Фонд космических снимков

Созданные по национальным государственным и частично коммерческим программам современные и архивные фонды материалов космической съемки можно рассматривать как мировой фонд космических снимков. Широкое внедрение электронных каталогов снимков обеспечивает возможность ознакомления с ними и заказ по сети Интернет.

Наиболее обширен фонд снимков в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне, включающий в себя базовые фотографические снимки и оперативные сканерные и ПЗС-снимки.

Фонд фотографических снимков, кроме снимков 1960-х годов с советских и американских пилотируемых кораблей, имеющих в основном историческое значение, содержит материалы съемки 1970—1980-х годов с орбитальных станций «Салют», «Мир», главным образом камерами КАТЭ-140 и МКФ-6, а также с американской орбитальной станции Skylab (1973) и европейской Spacelab (1981). Эти снимки имеют разрешение в первые десятки метров.

Главную часть фонда фотографических снимков составляют снимки с российских автоматических спутников системы «Ресурс-Ф», регулярно работавших с середины 1970-х годов. К 1997 г. запущено 104 спутника, съемкой полностью покрыта наша страна и по заказам — многие районы мира. Основная часть снимков получена камерами КАТЭ-200, КФА-1000, МК-4. Снимки предназначены для крупномасштабного тематического картографирования, а при высоком разрешении (5—8 м) по ним можно составлять топографические карты в масштабе 1:100 000. Материалы съемки хранятся и распространяются Госцентром «Природа» Федеральной службы геодезии и картографии. Конверсионная деятельность и ассоциация оборонных ведомств «Совинформ спутник» пополнили фонд фотографическими материалами со спутников «Комета», специально предназначенными для стереотопографического картографирования в масштабах до 1:50 000. Снимки камерой ТК-350 имеют разрешение 10 м, а камерой КВР-1000 — 2 м.

В связи с конверсионной деятельностью американских ведомств фонд фотографических снимков пополнен также снимками со спутников Key-Hole с разрешением до 2 м.

Фонд оперативных сканерных и ПЗС-снимков в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне очень разнообразен по детальности и назначению. С метеорологических («Метеор», NOAA, Nimbus и др.) и океанологических («Океан-О», Sea Star и др.) спутников получают обзорные снимки низкого и среднего разрешения. Основную роль играют многозональные снимки AVHRR/NOAA, CZCS/Nimbus, Sea WIFS/Sea Star с разрешением около 1 км, по которым регулярно создают и предлагают потребителю различные производные изображения — спутниковые карты вегетационного индекса, концентрации фитопланктона и др.

С ресурсных спутников ведут многозональную съемку относительно высокого разрешения для тематического картографирования. Наибольший фонд накоплен при работе с 1972 г. шести американских спутников Landsat, многократно заснявших Землю сканерами MSS с разрешением 80 м и ТМ (Тематический Картограф) с разрешением 30 м, работавшими соответственно в четырех и семи спектральных каналах. На спутнике Landsat-1 к ним добавлен панхроматический канал с разрешением 15 м.

Количество снимков с этих спутников исчисляется десятками миллионов. Более 20 станций приема изображений работают на всех континентах, хорошо налажена система первичной обработки и распространения снимков, созданы электронные каталоги, а возможность заказа через Интернет способствует их широкому применению во всем мире.

Нужды российских потребителей с 1989 по 2000 г. удовлетворяли многозональные снимки со спутников системы «Ресурс-О», получаемые механическим сканером конического типа среднего разрешения (МСУ-СК, 150 м) и оптико-электронным сканером высокого разрешения (МСУ-Э, 35 м). Кроме стационарных пунктов приема в системе Российской Гидрометслужбы, их принимают также европейская станция в Кируне (Швеция) и локальные коммерческие станции приема изображений.

