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MINISTERIO DE EDUCACIÓN Y CIENCIA DE LA FEDERACIÓN DE RUSIA ESTADO FEDERAL AUTÓNOMO

INSTITUCIÓN EDUCATIVA DE EDUCACIÓN PROFESIONAL SUPERIOR

UNIVERSIDAD FEDERAL DE KAZÁN (VOLGA)

Instituto de Ecología y Geografía

Departamento de Geografía y Cartografía

Abstracto

Métodos de teledetección de la Tierra.

Completado por un estudiante de tercer año.

grupos nº 02-106

Yalalov D.

Supervisor científico:

Denmukhametov R.R.

Kazán - 2013

Introducción

1. Métodos remotos

2. La aparición de los métodos espaciales.

3. Fotografía aérea

3.1. El surgimiento de la fotografía aérea.

3.2. El uso de la fotografía aérea en la economía nacional.

4. Teledetección en la búsqueda de minerales

5. Métodos para automatizar el descifrado de materiales espaciales.

Conclusión

Lista de fuentes utilizadas

Introducción

El rápido desarrollo de la astronáutica, los avances en el estudio del espacio cercano a la Tierra y el espacio interplanetario, han revelado una eficiencia muy alta en el uso del espacio cercano a la Tierra y de las tecnologías espaciales en interés de muchas ciencias de la Tierra: geografía, hidrología, geoquímica, geología. , oceanología, geodesia, hidrología, geociencias.

El uso de satélites terrestres artificiales para comunicaciones y televisión, pronóstico meteorológico operativo y a largo plazo y condiciones hidrometeorológicas, para la navegación por rutas marítimas y aéreas, para geodesia de alta precisión, estudio de los recursos naturales de la Tierra y monitoreo del hábitat es cada vez más más común. A corto y largo plazo, el uso diversificado del espacio y la tecnología espacial en diversas áreas de la economía aumentará significativamente.

1. Remotometodos

Métodos remotos- el nombre general de los métodos para estudiar objetos terrestres y cuerpos cósmicos sin contacto a una distancia considerable (por ejemplo, del aire o del espacio) con varios instrumentos en diferentes regiones del espectro (Fig. 1). Los métodos de teledetección permiten evaluar las características regionales de los objetos en estudio, que se detectan a grandes distancias. El término se generalizó tras el lanzamiento del primer satélite terrestre artificial del mundo en 1957 y la filmación de la cara oculta de la Luna por la estación automática soviética Zond-3 (1959).

Arroz. 1. Parámetros geométricos básicos del sistema de escaneo: - ángulo de visión; X e Y: elementos de escaneo lineal; dx y dy: elementos para cambiar el ángulo de visión instantáneo; W - dirección del movimiento

Distinguir activo métodos remotos basados ​​​​en el uso de radiación reflejada por objetos después de la irradiación con fuentes artificiales, y pasivo que estudian la radiación propia de los cuerpos y la radiación solar reflejada por ellos. Dependiendo de la ubicación de los receptores, los métodos remotos se dividen en terrestres (incluida la superficie), aéreos (atmosféricos o aero) y espaciales. Según el tipo de soporte del equipo, los métodos remotos distinguen entre métodos remotos de avión, helicóptero, globo, cohete y satélite (en la investigación geológica y geofísica - fotografía aérea, fotografía geofísica aérea y fotografía espacial). La selección, comparación y análisis de características espectrales en diferentes rangos de radiación electromagnética permiten reconocer objetos y obtener información sobre su tamaño, densidad, composición química, propiedades físicas y estado. La banda g se utiliza para buscar minerales radiactivos y fuentes para determinar la composición química de rocas y suelos. - parte ultravioleta del espectro; El rango de luz es el más informativo al estudiar suelos y vegetación, el infrarrojo (IR) proporciona estimaciones de las temperaturas superficiales de los cuerpos, las ondas de radio proporcionan información sobre la topografía de la superficie, la composición mineral, la humedad y las propiedades profundas de las formaciones naturales y las capas atmosféricas.

Según el tipo de receptor de radiación, los métodos remotos se dividen en visuales, fotográficos, fotoeléctricos, radiométricos y de radar. En el método visual (descripción, valoración y bocetos), el elemento registrador es el ojo del observador. Los receptores fotográficos (0,3-0,9 µm) tienen un efecto de acumulación, pero tienen diferentes sensibilidades en diferentes regiones del espectro (selectivos). Los receptores fotoeléctricos (la energía de la radiación se convierte directamente en una señal eléctrica mediante fotomultiplicadores, fotocélulas y otros dispositivos fotoelectrónicos) también son selectivos, pero más sensibles y menos inerciales. Para mediciones de energía absoluta en todas las regiones del espectro, y especialmente en IR, se utilizan receptores que convierten la energía térmica en otras formas (la mayoría de las veces en energía eléctrica), para presentar datos en forma analógica o digital en medios magnéticos y otros medios de almacenamiento para su análisis utilizando una computadora. La información de video obtenida por televisión, escáner (Fig.), cámaras panorámicas, imágenes térmicas, radar (visión lateral y panorámica) y otros sistemas le permite estudiar la posición espacial de los objetos, su prevalencia y vincularlos directamente al mapa. .

2. La aparición de los métodos espaciales.

La historia de la fotografía espacial se puede dividir en tres etapas. La primera etapa debería incluir fotografiar la Tierra desde grandes altitudes y luego desde misiles balísticos, que se remontan a 1945-1960. Las primeras fotografías de la superficie terrestre se tomaron a finales del siglo XIX. - principios del siglo XX, es decir, incluso antes del uso de la aviación para estos fines. Los primeros experimentos sobre la elevación de cámaras en cohetes comenzaron en 1901-1904. El ingeniero alemán Alfred Maul en Dresde. Las primeras fotografías se tomaron desde una altura de 270 a 800 m y tenían un tamaño de marco de 40x40 mm. En este caso, la fotografía se realizó durante el descenso del cohete con una cámara en paracaídas. En 20 o 30 años. Siglo XX En varios países se intentó utilizar cohetes para estudiar la superficie terrestre, pero debido a las bajas altitudes de elevación (10-12 km), resultaron ineficaces.

Las imágenes de la Tierra con misiles balísticos desempeñaron un papel importante en la prehistoria de la exploración de recursos naturales desde varias naves espaciales. Con la ayuda de misiles balísticos se obtuvieron las primeras imágenes a pequeña escala de la Tierra desde una altitud de más de 90-100 km. Las primeras fotografías espaciales de la Tierra se tomaron en 1946 con el cohete balístico Viking 2 desde una altitud de unos 120 km en el polígono de pruebas White Sand (Nuevo México, EE. UU.). Durante 1946-1958. En este polígono de pruebas se lanzaron misiles balísticos en dirección vertical y, tras alcanzar una altitud máxima (unos 400 km), cayeron a la Tierra. A lo largo de la trayectoria de la caída, se obtuvieron imágenes fotográficas de la superficie terrestre en una escala de 1:50.000 - 1:100.000 en 1951-1956. Los cohetes meteorológicos soviéticos también comenzaron a equiparse con equipos fotográficos. Las fotografías fueron tomadas durante el descenso en paracaídas de la cabeza del cohete. En 1957-1959 Para la filmación automática se utilizaron cohetes geofísicos. En 1959-1960 En estaciones ópticas de vuelo estabilizadas a gran altitud se instalaron cámaras fotográficas todo terreno, con la ayuda de las cuales se obtuvieron fotografías de la Tierra desde una altitud de 100 a 120 km. Las fotografías fueron tomadas en diferentes direcciones, en diferentes épocas del año, en diferentes relojes día. Esto hizo posible rastrear los cambios estacionales en la imagen espacial de las características naturales de la Tierra. Las imágenes tomadas con misiles balísticos eran muy imperfectas: había grandes discrepancias en la escala de la imagen, un área pequeña y lanzamientos de misiles irregulares. Pero estos trabajos eran necesarios para desarrollar técnicas y métodos para filmar la superficie terrestre desde satélites terrestres artificiales y naves espaciales tripuladas.

La segunda etapa de fotografiar la Tierra desde el espacio abarca el período de 1961 a 1972 y se denomina experimental. El 12 de abril de 1961, el primer cosmonauta de la URSS (Rusia), Yu. Gagarin, realizó por primera vez una observación visual de la Tierra a través de las ventanas de la nave espacial Vostok. El 6 de agosto de 1961, el cosmonauta G.S. Titov en la nave espacial Vostok-2 realizó observaciones y fotografías de la superficie terrestre. El rodaje se realizó a través de las ventanas en sesiones separadas durante todo el vuelo. Las investigaciones realizadas durante este período en las naves espaciales tripuladas de la serie Soyuz tienen un valor científico único. Desde la nave espacial Soyuz-3 se tomaron fotografías del horizonte diurno y crepuscular de la Tierra, la superficie terrestre, así como observaciones de tifones, ciclones e incendios forestales. Desde las naves espaciales Soyuz-4 y Soyuz-5 se realizaron observaciones visuales de la superficie terrestre, fotografías y filmaciones, incluidas zonas del Mar Caspio. En el marco del programa conjunto, el buque de investigación Akademik Shirshov, el satélite Meteor y la nave espacial tripulada Soyuz-9 llevaron a cabo experimentos de gran importancia económica. El programa de investigación en este caso incluía la observación de la Tierra mediante instrumentos ópticos, la fotografía de objetos geológicos y geográficos para elaborar mapas geológicos y posibles áreas de ocurrencia de minerales, la observación y la fotografía de formaciones atmosféricas para elaborar pronósticos meteorológicos. Durante el mismo período se realizaron imágenes de radar y térmicas de la Tierra y fotografías experimentales en diferentes zonas del espectro solar visible, más tarde denominada fotografía multiespectral.

