CC BY
8Ученые записки Таврического национального университета имени В.И.Вернадского Серия «География». Том 23 (62). 2010 г. № 2. С. 271-279.
УДК 528.8/.9:626/628
СТРУКТУРА БАНК1В КОСМ1ЧНИХ 3HIMKIB Г1С УПРАВЛ1ННЯ ОХОРОНОЮ МОРСЬКИХ ТЕРИТОР1АЛЬНИХ ВОД УКРАШИ Трофимчук О.М.1, РадчукВ.В.1, Красовський Г.Я.1, Андреев С.М.2, Клочко Т.О.2, КретаД.Л.2
Институт телекомуткацш i глобального тформацшного простору при HAH Украти
2Нацюнальний аерокосм1чнийушверситет iM. М.С.Жукоеського «XAI»
E-mail: dimk@xai.edu.ua
Створення ДДЗ/Г1С технологи картограф1чного забезпечення тдтримки pimeHb з питань управлшня охороною територ1альних вод i морських економ1чних зон, та навколишнього природного середовица в приморських perioHax Азовського i Чорного MopiB ввд негативних вплив1в на ïx сталий стан природах i техногенних чинниюв, а також планування 3axofliB по попередженню i ткшдацц насл1дюв надзвичайних ситуацш.
Ключов1 слова: геошформацшш системи, kocmîhhî зшмки, управлшня ресурсами, природне навколишне середовище, морськи територ1альт води
ВСТУП
Для виршення практичных завдань шформацшного забезпечення завдань управлшня охороною i рацюнальним використанням pecypciß морсько! економ1чно1 зони Украши в 1нституп телекомушкацш i глобального шформацшного простору HAH Украши створений спещашзований програмно - технолопчний комплекс формування i шдтримки фонд1в косм1чннх зшмюв приморських областей Украши i ïï територ1альних вод. До них включалися оперативш i apxiBHi зшмки повно1 лшшки розр1знення i3 широким д1апазоном значень показника оперативности Зшмки отримувалися з сайту компанп Digital Globe зпдно технологи, розроблено! i наведено! в po6ori [1].
1. ДИНАМ1ЧН1 ФОНДИ КОСМ1ЧНИХ 3HIMKIB ТА БАНКИ ДАНИХ ПАРАМЕТР1В АНТРОПОГЕННЫХ I ПРИРОДНИХ ЧИННИК1В ЗАБРУДНЕННЯ МОРЯ
Системний анал1з основних завдань мошторингу, оцшювання стану та якосп територ1альних морських вод Украши з метою забезпечення ïx охорони i комплексного використання дав шдстави для висновку про доцшьшсть включения до спещал1зованих, предметно - ор1ентованих фонд1в косм1чних зшмюв з наступних супутниюв:
METEOSAT - европейський геостацюнарний супутник. На cepeepi http:/www.nottingham.ac.uk/pub/sat-images/ представлен! hobî i apxiBHi зображення з нього. HafiHOBimi зшмки знаходяться на цьому cepeepi за адресою: http://www.nottingham.ac.uk/meteosat/graphif.shtml/shtml.
GMS - японський геостацюнарний супутник, даш по спектральных д1апазонах у глобальному (швкуля) або региональному масштаб! арх1вуються за останш декшька дшв за адресою: ftp://rsd.gsfc.nasa.gov/pub/Weather/GMS-5/gif/mapped/.
NOAA - джерело необроблених даних AVHRR - штерактивний супутниковий apxiß - за адресою: http://www.saa.noaa.gov.
Супутники Sea Star i TERRA (сканеры Sea WIFS, MODIS, MISR):
SeaWIFS (американський супутник Sea Star) - це сканер низького просторового розр1знення (1100 м) з 8 спектральными зонами в д1апазош 0.402 - 0.885 мкм.
Сканер MODIS (американський супутник TERRA) мае просторовий дозвш вщ 250 до 1000 му 36 спектральних каналах i його даш безкоштовш. Адреса зразюв зн1мк1в - http://www.scanex.ru/rus/gallery/gallery.htm, а глобального каталогу -http://modis-250m.nascom.nasa.gov/getdata/browsenew/index.asp.
Даш доступш i через ушверсальний каталог EOS Data Gateway: http://edcimswww.cr.usgs.gov/pub/imswelcome/.
Сканер MISR (Multiangle Imaging SpectroRadiometer) на супутнику TERRA, забезпечуе зйомку шд дев'ятьма кутами одночасно, i таким чином повно описуе вщбивш характеристики об'екпв земно! поверхш. Опис шструменту приведений за адресою http://www-misr.jpl.nasa.gov/, а зшмки - за адресою http://eosweb.larc.nasa.gov.
