Аэрокосмический метод в географии сообщение

Обновлено: 12.05.2024

АЭРОКОСМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ — вариант дистанционных методов исследования, система методов изучения свойств ландшафтов и их изменений с использованием вертолетов, самолетов, пилотируемых космических кораблей, орбитальных станций и специальных космических аппаратов, оснащенных, как правило, разнообразной съемочной аппаратурой. Выделяют визуальные, фотографические, электронные и геофизические методы исследования. Применение А.м.и. ускоряет и упрощает процесс картографирования и имеет большое значение при организации мониторинга окружающей среды.[ . ]

Описанные методы дают возможность комплексного изучения геосистем — закономерно повторяющихся сочетаний природных и природно-технических образований на земной поверхности (или природных и культурных ландшафтов), т. е. дают новый инструмент для развития современной географии [38]. Аэрокосмические методы используются и для исследований природоохранных территорий [6]. С помощью спутниковой информации уже открыты новые морфо- и геоструктуры, определяется структура землепользования и оценка состояния земельных угодий. Использование многоспектральной съемки позволяет выявить генетические типы и механический состав почв.[ . ]

Специфическими методами исследования в физической географии являются сравнительно-описательный, экспедиционный, литератур-но-картографический, аэрокосмический, палеогеографический, метод балансов.[ . ]

Геокриологические исследования, такие, как инженерно-геологические, проводятся способом изучения опорных участков, которые выбираются по данным материалов аэрокосмических съемок с учетом сложности условий, видов и степени техногенной нарушенности территорий. При этом широко применяются геофизические методы (профильные, каротажные, на основе ЭЗ, ВП и др.), позволяющие получить сведения о глубине залегания ММП, их мощности в естественных и нарушенных условиях, наличии в разрезе зон повышенной льдистости, криопэгов, об объемной влажности и плотности пород, изменчивости и однородности их состава и др.[ . ]

История использования данных аэрокосмического мониторинга. Дистанционные методы исследования окружающей среды ведут свою историю с древнейших времен. Например, еще в Древнем Риме существовали изображения различных географических объектов в виде планов на стенах зданий.[ . ]

Исаев A.C., Киреев Д.М. Принципы и методы изучения лесов из космоса // Аэрокосмические исследования. М.: Наука, 1979.[ . ]

Поэтому под морскими гидрогеологическими исследованиями понимается обширный комплекс визуальных, аэрокосмических, геофизических, геохимических и других работ, направленных на изучение различных аномалий непосредственно в море (в морской воде или в донных отложениях). Таким образом, морские гидрогеологические исследования (точнее их называть “гидрогеологические исследования в море”) направлены на изучение гидрогеологических процессов взаимодействия подземных и морских вод и подземного водообмена суши и моря. На рисунке 4.2.1 указаны основные методы морских гидрогеологических исследований, включающие дистанционные методы, методы непосредственных обследований субмаринных источников, методы изучения придонного слоя морской воды и методы изучения донных отложений.[ . ]

В 1960-1980 годах учение о морфологической структуре ПТК Д.М. Киреев применяет для изучения лесов по аэроснимкам. Им разработан метод ландшафтных и экологических индикаторов. Этот метод позволяет активизировать использование в ландшафтных исследованиях лесов (1970-2001 гг.) комплекс ландшафтных источников информации, который помимо аэрокосмических снимков включает широкий спектр общегеографических, топографических, тематических карт, фондовых и литературных материалов. Им разработаны концепция лесного морфологического ландшафто-ведения, методы ландшафтно-морфологического анализа лесов, экологической оценки лесных земель (Киреев, 1966-2001).[ . ]

С помощью визуальных наблюдений можно обнаружить субмаринные источники, имеющие значительный дебит, расположенные в основном в прибрежной части моря. Даже наиболее мощные источники могут остаться незамеченными, если глубина их выхода превышает десятки метров. В последнее время возможности этого метода обнаружения разгрузки подземных вод в море значительно расширены в связи с применением аэрокосмической съемки и исследований с помощью водолазной техники.[ . ]

Аэрокосмический метод эффективен и часто используется в географии: с самого начала космической эры ученые изучали нашу планету, как и любую другую, используя для этой цели любые летающие объекты - самолеты, вертолеты, спутники и т.д.

Используя снимки, полученные с космических аппаратов, картографы создают подробные карты поверхности земли и, по мере необходимости, вносят в них изменения.

Орбитальные спутники снабжают в реальном времени информацией о состоянии атмосферы на поверхности земли и даже об изменениях магнитного поля во время солнечных бурь.

