Зачем нужны спутниковые фотографии и как наблюдать за изменениями на Земле из космоса

Лесные пожары, таяние ледников, перемещения беженцев и миграция птиц — спутниковые наблюдения дают массу полезной информации для политиков и бизнеса. Тайга.инфо объясняет, кто, как и зачем следит за Землей из космоса.

Зачем нужны спутниковые наблюдения?

Чтобы узнавать о природных бедствиях, отслеживать состояние полей, следить за вырубкой лесов и уровнем воды. Полученные из космоса данные нужны для картирования городской застройки и планирования объектов инфраструктуры. Космические наблюдения позволяют контролировать эффективность работы заводов и портов, оценивать транспортную доступность районов. Спутниковые снимки используют разведывательные службы разных стран, а еще они нужны журналистам, чтобы следить за перемещением беженцев.

Как можно следить за планетой из космоса?

Космические агентства запускают спутники со специальной аппаратурой. Камеры многих спутников позволяют делать снимки с разрешением меньше 30 сантиметров — лиц разглядеть не получится, но увидеть одежду людей уже можно. Недавно два школьника из Подмосковья проанализировали снимки, полученные со спутников разных стран, и нашли новый остров у архипелага Новая Земля.

Частная компания Planet Labs запустила больше 100 маленьких космических аппаратов на орбиту. Доступ к снимкам может получить кто угодно за абонентскую плату.

Космонавты и астронавты на борту МКС тоже смотрят за тем, что происходит на планете. Кроме фотоаппаратов с большими длиннофокусными объективами в их распоряжении есть научая аппаратура, например, ультрафиолетовые камеры, спектрометры, видеокамеры и многое другое.

В программу пребывания на МКС у космонавтов входят различные эксперименты по наблюдению за Землей. Например, для эксперимента по изучению физических процессов в околоземном космическом пространстве «Всплеск» космонавтом нужно смонтировать научную аппаратуру внутри станции и вне ее во время выхода в открытый космос. Этот эксперимент помогает понять природу сейсмомагнитных явлений и позволяет продвинуться в разработке методов прогноза землетрясений. А эксперимент «Молния-Гамма» позволяет получать новую информацию для обеспечения безопасности полетов в грозовой атмосфере.

Какие еще эксперименты проводят космонавты?

Фото- и видеосъемки космонавтов нужны, например, в эксперименте «Сейнер» для поиска и освоения промыслово-продуктивных районов Мирового океана. Эксперимент «Экон-М» проводится, чтобы получать информацию для оценки экологических последствий техногенной деятельности человека на территории России и других стран.

Благодаря эксперименту «Сейсмопрогноз» можно отрабатывать методы мониторинга предвестников землетрясений, чрезвычайных ситуаций и техногенных катастроф. За мониторинг лесных экосистем отвечает эксперимент «Дубрава» — с его помощью можно определять воздействия на лесной покров природных и техногенных факторов.

Эксперимент «Сценарий» нужен для определения скорости и момента схода ледников, оценки развития наводнений, загрязнений на водной поверхности (например, разлива нефти). Кроме того, благодаря «Сценарию» космонавты могут смотреть за перемещениями животных и птиц и по ним определять места возникновения природных катастроф.

Как передают данные наблюдений за планетой с МКС на Землю?

Результаты, полученные во время исследований, космонавты отправляют на Землю на жестких дисках, компакт-дисках, видеокассетах мини-DV, «флэшках» или даже дискетах.

Если нужно оперативно доставить до Земли информацию, то она сначала накапливается в памяти модуля контроля и сбора данных, оттуда передается в блок сервера полезной нагрузки, а затем в радиотехническую систему передачи информация для получения на Земле. Кажется, что это сложно и долго, но получается все равно быстрее, чем передавать данные непосредственно транспортировкой на Землю.

Какую технику используют космонавты при наблюдениях?

