ЗАЧЕМ НУЖНО ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ ЗЕМЛИ
РОССИЯ В МАСШТАБЕ
ЗАЧЕМ НУЖНО ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ ЗЕМЛИ
РОССИЯ В МАСШТАБЕ
Человек всегда хотел посмотреть на планету сверху. Икар из древнегреческой мифологии пытался это сделать при помощи скрепленных воском крыльев, братья Райт, которые построили первый самолет, использовали дерево, ну, а Юрий Гагарин на космическом корабле смог первым увидеть нашу планету из космоса.
Благодаря дороге, которую проложили Циолковский, Королёв и Гагарин, мы сейчас можем говорить о таком перспективном секторе нашей экономики, как дистанционное зондирование Земли (или сокращенно ДЗЗ). Эта технология помогает человечеству точно предсказывать погоду и быстро реагировать на ее изменения, мы можем увидеть извержения вулканов и определить, куда пойдет пепел.
А еще фермеры могут при помощи дистанционного зондирования быстро и, главное, очень точно оценивать состояние посевов и характеристики почвы, решать, какие удобрения и куда именно нужно добавлять. Более того, ДЗЗ позволяет точно предсказывать даже урожайность.
И это только малая часть того, что может дистанционное зондирование Земли — отрасль, которая способна оказать огромное влияние на развитие всей российской экономики. О ней рассказываем в специальном проекте ТАСС.
Благодаря дороге, которую проложили Циолковский, Королёв и Гагарин, мы сейчас можем говорить о таком перспективном секторе нашей экономики, как дистанционное зондирование Земли (или сокращенно ДЗЗ). Эта технология помогает человечеству точно предсказывать погоду и быстро реагировать на ее изменения, мы можем увидеть извержения вулканов и определить, куда пойдет пепел.
А еще фермеры могут при помощи дистанционного зондирования быстро и, главное, очень точно оценивать состояние посевов и характеристики почвы, решать, какие удобрения и куда именно нужно добавлять. Более того, ДЗЗ позволяет точно предсказывать даже урожайность.
И это только малая часть того, что может дистанционное зондирование Земли — отрасль, которая способна оказать огромное влияние на развитие всей российской экономики. О ней рассказываем в специальном проекте ТАСС.
Человек всегда хотел посмотреть на планету сверху. Икар из древнегреческой мифологии пытался это сделать при помощи скрепленных воском крыльев, братья Райт, которые построили первый самолет, использовали дерево, ну, а Юрий Гагарин на космическом корабле смог первым увидеть нашу планету из космоса.
Благодаря дороге, которую проложили Циолковский, Королёв и Гагарин, мы сейчас можем говорить о таком перспективном секторе нашей экономики, как дистанционное зондирование Земли (или сокращенно ДЗЗ). Эта технология помогает человечеству точно предсказывать погоду и быстро реагировать на ее изменения, мы можем увидеть извержения вулканов и определить, куда пойдет пепел.
А еще фермеры могут при помощи дистанционного зондирования быстро и, главное, очень точно оценивать состояние посевов и характеристики почвы, решать, какие удобрения и куда именно нужно добавлять. Более того, ДЗЗ позволяет точно предсказывать даже урожайность.
И это только малая часть того, что может дистанционное зондирование Земли — отрасль, которая способна оказать огромное влияние на развитие всей российской экономики. О ней рассказываем в специальном проекте ТАСС.
Благодаря дороге, которую проложили Циолковский, Королёв и Гагарин, мы сейчас можем говорить о таком перспективном секторе нашей экономики, как дистанционное зондирование Земли (или сокращенно ДЗЗ). Эта технология помогает человечеству точно предсказывать погоду и быстро реагировать на ее изменения, мы можем увидеть извержения вулканов и определить, куда пойдет пепел.
А еще фермеры могут при помощи дистанционного зондирования быстро и, главное, очень точно оценивать состояние посевов и характеристики почвы, решать, какие удобрения и куда именно нужно добавлять. Более того, ДЗЗ позволяет точно предсказывать даже урожайность.
И это только малая часть того, что может дистанционное зондирование Земли — отрасль, которая способна оказать огромное влияние на развитие всей российской экономики. О ней рассказываем в специальном проекте ТАСС.
