CC BY
578
УДК 525:5
Л.А. Пластинин, В.М. Плюснин ИрГТУ, Иркутск
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ «ОСНОВЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ И КОСМИЧЕСКОГО КАРТОГРАФИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ»
Дистанционное зондирование из космоса, энергично развиваемое с начала шестидесятых годов двадцатого столетия предоставило научной и практической картографии материалы, без которых в настоящее время не обходятся любые картографические работы. Если с помощью аэрофотоснимков в нашей стране к этому времени уже была успешно решена задача топографического картографирования, то космические снимки нашли широкое применение в тематическом картографировании. Кроме того, обновление ранее созданных топографических и других карт ведутся в настоящее время по материалам, полученным из космоса.
Быстро набирает темпы дистанционный контроль за состоянием окружающей среды. Материалы из космоса используются в разработке природоохранных мероприятий и планировании работ в сельском, лесном, водном хозяйстве, горнодобывающих отраслях и изысканиях при разнообразном строительстве. Фундаментальные и прикладные исследования в науках о Земле все шире опираются на материалы из космоса.
Интенсивное развитие тематического и комплексного картографирования, выражающееся в росте тематической изученности, как России, так и других стран мира, разработке новых видов карт, совершенствовании методов их создания, в значительной мере обязано использованию космической информации. Эти работы существенно продвинули вперед теорию и практику тематического дешифрирования, которое остается основным методом извлечения содержательной информации со снимков.
Быстро растущий объем космической информации, и разносторонний характер применения космических снимков ставят задачи подготовки специалистов, владеющих методами извлечения информации, ее интерпретации для решения конкретных, в том числе и картографических задач.
В основу настоящего учебного пособия положены лекции, читаемые авторами в Иркутском государственном университете и Иркутском государственном техническом университете.
Бурный рост публикаций по методам дистанционного зондирования Земли и тематического картографирования, в том числе иностранных авторов, дает возможность обновления, переосмысления ранее изданных учебных пособий по этой тематике, некоторого изменения содержания читаемого курса.
В содержательном плане, в первых трех главах первой части пособия, изложены физические основы дистанционного зондирования и космических методов изучения Земли. Определены возможности, выявлены преимущества и особенности тематического картографирования с использованием космической
информации. Рассмотрен спектр электромагнитных волн, представлены некоторые физические законы, описывающие отражательные свойства объектов, интенсивность излучения нагретых тел, их частоту и энергию. Приведен пример искусственного источника излучения.
В последующих трех главах первой части рассмотрены носители космических съемок, как отечественные, так и зарубежные, а также виды космических съемок - фотографирование из космоса, сканерная, телевизионная, тепловая, радиолокационная съемки. Приведена классификация космических снимков и представлены на примерах особенности материалов разных космических съемок. Изобразительные свойства снимков показаны в седьмой, а методы обработки и дешифрирования аэрокосмических снимков (визуальное, инструментальное и автоматизированное) в восьмой главе первой части книги.
Девятая, десятая и одиннадцатая главы скомпонованы во второй части книги под названием «Методы космического картографирования». Здесь детально рассмотрены методика создания и обновления топографических карт с использованием космических снимков, особенности технологии и этапы составления тематических карт. Научно-методическая работа завершается разработками авторов по технологии, составлению и изданию тематических карт, в т.ч. в электронном варианте.
Читатель найдет в пособии доступное изложение физических основ аэрокосмических методов, получит представление о видах и носителях космических съемок, а также материалах, получаемых из космоса. Познакомится с методами обработки космических снимков, технологией создания тематических карт по космическим снимкам. Отдельные главы посвящены особенностям картографирования рельефа, растительности, водных объектов, других по тематике карт природы, составлению карт динамики процессов и явлений, нарушенности природных комплексов и проблемам автоматизации дешифрирования космических снимков для целей тематического картографирования.
Термин «космическое картографирование» обозначает как картографирование планет и других объектов в космосе, так и картографирование Земли из космоса. В данном учебном пособии рассмотрены теоретические и методические вопросы создания карт земной поверхности по материалам из космоса.