Кроме специальной аппаратуры, космонавты используют и привычные нам устройства — например, фотоаппараты и ноутбуки. Порой на фотоаппараты Nikon или видеокамеры Sony приходится ставить особые фильтры, о которых написано в инструкции по проведению опыта. Там же есть указания, каким из ноутбуков Lenovo нужно пользоваться и какой картой памяти. Для личных целей космонавты и астронавты чаще пользуются планшетами.

Источник

Применение космических снимков в начальном курсе географии

Разделы: География

С развитием компьютерных технологий и широким распространением географических информационных систем с конца ХХ в. стало развиваться более интенсивно использование космической информации. Изображения Земли из космоса позволяют наглядно представить земную поверхность, те процессы и явления, которые происходят в атмосфере, на суше и в океане. В настоящее время ведется дистанционное зондирование Земли – получение информации о земной поверхности без непосредственного контакта с ней, путем регистрации приходящего от нее электромагнитного излучения. Применение космических снимков на уроках географии позволит учащимся увидеть не только современное состояние географической оболочки, но и её изменение.

Методы учебной деятельности: частично-поисковый, репродуктивный.

Тип урока: изучение нового материала.

Оборудование: атлас 6класс издательство АСТ-Пресс, космические снимки, учебник «География 6 класс» А.А. Летягин

Конспект урока

Этапы урока

Деятельность учителя

Деятельность учащихсяI. Организационный момент

II. Изучение нового материала

2.1. История космических наблюдений Землян.

2.2.Искусственные спутники Земли

2.3. Что можно увидеть с околоземной орбиты

2.4. Кому и как помогают космические снимки

2.5. Космическая информация о чрезвычайных ситуациях

III. Закрепление:

Вывод:

Домашнее задание:Тема: Взгляд на Землю из космоса

Учитель: Планета Земля, которая кажется нам такой большой, по космическим меркам всего лишь крохотная песчинка, затерявшаяся в бескрайних просторах космоса. Но мир Земли неотделим от мира Вселенной. Солнце, Луна и другие небесные тела постоянно воздействуют на нашу планету. Поэтому чтоб лучше понять земной мир, люди пытливо обращают свой взор в наземное пространство. С каждым днем наука получает все больше фактов о единстве происхождения, развития и строения Земли и космоса.
У древних греков слово «космос» означало «подарок», «устройство». Знаменитый немецкий ученный Александр Гумбольд (1769–1859) свой научный труд назвал «Космос». Он исходил из того, что географические особенности нашей планеты зависят от устройства «Вселенной». Написанное с заглавной буквы слово «Космос» означает весь существующий Мир, всю Вселенную.
Методы исследования Земли, проводимые на значительном расстоянии от ее поверхности, называют дистанционными.
Выступление учащегося:
Во второй половине XX в. человечество вступило на порог Вселенной – вышло в космическое пространство. Дорогу в космос открыла наша Родина. Первый искусственный спутник Земли, открывший космическую эру, запущен бывшим Советским Союзом, первый космонавт мира – гражданин бывшего СССР.
12 апреля 1961 г. в Казахстане на советском космодроме Байконур состоялся запуск межконтинентальной баллистической ракеты Р-7, в носовом отсеке которой размещался пилотируемый космический корабль «Восток» с майором ВВС Юрием Алексеевичем Гагариным на борту. Запуск прошел успешно. Космический корабль совершил один виток вокруг Земли за 89 мин. На 108-й мин после запуска он вернулся на Землю, приземлившись в районе деревни Смеловка Саратовской области. Таким образом, спустя 4 года после выведения первого искусственного спутника Земли Советский Союз впервые в мире осуществил полет человека в космическое пространство.
1969 – Первая высадка человека на Луне. В середине 1970-х годов министерство сельского хозяйства США приняли решение продемонстрировать возможности спутниковой системы в прогнозировании важнейшей сельскохозяйственной культуры пшеницы. Спутниковые наблюдения, оказавшиеся на редкость точными в дальнейшем были распространены на другие сельскохозяйственные культуры.
1971 – В Советском Союза произведен запуск первой орбитальной научной станции «Салют» для наблюдения за сельскохозяйственными культурами.
1973 – Запущена американская орбитальная станция Скайлэб.
1993 – В Москве руководителями России и США было подписано «Соглашение о порядке создания постоянной космической станции».
Учитель: Ученым приходится изучать и планету в целом, и район, где мы живем. Исследуются глобальные закономерности циркуляции атмосферы, процессы изменения живого вещества на Земле и состоянии растительности вокруг нашего города. Для этих целей нужны снимки разных масштабов, которые охватывают неодинаковые по размерам территории и имеют разную детальность.
Выступление учащегося:
В настоящее время существуют космические снимки разных масштабов. Их получают с разных высот. Вертолеты, самолеты, спутники с приборами для съемки поднимаются над земной поверхностью на высоту от сотен метров до тысяч километров. Размер наименьших объектов, изобразившихся на таких снимках, может меняться от дециметров до километров.
Обычно используются два основных типа спутников (см. Приложение 2).
Спутники первого типа обеспечивают постоянный обзор одной и той же части планеты. Это метеорологические спутники и спутники связи. Они располагаются на высоте 35800 км, а период их обращения на нашей планете точно соответствует периоду вращения Земли. Недостаток таких спутников в том, что приборы, установленные на них не «видят»
Спутники второго типа летают по полярным орбитам, т.е. пролетают вблизи полюсов Земли. Так как высота орбиты таких спутников значительно ниже первых, то их приборы позволяют получать данные более высокого качества. Эти спутники позволяют наблюдать за процессом увеличение оврагов, лесными вырубками, гарями, которые образовались в результате пожаров.

