ков с представлением результатов измерений в наглядной и удобной для визуального анализа форме - в виде специальных карт динамики.

3.4. Аэрокосмическое картографирование при географических исследованиях

Составление карт по снимкам. В аэрокосмическом тематическом картографировании, выполняемом при географических исследованиях, снимки используют: 1) для подготовки топографической основы будущей карты и 2) в качестве источника ее содержания. Для решения первой задачи космические снимки необходимо привести к определенному масштабу и проекции. Это достигается путем трансформирования снимков, которые затем монтируются в фотопланы и фотокарты.

Содержание карты получают по снимкам в процессе дешифрирования, используя все доступные методы извлечения информации, в том числе компьютерную обработку. Очевидно, что для дешифрирования следует выбирать снимки таких масштабов и разрешения, чтобы обобщенность изображения соответствовала требуемой обобщенности содержания карты. Здесь полезна опора на географическое разрешение снимков, что помогает определить оптимальный тип снимков для решения конкретной задачи.

В зависимости от темы, масштаба и назначения карты кроме основного снимка можно использовать также набор аэрокосмических снимков разных масштабов, обеспечивающих изучение природных и социально-экономических объектов на нескольких иерархических уровнях. Масштаб основного оригинального космического снимка (как правило используются снимки высокого разрешения) обычно в несколько раз мельче масштаба составляемой карты, и работа при визуальном дешифрировании ведется по снимкам с большим (в 5 - 10 крат) увеличением, что обеспечивает более полное извлечение информации.

Технологическая схема создания карты по аэрокосмическим снимкам, определяемая программой карты, может изменяться в зависимости от конкретных условий, но она всегда предусматривает выполнение таких работ, как пространственная (географическая) привязка снимков и подготовка основы; дешифрирование; перенос результатов дешифрирования на основу и составление оригинала карты.

Картографическая генерализация при переходе от снимка к карте.

Изображение аэрокосмических снимков насыщено существенно болыпик количеством деталей, чем возможно передать графическими способами при составлении по снимку карты. Поэтому неизбежен процесс генерализации при переходе от снимка к карте.

В топографическом картографировании, где создание топографических карт по аэрофотоснимкам представляет массовый производственный процесс, правила обобщения и цензы отбора при переходе от снимка к карте сформулированы в соответствующих наставлениях и руководствах. Принципы и правила такой генерализации близки к хорошо разработанным в картографии и нацелены на отбрасывание несущественных деталей при сохранении наиболее важных элементов и отображение типичных черт строения территории.

Исключается масса деталей изображения, представляющих ненужную для решения основной задачи дешифрирования информацию. Отходят на задний план объекты, служившие индикаторами, но сами по себе объектами исследования не являющиеся. Например, геоморфолог, выявляя линеаменты, не рисует по снимку реку со всеми ее излучинами, а выделяет спрямленные участки, подчеркивающие дешифрируемый им разлом. Он опускает при дешифрировании сетку полей, контуры лесов, не помогающие выявлению основных для него геологических объектов.

Таким образом, целевой отбор дешифрируемых элементов - главная сторона генерализации при дешифрировании. Другая функция генерализации определяется избыточной детальностью изображения дешифрируемых элементов на снимке, которую невозможно передать графически, обеспечив читаемость карты. При неизбежном упрощении важно сохранить в рисунке отдешифрированных контуров естественный природный рисунок, не утратить его при схематизации. Этот рисунок своеобразен для различных ландшафтов. Например, в тундровых ландшафтах важно передать пятнистый рисунок, созданный системой округлых мелких озер в термокарстовом рельефе, а в эрозионных районах Центральной черноземной области - сложную систему древовидного расчленения рельефа овражно-балочной сетью, что определяет пространственный образ этих территорий.

Достаточно жесткие цензы отбора, приводимые в производственных документах по созданию карт, должны модифицироваться в зависимости от целей исследования. Например, чтобы передать фазы развития мерзлотно-термокарстового рельефа от молодых к зрелым и дряхлым (термокарстовые озера - озера с каймой аласов - аласы с остаточными озерами - сухие аласы), важно во второй стадии сохранить даже узкую кайму аласов вокруг озер, а в третьей - даже очень мелкие озера, так как именно их наличие разделяет эти стадии.

Таким образом, правильная генерализация основывается на детальном изучении географического ландшафта, его типичных и характерных черт, на выявлении по снимкам региональных особенностей территории, индивидуальных черт рисунка различных объектов. Она решается путем отбора отдельных объектов, пока-

зателей и характеристик, обобщения очертаний, утрирования изображения (преднамеренного преувеличения размеров его элементов) с учетом целей исследования и региональных особенностей территории.

Требования к карте, создаваемой по снимкам, предъявляются такие же, как и ко всем картам: она должна иметь математическую основу в виде координатной сетки или подписанных выходов сетки, указание масштаба. При широко распространенных сейчас компьютерных методах подготовки оригинала карты необходимо иметь на карте обозначение линейного масштаба. Оформление, способы изображения извлеченного из снимков содержания могут варьировать. Результаты представляют в разной форме - в виде тематической фотокарты, когда изображение снимка дополняется границами отдешифрированных контуров или отдельных объектов с цифровыми индексами; в виде «классифицированного изображения» - результатов компьютерной классификации и, наконец, в виде традиционной карты с выделенными контурами объектов и их раскраской с использованием способа качественного фона. Совершенно необходимым элементом карты является легенда, отвечающая картографическим правилам - построенная при строгом соблюдении логики классификации изображаемых явлений и их иерархической соподчиненности. Об этом нередко забывают при компьютерном оформлении карт, пользуясь программными модулями построения легенды, как правило, не отвечающими этим профессиональным требованиям.

Карты, составленные по снимкам, как правило, более подробны, лучше отображают пространственные закономерности распределения исследуемых объектов, но полнота и достоверность их содержания обеспечиваются привлечением дополнительных источников, совместно с которыми и используют снимки при

аэрокосмическом картографировании.

Виды картографической продукции, создаваемой по снимкам.

Наглядное, выразительное отображение местности на аэрокосмических снимках вызывает естественное стремление использовать аэрокосмическое изображение в дополнение к карте, а иногда и вместо нее. Это привело к созданию по многим снимкам нового вида картографической продукции - фотокарт, которые представляют собой трансформированные в картографическую проекцию аэрокосмические изображения, как правило, оснащенные элементами математической основы и иногда имеющие минимальную картографическую нагрузку. Фотокарты средних масштабов создают в нарезке и номенклатуре обзорно-топографи- ческих и общегеографических карт. Составлены также многочисленные* фотокарты отдельных стран, континентов. Набор фотокарт на весь мир, созданных по обзорным снимкамPNHRR/NOAA, содержится в атласе мира «Миллениум» (2001).

Топографические карты. Топографическая изученность мира даже в наше время остается далеко не полной. Космические снимки представляют теперь реальную основу для топографического картографирования. Иногда они являются единственно возможными съемочными материалами для труднодоступных высокогорных, пустынных, заболоченных территорий, не только непроходимых, но и сложных для постановки аэросъемочных работ.

Создание топографических карт по космическим снимкам сейчас ориентируется на использование цифровых технологий и компьютерных комплексов.

Обновление карт. Повторные аэрокосмические съемки дают хорошие материалы для регулярного обновления топографических карт, что представляет необходимый вид картографических работ. Раньше процесс обновления затягивался на многие годы, так как его начинали с карт крупных масштабов; теперь можно вести одновременно обновление карт всего масштабного ряда.

Тематические карты. Разрешение большей части современных космических снимков в первые десятки метров соответствует размерности большинства исследуемых географами объектов земной поверхности. Это делает снимки, получаемые с ресурсно-карто- графических спутников, ценным материалом для тематического картографирования. Для территории нашей страны созданы космофотогеологические и космофототектонические карты в масштабах 1:10 ООО ООО, 1:5 ООО ООО, 1:2 500 ООО, содержащие принципиально новые данные о строении земной коры, главным образом о линейных разрывных и кольцевых структурах. Государственные геологические карты масштабов 1:200 000 (2-го издания) и 1:1 000 000 (3-го издания) составляются с использованием космической информации. Для этого создается так называемая «фактографическая дистанционная основа» (или космофотооснова), представляющая собой набор фотокарт соответствующих масштабов, создаваемых по снимкам разных типов в расчете на взаимодополняемость извлекаемой по ним информации. Благодаря применению космических снимков стало возможным завершение многолистной почвенной карты страны масштаба 1:1 000 000 для северных и восточных районов и создание почвенной карты России масштаба 1:2 500 000.

По космическим снимкам в конце XX в. созданы серии карт в обзорных масштабах по программе Комплексной картографической инвентаризации природных ресурсов (ККИПР) для ряда важнейших хозяйственных районов России: Ставрополья, Тверской области, Калмыкии, Прибайкалья, Южной Якутии, а также для Таджикистана, Узбекистана, Киргизии, Монголии.

За рубежом с появлением космических снимков получил распространение новый вид картографирования земных покровов и использования земель (land cover and land use). Такие карты в мас-

штабе 1:250 ООО созданы на территории многих штатов США. Обзорное глобальное картографирование земных покровов на начало 90-х гг. XX в. выполнено по данным AVHRR/M2/L4 и на рубеже тысячелетий по данным Vegetation/SPOT. Космические снимки используют и в других крупных проектах по тематическому картографированию, например для создания карты лесов Канады. Разнообразны по содержанию глобальные карты состояния атмосферы, океана и многие другие, характеризующие Землю как систему и ее изменения.

Аэрокосмические снимки в ГИС. В современных научных исследованиях и практической деятельности нашли самое широкое применение географические информационные системы (ГИС). Наряду с статистической и картографической информацией в них используются аэрокосмические снимки. Снимки представляют для ГИС особую ценность благодаря ряду их свойств.

Комплексное отображение природно-территориальных систем и их хозяйственного использования обусловливает применение снимков в разных тематических направлениях исследований и для изучения взаимосвязей различных объектов. Дешифрирование снимков позволяет создать множество срезов информации, таких, как геология, рельеф, почвы, растительность, хозяйство, расселение.

Оперативность получения информации, ее «свежесть» обеспечивают использование снимков для оперативного выявления и оценки происходящих на земной поверхности изменений - обновления имеющихся слоев ГИС, поддержания их на уровне современности, актуализации информации.

Четкая временная привязка данных, возможность использования разновременных снимков разной давности делает их незаменимым материалом для изучения динамики природы и хозяйства.

Эти свойства определяют два основных направления использования аэрокосмических снимков при создании ГИС. Во-первых, они представляют источник первичной информации при создании тематических слоев в базе данных ГИС, в особенности для труднодоступных и необследованных территорий. Во-вторых, это самостоятельный элемент базы данных, предназначенный для решения таких важных задач, как изучение взаимосвязей различных географических объектов и явлений, исследование их динамики.

Включение аэрокосмической информации в геоинформационные системы предъявляет свои требования к программному обеспечению и структуре системы, в связи с чем выделяется особый

тип интегрированныхГИС.

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/

Введение

На сегодняшний день наиболее широко применяется геоинформационные системы ГИС в сфере информационного обеспечения и автоматизации землеустроительных работ, земельного кадастра и оценке земельных ресурсов. Особое значение для мониторинга земель и пространственного отображения негативных процессов и явлений играет картографическая информация. Специалистам в области ГИС принадлежит важная роль в информационной поддержке принятий решений по организации продуктивного использования земельных ресурсов, их улучшению и охране. Они должны уметь создавать и дополнять базу геоданных, использовать в своей работе данные дистанционного зондирования, материалы наземной инструментальной съемки, векторных и растровых моделей представления пространственных данных при геоинформационном картографировании земельных ресурсов.

Но прежде чем разрабатывать научное обоснованные мероприятия по проведению картографирования необходимо всесторонне изучить современное состояние окружающей природы, возможные изменения при хозяйственном использовании. Важно сохранить уникальные ландшафты, растительный и животным мир для будущих поколений. В наше время территория, измененная в результате хозяйственной деятельности достигает до 85% от площади всей суши, и эта территория постоянно изменяется. Изучение столь огромных площадей практически невозможно при использовании только традиционных методов. Продуктивное решение данных вопросов требует определения точного пространственного местоположения земель при составлении карт. В данной ситуации на помощь приходит метод изучения земельных ресурсов дистанционным зондированием из космоса. Эта процедура представляет собой комплекс разных способов фиксирования природной обстановки при помощи фотографической, сканерной, телевизионной, радиолакционной и другой специальной аппаратурой, и также визуальных наблюдений .

