CC BY
15Решетнеескцие чтения. 2015
4. Pestunov I. A., Mel'nikov P. V. Blochnyy metod glavnykh komponent dlya vydeleniya informativnykh priznakov pri klassifikatsii giperspektral'nykh izobrazheniy // Zhurnal Sibirskogo federal'nogo universiteta. Seriya «Tekhnika i tekhnologii». 2015.
5. Pestunov I. A., Mel'nikov P. V. Metod glavnykh komponent i ego modifikatsii v zadachakh klassifikatsii giperspektral'nykh dannykh // Interekspo Geo-Sibir', 2015. T. 4, № 2, p. 45-50.
© Борзов С. М., Пестунов И. А., Потатуркин О. И., 2015
УДК 622.85:622.882:622.271.45
ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ В УСЛОВИЯХ РАСШИРЕНИЯ МЕЖДУНАРОДНОГО СОТРУДНИЧЕСТВА В ОБЛАСТИ КОСМОНАВТИКИ
И. В. Зеньков
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31 Специальное конструкторско-технологическое бюро «Наука» Российская Федерация, 660049, Красноярск, просп. Мира, 53. E-mail: [email protected]
Представлен краткий перечень основных задач дистанционного зондирования природных ресурсов при расширении международного сотрудничества в области космонавтики.
Ключевые слова: дистанционное зондирование, природные ресурсы, международное сотрудничество, задачи в области космонавтики.
THE MAIN OBJECTIVES OF REMOTE SENSING OF NATURAL RESOURCES UNDER THE CONDITIONS OF EXPANSION OF THE INTERNATIONAL COOPERATION
IN ASTRONAUTICS
I. V. Zenkov
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation Special Designing and Technological Bureau «Nauka» 53, Mira Av., Krasnoyarsk, 660049, Russian Federation. E-mail: [email protected]
The article briefly summarises the main objectives of remote sensing of natural resources while expanding the international cooperation in astronautics.
Keywords: remote sensing, natural resources, the international cooperation, tasks in the field of astronautics.
Развитие средств и применение дистанционного зондирования Земли определено в основных положениях государственной политики Российской Федерации в области космической деятельности на период до 2030 года, утвержденной Президентом Российской Федерации от 19 апреля 2013 г. № Пр-906. Говоря о реализации и ресурсном обеспечении 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, необходимо выделить перечень первоочередных задач, решение которых будет выводить российскую космонавтику на более высокий уровень развития.
В этой связи выделим три группы задач: объекты дистанционного зондирования, подготовка специалистов и кадров высшей квалификации для этой области, уровень кадрового обеспечения для решения по-
следней задачи, ресурсная база, состоящая из космических снимков территорий исследования, выполненных в разное время, разработка программного обеспечения для проведения исследований и мониторинга.
Как известно, площадь Российской Федерации составляет пятую часть суши. На территории РФ с климатом от полярного до субтропического сосредоточены значимые природные ресурсы - месторождения полезных ископаемых, жидких углеводородов, боре-альные хвойные, смешанные леса, являющиеся легкими планеты, наличие значительных по площади водохранилищ на реках с водной генерацией электроэнергии, обрабатываемые поля агропромышленного комплекса. Каждый вид из перечисленных природных ресурсов ежегодно существенно трансформируется. Тенденции в изменении качественных и количественных характеристик, присущих каждому виду вовлекаемого в хозяйственную деятельность ресурса, целесообразно устанавливать с применением средств дистанционного зондирования в течение довольно дли-
Использование космических.средств, технологий и геоинформационныхсистем для мониторинга и моделирования природной среды
тельного временного периода 20-30 лет. На основе выявляемых тенденций возможно прогнозирование дальнейшего изменения имеющихся природных ресурсов в ходе их потребления.
