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

БУЛАТОВ Н.В., САМКО Е.В. — 2014 г.

По спутниковым и промысловым данным проведено сравнение широтного положения центров теплых антициклонических вихрей (рингов Куросио с теплым ядром) за 1980–2011 гг. и характеристик промысла сайры. В качестве характеристик промысла использовались величина улова сайры на судосутки в период промысла и ежедневное распределение промысла. Непосредственной связи между положением центров антициклонических вихрей и величиной улова сайры на судосутки не обнаружено. Получено, что распределение уловов зависит от положения антициклонического вихря в Южно-Курильском районе. Выделено три типа положения вихрей. Рассмотрено распределение промысла сайры при каждом типе положения вихрей.

2014

ПОНОМАРЕВ Е.И. — 2014 г.

На основе методик обработки съемки в инфракрасном диапазоне (4 мкм) со спутника Terra/MODIS исследованы вариации мощности излучения от пожаров. Использована методика вычисления показателя FRP (Fire Radiative Power), позволяющего оценить интегральную радиационную мощность теплоизлучения от термически активного участка. Обработка была проведена для базы данных пожаров, зафиксированных в Сибири спутниковыми методами в 2012 г. Каждая запись о пожаре в базе данных включает серию детектированных термически активных зон. Для каждой зафиксированной термически активной зоны вычислен показатель FRP. Проведен анализ динамики показателя FRP в течение времени развития пожара. Выявлены пределы вариации FRP для пожаров, развивающихся в различных условиях и в различных типах леса. Проведена классификация пожаров в Сибири на основе величины FRP, результат которой представлен в формате векторного полигонального покрытия для ГИС.

АТАДЖАНОВА О.А., ЗИМИН А.В., КОЗЛОВ И.Е., КОЛЛАР Ф., МЯСОЕДОВ А.Г., РОДИОНОВ А.А., РОМАНЕНКОВ Д.А., ШАПРОН Б. — 2014 г.

Представлены результаты изучения короткопериодных внутренних волн на границе Бассейна и Горла Белого моря по данным контактных наблюдений и спутниковых радиолокационных (РЛ) снимков в период с 29 июля по 2 августа 2012 г. Прямые измерения позволили получить информацию об изменчивости термохалинных и динамических характеристик в ходе двух полусуточных приливных периодов, а оперативные спутниковые данные высокого разрешения дали информацию о пространственной картине поверхностных проявлений гидродинамических процессов в морской среде в районе суточного полигона, а также в южной части Горла Белого моря. Совместный анализ контактных и спутниковых данных в районе полигона позволил идентифицировать наблюдаемые на РЛ-снимках структуры как проходящие через точку наблюдений внутренние волны с высотами 2-4 м, длинами 200-300 м и периодами 9-12 мин. Пространственная картина поверхностных проявлений внутренних волн и гидрологические разрезы в южной части Горла указывают на районы интенсивной генерации внутренних волн, к которым можно отнести области структурного и стокового термохалинных фронтов. Обсуждается связь наблюдаемых внутренних волн и их поверхностных проявлений с приливной динамикой в регионе.

ЛАВЕРОВ Н.П., МЕДВЕДЕВ А.А. — 2014 г.

Показаны возможности ракетно-космической техники (РКТ) как уникального инструмента для фундаментальных исследований окружающего мира, в частности, изучения таких малых тел Солнечной системы, как астероиды и кометы. В основу статьи положены результаты работы, изложенные авторами в изданиях (Лаверов, Медведев, 2011; Лаверов, Медведев, 2012), и дополнительные сведения о мировых достижениях в этой области, начиная с 2011г. по настоящее время. Основная цель статьи – сформировать условия комплексного, более глубокого понимания обществом задач, стоящих перед создателями новой РКТ и специалистами, занятыми изучением природных процессов, в том числе вопросами астероидно-кометной опасности.

ЖУКОВ Д.В. — 2014 г.

В статье представлены результаты исследования закономерностей изменения спектрально-отражательных характеристик водной поверхности в зависимости от содержащихся в воде загрязняющих веществ (нефтепродуктов и взвесей). На основе исследованных закономерностей приводится алгоритм обработки аэрокосмических гиперспектральных данных, обеспечивающий выявление и определение характеристик загрязнений акваторий. Приведена краткая оценка результативности применения данного алгоритма на примере акватории порта г. Санкт-Петербурга.