3. Fotografía aérea

La fotografía aérea consiste en fotografiar la superficie terrestre desde un avión o helicóptero. Se realiza verticalmente hacia abajo o inclinado al plano horizontal. En el primer caso se obtienen imágenes en planta, en el segundo, en perspectiva. Para tener una imagen de un área amplia, se toman una serie de fotografías aéreas y luego se editan juntas. Las fotografías se toman superpuestas para que aparezca la misma área en fotogramas adyacentes. Dos cuadros forman un par estéreo. Cuando los miramos a través de un estereoscopio, la imagen parece tridimensional. La fotografía aérea se realiza mediante filtros de luz. Esto le permite ver características de la naturaleza que no se pueden notar a simple vista. Si toma fotografías con rayos infrarrojos, podrá ver no solo la superficie de la Tierra, sino también algunas características de la estructura geológica y las condiciones del agua subterránea.

La fotografía aérea se utiliza mucho para estudiar paisajes. Con su ayuda, se compilan mapas topográficos precisos sin realizar numerosos estudios difíciles del terreno en la superficie de la Tierra. Ayuda a los arqueólogos a encontrar rastros de civilizaciones antiguas. El descubrimiento de la ciudad etrusca enterrada de Spina en Italia se llevó a cabo con la ayuda de fotografías aéreas. Los geógrafos de antaño mencionaban esta ciudad, pero no fue posible encontrarla hasta que comenzaron las obras de drenaje en el pantanoso delta del río Po. Los trabajadores de recuperación utilizaron fotografías aéreas. Algunos de ellos han llamado la atención de científicos especialistas. Estas fotografías mostraban la superficie plana de las tierras bajas. Así, en las fotografías de esta zona, los contornos de algunos regulares formas geométricas. Cuando comenzaron las excavaciones, quedó claro que aquí floreció la otrora rica ciudad portuaria de Spina. Las fotografías aéreas permitieron ver la ubicación de sus casas, canales y calles a partir de cambios de vegetación y pantanos que no se notaban desde el suelo.

Las fotografías aéreas son de gran ayuda para los geólogos, ya que ayudan a rastrear el rumbo de las rocas, examinar estructuras geológicas y detectar afloramientos de lecho rocoso en la superficie.

Hoy en día, en las mismas zonas, la fotografía aérea se realiza repetidamente durante un período de tiempo. muchos años. Si compara las imágenes resultantes, puede determinar la naturaleza y la escala de los cambios en el entorno natural. La fotografía aérea ayuda a registrar el alcance del impacto humano en la naturaleza. Las imágenes repetidas muestran áreas de gestión ambiental insostenible y, en base a estas imágenes, se planifican medidas de conservación de la naturaleza.

3.1 Apariciónfotografía aérea

El surgimiento de la fotografía aérea se remonta a finales del siglo XIX. Las primeras fotografías de la superficie terrestre fueron tomadas desde globos. Aunque tenían muchas desventajas, la complejidad de su obtención y posterior procesamiento, la imagen en ellos era lo suficientemente clara, lo que permitió distinguir muchos detalles, así como obtener una imagen general de la región en estudio. Un mayor desarrollo y mejora de la fotografía, las cámaras y la aeronáutica llevaron al hecho de que se comenzaron a instalar dispositivos de filmación en máquinas voladoras llamadas aviones. Durante la Primera Guerra Mundial, se tomaron fotografías desde aviones con fines de reconocimiento aéreo. Se fotografiaron la ubicación de las tropas enemigas, sus fortificaciones y la cantidad de equipo. Estos datos se utilizaron para desarrollar planes operativos para operaciones de combate.

Tras el final de la Primera Guerra Mundial, ya en la Rusia posrevolucionaria, la fotografía aérea comenzó a utilizarse para las necesidades de la economía nacional.

3.2 Usofotografía aéreaVgentegranja

En 1924, se creó un sitio de pruebas de fotografía aérea cerca de la ciudad de Mozhaisk, donde se probaron cámaras aéreas y materiales fotográficos aéreos de nueva creación (película fotográfica, papel especial, equipos para revelar e imprimir imágenes). Este equipo se instaló en los aviones existentes en ese momento, como Yak, Il y el nuevo avión An. Estos estudios arrojaron resultados positivos, que permitieron avanzar hacia el uso generalizado de la fotografía aérea en la economía nacional. La fotografía aérea se realizó mediante una cámara especial, que se instaló en la parte inferior del avión con dispositivos que eliminan las vibraciones. El casete de la cámara tenía una longitud de película de 35 a 60 my un ancho de 18 o 30 cm; una fotografía separada tenía unas dimensiones de 18x18 cm, con menos frecuencia, 30x30 cm. Siglo XX La imagen en las fotografías era en blanco y negro, posteriormente comenzaron a recibir imágenes en color y luego espectrales.

Las imágenes espectrales se obtienen mediante un filtro de luz en una determinada parte del espectro solar visible. Por ejemplo, es posible fotografiar en la parte roja, azul, verde y amarilla del espectro. Para ello se utiliza una emulsión de dos capas que cubre la película. Este método de fotografía transmite el paisaje en los colores requeridos. Así, por ejemplo, bosque mixto cuando la fotografía espectral produce una imagen que se puede subdividir fácilmente según las rocas que aparecen en la imagen diferentes colores. Después de revelar y secar la película, se preparan impresiones de contacto sobre papel fotográfico de 18x18 cm o 30x30 cm respectivamente. Cada fotografía tiene un número, un nivel circular por el que se puede juzgar el grado de horizontalidad de la fotografía, así como un reloj. que registra la hora en el momento en que se tomó la fotografía.

La fotografía de cualquier zona se realiza en vuelo, durante el cual el avión vuela de oeste a este y luego de este a oeste. La cámara aérea funciona en modo automático y toma fotografías a lo largo de la ruta del avión una tras otra, superponiéndose entre sí en un 60%. La superposición de imágenes entre rutas es del 30%. En los años 70 Siglo XX Sobre la base del avión An, se diseñó un avión especial An-30 para estos fines. Está equipado con cinco cámaras, controladas por una máquina calculadora y, hoy en día, por un ordenador. Además, la aeronave está equipada con un dispositivo antivibraciones que evita la deriva lateral debida al viento. Puede mantener una altitud de vuelo determinada. Las primeras experiencias de utilización de la fotografía aérea en la economía nacional se remontan a finales de los años 20. Siglo XX Las imágenes se utilizaron en lugares de difícil acceso en la cuenca del río Mologa. Con su ayuda se realizó el estudio, relevamiento y determinación de la calidad y productividad (tributación) de los bosques de este territorio. Además, un poco más tarde se estudió la calle Volga. Este río en algunos tramos cambiaba a menudo de canal; aparecían bajíos, asadores y terraplenes, que interferían mucho con la navegación hasta que se crearon los embalses.

La fotografía aérea ha permitido identificar patrones en la formación y deposición de sedimentos fluviales. Durante la Segunda Guerra Mundial, la fotografía aérea también se utilizó ampliamente en la economía nacional para la exploración minera, así como en el frente para identificar el movimiento de personal y equipo enemigo, fotografiar fortificaciones y posibles teatros de operaciones militares. En la posguerra, la fotografía aérea también se utilizó de muchas maneras.

4. Remotoinvestigaciónenbúsquedasubiónijfósiles

Así, para asegurar la exploración de yacimientos de hidrocarburos, el diseño, construcción y operación de instalaciones de producción, procesamiento y transporte de petróleo y gas, utilizando información aeroespacial, estudian el relieve, la vegetación, los suelos y los suelos, su estado en las diferentes épocas del año, incluso en condiciones naturales extremas como inundaciones, sequías o heladas severas, análisis de la presencia y estado de la infraestructura residencial y de transporte, cambios en los componentes del paisaje como resultado del desarrollo económico del territorio, incluso como resultado de accidentes en yacimientos y oleoductos de petróleo y gas, etc.

Si es necesario, se utiliza la digitalización, el procesamiento fotogramétrico y fotométrico de imágenes, su corrección geométrica, escalado, cuantificación, contraste y filtrado, síntesis de imágenes en color, incluido el uso de varios filtros, etc.

La selección de materiales aeroespaciales y la interpretación de imágenes se llevan a cabo teniendo en cuenta la hora del día y la estación del estudio, la influencia de factores meteorológicos y de otro tipo en los parámetros de la imagen, el efecto de enmascaramiento de las nubes y la contaminación por aerosoles.

Para ampliar las capacidades de análisis de información aeroespacial, no solo se utilizan funciones de descifrado directo, conocidas a priori o identificadas en el proceso de investigación específica de imágenes aeroespaciales, sino también funciones indirectas que se utilizan ampliamente en la decodificación visual. Se basan principalmente en las propiedades indicadoras del relieve, la vegetación, las aguas superficiales, los suelos y los suelos.

Se observan resultados diferentes al fotografiar los mismos objetos en diferentes zonas del espectro. Por ejemplo, los estudios en los rangos infrarrojo y radiotérmico registran mejor la temperatura y la humedad de la superficie terrestre, la presencia de una película de aceite en la superficie del agua, pero la precisión de los resultados de dichos estudios puede verse socavada por la fuerte influencia de la heterogeneidad física de la superficie terrestre o las olas en la superficie del agua.