1
Становление спутниковых систем дистанционного зондирования
1
Становление
спутниковых
систем
дистанционного
зондирования
спутниковых
систем
дистанционного
зондирования
Дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ) — это относительно новая, но очень перспективная область экономики. Если говорить простым языком, это метод получения информации о Земле с большого расстояния. Например, с космических спутников, которые способны сканировать нашу планету и помогать людям в их работе.
Первыми попытками дистанционного изучения Земли можно назвать фотосъемки с воздушных шаров, которые начали делать в XIX веке. Съемки уже с самолетов проводили и во время двух мировых войн. Однако тогда их делали в основном для сбора разведданных, а не с научной или практической целью.
Истинной датой рождения дистанционного зондирования Земли можно назвать 24 октября 1946 года. Именно тогда запущенная американцами немецкая ракета FAU-2 поднялась на высоту примерно 105 километров, а установленная на ней камера с черно-белой пленкой сделала первые фотографии нашей планеты. Затем ракета и камера на огромной скорости рухнули на землю, однако пленка в стальной кассете уцелела.
Первыми попытками дистанционного изучения Земли можно назвать фотосъемки с воздушных шаров, которые начали делать в XIX веке. Съемки уже с самолетов проводили и во время двух мировых войн. Однако тогда их делали в основном для сбора разведданных, а не с научной или практической целью.
Истинной датой рождения дистанционного зондирования Земли можно назвать 24 октября 1946 года. Именно тогда запущенная американцами немецкая ракета FAU-2 поднялась на высоту примерно 105 километров, а установленная на ней камера с черно-белой пленкой сделала первые фотографии нашей планеты. Затем ракета и камера на огромной скорости рухнули на землю, однако пленка в стальной кассете уцелела.
В период с 1946 по 1950 год всего была сделана примерно тысяча снимков с околоземной орбиты. И уже тогда стало понятно, как человечеству нужны фотографии из космоса. Например, метеорологи осознали, что благодаря таким снимкам они могут гораздо точнее предсказывать погоду, замечать начало формирования штормов на море, контролировать изменение почвы, следить за таянием ледников и многое другое.
В 1959 году американский спутник Explorer 6 прислал первую фотографию с орбиты, а в 1960 году начался систематический обзор поверхности Земли из космоса (американский спутник TIROS-1). В 1966 году и наша страна запустила свой метеорологический спутник «Космос-122», который стал фотографировать Землю и присылать эти снимки ученым.
В 1959 году американский спутник Explorer 6 прислал первую фотографию с орбиты, а в 1960 году начался систематический обзор поверхности Земли из космоса (американский спутник TIROS-1). В 1966 году и наша страна запустила свой метеорологический спутник «Космос-122», который стал фотографировать Землю и присылать эти снимки ученым.
В XXI веке дистанционное зондирование Земли сделало гигантский шаг вперед. На смену не очень четким фотографиям пришли высококачественные снимки нашей планеты. Некоторые из них имеют разрешение вплоть до нескольких сантиметров, то есть на них можно рассмотреть мельчайшие детали. Более того, сейчас можно делать не просто фотоснимки, но и изучать Землю при помощи всевозможных радаров и сканеров, использовать разные спектры и так далее. Все это открывает перед человеком огромное поле для исследований и анализа полученных данных. Ведь дистанционное зондирование помогает нам не только лучше узнавать нашу планету, но и развивать экономику, собирать больше урожая, эффективно защищаться от стихийных бедствий.
2
Виды и задачи дистанционного
зондирования Земли
зондирования Земли
2
Виды и задачи
дистанционного
зондирования
Земли
дистанционного
зондирования
Земли
Фотографии — это не все. Сейчас термин «дистанционное зондирование» включает в себя получение любой информации о поверхности Земли и объектах на ней, в том числе бесконтактными методами.
Возможность современных методов дистанционного зондирования основана на том, что все объекты в мире по-разному поглощают и отражают электромагнитное излучение в том или ином диапазоне длин волн. Используя различные датчики и камеры, можно не только видеть горные породы, почву, воду или растения, но и выявлять их особенности.
Вот, например, здесь растет картофель, на этом участке — кукуруза, а на соседнем — пшеница. Благодаря дистанционному зондированию можно понять, сколько еще пшеница должна расти, когда ее лучше поливать, сколько удобрений надо использовать, не угрожают ли ей вредители и какой урожай в итоге будет собран.
