Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Разработка методики создания бортовой электронной библиотеки изображений тестовых участков земной поверхности для космонавтов

ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Разработка методики создания бортовой электронной библиотеки изображений тестовых участков земной поверхности для космонавтов"

На правах рукописи

Рень Александр Викторович

Разработка методики создания бортовой электронной библиотеки изображений тестовых участков земной поверхности

для космонавтов

Специальность 25.00.36 - «Геоэкология»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2009

003469393

Работа выполнена в Московском Государственном Университет Геодезии и Картографии и Российском государственном научно исследовательском испытательном Центре подготовки космонавтов имен Ю.А. Гагарина.

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук, профессор Зверев Анатолий Тихонович. Официальные оппоненты:

доктор технических наук Верещака Тамара Васильевна доктор геолого-минералогических наук Скарятин Вадим Дмитриевич Ведущая организация: Научный центр аэрокосмического мониторинга «Аэрокосмос»

Защита состоится Ш> !М&Ре<Р2009г., в /Й^а заседании диссертационного совета Д 212.143.02 в Московском Государственном Университете Геодезии и Картографии по адресу: 105064, Москва, Гороховский пер., д.4, МИИГАиК (зал заседаний учёного совета).

С диссертационной работой можно ознакомиться в библиотеке МИИГАиК.

2009г.

диссертационного совета

Ученый секретарь

Сладкопевцев С.А.

Общая характеристика работы

Актуальность темы

Исследование поверхности Земли из космоса с начала семидесятых годов проводятся в СССР и США, а с середины восьмидесятых годов к ним присоединились Франция, Япония и Индия. Развитие космонавтики способствовало резкому усилению притока новой научной информации, что вызвало бурный рост фундаментальных исследований практически во всех областях знаний и прикладных наук.

Непосредственные исследования космонавтов являются важным научным и практическим результатом, существенно определяющим общий итог космических исследований (Лазарев, Савиных, 1996). Это следует учитывать при подготовке космонавтов к проведению орбитальных визуально-инструментальных геоэкологических исследований. С этой целью разрабатываются различные целенаправленные программы исследований для предполетной подготовки космонавтов и послеполетной научной обработки и интерпретации данных наблюдений различных природных и антропогенных процессов, явлений и объектов морских и наземных экосистем.

При действии природных и антропогенных факторов поверхность Земли постоянно преобразуется. Летчик-космонавт В.Г. Корзун отмечал, что «даже за два полета с разницей в пять лет можно заметить, как деятельность людей меняет поверхность Земли» (Корзун, 2006). В этих условиях возникает необходимость регулярного слежения за пространственно-временными изменениями природных и антропогенных объектов наземных экосистем. Однако рабочий день космонавта на орбите расписан весьма плотно, и в нем не предусмотрено время на космический мониторинг поверхности Земли, тем более что скорость полета достигает 28000 км/ч. В этих условиях значительное повышение производительности труда космонавта-исследователя должно обеспечить наличие на борту корабля и станции электронной библиотеки

космических изображений тестовых участков, разработке методики создания которой посвящается данная работа.

Электронная библиотека изображений тестовых участков наземны экосистем является важнейшей частью технических средств контроля и мониторинга состояния окружающей среды, оперативного обнаружения, анализа причин и прогноза последствий чрезвычайных ситуаций, угрожающих экологической безопасности.

Направление исследований связано с совершенствованием системы подготовки, средств и методов выполнения заданий визуально-инструментального наблюдения и съемки наземных экосистем и зон чрезвычайных экологических и техногенных ситуаций. Космические тренажеры относятся к классу систем человек-машина и являются наиболее эффективным средством подготовки и проведения научных исследований космонавтом-оператором. Проблема повышения эффективности профессиональной подготовки и научных исследований космонавтов по показателям качества, стоимости и сроков подготовки с каждым годом становится все более актуальной.

Требования ГОСТ 22.1.04.-96 «Мониторинг аэрокосмический» (номенклатура контролируемых параметров чрезвычайных ситуаций) в операциях визуально-инструментальных наблюдений и фотосъемки наземных объектов, выполняемых экипажами космических кораблей и орбитальных станций, пока не удовлетворяются в полной мере (Жуков, Грушин и др.,2006). Поэтому возникает необходимость модернизации процедур предполетного тестирования и оперативного контроля в космическом полете результатов наблюдений и съемки на базе создания тренажера автоматизированного рабочего места геоэкологического мониторинга поверхности Земли для выработки базовых навыков, подготовки и проведения научно-исследовательских работ на предполетной и полетной стадий работы космонавтов.

Для более глубокого изучения типовых природных и антропогенных объектов наземных экосистем и зон чрезвычайных ситуаций необходимо разработать перечень этих объектов, их классификацию и создать электронную библиотеку типовых космических изображений тестовых участков наземных экосистем. Электронная библиотека должна использоваться в интересах обеспечения планово-периодического мониторинга наземных экосистем с космических кораблей и орбитальных станций.

Анализ научно-технического уровня и перспектив развития визуально-инструментальных наблюдений (т.е. операций наблюдения объектов на поверхности Земли невооруженным глазом и с помощью оптических средств через иллюминатор) с использованием цифровых фото- и видеокамер показал, что эти средства представляют собой сложные интеллектуальные автоматизированные электронно-оптические системы, которые, с одной стороны, решают проблему оперативности получения и доставки на Землю космических снимков, а с другой, требует более глубокого изучения космонавтами фототехники и совершенствования способов визуально-инструментальных наблюдений (Жуков, Грушин и др., 2003).

Объект и предмет исследований

Объектом исследований является бортовая электронная библиотека изображений типовых природных и природно-антропогенных объектов наземных экосистем для космонавтов. Предметом исследования служит методика её создания.

Цель исследований

Разработка методики создания бортовой электронной библиотеки изображений тестовых участков наземных экосистем для космонавтов.

Цель исследований связана с необходимостью совершенствования системы подготовки космонавтов к выполнению задач визуально-инструментальных наблюдений и съемки поверхности Земли и методов

выполнения геоэкологических научно-исследовательских работ во время полетов.

Задачи исследований:

- аналитический обзор результатов визуально-инструментальных наблюдений с борта пилотируемых кораблей и орбитальных станций;

- выявление общих тенденций развития визуально-инструментальных наблюдений космонавтов;

- анализ технических характеристик бортовых средств визуально-инструментальных наблюдений;

- разработка структуры и содержания бортовой электронной библиотеки космических изображений тестовых участков наземных экосистем;

- разработка технических предложений на составляющие бортовой электронной библиотеки космических изображений тестовых участков;

- разработка концепции формирования банка космических изображений географических ориентиров тестовых участков природных и антропогенных объектов наземных экосистем и катастрофических экологических ситуаций для бортовой электронной библиотеки.

Методика исследования

При выполнении исследований анализировались опубликованные литературные, картографические и фондовые материалы, дневники и фотоальбомы космонавтов, альбомы космических снимков и результатов их визуального и автоматизированного дешифрирования, материалы международных конференций и Гагаринских чтений, программы наблюдений и съемок земной поверхности и задания экипажам космических кораблей и орбитальных станций, технические средства подготовки космонавтов, технические средства проведения визуально-инструментальных наблюдений и съемки поверхности Земли.

Научная новизна работы:

- систематизированы классификации природных и антропогенных объектов наземных экосистем применительно к задачам, решаемых на борту орбитальных станций;

- впервые разработана структура и содержание бортовой электронной библиотеки космических изображений тестовых участков в целях обнаружения и геоэкологического мониторинга природных и антропогенных объектов наземных экосистем и оценки опасности возникновения катастрофических экологических ситуаций;

- выявлены и проанализированы спектральные характеристики объектов наземных экосистем Владимирской и Курской областей и одного из районов Ирана;

- разработаны технические предложения на составляющие бортовой электронной библиотеки космических изображений тестовых участков наземных экосистем.

Практическая значимость работы заключается в разработке технологии создания бортовой электронной библиотеки космических изображений тестовых участков наземных экосистем для создания автоматизированного рабочего места мониторинга Земли (АРМ МЗ) с целью выработки базовых навыков, геоэкологической научно-практической подготовки космонавтов, проведения и интерпретации визуально-инструментальных наблюдений и съемки поверхности Земли.

На защиту выносятся следующие результаты:

1. Методика создания общей классификации природных и антропогенных объектов наземных экосистем и катастрофических экологических ситуаций применительно к задачам, решаемым при помощи визуально-инструментальных наблюдений и съемок земной поверхности с борта космических орбитальных станций.