5. Técnicasautomatizacióndescifradoespaciomateriales

La especificidad del uso de materiales de imágenes espaciales está asociada con un enfoque específico para descifrar materiales de detección remota, que contienen información sobre muchos parámetros relacionados territorialmente (geográficos, agrícolas, geológicos, artificiales, etc.) del entorno natural. La interpretación visual por computadora se basa en mediciones de distribuciones de flujos de radiación reflejados por elementos y objetos del terreno en cuatro dimensiones (dos coordenadas espaciales, brillo y tiempo) y en cinco dimensiones (además, imagen en color para fotografía multiespectral). El procesamiento temático de imágenes incluye operaciones lógicas y aritméticas, clasificación, filtrado y/o análisis de lineamientos y una serie de otras. técnicas metodológicas. Esto también debe incluir la interpretación visual de la imagen en la pantalla de la computadora, que se realiza mediante el efecto estéreo, así como todo el arsenal de herramientas de procesamiento y conversión de imágenes por computadora. La clasificación automática de imágenes multiespectrales (con formación preliminar sobre estándares o con parámetros específicos) abre amplias oportunidades para los investigadores. Las clasificaciones se basan en el hecho de que diferentes objetos naturales Tienen diferentes brillos en diferentes rangos del espectro electromagnético. El análisis del brillo de los objetos en diferentes zonas (COX - características ópticas espectrales) nos permite identificar y delimitar tipos representativos de complejos paisajísticos, estructurales y materiales (industriales y sociales) y cuerpos geológicos y artificiales específicos. La tecnología de actualización de mapas topográficos digitales a partir de imágenes de satélite basadas en interpretación visual debe proporcionar el siguiente conjunto de funciones:

1) exportación/importación de información cartográfica digital e imágenes digitales del área;

2) interpretación de fotografías espaciales respetando las condiciones óptimas para su procesamiento:

Preparación de materiales de referencia para identificar elementos del terreno en positivos ampliados (en película);

Evaluación de la resolución de la imagen antes y después del procesamiento primario;

Determinación de características de descifrado directo e indirecto, así como el uso de imágenes fotográficas de elementos típicos del terreno y materiales de referencia;

4) digitalización de imágenes satelitales y resultados de interpretación;

5) transformación (ortorrectificación) de imágenes digitales de satélite;

6) preparación de características estadísticas y de otro tipo de características de información de elementos del terreno;

7) editar los elementos de contenido de un mapa digital basándose en los resultados de la interpretación de imágenes;

8) formación de un mapa topográfico digital actualizado;

9) diseño de un mapa topográfico o temático digital para el usuario junto con la imagen - creación de un mapa fototopográfico digital compuesto.

Con la decodificación automática e interactiva, además es posible modelar los campos de señal en la entrada de los equipos receptores de los sistemas de monitoreo ambiental aeroespacial; operaciones de filtrado de imágenes y reconocimiento de patrones.

Pero la observación conjunta en pantalla de una capa, que se puede obtener mediante varios métodos, un mapa digital vectorial y una imagen rasterizada, crea nuevas oportunidades, antes no utilizadas, para la interpretación y actualización automatizada de mapas.

Las coordenadas del contorno de un elemento de terreno lineal o de área en un mapa digital pueden servir como un "pesmaker": un puntero para tomar datos de los píxeles de una imagen rasterizada del terreno y luego calcular las características promedio del área circundante. , dimensiones especificadas y delinear el área o dibujar la curva correspondiente en una nueva capa. Si hay una discrepancia entre los parámetros ráster en el siguiente píxel de la imagen, es posible pasar al siguiente correspondiente al mismo elemento en el mapa y luego eliminar los espacios de forma interactiva. Es posible un algoritmo para obtener de forma discontinua características estadísticas de vecindades promediadas de píxeles (puntos de segmentos entre extremos o en splines), teniendo en cuenta el cambio permisible en las características del tono ráster, y no toda la matriz de áreas de prueba igualmente espaciadas a lo largo la curva.

El uso de datos cartográficos sobre el terreno permite mejorar significativamente la automatización de los algoritmos de decodificación, especialmente para conjuntos de información hidrológica y geológica basada en características directas, utilizando la misma técnica de comparación, basada en relaciones geológicas y gravitacionales.

Conclusión

El uso de tecnologías aeroespaciales en teledetección es una de las formas más prometedoras de desarrollar esta área. Por supuesto, como cualquier método de investigación, la detección aeroespacial tiene sus ventajas y desventajas.

Una de las principales desventajas de este método es su coste relativamente elevado y, hasta la fecha, la falta de claridad de los datos obtenidos.

Las desventajas enumeradas anteriormente son eliminables e insignificantes en el contexto de las oportunidades que se abren gracias a las tecnologías aeroespaciales. Esta es una oportunidad para observar vastos territorios durante un largo período de tiempo, obteniendo una imagen dinámica, considerando la influencia de diversos factores en el territorio y su relación entre sí. Esto abre la posibilidad de estudiar sistemáticamente la Tierra y sus regiones individuales.

fotografía aérea terrestre remoto espacio

Listausadofuentes

1. S.V. Garbuk, V.E. Gershenzon “Sistemas espaciales para la teledetección de la Tierra”, “Scan-Ex”, Moscú 1997, 296 págs.

2. Vinogradov B.V. Métodos espaciales para estudiar el entorno natural. M., 1976.

3. Métodos para automatizar la decodificación de materiales espaciales: http://hronoinfotropos.narod.ru/articles/dzeprognos.htm

4. Métodos remotos para estudiar la superficie terrestre - http://ib.komisc.ru

5. Métodos aeroespaciales. Fotografía - http://referatplus.ru/geografi

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Hoy en día, la teledetección representa una gran variedad de métodos para obtener imágenes en casi todos los rangos de longitud de onda del espectro electromagnético, desde ultravioleta hasta infrarrojo lejano y radio, una amplia variedad de visibilidad de imágenes, desde imágenes de satélites geoestacionarios meteorológicos, que cubren casi todo el hemisferio, hasta estudios detallados de un área en varios cientos metros cuadrados. Los métodos remotos de investigación ambiental se remontan a la antigüedad. Por ejemplo, ya en la Antigua Roma había imágenes de diversos objetos geográficos en forma de planos en las paredes de los edificios. En el siglo XVIII el tamaño y la posición espacial de los objetos estaban determinados por sus imágenes dibujadas en la proyección central, que se obtuvieron utilizando una cámara oscura desde lugares elevados y barcos. Los investigadores crearon dibujos y capturaron gráficamente la imagen óptica. Al mismo tiempo, ya durante el rodaje, se seleccionaron y resumieron los detalles del objeto.

Las siguientes etapas en el desarrollo de los métodos remotos fueron el descubrimiento de la fotografía, la fabricación de una lente fotográfica y la invención del estereoscopio. El registro fotográfico de imágenes ópticas permitió obtener imágenes casi instantáneas que se distinguían por su objetividad, detalle y precisión. Las fotografías a vista de pájaro de la zona tomadas desde globos aerostáticos y cometas recibieron inmediatamente grandes elogios cartográficos. Las imágenes de globos y aviones atados se han utilizado para diversos fines militares y civiles. Los primeros estudios aéreos revolucionaron la teledetección, pero no proporcionaron las imágenes a pequeña escala necesarias. Sin embargo, en las décadas de 1920 y 1930. La fotografía del área desde aviones se utilizó ampliamente para crear mapas forestales, topográficos, geológicos y para trabajos topográficos. La siguiente etapa (desde 1945 hasta finales de la década de 1950) fue el uso de misiles balísticos para estudiar la vegetación, los tipos de uso de la tierra, para las necesidades de hidrometeorología y geología, y en estudios del medio natural.

El lanzamiento del satélite meteorológico estadounidense Tiros-1 (satélite de observación de televisión e infrarrojos) el 1 de abril de 1960 puede considerarse el comienzo de un estudio sistemático de la superficie de la Tierra desde el espacio. El primer satélite nacional con un propósito similar, Cosmos-122, fue puesto en órbita el 25 de junio de 1966. El trabajo de los satélites de la serie Cosmos (Cosmos-144 y Cosmos-156) permitió crear un sistema meteorológico, que posteriormente se convirtió en un servicio meteorológico especial (sistema de meteoritos). Desde la segunda mitad de los años 1970. Los estudios espaciales comenzaron a realizarse a gran escala desde satélites automáticos. El primer satélite destinado a estudiar los recursos naturales de la Tierra fue la nave espacial estadounidense ERTS (Earth Resources Technological Satellite), posteriormente rebautizada como Landsat, que proporcionó imágenes con una resolución espacial de 50-100 m.

