CC BY
44Решетнеескцие чтения. 2015
3. Mironov V. L., Fomin S. V., Sorokin A. V., Muzalevskiy K. V, Mikhaylov M. I. [Vostanovlenie di-elektricheskoy pronitsaemosty pochv I lesnih pokrovov pri ispolzovanii signalov navigatsionih sputnikov GLONASS I GPS]. Izvestiya VUZov. Fizika. 2012, no 9/2, s. 99-101.
4. Mironov V. L., Mikhailov V. I., Sorokin A. V., Muzalevsky K. V., Fomin S. V. [Metod izmerenia oslablenia mikrovolnovogo izluchenia v lesnom pologe s
ispolzovaniem signalov GLONASS I GPS]. Vestnik Sib-GAU. 2013, no 4, s. 123-126. (In Russ).
5. Sorokin A. V., Octilovsky A. N., Mikhailov V. I. [Vliyanie statisticheskih neodnorodnostey lesnogo pologa na oslablenie signalov navigatsionnih sputnikov]. Izvestia vuzov.Fizika, 2013. no 8/2, s. 11-13. (In Russ).
© Михайлов М. И., Сорокин А. В., Фомин С. В., Музалевский К. В., 2015
УДК 537.86
РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СИГНАЛОВ ГЛОБАЛЬНЫХ НАВИГАЦИОННЫХ СПУТНИКОВЫХ СИСТЕМ В МОНИТОРИНГЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
А. В. Сорокин1, 2, М. И. Михайлов2, С. В. Фомин2, К. В. Музалевский2
1 Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: avsorokin@sibsau.ru 2Институт физики им. Л. В. Киренского СО РАН Российская Федерация, 660036, г. Красноярск, Академгородок, 50/38. E-mail: fractaloff@mail.ru
Представлен обзор реализованных и возможных вариантов использования сигналов глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) в дистанционном зондировании земных покровов, океана, атмосферы и околоземного пространства в контексте технического развития глобальных навигационных спутниковых систем.
Ключевые слова: сигналы ГНСС, дистанционное зондирование, земные покровы, океан, атмосфера, ионосфера.
DEVELOPING METHODS TO USE THE SIGNALS OF GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEMS IN ENVIRONMENTAL MONITORING
A. V. Sorokin1, 2, M. I. Mikhaylov2, S. V. Fomin2, К. V. Muzalevsky2
1Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation. E-mail: avsorokin@sibsau.ru
2L. V. Kirensky Institute of Physics SB RAS 50/38, Akademgorodok, Krasnoyarsk, 660036, Russian Federation. E-mail: fractal0ff@mail.ru
The article reviews existing and potential options in use of global navigation satellites signals (GNSS) in remote sensing the earth's cove, ocean, atmosphere and near-earth space in the context of global satellite navigation systems technical development.
Keywords: satellite's signal, remote sensing, land cover, ocean, atmosphere, ionosphere.
Сигналы навигационных спутников ГЛОНАСС и GPS активно используются в мониторинге земных покровов, поверхности океана и околоземного пространства [1-3]. Исследования в данном направлении определяют реальную перспективу создания эффективных методик и аппаратуры для непрерывного мониторинга указанных выше сред.
В данной работе представлен обзор разрабатываемых в настоящее время методов и аппаратуры дистанционного зондирования с использованием сигналов навигационных спутников.
Действующие и полностью укомплектованные группировки GPS и ГЛОНАСС имеют по 24 рабочих спутника. В стадии формирования находятся евро-
пейская система GALILEO с 27 аппаратами и китайская COMPASS-BeiDou с 30 аппаратами в завершенных вариантах. Региональные навигационные системы - индийская группировка IRNSS из семи геостационарных спутников и японская - находятся в стартовой фазе развертывания.
Технический ресурс ГНСС наряду с задачами позиционирования обеспечивает возможность решать широкий спектр задач дистанционного зондирования. Когерентное и поляризованное излучение НС в диапазоне частот от 1 176,45 до 12 787,5 МГц (L5-E6) с имеющимися эффективными излучателями и приемниками позволяет решать широкий набор аналитических задач по определению временных вариаций
Использование космических.средств, технологий и геоинформационныхсистем для мониторинга и моделирования природной среды
макроскопических характеристик земных покровов, поверхности океана, атмосферы, ионосферы.
Методы дистанционного определения физических величин, основанные на аналитической радиометрии, востребованы в метеорологии, определении влажности почвы, растительных и снежных покровов, толщины и состояния ледовых покрытий водоемов. Началом серьезных прикладных исследований в области аналитической радиометрии является работа M. Martin-Neira [1]. В дальнейшем сформировалось научное направление GNSS-Reflectometry, связанное с анализом отраженного и рассеянного излучения навигационных спутников [3]. Используется эффекты ослабления сигналов ГНСС в лесном пологе для определения влажности лесных покровов [4].
