Методи дистантної психологічної діагностики. Кафедра географії та картографії

Безперечно, найважливіші якості даних, що використовуються у процесі прийняття рішення, – актуальність, повнота та об'єктивність. Всі ці якості мають дані дистанційного зондування (ДЦЗ) Землі. Вони є ефективним інструментом, що дозволяє оперативно і детально досліджувати стан навколишнього середовища, використання природних ресурсів та отримувати об'єктивну картину світу.

Дистанційне зондування- отримання інформації про земну поверхню (включаючи розташовані на ній об'єкти) без безпосереднього контакту з нею шляхом реєстрації електромагнітного випромінювання, що надходить від неї.

Методи дистанційного зондування засновані на тому, що будь-який об'єкт випромінює та відображає електромагнітну енергію відповідно до особливостей його природи. Відмінності в довжинах хвиль та інтенсивності випромінювання можуть бути використані для вивчення властивостей віддаленого об'єкта без безпосереднього контакту з ним.

Дистанційне зондування сьогодні - це величезна різноманітність методів отримання зображень практично у всіх діапазонах довжин хвиль електромагнітного спектру (від ультрафіолетової до далекої інфрачервоної) і радіодіапазону, найрізноманітніша оглядовість зображень - від знімків з метеорологічних геостаціонарних супутників, що охоплюють практично ціле. кілька сотень квадратних метрів.

Основні переваги дистанційного моніторингу такі:

Спостерігаються та реєструються відомості про великі простори аж до всієї видимої в момент зйомки частини Земної кулі;

Завдяки великій оглядовості можна простежувати глобальні та великі регіональні особливості природи Землі;

Космічні знімки дають однотипну інформацію про важкодоступні райони з такою ж точністю, як і для добре
вивчених ділянок, що дозволяє ефективно застосовувати метод
екстраполяції дешифрувальних ознак на основі виділення
ландшафтів-аналогів;

Миттєвість зображення великих площ зводить до мінімуму вплив змінних факторів;

Можливість регулярного проведення повторних зйомок дозволяє вибрати найкращі зображення;

За матеріалами повторних зйомок вивчається динаміка при
рідних процесів;

Комплексний характер інформації, що міститься на космознімках, обумовлює їх використання для вивчення складних
процесів взаємодії компонентів природи: атмосфери та
океану, гідрологічних процесів з літогенною основою, тварин і рослин з усім різноманіттям умов їх проживання;

Завдяки природній генералізації зображення на космічних знімках відображаються найбільші та суттєві елементи ландшафтної структури географічної оболонки.
і сліди антропогенного впливу.

Історія використання даних аерокосмічного моніторингу.Дистанційні методи дослідження довкілля ведуть свою історію з найдавніших часів. Наприклад, ще Стародавньому Римі існували зображення різних географічних об'єктів як планів на стінах будинків.

У XVIII ст. визначення розмірів та просторового положення предметів відбувалося за його мальованими зображеннями у центральній проекції, які отримували за допомогою камери-обскури з піднесених місць та суден. Дослідник отримував знімки-малюнки, графічно фіксуючи оптичне зображення. Вже під час зйомки проводився відбір та узагальнення деталей зображення.

Наступними етапами розвитку дистанційних методів стали відкриття фотографії, винахід фотооб'єктиву і стереоскопа. Фотографічна реєстрація оптичного зображення дозволила отримувати практично миттєві знімки, що відрізнялися об'єктивністю, детальністю та точністю. Французький геолог та альпініст Е. Цівіаль виконав фотографування у Піренеях та Альпах.

Фотографії місцевості, зроблені з висоти пташиного польоту з повітряних куль та повітряних зміїв, одразу отримали високу картографічну оцінку. Для різних військових та цивільних цілей використовувалися знімки з прив'язних аеростатів та аеропланів.

Перші літакові зйомки здійснили революцію у дистанційному зондуванні, але вони не дозволяли отримувати необхідні дрібномасштабні зображення. Однак у 1920-1930-ті рр. фотографування місцевості з літаків широко застосовувалося до створення лісових, топографічних, геологічних карт, для розвідувальних робіт.

Наступним етапом стало використання балістичних ракет. Перший знімок земної поверхні було отримано за допомогою фотоапарата, встановленого на балістичній ракеті Fau-2німецького виробництва, запущеного 1945 р. з американського ракетного полігону White Sands.Ракета досягла висоти 120 км, після чого фотоапарат зі знятою плівкою було повернуто на Землю у спеціальній капсулі. До кінця 1950-х років. космічна зйомка Землі здійснювалася з висот до 200 км виключно з використанням апаратури, що встановлюється на балістичних ракетах і зондах. Незважаючи на недосконалість методики отримання знімків при фотографуванні з балістичних ракет, вони широко застосовувалися завдяки їх відносній дешевизні для вивчення рослинності, типів використання земель, потреб гідрометеорології та геології та при дослідженнях природного середовища.

Початком систематичного огляду поверхні Землі з космосу можна вважати запуск 1 квітня 1960 американського метеорологічного супутника TIROS-1 (Television and Infrared Observation Satellite).Перший вітчизняний ШСЗ аналогічного призначення, «Космос-122», був виведений на орбіту 25 червня 1966 р. Робота супутників серії «Космос» («Космос-144» і «Космос-156») дозволила створити метеорологічну систему, що згодом розросла погоди (система "Метеор").

Вже з часу другого пілотованого польоту Г.С.Тітова на кораблі «Схід-2» (1961) проводилася зйомка Землі. Як знімальна апаратура використовувалися ручні фотокамери.

З другої половини 1970-х років. космічні зйомки стали проводитися масово з автоматичних супутників. Першим супутником, націленим вивчення природних ресурсів Землі, став американський космічний апарат (КА) ERTS (Earth Resources Technological Satellite),згодом перейменований на Landsat,що давав дозвіл біля в 50 - 100 м.

По-справжньому широкі перспективи відкрилися перед дистанційним зондуванням з розвитком комп'ютерних технологій, перенесенням всіх основних операцій з обробки та використання даних зйомок на комп'ютери, особливо у зв'язку з появою та поширенням ГІС.

Зараз завдання оперативного супутникового контролю природних ресурсів, дослідження динаміки протікання природних процесів і явищ, аналізу причин, прогнозування можливих наслідків і вибору способів попередження надзвичайних ситуацій вважаються невід'ємним атрибутом методології збору інформації про стан території (країни, краю, міста), необхідної для прийняття та своєчасних управлінських рішень. Особлива роль відводиться супутникової інформації в геоінформаційних системах, де результати дистанційного зондування поверхні Землі (ДЗЗ) з космосу є джерелом даних, що регулярно оновлюються, необхідних для формування при-родоресурсних кадастрів та інших додатків, охоплюючи дуже широкий спектр масштабів (від 1:10 00 до 1 :10 000 000). При цьому інформація ДЗЗ дозволяє оперативно оцінювати достовірність і в разі необхідності проводити оновлення графічних шарів, що використовуються (карт дорожньої мережі, комунікацій тощо), а також може бути використана в якості растрової «підкладки» в цілій низці ГІС-додатків, без яких сьогодні вже немислима сучасна господарська діяльність.

Принципи сучасного підходу використання даних дистанційного зондування Землі. 1. Вся обробка та практично все використання ДДЗ проводиться у цифровому вигляді за допомогою комп'ютерів.

2. Усі матеріали дешифрування ДДЗ та інші одержувані
їх дані готуються до використання у складі просторових баз даних геоінформаційних систем.

3. У процесі використання ДДЗ додатково залучаються
різні дані іншого типу, організовані у вигляді
баз даних ГІС. Це можуть бути дані польових обстежень,
різні карти, інші дані дистанційного зондування,
геофізичні та геохімічні поля, що характеризують ті чи
інші природні середовища, і т.д. Ці дані використовуються безпосередньо в процесі дешифрування ДДЗ або залучаються до
спільну обробку із нею. Дешифрування та процес використання ДДЗ сьогодні слід розглядати не як окремий
ізольований процес, а як частина процесу комплексної інтерпретації та використання даних.

4. Як правило, робота з ДДЗ проводиться не з окремими
знімками, а з віртуальною мозаїкою багатьох кадрів.

5. Покращує обробку зображення - не окремий про
цес, відірваний від процесу тематичної обробки та дешифрування ДДЗ, а обробка прямо в процесі дешифрування
чи іншого використання.

6. В основному тематична обробка та дешифрування ДДЗ
ведеться або з трансформованими та прив'язаними знімками
у реальних координатних системах, або при встановленій та
ного зв'язку з реальними координатами з можливістю виконання відкладеного трансформування.

7. Картографічні проекції та системи координат більше не
трактуються як щось назавжди задане зображення; вони
перетворюються в міру необхідності як окремих точок
або об'єктів, і для цілого зображення ДДЗ.

8. Широко застосовуються методи автоматизації тематичної
обробки, автоматизації дешифрування, які, однак,
не розглядаються зазвичай як методи отримання остаточного результату, а як підручні, багаторазово застосовувані методи отримання чорнового результату, як метод дослідження
даних. Головні та остаточні рішення найчастіше приймає
людина.

9. Для комплексного аналізу даних, що включають ДДЗ, часто
застосовуються технології експертних систем та подібні до них, що поєднують неформальні знання експертів та формальні методи аналізу.

10. З процесу використання ДДЗ виключено як самостійну стадію процес збору результатів дешифрування від
слушних знімків і перенесення їх на єдину топооснову.

11. Значна частина обробки, що особливо покращують пре
утворень проводиться без внесення змін до файлів даних на диску (в оперативній пам'яті або тимчасових файлах),
тому не відбувається накопичення проміжних результатів
обробки та можливе скасування виконаних перетворень.

12. Оскільки трансформування та прив'язка знімків можуть
займати різне положення в ланцюгу обробки та використання знімків, їх не можна вважати постачальником даних або
спеціальною групою підготовки (попередньої обробки)
знімків. У низці ситуацій вона виконується кінцевим користувачем ДДЗ, зайнятим їх тематичним використанням.

13.Фотограмметричні методики, що забезпечують виконання точних геометричних вимірювань на знімках, раніше малодоступні через необхідність використання дуже дорогого, складного в експлуатації та немобільного оптико-механічного обладнання та висококваліфікованого персоналу, сьогодні, з впровадженням методів цифрової фотограмметрії та, особливо, у зв'язку з її переходом використання персональних комп'ютерів, стали доступні навіть кінцевому користувачеві ДДЗ .

Далі ми докладно зупинимося на космічному моніторингунавколишнього середовища як найбільш об'єктивному та сучасному методі відображення процесів та явищ, що відбуваються у навколишньому середовищі. Космічні методи вдало доповнюють традиційні наземні та аерометоди. Їхнє спільне використання забезпечує дослідження одночасно на локальному, регіональному та глобальному рівнях.

Основний продукт космічного моніторингу – знімок. Знімок- двовимірне зображення, отримане в результаті дистанційної реєстрації технічними засобами власного або відбитого випромінювання та призначене для виявлення, якісного та кількісного вивчення об'єктів, явищ та процесів шляхом дешифрування, вимірювання та картографування.

Космічні знімки мають велику пізнавальну цінність, посилену їх особливими властивостями, такими як велика оглядовість, генералізованість зображення, комплексне відображення всіх компонентів геосфери, регулярна повторюваність через певні інтервали часу, оперативність надходження інформації, можливість її отримання для об'єктів, недоступних вивченню іншими засобами.

Генералізація зображення на космічних знімках включає геометричне та тонове узагальнення малюнка зображення та залежить від ряду факторів - технічних (масштабу та дозволу знімків, методу та спектрального діапазону зйомки) та природних (вплив атмосфери, особливостей території). В результаті такої генералізації зображення багатьох рис земної поверхні на знімках звільняється від частковостей, в той же час розрізнені деталі об'єднуються в єдине ціле, тому чіткіше виступають об'єкти вищих таксономічних рівнів, великі регіональні та глобальні структури, зональні та планетарні закономірності.

Вплив генералізації зображення на дешифрованість космічних знімків – двоякий. Сильно узагальнене зображення зменшує можливість високоточного та детального картографування за космічними знімками, зокрема тягне за собою помилки дешифрування. Недарма прагнуть використовувати знімки високої роздільної здатності. Однак узагальненість зображення космічного знімка відноситься до його переваг. Ця властивість дозволяє використовувати космічні знімки для безпосереднього складання тематичних карт у середніх і дрібних масштабах без трудомісткого детального багатоступінчастого переходу від великих масштабів карт до дрібних, що забезпечує економію часу і засобів. По-друге, воно дає переваги смислового, змістовного плану: на космічних знімках виявляються важливі об'єкти, приховані на знімках більших масштабів.

Класифікація космічних знімків.Космічні знімки можна класифікувати за різними ознаками: залежно від вибору випромінюваних і відбивних характеристик, що реєструються, що визначається спектральним діапазоном зйомки; від технології отримання зображень та передачі їх на Землю, що багато в чому обумовлює якість знімків; від параметрів орбіти космічного носія та знімальної апаратури, що визначають масштаб зйомки, оглядовість, роздільну здатність знімків тощо.

за спектрального діапазону(рис. 4.6) космічні знімки поділяються на три основні групи:

У видимому та ближньому інфрачервоному (світловому) діапазоні;

У тепловому інфрачервоному діапазоні;

Знімки у радіодіапазоні.

