CC BY
38
ings of the 5th European Conference on Steel and Composite Structures EUROSTEEL. Graz, Austria, 2008. Vol. A. Pp. 135—140.
6. Смазнов Д.Н. Устойчивость при сжатии составных колонн, выполненных из профилей из высокопрочной стали// Инженерно-строительный журнал. 2009. № 3. С 42-49
7. Wei-Wen Yu, Roger A. LaBoube Cold-Formed Steel Design, Hardcover, 2010. 512 pages.
8. Тимошенко С.П. Устойчивость стержней, пластин и оболочек. М.: Наука, 1971. 807с.
9. Вольмир А.С. Устойчивость упругих систем. М.: Государственное издатель-ство физико-математической литературы, 1972. 879 c.
10. Горбачев В. И., Москаленко О. Б. Устойчивость стержней с переменной жест-костью при сжатии распределенной нагрузкой // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 1, Математика. Механика. 2012. № 1. С. 41-47.
11. Ю.М. Темис, И.М. Федоров Сравнение методов анализа устойчивости стерж-ней переменного сечения при неконсервативном нагружении// Проблемы прочности и пластичности. 2006. Вып. 68. С. 95-105
12. Гукова М.И., Симон Н.Ю., Свяшенко А.Е. Вычисление расчетных длин сжатых стержней // Строительная механика и расчет сооружений. 2012. №3. С. 43-48.
13. Солдатов А.Ю., Лебедев В.Л., Семенов В.А. Анализ устойчивости строитель-ных конструкций с учетом физической нелинейности методом конечных элементов // Строительная механика и расчет сооружений. 2011. №6. С. 36-42.
14. Галкин А.В., Сысоев А.С., Сотникова И.В. Задача устойчивости сжато-изгибаемых стержней со ступенчатым изменением жесткости // Вестник МГСУ. 2015. №3. С 38-45 .
ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГИС «ЦИФРОВОЙ КЫРГЫЗСТАН» ДЛЯ МЕЖВЕДОМСТВЕННОЙ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ ДЗЗ
Талыпов Кубатбек Кемелович
Кандидат технических наук, доцент, г.Бишкек, Кыргызская Республика
АННОТАЦИЯ.
В статье приводится описание ГИС «Цифровой Кыргызстан» и примеры использования данной ГИС для тематической обработки данных дистанционного зондирования Земли для задач сельского хозяйства, геологии и оценки состояния ледников. Обсуждаются также другие возможные применения.
ABSTRACT. The article describes the GIS Digital Kyrgyzstan" and examples of the use of this GIS for thematic processing of remote sensing data of Land for agriculture, geology and assessment of the state of glaciers. The authors also discuss other possible applications.
Ключевые слова: геоинформационные системы, дистанционное зондирование, тематическая обработка данных дистанционного зондирования, программное обеспечение
Keywords: geoinformation systems, remote sensing, thematic processing of remote sensing data, software
Изображения, получаемые с помощью различных систем дистанционного зондирования Земли находят применения во многих практических прикладных задачах народного хозяйства. Появление космических аппаратов, осуществляющих съемку поверхности Земли на регулярной основе, дает возможность проведения как оперативной съемки, так и накопления обширных архивов данных дистанционного зондирования из космоса. К настоящему времени почти вся поверхность земной суши и значительная часть водной поверхности зафиксирована спутниковой съемкой при различных условиях наблюдения (времени года, времени суток, облачности и т.д.).
Пространственное разрешение современных сенсоров невоенного назначения достигает десятков сантиметров, что позволяет решать задачи, выполнимые ранее только методами аэрофотосъемки или полевыми исследованиями.
Многие задачи обработки данных дистанционного зондирования, особенно оперативной обработки, были недоступными для Кыргызстана в виду отсутствия космической промышленности и собственных спутников для получения многоспектральных пространственно-распределенных данных высокого разрешения для своей территории.
С 2013 года в ИФТПиМ НАН КР проводятся исследования фундаментальных основ, разработка единой технологии использования данных ДЗЗ и их хранения, создан архив снимков территории Кыргызстана^], полученных с различных спутников, в том числе США, КНР, РФ и Казахстана объемом более 3 Терабайт.
