Взгляд из космоса

XX век стал веком запуска первого искусственного спутника Земли, первого полета человека в космос, высадки на Луне и полетов к планетам Солнечной системы. Если полет в космос Ю. А. Гагарина был мировой сенсацией, то сегодняшние полеты уже стали чем-то обыденным, само собой разумеющимся. Взгляд на Землю из космоса, космическая съемка поверхности планеты – это часть рабочих моментов космонавтов.

По снимкам из космоса можно отслеживать форму материков и океанов, можно увидеть в каком состоянии находится природа, можно сказать о предстоящей погоде, проследить течения океанов, зарождающиеся вихри, можно непосредственно наблюдать всё то, что раньше не удавалось сделать.

Таким образом, сегодня уже можно говорить о рождении новой науки – космической географии. Первый полет человека в космос явился началом формирования знаний космической географии.

К сегодняшнему дню накоплен огромный фонд снимков из космоса, имеющих разную детальность и масштаб, накоплены разные видео- и фотоматериалы.

Замечание 1

Надо признать, что эти материалы понятны только специалистам и используются для решения узких профильных задач, в геологии, например, для уточнения структурно-геологического строения и поисков полезных ископаемых, в образовании для получения навыков дешифрирования.

Искусственные спутники Земли выполняют очень важные задачи, они помогают определять распространение снежного покрова, запасы воды в ледниках. С помощью космической географии изучается вечная мерзлота.

С её помощью собран большой материал о разнообразии типов и форм рельефа, особенно очень крупных форм, которые нельзя охватить с Земли.

Снимки из космоса позволили обнаружить изогнутые дугообразные полосы в пустынях Северной Африки, протянувшиеся на десятки километров в направлении дующих ветров.

Взгляд из космоса позволил ученым выяснить, что вся планета изрезана глинистыми разломами и среди них есть «просвечивающие» сквозь мощную толщу рыхлых отложений. Другие снимки оказывают помощь в определении полезных ископаемых. Безусловно, проделать такую работу, находясь на Земле, очень сложно, а порой просто невозможно.

Метеорологические спутники обозревают огромную территорию и следят за всеми явлениями, происходящими в атмосфере, что важно при составлении прогноза погоды.

Информацию об энергетике планеты, т.е. сколько солнечной энергии получают разные участки Земли и чему равна потеря теплового излучения в космосе, тоже дают спутники. На основании этих данных ученые выяснили, что планета теплее и темнее, а прежде наука располагала другими данными.

Вполне успешно используется космическая география при изучении флоры Земли. Из космоса можно значительно точнее определить границы растительных зон, а это значит, что можно отслеживать и их изменение.

Замечание 2

Таким образом, сегодня стало возможным из космоса определять все изменения, происходящие в природе и принимать соответствующие меры уже на Земле. Космическая география помогает ученым следить за динамикой природных процессов и их периодичностью, предоставляет фотографии одних и тех же районов в разные промежутки времени.

Космическая география и современные науки

Снимки поверхности Земли из космоса представляют большой интерес для науки и народного хозяйства. Они дают новую информацию о планете.

Изображениями Земли из космоса первыми воспользовались метеорологи. Фотографии облачности убедили их в правильности гипотез о физическом состоянии атмосферы, о наличии ячеек с восходящими и нисходящими потоками воздушных масс. На основании космических снимков и их использования метеорологи решают сложнейшую задачу науки – составление 2-3-х недельных прогнозов погоды.

Успешно и эффективно используются космические фотоснимки и в геологии. Они помогают дополнять и уточнять геологические карты, помогают разрабатывать новые методы поиска полезных ископаемых. Например, наблюдения из космоса помогли обнаружить крупные разломы на территории Казахстана и Алтая, а это говорит об их рудоносности. Ученые, имея такую информацию, составили генеральный план поисковых работ.

Изучая земную кору по космическим фотоснимкам, были обнаружены скрытые глубинные разломы, огромные кольцевые образования. Ученые продолжают изучать геологическое строение океанических мелководий и материкового шельфа.

Обзор Земли с высоты дает информацию об особенностях регионов, позволяет уточнять имеющуюся информацию или составлять новые геологические карты.

Космические наблюдения оказывают помощь в решении проблем сельского хозяйства – по снимкам можно следить за:

• запасами влаги в почве,
• состоянием посевов,
• использованием пастбищ.

В аридных районах удается обнаруживать на небольших глубинах грунтовые воды.

