Дистанционное зондирование Земли из космоса



Скачать 102.07 Kb.
Дата26.07.2014
Размер102.07 Kb.
ТипДокументы

Дистанционное зондирование Земли из космоса

Коммерческое дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ) является наиболее перспективным и быстроразвивающимся бизнесом. ДЗЗ имеет прикладное значение для многих отраслей хозяйственной деятельности. Аппаратура, установленная на спутниках ДЗЗ позволяет получать из космоса высококачественные цветные изображения земной поверхности. Благодаря этому дистанционное зондирование из космоса находит все более широкое применение для контроля загрязнений окружающей среды, в картографии, в исследовании природных ресурсов, климатологии, археологии и океанографии. Космические снимки используются также для мониторинга земной поверхности, для наблюдения за пожарами, при проведении строительных работ и последнее время для составления кадастра землепользования. Кроме того, пространственные изображения находят применение при моделировании диспетчерских пунктов аэропортов. Дистанционное зондирование Земли – сложная высокотехнологическая задача, которая требует высокого математического искусства при дешифровке изображений, при составлении уникальных программных продуктов.

Для сбора информации о любой точке земной поверхности космические аппараты (КА) ДЗЗ выводятся на орбиты двух типов : геостационарная и близкая к полярной.

С геостационарной орбиты можно получить информацию о большей части земного шара, наблюдаемой все 24 часа в сутки. Все изменения на наблюдаемой поверхности могут замечаться с такой скоростью, с какой возможны передача и прием данных. Это особенно важно применительно к погодным КА.

Орбиты второго типа - близкие к полярной, имеют высоту от 500 до 1500 км. Орбиты этого типа обеспечивают получение более детальной информации, чем геостационарные. Полярные орбиты дают возможность повторно наблюдать заданные участки земной поверхности каждые 18 суток, что позволяет замечать происходящие изменения на регулярной основе.

Дистанционное зондирование из космоса ведет свое начало от военных разведывательных программ. И в настоящее время, по оценкам экспертов, в распоряжении Пентагона в рабочем состоянии находится около двух десятков КА ДЗЗ, их разрешающая способность гораздо выше, чем у гражданских систем. У многих из них она составляет 30 см, а перед проведением военных действий в Афганистане в текущем году был выведен на орбиту американский военный КА с высокой разрешающей способностью – до 10 см, что позволяет различать из космоса даже марку мелкого огнестрельного оружия. Но такие снимки очень дорогие, поэтому Пентагон испоьзует крупные снимки, а подробные – лишь при необходимости, для уточнения деталей.

При подготовке к проведению военных действий в Афганистане в ноябре 2001 г. впервые в истории военное ведомство США скупило оптом все, предназначенные для коммерческого использования космические снимки, на которых была изображена территория Афганистана. Таким образом был перекрыт доступ враждебных сил к этим изображениям.

Вообще в США дистанционное зондирование находится на очень высоком уровне, это одно из самых удачных порождений конверсии. В настоящее время на орбите работают десять коммерческих американских спутников ДЗЗ. Лучший из них – Ikonos. Этот спутник массой 720 кг был выведен 24 сентября 1999 года на круговую почти полярную орбиту высотой 680 км ракетой-носителем Athena-2. Американская компания Space Imaging получает с этого КА цветные фотоснимки земной поверхности с разрешением 1 м. Такие снимки получаются путем объединения черно-белого пространственного изображения с разрешением 1м и многоспектрального цветного с разрешением 4 м.

Возможность совмещения обоих методов съемки является наиболее привлекательным качеством для потребителей. Мультиспектральные изображения, получаемые с помощью КА Ikonos, используются для широкого спектра задач : оценки степени загрязнения поверхности воды различными веществами, оценки состояния сельскохозяйственных угодий и т.п. Изображение с борта КА Ikonos передается в цифровой форме, поэтому может быть использовано для оперативной оценки ситуации в районе стихийных бедствий, районах экологических катастроф и т.п. Это является одним из основных преимуществ КА Ikonos перед российскими КА «Комета», обеспечивающими получение высокодетального изображения на фотопленке и возвращение его на Землю в спускаемом аппарате по завершению полета. Горизонтальная точность получаемых с помощью КА Ikonos изображений составляет 2 м, что позволяет использовать их для составления планов масштаба 1: 2400. Точная радиометрическая калибровка цвета позволяет получать данные, одинаковые или превосходящие по качеству изображения КА Landsat. Аппаратура, установленная на спутнике Ikonos позволяет определять из космоса, например марку автомобиля и его цвет. Цена снимков составляет 200 дол. за 1 км2, а при дешифровке – 3 тыс. дол.