Геошформащя вщ супутниюв Sea Star i TERRA на полярних орб1тах (сканери SeaWIFS, MODIS, MISR) мае середне i низьке розр1знення, середне охоплення. Зшмки розповсюджуються безкоштовно.
Супутники середнього просторового розр1знення Landsat TM i ETM+:
Сканери MSS (Multispectral Scanner) i TM (Thematic Mapper) на американських супутниках Landsat шдтримують масив багатор1чних цифрових косм1чних зйомок. Супутники Landsat працюють на полярних сонячно-синхронних орб1тах, частота повторно! зйомки на екватор1 16-18 дшв (залежно вщ супутника). Даш MSS (розр1знення 80 м, 4 широких спектральних зони у д1апазош 0.5 - 1.1 мкм), даш TM (розр1знення 30 му оптичному, ближньому i середшх шфрачервоних зонах, 120 мв тепловому д1апазош, ciM спектральних зон в д1апазош 0.45 - 12 мкм). Смуга огляду для обох сканер1в - близько 185 км. Зараз в активному режим! знаходяться КА Landsat-5 (1984 р.) та Landsat-7 (1999 р.). 1нформащю можливо отримати на сайт1 http://glovis.usgs.gov/.
Косм1чна система SPOT (Systeme Probatoire d'Observation de la Terre) мае дв1 оптико - електронш камери HRV (High Resolution Visible). Геометрична роздшьна здатшсть даних Spot при панхроматичному зшманш складае 10 м, при багатозональному - 20 м. KpiM високо! роздшьно! здатност1 цих зшмкш, е можливють отримання стереопар (за два витки). На косм1чному anapaTi Spot-4 встановлено покращений багатоспектральний радюметр HRVIR (High Resolution Visible InfraRed), в якому замють панхроматичного д1апазону використовуеться середнш шфрачервоний д1апазон, а також е можливють використання одночасно двох камер.
Значна кшьюсть завдань управлшня охороною i рацюнальним використанням поверхневих вод вимагае використання зшмюв ¿з розр1зненням до 1 м, наприклад, i3 супутниюв ICONOS, QuickBird та i'x аналопв, яю отримувалися за адресою: www.maps.google.com.
В структур! програмного комплексу шдтримки створених фонд1в розр1зняють -каталог, картограму i, власне, косм1чш зшмки з анотащею на дисках DVD. Каталог мютить шформащю про наявнють зшмюв у фонд1 станом на визначену дату. Приклад роздшу каталогу наведено в табл.1. Техшчш параметри апаратури ДЗЗ кожного супутника вщомь Для наочносп, на приклад1 для супутника NOAA вони наведеш в табл. 2.
Таблиця 1
Склад фонду косм1чних зшмюв Чорного та Азовського Mopiß станом на 1.12.09
Косм1чний апарат КШЬЮСТЬ ЗШМЮВ на Чорне море Кшьюсть зшмюв на Азовське море Тип нос1я та його номер у apxißi
NOAA 4 Диск №1, директор1я NOAA
TERRA 4 Диск №1, директор1я TERRA
SPOT 8 6 Диск №1, директор1я SPOT
LANDSAT 14 7 Диск №1, директор1я LANDSAT
QuickBird 12 15 Диск №1, директор1я QuickBird
Таблиця 2
Характеристика оптико - електронних систем NOAA
Прилад Спектр альний Розр1знешсть Полоса Перюд повторно!
д1апазон (км) зшмання, (км) зиомки
AVHRR 0.58 - 0.68 мкм 0.725 - 1.1 мкм 3.55 -3.93 мкм 10.3 - 11.3 мкм 11.4 - 12.4 мкм 1.1 3000 6 за добу
MSU 50,30 ГГц 53,74 ГГц 54,96 ГГц 67,95 ГГц 115,0 2348 6 за добу
AVSU- 23,8 ГГц 50,0 2054 6 за добу
A 31,4 ГГц 50,3 - 57,3 ГГц (12 каналов) 89 ГГц
AVSU- 89 ГГц 50,0 2054 6 за добу
В 150 ГГц Три канала близько 183 ГГц
HIRS/3 0.69 мкм 3.76 - 4.57 мкм 6.7.2 - 14.95 20,0 2240 6 за добу
Для представления наявносп шформацп та пошуку матер1ал1в kocmîhhoï зйомки у apxißi складаються картограми. Картограми вщображають топограф1чну карту вщповщно! територп з накладеними на не! прямокутниками - кадрами та стр1чками зйомки, окремо для кожного виду зшмюв.
Наприклад, картограма покриття зшмками NOAA TepHTopiï Украши, включених до фонду, приведена на рис. 1.