2. Концепция и методика формирования банка космических изображений географических ориентиров и тестовых участков, природных и антропогенных объектов наземных экосистем для бортовой электронной библиотеки.

3. Технические предложения на составляющие бортовой электронной библиотеки космических изображений тестовых участков наземных экосистем.

Личный вклад автора

Основные научные результаты и методика создания бортовой электронной библиотеки изображений тестовых участков природных и антропогенных объектов наземных экосистем и катастрофических экологических ситуаций, изложенные в диссертации, получены автором лично. В рамках совместной работы с научным коллективом МИИГАиК систематизированы классификации природных и антропогенных объектов применительно к геоэкологическим задачам, решаемым при помощи визуально-инструментальных наблюдений и съемки земной поверхности.

Апробация работы

Научные и практические результаты, полученные автором в процессе работы над диссертацией, обсуждались на научной конференции студентов и молодых ученых МИИГАиК (2008г.), на XII межвузовском научно-практическом семинаре студентов, аспирантов и молодых учёных Московского региона (2008г.) и опубликованы в журнале «Известия вузов. Геодезия и аэрофотосъёмка» (2008г., №6, 2 статьи) и в сборнике научных трудов «Инновационные технологии в экологии» (2008г.)

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит их введения, пяти глав, заключения, списка литературы и трех приложений. Общий объем работы без приложений составляет 159 страниц машинописного текста и включает 17 таблиц, 36

рисунков. Библиографический список включает 143 наименования, из них 20 на иностранном языке.

Содержание работы

Во введении обосновывается актуальность темы, формируется цель и задачи исследования, характеризуется научная и практическая значимость работы. Подчеркнуто, что бортовая электронная библиотека космических изображений тестовых участков наземных экосистем, обладающая широким спектром набора типовых природных и техногенных объектов и ситуаций, значительно расширит круг решаемых непосредственно на борту космического аппарата научных и практических задач, что повышает геоэкологическую научно-практическую значимость работы космонавта на орбите, качество и глубину научной проработки, достоверность выполняемых исследований, оперативность получения, отбора и передачи на Землю научной информации практически в реальном времени.

В главе 1 «Аналитический обзор результатов бортовых наблюдений с космических кораблей и орбитальных станций» рассмотрены общие тенденции развития научно-исследовательских работ космонавтов с использованием визуально-инструментальных наблюдений и съемок земной поверхности, разработаны некоторые типичные примеры научно практических результатов визуально-инструментальных наблюдений и съемки земной поверхности и выполнено обобщение аналитического обзора. Выполненный аналитический обзор визуально-инструментальных наблюдений и съемки земной поверхности из космоса показал многоплановость и высокую эффективность научных и прикладных исследований космонавтов. Очень большой эффект дают планомерные наблюдения в рамках космического мониторинга природных и техногенных объектов и чрезвычайных ситуаций.

При обобщении результатов экспериментов выявляются отдельные недостатки. Так, по мнению коллектива исследований, научное руководство которым осуществляет д.т.н. В.М. Жуков, к основным недостаткам применения

автоматизированных ЦФК в КЭ «Ураган», влияющим на эффективность операций мониторинга районов ЧС, относится (Жуков и др. 2006) недостаточно четкая постановка задач космических экспериментов по ДЗЗ, которая не обеспечивает экипажи РС МКС всей необходимой информацией.

В главе 2 «Технические характеристики бортовых средств визуально-инструментальных наблюдений и портативных фото- и видеокамер» приведены общие сведения о научно-техническом обеспечении космического мониторинга с борта орбитальных станций, дана классификация способов визуально-инструментальных наблюдений и съемки земной поверхности, приведены технические характеристики портативных средств наблюдения Земли, проанализированы используемые способы компьютерной обработки материалов съемки цифровых и фото камерами и сделаны общие выводы.

Основной способ увеличения объема полезной научной информации при оптическом мониторинге природных объектов заключается в максимизации количества наблюдаемых образований в одном сеансе. Выбирается плоскость, проходящая на расстоянии, не превышающем заданное, от максимально возможного количества объектов наблюдения. КА ориентируется таким образом, чтобы ось наведения прибора расположилась в выбранной плоскости, а ось, соответствующая меньшему моменту инерции КА, оказалась к ней перпендикулярной. Тогда разворот к каждому последующему объекту наблюдения осуществляется по кратчайшему расстоянию.

Анализ опыта применения стационарных и портативных средств наблюдения Земли на орбитальном комплексе «Мир» и РС МКС показал, что каждая категория средств ДЗЗ с точки зрения эффективности их применения имеет свои достоинства и ограничения в применении (табл. 1).

Таблица 1

Характеристики оптических систем наблюдения на орбитальной станции

«Мир»

Параметр Зритель- Фото- Спектро- Много- Теле-

ная графическая метрическая спектральная визионная

Спектральное разрешение, м Минимальная освещенность 2-4 км 10 40-100 10-15 2 1-5 10 30-40 100-150 30-40

объекта солнцем, клк

Минимальная высота солнца 0-5 10-15 10-15 20-35 20-35

над горизонтом, градус Минимальный контраст 5 30 5-10 5-10 50

наземных деталей, %

В главе 3 «Спектрофотометрические характеристики природных и антропогенных объектов» рассмотрены отражательные свойства ландшафтов, их определение и взаимосвязь между ними, а также спектрофотометрическая изученность природных и антропогенных образований и спектрально-отражательные закономерности природных и антропогенных объектов. В настоящее время, как в нашей стране, так и за рубежом, изданы каталоги СКЯ природных образований, в которых отражены наиболее функциональные описания вариаций спектральных коэффициентов яркости объектов от различных влияющих факторов (физико-химических свойств объектов, условий их освещения, температуры, влажности и т. п.). В диссертации описаны результаты изучения автором спектральных характеристик природных объектов наземной фотометрии и по космическим изображениям, полученным со спутника «Ресурс-О МСУ-Э» (14 января 1997г., Владимирская область), SPOT (20 августа 1996г., Курская область) и «Ресурс-0 МСУ-Э» (22 марта 1998г., мыс Сефидруд).

Ход спектральных кривых природных объектов, полученных в наземных условиях фотометрами (спектрометрами и т.д.) и дистанционными датчиками одинаков, меняется лишь амплитуда. Это связано со спектральной

чувствительностью сенсоров, влиянием атмосферы, состоянием самих природных объектов.

В главе 4 «Разработка общей классификации природных и антропогенных объектов применительно к задачам, решаемым при помощи визуально-инструментальных наблюдений и съёмки земной поверхности» изложены методологические основы классификации; систематизированы существующие классификации (покомпонентные, отраслевые, природоохранные и др.).

Наибольшую научно-практическую значимость по своей информативности и оперативности работы имеют четыре классификации, приведенные в диссертационной работе - компонентная, природно-ресурсная, отраслевая и целевая, которые являются основой орбитальных наблюдений и мониторинга земной поверхности, разработке которых и посвящена данная работа.

В общем виде при компонентной классификации выделяются системы объектов литосферы, рельефа, гидросферы, растительности, почвенного покрова и атмосферы. Природно-ресурсная классификация производится по видам и происхождению естественных ресурсов отдельно для ресурсов недр, вод, земельных и биологических ресурсов. Отраслевая классификация (по отраслям народного хозяйства) включает лесное, сельское и водное хозяйство, промышленность, городское хозяйство, рекреацию. Целевая классификация ориентирована на решение конкретных задач, в частности, проблем мониторинга чрезвычайных ситуаций, экологического риска и опасности катастрофических процессов и явлений. Для всех этих четырёх систем классификаций используется один принцип или последовательность оценки объектов и их свойств (рис. 1).

При осуществлении систематизации классификаций объектов земной поверхности в целях орбитальных визуально-инструментальных наблюдений и космического мониторинга, необходимо подчеркнуть важность, прежде всего

создания перечней необходимых объектов с подразделением их по различным принципам. Перечни позволяют судить о сущности и значении тех или иных объектов. Следующий этап анализа касается ранжирования объектов по их естественной и антропогенной динамике. При этом объекты оцениваются по их потенциальной роли в формировании катастрофических ситуаций. Наконец, экологически ориентированная классификация дает информацию о критериях опасности процессов и явлений и их приоритетности в отношении реализации систем геоэкологического мониторинга. Таким образом, комплексность и глобальный уровень классификации объектов поверхности Земли при создании баз данных космического геоэкологического мониторинга должны сочетаться с ее целевым назначением для обеспечения решения конкретных задач мониторинга и визуально-инструментальных наблюдений с космических орбит.

