научный журнал по космическим исследованиям Исследование Земли из космоса ISSN: 0205-9614

ЗУЕВА В.В. — 2012 г.

Представлены основные направления космической деятельности, обсуждавшиеся в ходе проведения ХXXVI Академических чтений по космонавтике, посвященных памяти академика С.П. Королёва и других выдающихся отечественных ученых – пионеров освоения космического пространства.

ЕЛСАКОВ В.В., ТЕТЕРЮК Л.В. — 2012 г.

Проведены комплексные исследования характеристик фитоценозов на участках известняковых обнажений бассейна р. Сойва с привлечением материалов разновременной съемки спутников Landsat и Aster (цифровая модель рельефа), методов ГИС-моделирования, полевых геоботанических наблюдений и данных температурных датчиков. Приуроченность сообществ к различным экспозициям и склоновым поверхностям была основной причиной различий, связанных с температурным режимом, сезонным развитием надземной фитомассы, продолжительностью периода вегетации растений, формированием видового состава фитоценозов. На территориально сопряженных участках различия значений NDVI и температуры поверхности максимальны на изображениях, полученных в начале и конце вегетационного периода, для сообществ, расположенных в пределах крайних членов ряда склоновых поверхностей полярных экспозиций. Данные различия проявляются в меньшей степени на изображениях середины вегетационного периода. Присутствие видов неморальных и тундровых флористических комплексов на смежных участках позволяет оценить данные различия по уровню проявления с зональными.

БАДАЛОВА А.Н. — 2012 г.

Рассматриваются перспективы развития методов и средств дистанционного зондирования (ДЗ) для решения задач экологического мониторинга прибрежной зоны. Предложены способы наблюдения динамики береговой линии, идентификации источников загрязнения в прибрежной зоне с помощью данных ДЗ, наземных измерений и геоинформационных технологий.

ВАНИНА-ДАРТ Л.Б., ШАРКОВ Е.А. — 2012 г.

Продолжен поиск отклика тропического циклона (ТЦ) на вышележащую ионосферу на основе измерения полного электронного содержания в столбе ионосферы с сечением 1 см2 (ПЭС) над Австралийским континентом во время действия ТЦ Yasi и Zaka различной мощности в конце января–начале февраля 2011 г. С момента зарождения ТЦ и до начала самой активной фазы над зоной действия и около нее в ионосфере наблюдается повышение значений параметров ПЭС (до 100%). Далее, над зоной локализации ТЦ и около, значения ионосферных параметров начинают падать (до 50%). Принципиальное отличие относительно воздействия на ионосферу со стороны тропического циклона с точки зрения уровня мощности ТЦ не выявлено. Можно полагать, что влияние ТЦ на ионосферу носит как волновой, так и зональный характер.

КОСЦОВ В.С., ПОЛЯКОВ А.В., ТИМОФЕЕВ Ю.М. — 2012 г.

На основе численных экспериментов по замкнутой схеме анализируются погрешности определения вертикальных профилей температуры в условиях облачной атмосферы с помощью российских приборов спутника “Метеор”: ИКФС-2, МТВЗА-ГЯ и МСУ-МР. Показано, что погрешности спутникового зондирования в инфракрасном (ИК) диапазоне с помощью отдельно используемого прибора ИКФС-2 в условиях облачной атмосферы значительно возрастают в тропосфере и их среднеквадратичные величины могут достигать 5 К и более. Погрешности при использовании прибора МТВЗА-ГЯ в тропосфере могут составлять 2.0–3.5 К независимо от наличия облачности. Совместное использование микроволновых (МКВ) измерений и 40 стратосферных каналов в ИК-области позволяет существенно повысить точности температурного зондирования только в стратосфере. Использование МКВ-измерений и квазиоптимального набора ИК-измерений (273 канала прибора ИКФС-2) позволяет определять вертикальный профиль температуры в большей части тропосферы с погрешностями 1–2 К при наличии облачности.

РОГАЧЁВ К.А. — 2012 г.

У выдающихся в море мысов в заливах Шантарского архипелага формируются вихри диаметром 4–40 км. Такие вихри играют важную роль в дисперсии льда и планктона. Формирование этих вихрей исследовано на основе спутниковых и морских наблюдений. Для построения векторов скорости использовались изображения со спутников Aqua и Terra (данные канала 1 радиометра MODIS с пространственным разрешением 250 м). Измерения течений сделаны по последовательным спутниковым изображениям с интервалом около 100 мин. Для определения течений по спутниковым данным были выбраны крупные льдины. Для каждой пары изображений построены векторы перемещений льдин и рассчитаны их скорости. По этим данным сделана оценка дивергенции. Морские наблюдения включают прямые наблюдения за течениями и СТД данные. Наблюдения за течениями получены электромагнитными измерителями, выставленными на заякоренные буи. Результаты прямых наблюдений указывают на приливные течения как основной механизм формирования непродолжительных, но регулярных областей конвергенции, связанных с формированием вихрей.