Кожен з них супроводжуеться анотащею, яка мютить наступи! даш:
NOAA_17 - назва супутника та його номер;
180909 - дата зйомки: 18 - число, 09 - мюяць, 09 - piK.
084840 - час прийому 08 - годин, 48 - хвилин, 40 - секунд.
Зшмки надаються у форматах HRP та JPEG (для огляду) i супроводжуються ¡нформащею про кал1бровку.
Рис. 1. Картограма покриття зшмками NOAA TepHTopiï Украши.
Особливу практичну цшшсть для бшьшосп практичних завдань охорони стану та якосп морських вод виключно! (морсько!) економ1чно! зони Украши мають косм1чн1 зшмки надвисокого розр1знення. У створених ix спещал1зованих динам1чних фондах це cepii зшмюв ICONOS i Quick Bird. Для прикладу, наведемо структуру роздшу фонду cepii' косм1чних зн1мк1в Quick Bird.
Компанш Digital Globe отримуе з супутника Quick Bird кольоров1 зображення земно! поверхн1 з розр1зненням 0,61 м панхроматичного) та 2,44 м (багатоспектрального кольорового) зображення.
Характеристики оптико - електронно! системи Quick Bird приведен! в табл.3.
Таблиця 3
Характеристики оптико - електронно! системи Quick Bird
Прилад Спектр альний Роздшьна Полоса Перюд
д1апазон, (нм) здатшсть (м) зшмання, (км) повторно!
зйомки (д1б)
QuickBird 450-900 0,61 16,5 1-5
450-520 2,44
520-600
630-690
760-900
Назва файлу зшмка Mariupol_DG_20020901_(L17)_1-2 складаеться з наступних даних:
Mariupol - назва найближчого географ1чного об'екта;
DG - джерело надходження зшмка, ресурс DigitalGlobe;
20020901 - дата зйомки: piK, мюяць, день;
L17 - р1вень детатзацп зшмка, вщповщно L16- 3,3 м у niKceni, L17- 1,6 му шкселц
1-2 - 1-номер стр1чки, 2-номер кадру.
Папка зшмка вмщуе файли:
Mariupol_DG_20020901_(L17)_1-2.jp2 - зображення зшмка, формат JPEG-2000;
Mariupol_DG_20020901_(L17)_1-2jp2.aux.xml - опис зшмка;
Mariupol_DG_20020901_(L17)_1-2.jp2w - World-файл для ArcGIS;
Mariupol_DG_20020901_(L17)_1-2.map - файл прив'язки для OziExplorer;
Mariupol_DG_20020901_(L17)_1-2.prj - шформащя про проекщю;
Mariupol_DG_20020901_(L17)_1-2.tab - файл прив'язки для MapInfo.
Зразки спектральних зшмюв i3 супутника QuickBird приведено на рис. 2 -3. Картограма покриття зшмками Quick Bird узбережжя Азовського моря - на рис. 4.
Для завдань тематичного дешифрування косм1чних зшмюв 3i створених ix динам1чних фонд1в розроблялися банки даних параметр1в антропогенних i природних чинниюв впливу на стан i яюсть поверхневих вод. Джерелами первинно! шформацп цих банюв даних являються вщповщш управлшня обласних державних адмшстрацш, а також р1зномаштш довщники i даш статистично! звггносп.
Рис.2. Фрагмент спектрального зшмка акваторп Чорного моря (1лл1ч1вськ) ¿з супутника QuickBird.
Рис.3. Фрагмент спектрального зшмка акваторп Азовського моря (Мар1уполь) ¿з супутника QuickBird.
.:' :: Карта грама покриття знаками Quick Bird узбережжя Азовського моря
t ■ sd__J} L. .J j >
; ft-' -Hunt.....I 1X3 -iju:uuJi Л-1Г. 1-1 -•• *
-ic
f."uuu|iul ^HJUlMjl^Ll.":- 1-1 fi-'' -'■ *
hvlJ
^rkpel DO jidl^bl jLtt|p£"T" ~ < [>' ГН jjj-'Hjl пид^нн |L1/|
an У <-—
Utxul DD"!Mr«I5 il_ir>
auidiaiik tpj_au:f oil г 1ц_1л-
J
7
A&t)tiCbx$ м Q p ь
■I«ll DO
hull 10 bo ^4"" " "-Ч.
ч о p н e море
Рис.4. Картограма покриття зшмками QшckBird узбережжя Азовського моря.