Рис. 1. Принципиальная схема классификации природных и антропогенных объектов и экологических ситуаций

Классификация территории по природным предпосылкам катастроф должна учитывать зависимость этих предпосылок от региональных и зональных особенностей природной среды и ее компонентов.

Классификация территории по природно-техногенным (инженерно-геологическим) предпосылкам катастроф должна учитывать целый комплекс взаимодействующих и усиливающих друг друга природных и антропогенных факторов. Взаимосвязи природных и антропогенных компонентов в природной среде приводят к деградации ландшафтного уровня, когда нарушается вся структура экосистем и образуются "антропогенные пустыни". Восстановление подобных территорий особенно трудоемко и длительно.

Механизм возникновения и проявления катастрофических процессов, зависящий от сочетания всех факторов, определяет площади и активность процессов, степень их импульсивности, ритмичности, предсказуемости. Каждая из этих характеристик может быть положена в основу своеобразного ряда процессов или явлений, а также их индикаторов (объектов геоэкологического мониторинга Земли).

Классификация территории по техногенным (антропогенным) предпосылкам катастроф имеет важное значении в связи с тем, что степень хозяйственного освоения в любом случае создает неблагоприятный экологический фон, снижает природный потенциал экосистем. В первую очередь это касается промышленного освоения и градостроительства, затем лесохозяйственного и сельскохозяйственного освоения и в меньшей степени рекреационного. Подобный фон увеличивает вероятность возникновения чрезвычайных ситуаций в случае нерационального природопользования, превышения разумного техногенного воздействия на природную среду. В отличие от природных катастроф, имеющих физическую природу, техногенные катастрофы часто обуславливаются запредельными масштабами загрязнения (радиационное, кислотные дожди, тяжелые металлы, пестициды, засоление).

Регулярное, с определённой периодичностью, слежение из космоса за местами развития стихийных бедствий и техногенных катастроф, а также потенциально опасными территориями их возможного развития представляет актуальнейшую научную и практическую экологическую задачу. Визуально-инструментальные наблюдения и съёмки с космических орбит важны для выявления начала развития чрезвычайных экологических ситуаций, предупреждения о них и контроле основных стадий их развития.

После рассмотрение перечня процессов и явлений, к изучению которых привлекаются космонавты, дана оценка возможностей визуально-инструментальных наблюдений из космоса. В целом эти возможности зависят от физиономичности объектов (признаков их распознавания), детальности наблюдения (с помощью визуальных приборов), временных условий (длительность разовых наблюдений и их периодичностей). Значение имеют также предварительная подготовка космонавтов, их опыт и оперативная информация передаваемая на борт корабля в процессе эксперимента. Перечисленные, с одной стороны, могут ограничивать возможности космонавтов и в тоже время позволяют получать уникальную информацию о тех или иных ситуациях.

В главе 5 «Разработка технических предложений на составляющие бортовой электронной библиотеки изображений тестовых участков» разработана концепция классификации и формирования банка географических ориентиров и их космических изображений и концепция формирования банка тестовых участков природных и антропгенных объектов наземных экосистем и их космических изображений для бортовой базы данных.

Общие принципы построения базы данных. База данных (БД) определена как совокупность взаимосвязанных хранящихся вместе данных при наличии такой оптимальной избыточности, которая допускает их использование оптимальным образом для одного или нескольких приложений, данные запоминаются так, чтобы они были независимы от программ, использующих

эти данные. Данные в БД структурированы таким образом, чтобы была обеспечена возможность дальнейшего наращивания приложений. Основными задачами, решаемыми пользователями с использованием разработанной базы данных являются:

— выбор оптимальных условий наблюдения для контрастного воспроизведения природных и антропогенных объектов (ПАО) с учетом шумовых характеристик ПАО и фонов;

— выработка технологических схем извлечения семантической информации из материалов визуальных наблюдений, определение инвариантов спектрально-отражательных и предметно-специфических характеристик в качестве дешифровочных признаков ПАО, подлежащих каталогизированию и сравнению при автоматическом распознавании космических изображений;

— синтез тестовых реализаций пространственного поля яркости заданных классов ПАО на основе их пространственной спектральной модели и другие.

В качестве архитектуры создания бортовой электронной библиотеки тестовых участков и приложений осуществляющих CRUD (Create, Read, Update and Delete) предлагается использовать сервис-ориентированную - SOA (Service-oriented Architecture), которая предлагает модульный подход к разработке программного обеспечения, основанный на использовании сервисов (служб) со стандартизированными интерфейсами.

В основе SOA лежат принципы многократного использования функциональных элементов, ликвидации дублирования функциональности в ПО, унификации типовых операционных процессов и функциональную организацию на основе промышленной платформы интеграции.

Компоненты программы могут быть распределены по разным узлам сети, и предлагаются как независимые, слабо связанные, заменяемые сервисы. Программные комплексы, разработанные в соответствии с SOA, реализуются

как набор веб-сервисов, интегрированных при помощи известных стандартных протоколов (SOAP, WSDL, и т. п.).

Интерфейс компонентов SOA-программы предоставляет инкапсуляцию деталей реализации конкретного компонента (ОС, платформы, языка программирования и т.п.) от остальных компонентов. Таким образом, SOA предоставляет гибкий и элегантный способ комбинирования и многократного использования компонентов для построения сложных распределённых программных комплексов.

Основными целями, достигаемыми SOA при разработке информационных систем, являются:

- сокращение издержек при разработке приложений, за счёт упорядочивания процесса разработки,

- расширение повторного использования кода,

- независимость от используемых платформ, инструментов, языков разработки,

- повышение масштабируемости создаваемых систем,

- улучшение управляемости создаваемых систем.

К основным принципам SOA относятся:

- Архитектура, как таковая, не привязана к какой-то определённой технологии,

- Независимость организации системы от используемой вычислительной платформы (платформ),

- Независимость организации системы от применяемых языков программирования,

- Использование сервисов, независимых от конкретных приложений, с единообразными интерфейсами доступа к ним,

- Организация сервисов как слабо-связанных компонентов для построения систем.

Архитектура не привязана к какой-то определённой технологии. Она может быть реализована с использованием широкого спектра технологий, включая такие технологии как REST, RPC, DCOM, CORBA или веб-сервисы. SOA может быть реализована используя один из этих протоколов и, например, может использовать, дополнительно, механизм файловой системы для обмена данными.

Главное, что отличает SOA, это использование независимых сервисов, с чётко определёнными интерфейсами, которые, для выполнения своих задач, могут быть вызваны неким стандартным способом, при условии, что сервисы заранее ничего не знают о приложении, которое их вызовет, а приложение не знает, каким образом сервисы выполняют свою задачу.

В задаче реализации бортовой электронной библиотеки космических изображений тестовых участков наземных экосистем SOA рассматривается как архитектура информационных систем, позволяющая создавать приложения, построенные путём комбинации слабо-связанных и взаимодействующих сервисов. Эти сервисы взаимодействуют на основе какого-либо строго определённого платформенно-независимого и языково-независимого интерфейса (например, WSDL). Определение интерфейса скрывает языково-зависимую реализацию сервиса.

Системы, основанные на SOA, могут быть независимы от технологий разработки и платформ. Приложения, работающие на одних платформах, могут вызывать сервисы, работающие на других платформах, что облегчает повторное использование компонентов. SOA поддерживает интеграцию и консолидацию операций в составе сложных систем.

Типичный состав компонентов системы при разработке в сервис-ориентированной архитектуре представлен на рис. 2.

SOA

Application frontend

Service

Service repository

Contract Implementation

Business logic Data

Рис. 2. Типовые элементы архитектуры SOA.

Выбор SOA-архитектуры обусловлен, прежде всего, требованиями к универсальности программных интерфейсов сервисов.

Учитывая природу данных, в виде некоторой предметной области, наиболее подходящей для целей описания и хранения является активно развивающаяся в последние годы технология RDF (Resource Description Framework).

RDF — это разработанная консорциумом W3C модель для описания ресурсов, в особенности — метаданных о ресурсах. В основе этой модели лежит идея об использовании специального вида утверждений, высказываемых о ресурсе. Каждое утверждение имеет вид «субъект — предикат — объект» и в терминологии RDF называется триплетом. Для идентификации субъектов, предикатов и объектов в RDF используются URI ( Uniform Resource Identifier).

Одной из главных целей RDF является представление утверждений одинаково в машинно- и человеко-распознаваемом виде.