Возможность современных методов дистанционного зондирования основана на том, что все объекты в мире по-разному поглощают и отражают электромагнитное излучение в том или ином диапазоне длин волн. Используя различные датчики и камеры, можно не только видеть горные породы, почву, воду или растения, но и выявлять их особенности.
Вот, например, здесь растет картофель, на этом участке — кукуруза, а на соседнем — пшеница. Благодаря дистанционному зондированию можно понять, сколько еще пшеница должна расти, когда ее лучше поливать, сколько удобрений надо использовать, не угрожают ли ей вредители и какой урожай в итоге будет собран.
Задачи ДЗЗ
Обнаружение потенциально опасной и чрезвычайной ситуации, оценка масштабов разрушений, оповещение (например, о цунами, наводнениях, селях и прочем), прогнозирование землетрясений, других разрушительных погодных явлений и так далее.
Благодаря ДЗЗ можно решать большое количество конкретных задач, где требуется постоянное получение обновленных данных об облачном и снежно-ледовом покровах, полях температуры и влагосодержании атмосферы, крупномасштабных и опасных процессах в атмосфере и на поверхности Земли (циклоны, антициклоны, тропические штормы и ураганы, стихийные явления). Благодаря дистанционному зондированию Земли можно не только видеть, где идет дождь, но и предсказывать погоду, вовремя замечать формирование ураганов, предупреждать моряков о начинающихся штормах и так далее.
Разработка методов спутникового мониторинга посевов началась практически сразу же после того, как появилась космическая съемка земной поверхности. Сейчас дистанционное зондирование позволяет контролировать площадь посевов, распознавать культуры и предсказывать начало их болезней, оценивать влажность и запас воды в почвах, а также содержание элементов питания, кислотность и прочее.
ДЗЗ позволяет следить за распространением загрязнений в атмосфере, на суше и в водной среде, контролировать процессы деградации почв, обнаруживать факты загрязнений, проводить экологический мониторинг районов добычи полезных ископаемых и транспортировки химических продуктов (аммиак и так далее).
Создание и постоянное обновление любых видов карт: топографических, карт сейсмичности и геологического риска, карт лесных массивов, сельхозугодий и других. Создание цифровых карт местности, геоинформационных систем разного назначения.
Информационное обеспечение деятельности по землеустройству, прокладке дорог, строительству промышленных объектов, составлению кадастров природных ресурсов.
ДЗЗ помогает проводить зондирование водных поверхностей для определения их температуры, солености, цветности, прозрачности, течений, ледовой обстановки, приводного ветра, а также изучать шельф.
3
Современные системы
дистанционного зондирования Земли
дистанционного зондирования Земли
3
Современные
системы
дистанционного
зондирования
Земли
системы
дистанционного
зондирования
Земли
В настоящий момент самые современные и высокотехнологичные системы дистанционного зондирования Земли связаны с космосом. Именно спутники поставляют специалистам основной массив информации, которая позволяет предсказывать погоду, следить за посевами и спасать людей от стихийных бедствий.
При этом, если в прошлом веке любая фотография из космоса стоила очень дорого, то за последнее десятилетие, благодаря развитию высоких технологий, себестоимость дистанционного зондирования Земли резко снизилась. Сейчас информация с космических спутников доступна не только крупным предприятиям, но и небольшим компаниям, например фермерам.
Десятки стран — в том числе и Россия — занимаются созданием космических аппаратов для дистанционного зондирования Земли. Кроме того, можно воспользоваться снимками со спутников, которые запустили компании из США, Франции, Индии или Европы. Страна, чей спутник сделал снимок, уже не важна.
При этом, если в прошлом веке любая фотография из космоса стоила очень дорого, то за последнее десятилетие, благодаря развитию высоких технологий, себестоимость дистанционного зондирования Земли резко снизилась. Сейчас информация с космических спутников доступна не только крупным предприятиям, но и небольшим компаниям, например фермерам.
Десятки стран — в том числе и Россия — занимаются созданием космических аппаратов для дистанционного зондирования Земли. Кроме того, можно воспользоваться снимками со спутников, которые запустили компании из США, Франции, Индии или Европы. Страна, чей спутник сделал снимок, уже не важна.
Еще одним трендом последних лет стал стремительный рост малоразмерных космических аппаратов — так называемых мини-спутников, которые способны делать качественные снимки нашей планеты.