Коммерческим спутником ДЗЗ , имеющим самое высокое разрешение ( 0,61 м ) из когда –либо созданных, является американский спутник QuickBird 2, созданный компанией Digital Globe. Он был выведен на орбиту высотой 450 км 18 сентября 2001г. ракетой-носителем «Дельта-2». Успешный запуск этого спутника позволил компании Digital Globe выиграть контракт у американского правительства на сумму 1,9 млн. дол. Лицензия, выданная компании Digital Globe на использование спутника QuickBird 2, позволяет передавать изображения поверхности Земли неамериканским пользователям только через 24 часа после их получения на видеокамерах спутника. Американское правительство имеет право приостановить без всякой компенсации сбор и распространение изображений в случае, если это представляет угрозу безопасности страны.

Вообще заказчиком американских операторов коммерческих систем ДЗЗ является национальное управление США по видовой информации и картографии NIMA, предназначенное для информационного обеспечения боевых операций вооруженых сил, выполнения заявок Пентагона, ЦРУ и других государственных органов.

Появившиеся на мировом рынке коммерческих спутников продукты с метровым разрешением нашли спрос. В результате оперативного выполнения заказов, компания Space Imaging по объемам продаж стала быстро теснить основного конкурента- французскую фирму Spot Image, которая предлагает снимки спутников серии Spot c разрешением до 10 м, но с широкой полосой захвата (60-120 км вместо 11 км ).

Для укрепления своих позиций французы вынуждены были вступить в альянс с американской компанией Orbital Imaging с целью совместного распространения снимков от перспективного спутника SPOT-5 c максимальным разрешением 2,5 м , запуск которого ожидается в 2002 г.

В конце 2000 г. на рынке спутников ДЗЗ появился новый конкурент – американо-израильская компания Image Sat International , которая зарегистирована на Каймановых островах и потому свободная от законодательных ограничений США. Эта компания реализует снимки со спутника EROS -A1 с разрешением 1,8 м. Этот КА был создан на базе разведывательного израильского КА OFEQ – 3 и был выведен на орбиту 5 декабря 2000 г. российской РН «Старт-1». Установленная на КА EROS-A1 черно-белая камера на приборах с зарядовой связью может перестраиваться в режим сверхвыборки и тогда съемка местности производится с разрешением 1м. Изготовление и запуск этого спутника оценивается в 100 млн. дол.

На следующем этапе планируется изготовить шесть спутников модели EROS-B с разрешением 0,82м. Они будут выводиться на орбиты высотой 600 км. Снимки со спутников EROS могут использоваться для разведки природных ресурсов, картографирования, при планировании городов и в условиях катастроф. По заявлению руководителей компании Image Sat на снимки со спутника EROS-A1 уже получены заказы на сумму 300 млн.дол.

Разработка и развертывание системы дистанционного зондирования Земли со средним и высоким разрешением является предприятием сложным и финансово затратным. Поэтому успешно развивается эта область освоения космоса только в тех странах, где есть мощная государственная поддержка. Неоспоримо лидерство США в разработке и коммерциализации систем ДЗЗ. Через два года США планируют выпускать на коммерческий рынок изображения с разрешением в 30-50 см.

Очень большое внимание вопросам ДЗЗ уделяется в Индии. В этой стране система ДЗЗ была создана в 1988 г.и благодаря правительственной поддержке входит в число самых крупных и динамично развивающихся систем. Информацию, получаемую с низкоорбитальных спутников серии IRS c разрешением 6 м, Индия поставляет и зарубежным заказчикам. Прием изображений с борта КА IRS осуществляют около 10 станций в США, ФРГ, Норвегии, Японии, Южной Корее, ОАЕ, Таиланде, Саудовской Аравии, Тайване и др. Объем продаж снимков в 1998 г. составлял 15% от всего рынка материалов дистанционного зондирования, а в 2000 г. его доля на мировом рынке составила уже 20%.

В соответствии с планом 9 й пятилетки в настоящее время индийское космическое агенство ISRO финансирует закупку комплектующих и сборку двух технологических КА IRS-P5 и -P6, а также проектирование оперативных спутников третьего поколения IRS – 2A и –2B.