за технології отримання зображення, способів отримання знімків та передачі на Землюзнімки у видимому та ближньому інфрачервоному (світловому) діапазоні поділяють на:

Фотографічні;

Телевізійні та сканерні;

Багатоелементні ПЗЗ-знімки на основі приладів із зарядовим зв'язком;

Фототелевізійні.

Знімки в тепловому інфрачервоному діапазоні є тепловими інфрачервоними радіометричними знімками. Знімки в радіодіапазоні поділяються в залежності від використання активного або пасивного принципу зйомки на мікрохвильові радіометричні, що отримуються при пасивній реєстрації випромінювання, і радіолокаційні, що отримуються під час активної локації.

за масштабукосмічні знімки поділяються на три групи:

1) дрібномасштабні (1:10 000 000 -1:100 000 000);

2) середньомасштабні (1:1 000 000 - 1:10 000 000);

3) великомасштабні (більше 1:1 000 000).

за оглядовості(майданного охоплення території одним знімком) знімки поділяються на:

Глобальні (що охоплюють всю планету, точніше, освітлену
частина однієї півкулі);

Регіональні, на яких зображуються частини материків або
великі регіони;

Локальні, де зображуються частини регіонів.

за дозволу(Мінімальній лінійній величині на території зображуваних об'єктів) знімки різняться на знімки:

Дуже низького дозволу, що вимірюється десятками кіло
метрів;

Низького дозволу, що вимірюється кілометрами;

Середнього дозволу, що вимірюється сотнями метрів;

Знімки високої роздільної здатності, що вимірюються десятками метрів (які, у свою чергу, поділяють на знімки відносно високу якість знімків, одержуваних у видимому та ближньому інфрачервоному діапазоні, їх геометричні та фотометричні властивості залежать від технології отримання знімків та передачі їх на Землю).

Фотографічні знімкиу цьому діапазоні отримують з пілотованих кораблів та орбітальних станцій або з автоматичних супутників. Відомі недоліки фотографічного методу пов'язані з необхідністю повернення плівки на Землю та обмеженим її запасом на борту. Однак цей метод дає знімки найвищої якості, з хорошими геометричними та фотометричними характеристиками. Роздільна здатність фотографічних знімків з навколоземних орбіт висотою 100 - 400 км може бути доведена до десятків сантиметрів, але такі знімки не мають великої оглядовості. Фотографічні знімки, зроблені першими радянськими космонавтами з корабля Схід, представлені в альбомі Наша планета з космосу (1964). Там розрізнялися берегові лінії морів, річки, лісу. Проте можливості їхнього використання були дуже обмежені. Потім у нашій країні фотографічна зйомка проводилася з космічних кораблів серії «Союз», з орбітальних станцій «Салют» і станцій «Мир», що змінили їх у 1986 р. Основний обсяг фотографічної інформації надходить у нашій країні зі спеціальних автоматичних супутників серії «Космос». Система цих супутників отримала тепер найменування «Ресурс-Ф» (як фотографічна підсистема загальнодержавної космічної системи дослідження природних ресурсів) (докладніше про супутники та встановлену на них апаратуру див. розділ 4.8).

Телевізійна та сканерна зйомкау цьому діапазоні дає можливість систематичного отримання зображення всієї поверхні Землі зі штучних супутників протягом тривалого часу при швидкій передачі його на приймальні станції. Під час зйомки цим методом використовуються кадрові та скануючі системи. У першому випадку на борту супутника є мініатюрна телевізійна камера (відікон), в якій оптичне зображення, побудоване об'єктивом на екрані при зчитуванні електронним променем, перетворюється на форму електросигналів і радіоканалів передається Землю. У другому випадку дзеркало сканера, що коливається, на борту носія вловлює відбитий від Землі світловий потік, що надходить на фотопомножувач. Перетворені сигнали сканера також радіоканалами передаються на Землю, де на приймальних станціях вони приймаються і записуються у вигляді зображень. При цьому кожен сигнал відноситься до певного майданчика - елемент зображення, - для якої передається інтегральна яскравість. Коливання дзеркала реалізує рядки зображення, а завдяки руху носія відбувається накопичення рядків і формується знімок, що зумовлює рядково-сітчасту поелементну структуру зображення.

Телевізійні та сканерні знімки можуть передаватися на Землю у реальному масштабі проходження супутника над об'єктом зйомки. Оперативність отримання знімків становить особливість цього методу. Телевізійна та скануюча апаратура встановлюється на полярно-орбітальних супутниках Землі.

Важливою особливістю сканерної зйомки є надходження інформації із супутника у цифровій формі, що полегшує її обробку.

Отримання багатоелементних ПЗЗ-знімківпов'язане із застосуванням електронних камер (іноді їх називають електронними сканерами). Вони використовуються багатоелементні лінійні і матричні приймачі випромінювання, які з кількох тисяч мініатюрних (розміром 10 - 20 мкм) світлочутливих елементів-детекторів - про приладів із зарядовим зв'язком (ПЗС). Їх малі розміри забезпечують високу роздільну здатність подібних знімків. Лінійний ряд детекторів (так звана лінійка ПЗЗ) реалізує одразу цілий рядок знімка, а накопичення рядків забезпечується за рахунок руху носія апаратури. Ця апаратура не має елементів конструкції, що коливаються або обертаються, що разом з високою роздільною здатністю обумовлює кращі геометричні властивості знімків.

Знімки цього вперше було отримано 1980 р. з допомогою експериментальної системи МСУ-Е на супутнику «Метеор-30». На супутнику "Ресурс-01" з 1988 р. апаратура МСУ-Е дає знімки в 3 спектральних зонах з роздільною здатністю 45 м при охопленні 45 км; для розширення смуги охоплення використовуються 2 сканери. Інформація з цих супутників надходить у цифровій формі та призначена для автоматизованої обробки.

Фототелевізійні фотографіїотримують за допомогою фотокамери, що забезпечує хорошу якість зображення. Передача експонованого та проявленого на борту зображення на Землю йде телевізійними каналами зв'язку. Фототелевізійний метод зйомки відіграв важливу роль під час зйомки планет.

Застосування фототелевізійних знімків відноситься до перших років космічних досліджень, коли якість телевізійних зображень змушувало звертатися до фотографування з борту космічних носіїв навіть при неможливості доставки знятої плівки на Землю, використовуючи телевізійний метод передачі знімків. Використання цих знімків було особливо важливо при дослідженнях Місяця та Марса.

Знімки у тепловому інфрачервоному діапазоні.Тепловий інфрачервоний діапазон охоплює довжини хвиль від 3 до 1000 мкм, проте більшість його променів не пропускається атмосферою. Є лише три вікна прозорості з довжинами хвиль 3 - 5, 8 -14 та 30 - 80 мкм, перші два з яких використовуються для зйомки. Інтенсивність випромінювання Сонця у цьому діапазоні незначна, зате хвилі довжиною 10 - 12 мкм доводиться максимум власного теплового випромінювання Землі. Оскільки в різних об'єктів земної поверхні (суші, води, по-різному зволожених ґрунтів тощо) воно неоднакове, з'являється можливість за даними реєстрації цього випромінювання судити про характер випромінюючих об'єктів. Реєструючі прилади, що працюють у цьому діапазоні (теплові інфрачервоні радіометри), дають сигнали різної сили об'єктів з різною температурою. При побудові цих сигналів зображення - теплового інфрачервоного знімка - отримують просторово зафіксовані температурні відмінності об'єктів зйомки. Зазвичай на таких знімках холодні об'єкти виглядають світлими, теплі - темними з усією гамою температурних переходів. Зйомку можна проводити вночі - на затіненій стороні Землі, а також в умовах полярної ночі. Зйомці заважає хмарність, тому що в цьому випадку реєструються температури не земної поверхні, а верхньої кромки хмар.

Крім прямого визначення температурних режимів видимих ​​об'єктів і явищ (як природних, так і штучних), теплові знімки дозволяють опосередковано виявляти те, що приховано під землею - підземні річки, трубопроводи і т.п. процеси підземної ерозії.

Дистанційне зондування в тепловій інфрачервоній області спектра - більш складне завдання, ніж у видимій та ближній інфрачервоній областях. Це зумовлено тим, що в тепловій області вимірювання чутливі до температури, яка характеризується такими властивостями для відповідних природних об'єктів:

Ці об'єкти можуть запасати і певний час звільняти збережене тепло, тобто. фактична температура визначається як поточними умовами вимірювань, а й передісторією нагрівання тієї чи іншої об'єкта;

На земній поверхні теплова енергія залежить не тільки
від сонячної радіації, а й від турбулентного теплообміну поверхні та випаровування вологи.

Тим самим було при визначенні температури земної поверхні за даними дистанційного зондування з точки зору ідентифікації теплових властивостей об'єктів дослідження необхідно враховувати обмін та зміни енергетичних потоків та еволюцію температури поверхні у часі. Зазвичай поверхню суші та океани поглинають сонячну енергію вдень і перевипромінюють частину запасеної енергії в тепловій області спектра в нічний час. Водночас атмосфера має власне теплове випромінювання, що визначає складний характер балансу радіаційних та теплових потоків. У нічний час доби ця «ускладнена» теплова енергія перевипромінюється до наступного циклу сонячного нагрівання неоднаково для різних гірських порід, ґрунтово-рослинного покриву та водних поверхонь внаслідок їх різної теплоінерційної здатності.

Знімки у радіодіапазоні.Для дистанційного вивчення Землі використовується ультракороткохвильовий діапазон радіохвиль з довжинами 1 мм - 10 м, точніше його найбільш короткохвильова частина (1 мм - 1 м), звана надвисокочастотним (НВЧ) діапазоном (у зарубіжній літературі його називають мікрохвильовим). Він значною мірою вільний від впливу атмосфери: вікно прозорості охоплює довжини хвиль від 1 см до 10 м. При зйомці в ультракороткохвильовому діапазоні фіксується або власне випромінювання Землі цього діапазону (пасивна радіометрія), або відбите штучне випромінювання (активна радіолокація).

При пасивній зйомці одержують мікрохвильові радіометричні знімки.З допомогою мікрохвильових радіометрів реєструється мікрохвильове випромінювання різних об'єктів - звані радиояркостные температури. Така зйомка називається радіотепловою або мікрохвильовою радіометричною. За сигналами випромінювання будується просторове зображення - мікрохвильовий радіометричний знімок, на якому по-різному зображуються об'єкти, що мають неоднакові випромінювальні властивості. Випромінювальні характеристики різних природних та штучних об'єктів у цьому діапазоні неоднакові. Так, випромінювання металів мінімально практично дорівнює 0; випромінювання рослинності та сухого ґрунту визначається коефіцієнтом 0,9, а води - 0,3. Це дозволяє розділяти на знімках об'єкти з різними випромінювальними властивостями, зокрема, різні за вологістю грунту, води з різним ступенем солоності, об'єкти з різною кристалічною структурою, промерзання грунтів. На таких знімках по-різному виглядають морські льоди різного віку - однорічні та багаторічні - які можуть не відрізнятися на звичайних знімках в оптичному діапазоні.

При активній зйомці радіолокації отримують власне радіолокаційні знімки.На носії встановлюється активне джерело радіовипромінювання з антеною, що діє за принципом перегляду місцевості впоперек лінії маршруту. Надісланий до Землі вузьконаправлений сигнал по-різному відбивається поверхнею і вловлюється реєструючою апаратурою. З таких рядкових сигналів формуються знімки радіолокацій, на яких відображаються шорсткість поверхні, її мікрорельєф, особливості структури і склад порід, що складають поверхню.

При розмірах нерівностей поверхні менше півдовжини хвилі поверхня об'єкта для радіохвиль як би гладка (дзеркаліт) і зображується на знімках радіолокацій найбільш темним тоном (піщані пляжі, солончаки, токіри, гладка водна поверхня). При розмірі нерівностей більше півдовжини хвилі відбувається розсіювання та дифузне відображення енергії, що залежить від величини нерівностей, їх форми, орієнтування по відношенню до радіопроменя. Вони зображуються сірим тоном різної густини. Рослинність збільшує поглинання радіохвиль та зображується світлим тоном. Таке поверхневе радіолокаційне зондування ведуть, використовуючи хвилі сантиметрового діапазону. Генеруючи випромінювання різних довжин хвиль, можна отримувати інформацію про об'єкти на певній глибині. Радіолокатори підповерхневого зондування працюють у дециметровому та метровому діапазоні (1-30 м). Вони виявляють підповерхневі неоднорідності ґрунтів, дозволяючи визначати глибину їх залягання та потужність. Наприклад, у діапазоні 0,5 – 1 м фіксуються прісні грунтові води в пісках на глибині до 20 м.

Радіолокаційні знімки можуть застосовуватися для вивчення хвилювання та приповерхневих вітрів, дослідження поверхневих та підповерхневих структур, пошуків лінз підземних вод, вивчення рослинності, картографування використання земель, вивчення міст та вирішення інших завдань.

Пасивна та активна зйомка в радіодіапазоні відрізняється від інших видів зйомки своєю погодністю, обумовленою абсолютною прозорістю атмосфери для хвиль цього діапазону спектру. Вона може проводитися вночі, при хмарності, тумані, дощі. Саме тому важливим є застосування даного діапазону для космічних зйомок, особливо для оперативних цілей.