Сейчас они могут фотографировать с пространственным разрешением в несколько десятков сантиметров (а ведь еще недавно речь шла о сотнях метров и километрах), открываются возможности для «всепогодной» съемки. Появляются и принципиально новые методы дистанционного изучения планеты, например радиозатменный метод, гиперспектральная съемка.
Однако дистанционное зондирование Земли — это не только и не столько фотографии со спутников. Это еще и целая информационно-технологическая инфраструктура, которая занимается обработкой, хранением и передачей полученных изображений. Для преобразования сигнала, принятого спутником, и приведения его к виду, пригодному для использования конечным потребителем, например фермером или лесоустроителем, требуется совершить множество сложных вычислений. При этом используются суперкомпьютерные технологии, искусственный интеллект, серверные хранилища больших данных.
Сейчас они могут фотографировать с пространственным разрешением в несколько десятков сантиметров (а ведь еще недавно речь шла о сотнях метров и километрах), открываются возможности для «всепогодной» съемки. Появляются и принципиально новые методы дистанционного изучения планеты, например радиозатменный метод, гиперспектральная съемка.
Однако дистанционное зондирование Земли — это не только и не столько фотографии со спутников. Это еще и целая информационно-технологическая инфраструктура, которая занимается обработкой, хранением и передачей полученных изображений. Для преобразования сигнала, принятого спутником, и приведения его к виду, пригодному для использования конечным потребителем, например фермером или лесоустроителем, требуется совершить множество сложных вычислений. При этом используются суперкомпьютерные технологии, искусственный интеллект, серверные хранилища больших данных.
4
Кто и как принимает информацию на Земле
4
Кто и как
принимает
информацию
на Земле
принимает
информацию
на Земле
Дистанционное зондирование Земли — это не только космические спутники и съемка с самолетов и беспилотников. ДЗЗ невозможно без системы сбора, хранения и анализа полученной информации. Эта составляющая называется «наземный сегмент».
Наземные сегменты дистанционного зондирования Земли, как правило, включают несколько комплексов, которые выполняют следующие функции:
Наземные сегменты дистанционного зондирования Земли, как правило, включают несколько комплексов, которые выполняют следующие функции:
прием данных;
обработка данных;
хранение данных.
В зависимости от назначения и количества предлагаемых услуг могут быть и другие составляющие наземного сегмента. Например, центры приема заявок от потребителей, центры предварительной и тематической обработки данных и другие.
Обычно наземные приемные комплексы представляют собой большие дорогостоящие спутниковые антенны диаметром иногда более 10 метров. К примеру, таким является российский комплекс ПК-7, который обеспечивает надежный прием информации со скоростью до 320 Мбит/с как с отечественных, так и с зарубежных космических аппаратов, работающих на орбите высотой от 350 до 1500 километров. Этот комплекс отличается возможностью одновременного приема по двум частотным каналам и гибкими программируемыми характеристиками.
Обычно наземные приемные комплексы представляют собой большие дорогостоящие спутниковые антенны диаметром иногда более 10 метров. К примеру, таким является российский комплекс ПК-7, который обеспечивает надежный прием информации со скоростью до 320 Мбит/с как с отечественных, так и с зарубежных космических аппаратов, работающих на орбите высотой от 350 до 1500 километров. Этот комплекс отличается возможностью одновременного приема по двум частотным каналам и гибкими программируемыми характеристиками.
Бурное развитие технологий в последние годы привело к появлению и более компактных систем с антеннами диаметром 2−3 метра. Они уже не требуют капитальной конструкции и могут быть мобильными. А самое главное, такие комплексы стоят заметно дешевле стационарных.
При этом мобильные комплексы обладают практически теми же возможностями, какие есть и у больших наземных станций.
В их числе:
В их числе:
Бурное развитие технологий в последние годы привело к появлению и более компактных систем с антеннами диаметром 2−3 метра. Они уже не требуют капитальной конструкции и могут быть мобильными. А самое главное, такие комплексы стоят заметно дешевле стационарных.
При этом мобильные комплексы обладают практически теми же возможностями, какие есть и у больших наземных станций.
В их числе:
В их числе:
формирование заявок на планирование съемки и прием данных;
распаковка информации, полученной со спутников;
восстановление видеоинформации, радиометрическая и геометрическая коррекция, фильтрация, формирование обзорного изображения;
анализ качества полученных изображений с использованием экспертных и программных методов;
каталогизация и архивация информации;
геопривязка изображений с использованием опорных точек на местности;
доступ к данным, получаемым со многих зарубежных спутников ДЗЗ.