Фонд оперативных цифровых снимков пополнился снимками нового уровня разрешения с французских спутников SPOT, с которых поступали панхроматические снимки с разрешением 10 м и многозональные — с разрешением 20 м с возможностью стереосъемки за счет отклонения съемочной оси поперек трассы полета. Снимки рассчитаны на создание топографических карт масштаба 1:100 000 и крупномасштабных тематических карт. На пятом спутнике этой серии предусмотрено повышение разрешения панхроматических снимков до 5 м (а при специальной технологии обработки и до 2,5 м) и многозональных — до 10 м, а также выполнение стереосъемки с разрешением 10 м специальной камерой с оптическими осями, отклоненными вперед и назад по маршруту. С запуском спутников SPOТ оперативная съемка впервые по качеству изображений приблизилась к фотографической. Однако большой спрос на такие снимки не находит удовлетворения из-за высокой их стоимости.

Качественно новый уровень оперативных снимков достигнут с запуском индийских ресурсных спутников IRS. Камера PAN даёт панхроматические ПЗС-снимки с разрешением 5,6 м при возможности стереосъемки. Фонд этих снимков, первоначально планировавшийся как национальный, приобрел мировое значение не только благодаря высокому качеству оперативных снимков, но и в связи с временными перебоями в работе системы Landsat. Близкие по разрешению снимки (8 м) получены в 1997-1998 г. с японского спутника ADEOS.

В последнее десятилетие XX в. мировой фонд снимков, формировавшийся в основном при выполнении национальных космических программ, стал пополняться за счет подключения к космической деятельности новых стран, использующих малые космические аппараты, более экономичные, чем прежние многотонные платформы. Малые спутники оснащены оптико-электронной ПЗС- аппаратурой для съемки очень высокого разрешения. Наиболее детальные снимки получены с американских коммерческих спутников Ikonos (0,8 м), Quick Bird (0,5 м), израильского EROS (1,8 м). Обычно на этих спутниках параллельно с панхроматической выполняется многозональная съемка несколько худшего разрешения. Такую съемку с разрешением в несколько метров ведут спутники Китая, Кореи, Японии, европейских стран, но формирование фонда снимков имеет ряд особенностей. С одной стороны, успешно работающие коммерческие фирмы получают большие заказы на съемку высокого разрешения, а с другой —технологии обработки новых типов стерео снимков остаются секретом этих фирм, а заказчики получают готовую продукцию в виде фотокарт, ортофотокарт, топографических карт. К тому же ряд стран, например Китай, оставляют для национального использования не только снимки, но и какую-либо информацию о них.

Таким образом, фонд снимков в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах постоянно пополняется благодаря прогрессу оперативной съемки. В ближайшей перспективе его пополнят материалы специальных картографических спутников оперативной съемки высокого разрешения — российского «Ресурс-ДК», японского Alos, индийских Cartosat 1 и 2.

Фонд снимков в тепловом инфракрасном диапазоне достаточно велик, хотя и не столь разнообразен. Их получают со всех метеоспутников для наблюдения за облачностью над неосвещенной частью Земли. Современные тепловые инфракрасные снимки имеют такое же разрешение, как снимки в видимом диапазоне, — 1 км, при температурном разрешении 0,1°. Их успешно используют для исследования динамической структуры океана, а для изучения объектов земной поверхности требуется более высокое разрешение. Его обеспечивают ресурсные спутники, многозональные съемочные системы которых дополнены тепловым каналом. Снимки с ресурсных спутников и составляют вторую часть фонда снимков в тепловом инфракрасном диапазоне.

Со спутников «Ресурс-О» получают тепловые снимки с разрешением 600 м, а со спутников Landsat — с улучшением разрешения на новых съемочных системах: MSS — 240 м, ТМ — 120 м, ЕТМ+ — 60 м. Существенно пополнен фонд тепловых снимков за счет гипер-спектральной съемки, значительная часть каналов которой приходится обычно на тепловой инфракрасный диапазон. Особенно значимой оказалась съемка со спутника Terra (ЕО-АМ1) по американской программе глобальных наблюдений Земли EOS. 36-канальная съемочная система MODIS дает обзорные снимки в 10 тепловых каналах с разрешением 1 км, а 14-канальная система ASTER — более детальные снимки в 6 тепловых каналах с разрешением 90 м. Хорошее информирование о поступающих материалах съемки, возможность свободного доступа к ним по сети Интернет обеспечили их широкое использование и значимое место в мировом фонде космических снимков.