Значительнее количество излучателей навигационных спутников и совершенствование приемной и телекоммуникационной аппаратуры позволяют реализовать значимые для науки и практики программы. Например, по заказу NASA создается Cyclone Global Navigation Satellite System (CYGNSS) - Глобальная навигационная спутниковая система «Циклон». Группировка из 8 космических аппаратов массой по 18 кг будет работать на орбите высотой 500 км. Основная бортовая аппаратура позволяет по отраженному от поверхности океана сигналу фиксировать доплеров-ский сдвиг частоты и определять шероховатость водной поверхности, связанную со скоростью ветра. Количество аппаратов и низкая орбита позволят с хорошим временным разрешением отслеживать локальные термодинамические характеристики и влажность атмосферы, что позволить улучшить прогнозы погоды и зарождения циклонов.
Второй пример использования изучения ГНСС в аналитических целях - TechDemoSat-1 (TDS-1), британский аппарат массой 150 кг, который будет работать на солнечно-синхронной круговой орбите с высотой 820 км для обеспечения решения ряда научно-технических задач, в том числе и мониторинга прибрежной морской территории. Среди 9 единиц оборудования имеется приемник GPS для мониторинга шероховатости поверхности океана.
Третий пример - научный проект ГНСС-рефлектометрия (ГНСС-Р) на борту международной космической станции (МКС) [5]. В программе исследований МКС рассматривается как универсальная платформа для развития и расширения области использования отраженных сигналов ГНСС для измерения основных параметров океанической и земной поверхности, атмосферы и ионосферы. Цель проекта -глобальный экспериментальный ресурс мониторинга изменений климата Земли, в том числе и антропогенной составляющей.
Наряду с океаном значимое влияние на состояние земной атмосферы оказывают лесные покровы. Взаимодействие сигналов ГНСС с лесным пологом, который является неоднородной и анизотропной диэлектрической средой, приводит к существенным изменениям энергетических и поляризационных характеристик рассеянного и прошедшего излучения. Орбитальные измерения состояния лесных массивов могут быть эффективными при наличии адекватных диэлек-
трических моделей. В данной ситуации необходимым этапом являются исследования процессов взаимодействия сигналов ГНСС в наземных условиях с использованием приемников внутри лесного полога и на высотах порядка 1 км. В работе [6] представлен метод измерений общего ослабления сигналов ГЛОНАСС и GPS и результаты его использования. Разработка диэлектрической модели взаимодействия спутниковых сигналов с лесным пологом позволяет по данным измерений коэффициента ослабления восстанавливать средние величины влажности древесины и удельной биомассы зондируемого лесного участка. Это возможно при условии адаптации модели [7] к виду, возрасту и состоянию лесного массива.
Библиографические ссылки
1. Martin-Neira M. A Passive Reflectometry and In-erferometry System (PARIS): Application to ocean altim-etry // ESA Journal. 1993. Vol. 17. P. 331-355.
2. Martin-Neira M. // GNSS-R future evolution. Abstract. Proc. IGARSS. Milan, Italy, Jul. 26-31, 2015. FR 1.G2.1.
3. Jin S., Cardellach E., Xie F. GNSS Remote Sensing - Springer Dordrecht Heidelberg. New York ; London, 2014. 286 p.
4. Mironov V. L., Fomin S. V., Muzalevsky K. V., Sorokin A. V., Mikhaylov M. I. The Use of Navigation Satellites Signals for Determination the Characteristics of the Soil and Forest Canopy // Proc. IGARSS. Munich, Germany, Jul. 22-27 E., 2012. P. 7527-7529.
5. Wickert Jens, Andersen O., Beyerle G., Cardellach, Chapron B., Gommenginger C., Hoeg P., Jaggi A., Jakowski N., Kern M., Lee T., Martin-Neira M., Pier-dicca1 N., Semmling M., Shum C. K., Zuffada C. GNSS-Reflectometry with GEROS-ISS: Overview and recent results // Abstract. Proc. IGARSS. Milan, Italy, Jul. 26-31, 2015. FR 3. G 2.5.
6. Миронов В. Л., Михайлов М. И., Сорокин А. В., Музалевский К. В., Фомин С. В. Метод измерения ослабления микроволнового излучения в лесном пологе с использованием сигналов ГЛОНАСС и GPS // Вестник СибГАУ. 2013. Т. 51, № 5. С. 123-126.
7. Сорокин А. В., Остыловский А. Н., Михайлов М. И. Влияние статистических неоднородностей лесного полога на ослабление сигналов навигационных спутников // Известия вузов. Физика. 2013. Т. 56, № 8/2. С. 11-13.
References
1. Martin-Neira M. A Passive Reflectometry and In-erferometry System (PARIS): Application to ocean altim-etry // ESA Journal, 1993, vol. 17. P. 331-355.