При реализации системы предлагается использовать несколько синтаксисов для представления RDF-информации: RDF/XML и триплеты (Нотация 3). RDF/XML - более компактное и легко-читаемое человеком представление. Триплеты по сути являются исходным представлением данных хранимых непосредственно в RFD-хранилище.

В качестве Языка запросов, используемого при обращении к RDF-данным, предлагается использовать SPARQL. SPARQL (SPARQL протокол и язык RDF-запросов) — это язык запросов и протокол для RDF. SPARQL использует WSDL 2.0 для описания способов передачи SPARQL-запросов к сервису обработки SPARQL-запросов, а также для возврата результатов запроса той сущности, которая выполняла запрос. Данный протокол создан рабочей группой W3C.

В приложении помещён материал по описанию заданий и результатов научных исследований космонавтов, выполненных на пилотируемых кораблях и ОК «Мир», а также помещены технические характеристики бортовой съёмочной аппаратуры.

Заключение

Основные научные и практические результаты выполненных исследований заключаются в следующем:

1. На основе аналитического обзора результатов бортовых наблюдений с космических кораблей и орбитальных станций выявлены общие тенденции развития научно-исследовательских работ космонавтов с использованием визуально-инструментальных наблюдений и съемок земной поверхности и показана многоплановость и высокая эффективность научных и прикладных исследований космонавтов. Показано, что очень большой научно-исследовательский эффект дают планомерные наблюдения в рамках космического геоэкологического мониторинга природных и техногенных объектов и чрезвычайных ситуаций. На базе накопленного многолетнего опыта космических полетов выработаны общие рекомендации по совершенствованию методик подготовки космонавтов и проведению исследовательской работе на орбите.

2. Выполнен сравнительный анализ бортовых средств визуально-инструментальных наблюдений и портативных фото- и видеокамер. Показано, что используемые стационарные и портативные средства наблюдения Земли с

точки зрения эффективности их применения имеют свои достоинства и ограничения в применении. Так, стационарные средства, установленные внутри модулей, ограничены по углам наведения и связаны с необходимостью разворота орбитальной станции, а портативные средства не оснащены устройствами координатной привязки кадров и устройствами компенсации смаза изображения, возникающего за счет орбитального движения станции. Разработаны рекомендации по проведению съемок объектов чрезвычайных ситуаций (ЧС) из космоса космонавтом - оператором с помощью цифровой фотокамеры. Проанализированы способы оперативной компьютерной обработки цифровых фотоснимков на борту космического аппарата, показаны пути их совершенствования за счет включения в программу обработки изображений на борту космического корабля (орбитальной станции) ряда операций, реализуемых в интерактивном режиме, включая координатную привязку кадров, приведение перспективного снимка к плановому виду, впечатывание служебной информации в кадр, оконтуривание и выделение площадей экологических бедствий (наводнений, пожаров и др.), наложение тематических слоев на изображении обрабатываемого кадра и т.д. Показано, что разработанные классификации способов визуально-инструментальных наблюдений Земли из космоса и схема иерархической системы показателей эффективности позволяют определить подходы к решению задач качественного и количественного оценивания эффективности операций с участием экипажа орбитальной станции.

3. Систематизированы классификации природных и антропогенных объектов наземных экосистем и катастрофических экологических ситуаций применительно к задачам, решаемым при помощи визуально-инструментальных наблюдений и съемок наземных экосистем из космоса, на базе покомпонентной (по оболочкам, сферам природной среды) и отраслевой классификации объектов земной поверхности, а также классификации объектов поверхности Земли в целях наблюдения и оценки опасности возникновения

катастрофических экологических ситуаций. Классификация территории по техногенным предпосылкам катастроф имеет важное значение в связи с тем, что степень хозяйственного освоения в любом случае создает неблагоприятный экологический фон, снижает природный потенциал экосистем. Визуально-инструментальные наблюдения и съемки с космических орбит важны для выявления начала развития чрезвычайных экологических ситуаций, предупреждения о них и контроле основных стадий их развития.

4. Проанализированы спектрофотометрические характеристики природных и антропогенных объектов, показаны взаимосвязи между отражательными свойствами ландшафтов и сделан вывод о том, что наиболее полно отражательные свойства элементов земной поверхности описываются спектральными коэффициентами яркости в сочетании с индикатрисами отражения. Изучены спектрально-отражательные закономерности природных и антропогенных объектов наземных экосистем. Показано, что ход спектральных кривых природных объектов, полученных в наземных условиях фотометрии (спектрометрами и т.д.) и дистанционными датчиками одинаков, меняется лишь амплитуда. Сделан вывод о том, что все спектральные кривые различных объектов природной среды условно можно разбить на три класса: монотонно возрастающих с увеличением длины волны (класс почв), имеющий резкий минимум в красном и резкий максимум в ближнем ИК-диапазоне (класс растительности) и монотонно падающих с увеличением длинны волны (класс воды). Особенностью спектральной (энергетической) информации является её низкая помехоустойчивость и зависимость от множества полезных и мешающих факторов. Сами же параметры состояния зондируемых объектов также обладают стохастическими свойствами, как в пространстве, так и во времени. На этом основании сделан вывод о том, что для решения обратных задач дистанционного зондирования, возникающих при автоматизированном дешифрировании космических изображений, надо уделять особое внимание определению инвариантных функций связи спектральных и предметно-

специфических характеристик исследуемых объектов, в вопросах восстановления этих функций по материалам космических съемок.

5. Разработаны концепция, методика и технические предложения по информационному обеспечению бортовой электронной библиотеки космических изображений тестовых участков наземных экосистем, которые охватывают проблемы, связанные с ориентированием и опознаванием интересующих космонавта-исследователя геоэкологических и других объектов. С этой целью разработана система географических ориентиров, качественный и количественный состав которых во многом определяется природно-географическими зонами и рельефом. Показано, что для приобретения практических и необходимых теоретических навыков при ориентировании на местности требуется проведение тренировочных занятий космонавтов в разных природно-географических зонах и геоэкологических ситуациях на примере специально подобранных тестовых участках, отражающих разнообразие естественных и искусственных обстановок и динамику их развития.

6. Разработана концепция и методика формирования банка географических ориентиров и космических изображений тестовых участков наземных экосистем для бортовой электронной библиотеки.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Рень A.B., Повышение эффективности визуально-инструментальных наблюдений космонавтов, (соавторы Зверев А.Т., Малинников В.А.) Известия ВУЗов. Геодезия и аэрофотосъемка., 2008, №6, с.34-37.

2. Рень A.B., Разработка структуры и содержания бортовой электронной библиотеки тестовых участков, (соавторы Зверев А.Т., Малинников В.А., Савиных В.П.) Известия ВУЗов. Геодезия и аэрофотосъемка., 2008, №6, с.79-81.

3. Зверев А.Т., Рень A.B., Бортовая библиотека тестовых участков земной поверхности для космонавтов., Сборник научных трудов «Инновационные технологии в экологии», Москва, МИИГАиК, 2008 г.

Подписано в печать 27.04.2009. Гарнитура Тайме Формат 60x90/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Объём 1.5 усл. печ. л. Тираж 80 экз. Заказ №2 Цена договорная

Издательство МИИГАиК 105064, Москва, Гороховский пер., 4 Отпечатано в типографии МИИГАиК

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Рень, Александр Викторович

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР РЕЗУЛЬТАТОВ БОРТОВЫХ НАБЛЮДЕНИЙ С КОСМИЧЕСКИХ КОРАБЛЕЙ И ОРБИТАЛЬНЫХ СТАНЦИЙ.|.

1.1. Общие тенденции развития научно-исследовательских работ космонавтов с использованием визуально-инструментальных наблюдений и съёмок земной поверхности.

1.2. Некоторые типичные примеры научно-практических результатов визуально-инструментальных наблюдений и съёмки земной поверхности

1.3. обобще11ие результатов аналитического обзора.

2. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ БОРТОВЫХ СРЕДСТВ ВИЗУАЛЬНО-ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ НАБЛЮДЕНИЙ И ПОРТАТИВНЫХ ФОТО- И ВИДЕОКАМЕР.

2.1. Общие сведения о научно-техническом обеспечении космического мониторинга.

2.2. Классификация способов визуально-инструментальных наблюдений и съёмки земной поверхности.

2.3. Технические характеристики портативных средств наблюдения Земли.

2.4. Способы оперативной компьютерной обработки цифровых фотоснимков на борту ПКА.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка методики создания бортовой электронной библиотеки изображений тестовых участков земной поверхности для космонавтов"

Визуально-инструментальные наблюдения космонавтов и космическая съёмка земной поверхности в интересах науки, народного хозяйства и охраны природы являются одним из важнейших направлений использования управляемых космических кораблей и орбитальных станций.