Фотографические съемки поверхности Земли, выполняемые с воздушных носителей - самолетов, вертолетов, широко используемые в развитых странах с 30-х годов, сыграли значительную роль в топографическом и тематическом картографировании этих государств, принесли много нового в сельское и лесное хозяйство, геологию и другие отрасли, связанные с изучением Земли. Появление с конца 60-х годов космических съемок значительно расширило область применения этих методов, да и сам аэрокосмический метод претерпел ряд изменений. Появились новые виды съемок, сформировались целые направления, разрабатывающие технику, технологию, методику этих съемок.
За рубежом этот метод чаще именуется дистанционным зондированием Земли (ДЗЗ), который в широком смысле обозначает изучение объектов на расстоянии, без непосредственного контакта приборов, регистрирующих какие-либо параметры.
Съемка в более широкой полосе электромагнитного спектра, чем видимый диапазон, увеличила возможности чувственного восприятия, в том числе стали возможными съемки ночью и при сплошном облачном покрове, чему способствовали радиолокационные методы зондирования.
Глобальный характер поступающей информации позволил по иному смотреть на ряд динамичных процессов и закономерностей их проявления. Сформировались новые направления исследования этих закономерностей, как например, в метеорологии - синоптический нефанализ, в геологии -геоиндикация протяженных линеаментов, кольцевых и купольных структур и связанных с ними полезных ископаемых, в экологии - космический мониторинг, в биогеографии - исследование состояния растительного покрова и воздействие человека на природу, в частности, в связи с процессами опустынивания, сведением лесов, горными разработками, мелиорацией, вторичным засолением почв и т.п.
Возможность планомерного и постоянного получения космической информации позволила наблюдать различные процессы не только в пространстве на больших территориях, но и во времени с любой периодичностью - от ежегодных до нескольких раз в сутки.
Колоссальный объем информации, поступающей из космоса в настоящее время чаще в виде потока цифр, поставил проблему ее обработки. Главной задачей становится не получение новых видов съемок, а обработка получаемых материалов. Это привело к созданию автоматизированных систем обработки космической информации. Машинная обработка данных, разработка комплексов распознавания образов, математического и
программно-технического обеспечения, автоматизация составления карт стали важнейшей областью перспективных исследований, наряду с совершенствованием съемочной техники и технологии получения более качественных материалов, внедрением дистанционного зондирования в отрасли, ранее их не использующие.
Специалист-картограф, применяющий аэрокосмические методы на практике, кроме знания физических основ и технических возможностей обработки материалов дистанционного зондирования, должен иметь
представление и об ограничениях применения методов в процессе работы, но в любом случае не может не учитывать многообразный характер получаемой при этом информации.
Снимок позволяет изучать совокупность природных закономерностей, которые сформировали фиксируемые объекты или процессы. К
дешифрированию любых объектов, процессов, географических систем следует подходить комплексно, с географических позиций.
Компьютеризация исследований требует обобщения значительной площадной количественной информации, которая наряду с картографической
векторной может быть объединена в геоинформационных системах (ГИС) с растровой космической. В этом видится путь основного направления космического картографирования Земли.
Учебное пособие «Основы дистанционного зондирования и космического картографирования Земли» по своей структуре и назначению имеет много общего с перспективными дисциплинами, находящимися на стыке географии, картографии, математики и геоинформатики, которые получили название в нашей стране «Геоинформационное картографирование». Но в отличие от них настоящее учебное пособие акцентирует внимание на фундаментальном космическом картографировании. Поэтому оно является базовым и играет основополагающую роль необходимого инструментария современных автоматизированных картографических и геоинформационных технологий и методов.
Учебное пособие «Основы дистанционного зондирования и космического картографирования Земли» имеет важное познавательное и учебно-методическое значение для студентов географов, картографов, геодезистов и геоэкологов, а также для широкого круга специалистов, которые заинтересованы в применении методов дистанционного зондирования и космического картографирования при решении научных и практических задач.
Публикуемое учебное пособие представляется авторами как первая часть более широкого издания и планируется его продолжение в части применения космических методов в разработке содержания новых видов тематических и экологических карт, в географических исследованиях Земли из космоса.
© Л.А. Пластинин, В.М. Плюснин, 2005