Однако обладание информацией, пусть сколь угодно обширной, не есть обладание знаниями. Для решения каждой конкретной задачи необходимы свои, зачастую весьма специфические, методы обработки и анализа. Учитывая объемы и специфику данных, получаемых с космических аппаратов, решение поставленных задач невозможно без применения современных компьютерных технологий. В связи с эти на первый план выходит вопрос наличия математического и программного обеспечения систем обработки данных ДЗЗ.
Кроме того, спутниковые снимки в их исходном виде не могут быть использованы для тематического дешифрирования, поскольку содержат помехи и искажения (как геометрические, так и радиометрические), не привязаны к местности и не отражают полезные для конкретной задачи информацию. Эти данные получаются с использованием и анализом различных физических свойств для решения данной конкретной задачи и поэтому нуждаются в предварительной обработке.
Особенности спутниковых снимков и их дешифровоч-ных признаков требуют интегрированного разнохарактерного математического описания и программного обеспечения для их обработки, распознавания и классификации.
Подавляющее большинство данных дистанционного зондирования имеет географическую привязку. Поскольку такие данные изучают, как правило во взаимосвязи друг с другом, то для анализа и принятия решений необходимо иметь эффективное средство манипулирования данными. Таким автоматизированным средством является географическая информационная система - инструмент единого подхода к управлению и обработке пространственной информации, включая и материалы дистанционного зондирования.
Полученные данные, соответствующие алгоритмы и программы обработки, способы доступа и хранения интегрируются в географической информационной системе (ГИС). В целом ГИС является результатом объединения различных технологий обработки данных. Обычно для работы ГИС необходимы следующие компоненты: 1) рабочая станция с установленной операционной средой, 2)специализированное программное обеспечение 3) пространственно-распределенные данные (изображения) и программы их обработки, 4) специализированая память изображений, 5) экспериментальные данные измерений и программы их обработки, 6) реляционные и иерархические базы данных о характеристиках объектов ГИС и др.
Такая ГИС «Цифровой Кыргызстан» разрабатывается в Центре наблюдения Земли и цифровая Земля ИФТПиМ НАН КР [2]. Эта ГИС содержит все упомянутые выше компоненты. Данные в ГИС поступают в реальном времени с китайских спутников Ш-^ и Ш-Ш, а также американского Landsat-8 из Центра данных Института дистанционного зондирования Земли Китайской академии наук. Кроме того, нам открыт доступ к информационным ресурсам Казахского ОАО «Казак-
ных данных с высоким разрешением. Эти данные сохраняются в нашей ГИС со специализированной памятью большого объема в необходимых для дальнейшей обработки форматах. В настоящее время в базе данных этой ГИС имеются спутниковые снимки Кыргызстана со спутников серии Landsat с 2009 года по настоящее время. Объем этой базы данных более 3 Терабайт. Накопление данных продолжается постоянно.
В результате выполненных на данном этапе работ создан комплекс программ, реализующий межведомственную обработку аэрокосмоснимков линейными и нелинейными методами для подготовки к дальнейшему тематическому дешифрированию. В комплексе реализованы базовые операции для решения прикладных задач ДЗЗ. Это комплекс соответствует основным требованиям, необходимым при обработке изображений:
• визуализация данных ДЗЗ;
• анализ мультиспектральных и гиперспектральных изображений;
• интерактивное дешифрирование и классификация объектов;
• анализ растительности с использованием вегетационных индексов (N0^);
• улучшение качества изображений;
• поддержка широкого диапазона растровых и векторных форматов;
• обеспечение поддержки данных ДЗЗ, полученных с различных спутников
В данном программном комплексе модуль чтения данных ДЗЗ является инвариантным к спутнику, то есть программа определяет сама, данными какого спутника являются данные, когда произведена съемка, определяет и выделяется спектральные составляющие, координаты территории. Имеются также возможности выбора данных из базы по времени, по территории и дате. Пример фрагмента работы модуля чтения приводится на Рис.1.