Геодезисты активно используют дистанционное зондирование для сбора данных, устанавливая на самолеты или космические спутники специальные датчики, которые собирают информацию в самых недоступных местах. Одним из методов дистанционного зондирования является аэрофотосъемка, которая позволяет проводить точные съемки некоторых мест, которые невозможно достичь другим способом.

Современные приборы с помощью воздушного лазера способны измерять расстояния между самолетом и объектом на земле. Эта технология картографирования внедряется многими ведущими мировыми странами и она настолько точна, что благодаря ей можно обнаружить разности высот всего в несколько (!!) сантиметров.

Еще один перспективный метод - технология тепловидения или технология инфракрасного сканирования линий.

Аэрокосмический метод - один из самых перспективных и важных в современной географии.

Роль и значение аэрокосмических методов в географических исследованиях. Масштаб и пространственное разрешение аэрокосмических снимков. Диапазон и методы регистрации электромагнитного излучения. Основные виды аэрокосмических съемок, их характеристика.

Рубрика	География и экономическая география
Вид	курсовая работа
Язык	русский
Дата добавления	02.04.2017
Размер файла	1,3 M

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра геодезии и картографии

ВИДЫ АЭРОКОСМИЧЕСКИХ СЪЕМОК, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ГЕОГРАФИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ

1.1 Сущность аэрокосмических методов и связь с географическими дисциплинами
1.2 История развития аэрокосмических съемок

2.1 Масштаб и пространственное разрешение аэрокосмических снимков
2.2 Диапазон региструемого излучения
2.3 Методы регистрации электромагнитного излучения

3.1 Фотографическая съемка
3.2 Телевизионная съемка
3.3 Сканерная съемка
3.4 Инфракрасная и инфракрасная тепловая съемки
3.6 Радиолокационная съемка
3.7 Спектрометрическая съемка
3.8 Лазерная съемка

Географы в своих исследованиях используют помимо методов от раслевых географических наук и о бщегеографические методы - опи сательный, математический, кар тографический, аэрокосмический.

Под аэрокосмическими методами принято понимать совокупность методов исследований атмосферы, земной поверхности, океанов, верхнего слоя земной коры с воздушных и космических носителей путем дистанционной регистраци и и последующего анализа идуще го от Земли электромагнитного излучения. Аэрокосмические методы обеспечивают определение точного географического положения изучаемых объектов или явлений, получение их качественных и ко личественных биогеофизических характеристик и их изменений во времени. В географических исследованиях главную роль играют методы, основанные на регистрации параметров излучения в виде двумерного изображения, снимка. Использование аэрокосмических снимков не только упрощает изучение труднодоступных территорий, но и обеспечивает географа д истанционной геопространственной информацией, которую другими способами получить не удается.

Целью курсового проектирования является изучение видов аэрокосмических съемок, их роли и значения в географических исследованиях.

Задачи курсового проектирования:

1.Узнать о роли, значении и происхождении аэрокосмических методов в географических исследованиях.

2. Познакомится с классификацией космических снимков.

3. В подробностях разобраться в каждом виде аэрокосмических съемок.

В первой главе данной работы рассматривается сущность аэрокосмических методов, история развития аэрокосмических съемок.

Во второй главе рассматривается классификация снимков.

Третья глава посвящена непосредственно видам аэрокосмических съемок, подробному рассмотрению каждого из них.

При подготовке курсовой работы были использованы курсы лекций, учебники различных авторов.

Уже на первых этапах использования дистанционных съемок отмечалась большая роль аэрокосмических методов при изучении природных ресурсов Земли.

Характерная особенность аэрокосмических методов состоит в том, что они являются дистанционными, не требующими прямого соприкосновения с объектом исследования и позволяющими свести непосредственные исследования к минимуму. Методы аэрокосмической съемки позволяют большую часть работы перенести в камеральные условия, увеличить скорость производства работ и вместе с тем увеличить достоверность и полноту результатов исследовательских и изыскательских работ[6].

Удобство работы со снимками заключается также в том, что к изображению можно обращаться неоднократно, изучать долгое время без больших затрат времени и средств, что затруднительно или невозможно при других методах, например традиционном для географии полевом экспедиционном методе исследований.

Однако самое главное заключается в том, что воздушные и космические снимки дают в руки исследователя новые сведения и факты, которые другими способами не могут быть получены [6].

1.1 Сущность аэрокосмических методов и связь с географическими дисциплинами

Аэрокосмические методы в географии - это изучение закономерностей строения и развития географической оболочки Земли в целом или составляющих ее комплексов либо компонентов визуально с летательных аппаратов или путем дешифрирования снимков[6].