Спещал1зоваш фонди косм1чних зшмюв територ1альних вод Украши 1 банки даних параметр1в антропогенних 1 природних чинниюв впливу на !х стан 1 яюсть за перюд 2000-2009р.р. створеш 1 постшно тдтримуються в рамках НДР „Розробка 1 впровадження технологш дистанцшного мошторингу морських акваторш 1 регюнальних комп'ютерних систем картограф1чного забезпечення управлшня еколопчною безпекою в системах «приморський регюн - прибережна зона моря -морська економ1чна зона»" - № ДР 0109 и008910С.
2. КАРТОГРАФ1ЧН1 МОДЕЛ1 СТАЛИХ РИЗИК1В ЗАБРУДНЕННЯ ПРИБЕРЕЖНИХ ВОД ЧОРНОГО I АЗОВСЬКОГО MOPIB НА OCHOBI ДАНИХ ДЗЗ
Прибережш вод Чорного i Азовського мор ¿в е важливою складовою рекреацшного потенщалу Украши. Оскшьки вони забрудненюються чисельними природними i антропогенними джерелами, актуальною лишаеться проблема реал1зацп ефективного мошторингу ix еколопчного стану та якосл. Один з ефективних шдход1в практично! реал!зац!! такого мон!торингу - використання ДЗЗ\Г1С технолог!й. Так! технологи були практично реал!зован! з використанням косм!чних зн!мк!в прибережних вод i приморських perioHiB Чорного i Азовського мор1в, отриманих за останш 10 роюв. Тематичне дешифрування зшмюв виконувалося як в1зуальними так i числовими методами з використанням попередньо розроблених таблиць дешифрувальних ознак забруднення морських вод. На векторнш карл глибин MopiB М 1:200 000, засобами шструменлв Г1С ARC/VIEW 9.2 визначалися сезонш контури просторового розподшу нафтопродуклв, зважених речовин, флопланктону, як TpacepiB забруднення територ1альних вод Украши. Базуючись на результатах тематичного дешифрування репрезентативно! статистики косм1чних зшмюв р1зного розр1знення i параметр1в оперативност1 були синтезоваш картограф1чш модел1 сталих ризиюв забруднення прибережних вод Чорного i Азовського MopiB - рис. 5, 6. H,i модел1 були впроваджеш в 1нститул телекомушкацш i глобального шформацшного простору
НАНУ в склад1 проекту „Розробка 1 впровадження технологш дистанцшного мошторингу морських акваторш 1 регюнальних комп'ютерних систем картограф1чного забезпечення управлшня еколопчною безпекою в системах «приморський регюн - прибережна зона моря - морська економ1чна зона»" - № ДР 0109 Ш08910С у 2007-2009р.р.
Рис.5. Еколопчна карта Чорного моря.
Рис.6. Еколопчна карта Азовського моря.
Список л!тератури
1. Отримання геошформацп з мереж1 1нтернет для завдань косм1чного мошторингу еколопчно1 безпеки perioHÍB / [Красовський Г.Я., Андреев С.М., Бутенко О.С., Крета Д.Л] // Еколопя i ресурсы: 36. наук. праць 1нституту проблем нащонально1 безпеки. - К.: 1ПНБ, 2005. - №12. - С.100-142.
Трофимчук А.Н. Структура банков космических снимков ГИС управления охраной морских территориальных вод Украины / А.Н. Трофимчук, В.В. Радчук, Г.Я. Красовський, С.Н. Андреев, Т.А. Клочко, Д.Л. Крета // Ученые записки Таврического национального университета имени В.И. Вернадского. Серия: География. - 2010. - Т. 23 (62). - № 2 - С. 271-279.
Создание ДЗЗ/ГИС технологий картографического обеспечения поддержки принятия решений в вопросах управления охраной территориальных вод и морских экономических зон и окружающей природной среды в приморских регионах Азовского и Черного морей от негативных влияний их на состояние природных и техногенных факторов, а так же планирование мероприятий по предупреждению и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций.
Ключевые слова.: геоинформационные системы, космические снимки, управления ресурсами, природная окружающая среда, морские территориальные воды.
Trofimchuk A.N. Structure of banks of space images for GIS management the guard of salt territorial waters of Ukraine / A.N. Trofimchuk, V.V. Radchuk, G.Y. Krasovskiy, S.N. Andreev, D.L. Kreta //
Scientific Notes of Taurida National V. Vernadsky University. - Series: Geography. - 2010. - Vol. 23 (62). -№ 2 - P. 271-279.
Creation of RSE/GIS technology for cartographical maintenance to support decisions concerning management of protection of territorial waters and sea economic zones, and surrounding natural environment in seaside regions of the Azov and Black seas from negative influences on their constant condition of natural and technogenic factors, and also planning of actions for the prevention and liquidation of extreme situations consequences.
Keywords: geoinformation systems, space images, resource managements, natural environment, sea territorial waters
Поступила вредакцт 12.04.2010 г.