АРХИПОВ С.А., БАКЛАНОВ А.И., ГЕРАСИМЕНКО В.В. — 2014 г.

Многоспектральная оптико-электронная аппаратура “Геотон” установлена на космическом аппарате “Ресурс-П”. “Геотон” обеспечивает получение информации дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) с пространственным разрешением 2.4 м в семи узких спектральных каналах с пространственным разрешением 0.8 м в панхроматическом канале, а также в полосе захвата до 38.5 км. В работе дается описание основных технических характеристик аппаратуры, раскрыты состав, конструкция, оптическая схема, особенности фотограмметрической и радиометрической калибровок аппаратуры.

АХМЕТОВ Р.Н., ВЕЗЕНОВ В.И., ЕРЕМЕЕВ В.В., СТРАТИЛАТОВ Н.Р., ЮДАКОВ А.А. — 2014 г.

Представлены алгоритмы и информационные технологии обработки данных гиперспектральной съемки Земли. Рассмотрен ряд новых направлений решения этих вопросов. Изучены особенности технологий обработки гиперспектральной информации, связанные с многократным уменьшением отношения “сигнал/шум”, атмосферными искажениями, наличием в каждой точке спектральных характеристик, многомерностью данных. Выполнен анализ различных мер сходства отдельных точек гиперспектрального изображения и влияние на них аддитивного некоррелированного шума, показано, что они подвержены значительному влиянию шума, в связи с этим предложена новая мера, свободная от этого недостатка. Рассмотрена задача выделения границ объектов наблюдаемой сцены на основе сопоставления спектральных характеристик точек изображения. Показано, что использование спектральных характеристик вместо энергетических яркостей дает существенно лучшие результаты по контурной обработке. Предложен статистический подход к коррекции атмосферных искажений, который в отличие от аналитических многопараметрических моделей позволяет выполнить поставленную задачу на основе анализа искаженного изображения. Рассмотрен ряд алгоритмов комплексирования спектрозональных изображений с данными от других съемочных систем, позволяющих добиться более качественного отображения объектов наблюдаемой сцены. Предложены и исследованы показатели качества обработки гиперспектральной информации.

МИХЕЕВ О.В., СУДАКОВ В.М. — 2014 г.

Рассмотрены результаты имитационно-статистического моделирования процессов функционирования бортовой информационной системы (БИС) КА ДЗЗ, оснащенного многоаппаратурным комплексом съемочной аппаратуры с большим потоком первичной информации. На основе анализа величин потоков информации, поступающей от съемочной аппаратуры и передаваемой на Землю при съемке с КА ДЗЗ с целью оперативного обновления данных о всей территории России, получены рекомендации по выбору накопительно-скоростных характеристик и режимов работы БИС.

АРТАМОНОВ А.Ю., БАХАНОВ В.В., ЕРМАКОВ С.А., ЛУЧИНИН А.Г., РЕПИНА И.А., СЕРГИЕВСКАЯ И.А., ТИТОВ В.И. — 2014 г.

Разработаны методы мониторинга поверхности моря по оптическим ДВИ-изображениям (изображения в координатах дальность–время–интенсивность света), конструируемым по оптическим профилям взволнованной водной поверхности. Разработаны методы создания ДВИ-изображений поверхности шириной от десятков метров до десятков километров в зависимости от требуемого пространственного разрешения. На основе линеек ПЗС-фотоприемников создан многоканальный оптический комплекс, состоящий из нескольких синхронизированных оптических приемников для формирования ДВИ-изображений с различной поляризацией света, в различном спектральном диапазоне и с разным направлением наблюдения. Проведены наблюдения приповерхностных ветровых потоков на реках, во внутренних водохранилищах и в прибрежных зонах морей с помощью оптического комплекса. Исследована структура приповерхностных ветровых полей: вихрей, ветровых фронтов, катабатических потоков ветра на расстояниях от сотен метров до десятков километров. Проведены исследования длинных поверхностных волн, корабельных следов, проявлений внутренних волн на морской поверхности. Разработан алгоритм, позволяющий выделять обрушения и пену на изображениях поверхности, а также определять процент площади, занимаемой обрушениями и пеной.

