9421

ББК 26.1я43 М 33

УДК 528:001.895

Ерискина, Т.О. Лабораторные работы по применению космических методов мониторинга природных ресурсов и объектов недвижимости : учеб. пособие / Т. О. Ерискина, Е. А. Дюжакова, под общ ред. Е. К. Никольского; Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун-т. – Н. Новгород: ННГАСУ, 2022. – 68с., ил.

В учебном пособии рассматриваются основные инструменты программного обеспечения Scanex Image Processor, необходимые для анализа и обработки космических снимков для целей мониторинга природных ресурсов и объектов недвижимости. Приведены пояснения к выполнению лабораторных работ, направленных на формирование у студентов навыков работы с космической информацией. Дан перечень характеристик космических систем, снимки с которых находятся в открытом доступе. Одна из работ посвящена рассмотрению средств мониторинга объектов недвижимости в программах Google Earth и SAS.Planet. Для обучающихся по дисциплине Физические основы дистанционного зондирования по направлению подготовки 21.03.03 Геодезия и дистанционное зондирование; профиль Инфраструктура пространственных данных.

ББК 26.1я43

2

©ННГАСУ, 2022

3

4

ВВЕДЕНИЕ

Использование космических методов мониторинга природных ресур-

сов и объектов недвижимости позволяет не только существенно дополнять авиационные и наземные средства наблюдений и контроля окружающей среды, но и формировать банк данных глобальных изменений Земли. Иссле-

дование состояния территорий, отслеживание динамики изменения их со-

стояния по данным космической съемки основано на использовании пер-

спективных технологий в получении и обработке материалов дистанцион-

ного зондирования. К основным задачам, при решении которых использу-

ются космические методы мониторинга, относятся:

мониторинг чрезвычайных ситуаций, экологических бедствий, при-

родных и техногенных катастроф;

учет земель и организация эффективного землепользования;

рациональное использование и инвентаризация природных ресур-

сов;

оперативное информационное обеспечение федеральных, регио-

нальных и муниципальных органов управления;

исследование состояния растительного покрова;

прогнозирование и поиск новых месторождений природных ископа-

емых на малоизученных и труднодоступных территориях.

Результаты обработки данных космической съемки интегрируются в геоинформационные системы (ГИС) для проведения анализа и получения информации о динамике развития позитивных и негативных природных и антропогенных процессов.

4

Общие сведения о космических системах

Landsat 5 – спутник геологической службы США. Запущен 1 марта

1984 года. В конце декабря 2012 года по техническим причинам спутник был выведен из эксплуатации. С момента запуска аппарата прошло 28 лет,

за которые он совершил около 150 тысяч витков вокруг планеты и передал около 2,5 миллиона фотографий. Landsat 5 поставил рекорд по времени ак-

тивной эксплуатации спутников, изучавших Землю.

Landsat 7 – спутник геологической службы США, запущенный 15 ап-

реля 1999 года в рамках программы Landsat. Он снабжен аппаратурой ETM+

(Enhanced Thematic Mapper Plus — усовершенствованный тематический картограф), которая обеспечивает съемку земной поверхности в четырех ре-

жимах. С 2009 г. все космические снимки программы Landsat находятся в открытом бесплатном он-лайн доступе.

Landsat 8 – спутник геологической службы США, запущен 11 февраля

2013 г. В конце мая 2013 года, данные со спутника Landsat 8 стали доступны для всех пользователей. Планируется, что ежедневно спутник будет снимать порядка 400 сцен, которые после обработки в соответствии с текущим стан-

дартом продуктов Landsat, будут храниться в Центре хранения данных Гео-

логической службы США. Данные будут готовы к отгрузке через 24 часа после приема. На борту космического аппарата установлены многоканаль-

ный сканирующий радиометр OLI (Operational Land Imager) и сканирующий двухканальный ИК-радиометр TIRS (Thermal Infrared Sensor). Радиометр

OLI позволяет получать изображения земной поверхности с максимальным разрешением 15 м с использованием усовершенствованных технологий кос-

мической съемки. ИК-радиометр TIRS предназначен для получения «тепло-

вого» изображения земной поверхности с разрешением 100 м.

Радиометр ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer) установлен на борту КА Terra, первого спутника серии EOS

5

(Earth Observation Satellites), запущенного NASA 18 декабря 1999 года. Кос-

мические снимки, получаемые аппаратурой ASTER c космического аппа-

рата Terra, имеют 14 спектральных диапазонов.

Спектрорадиометр MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) является одним из ключевых инструментов на борту аме-

риканских спутников серии EOS. Terra функционирует с 1999 года, Aqua –

с 2002 года. MODIS имеет 36 спектральных каналов с 12-битным радиомет-

рическим разрешением в видимом, ближнем, среднем и тепловом инфра-

красном диапазонах.

Помимо перечисленных, в околоземном пространстве находится мно-

жество других аппаратов и установок, предающих из космоса изображения поверхности Земли разного пространственного и спектрального разреше-

ния. Основные характеристики описанных выше космических съемочных систем приведены в таблице 1.

В рамках дисциплины «Космические методы мониторинга природных ресурсов и объектов недвижимости» обработка и интерпретация данных космической съемки производится в программном обеспечении SCANEX

IMAGE PROCESSOR®. Этот программный продукт представляет собой со-

временную технологию для предварительной и тематической обработки спутниковых данных, создания конечных продуктов – карт, физических ин-

дексов, моделей. Программное обеспечение разработано инженерно-техно-

логическим центром «СканЭкс» (ИТЦ СканЭкс) – лидирующей на рынке российской фирмой, предлагающей самые передовые решения в сфере опе-

ративного спутникового мониторинга и полный комплекс услуг: от приема до тематической обработки изображений Земли из космоса.

6

Таблица 1 – Характеристики мультиспектральных космических снимков

7

Примечания: * отмечены каналы, регистрирующие излученную энергию. VNIR – видимый диапазон и ближний ИК;

SWIR – коротковолновый ИК диапазон; TIR – тепловой ИК диапазон.

8

Лабораторная работа № 1

Основные возможности программы Scanex Image Processor

Цель работы: Ознакомиться с интерфейсом программы Scanex Image

Processor и ее основными возможностями:

-загрузка и сохранение данных;

-синтез каналов в системе RGB;

-линейные, площадные и угловые измерения по снимкам;

-создание, изменение и сохранение векторных слоев.

Порядок выполнения:

1. Загрузка данных в программу

1)Выполнить команду «Файл – Открыть растр».

2)В появившемся диалоговом окне «Открыть» в закладке «Установки проекта» поставить флажки «Определять автоматически» проекцию и раз-

мер пиксела (рис. 1.1).

Рис. 1.1 – Загрузка данных

9