В последние годы получил развитие новый тренд — данные обрабатываются не на Земле, а непосредственно в космосе. Например, в Австралии созданы компьютеры Space Edge Zero (SEZ), которые представляют собой прототип орбитальной системы обработки сырых спутниковых данных. Развитие подобной технологии позволит сделать в будущем наземный сегмент дистанционного зондирования еще более компактным и удобным для использования.
5
Сервисы мониторинга территорий
5
Сервисы
мониторинга
территорий
мониторинга
территорий
Данные, которые получает наземный сегмент системы дистанционного зондирования Земли, например снимки из космоса, часто называют «сырыми», по аналогии, например с сырой нефтью и продуктами ее переработки. Получаемые снимки необходимо сначала обработать, а именно — извлечь из изображения информацию о наблюдаемых объектах (реках, озерах, полях и прочем) и дистанционно измерить характеристики этих объектов. Например, как изо дня в день изменяется площадь подтопления прибрежной территории во время паводка на реке или как со временем изменяется площадь Аральского моря и его глубина. Такая обработка называется тематической и направлена на мониторинг объектов конкретного класса.
Для обработки большого количества снимков с космических спутников или беспилотных летательных аппаратов используются различные программные сервисы распознавания образов, которые работают без участия человека, то есть в автоматическом режиме. В основе сервисов лежат алгоритмы распознавания, построенные на сложных математических моделях объектов и методах обработки данных: сегментации, кластеризации, классификации, нейронных сетях. Они позволяют изучать рассматриваемые объекты как в статике, так и в динамике, то есть следить за тем, как они меняются изо дня в день или от месяца к месяцу.
С помощью современных программных сервисов для системы дистанционного зондирования Земли можно:
С помощью современных программных сервисов для системы дистанционного зондирования Земли можно:
Для обработки большого количества снимков с космических спутников или беспилотных летательных аппаратов используются различные программные сервисы распознавания образов, которые работают без участия человека, то есть в автоматическом режиме. В основе сервисов лежат алгоритмы распознавания, которые построены на сложных математических моделях объектов и методах обработки данных: сегментации, кластеризации, классификации, нейронных сетях. Они позволяют изучать рассматриваемые объекты как в статике, так и в динамике, то есть следить за тем, как они меняются изо дня в день или от месяца к месяцу.
С помощью современных программных сервисов для системы дистанционного зондирования Земли можно:
С помощью современных программных сервисов для системы дистанционного зондирования Земли можно:
устранять радиометрические и геометрические искажения;
делать координатную привязку и трансформирование в заданную проекцию;
улучшать изображения: подавлять шумы, менять яркость и так далее;
строить цифровые модели рельефа;
объединять данные, полученные в различных спектральных диапазонах;
выявлять природные и антропогенные объекты и явления, классифицировать их по различным признакам, формировать «мозаики» изображений и цифровые карты местности.
Существуют и крупные многоцелевые программные комплексы, предназначенные для всесторонней обработки снимков ДЗЗ под требования разных прикладных проектов мониторинга территорий. Среди наиболее развитых комплексов следует упомянуть такие, как ENVI, ERDAS Imagine, Scanex Image Processor.
Чтобы эффективно использовать программы для обработки данных дистанционного зондирования, необходимы специалисты. Они должны не только знать все этапы получения пространственных данных, но и разбираться в геодезии, оптике, радиолокации, цифровой обработке сигналов и изображений, а еще — понимать, как работают нейронные сети.
Благодаря комплексам по обработке данных можно создавать продукты в виде картосхем, графиков, диаграмм и прочее. И в дальнейшем использовать эти данные в практической отрасли, например в агромониторинге.
Чтобы эффективно использовать программы для обработки данных дистанционного зондирования, необходимы специалисты. Они должны не только знать все этапы получения пространственных данных, но и разбираться в геодезии, оптике, радиолокации, цифровой обработке сигналов и изображений, а еще — понимать, как работают нейронные сети.
Благодаря комплексам по обработке данных можно создавать продукты в виде картосхем, графиков, диаграмм и прочее. И в дальнейшем использовать эти данные в практической отрасли, например в агромониторинге.