Космические снимки служат основой для проработки традиционных карт природы по материалам фотоснимков из космоса, помогают при создании карт, отражающих современное состояние окружающей природы. Появление космической съемки помогла удешевить и упростить процесс картографирования.

Сегодня картографические материалы представлены в цифровом виде на базе ГИС, которая является системой для обеспечения сбора данных, его сохранности, обработки, отображения и передачи отработанных данных.

В моей курсовой работе будут рассмотрены такие важные вопросы:

Образование и развитие ГИС-методов картографирования земельных ресурсов;

Задачи и цели картографирования земельных ресурсов;

Рассмотрение программных средств для ГИС-картографирования земель;

Изучение основных характеристик космических снимков;

Рассмотрение методов дешифрования космических снимков;

Рассмотрены преимущества использования космических снимков при картографировании земель;

Определены перспективы для дальнейшего развития данного направления;

- на конкретном примере освещен вопрос особенностей картографирования растительности для кадастровой оценки земли на примере Лапландского заповедника;

Будет в заключении сделаны выводы ко всей работе, о важности развития данного метода в будущем.

Глава 1. Геоинформационное картографирование земельных ресурсов

1.1 Образование и развитие ГИС- методов картографирования земельных ресурсов

В образовании и развитии ГИС-методов картографирования земельных ресурсов можно определить три основных этапа:

1. пионерные период (1960-е годы);

2. эпоха государственных инициатив (1970-е годы);

3. период коммерческого развития (1980-е и по наши дни).

Пионерный период развивался на фоне появления электронных вычислительных машин, плоттеров, цифрователей и другой периферийной аппаратуры, при создании программных алгоритмов и способов графического отображения информации на экранах, возникновения формальных способов пространственного анализа. Образование и стремительное развитие ГИС было обусловлено огромным опытом топографического и тематического картографирования, автоматизацией процесса составления карт и прорывом в развитии компьютерных технологий .

Впервые в 1960 г. В Канаде была создана база ГИС картографирования земель. Главной задачей было проанализировать многочисленные данные, накопленные Канадской службой земельного учета, и в добыче статистических данных, которые можно было бы применять при разработке планов землеустройства больших площадей, в основном к землям сельского хозяйства. Чтобы реализовать данный проект необходимо было создать классификацию земель, выявить и показать устоявшуюся структуру применения земель. Наиболее остро стоял вопрос об обеспечении продуктивного ввода данных имеющихся картографических и тематических знаний. Чтобы это достичь специалистами было разработано решение о применении таблиц атрибутивных данных, что разрешило поделить файлы геометрической геоинформации о местоположении объектов и файлы с тематическим содержанием об исследуемых объектах. Для введения крупномасштабных земельных планов ученые спроектировали уникальное сканирующее устройство.

В Швеции специалисты уделяли внимание ГИС-земельно-учетной специализации, так был создан Шведский земельный банк данных, позволяющий автоматизировать учет землевладений и недвижимости. Карты в тот период строились виде грубых алфавитно-цифровых распечаток, состоящих из букв и чисел с разной плотностью отображения, что создавало эффект полутоновых изображений.

Во второй половине 1960-х годов были представлены уникальные разработки Гарвардских ученых, в их лабораториях были спроектировано программное обеспечение, которое стало классическим при в области картографирования.

Так была заложен фундамент и определена ведущая роль картографических моделей данных, картографический способ исследований, способы представления информации в геоинформационных системах.

Следующий период государственных инициатив ГИС были направлены на инвентаризацию земельных ресурсов, земельног окадастра и учета для совершенствования системы налогооблажения, при автоматизации земельных ресурсов в системе учетного документооборота в виде баз данных по соответусвующим разделениям. Важным шагом в развитии ГИС было в введении в число атрибутов операционных объектов признака пространства, бонитировка почв или признака пространства.

В это время появилось понятие протсранственных объектов, которые описывались с помощью позиционных и непозиционных атрибутов. Были сформировано два противоположных направления в представлении: растровые и векторные структуры, включаятопологические линейно-узловые представления. Были решены задания, образующие основу основ геоинформационных технологий, такие как наложение разноименных слоев, генерация буферных зон, полигонов Тиссена и другие действия управления пространственными данными, такими как определение принадлежности точки полигону, действия вычислительной геометрии и т.д. Определены эффективные решения иных геометрических вопросов,порядок действия оценочных операций и графоаналитических построений.

Период коммерческого развития приходит в 1980-е годы при сформировании единой системы путем объединения компьютерного обеспечения по обработке данных, по подготовке текстов и карт. Этот союх дает возможность человеку принять правильное решение в ответственных мероприятиях. В это время очень большими темпами развивается ГИС, новые возможности вычислительных средств, персональных ЭВМ существенно меняет все геоинформационное направление. Теперь программные продукты достаточно универсальны для оценивания и анализа проблем в вопросах ГИС. Так именно в этот период появляется прогаммное обеспечение ARC/INFO в институте изучения систем окружающей среды в США, основой для создания которой явились объединение стандартной реляционной системы управления базами данных (INFO) с программой (ARC). Cегодня прогаммное обеспечение переросло в комплекс ArcGIS - солидное решение при ГИС - картографировании, в частности и земельных ресурсов.

В этот период времени в нашей стране происходит введение ГИС для картографирования земельных ресурсов. Была основана земельная информационная структура подразделяющаяся на локуальную, региональную и центральную, начинают накапливаться земельно-кадастровые данные. Проведена ГИС в процесс регистрации земельных наделов, мониторинг и охрану земельного фонда, получают свое развитие серверные фонды.

1.2 Задачи и цели ГИС-картографирования земельных ресурсов. Классификация земельных ресурсов России

Сотрудничество геоинформатики и картографии стало базой для формирования нового направления - геоинформационного картографирования, суть которого составляет автоматизированное информационно-картографическое моделирование природных и социально-экономических геосистем на основе ГИС и баз знаний .

Применение карт при планировании и управлении в науке и других спектрам жизни доказывает о важности ГИС-картографирования в масштабах государства.

Для развития данной области стоят такие важные задачи и цели:

Создание тематических карт и атласов и доступность их потребителям, особенно, это актуально при учете природных ресурсов земли и карт, связанных с охраной окружающей среды;

Рост объемов выпуска картографических материалов и оптимизация сроков ее выдачи;

Применение ЭВМ техники для автоматизации картографических процессов, проработке цифровых карт;

Создание информационно- поисковой системы, обеспечивающей сбор, хранение и применение информации;

Разработка карт специалистами с фундаментальными знаниями в науке.

Рассмотрим более подробно сущность и цели картографирования земельных ресурсов. Для правильного создания карт земельных ресурсов необходимо при изучении объекта решить ряд первоочередных задач:

Изучить земельные возможности страны, ее ресурсы, их расположение, состояние, перспективы использования и охраны, индивидуальные черты и общие характеристики как объекта картографирования;

Провести оценку имеющихся научных публикаций и опыт этого течения тематического картографирования для выявления содержания, тенденций, способов осуществления и возможности использования в работе;

Выполнить следуя разработанным концепциям работы проектирование карт, при этому учесть назначение каждой из них, принцип формирования, обоснование структуры, математических, общеографических и тематических элементов их содержания;

При разработке карт стремится унифицировать программные средства соответственно современной технической оснащенности государственной и ведомственной картографических служб;

- создать детальные авторские макеты атласа, стенных карт, содержащие фрагменты основных и врезных карт, диаграммы, графики, таблицы.

Для того чтобы понимать о картографировании земельных ресурсов, необходимо в первую очередь понимать, а что значит само понятие земельные ресурсы в масштабах государства, видеть классификацию.

Российская Федерация имеет самые большие земельные ресурсы в мире, площадь России занимает 12,5% мировой территории, что равняется 1709 млн. га земли. При наличии такого количества ресурсов государственная политика обеспечивает жесточайший контроль за ее характеристиками, состоянием.

При этом управление земельными ресурсами является важной функцией органов власти, они принимают правила управления земельными ресурсами, осуществляют это управление и надзирают за законностью принимаемых правил.

Классификация земельных ресурсов в России выделяет следующие группы:

Земли сельскохозяйственных предприятий, а также земли используемые для нужд сельского хозяйства, фермерские угодья;

Земли лесного фонда;

Земли водного фонда;

Земли, состоящие на учете городских, поселковых и сельских органов управления

Земли промышленного назначение, транспорта, связи, непосредственно участвующие в производственном процессе;

Земли природоохранного назначения, имеющие природоохранное, научное, эстетическое, оздоровительное значение;

Земли запаса, не предоставляемые юридическим и физическим лицам во владение.

Особенностью земельного фонда Российской Федерации является то, что более 90% земель принадлежит государству. Это еще раз подтверждает важность правильного проведения ГИС-картографирования.

1.3 Программные средства для ГИС-картографирования земель

Развитие геоинформационных технологий привело к созданию фирм, распространяющих программное обеспечение ГИЧ, необходимое для целей ГИС-картографирования земель. Различают несколько классов программного обеспечение, отличающиеся по функциональным возможностям и этапам обработки материалов.

программные средства ГИС- картографирования земель по функциональным возможностям делят на следующие пять классов.

Рассмотрим первый из них, это инструментальные ГИС.

Они предназначены для организации ввода картографической и атрибутивной информации, ее хранения, отработки сложных информационных запросов, решения пространственных, аналитических задач, построения производных карт и планов, и в конечном итоге для подготовки к выводу на носитель оригиналов-макетов картографического изображения. В основном ГИС поддерживают работу как с растровыми, так и с векторными изображениями, имеют встроенную базу данных или используют такие базы как Paradox, Access, Oracle и другие. Помимо этого ГИС-картографирование земель возможно в AutoCAD Map, MapInfo Professional, ГИС- карта 2011, GeoDraw и другие .

Ко второму классу относят ГИС-вьюверы, программные продукты, которые позволяют пользование созданными при помощи инструментальных ГИС базами геоданных. Во все ГИС-вьюверы включен инструментарий запросов к базам данных, выполнение операции позиционирования и зуммирования картографических изображений. Вьюверы являются составной частью в средние и крупные проекты, что позволяет сэкономить затраты. ГИС-вьюверы позволяют выводить картографический материал (планшеты) на твердый носитель. Наиболее распространены следующие программные продукты: Arc Reader, Vista Map, Win Map.

К третьему классу относят программные средства предобработки и дешифрования ДДЗ Земли. К ним относят пакеты обработки изображений, оснащенным математическим аппаратом, позволяющим производить манипуляции со сканированными или записанными в цифровом виде снимками поверхности Земли. Сюда входит большой набор операций, включающие все виды коррекции через географическую привязку снимков, до автоматизированного дешифрования земель. Среди данных продуктов ГИС отмечают ERDAS Imagine, ERDAS ER Mapper, Image Analyst for ArcGis, Stereo Analyst for ArcGis, ENVI, MultiSpec, PHOTOMOD.

К четвертому классу относят программы-векторизаторы. Эти ГИС-пакеты специализируются на сканировании, сшивке и коррекции бумажных планово-картографических данных с последующей векторизацией их содержимого в автоматическом или полуавтоматическом режиме. Это обеспечивается следующими программами: AutoCAD Raster Design, Easy Trace, Arc Scan for ArcGIS, Map EDIT, Панорама-редактор и другие.

К пятому классу относят программные средства обработки полевых геодезических наблюдений, предусматривающие импорт информации с GPS-приемников, электронных тахометров, нивелиров и иной геодезической аппаратуры. Этот продукт проводит обработку и оценку данных, вычисление координат точек поворота границ земельных участков, создание планов границ земельных участков своим средствами, или экспорт информации с инструментальные ГИС. Используют такие программные продукты: Trimble Geomatics Office, CREDO_DAT и CREDO ТОПОПЛАН, Survey Analyst for ArcGIS, Комплекс геодезических расчетов и др.

1.4 Перспективы развития при ГИС-картографировании

Развитие картографирования определяется ростом потребления карт и увеличении их ценности в народном хозяйстве, строительстве и научно-исследовательской работе. Причины возросшего интереса объясняется в потребности более подробной и точной пространственной информации о земной поверхности, о развитии космических исследований, природных условиях и ресурсах, роста уровня образования среди населения, выработке стратегии в планировании народного хозяйства и строительства, при принятии решений об охране и защите окружающей среды. То есть внедрение картографического метода исследования природных и социально-экономических процессов.