Дистанционные космические методы изысканий сегодня очень широко внедряются в территориальное, природоохранное планирование и космический мониторинг России. Это обусловлено следующими причинами [26]:

- большой величиной территории-объектов проектных и научных работ;

- потребностью в более обзорной и генерализованной информации для перспективного планирования, а также в сопоставимых исходных данных, собранных на различных масштабных уровнях;

- необходимость применять административно независимые, единые для данного региона метода исследований (в целях охраны природы изучения подлежат природные системы, часто размещённые на территории нескольких государств);

- возрастанием роли интегральной и комплексной оценки состояния окружающей среды, данные для которой возможно получить только с помощью дистанционных наблюдений;

- космические методы исследований предоставляют в целом ряде случаев более оперативную и объективную информацию.

Мирная космонавтика всё теснее сплачивает учёных и специалистов разных стран. Совместными усилиями решая сложные научно-технические задачи, они укрепляют доверие между государствами, выступают гарантами чистого неба над планетой Земля. В этом - практическая реализация решений Совещания по безопасности и сотрудничеству в Европе, которое определило «исследование космического пространства и изучение природных ресурсов Земли и биосферы с использованием дистанционного зодирования при помощи спутников и ракет-зондов» как одно из основных направления развития международных контактов на современном этапе.

С космической орбиты нагляднее всего видно как быстро меняется облик планеты: возникают пыльные бури вблизи Арала; бушуют пожары на Алтае, в Сибири, Калифорнии, Африке и Австралии; растут масштабы вырубки лесов в бассейне Амазонки; происходят катастрофические наводнения в Европе, Юной и Северной Америке, Индии и Китае; растут, как грибы, орошаемые оазисы в пустынях; появляются нефтяные пятна на поверхности морей, озёр и океанов [62].

Многолетний опыт визуально-инструментальных наблюдений и съёмки земной поверхности убедительно доказывает, что с околоземной орбиты можно успешно осуществлять космический мониторинг природных ресурсов и геоэкологического состояния больших территорий.

Из космоса достаточно хорошо просматриваются многие источники промышленного загрязнения атмосферы и гидросферы. Дымовые шлейфы крупных промышленных районов протягиваются на сотни километров. Так, к примеру, от Москвы они могут тянуться на расстояние до 500-700км. Подобные масштабные образования можно заметить и проследить только из космоса, а ведь проблема трансграничных переносов загрязнения воздушным путём является в настоящее время наиболее острой международной проблемой, урегулирование которой находится лишь на начальной стадии.

Многолетний опыт осуществления космических полётов у нас в стране и за рубежом показал, что проведение визуально-инструментальных наблюдения на боту многоцелевых орбитальных комплексов позволяет получить большое количество научно-практической информации. Вместе с тем, всё возрастающие требования к точности и достоверности результатов космических исследования, повышению их экономической эффективности и расширяющиеся области применения требуют дальнейшего развития технического, научно-методического и информационного обеспечения космического мониторинга, включая совершенствование приборных средств наблюдения, регистрации и оперативной обработки наблюдений [101].

Требования ГОСТ 22.1.04-96 «Мониторинг аэрокосмический (номенклатура контролируемых параметров чрезвычайных ситуаций)», которые в операциях визуально-инструментальных наблюдений и фотосъёмки наземных объектов, выполняемых экипажами космических кораблей и орбитальных станций, пока не удовлетворяются в полной мере. Поэтому и возникла необходимость модернизации процедур предполётного тестирования и оперативного контроля в космическом полёте результатов наблюдений и съёмок на базе создания тренажёра автоматизированного рабочего места оператора (космонавта) с целью осуществления мониторинга поверхности Земли для выработки базовых навыков, подготовки и проведения научно-исследовательских и практических работ на предполётной и полётной стадиях работы космонавтов.

Основными показателями эффективности операций визуально-инструментальных наблюдений и съёмки земной поверхности являются качество и оперативность получения информации.

Опыт подготовки космонавтов к выполнению задач визуально-инструментальных наблюдений и съёмки малоразмерных объектов и анализ результатов выполнения этих операций по программе космического эксперимента «Ураган» показывают, что совершенствование теоретической подготовки следует осуществлять в следующих направлениях [43]: детальное изучение типовых объектов на территории РФ и их дешифрировочных признаков с учётом особенностей их проявления в различные сезоны года; более глубокое изучение принципов работы цифровых фотокамер, процедур оперативного контроля и тестирования их характеристик в длительном космическом полёте;

- изучение принципов построения технических средств подготовки космонавтов к выполнению операций визуально-инструментальных наблюдений и съёмки в аспекте их параметрической адекватности;

- изучение основных положений и алгоритмов методики постановки задач при визуально-инструментальных наблюдениях и съёмки земной поверхности;

- для более гибкого изучения типовых объектов необходимо разработать перечень этих объектов для территории РФ, их классификацию и создать базу данных объектов, выполняющую также координатно привязанные к ним географические ориентиры и объекты реперы. База данных может быть использована в интересах обеспечения планово-периодического мониторинга объектов с борта кораблей и космических станций.

При разработке данных направлений теоретической подготовки космонавтов В.М.Жуков с коллегами имели ввиду лишь типовые объекты чрезвычайных ситуаций. Мы проблему понимаем гораздо шире. В наше понятие «типовой объект» (или «тестовый участок») входят все объекты природных, антропогенно-природных и техногенных систем. Поэтому в диссертационной работе рассмотрены следующие проблемы:

- разработка общей классификации природных, техногенно-природных и антропогенных объектов (и ситуаций) применительно к задачам визуально-инструментальных наблюдений и съёмки земной поверхности с космической орбиты;

- разработка принципов выбора географических ориентиров на местности;

- разработка структуры и содержания бортовой электронной библиотеки изображений тестовых участков с учётом общей классификации природных и техногенных объектов;

- разработка алгоритмов и программного обеспечения бортовой электронной библиотеки изображений тестовых участков;

- разработка технических предложений на составляющие бортовой электронной библиотеки изображений тестовых участков, включая разработку концепции формирования банка географических ориентиров и изображений тестовых участков природных и антропогенных объектов и различных экологических ситуаций для бортовой базы данных.

Бортовая электронная библиотека изображений тестовых участков позволит космонавтам не только в предполётный подготовительный период пройти необходимый теоретический курс и получить практические навыки по обнаружению, опознаванию и мониторингу разных объектов, но и значительно увеличит эффективность (в качественном и количественном отношении) проводимых на орбите визуально-инструментальных наблюдений и съёмок земной поверхности. Это достигается за счёт того, что космонавт-оператор может быстро вывести на монитор типовые изображения любого запланированного для изучения (или ожидаемого по маршруту полёта) объекта (или ситуации). Наличие перед глазами космонавта-исследователя типового изображения объекта с пояснительным текстом и схемой дешифрирования значительно упростит и ускорит процесс поиска, распознавания и описания искомого объекта.

Электронная библиотека изображений тестовых участков, обладающая широким спектром набора типовых природных и техногенных объектов и экологических ситуаций, значительно расширит круг решаемых непосредственно на борту научных и практических задач, что повышает научно-практическую значимость работы космонавта на орбите, качество, глубину научной проработки и достоверность выполняемых им научно-исследовательских и экспериментальных работ, а также оперативность получения, отбора и передачу на Землю нужной информации практически в реальном времени.

Электронная библиотека изображений тестовых участков наземных экосистем является важнейшей частью технических средств контроля и мониторинга состояния окружающей среды, оперативного обнаружения, анализа причин и прогноза последствий чрезвычайных ситуаций, угрожающих экологической безопасности.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Рень, Александр Викторович

Заключение

Основные научные и практические результаты выполненных исследований заключаются в следующем:

1. На основе аналитического обзора результатов бортовых наблюдений с i космических кораблей и орбитальных станций выявлены общие тенденции развития научно-исследовательских работ космонавтов с использованием визуально-инструментальных наблюдений и съемок земной поверхности и показана многоплановость и высокая эффективность научных и прикладных исследований космонавтов. Показано, что очень большой научно-исследовательский эффект дают планомерные наблюдения в рамках космического геоэкологического мониторинга природных и техногенных объектов и чрезвычайных ситуаций. На базе накопленного многолетнего опыта космических полетов выработаны общие рекомендации по совершенствованию методик подготовки космонавтов и проведению исследовательской работе на орбите.

