Спутниковый экологический мониторинг
Во всем мире исследования Земли из космоса приобретают всеобъемлющий характер. Наиболее информативным методом для решения задач дистанционного исследования поверхности Земли из космоса является использование и тематический анализ изображений, полученных приборными комплексами различных частотных диапазонов, установленных на космических аппаратах.
Целый ряд спутников, оснащенных приборами дистанционного зондирования (радиолокаторами, скаттерометрами, радиометрами и оптической техникой), выведены на орбиту специально для получения разносторонней геофизической информации, необходимой для оценки состояния окружающей среды и для природно-ресурсных исследований.Для космического экологического мониторинга целесообразно ориентироваться прежде всего на полярно-орбитальные метеорологические спутники, как на отечественные аппараты (спутники типа «Метеор», «Океан» и «Ресурс»), так и на американские спутники серии NOAA. Американские метеорологические спутники серии NOAA снабжены многозональной оптической и ИК аппаратурой, в частности радиометром высокого разрешения AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer). Космические аппараты NOAA запускаются на полярные орбиты высотой порядка 700 км над поверхностью Земли с наклонением 98,89 градусов. Радиометр высокого разрешения ведет съемки поверхности Земли в пяти спектральных диапазонах: 580-680 нм, 725-1100 нм, 3550-3930 нм, 10300-11300 нм и 11400-12400 нм. Космические съемки проводятся с пространственным разрешением 1100 м и обеспечивают полосу обзора шириной 2700 км.
Российские спутники серии «Ресурс-01» принадлежат Федеральной службе России по гидрометеорологии и мониторингу природной среды (Росгидромет). Океанографический спутник «Ресурс-01» обеспечивает получение многозональной космической информации высокого и среднего разрешения. Параметры орбиты спутника «Ресурс-01»: круговая солнечно-синхронная орбита высотой 678 км, период обращения 98 мин с наклонением 98,04 градуса.
В состав бортового информационного комплекса входят два сканера видимого и ближнего инфракрасного диапазонов со следующими характеристиками:1) многоканальное сканирующее устройство высокого разрешения МСУ-Э с пространственным разрешением 35x45 м. Полоса обзора составляет 45 км, съемка осуществляется в 3 спектральных каналах
500-600 нм, 600-700 нм и 800-900 нм;
2) многоканальное сканирующее устройство среднего разрешения МСУ-СК с пространственным разрешением 150x250 м. Полоса обзора достигает 600 км. Съемка проводится в 5 спектральных каналах: 500-600 нм, 600-700 нм, 700-800 нм, 800-1100 нм и 10400-12600 нм;
3) размеры видеоизображения составляют 1000 элементов на 1100 строк для МСУ-Э и 1800 элементов на 1500 строк для МСУ-СК.
Космическая гидрометеорологическая система «Метеор-3», также принадлежащая Росгидромету, обеспечивает глобальный экологический мониторинг территории России. Параметры орбиты спутника «Метеор»: приполярная круговая орбита высотой около 1200 км, наклонение -- 82,5 градуса. Комплекс научной аппаратуры позволяет оперативно получать изображения облачности и подстилающей поверхности в видимом и инфракрасном диапазонах, данные о температуре и влажности воздуха, температуре морской поверхности и облаков. Осуществляются также мониторинг озоносферы и геофизический мониторинг.
В состав бортового комплекса спутника входят сканирующий десятиканальный ИК радиометр с пространственным разрешением 35x35 км (спектральный диапазон -- 9,65-18,7 мкм, полоса обзора -400 км), а также ИК радиометр для глобального обзора и передачи данных на автономные пункты приема информации (АППИ) с пространственным разрешением 3x3 км (спектральный диапазон -- 10,512,5 мкм, полоса обзора -- 3100 км). В составе бортового комплекса имеется также сканирующая ТВ аппаратура с системой запоминания данных на борту для глобального обзора и сканирующая ТВ аппаратура для передачи данных на АППИ.
Российская космическая система «Океан-0» обеспечивает получение радиолокационных, микроволновых и оптических изображений земной поверхности в интересах морского судоходства, рыболовства и освоения шельфовых зон Мирового океана.
Одной из основных задач спутника является освещение ледовой обстановки в Арктике и Антарктике, обеспечение проводки судов в сложных ледовых условиях. Параметры орбиты спутника: приполярная круговая орбита высотой 600-650 км, наклонение -- 82-83°. Поток информации в условиях облачности и в любое время суток обеспечивается радиолокатором РЛС БО и системой сбора информации от автономных морских и ледовых станций «Кондор». В состав комплекса бортовой аппаратуры спутника «Океан-01» входят СВЧ-радиометры Р-600 и Р-255, сканирующий СВЧ-радиометр «Дельта-2», трассовый поляризационный спектрорадиометр «Трассер», а также комплекс оптической сканирующей аппаратуры, включающий в себя многоканальное сканирующее устройство среднего разрешения МСУ-С (пространственное разрешение — 370 км, полоса обзора — 1100 км, спектральные диапазоны — 0,6-0,7 мкм, 0,8-1,1 мкм) и многоканальное сканирующее устройство малого разрешения МСУ-М (пространственное разрешение -- 2 км, полоса обзора -- 1900 км, спектральные диапазоны -- 0,5-0,6; 0,6-0,7; 0,7-0,8; 0,8-1,1 мкм).Спутниковые данные дистанционного зондирования позволяют решать следующие задачи контроля состояния окружающей среды:
1) определение метеорологических характеристик: вертикальные профили температуры, интегральные характеристики влажности, характер облачности и т.д.);
2) контроль динамики атмосферных фронтов, ураганов, получение карт крупных стихийных бедствий;
3) определение температуры подстилающей поверхности, оперативный контроль и классификация загрязнений почвы и водной поверхности;
4) обнаружения крупных или постоянных выбросов промышленных предприятий;
5) контроль техногенного влияния на состояние лесопарковых
зон;
6) обнаружение крупных пожаров и выделение пожароопасных зон в лесах;
7) выявление тепловых аномалий и тепловых выбросов крупных производств и ТЭЦ в мегаполисах;
8) регистрация дымных шлейфов от труб;
9) мониторинг и прогноз сезонных паводков и разливов рек;
10) обнаружение и оценка масштабов зон крупных наводнений;
11) контроль динамики снежных покровов и загрязнений снежного покрова в зонах влияния промышленных предприятий.
2.2.