Se han abierto perspectivas verdaderamente amplias para la teledetección con el desarrollo de la tecnología informática y la transferencia de todas las operaciones básicas de procesamiento y uso de datos topográficos a las computadoras, especialmente en relación con la aparición y el uso generalizado de los sistemas de información geográfica (SIG). Hoy en día, las tareas de monitoreo satelital operativo de los recursos naturales, estudiar la dinámica de los procesos y fenómenos naturales, analizar las causas, predecir posibles consecuencias y elegir métodos para prevenir situaciones de emergencia se consideran un atributo integral de la metodología para recopilar información sobre el estado de la territorio de interés (país, región, ciudad), necesario para tomar decisiones acertadas y oportunas. decisiones de gestión. Se otorga un papel especial a la información satelital en los SIG, donde los resultados de la teledetección de la superficie de la Tierra desde el espacio sirven como una fuente actualizada periódicamente de datos necesarios para la formación de inventarios de recursos naturales y otras aplicaciones, que cubren una gama muy amplia de escalas. - de 1:10.000 a 1:10.000.000 El principal producto de la vigilancia espacial es una instantánea, es decir, una imagen bidimensional obtenida mediante el registro remoto por medios técnicos de la radiación propia o reflejada y destinada a la detección. Estudio cualitativo y cuantitativo de objetos, fenómenos y procesos a través de la interpretación, medición y mapeo. Las imágenes espaciales tienen un gran valor educativo, realzado por sus propiedades especiales, como gran visibilidad, generalización de la imagen, visualización completa de todos los componentes de la geosfera, repetición regular a ciertos intervalos, rapidez de la información, posibilidad de obtenerla de objetos que son inaccesibles para estudiar por otros medios.

La generalización de la imagen en imágenes de satélite incluye la generalización geométrica y tonal del patrón de la imagen y depende de una serie de factores: técnicos (escala y resolución de las imágenes, método y rango espectral de captura) y naturales (influencia de la atmósfera, características de la territorio). Como resultado de tal generalización, la imagen de muchas características de la superficie terrestre en las fotografías se libera de detalles, al mismo tiempo, los detalles dispares se combinan en un solo todo, por lo que objetos de niveles taxonómicos más altos, grandes estructuras regionales y globales. , los patrones zonales y planetarios aparecen más claramente. La influencia de la generalización de imágenes en la descifrabilidad de las imágenes espaciales es doble. Una imagen muy generalizada reduce la posibilidad de un estudio detallado de la imagen y, en particular, conlleva errores de decodificación. Sin embargo, en otras situaciones, la generalidad de la imagen de las imágenes espaciales se convierte en su ventaja. Esta propiedad permite que se utilicen para compilar mapas temáticos a mediana y pequeña escala sin una transición detallada y laboriosa en varias etapas de mapas de gran escala a mapas de pequeña escala, lo que ahorra tiempo y dinero. Además, ofrece ventajas semánticas y sustanciales: las imágenes de satélite revelan objetos importantes ocultos en imágenes de mayor escala.

Las imágenes de satélite se pueden clasificar según diferentes criterios: según la elección de las características emisivas y reflectantes registradas, que está determinada por el rango espectral del estudio; de la tecnología de obtención de imágenes y transmisión a la Tierra, que determina en gran medida la calidad de las imágenes; sobre los parámetros orbitales del vehículo espacial y del equipo de imágenes, que determinan la escala del estudio, la visibilidad, la resolución de la imagen, etc.

Según el rango espectral, las imágenes de satélite se dividen en tres grupos principales:

fotografías en el rango de luz visible e infrarrojo cercano;

imágenes térmicas infrarrojas;

fotografías radiofónicas.

Según la tecnología de adquisición de imágenes, los métodos para recibir y transmitir a la Tierra, las imágenes en el rango visible e infrarrojo cercano (luz) se dividen en:

• - fotográfico;
• - televisión y escáner;
• -imágenes de elementos múltiples basadas en dispositivos de carga acoplada (imágenes CCD);
• -Fotografías de televisión.

Las imágenes en el rango de radio se dividen en radiométricas de microondas, obtenidas mediante detección pasiva de radiación, y de radar, obtenidas mediante localización activa. Por escala, las imágenes de satélite se dividen en pequeña, mediana y gran escala. Según la visibilidad (cobertura del área de un territorio en una imagen), las imágenes se dividen en: global (que cubre la parte iluminada del planeta), regional (que representa partes de continentes o grandes regiones), local (que representa partes de regiones). Según la resolución espacial (el valor lineal mínimo de los objetos grabados), las imágenes se dividen en grupos desde muy bajo hasta extremadamente resolución alta. En función del detalle de la imagen, determinado por el tamaño de los elementos de la imagen y su número por unidad de área, se distinguen imágenes de detalle bajo, medio, alto y muy alto.

Según la repetibilidad de la toma, las imágenes se dividen en aquellas tomadas después de varios minutos, horas, días o años. También hay tiroteos únicos.

Métodos de investigación de recursos naturales.

información de recursos naturales

En condiciones de desarrollo intensivo de las fuerzas productivas y crecimiento demográfico, el problema uso racional Los recursos naturales son de suma importancia.

Para el estudio de los recursos naturales se utilizan cada vez más métodos remotos de recopilación y registro de información con posterior procesamiento de los datos obtenidos mediante tecnología digital. Esto se ve facilitado en gran medida por el lanzamiento de una serie de satélites terrestres de recursos naturales con equipos para detectar la superficie subyacente en los rangos visible, infrarrojo y de ondas de radio de radiación electromagnética de pequeña, media y alta resolución. .

Para recibir información procedente de satélites artificiales terrestres (AES) y su procesamiento primario con el fin de eliminar ruido y distorsión, se ha creado una red de centros regionales para garantizar el almacenamiento, replicación y distribución de las imágenes recibidas. Sin embargo, resolver problemas de procesamiento temático requiere el uso de fuentes de información adicionales. Para ello se están creando instalaciones de imágenes satelitales y complejos terrestres de recopilación de datos.

La teledetección se divide en estudios terrestres y de gran altitud. Los estudios de teledetección terrestre se llevan a cabo en sitios de prueba estándar o en condiciones reales durante experimentos a bordo de aviones o satélites. Por regla general, se llevan a cabo junto con la investigación de contactos, para lo cual se crean sistemas de investigación complejos.

La teledetección a gran altitud se lleva a cabo utilizando equipos aéreos o espaciales.

Las instalaciones espaciales transmiten la información necesaria para resolver la mayoría de los problemas de la teledetección de objetos naturales. Están equipados con equipos de ondas de radio, infrarrojos y visibles, y dispositivos de registro y procesamiento de datos.

Al resolver problemas temáticos, los datos obtenidos por los complejos de recopilación están sujetos a procesamiento mediante métodos manuales o automatizados. Actualmente, los métodos de procesamiento digital se están generalizando.

Concepto y tareas de la vigilancia ambiental espacial.

La vigilancia espacial es la observación y el control constantes del estado del entorno natural. Se lleva a cabo desde varios satélites.

Se utilizan ampliamente datos de sistemas de satélites extranjeros como Landsat, Spot, NOAA, ERS, GEOS, MODIS, Sea WiFS, etc., así como de los sistemas de satélites rusos de la serie Resurs-O.

La tarea especial de la vigilancia espacial es identificar aquellos cambios causados ​​por la actividad humana: factores antropogénicos y tecnogénicos.

La vigilancia espacial es una observación exhaustiva de la superficie, la atmósfera, la hidrosfera, la flora y la fauna de la Tierra.

Hay tres grupos de problemas complejos de vigilancia espacial:

Tareas relacionadas con el seguimiento del estado de todo el entorno geográfico en su conjunto (monitoreo global);

Tareas asociadas con sistemas naturales y económicos específicos en un área o país específico. Aquí también se estudian exhaustivamente los cambios en la composición de la atmósfera, la temperatura y la humedad del aire, la presencia de agujeros de ozono, etc. Se observan áreas forestales individuales y su estado (infestación, incendios, deforestación), cuencas fluviales, lagos individuales, migración. son estudiados especies individuales animales, etc. (seguimiento natural y económico);

Tareas relacionadas con el control específico de objetos naturales individuales. Los ríos y lagos individuales asociados con el suministro de agua potable están sujetos a seguimiento; registro de emisiones industriales, seguimiento de la limpieza del aire en las ciudades (monitoreo sanitario e higiénico).

Estos tres tipos de vigilancia espacial difieren en escala, cobertura de fenómenos y diferentes métodos de observación.

La vigilancia global completa en el campo del seguimiento de la atmósfera, los océanos, los mares y los lagos sólo es posible mediante el establecimiento de una cooperación internacional.

La tarea común de todos los tipos de seguimiento es vigilar el medio ambiente, advertir sobre la aparición de fenómenos indeseables y peligrosos y pronosticar el desarrollo futuro de los fenómenos naturales debido al enorme impacto de factores antropogénicos y tecnogénicos.

Introducción

La química analítica es la ciencia que determina la composición química de una sustancia y, en parte, su estructura química. Los métodos de química analítica permiten responder preguntas sobre en qué consiste una sustancia y qué componentes se incluyen en su composición. Más importante aún: cuál es la cantidad de estos componentes o cuál es su concentración. Estos métodos a menudo permiten descubrir en qué forma está presente un componente determinado en una sustancia.

La tarea de la química analítica incluye desarrollar los fundamentos teóricos de los métodos, establecer los límites de su aplicabilidad, evaluar las características metrológicas y de otro tipo, crear métodos para analizar diversos objetos.

Se pueden distinguir tres funciones de la química analítica como campo del conocimiento:

1) Resolver cuestiones generales de análisis.

2) Desarrollo de métodos analíticos.

3) Resolver problemas de análisis específicos.

El análisis químico puede variar. Cualitativo y cuantitativo, bruto y local, destructivo y no destructivo, de contacto y remoto.

El propósito de este resumen es un estudio más detallado del análisis remoto y su mecanismo.

Teledetección.