Аэрокосмические методы делятся на две основные группы: во-первых, визуальные исследования, включающие также глазомерную и полуинструментальную графическую съемки, и, во-вторых, различные виды съемок [6].

Съемка с летательных аппаратов составляет главную часть аэрокосмических методов. Она включает собственно съемку, составляющую преимущественно техническую задачу, и дешифрирование, или интерпретацию результатов съемки, что является географической задачей.

В качестве предмета географических исследований являются пространственно-временные свойства и отношения природных и социально-экономических объектов, проявляющиеся прямо или косвенно в собственном и отраженном излучении, дистанционно регистрируемом в виде снимка.

Метод аэрокосмических исследований основан на использовании снимков, которые, как показывает практика, представляют наибольшие возможности для географического изучения объектов[6].

Общей физической основой аэрокосмических методов является функциональная зависимость между регистрируемыми снимком параметрами излучения объекта и характеристиками, описывающими вид и пространственно-временное состояние объекта. С этой целью изучаются параметры регистрируемого излучения (интенсивность, спектральный состав и др.) в зависимости от влияния и оптико-метеорологических условий.

Развитие аэрокосмических методов базируется на достижениях таких дисциплин, как аэросъемка, космическая съемка, аэрофотография, математика, инженерная психология, фотограмметрия, дешифрирование, и других наук, от успехов которых прямо зависят возможности аэрокосмических методов и надежность получаемых с их помощью результатов [6].

В настоящее время трудно найти географическую науку, где не использовались бы аэрокосмические методы. Они прочно утвердились в метеорологических, геоморфологических, геологических, почвенных, геоботанических, гидрографических, океанологических исследованиях. В связи с этим появились такие разделы наук, как спутниковая метеорология, космическая гляциология, космическая картография и др.

Велика роль аэрокосмических снимков при изучении и картографировании ландшафтов. Результаты комплексного картографирования современных ландшафтов показывают высокую достоверность, точность, хорошую сопоставимость ландшафтных и отраслевых карт и их уникальное значение для прикладных ландшафтных исследований [6].

Особенно широко аэрокосмические методы используются в картографических исследованиях. Здесь выделяются два направления. В первом - аэрокосмические снимки используются для изготовления карт, что составляет основу аэрокосмического картографирования, в частности аэрофототопографии, космического картографирования. Во втором - аэрокосмический метод сочетается с картографическим методом географических исследований. Интеграция аэрокосмического и картографического методов в единый картографо-аэрокосмический метод исследований базируется на формировании знаний как через снимок, и затем карту, так и по параллельной схеме, в которой для познания объекта используются одновременно и снимок и карта, что служит их дальнейшему теоретическому обогащению и повышению практической значимости [6].

1.2 История развития аэрокосмических съемок

Начальный период. Начало наблюдений и фотографирования с воздуха относится к середине позапрошлого века. Французский военный офицер Гаспар Турнашон (Надар) в 1859 г сфотографировал деревню неподалеку от Парижа с воздушного шара. В России первые фотоснимки, также с воздушного шара, выполнены в 1886 г начальником воздухоплавательной команды военного ведомства поручиком А. М. Кованько [5].

Первая мировая война послужила толчком к быстрому развитию съемок с самолетов и переходу от отдельных фотографий с воздуха к практическому использованию аэроснимков. В 1916 г в русской армии при разведывательных отделениях штабов были сформированы специальные фотометрические (впоследствии фотограмметрические) части. В их задачу входило дешифрирование аэроснимков, перенос результатов на карту и размножение дополненных таким образом карт. Следующий шаг в использовании снимков связан с созданием подполковником М. В. Потте первого автоматического аэрофотоаппарата, съемка которым выполнялась не на светочувствительные стеклянные пластины, а на фотопленку[5].

1920-е годы. После окончания войны в Великобритании, Франции, США, а несколько позже и в Германии опыт, накопленный военными, стал распространяться и на области хозяйственной деятельности.

В России началом применения аэросъемки для нужд народного хозяйства можно считать 1918 г., когда было выполнено фотографирование местности в районе г. Твери на площади 100 км 2 . Принятый в марте 1919 г. Декрет об учреждении Высшего геодезического управления послужил толчком к быстрому развитию аэросъемок. Было создано Аэрофототопографическое отделение, которое выполняло опытно-производственные работы по использованию аэрофотоснимков в картографических целях, положив начало их планомерному и систематическому использованию. В 1924 г. ставится задача использовать аэрофотоснимки при создании топографических карт неисследованных районов, тогда же проведены первые аэрофотосъемки для нужд лесоустройства и дорожного строительства[5].