Одни из этих факторов влияют на рост количества выпускаемых географических карт, некоторые ведут к детализации и уточнению содержания, к регулярному обновлению, другие порождают потребность создания новых видов карт и основание новых отраслей картографирования.

Для развития картографии требуются поиски более оптимальных способов исследования, получения данных, новых способов разработки и использования карт, которые повышают эффективность и продуктивность труда, что приводит к облегчению понимания карт, расширяет горизонты их применения.

Так, увеличение туристических стран ведет к росту объемов изготавливаемых карт для туристов, рост населения в свою очередь приводит к большему выпуску для учебных заведений атласов. Примеров можно приводить бесконечное множество, суть остается в том, что все вышеперечисленные факторы ведут к каким- либо изменениям для картографирования.

Так можно наблюдать рост тематического картографирования Мирового океана, значимость которого трудно переоценить в масштабах всей планеты. Решены вопросы комплексного картографирования Мирового океана, который рассматривается как сфера деятельности человечества, связанного с ростом использования биологических, минеральных и энергетических ресурсов как на поверхности, таки в толщах его воды. Это решено путем картографирования природных ресурсов шельфов.

Представляет большой интерес науке внедрение картографии в космос ради изучения Луны, планет, создание карт небесных тел.

При разработке земных, топографических карт работа не ограничивается лишь уточнением и обновлением, а ведет к появлению таких новых карт с фотоизображением земной поверхности, карты передающие застройку и городское хозяйство на различных уровнях.

Создание новых карт и атласов способствует накоплению огромного объема информации о расположении природных и социальных процессов, дает возможность оценить их состояние, взаимодействие, изменение..

Главные задачи которые ставят перед собой картографы:

Рост эффективности труда;

Совершенствование карт;

Расширение сфер использования карт в практике и науке.

Решение трудностей при выполнении поставленных задач были решены во многом благодаря развитию компьютерных технологий, вычислительной техники, автоматики и дистанционного зондирования, опытных исследований по картографии.

Но наряду с этим существует ряд карт и процессов, которые практически не поддаются математической задаче из-за большого количества критериев, значимость которых трудно применить к определенной мере, закону. И именно новейшая техника дает доступ картографу включаться в работу автоматической системы и индивидуально решать вопросы в режиме диалога "человек-машина".

Именно такой симбиоз человеческой мысли и безграничных возможностей новейшей техники числится как представляющая огромную перспективу последующего развития картографии.

Космические съемки, которые дают огромный пространственный обзор и отражают закономерности географии, позволяют картографу избежать процессов поэтапного уменьшения крупномасштабных источников и удаления множества лишних данных, в связи с этим определенно убыстряют процессы получения среднемасштабных и мелкомасштабных тематических карт. Большое значение имеет то, что автоматика разрешает преобразование в картографическую форму данных, полученных при космических съемках.

Таким образом, изучая перспективы картографии можно выделить две основные цели:

Создание новых карт, направленное к кругу картографов и иных специалистов, принимающих участие в проектировании, съемках, составлении карт;

Применение карт в науке и практике, служащее для интересов потребителей.

Хочется подчеркнуть, что именно применение карт формирует будущее данного течения науки и поэтому требует беспрерывного совершенствования.

Глава 2 Космические снимки при картографировании земель

2.1 Основные виды и характеристики космических снимков

Космическая съемка занимает ведущее место среди других способов дистанционного зондирования, представляющего собой собрание способов неконтактной съемки для изучения Земли и ее частей методом регистрации и оценки их собственного и отраженного излучения с летательных и космических аппаратов.

Космическая съемка происходит при помощи искусственных спутников Земли, межпланетных автоматических станций, долговременных автоматических станций, пилотируемых космических кораблей. Основной характеристикой космических снимков служит пространственное разрешение, делящиеся на следующие классы:

Космические снимки очень низкого разрешения 10000-100000 м.;

Космические снимки низкого разрешения 300-1000 м;

Космические снимки среднего разрешения 50-200 м.;

Космические снимки относительно высокого разрешения 20-40 м.;

Космические снимки высокого разрешения 10-20 м.;

Космические снимки очень высокого разрешения 1-10 м.;

Космические снимки сверхвысокого разрешения 0,3-0,9 м.

По особенностям покрытия земной поверхности можно выделить следующую группу снимков:

Одиночное фотографирование, выполняется космонавтами ручными камерами, снимки получаются перспективными со значительными углами наклона;

Маршрутное фотографирование, оно производится вдоль трассы полета спутника, в данном случае ширина полосы съемки зависит от высоты полета и угла обзора аппаратуры;

Прицельное фотографирование, предназначается для получения снимков заданных участков земли в стороне от трассы;

Глобальное фотографирование, которое производится с геостационарных и полярно-орбитальных спутников, обеспечивающих получение мелкомасштабных обзорных снимков всей Земли, кроме полярных шапок.

Существует ряд параметров определяющие возможность дешифрования космических снимков, это масштаб, пространственное разрешение, обзорность и спектральные характеристики.

Масштаб и обзорность космических снимков позволяют выявить объекты разного уровня, заснятые в одно время и в одном режиме съемки.

Обзорность снимков космических снимков охватывает большую площадь по сравнению с аэроснимками. Для сравнения один снимок с космоса перекрывает площадь как 10000 аэрофотоснимков. При этом большие площади охватываются одновременно при одинаковых условиях, что позволяет изучать региональные и зональные закономерности, глобальные явления, вести исследования с мировом масштабе.

Комплексное отображение компонентов геосферы.

При совместном отображении разных компонентов геосферы (литосферы, гидросферы, биосферы, атмосферы) позволяет изучить их связи. Благодаря большой высоте съемок на снимках отображены облачные покровы планеты, в следствии обобщения изображения на них находят отображение глубинные геологические структуры. Исходя из этого космические снимки обеспечивают:

Изучение процессов в атмосфере;

Взаимодействие атмосферы и океана;

Проявление гидродинамики течений.

Все это дает ряд преимуществ при комплексном методе показаны взаимосвязи объектов, что облегчает дешифрование и дает возможность применение снимков для создание тематических карт.

Регулярная повторяемость космических снимков обеспечивают регулярную повторяемость съемки с заданным интервалом (годы, месяцы, дни и т.д.), что невозможно реализовать при других способах .

Также космические снимки могут использоваться как модель местности. Снимки представляют собой пространственно-временные модели, позволяя на их базе изучить временные изменения, используя принцип пространственно-временных рядов.

2.2 Методы дешифрования космических снимков при картографировании земельных ресурсов

После проведения необходимых этапов на основе данных дистанционного зондирования выполняется ГИС- картографирование земельных ресурсов путем дешифрования.

Дешифрованием называют способ изучения объектов, явлений и процессов на земной поверхности, заключающийся в распознавании объектов по их признакам, определении характеристик, установлении взаимосвязей с другими объектами. Дешифрование различают по содержанию на топографическое, при котором со снимков получают информацию о земной поверхности и расположенных на ней объектах; и специальное, при котором информацию по тематике сельского хозяйства, геологического и т.д..

Процесс дешифрования начинают с постановки общей задачи, которая определяется, учитывая реальные возможности получения материалов съемки, наличия соответствующей аппаратуры, опыта дешифровщиков и т.д.

При любом из видов дешифрования обязательно проводится подготовительный этап, включающий в себя подготовительные работы, обработку материалов снимков и создание растровой пространственной базы.

Обработка материалов космической съемки состоит из следующих этапов:

Формирование проекта цифровой фотограмметрической системы и загрузку в проект данных космических снимков;

Выполнение планово-высотной привязки космоснимков;

Фотограмметрические работы по внешнему ориентированию космоснимков;

Уравнивание результатов фототриангуляции.

На данном этапе используют программный продукт Photomod и фотограмметрические сканеры .

Существуют три основных способов проведение дешифрования космических снимков: полевой, камеральный и комбинированный.

При полевом дешифровании сопоставляется изображение на снимках с местностью, в результате чего опознаются объекты и определяются и их свойства. Основными преимуществом этого способа является наибольшая полнота и достоверность результатов, при существенном недостатке, заключающемся в высокой трудоемкости, больших временных и денежных затратах.

При камеральном дешифровании происходит логический анализ изображений и применением всего комплекса дешифровочных признаков, с привлечением специальных программных устройств в лаборатории. стоит отметить плюсы данного метода:

Экономия времени и денежных средств;

Хорошие условия труда;

Применение различных средств автоматизации;

Использование вспомогательных источников информации.

При всем этом возможно допущение погрешностей, что в итоге скажется на достоверности и потребует доработки данных полевым способом.

При комбинированном дешифровании применяют процессы и технологические методы полевого и камерального способов, что обеспечивает высокую экономическую продуктивность и достоверность полученных данных.

Благодаря таким очевидным достоинствам именно этот метод наиболее распространен.

2.3 Преимущества недостатки использования космических снимков

При изучении космических снимков при картографировании для ГИС выделила ряд достоинств их применения:

Спутник не испытывает вибраций и резких колебаний, поэтому космоснимки удается получать с высокой разрешающей способностью и высоким качеством изображения;

Снимки могут быть переведены в цифровую форму для последующей компьютерной обработки;

- получение целостности окружающей среды;

Многозональность и многофакторность космических данных обеспечивает комплексность оценки ситуации;

Оперативность, возможность получения повторных изображений;

Относительно низкая стоимость съемки единицы площади;

Возможность использования полученных документов съемки в делопроизводстве.

Однако следует отметить и ряд недостатков данного вида исследования:

При работе на орбите не удается получить съемки чаще чем раз в 6-12 часов;

Возникновение трудностей для модернизации систем, так новые образцы датчиков могут работать только при новых запусках аппаратов;

В космосе трудно реализовать размещение некоторых средств зондирования;

Недостаточная оперативность при выполнении заявок, объясняющееся строгой зависимостью выхода космических аппаратов на район съемки баллистическими параметрами рабочей орбиты;

Высокие затраты на создание и развертывание космических аппаратов.

Проанализировав эти данные можно заключить что использование космических снимков для ГИС-картографирвания хоть и имеет недостатки, но является предпочтительным по сравнению с другими видами исследований.

2.4 Перспективы развития использования космических снимков при картографировании земельных ресурсов для Российской Федерации

Развитие отечественных космических технологий выступает неотъемлемой частью курса на инновационное развитие, выбранного нашей страной. Данные съёмки Земли из космоса и специализированные продукты, полученные на её основе, находят всё более широкое применение для решения повседневных практических задач. Оценка хода строительства, экологической обстановки в регионе, ведения сельского хозяйства, оценка инвестиционной привлекательности территорий и т.д. Широкий спектр вопросов требует для продуктивного решения объективной и актуальной информации, единственным источником которой нередко выступают данные дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ).

Увеличить оперативность работы со спутниковой информацией позво- ляют связанные с приёмными станциями геосервисы, которые на основе технологии ScanEx Web GeoMixer® обеспечивают быструю визуализацию космической и аналитической информации и передачу готовых продуктов. Геопортальные технологии подтвердили свою продуктивность при проведении оперативного спутникового мониторинга экологического состояния и судовой обстановки в морских акваториях, наблюдении за ходом половодья и паводков и др. .

Базовой технологией увеличения доступности космической информации выступает разработка Центра «СканЭкс» -- универсальные аппаратно-программные комплексы «УниСкан», которые в настоящее время принимают данные от 17 современных спутников данных земельного зондирования.

Расширяется применение данных космической съёмки в сельскохозяй- ственной отрасли для решения задач инвентаризации угодий, контроля со- стояния посевов, выделения участков эрозии, слежения за качеством и своевременностью проведения различных агротехнических мероприятий. Повторяемость съёмок позволяет наблюдать за динамикой развития сельскохозяйственных культур, прогнозировать урожайность.

Технология ScanNet может быть использована для контроля нелегальной хозяйственной деятельности, несанкционированного рыболовства, загрязнения суши и водной среды и других задач. Её адаптация и организация спутникового мониторинга проводится с учётом индивидуальных требований заказчика .

