1. Аэрокосмический мониторинг

Одним из основных источников данных для экологического мони-торинга являются материалы дистанционного зондирования (ДЗ). Они объединяют все типы данных, получаемых с носителей:

• космические (пилотируемые орбитальные станции, корабли много-разового использования, автономные спутниковые съемочные системы и т.п.);

• авиационного базирования (самолеты, вертолеты и микроавиаци-онные радиоуправляемые аппараты) и составляют значительную часть дистанционных данных (remotely sensed data) как антонима контактных (прежде всего наземных) видов съемок, способов получения данных из-мерительными системами в условиях физического контакта с объектом съемки.

• к неконтактным (дистанционным) методам съемки, помимо аэро-космических, относятся разнообразные методы морского (наводного) и наземного базирования, включая, например, фототеодолитную съемку, сейсмо, электромагниторазведку и иные методы геофизического зонди-рования недр, гидроакустические съемки рельефа морского дна с помо-щью гидролокаторов бокового обзора, иные способы, основанные на ре-гистрации собственного или отраженного сигнала волновой природы.

Дистанционное зондирование осуществляется специальными при-борами – датчиками. Датчики могут быть пассивными и активными, причем пассивные датчики улавливают отраженное или испускаемое естественное излучение, а активные способны сами излучать необходи-мый сигнал и фиксировать его отражение от объекта.

К пассивным датчикам относятся оптические и сканирующие устройства, действующие в диапазоне отраженного солнечного излуче-ния, включая ультрафиолетовый, видимый и ближний инфракрасный диапазоны.

К активным датчикам относятся радарные устройства, сканирую-щие лазеры, микроволновые радиометры и др. В настоящее время в об-ласти разработки оперативных космических электронных систем ди-станционного зондирования наметилась тенденция к комбинированному использованию различных многоканальных, многоцелевых датчиков с высоким разрешением, включая всепогодное оборудование. Наряду с этим по-прежнему используются неоперативные космические системы с панхроматическим фотооборудованием и многоспектральными фотока-мерами, обеспечивающими высокое разрешение и геометрическую точ-ность.

Результаты дистанционных измерений, осуществляемых с помо-щью бортовой информационно-измерительной аппаратуры аэрокосми-ческой системы, представляют собой регистрацию в аналоговой или цифровой форме характеристик электромагнитного излучения, отражен-ного от участков земной (водной) поверхности или собственного излу-чения этих участков.

В условиях облачности, покрывающей 70-80% поверхности Земли, зондирование в микроволновом диапазоне позволяет регистрировать из-лучение сквозь облака, при этом в миллиметровом и сантиметровом диапазонах еще необходимо учитывать влияние атмосферы, а в деци-метровом диапазоне в этом нет необходимости.

Снимки в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах наиболее многочисленны и находят широкое применение [11, 50]. В 70-80-х гг. фотоспутники «Ресурс-Ф», «Облик», «Комета» обеспечивали отече-ственных потребителей космическими снимками с лучшими в мире ха-рактеристиками и в достаточном объеме. «Золотой век» космической фотографии закончился в начале 90-х гг. Постепенно запуски практиче-ски прекратились. Соответственно почти иссяк единственный отече-ственный источник космических снимков высокого разрешения. В настоящее время производятся крайне редкие и нерегулярные запуски фотоспутников. Аналогичная участь постигла и радиолокационные си-стемы. В настоящее время идёт интенсивное восстановление аналогичных систем.

При высоком качестве изображения фотографические съемки вы-полняются не систематически; лишь в отдельных случаях возможно по-лучение повторных снимков на одну и ту же территорию. Из-за эпизо-дичности съемок и трудностей, связанных с облачностью, регулярное покрытие территории таким видом съемки пока не обеспечивается. По-этому приходится обращаться к снимкам других типов - телевизионным и сканерным снимкам со спутников двойного назначения и ресурсных спутников.

Эти снимки бывают нескольких видов:

• малого разрешения 1 км (NOAA, США) и более;

• среднего разрешения 150-200 м (Ресурс-0, Метеор-Природа);

• высокого разрешения от 5 (SPOT) до 30-40 м (Landsat ТМ, Ресурс-0 и др.);

• сверхвысокого разрешения от 0,6 до 5 м (QuickBird-2, США; TES, Индия; Ikonos, США и др.).

В 2001 г. произошло событие, которое знаменует собой новый этап развития космических средств ДЗ, коммерческие системы приблизились к «полуметровому рубежу» пространственного разрешения. Этому способствовал запуск 18 октября 2001 г. космического аппарата QuickBird-2. Максимальная протяженность одного маршрута – 10 кадров, что при размере одного кадра 16,5 × 16,5 км составляет 165 км. Максимальная площадь земной поверхности, которую можно отснять за один цикл площадной съемки, 2× 2 кадра.

С запуском 22 октября 2001 г. экспериментального спутника TES (Test Evaluation Satellite) Индия также стала космической державой, со-здавшей спутник со съемочной аппаратурой метрового разрешения. КА TES создан по заданию Министерства обороны Индии.

Основной полезный груз спутника – панхроматическая оптико-электронная система, позволяющая получать изображения с простран-ственным разрешением 1 м. Спутник может производить высокодеталь-ную съемку одного и того же участка местности каждые три дня, полу-чать несколько снимков одного и того же сюжета на одном витке.

На сканерных снимках хорошего качества, особенно на цветных синтезированных, в целом выделяются те же объекты, что и на фотогра-фических снимках, но при этом обеспечивается регулярная повторяе-мость съемки и удобство автоматизированного ввода в базы данных, по-скольку они поступают в цифровом виде.

После долгого перерыва в России в 2002 г. был запущен КА «Ме-теор-3М» №1. На нем наряду с традиционным для метеоспутников набором съемочной аппаратуры низкого разрешения установлена камера МСУ-Э с пространственным разрешением 32-38 м.

В последние годы все большее значение придается гиперспек-тральной съемке. Так, на борту ИСЗ ЕО-1 установлен гиперспектральный датчик Hyperion, который работает в 220 зонах видимой и ИК-области (0,4-2,5 мкм) спектра. Прибор обеспечивает проведение съемок с пространственным разрешением 30 м и высокой радиометрической точностью.

Существенным шагом в развитии технологий космического ра-диолокационного ДЗЗ стала реализованная в 2000 г. с борта космическо-го корабля Endeavour международная «Программа радиолокационной топографической съемки рельефа в масштабе 1:25000».

Отметим, что для спутников двойного назначения разрешение снимков всегда больше по сравнению с коммерческими спутниками.