Фонд снимков в радиодиапазоне включает два типа снимков. Микроволновые радиометрические снимки, получаемые при пассивной съемке в радиодиапазоне, пока имеют очень низкое разрешение в несколько километров. Это материалы всего нескольких съемочных экспериментов с американских спутников Nimbus-5 и 7 (разрешение соответственно 25 и 12 км), DMSP(50 км). В перспективе — получение таких снимков с европейского метеоспутника «МЕТЕОР» с разрешением 7 км.

Фонд радиолокационных снимков, формирование которого начато запуском в 1978 г. первого океанологического спутника Seasatn продолжено в полетах возвращаемого корабля Shuttle в 1981 и 1983 гг., существенно пополнился в 1990-е годы, когда радиолокационную съемку вели российская станция Алмаз, европейские ресурсно-океанологические спутники ERS, японский JERS, канадский Radarsat, европейский Envisat. Радиолокаторы с синтезированной антенной обеспечивали разрешение 20-30 м, а со спутника Radarsat — от 8 до 100 м при разных режимах съемки. Большой массив информации для создания глобальной цифровой модели поверхности Земли дала радиолокационная съемка с возвращаемого корабля Endeavor, на котором работали съемочные системы, антенны которых были разнесены на 83 м с помощью выдвижной штанги. Фонд радиолокационных снимков совершенствуется за счет съемок в разных частотных диапазонах и при разной поляризации излучения.

Важнейшая черта современного фонда космических снимков, обеспечивающая его всеобщее использование, — информирование о программах и результатах съемок, а также получение материалов по сети Интернет.

Дешифрирование аэроснимков и космических снимков

Дешифрирование снимков — метод исследования по ним территорий, акваторий и атмосферных явлений на основе зависимости между свойствами объектов и характером их воспроизведения на снимках.

Дешифрирование включает обнаружение, распознавание, интерпретацию, а также определение качественных и количественных характеристик объектов и отображение результатов в графической (картографической), цифровой или текстовой формах.

Различают дешифрирование снимков общегеографическое (топографическое), ландшафтное и тематическое (отраслевое) геологическое, почвенное, лесное, гляциологическое, сельскохозяйственное и др.

Дешифрирование делят на визуальное и компьютерное, однако это деление условно, так как визуально дешифрируют и фотоотпечатки, и пиксельные снимки на экране компьютера. Визуальное распознавание объектов базируется на знании их дешифровочных признаков, а глубина интерпретации существенно зависит от географической подготовки дешифровщика. Компьютерное дешифрирование включает также методы автоматизированной классификации исследуемых объектов.

Дешифрирование выполняется по принципу от общего к частному. Всякий снимок — прежде всего информационная модель местности, воспринимаемая исследователем как единое целое, а объекты анализируются в развитии и неразрывной связи с окружающей их средой.

Тематическое дешифрирование выполняют по двум логическим схемам. Первая предусматривает вначале распознавание объектов, а затем их графическое выделение, вторая — вначале графическое выделение на снимке однотипных участков, а затем их распознавание. Обе схемы завершаются интерпретацией, научным толкованием результатов дешифрирования. При компьютерном дешифрировании эти схемы реализуются в технологиях кластеризации и классификации с обучением.

Объекты на снимках различают по дешифровочным признакам, которые делят на прямые и косвенные. К прямым относят форму, размер, цвет, тон и тень, а также сложный объединяющий признак — рисунок изображения. Косвенными признаками служат местоположение объекта, его географическое соседство, следы взаимодействия с окружением.

При косвенном дешифрировании, основанном на объективно существующих связях и взаимообусловленности объектов и явлений, дешифровщик выявляет на снимке не сам объект, который может и не изобразиться, а его индикатор. Такое косвенное дешифрирование называют индикационным, географическую основу которого составляет индикационное ландшафтоведение. Его роль особенно велика, когда прямые признаки теряют значение из-за сильной генерализованности изображения. При этом составляют особые индикационные таблицы, где для каждого типа или состояния индикатора указан соответствующий ему вид индицируемого объекта.