ВАНИН Н.С., НИКИТИН А.А., ЮРАСОВ Г.И. — 2012 г.

По осредненным данным многолетних судовых гидрологических измерений за 1925–2005 гг. и спутниковым изображениям за 1988–2002 гг. проведены исследования течений и вихрей в Японском море. На основании этих данных построены схемы геострофических течений и определено положение квазистационарных вихрей на поверхности моря. Показано, что вихревые образования сосредоточены вдоль струй основных течений. Предпринята попытка построения схемы поверхностных течений с учетом вихрей.

ЛАВРОВА О.Ю., МИТЯГИНА М.И. — 2012 г.

В работе обобщаются результаты многолетнего комплексного спутникового мониторинга Черного моря, проводимого с целью выявления загрязнений морской поверхности нефтью и нефтепродуктами, а также проявлений биогенных и антропогенных пленок поверхностно-активных веществ. Проведен совместный анализ разнородных данных, полученных методами дистанционного зондирования (ДЗ) морской поверхности из космоса. Большой объем данных позволил провести обобщения и получить статистически достоверные результаты о пространственных и временных изменчивостях проявлений пленочных загрязнений различных типов на радиолокационных изображениях морской поверхности. Выявлены районы, подверженные наиболее частому загрязнению нефтепродуктами. Выдвинута гипотеза о наличии связи между поверхностными проявлениями определенного типа пленочных загрязнений и естественными газо- и нефтепроявлениями, грязевым вулканизмом в Черном море. Обсуждаются вопросы повышения надежности интерпретации спутниковых данных.

РОМАНОВ А.А., РУБАНОВ К.А. — 2012 г.

Цель данного исследования – изучение эффективности применения нейронных сетей (НС) в задачах классификации данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). В работе приводится описание традиционных методов распознавания, дается характеристика нейросетевого подхода. Представляется ретроспектива применения НС для решения различных задач по обработке данных ДЗЗ. Помимо этого, в данной работе приводятся результаты исследования применимости НС на примере классификации реальных данных ДЗЗ, характеризующих территорию высокой степени гетерогенности. Точность распознавания типов растительного покрова, полученная с помощью нейросетевого классификатора, составила 91%, что превосходит показатели других методов: максимального правдоподобия (82%), расстояния Махаланобиса (78%), минимальных расстояний (64%). Результаты исследования показывают, что присущий гетерогенным данным закон нормального распределения не всегда обеспечивает статистическим алгоритмам преимущества в точности классификации. Предложен формат нейросетевого классификатора для обработки данных ДЗЗ, характеризующихся высокой степенью гетерогенности.

WALKER K.A., ПОЛЯКОВ А.В., ТИМОФЕЕВ Ю.М. — 2012 г.

Анализируются и сравниваются результаты спутниковых и наземных измерений общего содержания (ОС) фтористого водорода (HF). Из измерений профиля HF прибором FTS на спутнике ACE рассчитывается ОС и сопоставляется с данными наземных измерений вблизи Санкт-Петербурга в 2009–2011 гг. Сравнения показали хорошее качественное согласие сезонного хода ОС HF по данным двух независимых измерений. Немногочисленные (девять случаев) прямые сравнения данных двух типов измерений, согласованных по времени (в течение суток) и месту (не далее 500 км), показали следующие характеристики: средняя разность 8% с превышением спутниковых данных, стандартное отклонение разности 7%. В двух случаях близких пар измерений (ближе 200 км) сопоставления показали разности 1 и 7%. Полученные статистические характеристики разностей двух типов измерений хорошо согласуются с независимыми данными сопоставлений измерений ОС HF по данным ACE-FTS с данными сети NDACC.

АЛЕКСЕЕВА Т.А., ФРОЛОВ С.В. — 2012 г.

Для сравнения с данными визуальных наблюдений были использованы данные SSM/I с информацией по общей сплоченности, рассчитанной по алгоритму NASA Team. При сравнении спутниковых изображений с судовыми данными, полученными в ходе 15-ти научных экспедиций в районе Баренцева, Карского, Лаптевых и Восточно-Сибирского морей, были выявлены существенные различия. Наиболее ярко выраженные различия наблюдаются в районе кромки льда, они обусловливают погрешности в оценке общей сплоченности и ледовитости, что затрудняет их использование в решении практических и научных задач. В целом методы дистанционного зондирования (ДЗ) недооценивают реальную сплоченность ледяного покрова: средняя ошибка составляет порядка 10%, как в летний, так и в зимний периоды. Статистический анализ сравнения двух источников информации проведен для различных градаций сплоченности, отдельно для зимнего и летнего сезонов, для сплоченности льда с учетом и без учета начальных видов. В летний период в районе редких льдов SSM/I данные завышают общую сплоченность на 0.5–1 балл, в сплоченных – занижают в среднем на 2 балла. При вычитании из общей сплоченности, определенной с борта судна, начальных льдов средняя ошибка понижается до –3.4%. Зимой в редких льдах SSM/I данные переоценивают общую сплоченность на 1–2 балла, а в сплоченных льдах разница составляет 2 балла, как и в летний период. Начальные льды в зимний период лучше определяются методами ДЗ, чем в летний период, и, следовательно, их вычитание из общей сплоченности не приводит к уменьшению средней ошибки.

КАРИМОВА С.С. — 2012 г.

В работе проводится анализ субмезомасштабных вихревых структур, обнаруженных на радиолокационных изображениях (РЛИ) Envisat ASAR и ERS-2 SAR в Балтийском, Черном и Каспийском морях в 2009–2010 гг. В результате проведенного анализа были выявлены механизмы, с помощью которых вихревые структуры проявляются на РЛИ указанных морей; определены частота встречаемости вихрей на РЛИ и общее количество вихревых структур; осуществлен статистический анализ пространственного масштаба обнаруженных вихревых образований; исследованы особенности пространственного распространения вихрей, а также их межсезонные различия.

ДУБИНА В.А., ЖАБИН И.А. — 2012 г.

Положение и сезонная изменчивость фронта приливного перемешивания в районе Шантарских о-вов исследованы на основе анализа спутниковых данных. Шантарский фронт приливного перемешивания относится к основным особенностям гидрологической структуры северо-западного шельфа Охотского моря в летний период. Фронт разделяет перемешанные приливными течениями прибрежные воды и стратифицированную часть шельфа. Температурный фронт приливного перемешивания появляется в июле на фоне таяния ледяного покрова и исчезает в конце октября, когда разрушается стратификация. Среднее положение фронта меняется незначительно и определяется критическим значением параметра Симпсона–Хантера (lgh/u3 = 2.5), фронт расположен над изобатой 50 м. Температурный фронт приливного перемешивания соответствует фронту в распределении хлорофилла а, рассчитанному по данным сканеров SeaWiFS и MODIS. Высокие, по сравнению со стратифицированной частью шельфа, концентрации хлорофилла а наблюдались в пределах зоны интенсивного приливного перемешивания. Спутниковые снимки в инфракрасном (ИК) диапазоне спектра (Landsat-5 TM) показали, что фронт является динамически неустойчивым. Эффекты перемешивания, связанные с фронтальными субмезомасштабными бараклинными вихрями, оказывают влияние на структуру стратифицированной части шельфа.

МИТЯГИНА М.И. — 2012 г.

Статья посвящена обзору основных результатов научных исследований, представленных на третьей международной научной конференции “Перспективы Черного моря”. Основной целью конференции является координация усилий ученых из шести государств, окружающих Черное море, направленных на использование науки и информационных технологий для выявления наиболее острых экологических проблем Черного моря и нахождения путей их решения.

ЯРОШЕВИЧ М.И. — 2012 г.

Рассматривается возможность влияния тропических циклонов на сейсмическую активность циклонической зоны северо-западной части Тихого океана. Прямых надежных методов расчета воздействия тропических циклонов на земную кору нет. Поэтому в исследовании решается своего рода обратная задача: по особенностям внутригодовой динамики сейсмической активности оценивается качественно возможное влияние на нее действия тропических циклонов. Проведен ряд дополняющих друг друга и различных по методике расчетов. Выявлено, что для территорий циклонической зоны внутригодовые динамики циклонической и сейсмической активности хорошо коррелированны. На основании полученных результатов высказывается предположение: тропические циклоны могут рассматриваться в качестве фактора, влияющего на сейсмичность циклонической зоны северо-западной части Тихого океана.

ЗУЕВА В.В. — 2012 г.

Предложенный в статье алгоритм оценки сопряженности требований потребителей и возможностей космических комплексов, используемый в процедуре маркетинговых исследований на предпроектных стадиях, способствует повышению конкурентоспособности космических комплексов и повышению эффективности их функционирования путем максимально возможного учета требований различных групп потребителей. Апробация проведена на примере отечественных пользователей информации, получаемой с помощью космических систем дистанционного зондирования Земли.

ИВАНОВ А.Ю. — 2012 г.

Данные радиолокатора с синтезированной апертурой (РСА) спутника Envisat послужили основой для анализа ветровых ситуаций в юго-восточной части Черного моря, связанных с фёном в Колхидской низменности (Западная Грузия). Показано, что воздействие фёна на характеристики ветрового волнения приводит к формированию характерных сигнатур на поверхности моря, которые отображаются на радиолокационных изображениях (РЛИ) поверхности моря. Спутниковые РСА-изображения и данные позволяют определить ряд количественных характеристик явления и судить о его пространственных масштабах. Фён, в зависимости от синоптической ситуации, может охватывать обширную акваторию в юго-восточной части Черного моря. Использование данных космической радиолокации для исследования и мониторинга фёна позволяет существенно расширить знания об этом явлении в атмосфере.

АЛЕКСЕЕВА Т.А., БОЯРСКИЙ Д.А., ИВАНОВ В.В., КОМАРОВА Н.Ю., РАЕВ М.Д., РЕПИНА И.А., ТИХОНОВ В.В., ШАРКОВ Е.А. — 2012 г.

Начиная с 1978 г. сканирующий многоканальный микроволновый радиометр и специальный микроволновый сенсор (SSM/I) позволяют ежедневно оценивать распределение и общую сплоченность морского льда. Используемые в настоящее время алгоритмы Картографирования состояния ледового покрова по данным пассивного микроволнового зондирования ввиду разных причин дают существенные ошибки. Эти ошибки особенно критичны в важных для развития судоходства прикромочных зонах и в районах с интенсивным ледообразованием. В работе данные визуальных наблюдений за состоянием ледяного покрова в Арктике, полученные в ряде экспедиций Арктического и Антарктического научно-исследовательского института, используются в качестве входных параметров электродинамической модели, разработанной для определения яркостной температуры ледяных и снежных покровов. Сравнение модельных расчетов и данных SSM/I на различных частотах показало хорошие результаты. Это позволяет приступить к разработке физически обоснованной методики определения характеристик ледового покрова по данным спутниковой радиометрии и тем самым значительно улучшить прогнозирование ледовой обстановки арктического региона.

КАТАМАНОВ С.Н. — 2011 г.

В этой работе представлен автоматический метод коррекции географической привязки “полных” (сформированных в течение всего сеанса приема) изображений, получаемых с геостационарного спутника FengYun-2C в режиме S-VISSR2.0, с пиксельной точностью. Метод коррекции привязки разделен на два этапа: первичная и вторичная процедуры. Процедура первичной коррекции устраняет “основную” ошибку привязки с помощью определения истинного положения диска Земли на изображении. Процедура вторичной коррекции устраняет остаточные ошибки привязки по всему изображению посредством автоматического расчета невязок в реперных точках. В качестве параметров коррекции привязки используются углы стабилизации спутниковой платформы с радиометром (крен, тангаж, рысканье). Исследована возможность прогнозирования параметров коррекции привязки FengYun-2C/S-VISSR изображений с ранее привязанных изображений и обсуждаются результаты эффективности его применения. Представлены результаты апробации автоматического метода коррекции географической привязки на четырехмесячной серии (за 2008 г.) в Региональном спутниковом центре мониторинга окружающей среды ДВО РАН.

АНИСКИНА О.Б., ГРАССЛ Х., МОРОЗОВ Е.А., ПЕТТЕРССОН Л.Х., ПОЗДНЯКОВ Д.В., СЫЧЕВ В.И. — 2011 г.

Для автоматического распознавания и оконтуривания областей цветения динофлагеллята Lepidodinium chlorophorum разработаны два методологически независимых алгоритма, основанные на нейронно-сетевом методе и нечеткой логике k-средних. Обучение нейронно-сетевого алгоритма и валидация результатов применения обоих алгоритмов к данным спутникового датчика цвета океана МODIS/Aqua производились с использованием данных измерений in situ в водах Атлантического прибережья Франции. Выявленные локализации цветения указанной водоросли обоими алгоритмами оказались весьма близкими/перекрывающимися, что свидетельствует о возможности их ансамблевого применении. Разработанные алгоритмы не специфичны в отношении типа вод и могут быть применены к различным морским акваториям.