CC BY
27
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПОДГОТОВКЕ СПЕЦИАЛИСТОВ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОЙ СЛУЖБЫ
А.Н. Неижмак, к.т.н., И.П. Расторгуев, к.г.н., доцент C.B. Марчуков, ВАИУ, г. Воронеж
Система образования, в том числе и военного, в настоящее время все более насыщается инновационными проектами и информатизируется. Подготовка военных гидрометеорологов не остается в стороне. Обучение подразумевает помимо прохождения классических дисциплин изучение технологии прогнозирования погоды.
В рамках указанной дисциплины изучаются методы, технологии и средства разработки прогнозов погоды различной заблаговременности в их тесной взаимосвязи, позволяющие инженеру-синоптику принимать, обрабатывать, анализировать необходимые ему в оперативной деятельности метеорологические данные.
Специфической особенностью изучения дисциплины является использование современных вычислительных и информационных средств, новейших технологий гидрометеорологического обеспечения.
Согласно квалификационным требованиям обучающиеся должны уметь использовать современные информационные технологии для сбора и распространения гидрометеорологической информации в интересах метеообеспечения ВВС и других видов и родов Вооруженных сил Российской Федерации.
В их число входят геоинформационные системы, комплексы беспроводного приема метеоинформации и, кроме того, станции приема информации от метеорологических искусственных спутников Земли (МИСЗ).
В современной армии на вооружение метеорологических подразделений на смену старому громоздкому комплексу аппаратуры приема спутниковой информации (АППИ), базирующегося на шасси, приходит в качестве штатного оборудования станция приема и обработки информации от МИСЗ «Сюжет-МЦ».
Она не требует большой площадки для размещения и развертывания, такого количества расходных материалов, необходимых в АППИ для проявки и печати спутниковых изображений, и, конечно же, много человекочасов для работы и обслуживания. Станция состоит из двух компьютеров с сопутствующим оборудованием и двух антенн, размещается на двух рабочих местах [1].
Комплекс позволяет принимать помимо аналоговой информации, привычной для специалистов цифровую. Она представляет собой яркие
характеристики, измеренные в пяти каналах радиометра высокого разрешения, расположенных в видимом и инфракрасном диапазонах спектра. Эти численные величины несут в себе сведения об отражательной способности поверхности и ее радиационной температуре, что позволяет объективно анализировать спутниковые снимки [2].
Программное обеспечение станции в явном виде не позволяет получить данные о способности, например, облачности, отражать солнечную радиацию и о величине радиационной температуры на ее верхней границе в различных каналах. И соответственно эта информация оказывается невостребованной в метеорологическом подразделении при решении инженерных и научных задач. То есть специалисты не имеют возможности применить ее в своей деятельности.
В связи с этим была изучена техническая документация рассматриваемой станции и радиометра [3], информация которого в основном принимается в настоящее время в ведомственных метеоподразделениях, и отработана процедура калибровки данных, позволяющая из величин измерения радиометра получить данные более приемлемые в метеорологическом отношении, оптимально используя временные, машинные и информационные ресурсы.
Радиометр, информация которого принимается метеорологическими подразделениями в большинстве случаев, установлен на МИСЗ группировки ЫОАА.
Регистрация излучения проводится в пяти спектральных каналах, два из которых расположены в видимом, три - в инфракрасном диапазоне электромагнитного спектра.
Высокая радиометрическая чувствительность встроенных датчиков исследуемого радиометра позволяет каждый пиксель сканируемой поверхности по интенсивности его излучения отнести к одной из 1023 градаций фототона [3].
Расчет альбедо осуществляется с использованием достаточно простой формулы с учетом коэффициентов, известных из технической документации.
Послезапусковая калибровка ИК каналов проводится по следующей схеме. В процессе функционирования радиометр перед каждой линией сканирования производит последовательную регистрацию интенсивности излучения трех источников: наземного объекта, постоянного излучения космоса и внутреннего бортового источника в градациях фототона.
Далее температура бортового источника измеряется четырьмя платиновыми термометрами сопротивления, и его осредненная температура, подставляется в функцию Планка.
Затем находим линейную оценку энергетической яркости наземной цели, учитываем нелинейность отклика детектора на поступающую радиацию путем расчета корректирующей поправки.
После этого получаем эквивалентную температуру абсолютно черного тела посредством обращения к функции Планка.
Таким образом, разработан алгоритм, позволяющий информацию, предоставляемую изучаемым комплексом «Сюжет-МЦ» в кодовых значениях яркости, представлять в привычных для специалиста метеоролога величинах.
Это дает возможность дальнейшего применения полученных данных в учебной и научной деятельности. Учащимися они могут использоваться как в качестве конечных величин, так и рассматриваться в качестве аргументов при проведении различных видов статистического анализа [4].
Применение информационных технологий позволило от безразмерных величин, скрыто описывающих характеристики метеорологических объектов, наблюдаемых из космоса, перейти к явным параметрам, удобным как для понимания учащимися, так и для объяснения преподавателем, что позволило оптимизировать учебный процесс преподавания дисциплины «Технология прогнозирования погоды».
Список использованной литературы
1. Расторгуев И.П., Неижмак А.Н. Перспективы применения пункта приема и обработки информации от МИСЗ «Сюжет-МЦ» для мониторинга опасных гидрометеорологических явлений: сборник научно-методических материалов. Вып. 29. Ч.-1 Воронеж: ВВАИУ(ВИ), 2006. - С.83 - 91.
2. Вопросы обработки и интерпретации данных дистанционного зондирования Земли / под ред. В.В.Асмуса. - Труды НИЦ космической гидрометеорологии «Планета», 2005. - Вып. 1(46). - 261 с.
3. NOAA KLM User's Guide. - http://www2.ncdc.noaa.gov/docs/klm/.
4. Кудашкин A.C., Кудрявая К.И. Теория вероятностей и математическая статистика в метеорологии A.C. Кудашкин, К.И. Кудрявая. -М.: Воен-издат, 1985. - 324 с.