1930-е годы. В этот период аэрофотоснимки стали применяться в геологии, для изучения, таксации и эксплуатации лесов, а также при изучении Арктики. К этому же времени относится первый опыт использования аэрофотоснимков для изучения пустынь, рек, болот, рельефа. Аэросъемка становится новым орудием для работы в труднодоступных районах.

В Советском Союзе даже во время Великой Отечественной войны 1941 - 1945 гг. активно велись начатые ранее работы по топографическому картографированию. В 1949 г. было закончено составление топографической карты масштаба 1:100 000. Этот выдающийся успех в изучении и картографировании территории всей страны был отмечен золотой медалью Географического общества.

В развитии методов специальных исследований и тематического картографирования важную роль сыграла организация в 1944 г. Лаборатории аэрометодов Академии наук СССР (ныне Всероссийский научно-исследовательский институт космоаэрометодов в Санкт-Петербурге). В разные годы в Лаборатории были выполнены фундаментальные исследования по дешифрированию растительности, особенно лесов и болот, геологическому, ландшафтному дешифрированию. До настоящего времени остаются не превзойденными по глубине и всесторонней проработке исследования в области применения аэрометодов для изучения моря и морского шельфа.

1950-е годы. В этот период разработанные в военных целях методики съемки и дешифрирования становятся достоянием широкого круга исследователей и производственников. Расширяется круг отраслей науки и практики, в которых применяются аэрофотоснимки, совершенствуется методика их дешифрирования[5].

1960-е годы - период обобщения опыта, накопленного ранее. В это время разрабатываются основы дешифрирования снимков как метода географического исследования. Ландшафтный подход, или ландшафтный метод, становится основным при географическом изучении территории по аэроснимкам. Наиболее широкое развитие он получил при гидрогеологических изысканиях, при почвенном и геоботаническом картографировании.

Важнейшее событие этого периода, знаменующее новый этап в развитии аэрокосмических методов, - получение первых фотографических и телевизионных снимков из космоса. Оно послужило толчком к разработке новых типов съемочных систем

1970-е годы характеризуются вхождением в жизнь и все более широким применением космических методов.

1980-е годы - период совершенствования способов получения и широкого применения аэрокосмической информации во всех областях изучения и картографирования поверхности Земли. В связи с все более широким внедрением в практику персональных компьютеров и геоинформационных технологий происходит развитие методов компьютерной обработки снимков[5].

Конец XX-- начало XXI в. ознаменовались скачком в развитии способов получения космической информации Достижения в области волоконной оптики сделали возможным существенное улучшение пространственного и спектрального разрешения оптико-электронных съемочных систем. Сканеры с нескольких спутников разных стран получают космическую информацию с размерим пиксела от первых метров до 15 м и не в 3--4 каналах, как это было принято раньше, а в 7--15 Появились спектрометры, выполняющие гиперспектралъную съемку в 32-200 каналах.

Характерная черта этого периода - появление в широком пользовании материалов космической съемки, выполнявшейся в предыдущие десятилетия военными организациями России и США, так называемых конверсионных снимков с размером пиксела 1-2 м

Для последних лет характерно все более широкое внедрение компьютерного дешифрирования снимков, которое в большой мере обусловлено распространением и доступностью снимков, полученных электронно-оптическими системами и распространяемых в цифровом виде [5]. аэрокосмический географический съемка электромагнитный излучение

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ АЭРОКОСМИЧЕСКИХ СЪЕМОК

Аэрокосмические негативы являются первичным материалом и обладают наиболее высокими изобразительными и информационными свойствами. Данные материалы используются при морфометрическом и инструментальном дешифрировании с применением специальных технических средств. Наиболее информативными являются негативы, полученные с панхроматических и инфрахроматических пленок[6].

Для визуального дешифрирования широко используются контактные аэрофотоснимки, которые получают путем контактной печати негатива с фотобумагой. Масштаб их соответствует масштабу воздушного фотографирования. Основным достоинством этих материалов являются их высокие изобразительные свойства, а также возможность получения стереоскопического изображения местности. В зависимости от разрешающей способности пленки масштаб аэрофотоснимков может уменьшаться или увеличиваться[6].

С цветных негативов могут быть отпечатаны как цветные, так и черно-белые аэрофотоснимки. Для более успешного дешифрирования целесообразно одновременно использовать различные аэрокосмические фотоснимки по масштабу и времени съемки.

