CC BY
202
ВЕСТНИК ЮГОРСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА
2014 г. Выпуск 3 (34). С. 70-73
УДК 528.88
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДАННЫХ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ПРИ ОРГАНИЗАЦИИ РАЦИОНАЛЬНОГО ЗЕМЛЕПОЛЬЗОВАНИЯ
А. Е. Уфимцев, А. А. Ермак
Революционное развитие компьютерных, космических, информационных технологий в конце XX - начале XXI в. привело к качественным изменениям в отрасли дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ): появились космические аппараты со съемочными системами нового поколения, позволяющие получать снимки со сверхвысоким пространственным разрешением (например, до 41 см у спутника GeoEye-1). Съемки ведутся в гиперспектральном и многоканальном мультиспектральном (в настоящее время до 8 каналов у спутника WorldView-2) режимах [1].
Данные разработки и достижения науки и техники необходимо внедрять в процесс разработки внутрихозяйственных и межхозяйственных проектов землеустройства. Материалы ДЗЗ помогут прийти к формированию рационального землепользования, которое позволит усилить экологические аспекты в использовании земли, перейти на адаптивно-ландшафтное земледелие, а в перспективе - ввести налоги и штрафы землепользователям за снижение почвенного плодородия. Учитывая данные положения, важно выяснить, какие же космические снимки рентабельней и актуальней применять для обеспечения достоверной исходной информацией, получаемой на этапе разработки внутрихозяйственных и межхозяйственных проектов землеустройства?
В мире можно выделить несколько ведущих поставщиков данных дистанционного зондирования Земли, которые востребованы на рынке. Космические снимки данных поставщиков имеют лучшее соотношение «цена - качество». Весомый вклад в получение данных ДЗЗ внесли спутниковые системы, запущенные такими странами, как США, Франция, Япония. Наряду с этими странами, появляются более молодые участники рынка данных ДЗЗ - Китай, Индия, Израиль, Германия и т. д. В этот список попала и Российская Федерация, которая в 2012 году запустила космический аппарат «Канопус-В» (табл. 1). Он предназначен для обеспечения подразделений Минприроды России, Росгидромета, РАН и других заинтересованных ведомств оперативной информацией.
Таблица 1 - Основные технические характеристики съемочной аппаратуры космического аппарата «Канопус-В»
Режим съемки Панхроматический Мультиспектральный
Спектральный диапазон, мкм 0,52-0,85 0,054-0,60 (зеленый) 0,63-0,69; 0,6-0,72 (красный) 0,75-0,86 (ближний ИК)
Пространственное разрешение 2,1 10,5
Ширина полосы обзора, км Более 20 (при высоте 510 км)
Периодичность съемки 5 суток
В США отрасль получения данных ДЗЗ активно развивается, прежде всего, в секторе сверхвысокого разрешения. Лидерами в поставках данных ДЗЗ сверхвысокого разрешения являются американские компании DigitalGlobe и GeoEye. Именно им принадлежат космические аппараты марки WorldView-1 (разрешение 50 см), WorldView-2 (46 см), QuickBird (61 см), GeoEye-1(41 см) и IKONOS (1 м) [1]. Из них наиболее востребованы снимки с аппарата WorldView-2 (табл. 2) [1].
70
Использование данных дистанционного зондирования Земли при организации рационального землепользования
Таблица 2 - Основные технические характеристики съемочной аппаратуры космического аппарата WorldView-2
Режим съемки Панхроматический Мультиспектральный
Спектральный диапазон, мкм 0,52-0,85 Фиолетовый: 0,42-0,45 Синий: 0,45-0,51 Зеленый: 0,51-0,58 Желтый: 0,58-0,62 Красный: 0,63-0,69 Темно-красный: 0,70-0,74 Ближний ИК 1: 0,77-0,90 Ближний ИК 2: 0,86-1,04
Пространственное разрешение 0,46 1,84
Ширина полосы обзора, км 16,4
Периодичность съемки 1-3 суток
Во Франции спроектирована спутниковая система наблюдения за поверхностью Земли SPOT (Satellite Pour L’Observationde la Terre). Система SPOT включает в себя ряд космических аппаратов и наземных средств. В настоящее время на орбите работают спутники SPOT-5 (запущен в 2002 г.) и SPOT-6 (запущен в 2012 г.). Космический аппарат SPOT-7 планируется запустить в 2014 г. Спутники SPOT-6 и SPOT-7 имеют идентичные характеристики (табл. 3) [1].
Таблица 3 - Основные технические характеристики съемочной аппаратуры космического аппарата SPOT-6 и SPOT-7
Режим съемки Панхроматический Мультиспектральный
Спектральный диапазон, мкм 0,48-0,71 Синий: 0,45-0,52 Зеленый: 0,50-0,59 Красный: 0,61-0,68 Ближний ИК: 0,78-0,89
Пространственное разрешение 2 8
Ширина полосы обзора, км 60
Периодичность съемки 1-3 суток
Наиболее известным японским спутником ДЗЗ являлся ALOS (оптико-электронная съемка с разрешением 2,5 м в панхроматическом режиме и 10 м — в мультиспектральном), функционировавший до 2011 года. На смену планируется запустить следующие поколения спутников ALOS (табл. 4, 5).