Индикационное дешифрирование позволяет от пространственных характеристик переходить к временным. На основе пространственно-временных рядов можно установить относительную давность протекания процесса или стадию его развития. Например, по гигантским речным меандрам, оставленным в долинах многих сибирских рек, по их размерам и форме оценивают расходы воды в прошлом и происходившие изменения.

Индикаторами движения водных масс в океане часто служат битые льды, взвеси и др. Движение вод хорошо визуализируют и температурные контрасты водной поверхности — именно по тепловым инфракрасным снимкам выявлена вихревая структура Мирового океана.

Дешифрирование многозональных снимков. Работа с серией из четырех-шести зональных снимков сложнее, чем с одиночным снимком, и их дешифрирование требует некоторых особых методических подходов. Различают сопоставительное и последовательное дешифрирование.

Сопоставительное дешифрирование состоит в определении по снимкам спектрального образа, сравнении его с известной спектральной отражательной способностью и опознавании объекта. Вначале на зональных снимках выявляют совокупности объектов, различные в разных зонах, а затем, сопоставляя их (вычитая зональные схемы дешифрирования), выделяют в этих совокупностях индивидуальные объекты. Наиболее эффективно такое дешифрирование для растительных объектов.

Последовательное дешифрирование основано на том, что зональные снимки оптимально отображают разные объекты. Например, на снимках мелководий благодаря неодинаковому проникновению лучей разных спектральных диапазонов в водную среду видны объекты, расположенные на разных глубинах, и серия снимков позволяет выполнить послойный анализ и затем поэтапно суммировать результаты.

Дешифрирование разновременных снимков обеспечивает изучение изменений объектов и их динамики, а также косвенное дешифрирование изменчивых объектов по их динамическим признакам. Например, сельскохозяйственные культуры опознают по смене изображения в течение вегетационного периода с учетом сельскохозяйственного календаря.

Различают полевое и камеральное дешифрирование. При полевом дешифрировании объекты опознают на местности, сличая их с натурой. Это наиболее достоверный вид дешифрирования, но и наиболее дорогой. Его разновидностью можно считать аэровизуальное дешифрирование.

При камеральном дешифрировании объект распознают по прямым и косвенным признакам без непосредственного выхода на местность. На практике обычно комбинируют оба вида дешифрирования, заранее подготавливают дешифровочные эталоны — снимки типичных объектов с нанесенными результатами дешифрирования. Их используют при камеральном дешифрировании, дополняя географической интерполяцией и экстраполяцией.

Создание фотокарт картографирование аэрокосмический снимок

Наглядное, выразительное отображение местности на снимках вызывает естественное стремление использовать аэрокосмическое изображение в дополнение к карте, а иногда и вместо нее. Это привело к созданию нового вида картографической продукции —фотокарт.

Фотокарты начали создавать в 1950-х годах, используя материалы аэросъемки. Тогда их изготовляли только в сравнительно крупных масштабах, до 1: 50 000. Построить высококачественные фотокарты более мелких масштабов не удавалось, так как мозаичное фотоизображение, смонтированное из многих снимков, было неоднородным, пестрым. Появление космических снимков, с большим пространственным охватом и генерализованностью, получаемых в широком диапазоне масштабов и разрешения, вызвало к жизни быстрое развитие этого нового вида картографических произведений, весьма разнообразных по содержанию и форме. Высококачественные фотокарты начали составлять в масштабах 1:100 ООО и мельче. Но производственное изготовление фотокарт стало возможным лишь после накопления фондов снимков на обширные территории.

Тенденция соединения снимков в фотокарты проявлялась начиная с первых космических экспериментов. Массовое получение снимков с первой долговременно работавшей орбитальной станции «Салют-4» завершилось созданием серии фотокарт южных республик бывшего Советского Союза. Через несколько месяцев работы первого американского ресурсного спутника Landsat была смонтирована из почти 600 снимков фотокарта США, репродуцированная затем в широком диапазоне масштабов от 1:250 000 до 1:5 000 000. Позже по снимкам со спутника Landsat созданы фотокарты многих стран и даже континентов. Известна, например, фотокарта Центральной Европы в естественных цветах с нанесенными границами государств и подписями населенных пунктов, изданная в постраничной нарезке в атласе Diercke Weltraumbild-Atlas.