Для достижения действительно мирового конкурентоспособного уровня в отрасли, являющейся катализатором современных геоинформационных процессов во всех развитых странах, требуются скоординированные действия всех заинтересованных участников: как органов государственной власти, так и представителей частного сектора. |

Глава 3 Картографирование растительности для кадастровой оценки земли на примере Лапландского заповедника

3.1 Особенности кадастровой оценки земельных ресурсов

С появлением поручения Президента России о проведении кадастровой оценки всех земель России весьма остро стал вопрос об анализе земель особо охраняемых природных территорий (ООПТ). Кадастровая оценка стоимости земель ООПТ необходима при расчете ущерба землям этой группы, оценке экономических решений, связанных с переводом земель из этой группу или в эту группу, а также для сравнения с экономическими затратами, возникающими при отказе от хозяйственного использования земли.

Статьей 390 НК РФ определено, что кадастровая стоимость земельного участка определяется в соответствии с земельным законодательством России. Во исполнение п.2 ст. 66 ЗК РФ для определения кадастровой стоимость проводится государственная кадастровая оценка земельных ресурсов. Постановлением Правительства РФ от 08.04.2000 N 316 утверждены Правила проведения государственной кадастровой оценки земель, определяющие порядок проведения государственной кадастровой оценки земель всех категорий на территории Российской Федерации для целей налогообложения и иных целей, установленных законом. Для проведения указанных работ привлекаются оценщики или юридические лица, имеющие право на заключение договора об оценке, в соответствии с требованиями, установленными Федеральным законом от 21.07.2005 N 94-ФЗ "О размещении заказов на поставки товаров, выполнение работ, оказание услуг для государственных и муниципальных нужд" (ред. от 11.07.2011) .

Государственная кадастровая оценка земель основывается на классификации земель по целевому назначению и виду функционального использования, проводится для определения кадастровой стоимости земельных участков различного целевого назначения не реже одного раза в пять лет. Органы исполнительной власти субъектов Российской Федерации по представлению территориальных органов Росреестра утверждают результаты государственной кадастровой оценки земель. Методические указания по государственной кадастровой оценке земель и нормативно-технические документы, необходимые для проведения государственной кадастровой оценки земель, разрабатываются и утверждаются Минэкономразвития России по согласованию с заинтересованными федеральными органами исполнительной власти.

Методические рекомендации по государственной кадастровой оценке земель особо охраняемых территорий и объектов, утвержденные приказом Минэкономразвития России от 23.06.05 г. № 138, применяются только для определения кадастровой стоимости земельных участков рекреационного назначения в составе ООПТ и земель лечебно-оздоровительных местностей и курортов.

Эффективная экономическая оценка стоимости земель ООПТ усложняется разнообразием причин, по которым необходима организация ООПТ. Они могут быть подразделены на функционально- биосферные, ресурсно-экономические и морально-этические.

Методы к оценке стоимости земель ООПТ с заповедным режимом принимают во внимание эффективность экосистем, ценность и уникальность разнообразия экосистем и другие показатели. Анализ земель заповедников дается с учётом капитализации объема недополученной продукции затрат на восстановление нарушенных экосистем на период средней длительности периода восстановления экосистем в естественных условиях. ценности. Чёткая формулировка природоохранной ценности дана С.Е. Журавлевой , предложившей на основе синтаксономического анализа учитывать редкость, естественность, уязвимость, флористико-фитоценотическую значимость растительных сообществ, их близость к границе ареала. Методические подходы к оценке природоохранной значимости лесных сообществ подробно рассмотрены в работе Л. Андерсена и др. .

Кадастровая оценка земель предполагает их картографирование с учётом их типологической принадлежности, определяющей стоимостную оценку конкретных участков. Таким образом, кадастровая оценка земель ООПТ предполагает картографирования растительности ООПТ с учетом динамического состояния, продуктивности, редкости, естественности, уязвимости, флористико-фитоценотической значимости растительных сообществ, их близости к границе ареала. Динамические категории растительности нарушенных экосистем должны характеризоваться средней длительностью периода восстановления, что является необходимым условием расчета стоимости земель с учетом капитализации.

3.2 Особенности картографирования растительности на примере Лапландского заповедника при использовании космической съемки

В своей курсовой работе остановила свой выбор на исследовании картографирования при использовании космических снимков такого объекта Российской Федерации, как Лапландский заповедник, потому как он являет собой уникальный шедевр, созданный самой природой, и потому представляет огромную ценность для нашего государства, и его изучение более, чем обосновано.

Расположен Лапландский заповедник на территории горных массивов Мончетундра и Чунатундра, на берегах озера Имандра в Мурманской области Через заповедник проходит водораздел Белого и Баренцева морей. Площадь заповедника огромна и равняется 278438 гектар, 8574 из которых составляет водная территория озер и рек. На рисунке 1 показан снимок из космоса на этот уникальный заповедник.

Рисунок 1- Лапландский заповедник. Снимок из космоса

Ландшафт заповедника очень разнообразен от лесов до тундр и горных вершин. Самая высокая точка - 1140 метров над уровнем моря, средняя высота горного массива 470 м.

Заповедник занимает четвертое место по величине в европейской части России, его уникальная особенность в том, что не его территории никогда не проживали люди, не занимались производственной деятельностью, поэтому территория заповедника сохранила свою целостность.

Основная цель и направление научной деятельности заповедника это поддержание и увеличение популяции северного оленя на территории Кольского полуострова. Также работники следят и изучают влияние расположенных поблизости промышленных предприятий на окружающую среду, климатические изменения. Богатый животный и растительный мир делает этот заповедник интересным для изучения и сбора данных местом.

Объектом картографирования для курсовой работы являлась растительность Лапландского государственного заповедника. Площадь территории для создания карты составляет- 161241 га.

Способ изучения растительности основан на использовании данных, которые получаются с топографических карт и оценке коэффициентов спектральной яркости (КСЯ) космических снимков (КС), полученных спутником Landsat-7 с разрешением 30 м на местности. Для определения взаимосвязи между коэффициентом яркости и единицами растительного покрова, точности картографирования экологических систем использовали данные постоянных опытных площадей, основанных в 1986 году и описанные более широко в 2008 г.

Основной характеристикой взаимодействия излучения в оптическом диапазоне с зондируемой средой является коэффициент спектральной яркости (КСЯ), так как экспериментально измеряют именно коэффициенты яркости, а не коэффициенты отражения. Коэффициент спектральной яркости с - величина, характеризующая пространственное распределение спектральной яркости отражающей поверхности, равная отношению яркости данной поверхности в заданном направлении В(л) к яркости идеально рассеивающей поверхности В0(л) с единичным коэффициентом отражения и освещенной так же, как и данная поверхность

с(л)= В(л)/В0(л)

В качестве идеального рассеивателя обычно принимают поверхности, обладающие равномерно рассеивающим отражением для всех длин волн спектра, например пластинки покрытые барием .

Поверхность суши отличается большим разнообразием типов подстилающей поверхности, характеризующихся различными интегральными коэффициентами яркости, и, в еще большей степени, различными спектральными зависимостями КСЯ, обусловленными, в первую очередь, специфическими спектрами поглощения различных объектов. Однако для ряда различных типов подстилающей поверхности значения интегральных КЯ могут практически совпадать, поэтому надежная идентификация таких объектов возможна лишь на основе использования:

- структурных дешифровочных признаков;

Многозональной съемки.

Отражательные характеристики растительного покрова зависят от:

Оптических свойств фитоэлементов (листьев, стеблей, веток, стволов, цветов, плодов);

- архитектуры растительного покрова (формы, взаимного расположения и ориентации фитоэлементов);

Коэффициента проективного покрытия (количества растительности на единицу площади).

Основной вклад в формирование КСЯ сплошного растительного покрова вносит отражение света листьями.

Применяя космические снимки в инфракрасном диапазоне, определили значения КСЯ, соответствующие пяти классам степени увлажнения почв. С помощью нормализованного вегетационного индекса (NVI), учитывающего соотношение КСЯ в красном и зеленом диапазонах, выделили 6 типов категорий растительности:

Водная растительность акваторий;

Еловые леса;

Лиственные и сосновые леса;

Редколесья и кустарники;

Моховая, кустарничковая, травяная растительность

Разреженный растительный покров.

Отличие КСЯ лиственных и хвойных лесов в ближнем инфракрасном диапазоне позволило создать карту хвойных лесов. Для обработки космических снимков использовали графический пакет ImagePals2Go, оригинальные программы на языке C++. В результате обработки космических снимков получены следующие растровые изображения:

Карта увлажнения;

Карта типов структур растительного покрова;

- карта хвойных лесов.

Компьютерное совмещение этих трёх карт позволяет построить геоботаническую карту. Геоботаническая интерпретация контуров, возникающих при совмещении всех трёх карт, представлена в таблице 1.

Таблица 1- Признаки дешифрования растительности

Структура растительного покрова	Степень увлажнения почв по результатам космических снимков
еловые леса		ельники фагновые, болотнотравные	ельники чернично-вороничные	ельники бруснично-вороничные	ельники зелемномошно-лишайниковые
сосновые леса и редколесья	сосново-кустарничково-сфагновые сообщества	сосновые редколесья сфагновые	сосняки чернично-вороничные	сосняки зеленомошно-лишайниковые, воронично-брусничные	Сосняки, сосновые редколесья лишайниковые
лиственные леса	березняки травяно-сфагновые, болотнотравные	березняки долгомошные, чернично-сфагновые	Березняки чернично-вороничные	березняки зеленомошно-лишайниковые, воронично-брусничные	березняки, березовые редколесья лишайниковые
криволесья и кустарники лиственные	ивняки болотнотравные, березовые криволесья болотнотравные	березовые криволесья долгомошеные, дереные	березовые чернично-вороничные	березовые криволесья зеленомошно-лишайниковые	березовые криволесья
моховая, кустарниковая, травяная растительность	травяно-сфагновые, травяные гирофильные сообщества болот	кустарничково-сфагновые сообщества болот	кустарничково зеленомошные тундры и пустоши луга	лишайниково-кустарничковые тундры и пустоши	лишайниково-кустарничковые тундры и пустоши в сочетании с эпилитнолишайни-ковыми агрегациями
разреженный растительный покров	гигрофитые агрегации на болотах	гигрофитые агрегации заболоченных гарей	мезофитные агрегации на потенциально лесных землях	Эпилитнолишайни-ковые и моховые агрегации	Эпилитнолишайни-ковые агрегации

Точность результатов картографирования оценивали по проценту совпадения единиц растительности на карте и в тех же точках на земной поверхности. При несовпадении данных карты и контрольного наземного обследования применяли коэффициент, принимающий значения от 0 до 1 для оценки значимости ошибки:

Р=100*(N - S(Ki))/N, i=1, …., N

где Р - точность картографирования, %; N - количество точек контрольного обследования, S - сумма, Ki - безразмерный коэффициент значимости ошибки на i-ой точке контрольного обследования. Коэффициент значимости ошибки Ki равен относительной Евклидовой дистанции между центроидом единицы растительности на карте и в той же точке на земной поверхности.

Относительная Евклидова дистанция определена как Евклидова дистанция между центроидами картируемого и наблюдаемого синтаксонов, нормированная по максимальному значению Евклидовой дистанции:

Ki = Еотн = Еij / Е макс

Для расчета Евклидовой дистанции использовали средние покрытия видов, максимальной оказалась дистанция между ельниками травяными и сосняками лишайниковыми. Точность картографирования составила 72 %. Для улучшения точности картирования до 98 % классы увлажнения корректировали по данным топографической карты. На топографической карте масштаба 1:25000 определяли участки склонов и вершины холмов с сильным дренажом, ровные и слабонаклонные поверхности с нормальным дренажом, ложбины с проточным увлажнением, ровные и слабонаклонные поверхности покрытые ле- сом со значками заболоченности, болота облесённые, проходимые и непроходимые .

3.3 Анализ эффективности проведенного картографирования. Выводы

Применение комбинированного метода с использованием автоматического дешифрирования типов структуры растительности, степени увлажнения почв по космическим изображениям и топографическим картам с последующим совмещением результатов дешифрирования и их полным анализом дает допустимые результаты. Картографирование растительности горной тундры и пояса березового криволесья позволило различать с точностью 98 %: лишайниково-кустарничковая тундру, березовое криволесье зеленомошное, березовое криволесье, лишайниковое.

Оценка картографирования растительности болот данным методом позволили хорошо отличать в автоматическом режиме болота от лесов, однако для детального установления типологической принадлежности болотных комплексов необходимо использовать данные текстурного анализа космических снимков высокого разрешения.