La teledetección es la recopilación de información sobre un objeto o fenómeno utilizando un dispositivo de grabación que no está en contacto directo con el objeto o fenómeno. El término "detección remota" generalmente incluye el registro radiación electromagnética a través de diversas cámaras, escáneres, receptores de microondas, radares y otros dispositivos de este tipo. La teledetección se utiliza para recopilar y registrar información sobre el fondo marino, la atmósfera terrestre y el sistema solar. Se lleva a cabo utilizando barcos de mar, aviones, naves espaciales y telescopios terrestres. Las ciencias orientadas al campo, como la geología, la silvicultura y la geografía, también suelen utilizar la teledetección para recopilar datos para sus investigaciones.

La teledetección abarca la investigación teórica, el trabajo de laboratorio, las observaciones de campo y la recopilación de datos desde aviones y satélites terrestres artificiales. Los métodos teóricos, de laboratorio y de campo también son importantes para obtener información sobre el Sistema Solar, y algún día se utilizarán para estudiar otros sistemas planetarios de la Galaxia. Algunos de los más países desarrollados lanzan periódicamente satélites artificiales para escanear la superficie de la Tierra y estaciones espaciales interplanetarias para la exploración del espacio profundo.

Este tipo de sistema tiene tres componentes principales: un dispositivo de imágenes, un entorno de adquisición de datos y una base de detección. Como ejemplo sencillo Este sistema puede ser utilizado por un fotógrafo aficionado (base), que utiliza una cámara de 35 mm (dispositivo visualizador que forma una imagen), cargada con una película fotográfica de alta sensibilidad (medio de grabación), para fotografiar un río. El fotógrafo está a cierta distancia del río, pero registra información sobre él y luego la almacena en una película fotográfica.
Los instrumentos de obtención de imágenes se dividen en cuatro categorías principales: cámaras fotográficas y de película, escáneres multiespectrales, radiómetros y radares activos. Las modernas cámaras réflex de lente única crean una imagen enfocando la radiación ultravioleta, visible o infrarroja proveniente de un sujeto en una película fotográfica. Después de revelar la película, se realiza una película permanente (capaz de conservarla). mucho tiempo) imagen. La cámara de video le permite recibir una imagen en la pantalla; El registro permanente en este caso será la correspondiente grabación en cinta de vídeo o una fotografía tomada de la pantalla. Todos los demás sistemas de imágenes utilizan detectores o receptores que son sensibles a longitudes de onda específicas del espectro. Los tubos fotomultiplicadores y los fotodetectores semiconductores, utilizados en combinación con escáneres óptico-mecánicos, permiten registrar energía en las regiones ultravioleta, visible e infrarroja cercana, media y lejana del espectro y convertirla en señales que pueden producir imágenes en película. . La energía de microondas (energía de microondas) se transforma de manera similar mediante radiómetros o radares. Los sonares utilizan la energía de las ondas sonoras para producir imágenes en películas fotográficas.
Los instrumentos utilizados para representar imágenes están ubicados en una variedad de bases, incluso en tierra, barcos, aviones, globos y el espacio. aeronave. Todos los días se utilizan cámaras especiales y sistemas de televisión para fotografiar objetos físicos y biológicos de interés en la tierra, el mar, la atmósfera y el espacio. Se utilizan cámaras especiales de lapso de tiempo para registrar cambios en la superficie terrestre, como la erosión costera, el movimiento de los glaciares y la evolución de la vegetación.
Las fotografías e imágenes tomadas como parte de programas de imágenes aeroespaciales se procesan y almacenan adecuadamente. En Estados Unidos y Rusia, los gobiernos crean archivos para dicha información. Uno de los principales archivos de este tipo en los Estados Unidos, el Centro de datos EROS (Earth Resources Obsevation Systems), subordinado al Departamento del Interior, almacena aprox. 5 millones de fotografías aéreas y aprox. 2 millones de imágenes de satélites Landsat, así como copias de todas las fotografías aéreas e imágenes satelitales de la superficie de la Tierra en poder de la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA). Esta información es de acceso abierto. Varias organizaciones militares y de inteligencia tienen extensos archivos fotográficos y de otros materiales visuales.
La parte más importante de la teledetección es el análisis de imágenes. Dicho análisis se puede realizar visualmente, mediante métodos visuales mejorados por computadora y completamente por computadora; los dos últimos implican análisis de datos digitales. Inicialmente, la mayor parte del trabajo de análisis de datos de teledetección se realizaba examinando visualmente fotografías aéreas individuales o utilizando un estereoscopio y superponiendo las fotografías para crear un modelo estéreo. Las fotografías eran normalmente en blanco y negro y en color, a veces en blanco y negro y en color en infrarrojos o, en casos raros, multiespectrales. Los principales usuarios de los datos obtenidos de la fotografía aérea son los geólogos, geógrafos, forestales, agrónomos y, por supuesto, cartógrafos. Un investigador analiza una fotografía aérea en un laboratorio para extraer directamente información útil , luego aplíquelo a uno de los mapas base y determine las áreas que deberán visitarse durante el trabajo de campo. Después del trabajo de campo, el investigador reevalúa las fotografías aéreas y utiliza los datos obtenidos de ellas y de los estudios de campo para crear el mapa final. Utilizando estos métodos, se preparan para su publicación muchos mapas temáticos diferentes: mapas geológicos, de uso de la tierra y topográficos, mapas de bosques, suelos y cultivos. Los geólogos y otros científicos realizan estudios de laboratorio y de campo de las características espectrales de diversos cambios naturales y de civilización que ocurren en la Tierra. Las ideas de tales investigaciones han encontrado aplicación en el diseño de escáneres MSS multiespectrales, que se utilizan en aviones y naves espaciales. Los satélites terrestres artificiales Landsat 1, 2 y 4 transportaban SMS con cuatro bandas espectrales: de 0,5 a 0,6 μm (verde); de 0,6 a 0,7 µm (rojo); de 0,7 a 0,8 µm (cerca de IR); de 0,8 a 1,1 µm (IR). El satélite Landsat 3 también utiliza una banda de 10,4 a 12,5 micrones. Las imágenes compuestas estándar que utilizan el método de coloración artificial se obtienen combinando MSS con la primera, segunda y cuarta bandas en combinación con filtros azul, verde y rojo, respectivamente. En el satélite Landsat 4 con el escáner MSS avanzado, el mapeador temático proporciona imágenes en siete bandas espectrales: tres en la región visible, una en la región del IR cercano, dos en la región del IR medio y una en la región del IR térmico. Gracias a este instrumento, la resolución espacial mejoró casi tres veces (a 30 m) en comparación con la proporcionada por el satélite Landsat, que utilizaba únicamente el escáner MSS. Dado que los sensibles sensores de los satélites no fueron diseñados para imágenes estereoscópicas, fue necesario diferenciar ciertas características y fenómenos dentro de una imagen específica utilizando diferencias espectrales. Los escáneres MSS pueden distinguir entre cinco categorías amplias de superficies terrestres: agua, nieve y hielo, vegetación, afloramientos y suelo, y características relacionadas con el hombre. Un científico familiarizado con el área en estudio puede analizar una imagen obtenida en una sola banda espectral amplia, como una fotografía aérea en blanco y negro, que generalmente se obtiene registrando radiación con longitudes de onda de 0,5 a 0,7 µm (regiones verde y roja). del espectro). Sin embargo, a medida que aumenta el número de nuevas bandas espectrales, al ojo humano le resulta cada vez más difícil distinguir entre características importantes de tonos similares en diferentes partes del espectro. Por ejemplo, sólo una toma de reconocimiento del satélite Landsat utilizando MSS en la banda de 0,5-0,6 µm contiene aprox. 7,5 millones de píxeles (elementos de imagen), cada uno de los cuales puede tener hasta 128 tonos de gris, desde 0 (negro) hasta 128 (blanco). Al comparar dos imágenes Landsat de la misma área, se trata de 60 millones de píxeles; una imagen obtenida del Landsat 4 y procesada por el mapeador contiene alrededor de 227 millones de píxeles. De ello se deduce claramente que deben utilizarse ordenadores para analizar dichas imágenes.
El análisis de imágenes utiliza computadoras para comparar los valores de la escala de grises (rango de números discretos) de cada píxel en imágenes tomadas el mismo día o en varios días diferentes. Los sistemas de análisis de imágenes realizan clasificación. características específicas plan de rodaje para elaborar un mapa temático de la zona. Los modernos sistemas de reproducción de imágenes permiten reproducir en un monitor de televisión en color una o más bandas espectrales procesadas por un satélite con un escáner SMS. El cursor móvil se coloca en uno de los píxeles o en una matriz de píxeles ubicada dentro de una característica específica, por ejemplo, una masa de agua. La computadora correlaciona las cuatro bandas del SMS y clasifica todas las demás partes de la imagen de satélite que tienen conjuntos similares de números digitales. Luego, el investigador puede codificar con colores áreas de "agua" en un monitor a color para crear un "mapa" que muestre todos los cuerpos de agua en la imagen de satélite. Este procedimiento, conocido como clasificación regulada, permite la clasificación sistemática de todas las partes de la imagen analizada. Es posible identificar todos los tipos principales de superficie terrestre. Los esquemas de clasificación informática descritos son bastante simples, pero el mundo que nos rodea es complejo. El agua, por ejemplo, no tiene necesariamente una única característica espectral. En una misma toma, los cuerpos de agua pueden estar limpios o sucios, profundos o poco profundos, parcialmente cubiertos de algas o congelados, y cada uno de ellos tiene su propia reflectancia espectral (y por lo tanto su propia característica digital). El sistema interactivo de análisis de imágenes digitales IDIMS utiliza un esquema de clasificación no regulado. IDIMS coloca automáticamente cada píxel en una de varias docenas de clases. Después de la clasificación por computadora, se pueden agrupar en una sola clases similares (por ejemplo, cinco o seis clases de agua). Sin embargo, muchas áreas de la superficie terrestre tienen espectros bastante complejos, lo que dificulta distinguirlas sin ambigüedades. Un robledal, por ejemplo, puede aparecer en imágenes de satélite espectralmente indistinguible de un bosque de arces, aunque este problema se resuelve de forma muy sencilla sobre el terreno. Según sus características espectrales, el roble y el arce pertenecen a especies latifoliadas. El procesamiento informático con algoritmos de identificación del contenido de la imagen puede mejorar significativamente la imagen MSS en comparación con la estándar.
Los datos de teledetección sirven como principal fuente de información en la preparación de mapas topográficos y de uso de la tierra. Los satélites geodésicos y meteorológicos NOAA y GOES se utilizan para monitorear los cambios en las nubes y el desarrollo de ciclones, incluidos huracanes y tifones. Las imágenes satelitales de la NOAA también se utilizan para mapear los cambios estacionales en la capa de nieve en el hemisferio norte para la investigación climática y para estudiar los cambios en las corrientes marinas, lo que puede ayudar a reducir los tiempos de envío. Los instrumentos de microondas de los satélites Nimbus se utilizan para mapear los cambios estacionales en la capa de hielo en los mares Ártico y Antártico.
Los datos de teledetección procedentes de aviones y satélites artificiales se utilizan cada vez más para vigilar los pastizales naturales. Las fotografías aéreas son muy útiles en silvicultura debido a la alta resolución que pueden alcanzar, así como a la medición precisa de la cubierta vegetal y cómo cambia con el tiempo.