Таблица 4 - Основные технические характеристики съемочной аппаратуры
космического аппарата ALOS-2
Спектральный диапазон L-диапазон
Периодичность съемки 14 суток
Режим Пространственное разрешение, м Ширина полосы съемки, км
SpotLight 1-3 25
StripMap 3-10 50-70
ScanSAR 100 350
Таблица 5 - Основные технические характеристики съемочной аппаратуры
космического аппарата ALOS-3
Режим съемки Панхроматический Мультиспектральный Гиперспектральный
Пространственное разрешение, м 0,8 5 30
Ширина полосы съемки, км 50 90 30
71
А. Е. Уфимцев, А. А. Ермак
Характеристики перечисленных космических аппаратов говорят о многих задачах, решаемых с помощью снимков, но минусом для многих организаций является цена сцены (100 га) съемки, стоимость которой начинается от 30 долларов США и увеличивается в зависимости от разрешения снимка. Соответственно, при разработке проекта внутрихозяйственного землеустройства малой площади, например, площадью 20 000 га, для составления картографического материала необходимы снимки общей площадью в 200 км2. Даже при минимальной стоимости сцены, цена обеспечения данными ДЗЗ будет составлять свыше 100 000 рублей. Данная цифра является существенной частью суммы всего проекта. При этом, зачастую приобретение космических снимков не учитывается в смете проекта, так как не является обязательным условием в соответствии с действующими нормативами (СНИПы, ГОСТы), а является инициативой организации, выполняющей разработку проекта. В то же время, космические снимки необходимы для составления серии картографических материалов, поэтому без них невозможно на современном этапе составление качественных карт (ландшафтных, почвенных, растительности, карты упругости ландшафтов и т. д.). В России официальными дистрибьюторами являются компании «Сканэкс» и «Совзонд», которые сотрудничают с ведущими странами-поставщиками данных ДЗЗ [4].
Не устраивающая дороговизна сцен космической съемки заставляет компании-потребители искать иные пути бесплатного получения данных. Альтернативой является геологическая служба США (www.usgs.gov), предоставляющая архивные и современные снимки земной поверхности со спутниковой системы Landsat. В данный момент действующими космическими аппаратами являются Landsat-5 и Landsat-8.
Таблица 6 - Основные технические характеристики съемочной аппаратуры
космического аппарата Landsat-8
Режим съемки VNIR SWIR PAN TIR
Спектральный диапазон, мкм Фиолетовый: 0,43-0,45 Синий: 0,45-0,52 Зеленый: 0,53-0,60 Красный: 0,63-0,68 Ближний ИК: 0,85-0,89 1,36-1,39 (Cirrus) 1,56-1,66 (SWIR-1) 2,10-2,30 (SWIR-2) 0,50-0,68 10,40-12,50
Пространственное разрешение, м 30 30 15 100
Радиометрическое разрешение, бит/пиксель 12
Однако сцены съемки исследуемой территории, представленные на официальном сайте, не всегда являются оперативными, на них могут быть атмосферные помехи, требующие коррекции снимка (исключить отображение облаков, дымки и др.). Поэтому для достаточного картографического обеспечения возможно применение вспомогательных материалов. Инструментами получения данных могут послужить: бесплатное программное обеспечение SASPlanet, GlobalMapper, а также архивные данные более высокого разрешения других съемочных систем, находящихся в свободном доступе (GeoEye-1).
В статье обобщена информация о данных ДЗЗ, которая позволяет сделать следующие выводы о применении космических снимков в разработке внутрихозяйственных и межхозяйственных проектов землеустройства:
- космическая съемка является неотъемлемой частью для создания картографического материала на начальном этапе разработки проектов землеустройства;
- данные дистанционного зондирования Земли содержат информацию, которая является достоверной и показывает реальную картину состояния земель на исследуемой территории;
- выбор используемых материалов космической съемки в основном зависит от поставленных задач и условной сметы на выполнение инженерных изысканий, которая предусматривает, либо не предусматривает приобретение материалов ДЗЗ;
72
Использование данных дистанционного зондирования Земли при организации рационального землепользования
- в целом применение материалов космической съемки позволяет минимизировать затраты на полевые изыскания путем выявления ключевых участков за счет создания качественного картографического материала для интерполяции данных на местность;
- качественно созданный картографический материал позволяет рационально использовать имеющиеся земельные ресурсы, с извлечением максимальной выгоды из естественного плодородия земли.
Литература
1. Новейшие и перспективные спутники дистанционного зондирования Земли [Электронный ресурс] // Сайт журнала «ГЕОматика». - Режим доступа : http://geomatica.ru/pdf/2013_02/2013_02_16-36.pdf .
2. ДЗЗ 2.0: спутник SkySat-1 открывает новый этап глобального космического мониторинга [Электронный ресурс] // Сайт журнала «ГЕОматика». - Режим доступа : http://geomatica.ru/17E873EA-34A7-487F-97DB-F05BD04E0A1B/pdf/2013_04/2013_4_18-21.pdf
3. Космические съемочные системы сверхвысокого разрешения [Электронный ресурс] // Сайт компании «Геоинновационное Агентство Иннотер». - Режим доступа: http://innoter.com/scientific-articles/984.
4. Отраслевые решения. Сельское хозяйство [Электронный ресурс] // Сайт компании «Совзонд». - Режим доступа : http://www.sovzond.ru/industry-solutions/agriculture/
5. «Совзонд»: Спутник Landsat-8 - на орбите [Электронный ресурс] // Сайт ГИС-Ассоциации. - Режим доступа :
https://directory.eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions/l/landsat-8-ldcm
73
