Технические средства мониторинга земель

Для ведения мониторинга земель на федеральном, региональном и локальном уровнях используются различные технические и информационные средства. Особое место среди них занимают системы космического дистанционного зондирования Земли, которые позволяют обследовать большие территории на основе обработки панхроматических, мультиспектральиых и радиолокационных изображений с использованием технологий географических информационных систем (ГИС).

Первые космические аппараты для дистанционного зондирования Земли в невоенных целях появились в 1970;х гг. и обладали ими только два государства — США и СССР. Позднее возникли десятки крупных корпораций разной государственной принадлежности, владеющих аппаратами и системами зондирования, которых к настоящему времени насчитывается около двух десятков.

Космические снимки Земли имеют большие преимущества перед снимками, получаемыми с помощью аэрофотосъемки. Эти преимущества заключаются в оперативности получения информации — при хороших погодных условиях космический аппарат способен осуществить съемку заданной территории в течение нескольких дней с момента заказа, а съемочные системы способны предоставить полученные данные через несколько минут после их регистрации. Скорость получения информации делает такие данные незаменимыми для мониторинга участков земной поверхности. Эти данные используются для изучения природных ресурсов Земли, городского планирования, оценки последствий стихийных бедствий, в интересах сельского и лесного хозяйства, геологии и т. д.

Основное предназначение космических снимков высокого и сверхвысокого разрешения в настоящее время — это создание и обновление топографических карг крупных масштабов (до 1:2000). Однако для решения многих хозяйственных и управленческих задач полного картографирования территории не требуется, зато необходим мониторинг изменений отдельных классов объектов за время, прошедшее с предыдущего наблюдения.

Данные космических систем дистанционного зондирования позволяют легко и экономически эффективно организовать такие наблюдения. Сейчас применяется космический мониторинг городских территорий, земель сельскохозяйственного назначения, лесных ресурсов и т. д.

Особое значение имеет мониторинг городских территорий, поскольку город является сложным объектом, управление которым осуществляется множеством служб: жилищно-коммунальных, градостроительных, дорожных и др. Классическая топографическая карта не в полной мере удовлетворяет их потребности. Например, для транспортных нужд на карте должны быть отображены светофоры и остановки, для целей благоустройства — рекламные щиты и отдельно стоящие деревья. Такую детализацию могут обеспечить космические снимки сверхвысокого разрешения.

В рамках мониторинга городских территорий осуществляется топографический мониторинг для разработки генерального плана города и контроля его исполнения, экологический мониторинг для выявления несанкционированных свалок, незаконного строительства в рекреационных и водоохранных зонах, а также мониторинг в интересах благоустройства (отображение тротуаров, газонов, цветников, паспортизация древесных насаждений), отображения улично-дорожной сети, подготовки графических материалов для проведения торгов, выдачи разрешений на строительство, ввод объектов в эксплуатацию и т. д.

Для крупных городов используется схема организации мониторинга городских территорий, включающая следующие этапы:

• 1) сбор исходных материалов, включая космические снимки и ведомственные документы;
• 2) фотограмметрическая обработка спутниковых снимков;
• 3) дешифрирование;
• 4) фиксация изменений.

На первом этапе осуществляются заказ, сбор и приемка космических снимков. Необходимость фотограмметрической обработки снимков при мониторинге городских территорий состоит в том, что часть опорных объектов с течением времени может исчезнуть вследствие плановой реконструкции района или в результате чрезвычайного происшествия. Для выхода из этой ситуации применяется метод аналитического переноса опорных точек с архивных материалов на используемые, позволяющий восстанавливать координаты утраченных объектов и сохранять горизонтальную точность в указанных условиях.

Визуальное дешифрирование чрезвычайно насыщенной городской территории требует длительного времени. Для этого с помощью методов автоматизированной фиксации изменений определяются зоны произошедших на местности изменений. Процедура проводится по двум разновременным ортофотопланам — текущему и предыдущему. Ортофотоплан представляет собой фотографический план местности на точной геодезической опоре, полученный путем аэрофотосъемки с последующим преобразованием аэроснимков из центральной проекции в ортогональную. В выявленных зонах выполняется визуальное дешифрирование по текущим ортофотопланам и стереомоделям, изменения фиксируются на цифровой карте.

Таким образом, современный уровень развития космических систем позволяет проводить мониторинг любых видов деятельности и природных явлений, происходящих на поверхности Земли.