Рис. 1. Пример чтения данных ДЗЗ в ГИС «Цифровой Кыргызстан»
Вопросами использования данных ДЗЗ для прикладных задач экономики занимались исследователи в различных странах мира. В ГИС «Цифровой Кыргызстан» реализованы модули для выделения спектральных составляющих и манипулирование ими для тематического дешифрирования.
Например, для целей сельского хозяйства по данным ДЗЗ [3] выявляются на основе нормализованного разностного вегетационного индекса NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) и яркостной температуры подстилающей поверхности, а также раз-
личных комбинаций этих параметров. В качестве исходных данных для мониторинга засух чаще всего используются космические снимки низкого разрешения, с высокой повторяемостью съемки и длительным рядом наблюдений. Наиболее известными индексами, используемыми для мониторинга засухи на основе данных со спутников, являются индекс условий роста растительности (Vegetation Condition Index, VCI) и «индекс засухи» (Index of Drought).
NDVI характеризует плотность растительности, позволяет растениеводам оценить всхожесть и рост
растений, продуктивность угодий. Индекс рассчитывается как разность значений отражения в ближней инфракрасной (NIR) и красной (Red) областях спектра, деленная на их сумму. В результате значения NDVI меняются в диапазоне от -1 до 1. Расчет индекса для каждого пиксела космического снимка по красной и ближней инфракрасной спектральным зонам позволяет получить производное изображение — карту NDVI. При этом, чем большее значение данного индекса, тем более яркая растительность и в лучшем состоянии она находится. Расчет NDVI, для любого пикселя на снимке, позволяет получить карту NDVI. С помощью карты NDVI проводится оценка вегетационного состояния земной поверхности, что необходимо для сельского хозяйства и экологического мониторинга.
Используя возможности ГИС «Цифровой Кыргызстан» можно составлять отчеты по состоянию растительности на определенный период вегетации, как например, на рис.2.
Данные дистанционного зондирования Земли являются также чрезвычайно важными для задач мониторинга полезных ископаемых [4]. Здесь также используются различные индексы, рассчитываемые по
Литература
1. КМ.Жумалиев,Н.КДжаманкы-зов,С.А.Алымкулов,ККТалыпов, Ж.А.Исмаилов и др. Инновационные технологии для развития экономики Кыргызской Республики. Труды международной научной конференции «Рахматуллинские-Ормон-бековские чтения». - г.Бишкек, 2013.-с.7-16
спектральным составляющим спутникового снимка. Так, например, для выявления содержания окислов железа используется индекс, получаемый как отношение значений в красном диапазоне к значениям в синем канале, а для расчета содержания глинистых минералов применяется отношение значений яркости в разных интервалах среднего инфракрасного канала. Выяление содержания оксида железа в почве основано на различии отражательной способности красноцветных минералов в красном (К) и зеленом (З) диапазонах, рассчитываемого как индекс красноцветности RI=R-G/R+G.
Технологии обработки данных ДЗЗ играют все большее значение для мониторинга водных ресурсов Кыргызстана[5], в том числе анализа состояния труднодоступных высокогорных ледников. С помощью инструментария разработанной ГИС «Цифровой Кыргызстан» можно выделить информацию для анализа данных гляциальных процессов: накопление и совмещение геоизображений и расчет на их основе объема и направления изменений ареалов ледников и горных озер, расчет скрытых характеристик объектов.
2. Talypov K.K., Akkozov A.Dj., Tilenbaeva N., Albreht A.S. About act data remote sensing for GIS "Digital Kyrgyzstan' for rural economic and geological interpretation. - The second International Symposium on Earth Observation for arid and Semi-Arid enviorenment (ISEO-2014).Proceedings. -Issyk-Kul, 2014.-p.238-243.
N
s
Эгиндер картасы Озгон району
" T'F- 'l' -——L-7" тn F
Рис.2. Состояние сельскохозяйственных культур по данным ДЗЗ.