С появлением новых, более совершенных и детальных снимков возрос интерес к фотокартам туристических объектов, национальных парков. Стала традиционной красочная печать фотокарт из снимков Тематического Картографа Landsat с впечатыванием на обороте топографической карты того же масштаба. Массовое распространение получили фотокарты городов, созданные по детальным снимкам SPOT, KBР/Комета.

Цифровая полиграфия и использование цифровых моделей рельефа сделали фотокарты особенно выразительными. Так, прекрасная серия фотокарт материков создана по снимкам AVHRR/NOAA с отмывкой рельефа суши и морского дна на основе цифровой модели. Чрезвычайно выразительна созданная по радиолокационным снимкам со спутника Radarsat фотокарта Антарктиды, где контрастное изображение рельефа льда подчеркнуло ледниковые потоки.

Кроме общегеографических создаются специальные фотокарты объектов и явлений, требующих оперативного слежения за их динамикой, — снежного покрова материков, морских льдов Северного полярного бассейна и т.п. Иногда фотокарты дополняют тематической нагрузкой — результатами дешифрирования геологических структур, контурами типов почв. Их можно считать тематическими фотокартами.

К фотокартам можно отнести и особые виды спутниковой картографической продукции, получаемой на основе обработки данных съемки путем расчета различных индексов — вегетационного, цветового, активной радиации фотосинтеза и др., которые фиксируют распределение, нередко в глобальном масштабе, биофизических характеристик земной поверхности. Наиболее распространены карты вегетационного индекса NDVI и цветового индекса вод океана, коррелирующего с содержанием фитопланктона.

Фото основы тематических карт. Фотопланы и фотокарты используют в географических исследованиях не только как самостоятельные картографические произведения, но, кроме того, и в качестве фото основ тематических карт. Математические элементы фото основы должны полностью соответствовать требованиям к математическим элементам соответствующих топографических карт (масштаб, проекция, нарезка листов). Картографическая сетка на фото основе не вычерчивается, а обозначается выходами меридианов и параллелей за внутренней рамкой. Общегеографическая нагрузка должна быть минимальной, чтобы не закрывать фотографическое изображение местности. Картографическими знаками наносят гидросеть, рельеф, крупные населенные пункты и связывающие их важнейшие дороги, политико-административные границы.

Технология изготовления фото основ включает два этапа:

      ·    фотограмметрическая обработка для изготовления фотоплана;

      ·    картографические работы, включая нанесение на фотоплан общегеографических элементов содержания (при этом совмещают два процесса — дешифрирование снимков и составление основы карты).

Программа создания по космическим снимкам геологических карт страны масштабов 1:200 000, 1:1000 000 нового поколения, а также обзорных региональных и общероссийских карт масштабов до 1: 10 000 000 предусматривает использование фото основ, создаваемых на основе космических съемок. Для этого материалы космической съемки трансформируют в картографическую проекцию с устранением фотометрических искажений, потом снимки монтируют в единое изображение, преобразуют для улучшения дешифрируемости, координатно привязывают. Фото основа дается в масштабе и нарезке топографических карт в черно-белом и цветном вариантах. Для основы карт масштаба 1:200000 используют снимки с разрешением 20-30 м (КАТЭ-200/Ресурс-Ф), для 1:1000 000 - с разрешением 80 м (MSS/Landsat), 1:2500 000 - 1:5 000 000 — с разрешением 200 м (МСУ-СК/Ресурс-О) и 1:10 000 000 — с разрешением 1 км (AVHRR/NOAA).

Составление и обновление топографических карт

Топографическая изученность мира остается далеко не полной. Особенно слабо изучены труднодоступные районы высокогорий, пустыни, марши, приполярные острова.

В странах, необеспеченных топографическими картами и материалами аэросъемок, космические снимки представляют реальную основу для топографического и общегеографического картографирования. Иногда они остаются единственно возможными съемочным и материалами для непроходимых и сложных для аэросъемки территорий.