Учитель: Изображение Земли из космоса могут охватывать всю освещенную часть нашей планеты: на них можно различить не только материки и океаны, но и отдельные области и или маленькие поселки.

Снимки поверхности Земли, получаемые со спутников, используются во многих отраслях науки и хозяйства. В наши дни космическая съемка незаменима при составлении прогнозов и таких опасных явлений, как, например ураганы и смерчи.
Космические снимки применяют для современной разведки полезных ископаемых, для наблюдения ледовой обстановки и лесных пожаров, они позволяют изучать болота и места обитания различных животных.

Учащиеся записывают термин дистанционные методы.

Выступление учащегося подготовившего доклад, остальные учащиеся по ходу выступления заполняют таблицу «История наблюдений Земли из космоса» (Приложение 1).

Источник

Виды аэрокосмических съемок, используемых в географических исследованиях

Роль и значение аэрокосмических методов в географических исследованиях. Масштаб и пространственное разрешение аэрокосмических снимков. Диапазон и методы регистрации электромагнитного излучения. Основные виды аэрокосмических съемок, их характеристика.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра геодезии и картографии

ВИДЫ АЭРОКОСМИЧЕСКИХ СЪЕМОК, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ГЕОГРАФИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ

Под аэрокосмическими методами принято понимать совокупность методов исследований атмосферы, земной поверхности, океанов, верхнего слоя земной коры с воздушных и космических носителей путем дистанционной регистраци и и последующего анализа идуще го от Земли электромагнитного излучения. Аэрокосмические методы обеспечивают определение точного географического положения изучаемых объектов или явлений, получение их качественных и ко личественных биогеофизических характеристик и их изменений во времени. В географических исследованиях главную роль играют методы, основанные на регистрации параметров излучения в виде двумерного изображения, снимка. Использование аэрокосмических снимков не только упрощает изучение труднодоступных территорий, но и обеспечивает географа д истанционной геопространственной информацией, которую другими способами получить не удается.

Целью курсового проектирования является изучение видов аэрокосмических съемок, их роли и значения в географических исследованиях.

Задачи курсового проектирования:

1.Узнать о роли, значении и происхождении аэрокосмических методов в географических исследованиях.

2. Познакомится с классификацией космических снимков.

3. В подробностях разобраться в каждом виде аэрокосмических съемок.

Во второй главе рассматривается классификация снимков.

Третья глава посвящена непосредственно видам аэрокосмических съемок, подробному рассмотрению каждого из них.

При подготовке курсовой работы были использованы курсы лекций, учебники различных авторов.