№ 26. Дистанційні методи досліджень у сучасній географії

Дані дистанційного зондування

Матеріали дистанційного зондування отримують у результаті неконтактної зйомки з літальних повітряних та космічних апаратів, суден та підводних човнів, наземних станцій. Деякі види дистанційного зондування схематично зображені на рис. 10.1. Одержувані документи дуже різноманітні за масштабом, роздільною здатністю, геометричними, спектральними та іншими властивостями. Все залежить від виду та висоти зйомки, застосовуваної апаратури, а також від природних особливостей місцевості, атмосферних умов тощо.

Головні якості дистанційних зображень, особливо корисні для складання карт, - це їхня висока детальність, одночасне охоплення просторів, можливість отримання повторних знімків та вивчення важкодоступних територій. Завдяки цьому дані дистанційного зондування знайшли в

картографії різноманітне застосування: їх використовують для складання та оперативного оновлення топографічних та тематичних карт, картографування маловивчених та важкодоступних районів (наприклад, високогір'я). Нарешті, аеро- та космічні знімки служать джерелами для створення загальногеографічних та тематичних фотокарток (див. Розд. 11.5).

Зйомки ведуть у видимій, ближній інфрачервоній, тепловій інфрачервоній, радіохвильовій та ультрафіолетовій зонах спектру. При цьому знімки можуть бути чорно-білими зональними і панхроматичними, кольоровими, кольоровими спектрозональними і навіть для кращої помітності деяких об'єктів - хибно-кольоровими, тобто. виконаними в умовних кольорах. Слід зазначити особливі переваги зйомки в радіодіапазоні. Радіохвилі, майже не поглинаючись, вільно проходять через хмарність та туман. Нічна темрява теж не перешкода для зйомки, вона ведеться за будь-якої погоди та у будь-який час доби.

Фотографічні знімки - це результат покадрової реєстрації власного чи відбитого випромінювання земних об'єктів на світлочутливу плівку. p align="justify"> Аерофотознімки отримують з літаків, вертольотів, повітряних куль, космічні знімки -з супутників і космічних кораблів, підводні - з підводних суден і барокамер, що опускаються на глибину, а наземні - за допомогою фототеодолітів.

Крім одиночних планових знімків як джерела використовують стереопари, монтажі, фотосхеми та фотоплани, панорамні знімки та фотопанорами, фронтальні (вертикальні) фотознімки та ін.

На відміну від фотографічних, телевізійні знімки і телепанорами отримують шляхом реєстрації зображення на світлочутливих екранах передаючих телевізійних камер (відіко-нов). Зйомка з борту літака або з супутника захоплює досить велику смугу місцевості - шириною від 1 до 2 тис. км. залежно від висоти польоту та технічних характеристик знімальної системи. Високоорбітальні супутники дозволяють отримувати зображення всієї планети загалом і режимі реального часу передавати їх у наземні пункти прийому дистанційної інформації. Тому телевізійна зйомка зручна для оперативного картографування та стеження (моніторингу) за земними об'єктами та процесами. Однак за своєю роздільною здатністю та величиною геометричних спотворень телевізійні зображення поступаються фотознімкам.

Телевізійні знімки бувають вузько- та широкосмуговими, вони охоплюють різні зони спектру, можуть мати різну розгортку тощо. Особливий вид джерел - фототелевізійні знімки, у яких детальність фотографій поєднується з оперативністю передачі зображень телевізійними каналами.

Найбільш широко у картографуванні використовують сканерні знімки, смуги, «сцени», одержувані шляхом поелементної та рядкової реєстрації випромінювання об'єктів земної поверхні. Саме слово "сканування" означає кероване переміщення променя або пучка (світлового, лазерного та ін) з метою послідовного огляду (огляду) будь-якої ділянки.

Під час зйомки з літака або супутника скануючий пристрій ( дзеркало або призма , що гойдається ) послідовно , смуга за смугою , переглядає місцевість упоперек напрямку руху носія . Відбитий сигнал надходить на точковий фотоприймач, і в результаті виходять знімки зі смужковою або малою структурою, причому рядки складаються з невеликих елементів - пікселів. Кожен із них відбиває сумарну усереднену яскравість невеликого ділянки місцевості, отже деталі всередині пікселя нерозрізняються. Піксел - це елементарна комірка сканерного зображення.

При польоті зйомка ведеться постійно, тому сканування охоплює широку безперервну смугу (або стрічку) місцевості. Окремі ділянки смуги називають сценами. В цілому сканерні зображення поступаються якістю кадровим фотографічним знімкам, проте оперативне отримання зображень у цифровій формі має величезну перевагу перед іншими видами зйомки.

Існує ряд модифікацій сканерної зйомки, що дають зображення з іншими геометричними та радіометричними властивостями. Так, скануючі пристрої з лінійками напівпровідникових приймачів забезпечують зйомку відразу цілого рядка, причому вона виходить у проекції, близької до центральної, що суттєво зменшує геометричні спотворення. На цьому принципі заснована зйомка за допомогою багатоелементних лінійних та матричних приймачів випромінювання (приладів із зарядовим зв'язком – ПЗЗ). Вони дають можливість отримувати каналами радіозв'язку знімки дуже високого дозволу на місцевості - до декількох метрів.

Для картографування великих територій використовують монтажі сканерних знімків і навіть особливі «фотопортрети», які передають вигляд великих ділянок планети, материків і країн так, як вони видно з космосу.

Радіолокаційні знімки отримують із супутників та літаків, а гідролокаційні знімки - при підводній зйомці дна озер, морів та океанів. Бортові радіолокатори бокового огляду, встановлені на аеро-, космічних та підводних носіях, ведуть зйомку по правому та лівому бортах перпендикулярно до руху носія.

Завдяки бічному огляду на знімках чудово проявляється рельєф місцевості, чітко читаються деталі його розчленування, характер шорсткості. Під час зйомки океанів добре видно хвилювання водяної поверхні. Радіолокація дозволила вперше докладно картографувати рельєф далеких планет.

Серед нових видів локаційних зображень відзначимо знімки, що отримуються в ультрафіолетовому івидимому діапазонах за допомогою лазерних локаторів - лідарів. Безперервне технічне вдосконалення сканерних та локаційних систем, множинність знімальних діапазонів, можливості їх широкого комбінування - все це створює воістину невичерпну різноманітність джерел для тематичного картографування.

Особливого значення для картографування має багатозональна зйомка. Суть її в тому, що та сама територія (або акваторія) одночасно фотографується або сканується в декількох порівняно вузьких зонах спектру. Комбінуючи зональні знімки, можна отримувати так звані синтезовані зображення, на яких найкраще проявлені ті чи інші об'єкти. Наприклад, підбираючи різні поєднання, можна досягти найкращого зображення водних об'єктів, геологічних відкладень певного мінералогічного складу, різних порід лісу, сільськогосподарських угідь під тими чи іншими культурами тощо. Тому матеріали багатозональної зйомки - цінне джерело, особливо упорядкування тематичних карт.

Дистанційні методи – методи вивчення Землі та інших космічних тіл з повітряних або космічних літальних апаратів. До складу дистанційних методів входять аерозйомка, космічна зйомка, дешифрування знімків та візуальні спостереження: огляд території спостерігачем з борту літального апарату.

Аерозйомка - зйомка земної поверхні з літальних апаратів з використанням знімальних систем (приймачів інформації), що працюють у різних ділянках спектра електромагнітних хвиль. Розрізняють: -Фотографічну аерозйомку (аерофотозйомку); - телевізійну аерозйомку; - теплову аерозйомку; - радіолокаційну аерозйомку; і - багатозональну аерозйомку.

Отримані в результаті аерознімки (аерофотознімки) можуть бути: - плановими, якщо вісь апарата, що знімає, розташовувалася прямовисно; або - перспективними, якщо вісь апарата, що знімає, розташовувалася похило.

Залежно від висоти зйомки та апаратури, що застосовується, знімки мають різні масштаб, подробиця і оглядовість.

Дешифрування знімків - дослідження аеро- та космічних знімків, визначення об'єктів, які на них зображені, встановлення між ними взаємозв'язків. Дешифрування знімків – найважливіший дистанційний метод вивчення Землі.

Початок форми

Космічна зйомка – фотографічна, телевізійна тощо. зйомка Землі, небесних тіл і космічних явищ апаратурою, яка знаходиться за межами атмосфери Землі (на штучних супутниках Землі, космічних кораблях тощо) і дає зображення в різних галузях електромагнітного спектру.

Отримані в результаті космічної зйомки космічні знімки відрізняються від аероснімків набагато більшою оглядовістю, величезним охопленням території: на знімку середнього масштабу 3-4 тис.кв.км, на знімку дрібного масштабу - десятки тисяч кв.км. Середній масштаб космічних знімків Землі 1:1000000, 1:10000000.

Залежно від положення осі апарата, що знімає, розрізняють планову і перспективну космічні зйомки.

Для спостереження Землі з космосу використовують дистанційні методи: дослідник має можливість на відстані отримувати інформацію про об'єкт, що вивчається.

Дистанційні методи, зазвичай, є непрямими, тобто. з їх допомогою вимірюють параметри об'єктів, що не цікавлять нас, а деякі пов'язані з ними величини. Наприклад, нам необхідно оцінити стан сільськогосподарських посівів. Але апаратура супутника реєструє лише інтенсивність світлового потоку цих об'єктів у кількох ділянках оптичного діапазону. Щоб "розшифрувати" такі дані, потрібні попередні дослідження, що включають різні експерименти з вивчення стану рослин контактними методами; з вивчення відбивної здатності листя у різних ділянках спектра і за різному взаємному розташуванні джерела світла (Сонця), листя і вимірювального приладу. Далі необхідно визначити, як виглядають ті ж об'єкти з літака, і лише після цього судити про стан посівів за супутниковими даними.

Дистанційні методи ділять на активні та пасивні. При використанні активних методів супутник посилає Землю сигнал власного джерела енергії (лазера, радіолокаційного передавача), реєструє його відбиток. Радіолокація дозволяє "бачити" Землю крізь хмари. Найчастіше застосовують пасивні способи, коли реєструється відбита поверхнею енергія Сонця чи теплове випромінювання Землі. Головними перевагами космічних засобів, при використанні їх для вивчення природних ресурсів та контролю навколишнього середовища є: оперативність, швидкість отримання інформації, можлива доставка її споживачеві безпосередньо в ході прийому з КА, різноманітність форм наочності результатів, економічність.

Таблиця №1 Діапазони хвиль електромагнітних випромінювань.

Методи вивчення Землі із космосу не випадково відносять до високих технологій. Це пов'язано не тільки з використанням ракетної техніки, складних оптико-електронних приладів, комп'ютерів, а й з новим підходом до інтерпретації результатів вимірювань. І хоча трудомісткі підсупутникові дослідження проводяться на невеликій площі, вони дають можливість узагальнювати дані на величезні простори і навіть на всю земну кулю. Широта охоплення є характерною рисою супутникових методів дослідження Землі. До того ж ці методи, як правило, дозволяють отримувати результат за порівняно короткий інтервал часу.

Початок форми

Фотографічну зйомку Землі з висот понад 150 - 200 км прийнято називати космічною. Відмінною рисою КС є високий рівень оглядовості, охоплення одним знімком великих площ поверхні. Залежно від типу застосовуваної апаратури та фотоплівок, фотографування може проводитися у всьому видимому діапазоні електромагнітного спектру, в окремих його зонах, а також у ближньому інфрачервоному інфрачервоному діапазоні.

Масштаби зйомки залежать від двох найважливіших параметрів: висоти зйомки та фокусної відстані об'єктива. Космічні фотоапарати в залежності від нахилу оптичної осі дозволяють отримувати планові та перспективні знімки земної поверхні. В даний час для зйомок з космосу найчастіше використовуються багатоспектральні оптико-механічні системи - сканери, встановлені на ШСЗ різного призначення. За допомогою сканерів формуються зображення, що складаються з багатьох окремих, послідовно одержуваних елементів. Термін "сканування" означає розгортку зображення за допомогою скануючого елемента (качається або обертового дзеркала), що поелементно переглядає місцевість поперек руху носія і посилає променистий потік в об'єктив і далі на точковий датчик, що перетворює світловий сигнал електричний. Цей електричний сигнал надходить на приймальні станції каналами зв'язку. Зображення місцевості отримують безперервно на стрічці, що складається зі смуг - сканів, складених окремими елементами - пікселями. Сканерні зображення можна отримати у всіх спектральних діапазонах, але особливо ефективним є видимий та ІЧ-діапазони.

Радіолокаційна (РЛ) або радарна зйомка – найважливіший вид дистанційних досліджень. Використовується в умовах, коли безпосереднє спостереження поверхні планет утруднено різними природними умовами: щільною хмарністю, туманом тощо. Вона може проводитись у темний час доби, оскільки є активною. Для радарної зйомки зазвичай використовуються радіолокатори бічного огляду (ЛПВ), встановлені на літаках та ШСЗ.

За допомогою ЛПВ радіолокаційна зйомка здійснюється в радіодіапазоні електромагнітного спектра. Сутність зйомки полягає в посилці радіосигналу, що відображається по нормалі від об'єкта, що вивчається і фіксується на приймачі, встановленому на борту носія. Радіосигнал виробляється спеціальним генератором. Час повернення їх у приймач залежить від відстані до об'єкта, що вивчається. Цей принцип роботи радіолокатора, що фіксує різний час проходження зондувального імпульсу до об'єкта та назад, використовується для отримання РЛ-знімків. Зображення формується світловою плямою, що біжить по рядку. Чим далі об'єкт, тим більше часу треба на проходження сигналу, що відображається до його фіксації електронно-променевою трубкою, поєднаною зі спеціальною кінокамерою.

