Разработка программно-технологического комплекса регионального центра космического мониторинга окружающей среды

• Автор: Копылов, Василий Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Ханты-Мансийск
• Количество страниц: 229 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение.

1 Задачи космического мониторинга окружающей среды и

основные типы систем спутникового дистанционного зондирования.

1.1 Задачи космического мониторинга окружающей среды

1.2 Основные типы систем спутникового дистанционного

зондирования

1.3 Наземные центры приема, обработки, архивации и

распространения пользователям данных зондирования

2 Структура программно технологического комплекса

регионального центра космического мониторинга окружающей среды.

2.1 Концепция создания системы космического мониторинга
окружающей среды.
2.2 Функциональные требования к программнотехнологическому комплексу РЦКМ.
2.3 Структура программно технологического комплекса
2.4 1 фактическая реализация программно технологического
комплекса в Центре космического мониторинга Сибири
2.5 Практическая реализация программно технологического
комплекса в Центре ДЗЗ Югорского НИИ информационных технологий.
3 Математическое и программное обеспечение основных
функций регионального центра космического мониторинга окружающей среды.
3.1 Функциональные требования к программному обеспечению
3.2 Математическое и программное обеспечение подготовки
данных для управления ПТК, приема и регистрации спутниковых данных.
3.3 Программное обеспечение предварительной обработки
спутниковых данных
3.3.1 Фрагментация данных.
3.3.2 Устранение импульсных помех и сбойных строк.
3.3.3 Радиометрическая коррекция данных.
3.3.4 Атмосферная коррекция данных.
3.3.5 Локализация данных.
3.3.6 Геометрическая коррекция изображений.
3.4 Программное обеспечение архивации и распространения
спутниковых данных
4 Методики и комплексы программ для уточнения
гидрометеорологических прогнозов по спутниковым
данным
4.1 Экспресс обработка данных с метеорологических КА
4.2 Уточнение метеорологических прогнозов по спутниковым
данным
4.3 Технология гидрологических прогнозов в период весеннего
половодья в бассейне реки Обь на основе спутниковой и наземной информации
5 Комплексы программ обработки спутниковых данных в
задачах мониторинга опасных явлений и чрезвычайных
ситуаций
5.1 Мониторинг лесных пожаров космическими средствами
5.2 Оперативный космический мониторинг паводковой
обстановки
5.3 Экологический анализ воздействий нефтедобычи на
природную среду.
5.3.1 Геоииформационное и картографическое обеспечение экологического анализа.
5.3.2 Математические и программные средства моделирования зон техногенного загрязнения атмосферы в нефтедобывающих регионах.
5.3.3 Особенности определения зон техногенного воздействия с использованием космических снимков среднего и высокого пространственного разрешения.
5.3.4 Примеры оценки воздействий загрязнений атмосферы на лесоболотные комплексы с применением космических
снимков
Заключение.
Литература


По теме диссертации соискателем лично и в соавторстве опубликовано печатные работы. I. Экологический мониторинг - исследование динамики изменений экосистем различного масштаба и различных естественных и антропогенных факторов, влияющих на экосистемы. Сюда относятся выявление и классификация загрязнений поверхности моря и суши [,0], обнаружение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу [1], выявление мест нарушения и болезни растительности и др. II. Мониторинг природных ресурсов - исследование закономерностей размещения полезных ископаемых, прогнозирование и поиск природных ресурсов, оценка режимов использования природных ресурсов, в том числе - получение характеристик земной поверхности для управления сельским и лесным хозяйством, водными и земельными ресурсами. III. Прогнозирование и контроль природных катастроф и техногенных аварий, анализ факторов, предшествующих и сопровождающих катастрофы и аварии, с целью совершенствования методов прогнозирования чрезвычайных ситуаций (наводнения, лесные пожары, засухи, промышленные аварии и др. IV. Фундаментальные исследования Земли в интересах метеорологии, климатологии, океанографии и др. Каждый класс характеризуется своими требованиями к спутниковым данным. Важнейшим компонентом системы космического мониторинга является орбитальный сегмент - носители съемочного оборудования, в данном случае -космические аппараты (КА). Эффективность КЛ во многом зависит от типа и параметров бортовых измерительных приборов. Именно способ зондирования (пассивный или активный), параметры приборов (количество, состав спектральных диапазонов, оптические характеристики) в комплексе с параметрами орбиты (высота, наклонение и т. Землю определяют ценность спутниковых данных с точки зрения пользователей. Предпринимались неоднократные попытки выработать оптимальные требования к спутниковым данным с цслыо создания необходимых средств зондирования. Оказалось, что трудно полностью совместить требования пользователей с текущим развитием технических средств, обусловленным технологическими, экономическими условиями, а иногда и объективными физическими законами. Я - X Н/О. Налицо явная зависимость пространственного разрешения от характеристик съемочного оборудования и параметров орбиты КЛ. Автором проведен исторический анализ развития бортового съемочного оборудования космических систем тематического назначения []. С началом космической эры открылись новые возможности в изучении Земли. Космическое "видение” Земли способствовало в первую очередь развитию новых теоретических представлений о глобальных процессах и явлениях, происходящих в оболочках планеты - атмосфере, гидросфере, литосфере и биосфере [2, 3, , , , 6]. Поэтому не случайно, что первая система дистанционного зондирования Земли была метеорологического назначения. Это было также обусловлено возможностями существовавшего в то время бортового оборудования. Пионером дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) является космический аппарат (КА) "Tiros-1” (запуск , CI1IA) с телевизионными системами на борту. В дальнейшем, с по гг. США было запущено еще метеорологических космических аппарата (КА) серий "Tiros", "Nimbus", "ESSA", "Itos", "NOAA" [, , ]. Начиная с KA "Tiros-9", на борту стали использоваться инфракрасные сканирующие радиометры высокого разрешения HRIRS (High Resolution Infrared System), позволяющие вести съемку не только в видимом диапазоне, но и в инфракрасном. Для обеспечения необходимой периодичности съемки на орбите постоянно одновременно находятся не менее двух КА. В настоящее время работают четыре КА серии "NOAA". Они вращаются по круговым солнечно-синхронным орбитам с высотой около 0 км, наклонением около ° и периодом обращения около 2 мин. Начиная с КА "Tiros-8", для упрощения непосредственного приема изображений используют систему автоматической передачи изображений APT (Automatic Picture Transmission) [4]. Любой пользователь, имеющий специальную приемную аппаратуру, может получать информацию с этих КА, когда они находятся в зоне его радиовидимости.