Получая снимки с разрешением до 0,5 метра, можно понимать, где растет та или иная культура, какую площадь она занимает. А благодаря сервисам мониторинга территорий мы можем узнавать содержание калия, серы или фосфора в почве, ее кислотность и так далее. Так фермер получает возможность оперативно добавить в землю нужное количество удобрений.
Мало того, спектральный анализ снимков позволяет определить даже степень созревания урожая и выявить начало заболевания культур.
Например, без дистанционного зондирования Земли невозможно представить и современное лесное хозяйство. Благодаря снимкам можно не только получать информацию о состоянии леса в целом, но и видеть показатели отдельных деревьев.
Мало того, спектральный анализ снимков позволяет определить даже степень созревания урожая и выявить начало заболевания культур.
Например, без дистанционного зондирования Земли невозможно представить и современное лесное хозяйство. Благодаря снимкам можно не только получать информацию о состоянии леса в целом, но и видеть показатели отдельных деревьев.
Получая снимки с разрешением до 0,5 метра, можно понимать, где растет та или иная культура, какую площадь она занимает. А благодаря сервисам мониторинга территорий мы можем узнавать содержание калия, серы или фосфора в почве, ее кислотность и так далее. Так фермер получает возможность оперативно добавить в землю нужное количество удобрений.
Мало того, спектральный анализ снимков позволяет определить даже степень созревания урожая и выявить начало заболевания культур.
Например, без дистанционного зондирования Земли невозможно представить и современное лесное хозяйство. Благодаря снимкам можно не только получать информацию о состоянии леса в целом, но и видеть показатели отдельных деревьев.
Мало того, спектральный анализ снимков позволяет определить даже степень созревания урожая и выявить начало заболевания культур.
Например, без дистанционного зондирования Земли невозможно представить и современное лесное хозяйство. Благодаря снимкам можно не только получать информацию о состоянии леса в целом, но и видеть показатели отдельных деревьев.
Сейчас многие государственные структуры и частные лесохозяйственные организации используют технологии дистанционного зондирования для различных приложений, которые помогают анализировать ситуацию, делать промышленную оценку продуктивности леса, вести борьбу с вредителями и управлять лесами. Во многом именно благодаря ДЗЗ и современным методам интерпретации полученных снимков мировой рынок лесоводства в ближайшие годы может серьезно вырасти. Если в 2021 году он оценивался в 4 миллиарда долларов, то к 2027 году речь будет идти уже о 6,6 миллиарда долларов.
Важно дистанционное зондирование и при оценке ледовой обстановки: контролировать толщину льда нужно в портах и на незамерзающих судоходных маршрутах. Это необходимо делать для безопасного прохода судов. Причем ледовый мониторинг помогает не только обнаружить крупные льдины, но и увидеть трещины, разломы и полыньи во льдах, указать на опасные участки, предсказать сроки, когда акватория очистится ото льда или, наоборот, замерзнет.
Одна из особенностей ДЗЗ для оценки ледовой обстановки связана с необходимостью быстрого получения информации. Как правило, мониторинг осуществляется космическими спутниками, которые делают снимки каждый день или даже несколько раз в сутки. При этом иногда заказчики получают обработанные и проанализированные снимки уже через 60−180 минут после съемки.
Важно дистанционное зондирование и при оценке ледовой обстановки: контролировать толщину льда нужно в портах и на незамерзающих судоходных маршрутах. Это необходимо делать для безопасного прохода судов. Причем ледовый мониторинг помогает не только обнаружить крупные льдины, но и увидеть трещины, разломы и полыньи во льдах, указать на опасные участки, предсказать сроки, когда акватория очистится ото льда или, наоборот, замерзнет.
Одна из особенностей ДЗЗ для оценки ледовой обстановки связана с необходимостью быстрого получения информации. Как правило, мониторинг осуществляется космическими спутниками, которые делают снимки каждый день или даже несколько раз в сутки. При этом иногда заказчики получают обработанные и проанализированные снимки уже через 60−180 минут после съемки.
Сейчас многие государственные структуры и частные лесохозяйственные организации используют технологии дистанционного зондирования для различных приложений, которые помогают анализировать ситуацию, делать промышленную оценку продуктивности леса, вести борьбу с вредителями и управлять лесами. Во многом именно благодаря ДЗЗ и современным методам интерпретации полученных снимков мировой рынок лесоводства в ближайшие годы может серьезно вырасти. Если в 2021 году он оценивался в 4 миллиарда долларов, то к 2027 году речь будет идти уже о 6,6 миллиарда долларов.