Направление дистанционного зондирования Земли достаточно успешно развивается в нашем университете. Приведем несколько примеров. В 2013-2015 гг. были установлены тенденции в рекультивации породных отвалов на крупных угольных разрезах Сибири. Период мониторинга изменения природной экосистемы на территории угольных разрезов Красноярского края: «Переясловский», «Бородинский», «Наза-ровский», а также разрезов «Калтанский» (Кузбасс) и «Тугнуйский» (Иркутская обл.), составил 28-35 лет. И именно путем обработки космоснимков с промежуточными точками через 3-5 лет было выявлено действие природных факторов, снижающих эффективность природоохранных мероприятий политики горных предприятий, и в частности, связанных с рекультивацией нарушенных земель. На основании этого были разработаны технологии, обеспечивающие повышение экологической эффективности природоохранной деятельности с одновременным снижением затрат на производство работ по рекультивации. К этим исследованиям были привлечены студенты 5-го курса, выполняющие дипломные работы по этой тематике.
С использованием космоснимков достаточно эффективно можно прогнозировать ценообразование в добыче минеральных ресурсов открытым способом буквально в любой точке земного шара. Так, например, на высокогорных карьерах Чили можно определять производственные мощности по добыче того или иного минерального ресурса, определять расстояние до мест перегрузки рудного концентрата на побережье Тихого океана и затем определять расстояние до места его потребления, т. е., другими словами, устанавливать логистические схемы товарно-сырьевых потоков. Все это в увязке с экономикой позволяет привлекать результаты работы космических летательных аппаратов. Так, например, в Доминиканской Республике с использованием результатов дистанционного зондирования были установлены темпы разработки открытым способом месторождения никеля, соответствующие колебаниям мировых цен (снижение/ подъем) на никелевый концентрат.
С помощью обработки космоснимков эффективно решаются задачи, связанные с выявлением как территорий, значительных по площади, так и небольших участков, на которых происходит естественное или под влиянием техногенных/ природных факторов усыхание таежных лесов. Такую чрезвычайную ситуацию, как пожары, можно эффективно отслеживать с большой высоты, тем самым выявлять силу и направление распространения огня. Этот вид мониторинга целесообразен при принятии управленческих решений по ликвидации возгораний по космосним-кам, сделанным с интервалом в несколько часов.
Выявленные тенденции в заполнении водохранилищ гидроэлектростанций и потреблении водных ресурсов по космоснимкам, сделанным дифференцированно за периоды четырех годовых климатических сезонов, при определении площади водохранилища
целесообразно использовать при оптимизации нагрузки турбин ГЭС.
Контуры обрабатываемых полей агропромышленного комплекса на территориях РФ с развитым земледелием практически повсеместно, за редким исключением, имеют неровные границы. Использование результатов дистанционного зондирования высокого разрешения позволяет успешно заниматься оптимизацией их контуров. Решение этой глобальной задачи позволит повысить производительность использования колесной и гусеничной сельскохозяйственной зерноуборочной и пропашной техники на 5-7 %, а также снизить за счет этого затраты на производство зерновых, овощных и кормовых культур и увеличить доход сельскохозяйственных предприятий за счет вовлечения в севооборот полей с новыми качественными и количественными характеристиками.
По трем последним в линейке задач также в нашем университете успешно выполнены и защищены дипломные работы.
В настоящее время в университете трудятся кадры квалификации необходимого уровня, деятельность которых позволяет выпускать достойных специалистов в области дистанционного зондирования Земли.
Ресурсная база - это архив космоснимков разных районов земного шара, а также персональные компьютеры с необходимым программным обеспечением. Как правило, и первые, и последние, к нашему сожалению, зарубежного производства.
На наш взгляд, расширение международного сотрудничества в области космонавтики, и конкретно в сфере дистанционного зондирования, видится следующим образом. Южно- и североамериканские университеты в тех странах, где производится существенная трансформация природных ландшафтов.Так, например, в Южной Америке, в Чили, имеется немало карьеров на территории горной системы Анды, рабочие борта которых имеют высоту 800 м и более, до 1 000 м. В США имеются крупные угольные разрезы большой единичной мощности до 100 млн т угля в год, которые также наносят существенный урон природным экосистемам на территории добычи угля открытым способом.