Оценка результатов применения рассматриваемого способа картографирования позволила выявить причины погрешностей и найти пути их устранения. Так при выявлены различия коэффициента спектральной яркости (КСЯ) одинаковых объектов в различных частях космических снимков, что устраняется про проработке снимка по частям в сравнении с эталонными участками в различных частях снимка. Для установление лучшего соответствия классам увлажнения почвы при спектральном анализе требуется большее количество точек наземного изучения на разных участках территории.

Для устранения светотеневых эффектов, появляющиеся вследствие участков сильно затененных возвышенностями, существует ряд специальных программ, которые требуют построения математической модели рельефа, типы освещенности местности для последующей спектральной правки космических снимков. Применяется данный метод при наличии горной местности. Для других участков земли более дешевым и целесообразным является применение космических снимков полученных в разное время суток.

Картографирование растительности и анализ архивных материалов показал, что 25 % лесных земель пострадало от пожаров. Наземные же исследования показали, что на всех 98 изучаемых участках сосновых лесов были пожары. С помощью космических снимков хорошо распознаются основные этапы послепожарной динамики сосновых лесов, направленной к смене сосны и берёзы елью и лишайников мхами.

Исходя из вышесказанного можно заключить, что применение комбинированного метода геоботанического картографирования с ис- пользованием автоматического дешифрирования типов структуры растительного покрова, хвойных лесов, степени увлажнения почв по КИ и топографическим картам с последующим совмещением результатов дешифрирования и их содержательным анализом дало возможность достаточно точно выявлять синтаксономическую принадлежность картируемых единиц. Полученные рассмотренным методом карты позволяют анализировать редкость, уязвимость, флористико-фитоценотическую значимость, близость к границе ареала компонентов растительного покрова, определять их площадь и давать кадастровую оценку земель конкретной ООПТ.

Заключение

В результате проведенной работы, анализа изученной информации можно сделать ряд выводов относительно изученного материала.

В настоящее время все больше интереса вызывает получение космических снимков, так как расширяются возможности практического использования результатов данной деятельности. Активное введение космических и геоинформационных технологий в информационную структуру способствует:

Росту эффективности регионального управления;

Дает толчок современному развитию экономики Российской Федерации.

Геоинформационные технологии необходимы в области управления сельским и лесным хозяйством, в городском управлении, социально-экономическом планировании развития регионов и при решении экологических задач.

Благодаря инновационным космическим технологиям превратились в жизнь такие возможности:

Оперативность получения и достоверность информации;

Возросла точность расчетов и оценки регулярного мониторинга;

Снижение затрат на картографирование;

Рост качества при принятии управленческих решений на поставленные задачи;

Повышение инвестиционной привлекательности и конкурентоспособности территории за счет публикации в сети Интернет перспективных инвестиционных площадок и проектов.

Самое главное, появились организационно-административные предпосылки для широкого внедрения технологий комплексного космического мониторинга в регионах:

У руководителей регионов пришло понимание необходимости серьезной работы в данном направлении, что, в том числе, связано с активной позицией высшего политического руководства страны по этому вопросу;

В большинстве регионов созданы организационные структуры, отвечающие за информатизацию. Они имеют организационно-правовую форму, сферу полномочий и отвечают за развитие современных информационных технологий;

- идет процесс создания федеральных систем на базе технологий космического мониторинга, появляется возможность организации межведомственного взаимодействия на федеральном и региональном уровнях.

Появился положительный опыт от внедрения технологий комплексного космического мониторинга в целом ряде регионов, стал очевидным экономический эффект от создания таких систем.

Список использованной литературы

1. Андерссон Л., Алексеева Н.М., Кольцов Д.Б., Куксина Н. В., Кутепов Д.Ж., Мариев А.Н., Нешатаев В.Ю. Выявление и обследование биологически ценных лесов на Северо-Западе Европейской части России. Т.1. Методика выявления и картографирования. Учебное пособие. / Отв. ред. Андерссон Л.,. Алексеева Н.М. СПб, 2009.

2. Берлянт А.М. Геоинформационное картографирование, М., 2010.

3. Геоинформатика: учебник для вузов: в 2-х кн.// под редакцией Тикунова В. С., М., 2010.

4. Журавлева С. Е. Синтаксономическое обоснование выбора охраняемых растительных сообществ. На примере некоторых сообществ Республики Башкоростан. Автореф. канд. дисс.03.00.05. Уфа, 1999, 20с.

5. Ильинский Н. Д.,Обиралов А. И., Фостиков А. А. Фотограмметрия и дешифрование снимков: учебник для вузов. М., 2009.

6. Кашкин В. Б. Сухинин А. И. Дистанционное зондирование Земли из космоса. Цифровая обработка изабражений: учебное пособие. М., 2011.

7. Клебанович Н.В. Земельный кадастр: учебное пособие для вузов по специальности "География". Мн., 2010.

8. Кутепов Д. Ж., Мариев А. Н., Нешатаев В.Ю. Выявление и обсследование биологически ценных лесов на Севро-Западе Европейской части Росси. Т.1. Методика выявления и картографирования. Учебное пособие./ Отв. Ред. Анлерссон Л., Алексеева Н. М.,Кузнецова Е. С. СПб, 2009.

9. Кравцова В.И. Космические методы исследования почв: учебное пособие для студентов вузов. М., 2011.

10. Лабутина А.И. Дешифрование аэрокосмических снимков: учебное пособие для студентов вузов. М., 2010.

11. Мясникович М.В. Космические технологии в системе управления. М., 2012.

12. Ольшевский А. Выбор оптимального метода классификации космоснимков для целей автоматизированного дешифрования видов земель. М., 2012.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Характеристика источников для создания карт. История аэрокосмического картографирования. Дешифрирование аэроснимков и космических снимков, их применение в тематическом и оперативном картографировании. Составление и обновление топографических карт.

реферат , добавлен 20.12.2012


Основные цели использования экологического картографирования. Классификация экологических карт по научно-прикладной направленности и содержанию. Способы картографирования загрязнения атмосферы и вод суши. Анализ геоинформационных систем, их применение.

курсовая работа , добавлен 24.04.2012


Роль экологического картографирования в науке и практике. Экологическое и эколого-географическое картографирование. Источники информации для создания экологических карт, особенности составления. Картографирование проблем на примере загрязнения атмосферы.

курсовая работа , добавлен 08.04.2012


Задачи физической географии. Взаимодействие природных и природно-антропогенных геосистем с глобальными факторами. Работа с топографическими, аэрофото- и космическими материалами, описание растительности, ландшафтное профилирование и картографирование.

курс лекций , добавлен 21.01.2010


Суть социально-экономического картографирования, его виды (аналитическое, синтетическое, комплексное) и роль в реализации государственной региональной политики. Принципы создания карт. Социально-демографический мониторинг на базе геоинформационных систем.

презентация , добавлен 25.03.2015


Изучение методологических и методических проблем экономической оценки биологических и земельных ресурсов. Экономическая оценка ресурсов регионов России. Комплексная характеристика системы природопользования. Интегральный потенциал и его использование.

курсовая работа , добавлен 11.10.2014


Технология создания ортофотопланов по материалам космической съемки с использованием ПО "ЦФС-Талка". Предварительная обработка снимков, создание проекта, внешнее ориентирование снимков. Исправление яркости снимков с "проявлением" изображений в тенях.

реферат , добавлен 14.12.2011


Первоначальные практические задачи геодезии. Методы геодезии, их применение при решении различных инженерных задач. Первое в истории определение размеров Земли, как шара. Развитие современной геодезии и методов геодезических работ. Теория фигуры Земли.

реферат , добавлен 07.03.2010


Сущность концепций природно-ресурсного потенциала территории. Классификация и социально-экономический анализ мировых природных ресурсов, а именно минеральных, земельных (почвенных) и водных ресурсов. Значение экономической оценки природных ресурсов.

реферат , добавлен 07.04.2010


Мировые тенденции роста загрязнения планеты в ходе нерационального использования природных ресурсов. Преимущества и недостатки альтернативных источников энергии. Процессы, связанные с добычей, переработкой и хранением ресурсов, с точки зрения географии.

Реферат по дисциплине

«География»

По теме:

«Космическая съёмка. Виды и свойства космических снимков, применение их в картографии»

Содержание

Введение (с.3)

Виды съёмок (c .6)

Космическая картография (с.8)

Контроль из космоса за окружающей средой (с.12)

Заключение (с.15)

Список литературы (с.16)

Введение

Цель работы: рассмотрение сути космической фотосъёмки.

Космическая фотосъемка - технологический процесс фотографирования земной поверхности с летательного аппарата с целью получения фотографических изображений местности (фотоснимков) с заданными параметрами и характеристиками. К основным задачам космических съемок относятся: исследования планет Солнечной системы; изучение и рациональное использование природных ресурсов Земли; изучение антропогенных изменений земной поверхности; исследование Мирового океана; исследование загрязнения атмосферы и океана; мониторинг окружающей среды; исследование акваторий шельфов и прибрежных частей .

Основным отличием фотографирования из космоса является: большая высота, скорость полета и их периодическое изменение при движении КЛА по орбите; вращение Земли, а следовательно, и объектов съемки относительно плоскости орбиты;быстрое изменение освещенности Земли по трассе полета КЛА; фотографирование через весь слой атмосферы; фотографическая аппаратура полностью автоматизирована. Большая высота съемки вызывает уменьшение масштаба снимка. Выбор высоты орбиты осуществляется исходя из задач, которые решаются при съемке, и необходимости получения фотографических снимков определенного масштаба. В связи с этим повышаются требованияк оптической системе фотоаппаратов с точки зрения качества изображения, которое должно быть хорошим по всему полю. Особенно высоки требования к геометрическим искажениям.

Мы являемся свидетелями того, как человек постепенно осваивает околоземное пространство и автоматами, засылаемыми с Земли, успешно изучают другие планеты солнечной системы. Созданные людьми и запущенные в космос искусственные спутники Земли передают на Землю фотографии нашей планеты, сделанные с больших высот.

Таким образом, сегодня можно говорить о космической геодезии , или, как ее еще называют спутниковой геодезии. Мы являемся свидетелями зарождения нового раздела картографии, который модно было бы назвать космической картографией.

Уже в настоящее время снимки, сделанные из космоса, используются для внесения изменения в содержании карт, являясь наиболее оперативным средством для выявления этих изменений. Дальнейшее развитие космической картографии приведет еще к более значительным результатам.

Значимость, преимущество снимков Земли из Космоса по сравнению с обычными аэрофотоснимками, бесспорны. Прежде всего, их обзорность – снимки с высоты в сотни и тысячи километров позволяют получать и изображения с охватом аэросъемки, и изображения территории протяженностью в сотни и тысячи км. Кроме того, они обладают свойствами спектральной и пространственной генирализации, т. е. отсеиванием второстепенного, случайного и выделением существенного, главного. Космическая съемка дает возможность получать изображение через регулярные промежутки времени, что в свою очередь, позволяют исследовать динамику любого процесса.

Возможность получения космических снимков привела к появлению целого ряда новых тематических карт – карт таких явлений, многочисленные характеристики которых получить другими методами практически невозможно. Так, впервые в истории науки были составлены глобальные карты облачного покрова и ледовой обстановки. Космические снимки незаменимы при изучении динамики атмосферных процессов - тропических циклонов и ураганов. Для этих целей особенно эффективна съемка с цеостационарных спутников – спутников «неподвижно» зависших над одной точкой поверхности Земли, или, точнее двигающихся вместе с землей с одной и той же угловой скоростью.

Принципиально новую информацию космические снимки дали геологам. Они позволили повысить глубинность исследований и породили новый вид картографических произведений – «космофотогеологические» карты. Важнейшим достоинством космических снимков является возможность ведения на них новых черт строения территорий, незаметных на обычных аэрофотоснимках. Именно фильтрация мелких деталей ведет к пространственной организации разоренных фрагментов крупных геологических образований в единое целое. Хорошо заметные на снимках линейные разрывные нарушения, называемые линеаментами, не всегда удается обнаружить при непосредственных полевых обследованиях. Карты линеаментов оказывают существенную помощь при глубинных поисках полезных ископаемых. Неизвестные ранее геологические структуры таким путем открыты в среднем течение Вилюя.

