично на путях расселения и при миграционных перемещениях.
Комментариев нет:
Отправить комментарий