Спутники дистанционного зондирования Земли имеются и в космическом арсенале Европейского космического агентства ( ЕКА ). Так на 15 января 2002 г. ЕКА запланировало запуск самого крупного европейского спутника, предназначенного для наблюдения за поверхностью Земли и получившего название ENVISAT. Его разработка обошлась в 2,3 млрд. евро. С высоты 800 км он будет вести съемку поверхности Земли с целью мониторинга и прогнозирования различных природных процессов, от роста водорослей в морях и океанах и состояния озонового слоя в атмосфере до наводнений, пожаров и тайфунов. Вывод спутника ENVISAT на орбиту будет осуществлен РН «Ариан-5» с космодрома Куру во Французской Гвиане.

В последнее время правительства европейских стран предприняли шаги в направлении создания многонациональной глобальной системы наблюдения Земли, которая будет использоваться как в гражданских, так и в военных целях.

В январе 2001 г. французские и итальянские правительства договорились о создании совместной программы, получившей название GMES-Global Monitoring for Environment and Security. 22 июня 2001 г. министр научных исследований Франции, Президент Итальянского космического агентства ASI и Президент французского национального центра космических исследований подписали меморандум о сотрудничестве в области дистанционного зондирования Земли, целью которого является создание системы двойного назначения. При создании системы специалисты будут опираться на опыт, накопленный в рамках уже реализованных французских и итальянских программ в области ДЗЗ- проектов PLEIADES и COSMO-SKYMED, а также на существующие наземные сегменты гражданского и военного применения.

Система будет включать в себя с Итальянской стороны два оптических спутника, запуск которых планируется на 2005 и 2006 годы, четыре радиолокационных спутника, которые планируется запустить в 2003 и 2005 годах и наземный сегмент, созданный совместно Францией и Италией.

Французская сторона представит в эту систему спутники группировки PLEIADES. Первый из них – спутник высокого разрешения, который будет осуществлять съемку 20- километровой зоны с разрешением 0,8 м. Второй – широкоформатный, с двухметровым разрешением, зоной покрытия снимка 40 км, - заменит КА Spot – 5. Коммерциализацией спутников в части гражданского применения будет заниматься компания SPOT IMAGE.

Одна из ведущих космических держав – Россия в области ДЗЗ в настоящее время не может составить конкуренцию ни Индии, ни ЕКА, ни тем более США несмотря на то, что создание системы ДЗЗ в бывшем Советском Союзе началось еще в 1972 г.

В 90-х годах в России функционировали спутники ДЗЗ «Ресурс-01» и космические системы оперативного наблюдения Земли, в которые входили океанографические спутники серии «Океан», метеоспутник «Электро» и низкоорбитальные спутники метеонаблюдения «Метеор-3». Однако последний гражданский КА «Ресурс-Ф2М» выработал свой ресурс еще в 1999 г. Несколько улучшилось положение в области ДЗЗ в последние два года. Для получения топографической съемки Земли в сентябре 2000 г. в России был запущен КА серии «Комета» - № 20.

10 декабря 2001 г. украинская РН «Зенит-2» вывела на орбиту российский КА «Метеор-3М-Н1» массой 2400 кг, рассчитанный на три года эксплуатации. Этот спутник предназначен для экологического мониторинга поверхностей суши и акваторий морей, омывающих Россию, а также для определения месторождений полезных ископаемых.

В декабре 2001 г. Министерство природных ресурсов (МПР) России обсудило с представителями Росавиакосмоса и Минобороны вопросы использования возможностей МКС для дистанционного зондирования Земли в целях охраны окружающей среды и контроля за ее состоянием. В ближайшее время координационный совет подготовит соглашение между заинтересованными ведомствами по этому вопросу.

Система дистанционного зондирования Земли создается и в Украине. Начало было положено в 1995 г. запуском спутника «Січ-1», который впервые был выведен под юрисдикцией Украины. Он был разработан в ГКБ «Южное» (Днепропетровск) и прдназначен для оперативного дистанционного зондирования объектов. КА «Січ-1» выполняет следующие задачи :



  1. Мониторинг территории Украины для решения научно-прикладных задач.

  2. Контроль состояния атмосферы для метеопрогноза.

  3. Оценка состояния растительного покрова.

  4. Наблюдение Черного моря с целью выявления районов, перспективных для рыбного промысла.

  5. Обеспечение безопасности судоходства.

  6. Исследование геологических структур.

  7. Контроль состояния внутренних водоемов.

Следующим космическим аппаратом системы «Січ» стал российско-украинский спутник «Океан-О», который был выведен на орбиту в июле 1999 г. Этот спутник позволяет с космических высот проводить обзорную всепогодную ледовую разведку и прежде всего в полярных районах, определять зоны штормов и тайфунов, температуру водной поверхности, выявлять в глобальном масштабе нефтяные загрязнения, прокладывать маршруты судов с учетом океанских течений и ледовой обстановки, обеспечивать безопасность судоходства. Срок эксплуатации спутника «Океан-О» составляет три года.