Уже на первых этапах использования дистанционных съемок отмечалась большая роль аэрокосмических методов при изучении природных ресурсов Земли.

Характерная особенность аэрокосмических методов состоит в том, что они являются дистанционными, не требующими прямого соприкосновения с объектом исследования и позволяющими свести непосредственные исследования к минимуму. Методы аэрокосмической съемки позволяют большую часть работы перенести в камеральные условия, увеличить скорость производства работ и вместе с тем увеличить достоверность и полноту результатов исследовательских и изыскательских работ[6].

Удобство работы со снимками заключается также в том, что к изображению можно обращаться неоднократно, изучать долгое время без больших затрат времени и средств, что затруднительно или невозможно при других методах, например традиционном для географии полевом экспедиционном методе исследований.

Однако самое главное заключается в том, что воздушные и космические снимки дают в руки исследователя новые сведения и факты, которые другими способами не могут быть получены [6].

1.1 Сущность аэрокосмических методов и связь с географическими дисциплинами

Аэрокосмические методы делятся на две основные группы: во-первых, визуальные исследования, включающие также глазомерную и полуинструментальную графическую съемки, и, во-вторых, различные виды съемок [6].

Съемка с летательных аппаратов составляет главную часть аэрокосмических методов. Она включает собственно съемку, составляющую преимущественно техническую задачу, и дешифрирование, или интерпретацию результатов съемки, что является географической задачей.

В качестве предмета географических исследований являются пространственно-временные свойства и отношения природных и социально-экономических объектов, проявляющиеся прямо или косвенно в собственном и отраженном излучении, дистанционно регистрируемом в виде снимка.

Метод аэрокосмических исследований основан на использовании снимков, которые, как показывает практика, представляют наибольшие возможности для географического изучения объектов[6].

Общей физической основой аэрокосмических методов является функциональная зависимость между регистрируемыми снимком параметрами излучения объекта и характеристиками, описывающими вид и пространственно-временное состояние объекта. С этой целью изучаются параметры регистрируемого излучения (интенсивность, спектральный состав и др.) в зависимости от влияния и оптико-метеорологических условий.

Развитие аэрокосмических методов базируется на достижениях таких дисциплин, как аэросъемка, космическая съемка, аэрофотография, математика, инженерная психология, фотограмметрия, дешифрирование, и других наук, от успехов которых прямо зависят возможности аэрокосмических методов и надежность получаемых с их помощью результатов [6].

В настоящее время трудно найти географическую науку, где не использовались бы аэрокосмические методы. Они прочно утвердились в метеорологических, геоморфологических, геологических, почвенных, геоботанических, гидрографических, океанологических исследованиях. В связи с этим появились такие разделы наук, как спутниковая метеорология, космическая гляциология, космическая картография и др.

Велика роль аэрокосмических снимков при изучении и картографировании ландшафтов. Результаты комплексного картографирования современных ландшафтов показывают высокую достоверность, точность, хорошую сопоставимость ландшафтных и отраслевых карт и их уникальное значение для прикладных ландшафтных исследований [6].

1.2 История развития аэрокосмических съемок

Начальный период. Начало наблюдений и фотографирования с воздуха относится к середине позапрошлого века. Французский военный офицер Гаспар Турнашон (Надар) в 1859 г сфотографировал деревню неподалеку от Парижа с воздушного шара. В России первые фотоснимки, также с воздушного шара, выполнены в 1886 г начальником воздухоплавательной команды военного ведомства поручиком А. М. Кованько [5].

Первая мировая война послужила толчком к быстрому развитию съемок с самолетов и переходу от отдельных фотографий с воздуха к практическому использованию аэроснимков. В 1916 г в русской армии при разведывательных отделениях штабов были сформированы специальные фотометрические (впоследствии фотограмметрические) части. В их задачу входило дешифрирование аэроснимков, перенос результатов на карту и размножение дополненных таким образом карт. Следующий шаг в использовании снимков связан с созданием подполковником М. В. Потте первого автоматического аэрофотоаппарата, съемка которым выполнялась не на светочувствительные стеклянные пластины, а на фотопленку[5].