2. Martin-Neira M. // GNSS-R future evolution. Abstract. Proc. IGARSS. Milan, Italy, Jul. 26-31, 2015. FR 1.G2.1.
3. Jin S., Cardellach E., Xie F. GNSS Remote Sensing - Springer Dordrecht Heidelberg, New York, London. 2014. 286 p.
4. Mironov V. L., Fomin S. V., Muzalevsky K. V., Sorokin A. V., Mikhaylov M. I. The Use of Navigation Satellites Signals for Determination the Characteristics of the Soil and Forest Canopy // Proc. IGARSS. Munich, Germany, Jul. 22-27, 2012. P. 7527-7529.
Решетнееские чтения. 2015
5. Wickert Jens, Andersen O., Beyerle G., Cardellach, Chapron B., Gommenginger C., Hoeg P., Jaggi A., Jakowski N., Kern M., Lee T., Martin-Neira M., Pier-diccal N., Semmling M., Shum C. K., Zuffada C. GNSS-Reflectometry with GEROS-ISS: Overview and recent results // Abstract. Proc. IGARSS. Milan, Italy, Jul. 26-31, 2015. FR 3. G 2.5.
6. Mironov V. L., Mikhailov V. I., Sorokin A. V., Muzalevsky K. V., Fomin S. V. [Metod izmerenia oslablenia
mikrovolnovogo izluchenia v lesnom pologe s ispol-zovaniem signalov GLONASS I GPS]. Vestnik SibGAU. 2013, no 4, s.123-126. (In Russ.)
7. Sorokin A. V., Octilovsky A. N., Mikhailov V. I. [Vliyanie statisticheskih neodnorodnostey lesnogo pologa na oslablenie signalov navigatsionnih sputnikov]. Izvestia vuzov. Fizika, 2013. no 8/2 s. 11-13. (In Russ.)
© Сорокин А. В, Михайлов М. И., Фомин С. В., Музалевский К. В., 2015
УДК 622.85:622.882:622.271.45
РЕЗУЛЬТАТЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ТРАНСФОРМАЦИИ ПРИРОДНОЙ ЭКОСИСТЕМЫ НА ТЕРРИТОРИИ ГОРНОПРОМЫШЛЕННОГО РАЙОНА БОНАО В ДОМИНИКАНСКОЙ РЕСПУБЛИКЕ
И. А. Школьный1, И. В. Зеньков1,2
1 Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31 2Специальное конструкторско-технологическое бюро «Наука» Российская Федерация, 660049, Красноярск, просп. Мира, 53. E-mail: zenkoviv@mail.ru
Представлены результаты дистанционного зондирования изменения площади карьеров по добыче никеля и изменения площади формирующейся растительной экосистемы на породных отвалах карьеров и техногенных водоемов.
Ключевые слова: дистанционное зондирование природных ресурсов, открытые горные работы, наземные растительные экосистемы, восстановление нарушенных земель, промышленный район Бонао, Доминиканская Республика, остров Гаити.
THE RESULTS OF REMOTE SENSING UNDER TRANSFORMING NATURAL ECOSYSTEMS ON THE TERRITORY OF THE MINING DISTRICT OF BONAO IN DOMINICAN REPUBLIC
I. A. Skolni1, I. V. Zenkov12
1Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
2Special Designing and Technological Bureau «Nauka» 53, Mira Av., Krasnoyarsk, 660049, Russian Federation. E-mail: zenkoviv@mail.ru
The research presents results of remote sensing in case of changing pits area to produce nickel and change of the area of the formed vegetable ecosystem on pedigree dumps ofpits and technology related reservoirs.
Keywords: remote sensing of natural resources, open mining operations, land vegetable ecosystems, restoration of the broken lands, the industrial region of Bonao, Dominican Republic, the island of Haiti.
Наши исследования выполнены в соответствии с основными положениями государственной политики Российской Федерации в области космической деятельности на период до 2030 года и дальнейшую перспективу, утвержденной Президентом Российской Федерации от 19 апреля 2013 г. № Пр-906. Следуя реализации и ресурсному обеспечению мероприятий госпрограммы «Космическая деятельность России на 2013-2020 годы», определяющей использование космических средств дистанционного зондирования Земли в экологическом мониторинге, а также обеспечивая расширение международного сотрудничества в области космонавтики, проведен
горно-экологический мониторинг изменения наземной экосистемы на территории промышленного района Бонао в Доминиканской Республике с использованием средств дистанционного зондирования Земли.
Государство Доминиканская Республика находится в восточной части острова Гаити.
Площадь суши, занимаемой Республикой, составляет 48 730 км2, из них по состоянию на 2013 г. 41,8 км2 - территория под горнопромышленным ландшафтом, образованным в ходе разработки месторождения никеля открытым способом в районе г. Бонао, в 60 км на северо-запад от столицы Санто-Доминго.