Снимки из Космоса сегодня интенсивно используются в гляциологии, они явятся основным исходным материалом. Практически, все первопроходцы космоса, особенно участники длительных космических полетов, успешно решают различные задачи тематического картографирования. В нашей стране леса занимают более половины территории . Информация о многочисленных характеристиках этого лесного фонда огромна и должна регулярно обновляться. Гигантские объемы оперативной, всеобъемлющей и в тоже время детальной информации немыслимы без помощи космонавтов и космического фотографирования. Практика уже доказала, что космическое картографирование лесов, необходимое звено их изучения и управления ресурсами. Регулярное космическое картографирование изменений, происходящих в лесах очень важно для предупреждения и локализации вредных воздействий, решения задач охраны природы. Только, с помощью космической техники удается получать информацию о санитарном состоянии лесов, а с помощью ежедневных съемок со спутников «Метеор» данные о пожарной обстановке в лесах.

Космическое непрерывное картографирование состояния окружающей среды сегодня обозначают термином «мониторинг». Диапазон средств и методов картографа становиться все шире: от космических высот до подводных глубин, но везде – у пульта управления космическим топографом – планетоходом, у обычного теодолита, у создания карты стоит человек.

Виды съемок.

Космическую съемку ведут разными методами (рис. «Классификация космических снимков по спектральным диапазонам и технологии съемки»).

По характеру покрытия земной поверхности космическими снимками можно выделить следующие съемки:

одиночное фотографирование,

маршрутную,

прицельную,

глобальную съемку.

Одиночное (выборочное) фотографирование выполняется космонавтами ручными камерами. Снимки обычно получаются перспективными со значительными углами наклона.

Маршрутная съемка земной поверхности производится вдоль трассы полета спутника. Ширина полосы съемки зависит от высоты полета и угла обзора съемочной системы.

Прицельная (выборочная) съемка предназначена для получения снимков специально заданных участков земной поверхности в стороне от трассы.

Глобальную съемку производят с геостационарных и полярно- орбитальных спутников. спутников. Четыре-пять геостационарных спутников на экваториальной орбите обеспечивают практически непрерывное получение мелкомасштабных обзорных снимков всей Земли (космическое патрулирование) за исключением полярных шапок.

Аэрокосмический снимок – это двумерное изображение реальных объектов, которое получено по определенным геометрическим и радиометрическим (фотометрическим) законам путем дистанционной регистрации яркости объектов и предназначено для исследования видимых и скрытых объектов, явлений и процессов окружающего мира, а также для определения их пространственного положения.

Космический снимок по своим геометрическим свойствам принципиально не отличается от аэрофотоснимка, но имеет особенности, связанные с:

фотографированием с больших высот,

и большой скоростью движения.

Так как спутник по сравнению с самолетом движется значительно быстрее, то требует коротких выдержек при съемке.

Космическая съемка различается по:

масштабам,

пространственному разрешению,

обзорности,

спектральным характеристикам .

Эти параметры определяют возможности дешифрирования на космических снимках различных объектов и решения тех геологических задач, которые целесообразно решать с их помощью.

Космическая картография

Особенно широкое применение снимки из космоса нашли в картографии. И это понятно, потому что космический фотоснимок точно и с достаточной подробностью запечатлевает поверхность Земли и специалисты могут легко перенести изображение на карту.

Чтение (дешифрирование) космических снимков, так же как и аэрофотоснимков, основано на опознавательных (дешифровочных) признаках. Основными из них служат форма объектов, их размеры и тон. Реки, озера и другие водоемы изображаются на снимках темными тонами (черным цветом) с четким выделением береговых линий. Для лесной растительности характерны менее темные тона мелкозернистой структуры. Подробности горного рельефа хорошо выделяются резкими контрастными тонами, которые получаются на фотографии в результате различной освещенности противоположных склонов. Населенные пункты и дороги также можно опознать по своим дешифровочным признакам, но только под большим увеличением. На типографских оттисках этого сделать нельзя.

Использование космических снимков в картографических целях начинают с определения их масштаба и привязки к карте. Эту работу обычно выполняют по карте более мелкого масштаба, чем масштаб снимка, так как на нее приходится наносить границы не одного, а целого ряда снимков.

Сличая снимок с картой, можно узнать, что и как изображено на снимке, как это показано на карте и какие дополнительные сведения о местности дает фотоизображение земной поверхности из космоса. И даже в том случае, если карта будет того же масштаба, что и фотоснимок, все равно по снимку можно получить более обширную и главное - свежую информацию о местности по сравнению с картой.

Составление карт по космическим снимкам выполняют так же как и по аэрофотоснимкам. В зависимости от точности и назначения карт применяют различные методы их составления с использованием соответствующих фотограмметрических приборов. Наиболее легко изготовить карту в масштабе снимка. Именно такие карты и помещают обычно рядом со снимками в альбомах и книгах. Для их составления достаточно скопировать на кальку со снимка изображения местных предметов, а затем с кальки перенести их на бумагу.

Такие картографические чертежи называют картосхемами. Они отображают только контуры местности (без рельефа), имеют произвольный масштаб и не привязаны к картографической сетке.

В картографии космические снимки используют прежде всего для создания мелкомасштабных карт. Достоинство космического фотографирования в этих целях заключается в том, что масштабы снимков сходны с масштабами создаваемых карт, а это исключает ряд довольно трудоемких процессов составления. Кроме того, космические снимки как бы прошли путь первичной генерализации. Это происходит в результате того, что фотографирование выполняется в мелком масштабе.

В настоящее время по космическим снимкам созданы разнообразные тематические карты. В ряде случаев характеристики некоторых явлений можно определить только по космическим снимкам, а получить их другими методами невозможно. По результатам космического фотографирования обновлены и детализированы многие тематические карты, созданы новые типы геологических ландшафтных и других карт. При составлении тематических карт особенно полезными являются снимки, полученные в различных зонах спектра, так как они содержат богатую и разностороннюю информацию.

Космические снимки нашли широкое применение при изготовлении промежуточных картографических документов - фотокарт. Их составляют так же, как и фотопланы, путем мозаичного склеивания отдельных снимков на общей основе. Фотокарты могут быть двух видов: на одних показано только фотографическое изображение, а другие дополнены отдельными элементами обычных карт. Фотокарты, как и отдельные снимки, служат ценными источниками изучения земной поверхности. Вместе с тем они являются дополнительным материалом к обычной карте и в полной мере заменить ее не могут.

Облик Земли постоянно меняется, и любая карта постепенно стареет. Космические снимки содержат самые свежие и достоверные сведения о местности и успешно используются для обновления карт не только мелкого, но и крупного масштаба. Они позволяют исправлять карты больших территорий земного шара. Особенно эффективно космическое фотографирование в труднодоступных районах, где полевые работы связаны с большой затратой сил и средств.

Съемка из космоса применяется не только для картографирования земной поверхности. По космическим фотоснимкам составлены карты Луны и Марса. При создании карты Луны были использованы также и данные, полученные с автоматических самоходных аппаратов «Луноход-1» и «Луноход-2». Как же велась съемка с их помощью? При движении самоходного аппарата прокладывался так называемый съемочный ход. Его назначение Ч создать каркас, относительно которого на будущую карту будут наносить топографическую ситуацию. Для построения хода измерялись длины пройденных отрезков пути и углы между ними. С каждой точки стояния «Лунохода» выполнялась телевизионная съемка местности. Телевизионные изображения и данные измерений передавались по радиоканалу на Землю. Здесь производилась обработка, в результате которой составлялись планы отдельных участков местности. Эти отдельные планы привязывались к съемочному ходу и объединялись.

Карта Марса, составленная по космическим снимкам, менее подробна по сравнению с картой Луны, но все же она наглядно и достаточно точно отображает поверхность планеты (рис. 55). Карта сделана на тридцати листах в масштабе 1:5000000 (в 1 см 50 км). Два околополюсных листа составлены в азимутальной проекции, 16 околоэкваториальных листов - в цилиндрической, а остальные 12 листов - в конической проекции. Если все листы склеить друг с другом, то получится почти правильный шар, т. е. глобус Марса.

Рис. 55. Фрагмент фотокарты Марса

Основой для карты Марса, как и для карты Луны, послужили сами фотоснимки, на которых поверхность планеты изображена при боковом освещении, направленном под определенным углом. Получилась фотокарта, на которой рельеф изображен комбинированным способом - горизонталями и естественной теневой окраской. На такой фотокарте хорошо читается не только общий характер рельефа, но и его детали, особенно кратеры, которые нельзя отобразить горизонталями, так как высота сечения рельефа составляет 1 км.

Значительно сложнее обстоит дело со съемкой Венеры. Ее нельзя сфотографировать обычным путем, потому что она укрыта от средств оптического наблюдения плотными облаками. Тогда появилась мысль сделать ее портрет не в световых, а в радиолучах. Для этого разработали чувствительный радиолокатор, который мог как бы прощупывать поверхность планеты.

Чтобы разглядеть ландшафт Венеры, надо приблизить радиолокатор к планете. Это и сделали автоматические межпланетные станции «Венера-15» и «Венера-16».

Сущность радиолокационной съемки заключается в следующем. Установленный на станции радиолокатор посылает отраженные от Венеры радиосигналы на Землю в центр обработки радиолокационной информации, где специальное электронно-вычислительное устройство преобразует полученные сигналы в радиоизображение.

С ноября 1983 г. по июль 1984 г. радиолокаторы «Венеры-15» и «Венеры-16» отсняли северное полушарие планеты от полюса до тридцатой параллели. Затем с помощью ЭВМ на картографическую сетку было нанесено фотоизображение поверхности Венеры и, кроме того, построен профиль рельефа по линии полета станции.

Контроль из космоса за окружающей средой

В настоящее время проблема охраны окружающей среды носит глобальный характер. Вот почему все большее значение приобретают космические методы контроля, позволяющие увеличить объем исследований и ускорить получение и переработку данных. Основное средство осуществления контроля - это система космических съемок, опирающаяся на сеть наземных пунктов. Эта система включает фотографирование с искусственных спутников Земли, пилотируемых космических кораблей и орбитальных станций. Полученные фотоизображения поступают в наземные приемные центры, где ведется переработка информации.

Что же видно на космических снимках? Прежде всего - почти все формы и виды загрязнений окружающей среды. Промышленность - главный источник загрязнения природы. Деятельность большинства производств сопровождается выбросами отходов в атмосферу. На снимках отчетливо фиксируются шлейфы таких выбросов и простирающиеся на многие километры дымовые завесы. При большой концентрации загрязнений сквозь них не просматривается даже земная поверхность. Известны случаи, когда вблизи некоторых североамериканских металлургических предприятий погибала растительность на площади несколько квадратных километров. Здесь уже сказывается не только воздействие вредных выбросов, но и загрязнение почвы и грунтовых вод. Эти районы представляются на снимках блеклой сухой безжизненной полупустыней среди лесов и степей.

На фотоснимках хорошо заметны выносимые реками взвешенные частицы. Обильные загрязнения особенно характерны для дельтовых участков рек. К этому приводят эрозия берегов, сели, гидротехнические работы. Интенсивность механического загрязнения можно установить по плотности изображения водной поверхности: чем светлее поверхность, тем больше загрязненность. Мелководные участки также выделяются на снимках светлыми пятнами, но в отличие от загрязнений носят постоянный характер, в то время как последние меняются в зависимости от метеорологических и гидрологических условий. Космическая съемка позволила установить, что механическое загрязнение водоемов возрастает в конце весны, начале лета, реже - осенью.

Химическое загрязнение акваторий может быть изучено с помощью многозональных снимков, которые фиксируют, насколько угнетена водная и окаймляющая побережье растительность. По снимкам можно установить и биологическое загрязнение водоемов. Оно выдает себя чрезмерным развитием особой растительности, различимой на снимках в зеленой области спектра.

Выбросы промышленными и энергетическими предприятиями теплой воды в реки хорошо выделяются на инфракрасных снимках. Границы распространения теплой воды позволяют прогнозировать изменения в природной среде. Так, например, тепловые загрязнения нарушают становление ледяного покрова, что хорошо заметно даже в видимом диапазоне спектра.

Большой ущерб народному хозяйству наносят лесные пожары. Из космоса они заметны прежде всего благодаря дымовому шлейфу, простирающемуся иногда на несколько километров. Космическая съемка позволяет быстро определить масштабы распространения пожара. Кроме того, космические снимки помогают обнаружить поблизости облачность, из которой вызывают обильный дождь при помощи специальных распыленных в воздухе реактивов.