Інфрачервона (ІЧ), або теплова, зйомка ґрунтується на виявленні теплових аномалій шляхом фіксації теплового випромінювання об'єктів Землі, обумовленого ендогенним теплом або сонячним випромінюванням. 0на. широко застосовується у геології. Температурні неоднорідності Землі виникають у результаті неоднакового нагрівання різних її ділянок.

Спектрометрична (СМ) зйомка проводиться з метою вимірювання відбивної спроможності гірських порід. Знання значень коефіцієнта спектральної яскравості гірських порід розширює можливості реологічного дешифрування, надає йому більшої достовірності. Гірські породи мають різну відбивну здатність, тому відрізняються величиною коефіцієнта спектральної яскравості.

Лідарна зйомка є активною і заснована на безперервному отриманні відгуку від поверхні, що відбиває, що підсвічується лазерним монохроматичним випромінюванням з фіксованою довжиною хвилі. Частота випромінювача налаштовується на резонансні частоти поглинання сканованого компонента (наприклад, приповерхневого метану), так що у разі його помітних концентрацій співвідношення відгуків у точках концентрування і поза ними будуть різко підвищеними. Фактично - лідарна спектрометрія це геохімічна зйомка приповерхневих шарів атмосфери, орієнтована виявлення мікроелементів чи його сполук, концентрованих над сучасно активними геоекологічними об'єктами.

Вступ

Аналітична хімія- це наука про визначення хімічного складу речовини та частково їх хімічної будови. Методи аналітичної хімії дозволяють відповідати на питання про те, з чого складається речовина, які компоненти входять до її складу. Ще важливіше: яка кількість цих компонентів або яка їхня концентрація. Ці методи часто дають змогу дізнатися, у якій формі даний компонент є у речовині.

До завдання аналітичної хімії входить розробка теоретичних основ методів, встановлення меж їх застосування, оцінка метрологічних та інших характеристик, створення методик аналізу різних об'єктів

Можна виділити три функції аналітичної хімії як галузі знання:

1) Вирішення загальних питань аналізу

2) Розробка аналітичних методів

3) Вирішення конкретних завдань аналізу

Хімічний аналіз може бути різним. Якісний та кількісний, валовий та локальний, диструктивний та недиструктивний, контактний та дистанційний.

Метою даного реферату є докладніше вивчення дистанційного аналізу, його механізму.

Дистанційне зондування.

Дистанційне зондування – це збір інформації про об'єкт або явище за допомогою реєструючого приладу, що не перебуває у безпосередньому контакті з даним об'єктом або явищем. Термін "дистанційне зондування" зазвичай включає реєстрацію (запис) електромагнітних випромінювань за допомогою різних камер, сканерів, мікрохвильових приймачів, радіолокаторів та інших приладів такого роду. Дистанційне зондування використовується для збору та запису інформації про морський день, про атмосферу Землі, про Сонячну систему. Воно здійснюється із застосуванням морських суден, літаків, космічних літальних апаратів та наземних телескопів. Науки, орієнтовані польові роботи, до яких належать такі, як геологія, лісівництво і географія, також зазвичай використовують дистанційне зондування для збору даних з метою проведення своїх досліджень.

Дистанційне зондування охоплює теоретичні дослідження, лабораторні роботи, польові спостереження та збирання даних з борту літаків та штучних супутників Землі. Теоретичні, лабораторні та польові методи важливі також для отримання інформації про Сонячну систему, і колись їх почнуть використовувати для вивчення інших планетних систем Галактики. Деякі найрозвиненіші країни регулярно запускають штучні супутники для сканування Землі та міжпланетні космічні станції для досліджень далекого космосу.

У системі такого типу є три основні компоненти: пристрій для формування зображення, середовище для реєстрації даних та база для проведення зондування. Як простий приклад такої системи можна навести фотографа-аматора (база), який використовує для зйомки річки 35-мм фотоапарат (прилад-візуалізатор, що формує зображення), який заряджений високочутливою фотоплівкою (реєструюче середовище). Фотограф знаходиться на певній відстані від річки, проте реєструє інформацію про неї і зберігає її на фотоплівці.
Прилади, що формують зображення, діляться на чотири основні категорії: фото- та кінокамери, багатоспектральні сканери, радіометри та активні радіолокатори. Сучасні однооб'єктивні дзеркальні фотокамери створюють зображення, фокусуючи ультрафіолетове, видиме або інфрачервоне випромінювання, що надходить від об'єкта, на фотоплівці. Після прояву плівки виходить постійне (здатне зберігатися тривалий час) зображення. Відеокамера дозволяє отримувати зображення на екрані; постійним записом у цьому випадку буде відповідний запис на відеострічці або фотографію, зроблену з екрана. У всіх інших системах візуалізації зображень використовуються детектори або приймачі, що мають чутливість на певних довжинах хвиль спектру. Фотоелектронні помножувачі та напівпровідникові фотоприймачі, що використовуються у поєднанні з оптико-механічними сканерами, дозволяють реєструвати енергію ультрафіолетової, видимої, а також ближньої, середньої та далекої ІЧ-ділянок спектру та перетворювати її на сигнали, які можуть давати зображення на плівці. Енергія мікрохвиль (діапазон надвисоких частот, НВЧ) подібним чином трансформується радіометрами або радіолокаторами. У сонарах для отримання зображень на фотоплівці використається енергія звукових хвиль.
Прилади, що використовуються для візуалізації зображень, розміщують на різних базах, у тому числі на землі, суднах, літаках, повітряних кулях та космічних літальних апаратах. Спеціальні камери і телевізійні системи повсякденно використовуються для зйомки фізичних і біологічних об'єктів, що представляють інтерес на землі, на морі, в атмосфері і космосі. Спеціальні камери уповільненої кінозйомки застосовуються для реєстрації таких змін земної поверхні, як ерозія морських берегів, рух льодовиків та еволюція рослинності.
Фотографії та зображення, зроблені в рамках програм аерокосмічної зйомки, належним чином обробляються та зберігаються. У США та Росії архіви для таких інформаційних даних створюються урядами. Один із основних архівів такого роду в США, EROS (Earth Resources Obsevation Systems) Data Center, підпорядкований Міністерству внутрішніх справ, зберігає прибл. 5 млн. аерофотознімків та прибл. 2 млн. зображень, отриманих із супутників "Лендсат", а також копії всіх аерофотознімків та космічних знімків поверхні Землі, що зберігаються в Національному управлінні з аеронавтики та дослідження космічного простору (НАСА). До цієї інформації є відкритий доступ. Великі фотоархіви та архіви інших ізоматеріалів є у різних військових та розвідувальних організацій.
Найважливіша частина дистанційного зондування – аналіз зображень. Такий аналіз може виконуватися візуально, візуальними методами, посиленими застосуванням комп'ютера, і повністю комп'ютером; останні два включають аналіз даних у цифровій формі. Спочатку більшість робіт з аналізу даних, отриманих дистанційним зондуванням, виконували візуальне дослідження індивідуальних аерофотознімків або шляхом використання стереоскопа та накладання фотографій з метою створення стереомоделі. Фотографії були зазвичай чорно-білими та кольоровими, іноді чорно-білими та кольоровими в ІЧ-променях або – в окремих випадках – багатозональними. Основні користувачі даних, одержуваних при аерофотозйомці, - це геологи, географи, лісівники, агрономи і, звісно, ​​картографи. Дослідник аналізує аерофотознімок у лабораторії, щоб безпосередньо витягти з нього корисну інформацію, нанести її потім на одну з базових карт та визначити області, в яких треба буде побувати під час польових робіт. Після проведення польових робіт дослідник ще раз оцінює аерофотознімки та використовує отримані з них та в результаті польових зйомок дані для остаточного варіанту карти. Такими методами готують до випуску безліч різних тематичних карт: геологічних, карт землекористування та топографічних, карт лісів, ґрунтів та посівів. Геологи та інші вчені ведуть лабораторні та польові дослідження спектральних характеристик різних природних та цивілізаційних змін, що відбуваються на Землі. Ідеї ​​таких досліджень знайшли застосування в конструкції багатоспектральних сканерів MSS, які використовуються на літаках та КЛА. Штучні супутники Землі "Лендсат" 1, 2 та 4 мали на борту MSS із чотирма спектральними смугами: від 0,5 до 0,6 мкм (зелена); від 0,6 до 0,7 мкм (червона); від 0,7 до 0,8 мкм (ближня ІЧ); від 0,8 до 1,1 мкм (ІЧ). На супутнику "Лендсат 3" використовується також смуга від 10,4 до 12,5 мкм. Стандартні складові зображення із застосуванням методу штучного фарбування виходять при комбінованому використанні MSS з першою, другою та четвертою смугами у поєднанні з синім, зеленим та червоним фільтрами відповідно. На супутнику "Лендсат 4" з удосконаленим сканером MSS тематичний картобудівник дозволяє отримувати зображення в семи спектральних смугах: трьох - в області видимого випромінювання, однієї - у ближній ІЧ-області, двох - в середній ІЧ-області та однієї - в тепловій ІЧ-області . Завдяки цьому приладу просторова роздільна здатність була покращена майже втричі (до 30 м) порівняно з тим, що давав супутник "Лендсат", на якому використовувався лише сканер MSS. Оскільки чутливі датчики супутників не призначалися для стереоскопічної зйомки, диференціювати ті чи інші особливості та явища в межах конкретного зображення довелося, використовуючи спектральні відмінності. Сканери MSS дозволяють розрізняти п'ять широких категорій земних поверхонь: вода, сніг та лід, рослинність, оголена порода та ґрунт, а також об'єкти, пов'язані з діяльністю людини. Науковий працівник, добре знайомий з областю, що досліджується, може виконати аналіз зображення, отриманого в одній широкій смузі спектру, яким, наприклад, є чорно-білий аерофотознімок, який у типовому випадку виходить при реєстрації випромінювань з довжинами хвиль від 0,5 до 0,7 мкм (зелена та червона області спектру). Однак зі збільшенням числа нових спектральних смуг очам людини стає все важче проводити різницю між важливими особливостями схожих тонів у різних ділянках спектра. Так, наприклад, тільки один знімальний план, знятий із супутника "Лендсат" за допомогою MSS у смузі 0,5-0,6 мкм, містить прибл. 7,5 млн. пікселів (елементів зображення), кожен з яких може бути до 128 відтінків сірого в межах від 0 (чорний колір) до 128 (білий колір). При порівнянні двох зображень однієї й тієї ж області, зроблених із супутника "Лендсат", доводиться мати справу із 60 млн. пікселів; одне зображення, отримане з "Лендсат 4" та оброблене картопобудівником, містить близько 227 млн. пікселів. Звідси очевидно, що для аналізу таких зображень необхідно використовувати комп'ютери.
При аналізі зображень комп'ютери використовуються для порівняння значень шкали сірого (діапазону дискретних чисел) кожного піксела знімків, зроблених в один і той же день або кілька днів. Системи аналізу зображень виконують класифікацію специфічних особливостей знімального плану з метою складання тематичної карти місцевості. Сучасні системи відтворення зображень дають змогу відтворювати на кольоровому телевізійному моніторі одну або кілька спектральних смуг, відпрацьованих супутником зі сканером MSS. Рухомий курсор встановлюють при цьому на один із пікселів або на матрицю пікселів, що знаходяться в межах деякої конкретної особливості, наприклад водойми. Комп'ютер виконує кореляцію всіх чотирьох MSS-смужок та класифікує всі інші частини зображення, отриманого з супутника, які характеризуються аналогічними наборами цифрових чисел. Дослідник може помітити кольоровим кодом ділянки "води" на кольоровому моніторі, щоб скласти "карту", що показує всі водойми на супутниковому знімку. Ця процедура, відома під назвою регульованої класифікації, дозволяє систематично класифікувати всі частини знімка, що аналізується. Існує можливість ідентифікації всіх основних типів земної поверхні. Описані схеми класифікації за допомогою комп'ютера досить прості, проте навколишній світ складний. Вода, наприклад, не обов'язково має єдину спектральну характеристику. У межах одного знімального плану водоймища можуть бути чистими або брудними, глибокими або дрібними, частково покритими водоростями або замерзлими, і кожен з них має власну спектральну відбивну здатність (а значить, і свою цифрову характеристику). У системі інтерактивного аналізу цифрового зображення IDIMS використовується схема нерегульованої класифікації. IDIMS автоматично поміщає кожен піксел в один із кількох десятків класів. Після комп'ютерної класифікації такі класи (наприклад, п'ять чи шість водних класів) можуть бути зібрані в один. Однак багато ділянок земної поверхні мають досить складні спектри, що ускладнює однозначне встановлення відмінностей між ними. Дубовий гай, наприклад, може виявитися на зображеннях, отриманих з супутника, спектрально не відрізняється від кленового гаю, хоча на землі це завдання вирішується дуже просто. За спектральними характеристиками дуб і клен ставляться до широколистяних пород. Комп'ютерна обробка алгоритмами ідентифікації змісту зображення дозволяє помітно покращити MSS зображення порівняно зі стандартним.
Дані дистанційного зондування є основним джерелом інформації при підготовці карт землекористування та топографічних карт. Метеорологічні та геодезичні супутники NOAA та GOES використовуються для спостереження за зміною хмарності та розвитком циклонів, у тому числі таких, як урагани та тайфуни. Зображення, отримані з супутників NOAA, також використовуються для картування сезонних змін снігового покриву в північній півкулі з метою кліматичних досліджень та вивчення змін морських течій, знання яких дозволяє скоротити тривалість морських перевезень. Мікрохвильові прилади на супутниках "Німбус" використовуються для картування сезонних змін у стані льодового покриву у морях Арктики та Антарктики.
Дані дистанційного зондування з літаків та штучних супутників у дедалі ширших масштабах використовуються для спостереження за природними пасовищами. Аерофотознімки дуже ефективні в лісівництві завдяки високому дозволу, що досягається на них, а також точному виміру рослинного покриву і його зміни з часом.