1920-е годы. После окончания войны в Великобритании, Франции, США, а несколько позже и в Германии опыт, накопленный военными, стал распространяться и на области хозяйственной деятельности.

1930-е годы. В этот период аэрофотоснимки стали применяться в геологии, для изучения, таксации и эксплуатации лесов, а также при изучении Арктики. К этому же времени относится первый опыт использования аэрофотоснимков для изучения пустынь, рек, болот, рельефа. Аэросъемка становится новым орудием для работы в труднодоступных районах.

1940-е годы. Вторая мировая война дала новый импульс развитию методов получения и интерпретации снимков с воздуха. Появляется спектрозональная пленка (в американской литературе принят термин «цветная инфракрасная»), использование которой позволяло отделить вегетирующую растительность от окрашенной в зеленый цвет военной техники. В это время проводятся первые опыты применения радиолокаторов для исследования местности с воздуха. В последующие десятилетия технология радиолокационной съемки развивалась исключительно быстрыми темпами [5].

В развитии методов специальных исследований и тематического картографирования важную роль сыграла организация в 1944 г. Лаборатории аэрометодов Академии наук СССР (ныне Всероссийский научно-исследовательский институт космоаэрометодов в Санкт-Петербурге). В разные годы в Лаборатории были выполнены фундаментальные исследования по дешифрированию растительности, особенно лесов и болот, геологическому, ландшафтному дешифрированию. До настоящего времени остаются не превзойденными по глубине и всесторонней проработке исследования в области применения аэрометодов для изучения моря и морского шельфа.

1950-е годы. В этот период разработанные в военных целях методики съемки и дешифрирования становятся достоянием широкого круга исследователей и производственников. Расширяется круг отраслей науки и практики, в которых применяются аэрофотоснимки, совершенствуется методика их дешифрирования[5].

1970-е годы характеризуются вхождением в жизнь и все более широким применением космических методов.

В 1971 г. в нашей стране были получены из космоса фотографические снимки масштаба около 1:2 000 000, долгое время не имевшие аналогов по детальности изображения. Съемку осуществил экипаж орбитальной станции «Салют», трагически погибший при возвращении на Землю. В 1972 г. США вывели на орбиту автоматический спутник Ландсат(Landsat), на котором был установлен сканер, обеспечивавший получение многозональных снимков в четырех зонах видимого и ближнего инфракрасного участков спектра с размером элемента изображения 57×79 м на местности и предназначавшийся для изучения природных ресурсов [5].

Как в 1940-х годах аэросъемка послужила толчком к совершенствованию методов топографического картографирования, так в 1970-х широкое применение космических снимков знаменовало новый этап в развитии тематического, в том числе комплексного картографирования. Можно считать, что именно к этому времени относится формирование принципа многовариантности, «множественности» в получении и использовании снимков, съемка с разной высоты, разные носители, масштабы участки спектра, в которых peгистрируется излучение, разнообразные методы обработки получаемой информации [5].

Конец XX— начало XXI в. ознаменовались скачком в развитии способов получения космической информации Достижения в области волоконной оптики сделали возможным существенное улучшение пространственного и спектрального разрешения оптико-электронных съемочных систем. Сканеры с нескольких спутников разных стран получают космическую информацию с размерим пиксела от первых метров до 15 м и не в 3—4 каналах, как это было принято раньше, а в 7—15 Появились спектрометры, выполняющие гиперспектралъную съемку в 32-200 каналах.

Для последних лет характерно все более широкое внедрение компьютерного дешифрирования снимков, которое в большой мере обусловлено распространением и доступностью снимков, полученных электронно-оптическими системами и распространяемых в цифровом виде [5]. аэрокосмический географический съемка электромагнитный излучение

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ АЭРОКОСМИЧЕСКИХ СЪЕМОК

Аэрокосмические негативы являются первичным материалом и обладают наиболее высокими изобразительными и информационными свойствами. Данные материалы используются при морфометрическом и инструментальном дешифрировании с применением специальных технических средств. Наиболее информативными являются негативы, полученные с панхроматических и инфрахроматических пленок[6].