3. Talypov K.K., Amanova N.T. Identification signs with drought vegetation index NDVI Chui valley. -The second International Symposium on Earth Observation for arid and Semi-Arid enviorenment (ISEO-2014).Proceedings. -Issyk-Kul, 2014.-p.164-168.
4. М.Ю.Жиленов. Обзор применения мультиспектральных данных ДЗЗ и их комбинаций при цифровой обработке. ГЕОМАТИКА, 2009, №3.
5. К.К.Талыпов, А.Дж.Аккозов,Г.К.Алибаева. Исследования методов и технологий обработки данных ДЗЗ для мониторинга водных ресурсов Кыргызстана. Физика, 2013, №2.-с.146-151.
ЭКОСИТИЛОГИЯ - УЧЕНИЕ ОБ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ГОРОДАХ
Тетиор Александр Никанорович
докт. техн. наук, профессор, РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, Москва
ECOCITYLOGY - TEACHING ABOUT ECOLOGICAL CITIES
Tetior Alexander
Dr. Sc., Professor, Institute of Environmental Engineering,
K.A. Timirjasev Agricultural Academy, Moscow
АННОТАЦИЯ
Строительство экологических городов, обеспечивающих высококачественную среду жизни, удовлетворяющих экологически обоснованные потребности жителей, сохраняющих и не загрязняющих природу - это многовековая мечта человечества. Сейчас разрабатывается теория создания экосити и начата ограниченная по объему реализация их возведения в разных регионах мира. Создание и реализация теории экосити («экоситило-гии») осложняется развитием глобального и локального экологического кризиса, традиционным развитием энтропийных техники и технологий, продолжающимся загрязнением и вытеснением природы, множеством нерешенных экологических и социальных проблем. ABSTRACT
The construction of ecological cities, providing high-quality living environment, satisfying the environmentally well-founded needs and not polluting the nature is a centuries-old dream of humanity. A theory of ecocity creation is being developed now; its volume of realization limited in different regions of the World. Creation and implementation of the theory of ecocity ("ecocitylogy") is complicated by the development of global and local ecological crisis, traditional development of entropy engineering and technologies, continued pollution and displacement of nature, many undecided environmental and social problems.
Ключевые слова: теория экосити; природа в экосити; общество в экосити; технологии в экосити; структура экосити
Keywords: theory of ecocity; nature in ecocity; society in ecocity; technology in ecocity; ecocity structure
Экосити в современном понимании - это город с высоким качеством среды жизни, находящийся в экологическом равновесии с природой, с плотной застройкой, с экологическими зданиями и инженерными сооружениями, с экологически красивой архитектурно -ландшафтной средой, с экологически эффективной индустрией, с решенными проблемами энергетики и транспорта, с экологически ответственной и социально гармоничной культурой, с красивым и функционально привлекательным пейзажем. В экосити необходимо объединение экологических метаболических процессов и функциональной устойчивости, экологического и производительного ландшафта, экологической промышленности и культуры. Это может быть осуществлено только в пределах емкости местных экосистем, для чего нужно изменить способы производства, поведение потребителей и инструменты принятия решений, основанные на экологической экономике и системном мышлении. Движение к экосити зависит от уровня экологического образования всех участников процесса (руководства, инвесторов, архитекторов,
строителей, жителей), административного одобрения, научных исследований, субсидирования, участия граждан и широкой информации. Важнейшие проблемы при этом таковы: 1. Как объединить социальные, экономические и экологические факторы при развитии города в направлении к экосити? 2. Как обеспечить высококачественную экологическую инфраструктуру в городе и вокруг него для поддержки качества среды жизни? 3. Как экологизировать архитектурно-ландшафтную среду города, чтобы обеспечить удовлетворение потребностей жителей и вместе с тем достижение состояния экологического равновесия? 4. Каковы пути экологизации всей деятельности - энергетики, промышленности, транспорта, водопотребления, производства отходов, и др.? 5. Как экологизировать потребности жителей и привить всем участникам процесса создания экосити правила экологической этики? В мире до сих пор есть множество препятствий, мешающих движению к экосити. Потребности современного города находятся в противоречии с потребностями природы (табл. 1).