2. Выполнен сравнительный анализ бортовых средств визуально-инструментальных наблюдений и портативных фото- и видеокамер. Показано, что используемые стационарные и портативные средства наблюдения Земли с точки зрения эффективности их применения имеют свои достоинства и ограничения в применении. Так, стационарные средства, установленные внутри модулей, ограничены по углам наведения и связаны с необходимостью разворота орбитальной станции, а портативные средства не оснащены устройствами координатной привязки кадров и устройствами компенсации смаза изображения, возникающего за счет орбитального движения станции. Разработаны рекомендации по проведению съемок объектов чрезвычайных ситуаций (ЧС) из космоса космонавтом - оператором с помощью цифровой фотокамеры. Проанализированы способы оперативной компьютерной обработки цифровых фотоснимков на борту космического аппарата, показаны пути их совершенствования за счет включения в программу обработки изображений на борту космического корабля (орбитальной станции) ряда операций, реализуемых в интерактивном режиме, включая координатную привязку кадров, приведение перспективного снимка к плановому виду, впечатывание служебной информации в кадр, оконтуривание и выделение площадей экологических бедствий (наводнений, пожаров и др.), наложение тематических слоев на изображении обрабатываемого кадра и т.д. Показано, что разработанные классификации способов визуально-инструментальных наблюдений Земли из космоса и схема иерархической системы показателей эффективности позволяют определить подходы к решению задач качественного и количественного оценивания эффективности операций с участием экипажа орбитальной станции.

3. Систематизированы классификации природных и антропогенных объектов наземных экосистем и катастрофических экологических ситуаций применительно к задачам, решаемым при помощи визуальноинструментальных наблюдений и съемок наземных экосистем из космоса, на базе покомпонентной (по оболочкам, сферам природной среды) и отраслевой классификации объектов земной поверхности, а также классификации объектов поверхности Земли в целях наблюдения и оценки опасности возникновения катастрофических экологических ситуаций. Классификация территории по техногенным предпосылкам катастроф имеет важное значение в связи с тем, что степень хозяйственного освоения в любом случае создает неблагоприятный экологический фон, снижает природный потенциал экосистем. Визуально-инструментальные наблюдения и съемки с космических орбит важны для выявления начала развития чрезвычайных экологических ситуаций, предупреждения о них и контроле основных стадий их развития.

4. Проанализированы спектрофотометрические характеристики природных и антропогенных объектов, показаны взаимосвязи между отражательными свойствами ландшафтов и сделан вывод о том, что наиболее полно отражательные свойства элементов земной поверхности описываются спектральными коэффициентами яркости в сочетании с индикатрисами отражения. Изучены спектрально-отражательные закономерности природных и антропогенных объектов наземных экосистем. Показано, что ход спектральных кривых природных объектов, полученных в наземных условиях фотометрии (спектрометрами и т.д.) и дистанционными датчиками одинаков, меняется лишь амплитуда. Сделан вывод о том, что все спектральные кривые различных объектов природной среды условно можно разбить на три класса: монотонно возрастающих с увеличением длины волны (класс почв), имеющий резкий минимум в красном и резкий максимум в ближнем ИК-диапазоне (класс растительности) и монотонно падающих с увеличением длинны волны (класс воды). Особенностью спектральной (энергетической) информации является её низкая помехоустойчивость и зависимость от множества полезных и мешающих факторов. Сами лее параметры состояния зондируемых объектов также обладают стохастическими свойствами, как в пространстве, так и во времени. На этом основании сделан вывод о том, что для решения обратных задач дистанционного зондирования, возникающих при автоматизированном дешифрировании космических изображений, надо уделять особое внимание определению инвариантных функций связи спектральных и предметно-специфических характеристик исследуемых объектов, в вопросах восстановления этих функций по материалам космических съемок.

5. Разработаны концепция, методика и технические предложения по информационному обеспечению бортовой электронной библиотеки космических изображений тестовых участков наземных экосистем, которые охватывают проблемы, связанные с ориентированием и опознаванием интересующих космонавта-исследователя геоэкологических и других объектов. С этой целью разработана система географических ориентиров, качественный и количественный состав которых во многом определяется природно-географическими зонами и рельефом. Показано, что для приобретения практических и необходимых теоретических навыков при ориентировании на местности требуется проведение тренировочных занятий космонавтов в разных природно-географических зонах и геоэкологических ситуациях на примере специально подобранных тестовых участках, отражающих разнообразие естественных и искусственных обстановок и динамику их развития.

6. Разработана концепция и методика формирования банка географических ориентиров и космических изображений тестовых участков наземных экосистем для бортовой электронной библиотеки.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Рень, Александр Викторович, Москва

1. Авасте О. Спектральные альбедо основных типов подстилающих поверхностей в близкой инфракрасной области. В кн.: Исследования по физике атмосферы - Тарту, институт физики и астрономии АНЭССР, 1963, с.27-41.

2. Альбедо и угловые характеристики отражения подстилающей поверхности и облаков. /Под ред. К.Я. Кондратьева/ Д.: Гидрометеоиздат, 1981,232 с.

3. Альбом «Дешифрирование многозональных аэрокосмических снимков», Методика и результаты. Академи-ферлаг, Берлин, М., Наука, 1982.

4. Альбом «Космические методы геоэкологии» М., Географический факультет МГУ, 1998.

5. Арманд Д.Л. Наука о ландшафте. М., «Мысль», 1975, 288 с.

6. З.Асатуров М.Л., Будыко М.М., Винников К.Я. и др. Вулканы, стратосферный аэрозоль и климат Земли, — Д.: Гидрометеоиздат, 1986.

7. Беляева И.П., Рачкулик В.И., Ситникова М.Б. Связь коэффициентов яркости системы почва растительность с количеством растительной массы. - Метеорология и гидрология, 1965, №8, с. 7- 12.

8. Береговой Г. Т. Космос — землянам. — М.: Молодая гвардия,1981.

9. Береговой Г.Т., Бузников А.А., Васильев О.Б. и др. Исследование природной среды с пилотируемых орбитальных станций. Л.: Гидрометеоиздат, 1972, 399 с.

10. Биоиндикация загрязнений наземных экосистем. М., «Мир», 1988,350 с.

11. Бондур В.Г., Савин А. И. Концепция создания систем мониторинга окружающей среды в экологических и природно-ресурсных целях. -Исследование Земли из космоса, 1992. № 6.

12. Буймистрюк Г.Я., Ваваев В.А., Волошинов В.Б. и др. «Исследование Земли из космоса», 1985, №5, с. 67-75.

13. Букштынов А.Д., Грошев Б.И., Крылов Г.В. Леса. М., «Мысль», 1981,316с.

14. Вальтер Г. Общая геоботаника. М., «Мир», 1982, 261 с.

15. Вольф М.Б., Дмитриевский Ю.Д. География мирового сельского хозяйства. М., «Мысль», 1981, 328 с.

16. Воронов А.Г. Биогеография с основами экологии МГУ, 1987, 263с.

17. Гаевский В.JI. Альбедо больших территорий. Труды ГГО, вып. 109, с. 61 -75.

18. Гаранькин Н.В., Наполов О.Б., Садов А.В., Московская область: природные ресурсы, их потенциал / Под ред. Н. В. Гаранькина. М.: НИА-Природа, 2004. - 300 с.

19. Глазовская М.А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР. М.: Высшая школа, 1988. 328 с.

20. Гонин Г.Б. Космическая фотосъемка для изучения природных ресурсов- JL: Недра 1980 319 с.

21. Гонин Г. Б. Космические съемки Земли. — М.: Недра, 1989.

22. Гонин Г.Б., Стрельникова СИ., Яковлев Н.А. и др. Космическая фотосъемка и геологические исследования. JL: Недра, 1975,416 с.

23. Гонин Г.Б., Шкневский Д.И. Влияние угла наклона спектрометрируемой площадки на коэффициент спектральной яркости. -Алгоритмы и программы. М.: ВНИЭМС Мингео СССР, 1979, вып. 1 (27), с. 7780.

24. Горбунова Г.С. и др. Оптические свойства и фотосинтез растений в зависимости от экологических условий. Труды сектора аэроботаники АН КазССР, 1960, т. 8, с. 31 -45.

25. Гречко Г.М., Мелуа А.И. В кадре планета М., «Сов. Россия», 1984, 64 с.

26. Гречко Г.М., Мелуа А.И., Пешков А.Б., Селиванов Н.П. Земля -наш дом во вселенной JI., «Стройиздат», 1983, 207 с.