Создание топографических карт предъявляет к материалам космической съемки повышенные требования в отношении их разрешения и возможности стерео обработки. Исходя из графической точности (0,1 мм), снимки для стереофотограмметрической обработки при создании карт масштаба 1:100 000 должны иметь разрешение не хуже 10 м, а для дешифрирования ряда топографических объектов — и более высокое разрешение — 1-2 м. К 2000 г. единственной съемочной системой, предназначенной специально для топографического картографирования, была фотографическая система спутника «Комета», где камера ТК-350 дает стереопары снимков с разрешением 10 м, а панорамная камера высокого разрешения КВР-1000 с разрешением 2 м обеспечивает детальные снимки для дешифрирования.

Стремление получать снимки такого качества не фотографическими, а оперативными методами пронизывает всю историю развития космической съемки. Французская система SPOT, начавшая работать в 1986 г., с разрешением панхроматических снимков 10 м и возможностью получения стереопар была рассчитана на топографическое картографирование в масштабе 1:100 000 с сечением рельефа 20 м. Однако экспериментальные работы в разных странах Европы показали, что полный набор элементов содержания топографической карты нельзя получить только при камеральном дешифрировании и автоматизированной обработке этих снимков, необходимы дополнительные полевые исследования. Поэтому разработка спутниковых съемочных систем топографического картографирования продолжает оставаться актуальной.

По опыту Российского госцентра «Природа» космические фотоснимки используют на всех этапах построения и сгущения фотограмметрических сетей для планового обоснования топографических съемок и высотного обоснования мелкомасштабных съемок. Контурную нагрузку получают при дешифрировании космических снимков, для чего используют богатый опыт дешифрирования аэрофотоснимков. Рисовку рельефа на первых порах проводили на традиционных фотограмметрических приборах, но переход к цифровой обработке снимков потребовал пересмотра всей технологической линии и приборной базы топографического картографирования. Вместо громоздких стереофотограмметрических приборов стали внедрять компьютерные комплексы, получившие название цифровых фотограмметрических систем. С их помощью выполняют автоматические стерео измерения, строят цифровые модели рельефа и трассируют горизонтали, изготовляют ортофотопланы и графические оригиналы карт.

По космическим снимкам составляют и обзорно-топографические карты, минуя многоступенчатый переход от крупных масштабов к средним и мелким. Есть опыт создания по космическим снимкам и общегеографических карт, например базовой карты страны в масштабе 1:2 50 000, составление которой проведено с использованием фотопланов на основе космических снимков масштаба 1:1 000 000.

Обновление карт. Повторные аэрокосмические съемки весьма удобны для регулярного обновления топографических карт, что особенно актуально для нашей страны, где картографирование в масштабе 1:100 000 завершено в середине 1950-х годов, а в масштабе 1:25 000 - к 1980 годам.

Космические фотоснимки, в отличие от аэрофотоснимков, позволяют начинать обновление масштабного ряда топографических карт в любой последовательности. Другое важное преимущество использования космических снимков — возможность обновления карт одновременно всего масштабного ряда.

При обновлении карт по снимкам вначале определяют степень устаревания карт и выделяют районы первоочередного обновления, к которым относят территории сельскохозяйственного освоения, интенсивной добычи полезных ископаемых, городского, дорожного, гидротехнического строительства, где обновление приходится выполнять через один—два года, тогда как в малообжитых районах достаточно проводить его через пять—десять лет. От степени устаревания зависит, необходимо ли проводить полное обновление с пересоставлением оригинала карты или можно ограничиться внесением исправлений в издательский оригинал карты камеральным путем.

Применение космических снимков для обновления карт снижает продолжительность и трудоемкость составительских и редакционных процессов. Сокращается время на подбор источников, ознакомление со спецификой территории, упрощается генерализация. Одновременно повышаются детальность и точность карт.

