ПРИМЕНЕНИЕ СКВОЗНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ РЫНКА АЭРОНЕТ
ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ ЗЕМЛИ
ВЛАДИМИР ГЕРШЕНЗОН
РУКОВОДИТЕЛЬ НАПРАВЛЕНИЯ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ И МОНИТОРИНГА АЭРОНЕТ НТИ
ТЕХНОЛОГИЯ ОПЕРАТИВНОЙ СЪЕМКИ ИЗ КОСМОСА
Наш общий космический корабль, на котором мы живем — планета Земля — очень хрупок. И варианта «Б» — переселения на другую планету в какие-то реальные сроки — у нас пока нет. Поэтому сохранить планету, повысить эффективность работы в различных отраслях крайне важно. Первостепенное значение имеет обучение школьников и студентов работе с космическими снимками, технологиями их приема, обработки, анализа. Демократизация доступа к спутниковым данным и вовлеченность их в школьное образование приоритетны сегодня. Потому что это естественная междисциплинарная и метадисциплинарная среда, которая может захватывать и внедрять новые подходы наиболее естественным образом. К примеру, в 2018/2019 учебном году для школьников и студентов проводятся конкурсы, в том числе в рамках олимпиад, где ребята учатся работать с космоснимками.
АППАРАТЫ СПУТНИКОВОЙ СЪЕМКИ
XX век
Интересно вспомнить, что с конца 60-х годов прошлого столетия в стратегические космические программы США и СССР начинают включать работы по изучению геолого-географических особенностей территорий для нужд народного хозяйства. Основной целью этих программ является оценка и совершенствование методов космической съемки, а также обработки полученной информации. Помимо классических (фотографических) методов получения изображений, начинают развиваться методы сканерной съемки, где фиксация изображения происходит не за счет светочувствительного покрытия пленки, а за счет оптико-электронного устройства, что в значительной степени определяет будущее дистанционного зондирования. Настоящим прорывом в области дистанционного зондирования Земли стал спутник Landsat 1, запущенный 23 июля 1972 года.

Это первый аппарат, чьей основной задачей были оценка и мониторинг природных ресурсов. Установленная на нем оптико-электронная камера (MSS) позволяла получать снимки в четырех спектральных диапазонах с пространственным разрешением 80 метров. В дальнейшем начинает формироваться совершенно самостоятельный аэрокосмический сегмент дистанционного зондирования, работающий на внутреннюю экономику различных стран. Наряду с СССР и США с середины 80-х годов свои ресурсные космические программы открывают Индия и Франция, к началу XXI века многие крупные страны и содружества запускают свои собственные программы дистанционного зондирования, что определяется высоким спросом на подобную информацию.
XXI век
К началу XXI века, благодаря значимому технологическому прорыву в области информационных технологии, произошедшему в середине 90-х, сформировалось коммерческое направление развития космической съемки, где требования рынка сыграли важнейшую роль. Cверхвысокодетальные космические снимки, которые могли быть получены раньше только с разведывательных спутников, стали доступны после запуска коммерческого спутника IKONOS (сентябрь 1999 г.)
Спутники ведут съемку поверхности планеты с околоземных орбит. В большинстве своем это круговые наклонные орбиты (97−99°), основное свойство которых заключается в возможности съемки Земли с практически неизменным параметром солнечной освещенности. В зависимости от высоты орбиты спутника меняются многие свойства снимков. По мере удаления от Земли растет охват снимаемой территории, а следовательно, и периодичность съемки одной и той же территории на земной поверхности, но «негативным» эффектом увеличения высоты орбиты является уменьшение пространственного разрешения снимка. Большинство современных спутников дистанционного зондирования работает на орбитах высотой 450−1400 км. В зависимости от зон спектра, в которых ведется съемка, используют различные методы:
ПАССИВНЫЕ МЕТОДЫ СЪЕМКИ
Камерами регистрируется отраженная от земной поверхности энергия Солнца или собственное (тепловое) излучение Земли
активные методы съемки (радиолокационные снимки)
Изображение формируется на основе разницы посланного и полученного сигнала со спутника. Радиолокационные снимки позволяют получать изображения земной поверхности вне зависимости от времени суток, условий освещенности территории и наличия облачного покрова или других атмосферных явлений. Ввиду того, что съемка может вестись одновременно в разных зонах спектра, есть возможность получать цветные синтезированные изображения земной поверхности
С каждым годом космос становится все более популярным и доступным. На орбитах вокруг Земли работают десятки спутников, дающие снимки с метровым разрешением. А в ближайшие годы счет пойдет на сотни таких аппаратов.
Современные вызовы таковы, что если мы хотим, чтобы продукты, созданные на основе данных дистанционного зондирования, легли в основу принятия управленческих решений, то необходимо свести к нулю время доступа к актуальным космическим данным.
Ведь если информация со спутника поступает к вам через 36 часов, 24 или даже через три часа — невозможно в сложных управленческих ситуациях принимать решение на основе этих данных. Архивные данные, безусловно, также важны, но для решения совершенно иных задач — картографических, многолетнего мониторинга различных процессов и явлений и т. д.
ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ РАЗРАБОТКИ
В России созданы технологии, которые позволяют принимать и обрабатывать данные дистанционного зондирования Земли. Раньше это были (и сейчас часто остаются) весьма габаритные, тяжелые антенные системы. Но в последние годы разработана новая технология, которая позволит в сверхоперативном режиме работать с продуктами, полученными на основе данных дистанционного зондирования Земли. На сегодняшний день она не имеет аналогов по соотношению «цена-качество-габариты».

Изображения Земли из космоса принимает антенна, у которой отсутствует традиционное для таких технологий опорно-поворотное устройство, а вместо этого облучатель перемещается над неподвижно установленным антенным зеркалом. Такой подход позволяет упростить конструкцию антенны, сделать ее более мобильной, универсальной и существенно более дешевой по сравнению с аналогами
Но и радиус приема данных у таких систем — до 200−400 км от места установки. Радиус приема традиционной станции составляет в среднем 2,5 тыс. км. Уменьшение радиуса происходит за счет упрощения системы и ее веса. Сокращая территорию обслуживания, можно получить данные быстрее, здесь и сейчас. Такие комплексы приема и обработки данных ДЗЗ рассчитаны для работы на локальной местности, ведь если управляешь муниципалитетом или региональным МЧС для оперативного решения конкретных задач важна локальная территория, которая окружает тебя.
Данные с любого аппарата ДЗЗ, которые принимает и обрабатывает такой комплекс, будут доступны фактически во время пролета спутника. Спутниковые данные будут обрабатываться минутными фреймами, уже через минуту заказчик получит готовый продукт. Это принципиально меняет возможность использования космической информации. Например, при работе больших станций, которые принимают от горизонта до горизонта, формируется колоссальный поток данных, что связано с длинным 10-минутным пролетом спутника.
Второй модуль Владимира Гершензона. Дистанционное зондирование Земли: большие данные и нейросетевая обработка
Третий модуль Владимира Гершензона. Дистанционное зондирование Земли: управление на основе ситуационной осведомленности
#аэронет #спутниковаясъемка #дистанционноезондированиеземли #спутниковыеснимки #анализспутниковыхснимков #анализизображений