Los datos de teledetección constituyen una parte importante de la investigación en glaciología (relacionada con las características de los glaciares y la capa de nieve), geomorfología (formas y características del relieve), geología marina (morfología de los fondos marinos y oceánicos) y geobotánica (debido a la dependencia de vegetación sobre depósitos minerales subyacentes) y en geología arqueológica. En astrogeología, los datos de teledetección son de primordial importancia para el estudio de otros planetas y lunas del sistema solar, y en planetología comparada para el estudio de la historia de la Tierra. Sin embargo, el aspecto más interesante de la teledetección es que los satélites colocados en órbita terrestre por primera vez han brindado a los científicos la capacidad de observar, rastrear y estudiar nuestro planeta como un sistema completo, incluida su atmósfera dinámica y sus formas terrestres a medida que cambian bajo la influencia. de factores naturales y actividades humanas. Las imágenes obtenidas de satélites pueden ayudar a encontrar la clave para predecir el cambio climático, incluidos los causados ​​por factores naturales y provocados por el hombre. Aunque Estados Unidos y Rusia han estado implementando sensores remotos desde la década de 1960, otros países también están contribuyendo. Las agencias espaciales japonesa y europea planean lanzar un gran número de satélites a órbitas terrestres bajas diseñados para estudiar la tierra, los mares y la atmósfera de la Tierra.

Métodos remotos para estudiar la cobertura del suelo.

El uso de métodos aeroespaciales en la ciencia del suelo ha dado un impulso significativo al desarrollo de la cartografía y el seguimiento de la cobertura del suelo. En los años 30 del siglo XX, en los albores del uso de métodos aéreos para estudiar los recursos naturales, se observaron importantes oportunidades para utilizar imágenes remotas para compilar mapas detallados de suelos y evaluar el estado de los cultivos.

Los métodos remotos para estudiar la cobertura del suelo se basan en el hecho de que los suelos de diferentes orígenes y grados de cambios secundarios reflejan, absorben y emiten ondas electromagnéticas de diferentes zonas espectrales de diferentes maneras. Como consecuencia, cada objeto del suelo tiene su propia imagen de brillo espectral, impresa en materiales aeroespaciales. Aplicando varios métodos de procesamiento de imágenes aeroespaciales, es posible identificar diferentes suelos y sus características individuales.

Investigaciones de muchos años realizadas por científicos muestran que los suelos, dependiendo del contenido de humus, la humedad, la composición mecánica, el contenido de carbonatos, la presencia de sales, la erosión y otras características, se representan en fotografías con una amplia gama de tonos. La reflectancia espectral se ha estudiado bastante; a este respecto, cabe hacer referencia a la investigación fundamental de I. I. Karmanov, quien midió los coeficientes de reflectancia espectral en el rango de 400 a 750 nm de 4 mil muestras de suelo utilizando un espectrofotómetro SF-10.

En las fotografías en blanco y negro, los suelos tienen un tono gris, gris oscuro, mientras que la vegetación tiene un tono gris claro, claro. La excepción son los suelos salinos, erosionados y arenosos. En la zona del infrarrojo cercano (0,75–1,3 μm) de los suelos, se observa un suave ascenso de las curvas. La naturaleza y el nivel de las curvas espectrales permiten determinar de manera bastante confiable las diferencias genéticas en los suelos. Para estudiar suelos durante la fotografía multiespectral, se utilizan diferencias en el coeficiente de brillo espectral de suelos en diferentes rangos espectrales.

Al realizar estudios de suelos remotos, a menudo se observa la posibilidad de identificar suelos salinos y alcalinos. En muchos casos, esto se aplica a áreas de salinidad natural, así como a la salinización local causada por medidas de riego. Prácticamente no se trabaja en la evaluación remota de la salinización tecnogénica en relación con el desarrollo de yacimientos de petróleo y gas.

La salinización tecnogénica de los suelos en los yacimientos petrolíferos es un fenómeno bastante común; es causada por corrientes tecnogénicas que vierten a la superficie, caracterizadas por una alta mineralización del agua con predominio de cloruro de sodio en el complejo salino. La salinización provoca un cambio brusco en las propiedades del suelo y provoca el agotamiento o la degeneración de la cubierta vegetal. En primer lugar, esto se aplica a los suelos solonetzicos. Los coloides del suelo saturados con sodio sufren peptización, los agregados del suelo se desintegran y las propiedades físicas del suelo cambian. Los cambios más evidentes son la densidad, los agregados y la composición mecánica de los suelos. No menos importantes son las transformaciones del componente orgánico del suelo. En primer lugar, esto se expresa en la redistribución de las reservas iniciales de carbono orgánico del suelo a lo largo de los horizontes genéticos debido al mayor flujo de humus durante la formación de humatos y fulvatos de sodio.

De lo anterior se desprende que la salinización tecnogénica cambia drásticamente varias características del suelo y, como consecuencia, la imagen de brillo espectral de los suelos salinos y solonetzicos en los campos petrolíferos se caracteriza por una notable originalidad. Al mismo tiempo, para su identificación y cartografía se puede aprovechar una experiencia bastante rica en el estudio de territorios salinos naturales y masas de suelo salinizadas como consecuencia de medidas de riego.

La idea de la posibilidad de evaluar la salinidad de los suelos de regadío mediante datos de teledetección surgió en los años 60 del siglo XX, pero los primeros datos resultaron muy escasos. Posteriormente, a partir de estudios de zonas áridas, principalmente algodoneras, se obtuvieron resultados más detallados, surgieron ideas sobre qué información sobre la salinización del suelo se puede obtener a partir de imágenes y cuáles son los signos interpretativos de suelos de diferentes tipos de salinidad.

La necesidad de identificar variedades de suelos salinos y solonetzicos surge durante el mapeo de suelos a gran escala. Cabe señalar que tales diferencias quedan bien registradas en imágenes aéreas y de satélite debido a los cambios en el tono (color) y el patrón de la imagen. Según Yu. P. Kienko y Yu. G. Kellner, las imágenes de satélite con una resolución de más de 10 m transmiten el 100% de la información sobre las formas de las estructuras elementales del suelo para fotografías con una resolución más baja (20-30 m). , no se representan más del 80% de las áreas de suelo.

La interpretación aplicada de imágenes espaciales implica trabajar con una serie de imágenes. Se recomienda utilizar imágenes de la misma área que difieran en el brillo de las imágenes de puntos idénticos dependiendo de las propiedades y el estado de los objetos o las condiciones y parámetros de disparo. Las más utilizadas son: imágenes en diferentes rangos espectrales, imágenes multiespectrales divididas por longitudes de onda, imágenes multitemporales, imágenes en diferentes condiciones iluminación, diferentes direcciones de disparo, fotografías de diferentes escalas, resoluciones. Una de las técnicas metodológicas efectivas es la interpretación secuencial, que se utiliza en los casos en que se muestran diferentes objetos en diferentes imágenes zonales. Por ejemplo, las marismas y el grado de salinidad se registran claramente en las imágenes de la zona azul, los humedales y el grado de humedad se registran claramente en las imágenes de la zona del infrarrojo cercano. El descifrado secuencial implica el análisis de intervalos de tiempo individuales con la compilación de esquemas de descifrado multitemporales.