Дані, отримані дистанційним зондуванням, становлять важливу частину досліджень у гляціології (що мають відношення до характеристик льодовиків та снігового покриву), у геоморфології (форми та характеристики рельєфу), у морській геології (морфологія дна морів та океанів), у геоботаніці (через залежність рослинності від лежать під нею родовищ корисних копалин) та в археологічній геології. У астрогеології дані дистанційного зондування мають першорядне значення вивчення інших планет і місяців Сонячної системи, і навіть у порівняльної планетології вивчення історії Землі. Однак найбільш захоплюючий аспект дистанційного зондування полягає в тому, що супутники, виведені на навколоземні орбіти, вперше надали вченим можливість спостерігати, відслідковувати та вивчати нашу планету як цілісну систему, включаючи її динамічну атмосферу та вигляд суші, що змінюється під впливом природних факторів та діяльності людини. Можливо, зображення з супутників допоможуть знайти ключ до передбачення змін клімату, викликаних у тому числі природними та техногенними факторами. Хоча США та Росія з 1960-х років ведуть дистанційне зондування, інші країни також роблять свій внесок. Японська та Європейська космічні агентства планують вивести на навколоземні орбіти велику кількість супутників, призначених для дослідження суші, морів та атмосфери Землі.

Дистанційні методи дослідження ґрунтового покриву.

Застосування аерокосмічних методів у ґрунтознавстві дало відчутний поштовх розвитку ґрунтового картографування та моніторингу ґрунтового покриву. Ще в 30-ті роки ХХ століття, на зорі застосування аерометодів для вивчення природних ресурсів, відзначалися значні можливості використання дистанційних знімків при складанні детальних ґрунтових карт та для оцінки стану посівів.

Дистанційні методи вивчення ґрунтового покриву засновані на тому, що різні за походженням та ступенем вторинних змін ґрунту по-різному відображають, поглинають та випромінюють електромагнітні хвилі різних зон спектру. Як наслідок, кожен ґрунтовий об'єкт має свій спектрально-яскравий образ, зображений на аеро- та космічних матеріалах. Застосовуючи різні методи обробки аерокосмічних знімків, можна ідентифікувати різні ґрунти та їх окремі характеристики.

Багаторічні дослідження вчених показують, що ґрунти в залежності від вмісту гумусу, вологості, механічного складу, карбонатності, наявності солей, еродованості та інших особливостей зображуються на знімках широкою гамою тонів. Спектральна відбивна здатність досить повно вивчена, у зв'язку з цим слід послатися на фундаментальні дослідження І. І. Карманова, який виміряв за допомогою спектрофотометра СФ-10 коефіцієнти спектрального відображення в діапазоні 400-750 нм 4 тис. ґрунтових зразків.

На чорно-білих знімках ґрунту мають сірий, темно-сірий тон, тоді як рослинність – світлий, світло-сірий. Виняток становлять солончакові, еродовані та піщані ґрунти. У ближній інфрачервоній зоні (0,75-1,3 мкм) для ґрунтів відзначається плавне піднесення кривих. Характер та рівень спектральних кривих дозволяють досить надійно визначати генетичні різниці ґрунтів. Для вивчення ґрунтів при багатозональній зйомці використовують відмінності коефіцієнта спектральної яскравості ґрунтів у різних діапазонах спектру.

При проведенні дистанційних ґрунтових досліджень дуже часто відзначається можливість ідентифікації засолених та солонцюватих ґрунтів. У багатьох випадках це стосується ділянок природного засолення, а також локального засолення, зумовленого іригаційними заходами. Практично відсутні роботи з дистанційної оцінки техногенного засолення у зв'язку з розробкою родовищ нафти та газу.

Техногенне засолення грунтів на нафтових родовищах явище досить часто, воно викликане техногенними потоками, що виливаються на поверхню, що відрізняються високою мінералізацією вод з переважанням в сольовому комплексі хлориду натрію. Засолення обумовлює різку зміну властивостей ґрунтів та викликає збіднення чи переродження рослинного покриву. Насамперед, це стосується солонцюватих ґрунтів. Ґрунтові колоїди, насичені натрієм, піддаються пептизації, ґрунтові агрегати розпадаються, і фізичні властивості ґрунту змінюються. Найбільш очевидні зміни щільності, агрегатного та механічного складу ґрунтів. Не менш суттєві й трансформації органічної складової ґрунтів. Насамперед це виявляється у перерозподілі вихідних запасів ґрунтового органічного вуглецю по генетичних горизонтах через посилення потечності гумусу при утворенні гуматів та фульватів натрію.

Зі сказаного випливає, що техногенне засолення різко змінює різні характеристики грунтів і, як наслідок, спектрально-яскравий образ засолених і солонцюватих грунтів на нафтопромислах характеризується відчутною своєрідністю. У той же час для їх ідентифікації та картування може бути використаний досить багатий досвід вивчення природних засолених територій та ґрунтових масивів, що зазнали засолення в результаті іригаційних заходів.

Ідея про можливість оцінки засолення зрошуваних ґрунтів за дистанційними даними зародилася в 60-ті роки ХХ ст., але перші дані виявилися дуже мізерними. Надалі на підставі досліджень аридних, в основному бавовни, областей були отримані більш детальні результати, з'явилися уявлення про те, яку інформацію про засолення грунтів можна отримати за знімками і які дешифрувальні ознаки грунтів різного типу засолення.

З необхідністю виявляти засолені та солонцюваті ґрунтові різниці доводиться стикатися при великомасштабному ґрунтовому картуванні. Зазначається, що такі різниці добре фіксуються на аеро- та космічних знімках завдяки зміні тону (кольору) та малюнку зображення. За даними Ю. П. Кієнка та Ю. Г. Кельнера космічні знімки з роздільною здатністю понад 10 м передають 100% інформації про форми елементарних ґрунтових структур, для фотографій з нижчою роздільною здатністю (20–30 м) зображуються не більше 80% ґрунтових ареалів.

Прикладне дешифрування космічних знімків передбачає роботу із серіями знімків. Рекомендується використовувати знімки однієї і тієї ж місцевості, що відрізняються яскравістю зображення ідентичних точок залежно від властивостей та стану об'єктів або умов та параметрів зйомки. Найчастіше застосовані з них: знімки в різних спектральних діапазонах, знімки з зоною розчленування по довжинах хвиль, різночасні знімки, знімки за різних умов освітлення, різному напрямку зйомки, знімки різних масштабів, роздільної здатності. Одним із ефективних методичних прийомів є послідовне дешифрування, яке застосовується у тих випадках, коли на різних зональних знімках відображаються різні об'єкти. Наприклад, солончаки та ступінь засолення добре фіксуються на знімках у блакитній зоні, заболочені ділянки та ступінь зволоження – на знімках у ближній інфрачервоній зоні. Послідовне дешифрування передбачає аналіз окремих тимчасових зрізів із складанням різночасних схем дешифрування.

На методиці «поточкового» чи «попіксельного» порівняння дистанційного сигналу для аерокосмічного моніторингу динаміки ґрунтового покриву зупиняється Б. В. Виноградов. Ця методика полягає у порівнянні дистанційного сигналу, виміряного у фотометричних або радіометричних одиницях, одних і тих же ділянок у різні роки та інтерпретації відповідних їм ґрунтових показників. Спосіб поточкового порівняння фотометричних та радіометричних вимірювань різних років досить коректний, але складний. Він вимагає стандартизації природних та технічних умов зйомки, які б дозволили правильну ідентифікацію тих самих точок на послідовних знімках. Крім того, при фотометричному та радіометричному поточковому порівнянні необхідний облік просторово-часової неоднорідності досліджуваної ділянки місцевості. Тимчасові неоднорідності виключаються шляхом порівняння знімків, отриманих в ті самі агрофенологічні фази. Для обліку просторової неоднорідності обчислюються середньозважені показники з елементів, що становить кожну наступну «мішень». Для порівняння використовуються упізнані на послідовних знімках точки, розташовані на розораних полях та посівах культур із покриттям рослинності до 30%. Так при порівнянні ранньолітніх панхроматичних знімків великого масштабу було виявлено динаміку вмісту гумусу в ґрунтах Казахстану. Для стандартизації були використані дві оптичні «реперні» ділянки, коефіцієнт відображення ґрунтів яких свідомо стабільний: це сурчини з викидами лесів на поверхню, де вміст гумусу мізерно мало, а коефіцієнт відображення в спектральному інтервалі 0,3–0,32; та потяги з лугово-каштановими ґрунтами, де вміст гумусу понад 5%, а коефіцієнт відбиття найнижчий – 0,08–0,12.

Завдання виявлення грунтів, що засолюються, є одним з найбільш важливих у процесі дистанційних ґрунтово-меліоративних дослідженнях. При спостереженні за сольовим режимом зрошуваних ґрунтів оцінюють ступінь та тип засолення ґрунтів, спрямованість зміни засоленості порід, запаси солей, причини засолення. Засолення грунтів виявляється дистанційними методами як із безпосередньому появі солей лежить на поверхні грунтів, і зміні відбивної спроможності сільськогосподарських культур внаслідок випадання окремих рослин, їх придушення і появи галофитних бур'янів. За рахунок зазначених явищ змінюються тон та малюнок зображення засолених ґрунтів. Подібні дослідження широко проводилися на зрошуваних масивах у басейнах Амудар'ї та Сирдар'ї.

Великий досвід дистанційної оцінки ґрунтових властивостей отримано при складанні державної ґрунтової карти СРСР з використанням космічної інформації. При цьому застосовувалися багатозональні знімки, упорядники користувалися переважно двома каналами: 0,6–0,7 (червона зона) та 0,8–1,1 мкм (інфрачервона зона).

Під час роботи над картою використовувалися чорно-білі космічні знімки різних масштабів. Для солончаків встановлені плямиста і дрібноплямиста структура фотозображення та від світло-сірого до темно-сірого тон.

Спеціалізована карта «Засолення ґрунтів» складена для Паміро-Алая Як вказують автори, на космічних знімках солончаки та сильнозасолені ґрунти дешифрувалися досить впевнено за фототоном та структурою фотозображення. На космічних знімках також дешифруються невеликі плями слабо- та середньозасолених ґрунтів, розвинених серед незасолених сіроземно-лугових ґрунтів, ці ґрунти на знімках мають плямисте зображення з розпливчастими межами світло-сірого та сірого фототонів.

Процеси засолення оцінювали дистанційними засобами у Південному Ставропілля. Природне засолення у цьому регіоні проявляється переважно у ґрунтах, що формуються на майкопських глинах в умовах підвищеного гідроморфізму. Переважні слабо- і середньосолончакуваті ґрунти мають на аерофотознімках сірий тон, фоновий для подібних територій. На цьому тлі добре виділяються дрібні дуже світлі плями сильно засолених ґрунтів.

Дешифрування засолення зрошуваних ґрунтів аридних територій проводиться за станом бавовнику. Дешифрування по відкритій поверхні ґрунту в цих умовах неможливе, оскільки коефіцієнти спектральної яскравості незасолених аридних ґрунтів та засолених ґрунтів дуже близькі. Основними дешифрувальними ознаками засолення є тон та малюнок фотозображення. За основу взято дві контрастні градації тону: темна – для ділянок з гарним станом бавовнику та світла – для поверхні, позбавленої рослинності. Відсоток світлих плям у межах поля або контуру та їх розмір дозволили встановити та на основі наземних даних статистично обґрунтувати зв'язок фотозображення зі ступенем засолення у метровому шарі ґрунтів. Цей принцип дозволив виділити при візуальному дешифруванні на знімках великого масштабу чотири градації ґрунтів із засолення, на знімках середнього масштабу – три, на космічних знімках – дві.

Вивчення явищ вторинного засолення у зоні впливу інфільтраційних вод проводилося за матеріалами аерофотозйомки на Право-Єгорлицькій зрошувальній системі у Ставропольському краї (Росія).
У 80-90 роки ХХ ст. дешифрування ґрунтових комплексів на космічних знімках здійснювалося переважно засобами структурно-зонального аналізу. Останній полягає в оптичному перетворенні фотознімків та отриманні кількісної оцінки просторово-частотного спектру шляхом оптичної фільтрації найбільш інформативних ознак, що характеризують просторову структуру зображення. В даний час супутники оснащені оптичною скануючою апаратурою високої роздільної здатності, що дозволяє отримувати зображення в цифровому вигляді. У зв'язку з цим замість оптичного спектрального когерентного аналізу застосовуються інші прийоми обробки цифрових вихідних даних.

Суть методики злиття даних полягає у використанні комплексного підходу при отриманні, обробці та інтерпретації аерокосмічної інформації. До методики злиття даних звертаються тоді, коли система, що вивчається методами дистанційного зондування, є слабоструктурованою і досить мінливою в часі. Безумовно, інформація про ґрунтове засолення відноситься до цієї категорії, тому найцікавіші роботи із засолення ґрунтів, опубліковані останнім часом.