В ноябре 2001 г. в Киеве прошло совещание представителей Национальной академии наук Украины, Российской академии наук, Нацинального космического агентства Украины и Российского авиационно-космического агентства. Учитывая большую практическую значимость информации, получаемой с КА «Океан-О», участники совещания решили продолжать выполнение этой программы, несмотря на окончание гарантийного срока эксплуатации в июле 2002 г.

В настоящее время в ГКБ «Южное» идет разработка следующего этапа системы ДЗЗ – спутника «Січ – 1 М», который создается на конструктивной платформе КА «Січ-1», но усовершенствованный сканер обеспечит на порядок лучшее разрешение. Будут также улучшены параметры радиолокатора бокового обзора. На спутнике устанавливается оптико-микроволновый сканер МТВ3А-ОК одновременных измерений в ИК и СВЧ- диапазонах, который обеспечит глобальный мониторинг окружающей среды в интересах метеорологии и океанологии, а также решение промышленных задач. Качественно новым будет и наземный комплекс приема, обработки и распространения информации наблюдения Земли. Впервые в Украине в его состав будет входить операторский центр, который кроме координации работы системы, будет решать задачи коммерциализации.

В ближайшее время космические агентства России и Украины планируют подписать соглашение о порядке изготовления, запуска и совместной эксплуатации КА «Січ-1М». Программа этого спутника будет включать исследования акваторий Азовского и Черного морей, мониторинг глобальных природных явлений и др. Запуск спутника «Січ – 1М « планируется на конец 2002 года.

В ГКБ «Южное» разрабатываются также проекты и на отдаленную перспективу – спутники метрового разрешения в оптическом и радиолокационных диапазонах «Січ – 2» и «Січ – 3».

В период 1990 – 2000 годов рынок коммерческих систем дистанционного зон дирования Земли был слишком мал в сравнении с рынком коммерческих систем связи. В среднем ежегодно осуществлялся запуск по 1,8 КА. В последующие годы количество выводимых на орбиту аппаратов ДЗЗ не превысит 3% от общего числа спутников. Расширение относительно молодого рынка систем ДЗЗ будет зависеть от спроса на получаемую с помощью спутников продукцию.

Аналитики считают, что к 2005 г. до 65% рынка космических снимков будут составлять продукты с разрешением 1 м и меньше. Пока же компании – операторы коммерческих систем ДЗЗ предлагают потребителям изображения низкого, среднего и высокого разрешения.

Л. Я. Павленко








Похожие:

Дистанционное зондирование Земли из космоса iconРоссийской академии наук сообщение пресс-службы
Главная тема «Дней космической науки 2010 года» — дистанционное зондирование Земли (дзз) из космоса и использование спутниковых данных...
Дистанционное зондирование Земли из космоса iconКосмические съемочные системы высокого разрешения Термин «дистанционное зондирование»
Термин «дистанционное зондирование» впервые в 1960 году ввел Эвелин Л. Пруитт из Управления морских исследований США
Дистанционное зондирование Земли из космоса iconОсновная образовательная программа высшего профессионального образования направление подготовки Геодезия и дистанционное зондирование
«Геодезия и дистанционное зондирование», утвержденный приказом Министра образования и науки Российской Федерации от «28» октября...
Дистанционное зондирование Земли из космоса iconГеоинформационные системы и дистанционное зондирование Земли в археологических исследованиях

Дистанционное зондирование Земли из космоса iconФизический ф-т
...
Дистанционное зондирование Земли из космоса iconРабочая программа дисциплины «геодезическая астрономия»
...
Дистанционное зондирование Земли из космоса iconОписание направления подготовки «Геодезия и дистанционное зондирование»
Производственно-технологическая, проектно-изыскательская, организационно-управленческая, научно-исследовательская в сферах
Дистанционное зондирование Земли из космоса iconИнтегрирование информационных ресурсов исследований земли из космоса
Земли из космоса. Основным сегментом информационной системы является Центр обработки и хранения космической информации в Институте...
Дистанционное зондирование Земли из космоса iconЧем чреват град из космоса?
А что произойдет, если в атмосферу Земли или другой планеты попадет большое число мелких частиц, не обязательно ледяных, но со столь...
Дистанционное зондирование Земли из космоса iconСборник «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса»
Правила оформления статей в сборник «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса»
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org