Большой интерес представляют космические снимки пылевых бурь. Впервые стало возможно наблюдать их зарождение и развитие, следить за перемещением масс пыли. Фронт распространения пылевой бури может достигать тысячи квадратных километров. Чаще всего пылевые бури проносятся над пустынями. Пустыня - это не безжизненная земля, а важный элемент биосферы и поэтому нуждается в постоянном контроле.

А теперь перенесемся на север нашей страны. Часто спрашивают, почему так много говорят о необходимости охраны природы Сибири и Дальнего Востока? Ведь интенсивность воздействия на нее пока во много раз меньше, чем в центральных районах.

Дело в том, что природа Севера значительно ранимее. Кто был там, тот знает, что после проехавшего по тундре вездехода почвенный покров не восстанавливается и развивается эрозия поверхности. Очищение водных бассейнов происходит в десятки раз медленнее, чем обычно, и даже небольшая вновь проложенная дорога может быть причиной труднообратимого изменения природной обстановки.

Северные территории нашей страны простираются на 11 млн. км 2 . Это - тайга, лесотундра, тундра. Несмотря на тяжелые жизненные условия и материально-технические трудности на Севере появляется все больше городов, увеличивается население. В связи с интенсивным освоением территории Севера особенно остро ощущается нехватка исходных данных для проектирования населенных пунктов и промышленных объектов. Вот почему космическое изучение этих районов так актуально сегодня.

В настоящее время два родственных метода - картографический и аэрокосмический - тесно взаимодействуют при изучении природы, хозяйства и населения. Предпосылки такого взаимодействия заложены в свойствах карт, аэроснимков и космических снимков как моделей земной поверхности.

Заключение

Космические съемки, решают разные задачи, связанные с дистанционным зондированием земли, и свидетельствуют об их широких возможностях. Поэтому космические методы и средства уже сегодня играют значительную роль в изучении Земли и около земного пространства. Технологии идут вперед, в ближайшем будущем их значение для решения этих задач будут существенно возрастать.

Список литературы

Богомолов Л. А., Применение аэросъёмки и космической съёмки в географических исследованиях, в кн.: Картография, т. 5, М., 1972 (Итоги науки и техники).

Виноградов Б. В., Кондратьев К. Я., Космические методы землеведения, Л., 1971;

Кусов В. С «Карту создают первопроходцы», Москва, «Недра», 1983 г., с. 69.

Леонтьев Н. Ф «Тематическая картография» Москва, 1981 год, из. «Наука», с.102.

Петров Б. Н. Орбитальные станции и изучение Земли из космоса, «Вестн. АН СССР», 1970, №10;

Эдельштейн, А. В. «Как создается карта», М., «Недра», 1978 г . c . 456.

Реферат по дисциплине

«География»

По теме:

«Космическая съёмка. Виды и свойства космических снимков, применение их в картографии»

Содержание

Введение (с.3)

Виды съёмок (c .6)

Космическая картография (с.8)

Контроль из космоса за окружающей средой (с.12)

Заключение (с.15)

Список литературы (с.16)

Введение

Цель работы: рассмотрение сути космической фотосъёмки.

Космическая фотосъемка - технологический процесс фотографирования земной поверхности с летательного аппарата с целью получения фотографических изображений местности (фотоснимков) с заданными параметрами и характеристиками. К основным задачам космических съемок относятся: исследования планет Солнечной системы; изучение и рациональное использование природных ресурсов Земли; изучение антропогенных изменений земной поверхности; исследование Мирового океана; исследование загрязнения атмосферы и океана; мониторинг окружающей среды; исследование акваторий шельфов и прибрежных частей .

Основным отличием фотографирования из космоса является: большая высота, скорость полета и их периодическое изменение при движении КЛА по орбите; вращение Земли, а следовательно, и объектов съемки относительно плоскости орбиты;быстрое изменение освещенности Земли по трассе полета КЛА; фотографирование через весь слой атмосферы; фотографическая аппаратура полностью автоматизирована. Большая высота съемки вызывает уменьшение масштаба снимка. Выбор высоты орбиты осуществляется исходя из задач, которые решаются при съемке, и необходимости получения фотографических снимков определенного масштаба. В связи с этим повышаются требованияк оптической системе фотоаппаратов с точки зрения качества изображения, которое должно быть хорошим по всему полю. Особенно высоки требования к геометрическим искажениям.

Мы являемся свидетелями того, как человек постепенно осваивает околоземное пространство и автоматами, засылаемыми с Земли, успешно изучают другие планеты солнечной системы. Созданные людьми и запущенные в космос искусственные спутники Земли передают на Землю фотографии нашей планеты, сделанные с больших высот.

Таким образом, сегодня можно говорить о космической геодезии , или, как ее еще называют спутниковой геодезии. Мы являемся свидетелями зарождения нового раздела картографии, который модно было бы назвать космической картографией.

Уже в настоящее время снимки, сделанные из космоса, используются для внесения изменения в содержании карт, являясь наиболее оперативным средством для выявления этих изменений. Дальнейшее развитие космической картографии приведет еще к более значительным результатам.

Значимость, преимущество снимков Земли из Космоса по сравнению с обычными аэрофотоснимками, бесспорны. Прежде всего, их обзорность – снимки с высоты в сотни и тысячи километров позволяют получать и изображения с охватом аэросъемки, и изображения территории протяженностью в сотни и тысячи км. Кроме того, они обладают свойствами спектральной и пространственной генирализации, т. е. отсеиванием второстепенного, случайного и выделением существенного, главного. Космическая съемка дает возможность получать изображение через регулярные промежутки времени, что в свою очередь, позволяют исследовать динамику любого процесса.

Возможность получения космических снимков привела к появлению целого ряда новых тематических карт – карт таких явлений, многочисленные характеристики которых получить другими методами практически невозможно. Так, впервые в истории науки были составлены глобальные карты облачного покрова и ледовой обстановки. Космические снимки незаменимы при изучении динамики атмосферных процессов - тропических циклонов и ураганов. Для этих целей особенно эффективна съемка с цеостационарных спутников – спутников «неподвижно» зависших над одной точкой поверхности Земли, или, точнее двигающихся вместе с землей с одной и той же угловой скоростью.

Принципиально новую информацию космические снимки дали геологам. Они позволили повысить глубинность исследований и породили новый вид картографических произведений – «космофотогеологические» карты. Важнейшим достоинством космических снимков является возможность ведения на них новых черт строения территорий, незаметных на обычных аэрофотоснимках. Именно фильтрация мелких деталей ведет к пространственной организации разоренных фрагментов крупных геологических образований в единое целое. Хорошо заметные на снимках линейные разрывные нарушения, называемые линеаментами, не всегда удается обнаружить при непосредственных полевых обследованиях. Карты линеаментов оказывают существенную помощь при глубинных поисках полезных ископаемых. Неизвестные ранее геологические структуры таким путем открыты в среднем течение Вилюя.

Снимки из Космоса сегодня интенсивно используются в гляциологии, они явятся основным исходным материалом. Практически, все первопроходцы космоса, особенно участники длительных космических полетов, успешно решают различные задачи тематического картографирования. В нашей стране леса занимают более половины территории . Информация о многочисленных характеристиках этого лесного фонда огромна и должна регулярно обновляться. Гигантские объемы оперативной, всеобъемлющей и в тоже время детальной информации немыслимы без помощи космонавтов и космического фотографирования. Практика уже доказала, что космическое картографирование лесов, необходимое звено их изучения и управления ресурсами. Регулярное космическое картографирование изменений, происходящих в лесах очень важно для предупреждения и локализации вредных воздействий, решения задач охраны природы. Только, с помощью космической техники удается получать информацию о санитарном состоянии лесов, а с помощью ежедневных съемок со спутников «Метеор» данные о пожарной обстановке в лесах.

Космическое непрерывное картографирование состояния окружающей среды сегодня обозначают термином «мониторинг». Диапазон средств и методов картографа становиться все шире: от космических высот до подводных глубин, но везде – у пульта управления космическим топографом – планетоходом, у обычного теодолита, у создания карты стоит человек.

Виды съемок.

Космическую съемку ведут разными методами (рис. «Классификация космических снимков по спектральным диапазонам и технологии съемки»).

По характеру покрытия земной поверхности космическими снимками можно выделить следующие съемки:

одиночное фотографирование,

маршрутную,

прицельную,

глобальную съемку.

Одиночное (выборочное) фотографирование выполняется космонавтами ручными камерами. Снимки обычно получаются перспективными со значительными углами наклона.

Маршрутная съемка земной поверхности производится вдоль трассы полета спутника. Ширина полосы съемки зависит от высоты полета и угла обзора съемочной системы.

Прицельная (выборочная) съемка предназначена для получения снимков специально заданных участков земной поверхности в стороне от трассы.

Глобальную съемку производят с геостационарных и полярно- орбитальных спутников. спутников. Четыре-пять геостационарных спутников на экваториальной орбите обеспечивают практически непрерывное получение мелкомасштабных обзорных снимков всей Земли (космическое патрулирование) за исключением полярных шапок.

Аэрокосмический снимок – это двумерное изображение реальных объектов, которое получено по определенным геометрическим и радиометрическим (фотометрическим) законам путем дистанционной регистрации яркости объектов и предназначено для исследования видимых и скрытых объектов, явлений и процессов окружающего мира, а также для определения их пространственного положения.

Космический снимок по своим геометрическим свойствам принципиально не отличается от аэрофотоснимка, но имеет особенности, связанные с:

фотографированием с больших высот,

и большой скоростью движения.

Так как спутник по сравнению с самолетом движется значительно быстрее, то требует коротких выдержек при съемке.

Космическая съемка различается по:

масштабам,

пространственному разрешению,

обзорности,

спектральным характеристикам .

Эти параметры определяют возможности дешифрирования на космических снимках различных объектов и решения тех геологических задач, которые целесообразно решать с их помощью.

Космическая картография

Особенно широкое применение снимки из космоса нашли в картографии. И это понятно, потому что космический фотоснимок точно и с достаточной подробностью запечатлевает поверхность Земли и специалисты могут легко перенести изображение на карту.

Чтение (дешифрирование) космических снимков, так же как и аэрофотоснимков, основано на опознавательных (дешифровочных) признаках. Основными из них служат форма объектов, их размеры и тон. Реки, озера и другие водоемы изображаются на снимках темными тонами (черным цветом) с четким выделением береговых линий. Для лесной растительности характерны менее темные тона мелкозернистой структуры. Подробности горного рельефа хорошо выделяются резкими контрастными тонами, которые получаются на фотографии в результате различной освещенности противоположных склонов. Населенные пункты и дороги также можно опознать по своим дешифровочным признакам, но только под большим увеличением. На типографских оттисках этого сделать нельзя.

Использование космических снимков в картографических целях начинают с определения их масштаба и привязки к карте. Эту работу обычно выполняют по карте более мелкого масштаба, чем масштаб снимка, так как на нее приходится наносить границы не одного, а целого ряда снимков.

Сличая снимок с картой, можно узнать, что и как изображено на снимке, как это показано на карте и какие дополнительные сведения о местности дает фотоизображение земной поверхности из космоса. И даже в том случае, если карта будет того же масштаба, что и фотоснимок, все равно по снимку можно получить более обширную и главное - свежую информацию о местности по сравнению с картой.

Составление карт по космическим снимкам выполняют так же как и по аэрофотоснимкам. В зависимости от точности и назначения карт применяют различные методы их составления с использованием соответствующих фотограмметрических приборов. Наиболее легко изготовить карту в масштабе снимка. Именно такие карты и помещают обычно рядом со снимками в альбомах и книгах. Для их составления достаточно скопировать на кальку со снимка изображения местных предметов, а затем с кальки перенести их на бумагу.

Такие картографические чертежи называют картосхемами. Они отображают только контуры местности (без рельефа), имеют произвольный масштаб и не привязаны к картографической сетке.

В картографии космические снимки используют прежде всего для создания мелкомасштабных карт. Достоинство космического фотографирования в этих целях заключается в том, что масштабы снимков сходны с масштабами создаваемых карт, а это исключает ряд довольно трудоемких процессов составления. Кроме того, космические снимки как бы прошли путь первичной генерализации. Это происходит в результате того, что фотографирование выполняется в мелком масштабе.

В настоящее время по космическим снимкам созданы разнообразные тематические карты. В ряде случаев характеристики некоторых явлений можно определить только по космическим снимкам, а получить их другими методами невозможно. По результатам космического фотографирования обновлены и детализированы многие тематические карты, созданы новые типы геологических ландшафтных и других карт. При составлении тематических карт особенно полезными являются снимки, полученные в различных зонах спектра, так как они содержат богатую и разностороннюю информацию.

Космические снимки нашли широкое применение при изготовлении промежуточных картографических документов - фотокарт. Их составляют так же, как и фотопланы, путем мозаичного склеивания отдельных снимков на общей основе. Фотокарты могут быть двух видов: на одних показано только фотографическое изображение, а другие дополнены отдельными элементами обычных карт. Фотокарты, как и отдельные снимки, служат ценными источниками изучения земной поверхности. Вместе с тем они являются дополнительным материалом к обычной карте и в полной мере заменить ее не могут.

Облик Земли постоянно меняется, и любая карта постепенно стареет. Космические снимки содержат самые свежие и достоверные сведения о местности и успешно используются для обновления карт не только мелкого, но и крупного масштаба. Они позволяют исправлять карты больших территорий земного шара. Особенно эффективно космическое фотографирование в труднодоступных районах, где полевые работы связаны с большой затратой сил и средств.

Съемка из космоса применяется не только для картографирования земной поверхности. По космическим фотоснимкам составлены карты Луны и Марса. При создании карты Луны были использованы также и данные, полученные с автоматических самоходных аппаратов «Луноход-1» и «Луноход-2». Как же велась съемка с их помощью? При движении самоходного аппарата прокладывался так называемый съемочный ход. Его назначение Ч создать каркас, относительно которого на будущую карту будут наносить топографическую ситуацию. Для построения хода измерялись длины пройденных отрезков пути и углы между ними. С каждой точки стояния «Лунохода» выполнялась телевизионная съемка местности. Телевизионные изображения и данные измерений передавались по радиоканалу на Землю. Здесь производилась обработка, в результате которой составлялись планы отдельных участков местности. Эти отдельные планы привязывались к съемочному ходу и объединялись.

Карта Марса, составленная по космическим снимкам, менее подробна по сравнению с картой Луны, но все же она наглядно и достаточно точно отображает поверхность планеты (рис. 55). Карта сделана на тридцати листах в масштабе 1:5000000 (в 1 см 50 км). Два околополюсных листа составлены в азимутальной проекции, 16 околоэкваториальных листов - в цилиндрической, а остальные 12 листов - в конической проекции. Если все листы склеить друг с другом, то получится почти правильный шар, т. е. глобус Марса.

Рис. 55. Фрагмент фотокарты Марса

Основой для карты Марса, как и для карты Луны, послужили сами фотоснимки, на которых поверхность планеты изображена при боковом освещении, направленном под определенным углом. Получилась фотокарта, на которой рельеф изображен комбинированным способом - горизонталями и естественной теневой окраской. На такой фотокарте хорошо читается не только общий характер рельефа, но и его детали, особенно кратеры, которые нельзя отобразить горизонталями, так как высота сечения рельефа составляет 1 км.

Значительно сложнее обстоит дело со съемкой Венеры. Ее нельзя сфотографировать обычным путем, потому что она укрыта от средств оптического наблюдения плотными облаками. Тогда появилась мысль сделать ее портрет не в световых, а в радиолучах. Для этого разработали чувствительный радиолокатор, который мог как бы прощупывать поверхность планеты.

Чтобы разглядеть ландшафт Венеры, надо приблизить радиолокатор к планете. Это и сделали автоматические межпланетные станции «Венера-15» и «Венера-16».

Сущность радиолокационной съемки заключается в следующем. Установленный на станции радиолокатор посылает отраженные от Венеры радиосигналы на Землю в центр обработки радиолокационной информации, где специальное электронно-вычислительное устройство преобразует полученные сигналы в радиоизображение.

С ноября 1983 г. по июль 1984 г. радиолокаторы «Венеры-15» и «Венеры-16» отсняли северное полушарие планеты от полюса до тридцатой параллели. Затем с помощью ЭВМ на картографическую сетку было нанесено фотоизображение поверхности Венеры и, кроме того, построен профиль рельефа по линии полета станции.

Контроль из космоса за окружающей средой

В настоящее время проблема охраны окружающей среды носит глобальный характер. Вот почему все большее значение приобретают космические методы контроля, позволяющие увеличить объем исследований и ускорить получение и переработку данных. Основное средство осуществления контроля - это система космических съемок, опирающаяся на сеть наземных пунктов. Эта система включает фотографирование с искусственных спутников Земли, пилотируемых космических кораблей и орбитальных станций. Полученные фотоизображения поступают в наземные приемные центры, где ведется переработка информации.

Что же видно на космических снимках? Прежде всего - почти все формы и виды загрязнений окружающей среды. Промышленность - главный источник загрязнения природы. Деятельность большинства производств сопровождается выбросами отходов в атмосферу. На снимках отчетливо фиксируются шлейфы таких выбросов и простирающиеся на многие километры дымовые завесы. При большой концентрации загрязнений сквозь них не просматривается даже земная поверхность. Известны случаи, когда вблизи некоторых североамериканских металлургических предприятий погибала растительность на площади несколько квадратных километров. Здесь уже сказывается не только воздействие вредных выбросов, но и загрязнение почвы и грунтовых вод. Эти районы представляются на снимках блеклой сухой безжизненной полупустыней среди лесов и степей.

На фотоснимках хорошо заметны выносимые реками взвешенные частицы. Обильные загрязнения особенно характерны для дельтовых участков рек. К этому приводят эрозия берегов, сели, гидротехнические работы. Интенсивность механического загрязнения можно установить по плотности изображения водной поверхности: чем светлее поверхность, тем больше загрязненность. Мелководные участки также выделяются на снимках светлыми пятнами, но в отличие от загрязнений носят постоянный характер, в то время как последние меняются в зависимости от метеорологических и гидрологических условий. Космическая съемка позволила установить, что механическое загрязнение водоемов возрастает в конце весны, начале лета, реже - осенью.

Химическое загрязнение акваторий может быть изучено с помощью многозональных снимков, которые фиксируют, насколько угнетена водная и окаймляющая побережье растительность. По снимкам можно установить и биологическое загрязнение водоемов. Оно выдает себя чрезмерным развитием особой растительности, различимой на снимках в зеленой области спектра.

Выбросы промышленными и энергетическими предприятиями теплой воды в реки хорошо выделяются на инфракрасных снимках. Границы распространения теплой воды позволяют прогнозировать изменения в природной среде. Так, например, тепловые загрязнения нарушают становление ледяного покрова, что хорошо заметно даже в видимом диапазоне спектра.

Большой ущерб народному хозяйству наносят лесные пожары. Из космоса они заметны прежде всего благодаря дымовому шлейфу, простирающемуся иногда на несколько километров. Космическая съемка позволяет быстро определить масштабы распространения пожара. Кроме того, космические снимки помогают обнаружить поблизости облачность, из которой вызывают обильный дождь при помощи специальных распыленных в воздухе реактивов.

Большой интерес представляют космические снимки пылевых бурь. Впервые стало возможно наблюдать их зарождение и развитие, следить за перемещением масс пыли. Фронт распространения пылевой бури может достигать тысячи квадратных километров. Чаще всего пылевые бури проносятся над пустынями. Пустыня - это не безжизненная земля, а важный элемент биосферы и поэтому нуждается в постоянном контроле.

А теперь перенесемся на север нашей страны. Часто спрашивают, почему так много говорят о необходимости охраны природы Сибири и Дальнего Востока? Ведь интенсивность воздействия на нее пока во много раз меньше, чем в центральных районах.

Дело в том, что природа Севера значительно ранимее. Кто был там, тот знает, что после проехавшего по тундре вездехода почвенный покров не восстанавливается и развивается эрозия поверхности. Очищение водных бассейнов происходит в десятки раз медленнее, чем обычно, и даже небольшая вновь проложенная дорога может быть причиной труднообратимого изменения природной обстановки.

Северные территории нашей страны простираются на 11 млн. км 2 . Это - тайга, лесотундра, тундра. Несмотря на тяжелые жизненные условия и материально-технические трудности на Севере появляется все больше городов, увеличивается население. В связи с интенсивным освоением территории Севера особенно остро ощущается нехватка исходных данных для проектирования населенных пунктов и промышленных объектов. Вот почему космическое изучение этих районов так актуально сегодня.

В настоящее время два родственных метода - картографический и аэрокосмический - тесно взаимодействуют при изучении природы, хозяйства и населения. Предпосылки такого взаимодействия заложены в свойствах карт, аэроснимков и космических снимков как моделей земной поверхности.

Заключение

Космические съемки, решают разные задачи, связанные с дистанционным зондированием земли, и свидетельствуют об их широких возможностях. Поэтому космические методы и средства уже сегодня играют значительную роль в изучении Земли и около земного пространства. Технологии идут вперед, в ближайшем будущем их значение для решения этих задач будут существенно возрастать.

Список литературы

Богомолов Л. А., Применение аэросъёмки и космической съёмки в географических исследованиях, в кн.: Картография, т. 5, М., 1972 (Итоги науки и техники).

Виноградов Б. В., Кондратьев К. Я., Космические методы землеведения, Л., 1971;

Кусов В. С «Карту создают первопроходцы», Москва, «Недра», 1983 г., с. 69.

Леонтьев Н. Ф «Тематическая картография» Москва, 1981 год, из. «Наука», с.102.

Петров Б. Н. Орбитальные станции и изучение Земли из космоса, «Вестн. АН СССР», 1970, №10;

Эдельштейн, А. В. «Как создается карта», М., «Недра», 1978 г . c . 456.

Многих пользователей интересуют спутниковые карты онлайн, дающие возможность с высоты птичьего полёта насладиться видом любимых мест нашей планеты. В сети существует достаточно количество таких сервисов, при этом всё их многообразие не должно вводить в заблуждение – большинство таких сайтов используют классический API от «Google Maps». Тем не менее, существует также ряд ресурсов, использующих свой собственный инструментарий для создания спутниковых карт высокого качества. В данном материале я расскажу о лучших спутниковых картах высокого разрешения доступных онлайн в 2017-2018 году, а также поясню, как ими пользоваться.

При создании спутниковых карт земной поверхности обычно используются как снимки из космических спутников, так и фото со специальных летательных аппаратов, позволяющих проводить фотосъёмку на высоте птичьего полёта (250-500 метров).

Созданные таким образом спутниковые карты высочайшего качества разрешения регулярно обновляются, и обычно снимки с них имеют возраст не более 2-3 лет.

Большинство сетевых сервисов не имеют возможностей для создания своих собственных спутниковых карт. Обычно в них используется карты с других, более мощных, сервисов (обычно это Гугл Мапс). При этом внизу (или вверху) экрана вы сможете найти упоминание об авторских правах какой-либо компании на демонстрацию данных карт.

Просмотр спутниковых карт реального времени ныне не доступен для обычного пользователя, так как подобный инструментарий используется преимущественно в военных целях. Пользователям доступны карты, фотографии для которых сделаны на протяжении последних месяцев (а то и лет). Стоит понимать, что какие-либо военные объекты могут быть намеренно заретушированы с целью их скрытия от заинтересованных лиц.

Перейдём к описанию сервисов, позволяющих нам насладиться возможностями спутниковых карт.

Google Карты — вид из космоса в высоком разрешении

Bing Maps – сервис спутниковых карт онлайн

Среди картографических онлайн сервисов достойного качества нельзя пройти стороной мимо сервиса «Bing Maps» («Карты Бинг»), являющего детищем компании «Майкрософт». Как и другие описанные мной ресурсы, данный сайт предоставляет довольно качественные фото поверхности, созданные с помощью спутниковой и аэрофотосъёмки.

Сервис «Bing Maps» — один из наиболее популярных картографических сервисов в США

Функционал сервиса схож с уже описанными выше аналогами:

При этом с помощью кнопки поиска вы сможете определить онлайн местонахождение конкретного спутника, а кликнув на какой-либо спутник на карте вы получить краткую информацию о нём (страна, размер, дата запуска и так далее).

Заключение

Для отображения спутниковых карт высокого разрешения в режиме онлайн стоит воспользоваться одним из перечисленных мной сетевых решений. Наибольшую популярность в общемировом масштабе имеет сервис «Карты Гугл», потому рекомендую использовать данный ресурс для работы со спутниковыми картами онлайн. Если же вас интересует просмотр геолокаций на территории РФ, то лучше использовать инструментарий «Яндекс.Карты». Частота их обновлений в отношений нашей страны превосходит аналогичную частоту от «Гугл Мапс».