Для визуального дешифрирования широко используются контактные аэрофотоснимки, которые получают путем контактной печати негатива с фотобумагой. Масштаб их соответствует масштабу воздушного фотографирования. Основным достоинством этих материалов являются их высокие изобразительные свойства, а также возможность получения стереоскопического изображения местности. В зависимости от разрешающей способности пленки масштаб аэрофотоснимков может уменьшаться или увеличиваться[6].

С цветных негативов могут быть отпечатаны как цветные, так и черно-белые аэрофотоснимки. Для более успешного дешифрирования целесообразно одновременно использовать различные аэрокосмические фотоснимки по масштабу и времени съемки.

Репродукции накидного монтажа получаются путем фотографирования накидного монтажа из последовательно смонтированных на жесткой основе по маршрутам залета аэрофотоснимков. Аэрофотоснимки накладываются друг на друга в пределах маршрута так, чтобы совпали их продольные перекрытия и были видны в правом углу номера снимков. Таким же путем совмещаются между собой и маршруты залета по поперечным перекрытиям. Масштаб накидного монтажа в 3-5 раз мельче масштаба аэрофотоснимков. Он также имеет свою номенклатуру. При дешифрировании используется для определения границ исследуемой территории и ее ландшафтного анализа и районирования, для подбора аэрофотоснимков, определения места закладки ключевых участков и маршрутов исследования[6].

Фотосхемой называют непрерывное фотографическое изображение местности, составленное из нескольких аэро- или космических фотоснимков без использования опорных точек. Фотосхемы изготавливаются на жесткой основе (картон, фанера) путем склеивания встык аэрофотоснимков по контурам или другим способом. Как правило, они монтируются на территорию исследования в пределах определенной топографической трапеции. В зарамочном оформлении фотосхемы указывается номенклатура, масштаб, время изготовления и организация, проводившая работу по составлению.

Основным достоинством фотосхемы, с точки зрения тематического дешифрирования, является их обзорность, что позволяет в камеральных условиях проводить ландшафтный анализ изучаемой территории, районирование, определять место и количество ключевых участков, маршрутов и почвенных разрезов.

Фотосхемы подразделяются на простые, мозаичные, уточненные и стереоскопические. Наиболее широко распространены простые фотосхемы, которые изготавливаются из контактных аэрофотоснимков одного и того же залета. Мозаичные фотосхемы могут монтироваться из аэрофотоснимков, различных как по сезонам, так и срокам съемки. Уточненные фотосхемы составляются из аэрофотоснимков, приведенных к единому масштабу и смонтированных на геодезической основе в условной системе координат. Стереоскопические фотосхемы составляют в тех случаях, когда необходимо получить представление о рельефе территории, не охватываемой форматом одного аэрофотоснимка. Они монтируются в виде двух полос шириной 10-12 см из левых и правых снимков. Для рассматривания их используются специальные стереоскопы[6].

Фотопланы при составлении тематических карт могут использоваться в качестве топографической основы для нанесения результатов дешифрирования. К недостаткам следует отнести невысокие изобразительные свойства фотопланов, которые теряются в результате редуцирования и трансформирования аэроснимков[6].

Фотокарты получаются путем совмещения фотокартографического и картографического изображений с точностью и в рамках карты. Возможны два варианта фотокарт. В первом случае на фоне тематической карты размещается фотоизображение ключевых участков. Второй способ заключается в размещении картографического изображения ключевых участков на фоне снимков[6].

2.1 Масштаб и пространственное разрешение аэрокосмических снимков

На протяжении всей истории развития аэросъемки показателем детальности изображения на снимках служил масштаб.Аэроснимки, как правило, подвергаются обработке (дешифрированию или измерительной обработке) в масштабе съемки, т.е. используются оригинальные негативы или позитивы на бумаге и пленке, изготовленные способом контактной печати. Масштабный ряд аэрофотоснимков в зависимости от характера использования можно разделить на несколько групп (таблица 2.1)[5].

Источник