27. Дистанционное зондирование: количественный подход/Под ред. ф. Свейна и Ш. Дейфис. Пер. с англ. — М.: Недра, 1983.

28. Долгосрочная программа научно-прикладных исследований и экспериментов, планируемых на PC МКС (версия 1999 г.). РАН РФ, РКА, 1999. - 109 с.

29. Дубовик А. С. Фотографическая регистрация быстропротекающих процессов — М.: Наука, 1984.

30. Дьяченко JI.H. Распределение отношения альбедо системы к альбедо подстилающей поверхности по территории Советского Союза. Труда Главной геофизической обсерватории (Труды ГГО), 1975, вып. 331, с. 86 - 92.

31. Егоров В.В., Котцов В.А. Средства получения аэрокосмической информации о Земле. — В сб.: Исследование Земли из космоса, т. 1 (Итоги науки и техники, ВИНИТИ АНСССР), М, 1987, 131 179.

32. Елизаренко А.С., Соломатин В.А., Якушенков Ю.Г. Оптико -электронные системы в исследовании природных ресурсов. М.: Недра, 1984, 215 с.

33. Ефимова Н.А. Альбедо сельскохозяйственных угодий. Труды ГГО, 1974, вып. 307, с. 43-56.

34. Живичин А. Я., Соколов В. С. Дешифрирование фотографических изображений. — М.: Недра, 1980.

35. Жуков В.М. Концепция автоматизированного рабочего места мониторинга Земли для российского сегмента МКС. РГНИИЦПК им. Ю.А. Гагарина, 2000. - Инв. № 8441, 32 с.

36. Жуков В.М. Классификация способов визуально-инструментальных наблюдений наземных объектов с борта ПКА. Звездный городок, Тезисы V Международной научно-практической конференции, 910.04.2003.

37. Жуков В.М. К вопросу о методике постановки задач на космические эксперименты по наблюдению Земли. там же.

38. Жуков В.М., Грушин А.А., Таланов Ю.Н. Применение современных фотокамер для съемки Земли из космоса. там же.

39. Жуков В.М., Шапиренко И.В. Сравнительный анализ цифровых и аналоговых фотокамер для съемки Земли с борта ПКА. там же.

40. Жуков Б.С. Физические основы дистанционного зондирования. -В сб.: Исследование Земли из космоса, т. 1 (Итоги науки и техники, ВИНИТИ АНСССР), М, 1987, с. 6-78.

41. Жуков В.М., Дубинин В.И. Тенденции развития методов мониторинга Земли с борта ПКА // Сборник статей. НПО «Молния», 2000. - 10 с.

42. Зайцев Ю.А., Мухина JI.A. Применение цветной и спектрозональной аэрофотосъемки в геологических целях. Изд - во МГУ, 1964, 304 с.

43. Зиман Я. Л. «Исследования Земли из космоса», 1980, №1, с. 125133.

44. Зиман Я.Л., Котцов В.А., Чесноков В.А. и др. Патент ГДР № 201942, 1983.

45. Зиман Я.Л., Чесноков В.А. Многозональные аэрокосмические съемки Земли. М.: Наука, 1981, с. 277-292.

46. Инженерный справочник по космической технике. / Изд. 2-е. Под ред. А.В. Солодова. М.: Воениздат, 1977. - 430 с.

47. Кеклер К. Наведение полезных нагрузок с высокой точностью при проведении экспериментов по наблюдения наземных объектов. — НАСА.

48. Киенко Ю.П. Введение в космическое природоведение. Учебное пособие. -М., 1990.-108 с.

49. Киенко Ю.П. Основы космического природоведения ( учебник для вузов). М., «Картгеоцентр»-«Геодезиздат», 1999, 285 с.

50. Кнорозов С. В., Лавров В. И. Бортовые средства воздушного и космического фотографирования. М.: ВИНИТИ, 1980, т. 20.

51. Козлова К.И. Спектрометрирование растений различных климатических зон в отраженных лучах. Алма - Ата.: Изд - во АН КазССР, 1955,207 с.

52. Кондратьев К.Я., Бузников А.А., Васильев О.Б. и др. Некоторые результаты спектрофотометрирования природных образований с пилотируемого космического корабля "Союз 9". - Космические исследования, 1972, т. 10, вып. 2, с. 245 - 254.

53. Кондратьев К.Я., Васильев О.Б., Федченко ПЛ. Опыт распознавания почв по их спектрам отражения. Почвоведение, 1978, с. 5 -18.

54. Кондратьев К.Я., Крапивин В.Ф., Савиных В.П. Перспективы развития цивилизации: многомерный анализ. М., «Логос», 2003, 576 с.

55. Кондратьев К.Я., Миронова З.Ф., Отто А.Н. Спектральные альбедо естественных подстилающих поверхностей. В сб.: Проблемы физики атмосферы. Л.: Изд - во ЛГУ, 1965, вып. 3, с. 24-47.

56. Кондратьев К.Я., Смоктий О.И. Об определении спектральных передаточных функций для яркостей и контрастов природных образований при спектрофотометрировании системы атмосфера подстилающая поверхность из космоса. - Труды ГГО, 1973, вып. 295, с. 24 - 50.

57. Кондратьев К. Я., Федченко П. П. Спектральная отражательная способность и распознавание растительности. — Л.: Гидрометеоиздат, 1982.

58. Корзов В.И., Красильщиков Л.Б. Некоторые результаты измерений спектральных коэффициентов яркости в области 0,7 2,5 мкм. -Труды ГГО, 1966, вып. 183, с. 27 - 34.

59. Корзун В.Г. Земля из космоса. М., «Русские витязи», 2006.

60. Космические исследования Земли как экологической системы и воздействия человека на эту среду (программа "ЭКОС", версия 2). РАН, ИКИ РАН. - 1995, 71 с.

61. Кривошеев М.И., Мкртумов А.С., Федунин В.Г. Основные положения концепции оценки качества изображения и измерений в цифровом телевидении // Второй международный конгресс «Прогресс технологий телерадиовещания». М., 4-6 ноября 1998. Тезисы докладов.

62. Кринов E.JI. Спектральная отражательная способность природных образований. Д.: Изд - во АН СССР, 1947,271с.

63. Кронберг П. Дистанционное изучение Земли. М.: Мир, 1988, 343 с. 51. см стр. 30.

64. Лаврова Н.П. и др. Обнаружение нефтяных месторождений по измерениям спектральных коэффициентов отражения растительности. В сб.: Методика и технические средства геоиндикационного дешифрирования аэро - и космических снимков, Свердловск, 1986, с. 94 - 96.

65. Лазарев А. И., Коваленок В. В., Савиных В. П. Визуально-инструментальные наблюдения с «Салюта-6». — Л.: Гидрометеоиздат, 1983.

66. Лазарев А. И., Коваленок В. В. Авакян С. В. Исследование Земли с пилотируемых космических кораблей. — Л.: Гидрометеоиздат, 1988.

67. Лазарев А.И., Бондур В.Г., Коптев Ю.И., Савин А.И., Севастьянов В.И. Космос открывает тайны Земли. С.-Пб., «Гидрометеоиздат», 1993, 238 с.

68. Лохтанов Г. А., Антонова Т.И. Ракетные и спутниковые спектрометры (по материалам зарубежной печати). ЖПС, 1969, 11, вып. 5, с. 951 -963.

69. Магдич Л.Н. «Изв. АНСССР. Сер. физич.», 1980, т. 44, №8, с. 1638 1642.

70. Майоров В.П., Овчинников Л.Ф., Семин М.С. Рассуждения о телевизионных камерах. -М.: «Компьютера», 1998.

71. Макеев П.С. Природные зоны и ландшафты. М., «Изд-во географической литературы», 1956, 320 с.

72. Маргулис Дэн. Photoshop 6 для профессионалов: классическое руководство по цветокоррекции / Пер. с англ. М.: ООО «РТВ-Медиа», 2001. -400 с.

73. Марчуков B.C., Сладкопевцев С.А. Ресурно-экологическая картография. М., МИИГА и К, 2005, 196 с.

74. Матиясевич Л. М. Введение в космическую фотографию. — М.: Недра 1989.

75. Мильков Ф.Н. Природные зоны СССР. М., «Мысль», 1977, 294 с.

76. Мишев Д. Дистанционное исследование Земли из космоса. — М.: Мир, 1985.—232 с.

77. Мухенберг В.В. Альбедо подстилающей поверхности Советского Союза. Труды ГТО 1963, вып. 139, с. 43 -60.