ГРИГОРЬЕВА О.В. — 2014 г.

В статье представлены результаты исследования закономерностей изменения спектрально-отражательных характеристик древесного полога при его повреждении, деградации или гибели с использованием гиперспектральных сенсоров наблюдений. Приводятся основные принципы разработанной авторами методики выявления участков негативных изменений в лесах, а также перечень наиболее информативных спектральных признаков их регистрации. Результаты исследований сопровождаются примерами обработки гиперспектральных данных.

БОЯРСКИЙ Д.А., КОМАРОВА Н.Ю., РАЕВ М.Д., РЕПИНА И.А., ТИХОНОВ В.В., ШАРКОВ Е.А. — 2014 г.

В данной работе представлен новый алгоритм восстановления сплоченности морского ледяного покрова из данных пассивного микроволнового зондирования. Алгоритм разработан на основе электродинамических моделей излучательных характеристик ледяного и снежного покровов. В отличие от используемых ранее алгоритмов, учитываются реальные физические параметры льда, снега и открытой воды и не применяются эмпирические и подгоночные коэффициенты. В работе приводятся результаты сравнения расчетов сплоченности ледяного покрова Арктики с наиболее часто применяемым алгоритмом NASA Team 2. В качестве источника данных по радиояркостным температурам, полученным со спутников серии DSMP, используется полярная версия базы данных GLOBAL-RT, накопленная и постоянно обновляющаяся в отделе “Исследований Земли из космоса” Института космических исследований РАН.

БОРДОНСКИЙ Г.С., КРЫЛОВ С.Д. — 2014 г.

На основании ранее выполненных самолетных микроволновых радиометрических измерений ледяного покрова оз. Байкал предложена гипотеза, объясняющая образование кольцевых структур. Предполагается, что эти структуры могут образовываться в ледяном покрове в период его таяния из-за действия переменных тепловых потоков при суточных вариациях температуры.

КУЗЬМИН А.В., ПАШИНОВ Е.В., САДОВСКИЙ И.Н., САЗОНОВ Д.С., ШАРКОВ Е.А. — 2014 г.

Работа представляет собой обзор опубликованных в научно-периодической литературе моделей комплексной диэлектрической проницаемости жидкого диэлектрика. Рассмотрено пятнадцать моделей, описывающих изменение диэлектрических свойств водной среды под воздействием внешнего электромагнитного излучения. Среди них присутствуют как модели фундаментального характера (релаксационная модель Дебая), так и разработки последних лет, используемые в современных алгоритмах обработки данных спутникового мониторинга поверхности Мирового океана и атмосферы в микроволновом диапазоне (например, при интерпретации данных SSM/I). Обзор охватывает результаты исследований, полученные в данной области за последние семь десятилетий. Рассмотрены модели комплексной диэлектрической проницаемости водной среды как с дискретными временами релаксации, так и представленные непрерывными функциями распределения.

БОРЗОВ С.М., ПОТАТУРКИН О.И. — 2014 г.

Предложен метод обнаружения по данным дистанционного зондирования высокого разрешения незначительных пространственных изменений на поверхности Земли, вызванных антропогенным воздействием. Метод основан на попиксельном формировании разностных кадров за счет оценки согласованности изменения во времени одинаковых по яркости отсчетов изображений. Эффективность продемонстрирована на примере обнаружения выборочных рубок леса по разновременнм изображениям спутника SPOT. м изображениям спутника SPOT.

БЕЛЯЕВ Б.И., БЕЛЯЕВ М.Ю., ДЕСИНОВ Л.В., КАТКОВСКИЙ Л.В., САРМИН Э.Э. — 2014 г.