В Европейской части, на территории Германии, Чехии, Польши, Болгарии имеется немало буроуголь-ных месторождений, запасы которых разрабатывают крупные угольные разрезы. Во всех случаях, независимо от географических территорий и государственных границ, необходим поиск экологических компромиссов между горнодобывающими предприятиями и обществом, которые должны разрабатываться и обосновываться с использованием результатов дистанционного зондирования трансформации экосистем на этих территориях за временной период 25-30 лет.
На территории Китайской Народной Республики масштабно потребляются все виды природных ресурсов: ведется разработка месторождений полезных ископаемых открытым способом, значительные площади полей агропромышленного комплекса, искусственные водохранилища для электростанций с водной генерацией, таежные, смешанные и субтропические леса. В этом регионе мира с глобальной трансформацией природной экосистемы также целесообразными
Решетнееские чтения. 2015
являются научно-практические контакты как с университетами, так и с государственными и коммерческими структурами в области дистанционного зондирования Земли.
Ко всему вышеперечисленному в университете имеется научный интерес как с позиции подготовки кадров для выполнения работ по дистанционному зондированию, так и с позиции выполнения реальных проектов, основу которых составили обработка, дешифрирование и анализ снимков из космоса.
Кроме того, расширению международного сотрудничества в области космонавтики будет способствовать проведение международных научно-практических студенческих школ, конференций, олимпиад, а также получение реальных заказов на проведение производственно-экономического (с элементами логистики) и экологического мониторинга со стороны заинтересованных юридических и физических лиц.
© Зеньков И. В., 2015
УДК 537.86
ВОССТАНОВЛЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ ДРЕВЕСИНЫ ЛЕСНОГО ПОЛОГА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СИГНАЛОВ НАВИГАЦИОННЫХ СПУТНИКОВ*
М. И. Михайлов2, А. В. Сорокин1,2, 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: [email protected] 2Институт физики им. Л. В. Киренского СО РАН Российская Федерация, 660036, г. Красноярск, Академгородок, 50/38. E-mail: [email protected]
Представлены экспериментальные данные для коэффициента ослабления сигналов навигационных спутников ГЛОНАСС и GPS в лесном пологе и оценка возможности их использования для восстановления влажности древесины.
Ключевые слова: влажность древесины, лесной полог, сигналы навигационных спутников, коэффициент затухания.
RECOVERY OF WOOD MOISTURE FOR FOREST CANOPY USING THE SIGNALS
OF NAVIGATION SATELLITES
M. I. Mikhaylov2, A. V. Sorokin1,2, S. V. Fomin2 , K. V. Muzalevsky2
1Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation. E-mail: [email protected]
2L. V. Kirensky Institute of Physics SB RAS 50/38, Akademgorodok, Krasnoyarsk, 660036, Russian Federation. E-mail: [email protected]
The paper treats experimental data for the attenuation coefficient of signals from navigation satellites GLONASS and GPS in the forest canopy, and estimation the possibility of their use for determination of moisture wood.
Keywords: moisture wood, forest canopy, signals of navigating satellites, attenuation coefficient.
Сигналы навигационных спутников (НС) ГЛОНАСС и GPS активно используются в мониторинге лесного полога [1-5].
Исследования в данном направлении определяют реальную перспективу создания эффективных методик и аппаратуры для непрерывного мониторинга влажности лесного полога в полном вегетативном цикле.
В данной работе представлены результаты измерений ослабления сигналов навигационных спутников ГЛОНАСС и GPS в лесном пологе лиственницы ста-
ционара «Погорельский бор» Института леса СО РАН в осенний период 2014 года.
Рассеянные и ослабленные поглощением в древесине лесного полога сигналы НС регистрировались радиоприемным комплексом МРК-32 с антенной пра-вокруговой поляризации. Антенна располагалась внутри лесного полога на мачте с высотой 4,5 м над уровнем почвы на северной границе зондируемого участка лиственничного лесного полога. Ось диаграммы направленности антенны ориентировалась вертикально вверх.
*Работа выполнена на базе Красноярского регионального центра коллективного пользования СО РАН в рамках программы фундаментальных исследований «Радиофизические методы диагностики окружающей среды» по теме «Изучение процессов поглощения и рассеяния электромагнитных волн СВЧ-диапазона лесными покровами Сибири».