Важно дистанционное зондирование и при оценке ледовой обстановки: контролировать толщину льда нужно в портах и на незамерзающих судоходных маршрутах. Это необходимо делать для безопасного прохода судов. Причем ледовый мониторинг помогает не только обнаружить крупные льдины, но и увидеть трещины, разломы и полыньи во льдах, указать на опасные участки, предсказать сроки, когда акватория очистится ото льда или, наоборот, замерзнет.
Одна из особенностей ДЗЗ для оценки ледовой обстановки связана с необходимостью быстрого получения информации. Как правило, мониторинг осуществляется космическими спутниками, которые делают снимки каждый день или даже несколько раз в сутки. При этом иногда заказчики получают обработанные и проанализированные снимки уже через 60−180 минут после съемки.
Важно дистанционное зондирование и при оценке ледовой обстановки: контролировать толщину льда нужно в портах и на незамерзающих судоходных маршрутах. Это необходимо делать для безопасного прохода судов. Причем ледовый мониторинг помогает не только обнаружить крупные льдины, но и увидеть трещины, разломы и полыньи во льдах, указать на опасные участки, предсказать сроки, когда акватория очистится ото льда или, наоборот, замерзнет.
Одна из особенностей ДЗЗ для оценки ледовой обстановки связана с необходимостью быстрого получения информации. Как правило, мониторинг осуществляется космическими спутниками, которые делают снимки каждый день или даже несколько раз в сутки. При этом иногда заказчики получают обработанные и проанализированные снимки уже через 60−180 минут после съемки.
6
Перспективы развития сервисов
спутникового мониторинга территорий
спутникового мониторинга территорий
6
Перспективы
развития
сервисов
спутникового
мониторинга
территорий
развития
сервисов
спутникового
мониторинга
территорий
В ближайшие годы сервисы спутникового мониторинга территорий будут активно развиваться. Причем в самых разных направлениях. Ведущие мировые державы и частные компании активно запускают в космос свои спутники, которые работают на различных высотах и помогают решать самые разнообразные задачи.
Причем растет не только число космических спутников, но и их возможности. Например, весной 2022 года китайские компании CGST, Siwei, а также израильская ImageSat вывели на орбиту спутники, которые могут делать снимки с пространственным разрешением 0,3 метра. А в будущем можно ожидать появление спутников, которые делают еще более качественные фотографии с разрешением 0,1 метра и менее.
Одновременно с совершенствованием космических спутников мы наблюдаем и развитие альтернативы — так называемых БАС или беспилотных авиационных систем. Такие аппараты гораздо дешевле космических спутников, но при этом позволяют оперативно получать снимки поверхности.
Причем растет не только число космических спутников, но и их возможности. Например, весной 2022 года китайские компании CGST, Siwei, а также израильская ImageSat вывели на орбиту спутники, которые могут делать снимки с пространственным разрешением 0,3 метра. А в будущем можно ожидать появление спутников, которые делают еще более качественные фотографии с разрешением 0,1 метра и менее.
Одновременно с совершенствованием космических спутников мы наблюдаем и развитие альтернативы — так называемых БАС или беспилотных авиационных систем. Такие аппараты гораздо дешевле космических спутников, но при этом позволяют оперативно получать снимки поверхности.
В России направление БАС активно развивается. Например, в Красноярском крае уже запущен проект по цифровой трансформации лесной отрасли края. Он подразумевает создание целого флота беспилотников, благодаря которым можно будет не только контролировать состояние леса и видеть начавшиеся пожары, но и автоматически выявлять нарушения лесного законодательства. Так, беспилотные аппараты могут сделать фотографии незаконной вырубки леса, и нарушителям уже не удастся объяснить факт исчезновения деревьев сильным ветром или пожаром.
И лесное хозяйство — лишь одна часть применения БАС. Их будут использовать в строительстве и ремонте, в здравоохранении для доставки лекарств в труднодоступные места, для совершенствования кадастрового учета, при экологическом контроле и так далее.
В России выпускается множество моделей беспилотных аппаратов. Есть небольшие машины, способные за один полет преодолеть около 140 километров. Но имеется и более «дальнобойная» техника, которая может пролетать по 500−700 километров и даже больше — именно такие нужны, например для контроля состояния лесов в бескрайнем Красноярском крае.