78. О возможности определения альбедо подстилающей поверхности по данным спутниковых наблюдений. /К.Я. Кондратьев, Л.Н. Дьяченко, В.В, Мухенберг, Н.П. Пятовская/ Труды ГГО, 1973, вып. 295, с. 62-78.

79. Овечкин В.Н. К вопросу определения спектральных коэффициентов яркости дымки. Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка, 1984, №3, с. 95- 102.

80. Перевертун М.Н. Спектральная отражательная способность некоторых видов растений в области 650 1200 нм. - Труды сектора аэроботаники АН КазАССР, 1958, т. 6, с. 27-32.

81. Петров Б.Н. Управление в космосе. М.: Наука, 1972, с. 7 - 22.

82. Плешкова Т.Т. Альбедо растительного покрова. Труды ГГО, 1955, вып. 46 (108), с. 120 - 124.

83. Попов Л.И., Касьян И.И., Кузьмичёв Н.А. Четверо из космической семьи. М., «Машиностроение», 1991, 142 с.

84. Попович П.Р. Космонавтика человечеству. М., «Правда», 1981, 47с.

85. Природа Земли из космоса. Под ред. Н.П.Козлова. Л.: Гидрометеоиздат, 1984.

86. Программа реализации научно-прикладных исследований, планируемых на PC МКС в период развертывания (1999 2003 г.г.). - РАН РФ, РКА. - 1999, 53 с.

87. Пузанов И.И. Зоогеография. М., «Учпедгиз», 1938, 360 с.

88. Рачкулик В.И., Ситникова М.В. Отражательные свойства и состояние растительного покрова. Л.: Гидрометеоиздат, 1981, 287 с.

89. Ребрин Ю.К. Оптико-электронное оборудование летательных аппаратов. КВВУ, 1988.

90. Ревзон А. Л. «Космическая фотосъёмка в транспортном строительстве» -М.: Транспорт, 1993, 272с.

91. Рельеф среды жизни человека (экологическая геоморфология). Отв. ред. Э.А.Лихачёва, Д.А.Тимофеев. М., «Медиа-ПРЕСС», 2002, 640 с.

92. Родионов Б.Н. Динамическая фотограмметрия. — М.: Недра,1983.

93. Романтеев Н.Ф., Фадеев А.П., Жуков В.М. и др. Методика подготовки космонавтов на функционально-моделирующем стенде «Глобарий». РГНИИЦПК им. Ю.А. Гагарина, 1999.-Инв. №6841,83 с.

94. Рыков Н.А. Зоология с основами экологии животных. М., «Просвещение», 1981, 254 с.

95. Рюмин В.В. Год вне Земли: Дневник космонавта. М., «Мол. Гвардия», 1987, 206 с.

96. Савиных В.П. Визуально-инструментальные исследования Земли с пилотируемого космического комплекса. — М.: Недра, 1991.

97. Савиных В.П., Кучко А.С, Стеценко А.Ф. Аэрокосмическая фотосъемка. Учебник. М.: «Картогеоцентр» - «Геодезиздат», 1997. - 378 с.

98. Севастьянов В.И. Дневник над облаками. М.: Правда. Библ. «Огонька», 1977.

99. Ситникова М.В. Результаты измерений альбедо различных подстилающих поверхностей Тр. САНИГМИ, 1964, вып. 18, с. 56 58.

100. Сладкопевцев С.А. Изучение и картографирование рельефа с использованием аэрокосмической информации. М.: Недра, 1982. - 216 с.

101. Титов Г.С. Голубая моя планета. — М.: Воениздат, 1973.

102. Толчельников Ю.С. Оптические свойства ландшафта. Д.: Наука, 1974, 252 с.

103. Федоров Б. В. Аппаратура космического фотографирования. — М.: Недра, 1985.

104. Федина А.Е. Физико-географическое районирование. МГУ, 1973,196 с.

105. Хрунов Е. В., Хачатурянц JI. С, Попов В. А., Иванов Е.А. «Человек-оператор в космическом полете. —М.: Машиностроение, 1974.

106. Циблиев В.В. Предисловие к фотоальбому Корзуна В.Г. «Земля из космоса». М., «Русские витязи», 2006.

107. Шанголис К. Дистанционное зондирование Земли с помощью нового комплекса аппаратуры. — Йенское обозрение, 1983, № 4.

108. Шафер В. Основы общей географии растений. М., «Иностранная литература», 1956, 380 с.

109. Щукин И.С. Опыт генетической классификации форм рельефа. Вопр. географии. М., Географгиз, 1946. Вып.1 с.33-62.

110. Экогеохимия городских ландшафтов. Под ред. проф. Н.С. Касимова, МГУ, 1995, 336 с.

111. Юцевич Ю.К. Оптические характеристики природных образований. В кн.: Исследование оптических свойств природных объектов и их аэрофотографического изображения. - JL: Наука, 1970, с. 5-15.

112. Яблоков А.В., Остроумов С.А. Охрана живой природы: проблемы и перспективы. М., «Лесная промышленность», 1983, 269 с.

113. Яковлев П.В. Зарубежная радиоэлектроника, 1983, №8, с. 4 32.

114. Ananchenko A.D., Mishin I,V., Ovechkin V.N. Revealing of weak -contrast Geochemistry anomalies from spectral radiance factors of dominant vegetation. Moscow, International Aerospace Congresse, 1994.

115. Arvesen J.C., Weaver E.C., Milliard J.R. Rapid assessment of water pollution by air borne measurements of chlorophyll content. ATAA Paper, 1971, n 1097, p.7.

116. Biehe L.L., Silvia L.F. A multilevel multispectral data set analyses in the visible and infrared wavelength regions Proc. IEE, 1975, v.63, N 1, p.614.

117. Bodechter J., Hoffmann O., Kunkel В., e. a."Acta astronaut.", 1981, vol. 8, *7, p. 767-773.

118. Carou D., Austin R.W. "Photo Interpet", 1982, 'б, с. 21 26.

119. Clarke G.L., Ewing G.C., Larenzen C.F. Spektra of backscattered light from the sea obtained from aircraft as a measure of chlorophyll concentration. -Science, 1970, v. 167, N3921, p. 1119-1121.

120. Goetz A.F., Vane G., Solomov J.E. Science, 1985, vol. 228, !4704, p. 1147- 1153.

121. Hoeke A.P. "Int. Arch. Photogramm. Remote Sens. 15 th Congr.", Rio de Janeiro, 1984, vol. 25, p. 132 140.

122. Kollodg J.A., Cox J.A., Marchale W.C., e. a. "Proc. Soc. Phpto Opt. Instrum. Eng.", 1981, '268,p. 140- 155.

123. Mueller J.L. Ocean color spectral measured of the Oregon coast: characteristic vecyors -Applied Optics, 1976, v. 15, n 2, p.394-402.

124. Piech K.R., Schott I.R. Atmospheric corrections for satellite water guoilite studies. Scauners and imoigery systems. Proc. Seminar. San-Diego, 1974, p.84-93.

125. Potter A.E. et oil summary of flight performance of the skoilab Earth Resources experiment package-in: Proceedings of the 9th Internasional Symposium on Remote Sensing Ann. Arbor, 1974, v.3, p. 1803-1846.

126. Pruitt G.R. An orbiting visible infrared spectrometer for terrestrial, atmospheric and oceanographic applications. Proc. 9th Internasional Symposium on Remote Sensing Ann Arbor, 1974, v.3, p. 1847-1855.

127. Savastano К., Pastulo E. et al Preliminory results of fisheries investigation associated with Skylab-3. Proc. 9th Inter., Symp. Rem. Sens. Ann., Arborr, 1974, .2, p. 1013 - 1043.

128. Slater P.N. "Remote Sens. Environ.", 1985, vol. 17, !1, p. 85 102.

129. Speaker E.E. "Proc. Soc. Phpto Opt. Instrum. Eng.", 1985, '481, p. 9- 12

130. Thomson CSF CCD image sensor for onboard applications. News Prospace, 1985, *24, p. 21

131. Wellman J.B. "Proc. Soc. Phpto Opt. Instrum. Eng.", 1981, '268, p. 64-73.

132. Wellman J.B., Goetz A.F., Herring M. "Int. Geosci. and Remote Sens. San Francisco, Calif., Aug. 31 Sept. 2, 1983, vol. 2. Dig." New York, 1983.

133. White P.G. High altitude remote spectroscopy of ocean. Remote sensing of earth resources and the environment: seminar-in-depth. Palo-Alte 1072, p.111-144.