У 2003 році опубліковано досить об'ємний огляд, присвячений сучасному стану методів дистанційного зондування як інструменту для оцінки солоності ґрунтів. У цій статті розглядаються різні датчики (в т.ч. аерофотографічні, супутникові та літакові мультиспектральні, мікрохвильові, відео, аерогеофізичні, гіперспектральні, електромагнітні індуктометри) та підходи, використані для дистанційної індикації та картування засолених площ. Відзначається важлива роль обробки вихідних даних дистанційного зондування, серед найбільш ефективних для оцінки засолених ґрунтів обговорюються такі методики, як спектральний поділ, класифікація за максимальною правдоподібністю, класифікація на основі нечітких множин, суміщення діапазонів, аналіз головних компонентів, кореляційні рівняння. Нарешті, стаття показує моделювання тимчасової та просторової мінливості солоності з використанням комбінованих підходів із залученням методик злиття та поділу даних.

Масштабні експериментальні роботи з використання дистанційного зондування для картування ґрунтового засолення проведено 1998-99 р.р. у провінції Альберта (Канада). В рамках цих робіт було вивчено дві ключові ділянки, одну з природним засоленням, другу – засолену внаслідок штучного зрошення. Ґрунтова солоність контролювалася за допомогою наземного електромагнітного індуктометра солоності у шарі ґрунту від 0 до 60 см. Дистанційні дослідження проводилися з використанням мультиспектрального датчика, встановленого на літаку. У перший рік досліджень були отримані знімки з роздільною здатністю 3-4 м, у другій – 0,5 м. Використані чотири діапазони електромагнітних хвиль: блакитний (0,45–0,52 μм), зелений (0,52–0,60 μм ), червоний, однак, використовують елементи Data Fusion Technology.

Процедури «ERDAS Image 8.4» для аналізу космічних знімків та класифікації земної поверхні Кримського півострова використовували В. І. Придатко та Ю. М. Штепа. На основі дешифрування чотирьох знімків «Landsat-7 ETM», отриманих у 1999 та 2000 роках, розроблено класифікацію земної поверхні Криму, у тому числі виділено засолені території.

Застосування методу нечітких множин (fuzzy modelling) підвищення ефективності виділення типів засолених грунтів за даними дистанційного зондування розглядає Д. А. Матернайт. Нею вивчалися знімки Landsat TM, отримані над засоленою площею Болівії. Моделювання з використанням нечітких множин дозволило підвищити точність результатів, відділення ґрунтів з хлорид-сульфатним типом засолення від сульфат-хлоридного досягнуто в 44% випадків. Більш висока точність отримана при поділі сульфат-хлоридних солончаків і солонцюватих ґрунтів, найбільш інформативними виявились дані у ближньому та тепловому інфрачервоних діапазонах спектру.

Для картування засолених ґрунтів запропоновано використовувати інтегровані різночасні класифікації даних дистанційного зондування, фізичні та хімічні властивості ґрунтів та атрибути форм землі]. Три експертні системи, що використовують нечіткі множини та лінгвістичні правила нечітких множин для формалізації експертних знань про актуальну можливість змін, опрацьовано та внесено до ГІС. Системи використовують підхід семантичного імпорту нечітких множин, що дозволяє інтегрувати різнорідні дані до баз даних за правилами нечітких множин. Вихід системи – три карти, що становлять «правдоподібні зміни», «природу змін» та «магнітуду (розміри) змін». Ці карти потім поєднуються з ландшафтною інформацією, представленою на різних шарах ГІС.

В іншій роботі Д. А. Матернайт показано, що рослинність, толерантна до солей, як індикатор для відділення солончаків і солонцюватих ґрунтів від незмінених ґрунтів не завжди застосовується у разі використання оптичних датчиків Landstat TM або Spot. Більш ефективні для цього радіолокаційні матеріали. Метод нечітких множин застосований для класифікації радіолокаційних супутникових образів (JERS-1). Набутий досвід свідчить, що класифікація радіолокаційних даних забезпечує надійне визначення (загальна точність дорівнює 81%) площ, деградованих через процеси засолення та осолонцювання. Основні проблеми з'являються внаслідок різної шорсткості ґрунтів, певні класи поверхонь по шорсткості із засоленими та солонцюватими ґрунтами помилково ставляться до незмінених.

Методики дистанційного зондування, що використовують як показник ступеня засолення ґрунтів тип і стан рослинності, були застосовані для забезпечення широкої просторової оцінки солоності та підтоплення у Східному та Західному графствах Укаро (Австралія). У басейні річок Муррей та Дарлінг (Австралія) проводилися дослідження спектральних особливостей засолених ґрунтів на ділянках зрошення.

Дослідження з метою оцінки впливу солоності ґрунтів на врожай шляхом застосування ГІС та технологій дистанційного зондування здійснено у південно-східній частині долини Харран (Туреччина), де досить широко поширені засолені ґрунти.

Комплексна інтерпретація аерофотоматеріалів використовувалася для виділення в різній мірі засолених орних земель і пусток у провінції Шаньсі (Китай) за даними авторів була досягнута відтворюваність 90%. , датовані 1984-93 роками. Результати обробки різночасних знімків показали, що для 3,74% сільськогосподарських земель у дельті продуктивність ґрунтів зменшується.

Дослідження можливості встановлення солоності гіпсоносних ґрунтів, використовуючи дані Landsat TM, здійснено у провінції Ісмаїлія в Єгипті]. Використовуючи класифікацію контрольованих образів, відокремлені гіпсоносні ґрунти від засолених ґрунтів та від інших ґрунтів. Найбільш ефективно для поділу гіпсоносних та засолених ґрунтів використання теплового діапазону.

Застосування матеріалів космічних зйомок дозволили розвинути новий напрямок у дослідженні засолення ґрунтів. Як показує огляд, дослідження проводять у багатьох країнах, незалежно від цього, є вони власниками космічних апаратів чи ні. Найбільш широко для досліджень застосовуються космічні знімки супутників Landsat, гідністю яких є наявність багатьох каналів зйомки, доступність, роздільна здатність, хороша прив'язка та корекція.

Проблема дистанційної індикації ґрунтового засолення стоїть гостро, особливо у країнах із посушливим кліматом (Австралія, Індія, Туреччина, південь Росії та ін.). Майже завжди використання для оцінки природного та іригаційного засолення ґрунтів дистанційних методів приносить добрі плоди. У багатьох випадках дослідники спираються не стільки на вивчення ґрунтових характеристик, скільки на ступінь деградації рослинності на солончаках та солонцях. Для виявлення та оцінки техногенно засолених ґрунтів також можна використовувати зміну рослинного покриву. Але для них характерні й такі відмінні риси, як своєрідна конфігурація ореолів та різка відмінність від незмінених ґрунтів за багатьма характеристиками, у тому числі й у верхньому приповерхневому шарі. Сучасні прийоми обробки вихідних космічних знімків з відповідною роздільною здатністю дозволяють досить впевнено ідентифікувати такі ефекти. Оскільки техногенне засолення грунтів завжди пов'язане з наявністю технологічного об'єкта, зону пошуку ділянок забруднення можна істотно скоротити, маючи точну карту об'єктів – потенційних забруднювачів грунтів. Така карта створюється з використанням ГІС-технологій, а наявність космічних знімків середньої та високої роздільної здатності з космічних апаратів (КА) Landsat, SPOT, Ikonas, QuickBird в комплексі із засобами обробки, закладеними в сучасних програмах, наприклад ERDAS Imagine, дозволяє вирішити задачу оцінки техногенного засолення ґрунтів на нафтогазових родовищах.

ЗАТВЕРДЖУЮ

Проректор-директор ІПР

"_____" ________ 201 р.

РОБОЧА ПРОГРАМА ДИСЦИПЛІНИ

Дистанційні методи ДОСЛІДЖЕНЬ

НАПРЯМОК ООП: 022000 ЕКОЛОГІЯ ТА ПРИРОДОКОРИСТАННЯ

ПРОФІЛЬ ПІДГОТОВКИ: Геоекологія

КВАЛІФІКАЦІЯ (СТУПЕНЬ): бакалавр

БАЗОВИЙ НАВЧАЛЬНИЙ План ПРИЙОМУ 2010 р. (із змінами 2012 р.)

КУРС 3; СЕМЕСТР 5;

КІЛЬКІСТЬ КРЕДИТІВ: 3

ПЕРЕКВІЗИТИ: Геологія; Географія; Екологія;

КОРЕКВІЗИТИ: Геоінформаційні системи в екології; Ресурси Землі; Охорона навколишнього середовища

ВИДИ НАВЧАЛЬНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ І ТИМЧАСОВИЙ РЕСУРС:

ВИГЛЯД ПРОМІЖНОЇ АТЕСТАЦІЇ: ЗАЛІК У 5 СЕМЕСТРІ

Забезпечуюча кафедра: «Геоекології та геохімії»

ЗАВЕДУЮЧИЙ КАФЕДРОЮ: д. г.-м. н., професор

КЕРІВНИК ООП: д. г.-м. н., професор

Викладач: к. г.н., доцент

Передмова

1. Робоча програма складена на основі Федерального державного освітнього стандарту за напрямом 022000 «Екологія та природокористування», затвердженого 22 грудня 2009 р. № 000

РОЗДІЛЕНО та СХВАЛЕНО на засіданні забезпечує кафедри геоекології та геохімії 13.10.2011 р. протокол

2. Розробники:

доцент кафедри ДЕГГ ____________

3. Зав. забезпечує кафедрою ДЕГГ ____________

4.Робоча програма ПОГОДЖЕНА з інститутом, що випускають кафедрами напряму; ВІДПОВІДАЄ чинному плану.

Зав. що випускає кафедрою ___________

1. Цілі освоєння дисципліни

В результаті освоєння цієї дисципліни студент набуває знання, вміння та навички, що забезпечують досягнення цілей основної освітньої програми «Екологія та природокористування» .

Студент, який вивчив курс «Дистанційні методи дослідження», має знати:

Основні сучасні системи, методи та технології дистанційних методів дослідження навколишнього середовища та спектри розв'язуваних геоекологічних завдань;

Цілі предмета «Дистанційні методи дослідження» досягаються за рахунок виконання комплексу навчально-методичних праць:

Опанування загальнотеоретичних знань про сучасні методи дистанційних досліджень навколишнього середовища;

Вміння на лабораторних заняттях застосовувати сучасні методи дистанційного зондування на вирішення широкого спектра геоекологічних завдань;

Освоєння загальних принципів обробки даних ДМІ, можливість отримання результатів ДМІ, доступу до інформації.

2. Місце дисципліни у структурі ОВП

Дисципліна відноситься до дисциплін математичного та природничого циклу (Б.2). Вона безпосередньо пов'язана з дисциплінами природничо-математичного циклу («Геологія», «Географія», «Екологія» та ін) і частково спирається на освоєні при вивченні даних дисциплін знання та вміння.

Знання та вміння, отримані при освоєнні даної дисципліни, є основою для вивчення низки дисциплін математичного та природничого (Б.2) та професійного (Б.3) циклів: «Ресурси Землі», «Охорона навколишнього середовища», «Оцінка впливу на навколишнє середовище », «Геоекологія», «Основи пошуків та геолого-економічної оцінки природних ресурсів», «Геоінформаційні системи в екології».

3. Результати освоєння дисципліни

Студент, який вивчив дисципліну «Дистанційні методи дослідження», має вміти:

Чітко формулювати завдання, комплексування дистанційних методів під час геоекологічних досліджень різного масштабу та орієнтації моніторингу навколишнього середовища;

Вміти на основі аналізу літературних джерел та комплекту космічних знімків давати оцінку стану навколишнього середовища.

Після вивчення даної дисципліни студенти набувають знання, вміння та досвід, що відповідають результатам основної освітньої програми. Відповідність результатів освоєння дисципліни «Дистанційні методи дослідження» компетенціям ОВП, що формуються, представлено в таблиці.

*Розшифрування кодів результатів навчання та формованих компетенцій представлено у ФГОС ВПО за напрямом підготовки бакалаврів за напрямом 022000 «Екологія та природокористування».

4. Структура та зміст дисципліни

Розділ 1. Вступ

лекції.Визначення та зміст понять «дистанційні методи досліджень» (ДМІ) та «дистанційне зондування землі» (ДЗЗ). Взаємозв'язок із основними дисциплінами навчального плану. Актуальність застосування ДМІ. Основні групи методів. Історичні відомості про використання ДМІ. Розвиток ДМІ та ДЗЗ у Світі, Росії, м. Томську, ТПУ. Наукова та навчальна література, періодичні та інформаційно-довідкові видання.

Розділ 2. Фізичні засади ДМІ. Електромагнітне випромінювання (ЕМІ) як основа ДМІ.

2.1. Загальні відомості про ЕМІ

лекції.Визначення та основні характеристики (параметри) ЕМІ. Шкала довжин хвиль, основні діапазони (випромінювання): космічне, гамма, рентгенівське, оптичне (ультрафіолетове, видиме, інфрачервоне або теплове), радіодіапазон (НВЧ, ВЧ, УКХ, КВ, середньохвильове, довгохвильове), наднизькочастотне (пульсації зірок , вивержень вулканів тощо). Спектральна (довжина хвилі, енергія кванта, інтенсивність…), тимчасова та поляризаційна характеристики ЕМІ. Особливості лазерного випромінювання. Основні діапазони, що використовуються в ДМІ. Основні ДМІ на кшталт вимірюваної енергії та його характеристика (пасивні, активні).