Репродукции накидного монтажа получаются путем фотографирования накидного монтажа из последовательно смонтированных на жесткой основе по маршрутам залета аэрофотоснимков. Аэрофотоснимки накладываются друг на друга в пределах маршрута так, чтобы совпали их продольные перекрытия и были видны в правом углу номера снимков. Таким же путем совмещаются между собой и маршруты залета по поперечным перекрытиям. Масштаб накидного монтажа в 3-5 раз мельче масштаба аэрофотоснимков. Он также имеет свою номенклатуру. При дешифрировании используется для определения границ исследуемой территории и ее ландшафтного анализа и районирования, для подбора аэрофотоснимков, определения места закладки ключевых участков и маршрутов исследования[6].

Фотосхемой называют непрерывное фотографическое изображение местности, составленное из нескольких аэро- или космических фотоснимков без использования опорных точек. Фотосхемы изготавливаются на жесткой основе (картон, фанера) путем склеивания встык аэрофотоснимков по контурам или другим способом. Как правило, они монтируются на территорию исследования в пределах определенной топографической трапеции. В зарамочном оформлении фотосхемы указывается номенклатура, масштаб, время изготовления и организация, проводившая работу по составлению.

Основным достоинством фотосхемы, с точки зрения тематического дешифрирования, является их обзорность, что позволяет в камеральных условиях проводить ландшафтный анализ изучаемой территории, районирование, определять место и количество ключевых участков, маршрутов и почвенных разрезов.

Фотосхемы подразделяются на простые, мозаичные, уточненные и стереоскопические. Наиболее широко распространены простые фотосхемы, которые изготавливаются из контактных аэрофотоснимков одного и того же залета. Мозаичные фотосхемы могут монтироваться из аэрофотоснимков, различных как по сезонам, так и срокам съемки. Уточненные фотосхемы составляются из аэрофотоснимков, приведенных к единому масштабу и смонтированных на геодезической основе в условной системе координат. Стереоскопические фотосхемы составляют в тех случаях, когда необходимо получить представление о рельефе территории, не охватываемой форматом одного аэрофотоснимка. Они монтируются в виде двух полос шириной 10-12 см из левых и правых снимков. Для рассматривания их используются специальные стереоскопы[6].

Фотоплан - фотографическое изображение местности в заданном масштабе, которое получается в результате монтажа трансформированных и редуцированных аэрофотоснимков на геодезически подготовленную основу. Путем трансформирования аэрофотоснимков устраняют искажения за перспективу, а редуцированием аэрофотоснимки приводятся к единому масштабу. Фотопланы изготавливаются в рамках трапеций в соответствии с международной разграфкой. В углах рамок трапеций указывают их прямоугольные и географические координаты, вдоль рамок вычерчивают и подписывают выходы километровой сетки. Зарамочное оформление состоит из номенклатуры, численного масштаба, даты составления и подписей составителей. Для равнинных территорий точность фотопланов соответствует точности топографических карт.

Фотопланы при составлении тематических карт могут использоваться в качестве топографической основы для нанесения результатов дешифрирования. К недостаткам следует отнести невысокие изобразительные свойства фотопланов, которые теряются в результате редуцирования и трансформирования аэроснимков[6].

Фотокарты получаются путем совмещения фотокартографического и картографического изображений с точностью и в рамках карты. Возможны два варианта фотокарт. В первом случае на фоне тематической карты размещается фотоизображение ключевых участков. Второй способ заключается в размещении картографического изображения ключевых участков на фоне снимков[6].

2.1 Масштаб и пространственное разрешение аэрокосмических снимков

На протяжении всей истории развития аэросъемки показателем детальности изображения на снимках служил масштаб.Аэроснимки, как правило, подвергаются обработке (дешифрированию или измерительной обработке) в масштабе съемки, т.е. используются оригинальные негативы или позитивы на бумаге и пленке, изготовленные способом контактной печати. Масштабный ряд аэрофотоснимков в зависимости от характера использования можно разделить на несколько групп (таблица 2.1)[5].

В современной географии наиболее востребованным стал аэрокосмических метод исследований. Он помогает не только учёным, но и специалистам других отраслей хозяйства.

создаются точные географические карты;
открываются новые месторождения полезных ископаемых;
ведутся наблюдения за изменением погоды и климата, составляются прогнозы погоды;
проводится мониторинг экологического состояния окружающей среды;
ведутся наблюдения за водами Мирового океана.

Статистика — это сбор, измерение, мониторинг количественных и качественных данных, их сравнение и анализ. Начало статистического метода учёные связывают с возникновением первых государств. Первой опубликованной статистической информацией можно считать глиняные таблички Шумерского царства (\(III\) — \(II\) тысячелетия до н. э.).

Сейчас статистика применяется во всех отраслях хозяйства. Статистический материал по географии размещается в учебных пособиях, в справочниках, в энциклопедиях, на географических картах. Он может быть представлен в виде диаграмм, графиков, таблиц.

Читайте также: