АКМ в исследовании животных. 1. Принцип действия аэрокосмических приемных устройств
 Скачать 31.9 Kb.
|
|
Содержание
Введение Главными достоинствами аэрокосмических средств, при использовании их для изучения природных ресурсов, в том числе животных являются: оперативность, быстрота получения информации, возможно доставки её потребителю непосредственно в ходе приёма с, разнообразие форм наглядность результатов, экономичность. Космические средства могут быть более эффективно использованы в сочетании с самолетными и наземными средствами. Под дистанционным зондированием понимают обнаружение, наблюдение и исследование биологических объектов на расстоянии, с помощью чувствительных элементов и устройств, не находящихся в прямом контакте (непосредственно близость) с предметом измерений (исследований). В основе этого метода лежит то важное обстоятельство, что все естественные образования испускают электромагнитные волны, содержащие как собственное излучение, так и отраженное от них солнечное излучение. Установлено, что величина и характер идущих от них электромагнитных колебаний существенно зависят от вида, строения и состояния излучаемого объекта. Эти-то различия в электромагнитном излучении животных позволяют применять метод дистанционного зондирования для изучения Земли из космоса. Цель работы: рассмотреть методы изучения животного мира аэрокосмическими методами. Задачи работы: 1. Рассмотреть принцип действия аэрокосмических приемных устройств. 2. Выявить примеры изучения животного мира средствами аэрокосмических методов. Принцип действия аэрокосмических приемных устройств Чтобы достигнуть чувствительных элементов приемных устройств, установленных на космическом аппарате электромагнитные колебания, идущие с Земли, должны пронизывать всю толщу земной атмосферы. Однако атмосфера пропускает далеко не всю электромагнитную энергию, излучаемую с Земли. Немалая часть её, отражаясь, возвращается на Землю, а некоторое количество рассеивается и поглощается. При этом атмосфера не безразлична к электромагнитным излучениям различной длины волны. Одни колебания она пропускает сравнительно свободно, образуя для них «окна прозрачности», другие – почти полностью задерживает, отражая, рассеивая и поглощая их [1]. Поглощение и рассеяние электромагнитных волн атмосферой обусловлены ее газовым составом и аэрозольными частицами, и в зависимости от состояния атмосферы она действует на изучение с Земли неодинаково. Поэтому на приемное устройство космического аппарата может только та часть электромагнитного излучения от исследуемых объектов, которая способна пройти сквозь атмосферу. Если влияние ее велико, то возникают существенные изменения в спектральном, угловом и пространственном, распределении излучения [4]. Почти всегда на излучение, идущее от земных образований, накладывается атмосферный фон, который искажает структуру электромагнитных волн, нанося определенную информацию о самой атмосфере, может служить ее оценке в зависимости от различных факторов. Значение степени и характера влияния атмосферы, на происхождение сквозь нее электромагнитного излучения с Земли для излучения природных ресурсов из космоса весьма существенно. Особенно важно знать влияние атмосферы на прохождение электромагнитных волн при изучении слабо излучающих и плохо отражающих земных образований, когда атмосфера может почти полностью подавить или исказить сигналы, характеризующие исследуемые объекты. Установлено, что сквозь атмосферу хорошо проходят, свободно достигая приемных устройств космических аппаратов, электромагнитные излучения в таких диапазонах волн: Видимый и ближний инфракрасный диапазон 0,375 – 2,5 мкм. Промежуточный инфракрасный диапазон 3 – 6 >>. Тепловой инфракрасный диапазон 8 – 13 >>. Сверхвысокочастотный радиодиапазон 0,5 – 4 см [3]. Для изучения животных из космоса подбирают такое время и условия, когда поглощающее и искажающие влияние атмосферы минимально. При работе в видимом диапазоне выбирается светлое время суток, при возвышении угла Солнца над горизонтом 15 - 35°, при невысокой влажности, небольшой облачности, возможности большой прозрачности и малой аэрозольности атмосферы. Спектральный состав и интенсивность электромагнитных излучений животного мира определяются их температурой и физико-химическими свойствами. Изучение животного мира. В основном снимки из космоса и из самолетов используют для рыболовства: выявление косяков рыбы и скопление промысловых животных, для изучения редких животных. Так, в 2009 году впервые в России для обнаружения скоплений моржей и оценки их численности применена высокодетальная спутниковая съёмка. С ее помощью удастся больше узнать о редком виде, занесённом в Красную книгу - атлантическом морже. То есть сам статус животного требует более ответственного к нему отношения, в том числе и в области исследований. Знаний биологов об этом виде крайне недостаточно. Отсутствует ключевая информация и о численности, миграционных путях, о лежбищах. Поэтому за два года экспедиций - исследований было мечение животных специальными спутниковыми датчиками, которые позволят определить пути миграции [3]. Для реализации своего проекта экологи обратились в российский инженерно-технологический центр «Сканэкс», который много лет занимается получением и расшифровкой космических снимков. Задача перед исследователями стояла непростая. Нужно было получить снимки не только в хорошем разрешении, но и достаточной контрастности, чтобы разглядеть на них животных. Часто, на снимках, сделанных с самолета или берега, моржи серого цвета лежат на каменном берегу, где их практически незаметно. Работа велась в течение нескольких месяцев: нашли такие участки берега, где достаточно четко увидели три колонии моржей. Этот удачный пример показывает, что спутниковая технология высокодетальной съемки применима не только для картографирования и планирования строительства, но и для изучения объектов живой природы, в том числе среды обитания морских животных. Благодаря высококачественным снимкам из космоса ученым за один день удалось обнаружить огромное лежбище редких животных, которых до этого они искали несколько месяцев. Уникальную технологию планируется применять и далее, а также рекомендовать зарубежным коллегам. Знание путей миграции моржей и их лежбищ позволит минимизировать вредное воздействие на них от деятельности человека, сохранить и увеличить популяцию редких животных. Второй пример. Американские ученые планируют использовать фотографии, сделанные со спутника, чтобы определить численность популяции гигантской кенгуровой крысы, - это станет первым проектом в США наблюдения за находящимися на грани исчезновения животными из космоса [2]. Гигантская кенгуровая крыса - грызун, обитающий в Калифорнии, находится на грани вымирания. Гигантские кенгуровые крысы достигают в длину 15 сантиметров (не считая длинного хвоста). Обычно светло-коричневого цвета. Отличаются большими головой и глазами, длинными и сильными задними лапами (как у тушканчиков или кенгуру), за счет которых могут быстро и высоко подпрыгивать. Ученые намерены идентифицировать круглые участки земли без растительности, которую уничтожают крысы, когда добывают пищу вокруг своих нор. Именно используя эти фотографии, ученые планируют определить численность популяции грызунов. Сравнивая между собой фотографии, сделанные за 30 лет, которые обнародовала Геологическая служба США, ученые намерены также определить колебания численности популяции в ответ на климатические изменения, а также на активизацию сельского хозяйства в долине реки Сан-Хоакин, что заставило кенгуровых крыс переселиться на возвышенность [3]. Ученые попытаются определить численность кенгуровых крыс на равнине Карризо, которая находится в 160 километрах к северу от Лос-Анджелеса. На этой равнине, площадь которой составляет тысячу квадратных километров, обитает наиболее большая популяция гигантских кенгуровых крыс из всех оставшихся. Заключение Достоинства аэрокосмических средств - оперативность, быстрота получения информации, разнообразие форм наглядность результатов, экономичность. Космические средства эффективно используются в сочетании с самолетными и наземными средствами. В основе изучения животных лежит прием электромагнитных волн, испускаемых животными. Установлено, что величина и характер идущих от них электромагнитных колебаний существенно зависят от вида, строения и физического состояния излучаемого объекта. Эти-то различия в электромагнитном излучении животных позволяют применять метод дистанционного зондирования для изучения из космоса. Препятствующими факторами изучения животных аэрокосмическими методами является прием устройствами аппарата ту часть электромагнитного излучения от исследуемых объектов, которая способна пройти сквозь атмосферу. Если влияние ее велико, то возникают существенные изменения в спектральном, угловом и пространственном, распределении излучения. Для изучения животных из космоса подбирают такое время и условия, когда поглощающее и искажающие влияние атмосферы минимально. При работе в видимом диапазоне выбирается светлое время суток, при возвышении угла Солнца над горизонтом 15 - 35°, при невысокой влажности, небольшой облачности, возможности большой прозрачности и малой аэрозольности атмосферы. Спектральный состав и интенсивность электромагнитных излучений животного мира определяются их температурой и физико-химическими свойствами. В данное время снимки из космоса и из самолетов используют для выявление косяков рыбы и скопление промысловых животных, для изучения редких животных. Литература Аэрокосмические системы, http://www.dataplus.ru/ Аэрокосмические системы, http://www.gisok.spb.ru/ Изучаем Животных. GreenWord.ru›rubric/fauna/index Кошкарев А.В., Тикунов В.С. Геоинформатика. Справочное пособие. М.: ГИС – Ассоциация, 1997. - 213 с. Так, в 2009 году впервые в России для обнаружения скоплений моржей и оценки их численности применена высокодетальная спутниковая съёмка. С ее помощью удастся больше узнать о редком виде, занесённом в Красную книгу - атлантическом морже. То есть сам статус животного требует более ответственного к нему отношения, в том числе и в области исследований. Знаний биологов об этом виде крайне недостаточно. Отсутствует ключевая информация и о численности, миграционных путях, о лежбищах. Поэтому за два года экспедиций - исследований было мечение животных специальными спутниковыми датчиками, которые позволят определить пути миграции. Для реализации своего проекта экологи обратились в российский инженерно-технологический центр «Сканэкс», который много лет занимается