И лесное хозяйство — лишь одна часть применения БАС. Их будут использовать в строительстве и ремонте, в здравоохранении для доставки лекарств в труднодоступные места, для совершенствования кадастрового учета, при экологическом контроле и так далее.
В России выпускается множество моделей беспилотных аппаратов. Есть небольшие машины, способные за один полет преодолеть около 140 километров. Но имеется и более «дальнобойная» техника, которая может пролетать по 500−700 километров и даже больше — именно такие нужны, например для контроля состояния лесов в бескрайнем Красноярском крае.
Кроме того, одновременно с развитием беспилотных авиационных систем в ряде регионов России идет создание инновационных IT-парков на базе высших учебных заведений, которые объединяют университеты с лучшими IT-компаниями и IT-практиками. Именно на базе таких парков в будущем и будут проектироваться новые беспилотные аппараты и спутники для дистанционного зондирования Земли.
Мы еще не до конца понимаем все возможности, которые предоставляет нам дистанционное зондирование Земли. Прогнозирование погоды, контроль за лесами и посевами, наблюдение за льдами и вулканами — это важно, но может показаться таким далеким для жителя крупного мегаполиса. Однако это не так!
Мы еще не до конца понимаем все возможности, которые предоставляет нам дистанционное зондирование Земли. Прогнозирование погоды, контроль за лесами и посевами, наблюдение за льдами и вулканами — это важно, но может показаться таким далеким для жителя крупного мегаполиса. Однако это не так!
Данные, которые получают со спутников и беспилотников, можно использовать, например для измерения энергопотерь в жилых домах: то есть можно видеть, откуда уходит зимой тепло, что позволит менять структуру утепления жилищ. При помощи беспилотных аппаратов можно контролировать автомобильные дороги и выявлять нарушителей ПДД — и такие способы обеспечения безопасности уже сейчас используются в ГИБДД.
Еще один нестандартный способ работы с данными дистанционного зондирования Земли — это составление температурной карты городов. Как оказалось, в тех районах мегаполиса, где температура выше, число смертей среди пожилых людей от сердечно-сосудистых заболеваний тоже растет. А это значит, что для увеличения продолжительности жизни можно выявить проблемные районы и посадить там больше деревьев или умножить количество карет скорой помощи.
Еще один нестандартный способ работы с данными дистанционного зондирования Земли — это составление температурной карты городов. Как оказалось, в тех районах мегаполиса, где температура выше, число смертей среди пожилых людей от сердечно-сосудистых заболеваний тоже растет. А это значит, что для увеличения продолжительности жизни можно выявить проблемные районы и посадить там больше деревьев или умножить количество карет скорой помощи.
НАД ПРОЕКТОМ РАБОТАЛИ
Автор: ДЕНИС СМОЛЬЯНОВ
Контент-менеджеры: ЕЛЕНА МИНУШКИНА, КСЕНИЯ ПУЗИКОВА
Бильд-редактор: АНАСТАСИЯ МАРЧЕНКО
Редактор: ДАРЬЯ САЛИВОН
Менеджеры проекта: КИРИЛЛ ГЛУШКОВ, ПОЛИНА ФЕФЕР
Продюсер: МАРИЯ РЕМЁННАЯ
Материалы подготовлены при поддержке Института космических и информационных технологий Сибирского федерального университета в рамках деятельности НОЦ «Енисейская Сибирь», созданного на базе СФУ по инициативе Красноярского края, республик Хакасия и Тыва, направленной на улучшение экологической ситуации в России и декарбонизацию промышленности.
Авторы исследований и текстовых материалов:
МАГЛИНЕЦ ЮРИЙ АНАТОЛЬЕВИЧ, канд. техн. наук, руководитель научно-учебной лаборатории информационной поддержки космического мониторинга ИКИТ СФУ
БРЕЖНЕВ РУСЛАН ВЛАДИМИРОВИЧ, канд. техн. наук, зам. директора по научной работе ИКИТ СФУ
Видео и фотоматериалы:
НИКИТА ВОРОТНИКОВ, видеограф СФУ
© ТАСС, 2023
ТАСС информационное агентство (свидетельство о регистрации СМИ № 03247 выдано 2 апреля 1999 г. Государственным комитетом Российской Федерации по печати). Отдельные публикации могут содержать информацию, не предназначенную для пользователей до 16 лет.