Сонце як основне джерело ЕМІ у природі. Характеристика спектра сонячної радіації

Лабораторна робота 1-2.Заняття з навчально-методичними матеріалами (Альбоми космознімків, зразки дешифрування аерофотознімків, Дешифрування багатозональних аерокосмічних знімків).

2.2. Взаємодія ЕМІ з атмосферою

ЛекціїОсновні фізичні та хімічні параметри атмосфери, що впливають на ЕМІ. Взаємодія ЕМІ з озоном. Зони прозорості атмосфери теплового випромінювання. Взаємодія атмосфери з ЕМІ мікрохвильового діапазону. Причини виборчого поглинання та розсіювання. ЕМІ в атмосфері (розсіяння Релея, Мі). Вплив положення ділянки земної поверхні по відношенню до Сонця на характеристику ЕМІ та особливості застосування ДМІ для вирішення різних завдань.

2.3. Взаємодія ЕМІ з різними речовинами та середовищами на поверхні Землі

лекції.Характеристика основних процесів взаємодії ЕМІ з речовинами лежить на поверхні Землі (відображення, розсіювання, абсорбція , трансмісія, емісія) та його найважливіші константи (альбедо, коефіцієнт поглинання, екстинкція, чисте пропускання, емісія). Основні фактори взаємодії, що впливають на ефективність застосування ДМІ під час вирішення геоекологічних завдань.

Розділ 3. Основні характеристики природних середовищ та матеріалів для ДМІ

3.1. Характеристики гірських порід

лекції.Відбивна та поглинальна здатність гірських порід, їх залежність від мінералогічних та геохімічних характеристик, генетичної породи. Діагностика гірських порід при ДМІ. Вплив вторинних процесів (гідротермальні зміни, вивітрювання) на первинні характеристики порід. Частини спектру ЕМІ, в яких гірські породи мають високі контрастні характеристики.

Вторинне теплове випромінювання (емісія) гірських порід. Взаємозв'язок речовинного складу, генетичних особливостей гірських порід з їх фізичними властивостями та емісією. Умови сприятливі щодо інфрачервоних зйомок.

Використання спектральних характеристик гірських порід при ДМІ з метою геокартування, вирішення геоекологічних завдань, прогнозування та пошуків родовищ корисних копалин.

Лабораторна робота 3.Пошук даних на теми дистанційного зондування в мережі Internet

3.2. Характеристика ґрунтів

лекції.Відбивна та поглинальна здатність ґрунтів, їх відмінність від гірських порід. Причини відмінності. Відмінність основних типів грунтів щодо їх спектральної яскравості. Зв'язок спектральної характеристики ґрунтів з їх основними параметрами (мінеральний та хімічний склад, вміст органіки, вологість, структура та ін.). Спектральні канали вивчення основних характеристик грунтів.

Теплове випромінювання ґрунтів. Основні властивості ґрунтів, що визначають її температурні характеристики.

Використання характеристик ґрунтів при ДМІ для їх картування та вирішення геоекологічних завдань.

3.3. Характеристика рослинності

лекції.Відбивна та пропускна здатність. Спектральні характеристики відбитого і минулого випромінювання при його взаємодії з різними рослинними угрупованнями, з хворим і здоровим листям. Вплив зовнішніх факторів на характеристики рослин (клімат, тип ґрунтів, характер поживних та забруднюючих речовин та ін.).

Характеристика теплового (температурного) випромінювання рослин та його зв'язок із внутрішніми та зовнішніми факторами.

Зміщення спектральних характеристик рослинних угруповань як чуйний індикатор зміни різних факторів навколишнього середовища.

3.4. Характеристика вод озер, річок, морів

лекції.Процеси розсіювання та поглинання світла, що відбуваються в товщі води. Залежність спектральних характеристик води від різних факторів (каламутність, суспензії, планктон, солоність, температура і т. д.) та їх прояв у різних частинах спектру ЕМІ. Актуальність дослідження та моніторингу акваторій дистанційними методами.

Розділ 4. Техніка та методика дистанційних досліджень, характер розв'язуваних завдань. Основні групи ДМІ (космічні, аеро-, наземні), рівень їх розвитку та можливості прогресу, розв'язувані завдання, доступність споживачеві.

4.1. Системи та прилади ДЗ із космосу

лекції.Основні типи космічних носіїв, їх характеристика та можливості вирішення завдань ДЗЗ. Головні типи космічних орбіт (за формою, за нахилом, по відношенню до Сонця або Землі, за висотою) та їх використання для ДЗЗ.

Методи вимірювань та спостережень з космосу (фотографічні, телевізійні, сканерні, радіолокаційні та ін.), розв'язувані завдання, переваги та недоліки.

Вітчизняні та зарубіжні сучасні космічні системи та програми ДЗЗ, порівняльний аналіз, задачі, що вирішуються.

Доступ до інформації ДЗ з космосу споживачів за кордоном, у Росії, у Західному Сибіру, ​​у Томську. Центри, лабораторії, пункти, станції прийому, зберігання та тематичної інтерпретації даних. Можливість доступу до архівних даних, оперативність виконання поточних замовлень, вартість основних послуг.

Регіональні центри: - Західно-Сибірський регіональний центр прийому та обробки супутникових даних (ЗапСиб РЦ ПІД), Центр космічного моніторингу природних ресурсів та процесів Сибіру (ЦКПС); Розв'язувані завдання, можливості створення та використання регіональної ГІС.

Персональні станції прийому (ППЗ) інформації ДЗЗ, основні характеристики, можливості. Вимоги до ПКС.

Використання даних ДЗЗ із космосу при геоекологічних дослідженнях та моніторингу навколишнього середовища.

Лабораторна робота 4-5.Визначення наслідків природних катастроф. Дешифрування знімків.

Лабораторна робота 6-7.Дешифрування космічного знімка та оцінка екологічного стану на заданій території.

4.2. Аерометоди дистанційних досліджень

лекції.Історія розвитку аерометодів. Переваги і недоліки. Характеристика різних методів (фотозйомка, зйомка в ІЧ-діапазоні, радіолокація, магнітометрія, гравіметрія, гамма-спектрометрична та радіометрична зйомки, аерозольні та газові зйомки та ін.). Основні завдання, методика, масштаби робіт.

Лабораторна робота 8-9. Визначення меж водних поверхонь на космічних знімках.

4.3. Наземні системи дистанційних досліджень

лекції.Основні види наземних ДМІ та їх характеристика (фотографічні, геофізичні, телевізійні, лідарні та ін.). Розв'язувані завдання, методика, переваги та недоліки. Нетрадиційні методи ДІ. Можливості різних фірм та наукових центрів м. Томська та ТПУ в організації та проведенні наземних дистанційних досліджень та моніторингу.

Лабораторна робота 10-11.Оцінка антропогенного впливу на довкілля за даними дистанційного зондування землі.

Розділ 5. Комплексування ДМІ

лекції.Раціональне комплексування ДМІ на різних стадіях геоекологічних та геологічних робіт, при організації різних видів екологічного моніторингу. Можливості та високі перспективи використання ГІС-технологій при ДМІ. приклади.

Лабораторна робота 12.Дешифрування та порівняння космознімків із районів екологічних катастроф

Лабораторна робота 13. Захист рефератів

Закріплення теоретичного матеріалу під час проведення практичних робіт із використанням картографічного матеріалу, атласів, спеціальної літератури, виконання проблемно-орієнтованих індивідуальних завдань.

6. Організація та навчально-методичне забезпечення самостійної роботи студентів (CРC)

6.1 Поточна СРСспрямовано поглиблення і закріплення знань, і навіть у розвиток практичних умінь.

Поточна СРС включає такі види робіт:

Робота студентів з лекційним матеріалом, пошук та аналіз літератури та електронних джерел інформації із заданої проблеми;

Вивчення тем, винесених на самостійне опрацювання;

Вивчення теоретичного матеріалу до лабораторних занять;

Підготовка до заліку.

6.2 Творча проблемно-орієнтована самостійна робота (ТСР)спрямована на розвиток інтелектуальних умінь, комплексу універсальних (загальнокультурних) та професійних компетенцій, підвищення творчого потенціалу бакалаврів та полягає у пошуку, аналізі та презентації матеріалів з заданих тем рефератів.

6.2.1. Список тем для самостійної роботи (реферати, КР):

1. Сучасні активні методи ДІ, їх переваги та недоліки.

2. Використання ДМІ при оцінці стану та моніторингу ОС урбанізованих територій.

3. Електромагнітне випромінювання Сонця та його використання при ДМІ.

4. Сучасні ДМІ атмосфери (розв'язувані екологічні завдання, технічні характеристики, методика).

5. Характеристики космічних носіїв та орбіт з позиції їх використання для ДМІ ОС.

6. Комплексування ДМІ у вирішенні завдань гірничо-геологічного моніторингу.

7. Сучасні аерометоди дистанційних досліджень.

8. Найважливіші властивості рослинності, використовувані при ДМИ.

9. Наземні системи дистанційних досліджень ОС.

10. Методи гамма-спектрометрії у геоекології.

11. Доступ споживачів до космічної інформації ДЗ Землі.

12. Найважливіші характеристики ґрунтів, що використовуються при ДМІ.

13. Історія розвитку та сучасний стан ДМІ.

14. Розвиток та стан ДМІ у Західно-Сибірському регіоні та у м. Томську.

15. Взаємодія ЕМІ з атмосферою.

16. Основні характеристики гірських порід, що вивчаються ДМІ.

17. Основні характеристики ґрунтів, що вивчаються ДМІ.

18. Основні характеристики рослинності, що вивчаються ДМІ.

19. Основні характеристики вод озер, річок, морських узбереж, що вивчаються ДМІ.

20. Методи зйомки при ДМІ.

21. Фотографічні методи та їх використання при геологічних та екологічних дослідженнях.

22. Телевізійні методи ДЗ та їх використання при геологічних та екологічних дослідженнях.

23. Сканерні методи ДЗ та їх використання при геологічних та екологічних дослідженнях.

24. Гамма-спектрометричні методи ДЗ та їх використання при геологічних та екологічних дослідженнях.

25. Радіолокаційні методи ДЗ та їх використання при геологічних та екологічних дослідженнях.

26. Лідарні методи ДЗ та їх використання при геологічних та екологічних дослідженнях.

27. Методи ІЧ-зйомки та їх використання при геологічних та екологічних дослідженнях.

28. Голографічні методи ДЗЗ.

29. Сучасні космічні системи ДЗЗ.

30. Аерометоди ДЗЗ.

31. Наземні методи дистанційних досліджень.

32. Нетрадиційні види ДЗ.

33. ДМІ у вирішенні геологічних завдань (картування, прогнозування та пошуки МПІ за видами).

34. Обробка результатів ДЗЗ із застосуванням сучасних технологій.

35. Отримання даних ДЗЗ (зокрема характеристика наземних станцій прийому).

36. ДМІ у нафтогазовій галузі.

37. ДМІ у вирішенні конкретних геоекологічних завдань.

38. ДМІ у моніторингу ОС.

Крім того, допускаються вільні теми щодо конкретних регіонів та районів.

· Визначення наслідків природних катастроф (за даними ДЗ): наслідки цунамі, шторму, повені тощо.

· Моніторинг зміни берегової лінії Аральського моря за даними ДЗ.

· Використання даних ДЗ під час проведення геоекологічних досліджень у районі родовища Самотлор.

· Дистанційне зондування при моніторингу урбанізованих територій (місто…).

· Використання даних ДЗ під час моніторингу території…., забрудненої внаслідок ….

За підсумками роботи подається письмовий звіт у формі курсової роботи та презентація в електронному вигляді, робиться усне повідомлення перед студентами групи.

Основні розділи: вступ, основна частина (з розділами на тему роботи), висновок, список літератури, що включає не менше трьох джерел (20010 – 2012 роки).

6.3 Контроль самостійної роботи

Оцінка результатів самостійної роботи здійснюється у вигляді двох форм: самоконтроль та контроль з боку викладача.

7. Засоби поточної та підсумкової оцінки якості освоєння дисципліни (фонд оціночних засобів)

Контроль знань студентів з дисципліни здійснюється за 2 видами: поточний та підсумковий.

Поточний контроль привчає студентів до систематичної роботи з дисципліни, що вивчається, і дозволяє визначити рівень засвоєння студентами теоретичного матеріалу. Він здійснюється у вигляді контрольних та перевірочних робіт, тестових опитувань. Оцінка знань при поточному контролі здійснюється відповідно до рейтингу – плану з дисципліни.

Підсумковий контроль – відповідно до навчального плану:

5 семестр – залік

1. Дайте визначення поняття «дистанційне зондування»?

2. Що розуміється під спектром ЕМІ?

3. Основні спектральні діапазони ЕМІ, які у ДМИ.

4. Чи належать геофізичні методи до ДМІ?

5. Які наукові відкриття та досягнення лежать в основі ДМІ?

6. Головні етапи у розвитку ДМІ.

7. У чому полягає роль розвитку ДМІ?

8. Коли і в яких цілях у Росії почалося використання аерозйомки?

9. Коли й у яких цілях у Росії почалося широке використання аэрогаммасъёмки?