С помощью космической информации появляется возможность ведения учета и оценки земель, возможность определения зон, пораженных сельскохозяйственными вредителями. В лесном хозяйстве космические съемки помогают разработать метод учета лесов, это проблема, стоящая перед лесным хозяйством. С помощью снимков не только проводят инвентаризацию лесных ресурсов, но, даже подсчитывают запасы древесины.

Космические методы используют при исследовании Мирового океана, на снимках хорошо видны океанские течения и скорость их движения, наличие морских волнений в океане. Составленные по снимкам ледовые карты, используются в навигации, карты поверхности океана помогают в организации рыбного лова.

Не остались в стороне и археологи, извлекающие из снимков ценную для науки информацию. Следы прошлого, погребенные от глаз ученых, помогают обнаружить тоже космические снимки, так, например, в калмыцком Заволжье благодаря фотографиям с орбиты были обнаружены многочисленные древние поселения, находящиеся под землей. На снимках видны когда-то проложенные дороги и протекающие реки.

Сегодня для съемок из космоса широко используется многозональный космический фотоаппарат МКФ-6, в разработке которого принимали участие специалисты ещё СССР и ГДР.

Аппарат имеет 6 фотокамер и ведет спектрозональную съемку в 6-ти диапазонах спектра электромагнитных колебаний. На фотографиях, снятых этим аппаратом видны только те объекты, которые отражают электромагнитные волны определенной длины.

Космическая картография

Снимки из космоса нашли применение в картографии и это совершенно естественно, потому что они очень подробно запечатлевают поверхность Земли, а специалисты достаточно легко переносят эти изображения на карту.

Замечание 3

Космические снимки дешифрируются с помощью опознавательных признаков, основными из которых является форма объекта, её размер и тон.

Например, водные объекты – озера, реки, на снимках изображаются темными (черными) тонами, с четким выделением берегов. Лесная растительность имеет менее темные тона мелкозернистой структуры, а горный рельеф выделяется резкими контрастными тонами из-за различной освещенности склонов. Дороги и населенные пункты имеют свои дешифровочные признаки.

Сравнивая карту и снимок из космоса, можно узнать дополнительную информацию о местности – информация с космического снимка более подробная и свежая.

Карты по фотоснимкам составляют так же, как и по аэрофотоснимкам, применяя при этом различные методы с использованием фотограмметрических приборов.

Более простым вариантом является изготовление карты в масштабе снимка – объекты сначала копируют на кальку, а затем с кальки переносят на бумагу. Они, правда, показывают только контуры местности, не привязаны к картографической сетке и масштаб у них произвольный, поэтому называют их картосхемами.

Космические снимки используют в картографии для создания мелкомасштабных карт и сегодня уже созданы разнообразные тематические карты.

Информация карт постепенно устаревает, потому что облик Земли постоянно меняется. Снимки из космоса дают возможность исправлять карты, обновлять информацию, поскольку она достоверная и самая свежая.

Космические фотоснимки используются не только для картографирования поверхности Земли, с их помощью составляются карты Луны и Марса. Несмотря на то, что лунная карта более подробная, карта Марса достаточно наглядно и точно отображает марсианскую поверхность.

Ноя 11, 2015 13:06

Публичная кадастровая карта, отображаемая с наложением фотографий со спутника (по состоянию на 2015 год), – общероссийский ресурс, содержащий сведения об объектах недвижимости. В общем виде это огромная фотография страны, смонтированная из множества маленьких фотоснимков, сделанных из космоса в рамках проектов Esri или Сканэкс. Изображение скомпоновано с учетом общемировой системы координат. Основное предназначение сервиса – предоставление открытого (бесплатного) доступа к кадастровым сведениям неограниченному числу пользователей – простым гражданам, риелторам, юристам, сотрудникам межевых фирм и прочим. С момента реализации проекта в 2010 г. процедура получения кадастровой информации существенно упростилась.

Информативность ресурса

Кадастровая публичная карта со спутника – есть результат работы множества кадастровых инженеров, состоящих на службе в Росреестре. С ее помощью можно найти объект на местности и узнать его:

• 1 – кадастровый номер;

• 2 – адрес;

• 3 – площадь;

• 4 – кадастровую стоимость, которую будут использовать при налогообложении;

• 5 – форму собственности.

При необходимости можно:

• 1 – получить и распечатать план земельного участка и соответствующего кадастрового квартала;

• 2 – уточнить категорию земель, их границы и целевое назначение;

• 3 – определить местоположение и пограничные линии соседних объектов;

• 4 – узнать данные подразделения Росреестра, которое хранит сведения об интересующем объекте;

• 5 – получить сведения об объектах капитального строительства. Помимо вышеуказанных данных можно узнать этажность постройки, включая подземную, материал стен, даты ввода в эксплуатацию и окончания строительства, наименование исполнителя и его ИНН;

• 6 – направить запрос в ГКН, ЕГРП, получить данные об объекте он-лайн.