B.V. Vinogradov se centra en la comparación “punto por punto” o “píxel por píxel” de señales remotas para el seguimiento aeroespacial de la dinámica del suelo. Esta técnica consiste en comparar la señal remota, medida en unidades fotométricas o radiométricas, de los mismos sitios en diferentes años e interpretar los correspondientes indicadores de suelo. Método de comparación punto por punto de mediciones fotométricas y radiométricas. diferentes años bastante correcto, pero complicado. Requiere la estandarización de los recursos naturales y especificaciones técnicas tiroteo que permitiría identificación correcta los mismos puntos en imágenes sucesivas. Además, cuando se realizan comparaciones fotométricas y radiométricas punto por punto, es necesario tener en cuenta la heterogeneidad espacio-temporal del área de estudio. Las heterogeneidades temporales se eliminan comparando imágenes obtenidas durante las mismas fases agrofenológicas. Para tener en cuenta la heterogeneidad espacial, se calculan las características promedio ponderadas de los elementos que componen cada “objetivo” posterior. A modo de comparación se utilizan puntos identificados en sucesivas imágenes ubicados en campos arados y cultivos con una cobertura vegetal de hasta el 30%. Así, al comparar imágenes pancromáticas a gran escala de principios de verano, se reveló la dinámica del contenido de humus en los suelos de Kazajstán. Para la estandarización se utilizaron dos áreas ópticas de “referencia”, cuya reflectancia de los suelos es obviamente estable: se trata de marmotas con emisiones de loess en la superficie, donde el contenido de humus es insignificante y la reflectancia en el rango espectral es 0,3– 0,32; y se extiende con suelos de pradera y castaños, donde el contenido de humus es superior al 5% y el coeficiente de reflexión es el más bajo: 0,08-0,12.

La tarea de identificar suelos salinizados es una de las más importantes en el proceso de estudios remotos de recuperación de suelos. Al monitorear el régimen salino de los suelos irrigados, se evalúan el grado y tipo de salinidad del suelo, la dirección de los cambios en la salinidad de las rocas, las reservas de sal y las causas de la salinidad. La salinización del suelo se detecta por métodos remotos tanto con la aparición directa de sales en la superficie del suelo como con cambios en la reflectividad de los cultivos agrícolas debido a la pérdida de plantas individuales, su supresión y la aparición de malezas halófilas. Debido a estos fenómenos, el tono y patrón de la imagen de los suelos salinos cambia. Se llevaron a cabo numerosos estudios similares en zonas irrigadas de las cuencas de Amu Darya y Syr Darya [

Se adquirió amplia experiencia en la evaluación remota de las propiedades del suelo con la elaboración del mapa estatal de suelos de la URSS utilizando información espacial. En este caso, se utilizaron imágenes multiespectrales; los compiladores utilizaron principalmente dos canales: 0,6–0,7 (zona roja) y 0,8–1,1 μm (zona infrarroja).

La identificación de los suelos salinos se llevó a cabo durante la elaboración de un mapa de suelos a pequeña escala de Uzbekistán. Mientras se trabajaba en el mapa, se utilizaron imágenes de satélite en blanco y negro de diferentes escalas. Para las marismas, se ha establecido una estructura de imagen fotográfica con manchas y manchas finas y un tono de gris claro a gris oscuro.

Para el Pamir-Alai se compiló un mapa especializado de “Salinización del suelo”. Como señalan los autores, en las imágenes de satélite, las marismas y los suelos altamente salinos se interpretaron de manera bastante confiable basándose en el fototono y la estructura de la imagen fotográfica. Las imágenes de satélite también descifran pequeñas manchas de suelos débil y moderadamente salinos que se desarrollaron entre suelos de praderas grises no salinas; estos suelos en las imágenes tienen una imagen irregular con límites borrosos de fototonos grises claros y grises;

Los procesos de salinización se evaluaron de forma remota en la región sur de Stavropol. La salinidad natural en esta región se manifiesta principalmente en suelos formados sobre arcillas de Maikop en condiciones de mayor hidromorfismo. Los suelos predominantes ligera y moderadamente salinos presentan en fotografías aéreas un tono gris, que es el color de fondo de dichas zonas. En este contexto destacan claramente pequeñas manchas muy claras de suelos muy salinos.

Descifrar la salinidad de los suelos irrigados en zonas áridas se realiza en función del estado de la planta de algodón. La interpretación desde la superficie del suelo abierto es imposible en estas condiciones, ya que los coeficientes de brillo espectral de los suelos áridos no salinos y los suelos salinos son muy cercanos. Los principales signos descifrables de salinidad son el tono y el patrón de la fotografía. La base son dos gradaciones de tono contrastantes: oscuro - para áreas con buena condición de la planta de algodón y claro - para una superficie sin vegetación. El porcentaje de puntos de luz dentro de un campo o contorno y su tamaño permitió establecer y, a partir de datos terrestres, fundamentar estadísticamente la relación de una fotografía con el grado de salinidad en una capa de suelo de un metro de largo. Este principio permitió identificar cuatro gradaciones de salinidad del suelo durante la interpretación visual en imágenes de gran escala, tres en imágenes de mediana escala y dos en imágenes de satélite.

El estudio de los fenómenos de salinización secundaria en la zona de influencia de las aguas de infiltración se realizó mediante materiales de fotografía aérea en el sistema de riego Pravo-Egorlyk en el territorio de Stavropol (Rusia).
En los años 80 y 90 del siglo XX. La interpretación de los complejos de suelo en imágenes de satélite se llevó a cabo principalmente mediante análisis estructural-zonal. Este último consiste en la transformación óptica de fotografías y la obtención de una valoración cuantitativa del espectro de frecuencia espacial mediante el filtrado óptico de los rasgos más informativos que caracterizan la estructura espacial de la imagen. Actualmente, los satélites están equipados con equipos de escaneo óptico de alta resolución, que permiten obtener imágenes en formato digital. En este sentido, en lugar del análisis espectral óptico coherente, se utilizan otros métodos de procesamiento de datos de origen digital.

La esencia de la técnica de fusión de datos es utilizar enfoque integrado al recibir, procesar e interpretar información aeroespacial. La técnica de fusión de datos se utiliza cuando el sistema estudiado mediante métodos de teledetección está débilmente estructurado y es bastante variable en el tiempo. Por supuesto, la información sobre la salinidad del suelo entra en esta categoría, por lo que la información más obras interesantes sobre salinización del suelo, publicado recientemente.

En 2003, se publicó una revisión bastante voluminosa sobre el estado actual de los métodos de teledetección como herramienta para evaluar la salinidad del suelo. Este artículo revisa varios sensores (incluyendo fotografía aérea, satélites y aviones multiespectrales, microondas, video, geofísicos aéreos, hiperespectrales, inductómetros electromagnéticos) y enfoques utilizados para la indicación remota y el mapeo de áreas salinas. Se destaca el importante papel del procesamiento de datos iniciales de teledetección; entre los métodos más efectivos para evaluar suelos salinos, se analizan técnicas como la separación espectral, la clasificación de máxima verosimilitud, la clasificación basada en conjuntos difusos, la combinación de rangos, el análisis de componentes principales y las ecuaciones de correlación; . Finalmente, el artículo demuestra el modelado de la variabilidad temporal y espacial de la salinidad utilizando enfoques combinados que involucran técnicas de fusión y separación de datos.

En 1998-99 se llevó a cabo un trabajo experimental en gran escala sobre el uso de la teledetección para mapear la salinidad del suelo. en la provincia de Alberta (Canadá). Como parte de este trabajo, se estudiaron dos áreas clave, una con salinidad natural y la segunda con salinidad debida al riego artificial. La salinidad del suelo se monitoreó utilizando un inductómetro de salinidad electromagnético terrestre en la capa del suelo de 0 a 60 cm. La teledetección se llevó a cabo utilizando un sensor multiespectral montado en un avión. En el primer año de investigación, se obtuvieron imágenes con una resolución de 3 a 4 m, en el segundo, 0,5 m, se utilizaron cuatro rangos de ondas electromagnéticas: azul (0,45–0,52 μm), verde (0,52–0,60 μm). rojo, de una forma u otra, utiliza elementos de la tecnología Data Fusion.

V. I. Pridatko y Yu M. Shtepa utilizaron los procedimientos “ERDAS Image 8.4” para analizar imágenes de satélite y clasificar la superficie terrestre de la península de Crimea. A partir de la interpretación de cuatro imágenes ETM del Landsat-7 obtenidas en 1999 y 2000, se desarrollaron clasificaciones de la superficie terrestre de Crimea, incluida la identificación de zonas salinas.

D. A. Maternite considera el uso de modelos difusos para mejorar la eficiencia de la identificación de tipos de suelos salinos basándose en datos de teledetección. Estudió imágenes Landsat TM tomadas sobre una zona salina de Bolivia. La modelización mediante conjuntos difusos permitió aumentar la precisión de los resultados; la separación de suelos con salinidad de tipo cloruro-sulfato del tipo sulfato-cloruro se logró en el 44% de los casos. Se obtuvo una mayor precisión al separar suelos solonchaks de cloruro de sulfato y suelos solonetzicos; los datos más informativos resultaron estar en los rangos espectrales del infrarrojo cercano y térmico.

Para mapear suelos salinos, se propone utilizar clasificaciones multitemporales integradas de datos de teledetección, propiedades físicas y químicas de los suelos y atributos de las formas terrestres. Se procesan e ingresan en el SIG tres sistemas expertos que utilizan conjuntos difusos y reglas lingüísticas de conjuntos difusos para formalizar el conocimiento experto sobre la posibilidad real de cambio. Los sistemas utilizan el método de importación semántica de conjuntos no difusos, lo que permite integrar datos heterogéneos en bases de datos según las reglas de los conjuntos difusos. El resultado del sistema son tres mapas que representan "cambios plausibles", "naturaleza de los cambios" y "magnitud (tamaño) de los cambios". Luego, estos mapas se combinan con información del paisaje presentada en varias capas SIG.