Обновление карт выполняют разными методами. В последнее время получают развитие цифровые технологии. Обновление карты на фотопланах осуществляют в тех случаях, когда изменения контуров составляют более 40% или плановая точность карты не соответствует предъявляемым к ней требованиям. Процесс создания фотоплана включает сгущение опоры, трансформирование снимков, изготовление фотоплана и репродукций к нему, дешифрирование. Обновление на издательских оригиналах, выполняемое в случаях, когда изменяется менее 20% контуров карты, предусматривает дешифрирование изменений на снимках и перенос их на издательский оригинал карты.

Тематическое картографирование

Разрешение большей части космических снимков в первые десятки метров соответствует размерам многих исследуемых географами объектов земной поверхности. Космические снимки с ресурсно-картографических спутников хорошо отражают рельеф и структуру внешнего покрова Земли — почв и растительности, а следовательно, и ландшафтов. Они стали ценным материалом для тематического картографирования.

В нашей стране накоплен немалый опыт тематического картографирования во всем спектре направлений. Наиболее значителен и интересен опыт геологического картографирования. На первых порах освоения новых источников информации создавались так называемые космофотогеологинеские и космофототектонические карты, содержавшие принципиально новые данные о строении земной коры, главным образом о разломах и кольцевых структурах, что определило их особую ценность для прогнозно-минерагенических построений. Такие карты созданы для всей страны в масштабах 1: 10 000 000, 1: 5 000 000, 1: 2 500 000.

Успех работы геологов привел к тому, что теперь при создании комплектов Государственных геологических карт масштабов 1: 200 000 (2-го издания) и 1: 1 000 000 (3-го издания), а также сводных региональных и общероссийских карт масштабов от 1:500 000 до 1:10 000 000 материалы аэрокосмических съемок используются в обязательном порядке наряду с геофизической и геохимической информацией.

Крупный проект с использованием космической информации выполнен в области почвенного картографирования. 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 стало возможным именно благодаря применению космических снимков. Они обеспечили почвенное мелкомасштабное картографирование нового уровня, когда особое внимание уделяется изучению и отображению пространственных структур почвенного покрова.

Существуют хорошие перспективы для картографирования растительного покрова и его компонентов. Известна составленная по снимкам со спутника Landsat карта растительности США, созданная в цифровом варианте в расчете на представление в масштабах от 1:1000 000 до 1:10 000 000. Обзорные снимки со спутников NOAA и создаваемые по ним карты вегетационного индекса послужили основой для карт лесов Европы, Африки, Юго-Восточной Азии, Южной Америки в масштабах 1:5 000 000-1:10 000 000 и анализа процессов обезлесивания. В Канаде ведутся работы по созданию карты лесов страны масштаба 1:200 000 с характеристикой породного состава и биомассы растительности.

С появлением космических снимков получил распространение новый вид картографирования земных покровов и использования земель (land cover— land use). Карты земных покровов масштаба 1:250 000 составлены для всей территории США; на них впервые отражена растительность оленьих пастбищ Аляски. Этот вид картографирования охватил многие регионы мира. Например, по снимкам с Landsat составлена многолистная карта использования земель Китая в масштабе 1:1 000 000. Новая информация о растительном покрове, получаемая со спутника SPOT-4 с помощью специальной обзорной системы Vegetation, положена в основу глобальной базы данных о земных покровах (Global Land Cover 2000).

Особый пласт космического тематического картографирования связан с исследованием экологических проблем и глобальных изменений. Сюда относят и уже упомянутые карты обезлесения и опустынивания. Но особенно разнообразны по содержанию глобальные карты состояния атмосферы, тропосферы, радиационных характеристик, озонового слоя, облачности, ветров, океана (топографии его поверхности, температур, биопродуктивности) и многие другие.

В нашей стране наибольший опыт тематического картографирования на основе космической информации накоплен в процессе работы по программе Комплексной картографической инвентаризации природных ресурсов (ККИПР). Созданы серии карт геологического строения, почв, растительности, ландшафтов, использования земель и др. Они отражают современное состояние природных ресурсов, антропогенную нарушенность и загрязнение природной среды, содержат оценку природных условий и ресурсов и дают прогноз ожидаемых изменений. Серии карт созданы для ряда важнейших хозяйственных районов России — Ставрополья, Тверской области, Калмыкии, Прибайкалья, Южной Якутии.