Резюме

Кадастровая публичная карта со спутника – уникальный инструмент, позволяющий получить представление о том, где расположен интересующий объект недвижимости, каковы его границы, с какими объектами он соседствует. Ресурс необходим для определения местоположения и статуса земельных участков. Это очень важно при разрешении спорных вопросов: для наследников, нотариусов и честных граждан, отстаивающих свои права.

Материалы космической фотосъемки широко используются как в процессе создания топографических карт, так и при их обновлении. Практика показала, что при использовании космических методов можно отказаться от традиционного поэтапного метода картосоставления и перейти на технологию обновления карты требуемого масштаба, а не всего масштабного ряда, что сокращает цикл работ на несколько лет. Кроме того, в связи с большим территориальным охватом космического снимка и малыми искажениями контуров в горных районах уменьшается трудоемкость работ по обновлению карт. Космическое обеспечение карты снимает остроту проблемы постоянного и неизбежного при существующей технологии картографирования старения ее содержания.

Общие сведения о картографировании при помощи систем дистанционного зондирования Земли

Наиболее широко применяются в картографии материалы аэрокосмического зондирования, в особенности - космической съемки, которая, будучи более экономичной, по детальности приближается к аэросъемке. Эти материалы разнообразны по масштабу, охвату, разрешению и другим свойствам, имеют следующие важные преимущества перед другими источниками для составления карт:

• обзорность космических изображений - от глобального охвата до десятков километров при детальной съемке - обеспечивает экономичное картографирование обширных пространств;
• съемка из космоса одной и той же территории с разным разрешением и генерализацией позволяет параллельно создавать и обновлять карты разных масштабов, избавляя от необходимости составлять карты более мелких масштабов по крупномасштабным, что неизбежно удлиняет процесс картографирования;
• центральная проекция, в которой строится изображение, при большой высоте центра проектирования близка к ортогональной, что упрощает фотограмметрическую обработку при создании карт;
• повторные съемки с заданной периодичностью обеспечивают динамическое картографирование и мониторинг быстро меняющихся во времени процессов и явлений;
• обеспечивается картографирование труднодоступных районов - пустынь, маршей, высокогорий, полярных островов, Антарктиды;
• выразительность и наглядность космических снимков обусловили появление новых видов картографической продукции - фотокарт и спутниковых карт биофизических характеристик земной поверхности;
• комплексное отображение на одном снимке всех компонентов земных ландшафтов способствует наиболее правильной передаче пространственных взаимосвязей картографируемых объектов.

Вследствие вышеперечисленного космические снимки нашли в картографии разнообразное применение при составлении и оперативном обновлении топографических карт, создании тематических карт и фотокарт, картографировании малоизученных и труднодоступных районов.

Съемки ведут в ультрафиолетовом, видимом и ближнем ИК, среднем ИК, тепловом ИК, радиоволновом диапазонах спектра. На снимках отображаются оптические характеристики объектов - их спектральная яркость. В тепловом ИК-диапазоне регистрируется собственное излучение Земли и температурные характеристики объектов. Съемка в этом диапазоне не зависит от освещения, может выполняться ночью. При съемке в радиодиапазоне на снимках хорошо видны рельеф и шероховатость поверхности, ее влажность, иногда - подповерхностные структуры. При съемке в разных спектральных диапазонах используют различные технологии и получают снимки разных типов.

Кроме одиночных плановых снимков картографическими источниками служат стереопары, фотосхемы и фотопланы, фронтальные (вертикальные) фотоснимки и др.

Космические фотоснимки отличаются хорошими геометрическими свойствами и высоким качеством изображения. Разрешение снимков, доступных гражданскому пользователю, составляет до 2 м (с разведывательных спутников получают снимки с разрешением до 0,2 м), что достаточно для создания топографических карт масштаба 1:50 000 с точностью 10 м по высоте и 15 м в плане. Недостаток этого вида съемки - необходимость доставки отснятой пленки на Землю для обработки.

Основной объем информации дают сканерные снимки - результат поэлементной и построчной регистрации излучения объектов земной поверхности и передачи информации по радиоканалам. В целом качество сканерных изображений уступает фотоснимкам, но оперативность и цифровая форма передачи в реальном режиме времени дают этому методу неоценимые преимущества.

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.