Otro trabajo de D. A. Mothernight muestra que la vegetación tolerante a la sal como indicador para separar suelos salinos y alcalinos de suelos no modificados no siempre es aplicable cuando se utilizan sensores ópticos Landstat TM o Spot. Los materiales de radar son más eficaces para este fin. El método de conjunto difuso se utiliza para clasificar imágenes de satélite de radar (JERS-1). La experiencia adquirida indica que la clasificación de los datos de radar proporciona una determinación fiable (la precisión general es del 81%) de las zonas degradadas debido a los procesos de salinización y solonetzización. Los principales problemas surgen debido a la diferente rugosidad del suelo; ciertas clases de rugosidad superficial en suelos salinos y solonetzicos se clasifican erróneamente como inalteradas.

Se utilizaron técnicas de teledetección que utilizan el tipo y la condición de la vegetación como indicador de la salinidad del suelo para proporcionar una evaluación espacial amplia de la salinidad y las inundaciones en los condados oriental y occidental de Ukaro, Australia. En la cuenca de los ríos Murray y Darling (Australia) se llevaron a cabo estudios de las características espectrales de suelos salinos en zonas de regadío.

En la parte sureste del valle de Harran (Turquía), donde los suelos salinos son bastante comunes, se han llevado a cabo investigaciones para evaluar el impacto de la salinidad del suelo en los cultivos mediante el uso de SIG y tecnologías de teledetección.

Se utilizó la interpretación integrada de fotografías aéreas para identificar distintos grados de tierras de cultivo salinas y tierras baldías en la provincia de Shanxi (China); según los autores, se logró una reproducibilidad del 90%. Se procesaron imágenes Landsat TM para evaluar el grado de salinización y urbanización del suelo. de áreas agrícolas en el delta del Nilo y en las áreas adyacentes, con fecha de 1984-93. Los resultados del procesamiento de imágenes multitemporales mostraron que para el 3,74% de las tierras agrícolas en el delta, la productividad del suelo está disminuyendo.

En la provincia de Ismailia, Egipto, se llevó a cabo un estudio sobre la viabilidad de establecer la salinidad de suelos que contienen yeso utilizando datos Landsat TM. Mediante una clasificación de imágenes controlada, los suelos que contienen yeso se separan de los suelos salinos y de otros suelos. La forma más eficaz de separar suelos que contienen yeso y suelos salinos es utilizar el rango térmico.

El uso de materiales de imágenes de satélite ha permitido desarrollar una nueva dirección en el estudio de la salinidad del suelo. Como muestra el análisis, en muchos países se llevan a cabo investigaciones, independientemente de si poseen o no naves espaciales. Las más utilizadas para la investigación son las imágenes de satélite Landsat, cuya ventaja es la presencia de muchos canales de imágenes, accesibilidad, resolución, buena vinculación y corrección.

El problema de la indicación remota de la salinidad del suelo es grave, especialmente en países con climas áridos (Australia, India, Turquía, sur de Rusia, etc.). Casi siempre, el uso de métodos remotos para evaluar la salinización del suelo natural y de regadío produce buenos resultados. En muchos casos, los investigadores no se basan tanto en el estudio de las características del suelo, sino en el grado de degradación de la vegetación en las marismas y solonetzes. Los cambios en la cubierta vegetal también pueden utilizarse para identificar y evaluar suelos tecnogénicamente salinos. Pero también se caracterizan por tales características distintivas, como una configuración peculiar de halos y una marcada diferencia con los suelos no modificados en muchas características, incluso en la capa superficial superior. Las técnicas modernas para procesar imágenes de satélite fuente con la resolución adecuada permiten identificar con seguridad dichos efectos. Dado que la salinización tecnogénica del suelo siempre está asociada con la presencia de una instalación tecnológica, el área de búsqueda de sitios de contaminación se puede reducir significativamente si se tiene un mapa preciso de los objetos que son contaminantes potenciales del suelo. Dicho mapa se crea utilizando tecnologías GIS, y la disponibilidad de imágenes satelitales de resolución media y alta de naves espaciales (SC) Landsat, SPOT, Ikonas, QuickBird en combinación con herramientas de procesamiento integradas en programas modernos, por ejemplo ERDAS Imagine, nos permite resolver el problema de evaluar la salinización del suelo provocada por el hombre en yacimientos de petróleo y gas.

Tecnología de teledetección ( a. teledetección, métodos de distancias; norte. Fernerkundung; F. teledetección; Y. métodos a distancia), es el nombre general de los métodos de estudio de objetos terrestres y espaciales. significa cuerpos sin contacto. distancia (por ejemplo, desde el aire o desde el espacio) dec. dispositivos en diferentes regiones del espectro. D. m. permiten evaluar las características regionales de los objetos en estudio, que se revelan a grandes distancias. El término se generalizó después del lanzamiento del primer satélite del mundo en 1957 y de que los búhos fotografiaran la cara oculta de la Luna. automático estación "Zond-3" (1959).
Existen métodos de radiación activa basados ​​​​en el uso de la radiación reflejada por los objetos después de la irradiación de sus artes. fuentes, y los pasivos, que estudian las suyas. Radiación de los cuerpos y radiación solar reflejada por ellos. Dependiendo de la ubicación de los receptores, las ondas de radio se dividen en terrestres (incluidas las de superficie), aéreas (atmosféricas o aero) y espaciales. Según el tipo de soporte del equipo de imágenes electrónicas, se distingue entre imágenes de aviones, helicópteros, globos, cohetes e imágenes por satélite (en la investigación geológica y geofísica: fotografía aérea, imágenes aerogeofísicas e imágenes espaciales). Selección, comparación y análisis de características espectrales en diferentes rangos electromagnéticos. La radiación le permite reconocer objetos y obtener información sobre su tamaño, densidad y propiedades químicas. composición, física propiedades y condición. Para buscar minerales y fuentes radiactivos, la banda g se utiliza para establecer sustancias químicas. composición de suelos y suelos - parte ultravioleta del espectro; el rango de luz es el más informativo al estudiar suelos y plantas, cobertura, IR: proporciona estimaciones de la temperatura de la superficie de los cuerpos, ondas de radio: información sobre la topografía de la superficie, composición mineral, humedad y propiedades profundas de formaciones naturales y capas atmosféricas. .
Según el tipo de receptor de radiación, los medidores de radiación se dividen en visuales, fotográficos, fotoeléctricos, radiométricos y de radar. En el método visual (descripción, valoración y bocetos), el elemento registrador es el ojo del observador. Fotográfico Los receptores (0,3-0,9 µm) tienen un efecto de acumulación, pero son diferentes. Sensibilidad en diferentes regiones del espectro (selectiva). fotovoltaica Los receptores (la energía de la radiación se convierte directamente en una señal eléctrica mediante fotomultiplicadores, fotocélulas y otros dispositivos fotoelectrónicos) también son selectivos, pero más sensibles y menos inerciales. Para abdominales. energético Las mediciones en todas las regiones del espectro, y especialmente en IR, utilizan receptores que convierten la energía térmica en otros tipos (con mayor frecuencia en eléctrica) para presentar datos en forma analógica o digital en medios de almacenamiento magnéticos y otros para su análisis utilizando una computadora. La información de video obtenida por televisión, escáner (Fig.), cámaras panorámicas, imágenes térmicas, radar (visión lateral y panorámica) y otros sistemas le permite estudiar la posición espacial de los objetos, su prevalencia y vincularlos directamente al mapa. .

La información más completa y confiable sobre los objetos en estudio la proporciona la imagen multicanal: observaciones simultáneas en varios rangos espectrales (por ejemplo, en las regiones visible, IR y de radio) o radar en combinación con un método de imagen de mayor resolución.
En geología, los datos geométricos se utilizan para estudiar el relieve, la estructura de la corteza terrestre y las fuerzas magnéticas y gravitacionales. Campos de la Tierra, desarrollos teóricos. principios de automatización sistemas cosmofotogeoles. mapeo, búsqueda y previsión de yacimientos; investigación de características geológicas globales. objetos y fenómenos, obteniendo datos preliminares sobre la superficie de la Luna, Venus, Marte, etc. El desarrollo de D. m. bases (laboratorios de satélites, estaciones aéreas de globos, etc.) y técnicas. equipo (introducción de tecnología criogénica que reduce el nivel de interferencia), formalización del proceso de descifrado y creación sobre esta base de métodos mecánicos para procesar información que den máx. objetividad de las valoraciones y correlaciones. Literatura: Aerométodos de investigación geológica, Leningrado, 1971; Barrett E., Curtis L., Introducción a la geociencia espacial. Métodos remotos para estudiar la Tierra, trad. Del inglés, M., 1979; Gonin G. B., Fotografía espacial para el estudio de los recursos naturales, Leningrado, 1980; Lavrova N.P., Stetsenko A.F., Fotografía aérea. Equipo de fotografía aérea, M., 1981; Métodos de radar para estudiar la Tierra, M., 1980; "Explorando la Tierra desde el espacio" (desde 1980); Teledetección: un enfoque cuantitativo, trad. Del inglés, M., 1983; Teicholz E., Procesamiento de datos satelitales, "Datamation", 1978, v. 24, núm. 6. K. A. Zykov.

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