Оперативное картографирование

Одно из основных преимуществ космической съемки — ее оперативность, возможность передачи информации в реальном режиме времени и регулярная повторяемость наблюдений. Это очень важно для изучения изменчивых явлений, оценки чрезвычайных ситуаций, обеспечения прогнозирования и требует адекватной оперативности обработки информации, что достигается высоким уровнем автоматизации.

Наиболее широко известны оперативные метеорологические карты, без которых не обходится прогноз погоды. Карты нефанализа (динамические карты облачного покрова), пожалуй, первыми заняли место в ряду оперативных карт и дали обширный материал для статистики облачности. Однако дешифрирование типов облачных образований и анализ синоптической обстановки слабо поддаются автоматизации. Поэтому, например, при обработке информации, несколько раз в сутки регулярно поступающей с геостационарных метеоспутников, метеорологи составляют синоптические карты, которые затем в факсимильном виде передаются обратно на спутник и с него ретранслируются потребителям, чем и достигается оперативность.

Ежедневный контроль состояния озонового слоя осуществляют с помощью карт концентрации озона по данным спектрометра ультрафиолетового диапазона TOMS на спутнике «Метеор». Программа приема и записи данных наблюдений уже включает представление их в виде ежесуточных глобальных карт.

Необходимость оценки ледовой обстановки в полярных морях обусловила развитие сети пунктов приема спутниковой информации на метеостанциях побережья северных морей и на судах; такие пункты оснащены системами координатной привязки снимков и выдачи потребителям готовых упрощенных фотокарт. Для полярных бассейнов составляют динамические карты оценки ледовой обстановки в периоды навигации. Созданы автоматизированные системы, которые, наряду с монтажем снимков в картографической проекции и фильтрацией облачности, производят разделение льдов по типам, сплоченности и другим показателям, дают статистику ледовитости морей за разные временные интервалы.

Гидрологическое прогнозирование талого стока основано на регулярном слежении за границами тающего снежного покрова и подсчете доли занятой им площади речного бассейна на разные даты, для чего на основе компьютерных технологий составляют динамические фото карты.

Практические нужды рыболовства требуют знания распределения температур воды в океане, являющихся косвенными индикаторами районов наибольшего скопления рыбных косяков и направлений их миграции. Тепловая инфракрасная съемка с метеоспутников обеспечивает регулярное составление динамических карт температур водной поверхности. Ту же роль играют и оперативные карты цветового индекса вод океана, коррелирующего с концентрацией фитопланктона.

По данным AVHRR/NOAA, в США регулярно (раз в 10 дней) создаются карты вегетационного индекса NDVI и других индексов (зелености, желтизны), которые коррелируют с биомассой растительности, ее состоянием. Такая динамическая информация позволяет следить за фенологическим развитием растительности, прохождением зеленой волны ее весеннего развития и коричневой волны осеннего увядания.

В животноводческих районах такие карты служат для оперативной оценки готовности пастбищ к выпасу, состояния пастбищной растительности, а в земледельческих — для контроля за состоянием посевов различных сельскохозяйственных культур. Разрабатываются методы оперативного картографирования весеннего просыхания почв, динамики распашки, оценки состояния сельскохозяйственных культур, их повреждений и заболеваний, состояния орошаемых земель.

Интенсивно развивается оперативное картографирование чрезвычайных ситуаций. Лесные службы разных стран картографируют пожароопасные ситуации, очаги пожаров, площади гарей, оценивают ущерб от пожаров. Для этого новые возможности открывает гипер спектральная съемка, например, материалы, получаемые системой MODIS с большим числом каналов в тепловой инфракрасной части спектра, позволяют выявлять пожары на ранних стадиях возгорания. Оперативное картографирование наводнений, зон землетрясений, вулканизма помогает оптимизировать стратегии борьбы с последствиями стихийных бедствий. Ведется оперативный контроль за загрязнением природной среды, например за нефтяными разливами в Средиземном море по данным радиолокационной съемки.