получением и расшифровкой космических снимков. Задача перед исследователями стояла непростая. Нужно было получить снимки не только в хорошем разрешении, но и достаточной контрастности, чтобы разглядеть на них животных. Часто, на снимках, сделанных с самолета или берега, моржи серого цвета лежат на каменном берегу, где их практически незаметно. Работа велась в течение нескольких месяцев: нашли такие участки берега, где достаточно четко увидели три колонии моржей. Этот удачный пример показывает, что спутниковая технология высокодетальной съемки применима не только для картографирования и планирования строительства, но и для изучения объектов живой природы, в том числе среды обитания морских животных. Благодаря высококачественным снимкам из космоса ученым за один день удалось обнаружить огромное лежбище редких животных, которых до этого они искали несколько месяцев. Уникальную технологию планируется применять и далее, а также рекомендовать зарубежным коллегам. Знание путей миграции моржей и их лежбищ позволит минимизировать вредное воздействие на них от деятельности человека, сохранить и увеличить популяцию редких животных. Второй пример. Американские ученые планируют использовать фотографии, сделанные со спутника, чтобы определить численность популяции гигантской кенгуровой крысы, - это станет первым проектом в США наблюдения за находящимися на грани исчезновения животными из космоса, Гигантская кенгуровая крыса - грызун, обитающий в Калифорнии, находится на грани вымирания. Гигантские кенгуровые крысы достигают в длину 15 сантиметров (не считая длинного хвоста). Обычно светло-коричневого цвета. Отличаются большими головой и глазами, длинными и сильными задними лапами (как у тушканчиков или кенгуру), за счет которых могут быстро и высоко подпрыгивать. Ученые намерены идентифицировать круглые участки земли без растительности, которую уничтожают крысы, когда добывают пищу вокруг своих нор. Именно используя эти фотографии, ученые планируют определить численность популяции грызунов. Сравнивая между собой фотографии, сделанные за 30 лет, которые обнародовала Геологическая служба США, ученые намерены также определить колебания численности популяции в ответ на климатические изменения, а также на активизацию сельского хозяйства в долине реки Сан-Хоакин, что заставило кенгуровых крыс переселиться на возвышенность. Ученые попытаются определить численность кенгуровых крыс на равнине Карризо, которая находится в 160 километрах к северу от Лос-Анджелеса. На этой равнине, площадь которой составляет тысячу квадратных километров, обитает наиболее большая популяция гигантских кенгуровых крыс из всех оставшихся. Аэрокосмические (дистанционные) методы экологического мониторинга включают систему наблюдения при помощи самолетных, аэростатных средств, спутников и спутниковых систем, а также систему обработки данных дистационного зондирования. Для космического экологического мониторинга целесообразно ориентироваться прежде всего на полярно-орбитальные метеорологические спутники, как на отечественные аппараты (спутники типа «Метеор», «Океан» и «Ресурс»), так и на американские спутники серий NOAA, Landsat и SPOT. Космические съемки проводятся с пространственным разрешением 1100 м и обеспечивают полосу обзора шириной 2700 км. Они обеспечивают получение многозональной космической информации высокого и среднего разрешения с помощью двух сканеров видимого и ближнего инфракрасного диапазонов. Спутниковые данные дистанционного зондирования. Основной полезный груз спутника — панхроматическая оптико-электронная система, позволяющая получать изображения с пространственным разрешением 1 м. Спутник может производить высокодетальную съемку одного и того же участка местности каждые три дня, получать несколько снимков одного и того же сюжета на одном витке. Многозональная съемка ведется многие годы, и исследователи накопили большой объем эмпирических данных. Уже хорошо известно, какие соотношения яркости в различных зонах спектра соответствуют разным видам животного мира (холоднокровные, теплокровные). Географические информационные системы ГИС является отражением общей тенденции привязки экологических данных к пространственным объектам. Как считают некоторые специалисты, дальнейшая интеграция ГИС и экологического мониторинга приведёт к созданию мощных ЭИС (экологических информационных систем) с плотной пространственной привязкой. [править] Литература ↑ Виноградов Б. В. Аэрокосмический мониторинг экосистем. — М.: Наука, 1984. — 320 с. ↑ Майстренко В. Н., Хамитов Р. З., Будников Г. К. Эколого-аналитический мониторинг супертоксикантов. — М.: Химия, 1996. — 319 с. ↑ Шитиков В. К., Розенберг Г. С., Зинченко Т. Д. Количественная гидроэкология: методы системной идентификации. — Тольятти: ИЭВБ РАН, 2003. — 463 с. ↑ Горшков М. В. Экологический мониторинг. Учеб. пособие. — Владивосток: Изд-во ТГЭУ, 2010. 313 с. ↑ Пузаченко Ю. Г. Математические методы в экологических и географических исследованиях. М.: Академия, 2004. — 406 с. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ. 1 «Мировое освоение космических пространств». Издательство-Наука. Москва 1982 г. Автор: С.Д. Сильвестров. 2 «Космос-Земля». Издательство-Наука. Москва 1981 г. Авторы: А.А.Большой, И.В. Мещеряков, С.Д. Сильвестров. конец |