Разработанный метод совместной обработки цветных (R, G, B) изображений подстилающей поверхности высокого пространственного разрешения и связанных с ними спектров отраженного излучения высокого спектрального разрешения, регистрируемых фотоспектральной системой с борта МКС, позволяет проводить приближенную декомпозицию измеренных спектров на спектры отдельных однородных классов поверхности, а также увеличивать число спектральных каналов, т.е. получать расчетным путем изображения в тех спектральных каналах, в которых съемка не проводилась. Спектры соответствуют областям спектрометрирования, содержащим большое число пикселов изображения и, как правило, несколько типов (классов) поверхности. Предложенная инженерная методика устранения влияния атмосферы в зарегистрированных из космоса спектрах восходящего излучения и изображениях апробирована с использованием данных космических и наземных измерений Шацкого подспутникового полигона (Украина). По результатам трассовой съемки ФФС и получаемой последовательности частично перекрывающихся изображений с борта МКС проведено построение цифровой модели местности с ошибкой положения точек в плане до 10 м, по высоте – 8.3 м.

АШ Е.В. — 2014 г.

Статья посвящена вопросам использования материалов космической съемки Земли при составлении тематических карт. Объектом настоящего исследования выступают береговые морфосистемы Черноморского побережья России. Разработаны общие принципы использования современных космических снимков для получения сведений о критериях оценки состояния береговых морфосистем. На тестовом участке апробирована методика создания карты последних по результатам анализа данных дистанционного зондирования Земли. В основе составленной карты лежит многопараметрическая классификация береговых морфосистем, полученная посредством дешифрирования материалов космической съемки методами визуального анализа и контролируемой классификации изображений.

КОСОВ А.С., СТЕРЛЯДКИН В.В. — 2014 г.

В статье рассмотрены методы определения малых газовых компонент в атмосфере Земли, основанные на радиопросвечивании трассы спутник–Земля или Земля–спутник–Земля монохроматическим излучением на заданном наборе частот. Проводится обоснование нового метода, использующего разность дифференциальных сигналов на различных склонах линии поглощения измеряемого газа, который позволяет повысить пространственную избирательность измерений и снизить влияние облаков, осадков и сторонних газов. Приводятся результаты расчета ядер интегральных уравнений при измерении профиля водяного пара в полосе поглощения 22.23 ГГц. Избирательность полученных ядер позволяет восстанавливать профиль водяного пара как в нижнем слое тропосферы до высот 8 км, так и в слое 30–80 км. Достоинством предлагаемых методов является дифференциальный характер измерений, не требующий абсолютной калибровки источников и долговременной стабильности аппаратуры. Кроме того, появляется возможность регистрации маломасштабных и быстропеременных процессов, происходящих за время оборота спутника по орбите на пространственных масштабах 2–10 км. Именно такой масштаб пространственно временных изменений концентрации парниковых газов можно ожидать при техногенных авариях, пусках ракет и других антропогенных воздействиях.

НЕРУШЕВ А.Ф., ЧЕЧИН Д.Е. — 2014 г.

Изложен метод определения характеристик осадков из фронтальных облачных систем, использующий минимальное количество параметров облачной системы, получаемых по данным оптического спутникового зондирования – оптическую толщину облаков в видимом диапазоне длин волн ( ), эффективный радиус облачных частиц (ref), протяженность облачной системы и скорость ее перемещения. На основе сравнения расчетов по данным измерений спектрорадиометра MODIS и радиометра SEVIRI с данными наблюдений на 35 станциях Европы и европейской территорией России для пяти эпизодов с осадками в холодное время года и 15 станциях в теплое время года оценена точность применения метода для определения характеристик осадков из фронтальных облачных систем. Предложен критерий априорного разделения облачных систем в холодное время года на системы с осадками и без них по значениям и ref. Обсуждается возможность сверхкраткосрочного, с заблаговременностью до 12 ч, прогнозирования характеристик осадков на основе единичного снимка облачной системы с низкоорбитального спутника в оптическом диапазоне длин волн.

КАРПУХИНА О.А., ЛУКАШЕВИЧ Е.Л., СЕДЕЛЬНИКОВ В.П. — 2014 г.

В статье приведены характеристики экспериментального образца гиперспектрального видеоспектрометра “Сокол-ГЦП” и представлены примеры гиперспектральных данных, полученных в результате летных испытаний. Рассмотрены результаты выявления наркотикосодержащей растительности по спектральным признакам с использованием полученной гиперспектральной информации. Подтверждена возможность использования гиперспектральных данных для обнаружения участков произрастания конопли и мака, в том числе - в смешанных посевах с маскирующей растительностью.