10. У яких організаціях м. Томська розробляють та застосовують ДМІ?

11. Чи можливо, на звичайній фотографії побачити об'єкт або явище, яке не видно «неозброєним» оком?

12. Чому людське око бачить у діапазоні 0,4 – 0,78 мкм?

13. Чому кажан «бачить» в іншому діапазоні, ніж людина?

14. Що таке пасивні методи та які ДМІ до них належать?

15. Що таке активні методи та які ДМІ до них відносяться?

16. Яка роль Сонця у ДМІ?

17. Які людські органи використовуються при ДМІ?

18. Чим зумовлено появу смуг поглинання в спектрі ЕМІ Сонця, що надходить на поверхню Землі?

19. Вплив атмосферного озону на ЕМІ Сонця?

20. Наскільки атмосфера є прозорою для теплового випромінювання?

21. Що таке емітерна енергія та її значення для ДМІ?

22. Чинники, що визначають поява «теплового парника» в атмосфері?

23. У яких діапазонах спектра ЕМІ атмосфера Землі «прозора»?

24. Переважна висота Сонця при аерокосмічних зйомках?

25. У яких випадках за ДМІ використовується низьке стояння Сонця?

26. Чому використання світлофільтрів дозволяє отримати якісніший знімок?

27. Що таке емісія та її роль для ДМІ?

28. Що розуміємо під «незалежними» параметрами ДЗ?

29. Що розуміємо під «залежними» параметрами ДЗ?

30. Які властивості гірських порід вивчаються ДМИ?

31. Які показники грунтів вивчаються ДМИ?

32. Які властивості рослинності вивчаються ДМИ?

33. Які властивості вод озер, річок, морів вивчаються ДМИ?

34. При якій зйомці чітко видно межі води та суші?

35. Основні типи космічних носіїв апаратури ДЗЗ?

36. Типи космічних орбіт та їх використання для ДМІ?

37. Розв'язувані завдання ДМІ в залежності від висоти космічних орбіт.

38. Види вимірювань і спостережень з космосу, завдання, що вирішуються.

39. Техніка та методика космофотозйомки, розв'язувані завдання.

40. Техніка та методика сканерної космозйомки, розв'язувані завдання.

41. Техніка та методика радіолокаційної зйомки, розв'язувані завдання.

42. Техніка та методика ІЧ-зйомки, розв'язувані завдання.

43. Техніка та методика лідарної зйомки, розв'язувані завдання.

44. Сучасні види космічних систем дослідження ОС.

45. Система вивчення природних ресурсів з урахуванням «Ресурс-О».

46. ​​Як оперативно отримати та (або) замовити дані ДЗЗ?

47. Досвід та перспективи використання ППС.

48. Вимоги до ПКС.

49. Основні види аерометодів та розв'язувані екологічні завдання.

50. Основні положення методики аерогамазйомки та розв'язувані завдання.

51. Види наземних систем дослідження ОС, задачі, що вирішуються.

52. Сучасні ДМІ у прогнозно-пошукових геологічних роботах.

53. Сучасні ДМІ у вивченні природних ресурсів.

54. Сучасні ДМІ в оцінці стану та моніторингу ОС.

55. Сучасні ДМІ у геоекологічному картуванні.

7.3. Приклади питань для іспиту

1. Розвиток та стан ДМІ у Росії. Основні фактори взаємодії ЕМІ з речовинами та середовищами на поверхні Землі.

2. Розвиток та стан ДМІ у Західно-Сибірському регіоні та у м. Томську. Основні сучасні методи спостережень та вимірювань при ДЗЗ із космосу.

3. Сучасні космічні системи дослідження ОС. Випромінювання сонця та його використання при ДМІ.

4. Сучасні фотографічні методи дослідження ОС та їх використання на вирішення екологічних завдань.

Найважливіші властивості вод, що використовуються при ДМИ.

5. Сучасні наземні мобільні методи та засоби дистанційних досліджень та моніторингу ОС. Активні та пасивні ДМІ, переваги та недоліки.

8. Навчально-методичне та інформаційне забезпечення дисципліни

Основна література

1. Антипко дистанційного теплового моніторингу геологічного середовища міських агломерацій. - М.: Надра, 1992. - 15 с.

2. , Шевченко картування на основі космічної інформації. - М.: Надра, 1988. - 221 с.

3. , Гершензон системи дистанційного зондування Землі. - М.: Вид-во А і Б, 1997. - 269 с.

4. Гонин зйомки Землі. - Л.: Надра, 1989. - 255 с.

5. Кабанів моніторинг атмосфери. Ч.1. Науково-методичні засади: Монографія / За загальною ред. . - Томськ: Вид-во «Спектр» Інституту оптики та атмосфери СО РАН, 1997. - 211 с.

6. Кієнко у космічне природознавство та картографування: Підручник для ВНЗ. - М.: Картгеоцентр - Геовидав, 1994. -212 с.

7. , Фрідман гамма-спектрометрії природних середовищ. - 3 видавництва, перероб. та дол. - М.: Вища школа, 1991. - 232 с.

8. // Дослідження Землі із космосу. 2004. №2. С.61-96.

9. Кронберг П. Дистанційне вивчення Землі: основи та методи дистанційних досліджень у геології (переклад з німецької). - М.: Світ, 1988. - 343 с.

10. , Корчуганова методи геології. - М.: Надра, 1993. - 224 с.

11. , Архангельський методи дослідження навколишнього середовища: Навчальний посібник для ВНЗ. - Томськ: Вид-во STT, 200. - 184 с.

12. Поцілунків методи геологічних досліджень: історія, сучасний стан / , // Т. 1: Корисні копалини. – , 2008. – С. 513-518.

13. Протасевич: методи виявлення радіоактивних викидів в атмосферу: Конспект лекцій / ; Томський політехнічний університет. – Томськ: Вид-во ТПУ, 1997. – 36 с.

14. Регіональний моніторинг атмосфери. Ч. ІІ. Нові прилади та методики вимірювань: Колективна монографія / За загальною ред. . - Томськ: Вид-во «Спектр» Інституту оптики та атмосфери СО РАН, 1997. - 295с.

15. Рис дистанційного зондування: пров. з англ. /; пров. , . - М: Техносфера, 2006.

17. Регіональний моніторинг атмосфери. Ч. ІІІ. Унікальні вимірювальні комплекси: Колективна монографія / За загальною ред. . - Томськ: Вид-во «Спектр» Інституту оптики та атмосфери СО РАН, 1998. - 238с.

18. Чандра зондування та географічні інформаційні системи: пров. з англ. / , . – К.: Техносфера, 2008. – 312 с.

19. , Молодчинин стану навколишнього середовища тепловою аерозйомкою. - М.: Надра, 1992. - 64 с.

додаткова література

1. Альбом - СРСР із космосу. - М.: ГУК і К при РМ СРСР, 1982.

2. Альбом - Дешифрування багатозональних аерокосмічних знімків (методики та результати). - НДР. - М.: Наука, 1982.

3. Аерогеофізичні методи прогнозування родовищ урану/Під. ред. . - М.: Атоміздат, 1980. - 129 с.

4. Виноградів моніторинг екосистем. - М.: Наука, 1984. - 152 с.

5. Гарбук системи дистанційного зондування Землі: Монографія / , . - М: Вид-во А і Б, 1997. - 296 с.

6. , Дмитрієвський -аерокосмічне вивчення нафтогазоносних територій. - М.: Наука, 1994. - 288 с.

7. Дистанційні дослідження під час пошуку корисних копалин. - Новосибірськ: Наука, 1986. - 175 с.

8. Дистанційні дослідження при нефтегазопоисковых роботах. - М.: Наука, 1988. - 224 с.

9. , Красильникова природних умов та ресурсів. - М.: Надра, 1988. - 299 с.

10. , Полєтаєв космічної геології. - М.: Надра, 1988. - 235 с.

11. Космічна інформація у геології / За ред. та ін - М.: Наука, 1983. - 536 с.

12. Мелух дослідження з використанням космічних засобів/За ред. . Серія: Охорона природи та відтворення природних ресурсів. - М.: ВІНІТІ, 1988. - Т. 21. - 184 с.

13. Михайлова апаратура дистанційного зондування Землі / , . – М.: Вузовська книга, 2008. – 340 с.

14. та ін. Основи дистанційних методів моніторингу забруднення природного середовища. - Л.: Гідрометеоздат, 19с.

15. , Архангельський методи дослідження навколишнього середовища: Навчальний посібник/Томський політехнічний університет.-Томськ: STT, 2001.-184 c.:

16. Природа Землі з космосу: вивчення природних ресурсів Землі за допомогою даних, що передаються із супутників з радіолокації / За ред. . - Л.: Гідрометеоздат, 1984. - 152 с.

Інтернет ресурси

http://www. *****/ua/index. html

http://www. *****/distzond. html

http://www. *****/

http://www. /photos/digitalglobe-imagery/

http://*****/index. php? r=18&id=6793

http://www. pryroda. / index. php? newsid=1000384

9. Матеріально-технічне забезпечення дисципліни

При вивченні основних розділів дисципліни, виконанні практичних робіт студенти використовують різноманітний картографічний матеріал, що включає атласи Росії, Світу, комплект космо- та аерофотознімків, як у друкованому виданні, так і в електронному вигляді.

Програма складена на основі ФГОС ВПО за напрямом підготовки 022000 «Екологія та природокористування».

Програму схвалено на засіданні кафедри ДЕГГ ІПР

(протокол № ____ від "___" _______ 2011 р.).

Навчальне видання

дистанційні методи досліджень

Робоча програма для студентів, які навчаються за напрямом 022000 Екологія та природокористування за профілем «геоекологія»

Розробники

ДИСТАНЦІЙНІ МЕТОДИ, дистанційного зондування методи (а. remote sensing, distances methods; н. Fernerkundung; ф. teledetection; і. metodos а distancia), — ​​загальна назва методів вивчення наземних об'єктів і космічних тіл неконтактним шляхом на значній відстані або з космосу) різними приладами у різних областях спектру.

Дистанційні методи дозволяють оцінювати регіональні особливості об'єктів, що вивчаються, що виявляються на великих відстанях. Термін набув поширення після запуску в 1957 році першого у світі штучного супутника Землі та зйомки зворотного боку Місяця радянською автоматичною станцією "Зонд-3" (1959).

Розрізняють активні дистанційні методи, засновані на використанні відбитого об'єктами випромінювання після опромінення їх штучними джерелами, та пасивні, які вивчають власне випромінювання тіл та відбите ними сонячне. Залежно від розташування приймачів дистанційні методи поділяють на наземні (у тому числі надводні), повітряні (атмосферні або аеро-) і космічні. За типом носія апаратури дистанційні методи розрізняють літакові, гелікоптерні, аеростатні, ракетні, супутникові дистанційні методи (в - аерофотозйомка, аерогеофізична зйомка та космічна зйомка). Відбір, порівняння та аналіз спектральних характеристик у різних діапазонах електромагнітного випромінювання дозволяють розпізнати об'єкти та отримати інформацію про їх розмір, щільність, хімічний склад, фізичні властивості та стан. Для пошуків радіоактивних та джерел використовується g-діапазон, для встановлення хімічного складу та - ультрафіолетова частина спектру; світловий діапазон найбільш інформативний при вивченні ґрунтів і рослинного покриву, інфрачервона (ІЧ) — дає оцінки температур поверхні тіл, радіохвилі — інформацію про рельєф поверхні, мінеральний склад, вологість і глибинні властивості природних утворень та про атмосферні шари.

За типом приймача випромінювання дистанційні методи поділяють на візуальні, фотографічні, фотоелектричні, радіометричні та радіолокаційні. У візуальному методі (опис, оцінка та замальовки) реєструючим елементом є око спостерігача. Фотографічні приймачі (0,3-0,9 мкм) мають ефект накопичення, проте вони мають різну чутливість у різних областях спектру (селективні). Фотоелектричні приймачі (енергія випромінювання перетворюється безпосередньо на електричний сигнал за допомогою фотомножників, фотоелементів та інших фотоелектронних приладів) також селективні, але більш чутливі і менш інерційні. Для абсолютних енергетичних вимірювань у всіх галузях спектра, і особливо в ІЧ, використовують приймачі, що перетворюють теплову енергію в інші види (найчастіше в електричні), для представлення даних в аналоговій або цифровій формі на магнітних та інших носіях інформації для їх аналізу за допомогою ЕОМ . Відеоінформація, отримана телевізійними, сканерними (рис.), панорамними камерами, тепловізійними, радіолокаційними (бокового та кругового огляду) та іншими системами, дозволяє вивчити просторове положення об'єктів, їхню поширеність, прив'язати їх безпосередньо до карти.

Найбільш повні і достовірні відомості про об'єкти, що вивчаються, дає багатоканальна зйомка - одночасні спостереження в декількох діапазонах спектру (наприклад, у видимому, ІЧ і радіообласті) або радіолокація в поєднанні з методом зйомки вищого дозволу.

У дистанційні методи використовуються для вивчення рельєфу, будови, магнітних і , розробки теоретичних принципів автоматизованих систем космофотогеологічного картування, пошуку та прогнозування родовищ корисних копалин; дослідження глобальних особливостей геологічних об'єктів і явищ, отримання попередніх даних про поверхню Місяця, Венери, Марса та ін. перешкод), формалізацією дешифрувального процесу та створенням на цій основі машинних методів обробки інформації, що дають максимальну об'єктивність оцінок та кореляцій.