Ресурсный аэрокосмический центр ИрГТУ по приему и автоматизированной обработке данных дистанционного зондирования

УДК 528.7

Л.А. Пластинин, Б.Л. Тальгамер, А.В. Загибалов, В.П. Ступин ИрГТУ, Иркутск

РЕСУРСНЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ ЦЕНТР ИРГТУ ПО ПРИЕМУ И АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ОБРАБОТКЕ ДАННЫХ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ

Реалии нашего времени таковы, что применение данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) для изучения природных и социальноэкономических явлений и процессов в решении многих административно -управленческих и производственных задач стало насущной необходимостью. В то же время на региональном уровне имеет место острая нехватка специалистов в этих областях, отсутствие специализированных центров по получению, обработке и распределению данных ДЗЗ потребителям, а также необходимость объединения усилий заинтересованных организаций для решения перечисленных проблем. Очевидно, что в подобных центрах должны работать специалисты в областях дистанционного зондирования, обработки аэрокосмической информации, математического моделирования, геодезии, картографии, кадастра, геологии, экологии, исследования и рационального использования природных ресурсов и др. [1]. Перечисленные соображения отчетливо прозвучали в выступлениях и заключительном Постановлении участников 2-й Региональной научно-практической конференции «Геодезия, картография, кадастровое и маркшейдерское дело в освоении природных ресурсов Байкальского региона», которая состоялась в Иркутском государственном техническом университете (ИрГТУ) 23-25 марта 2006 года.

Отмеченные причины предопределили формирование в ИрГТУ Ресурсного аэрокосмического центра (РАЦ) коллективного пользования по приему и автоматизированной обработке ДЗЗ. РАЦ создается по инициативе ИрГТУ, согласованной с другими организациями Иркутска, заинтересованными в своевременном получении кондиционных данных ДЗЗ и подготовке специалистов соответствующего профиля. В их число входят: академические институты Иркутского научного центра СО РАН (Институт географии им В.Б.Сочавы (ИГ), Институт солнечно-земной физики (ИСЗФ), Институт земной коры (ИЗК), Институт геохимии (ИГеох.), отраслевой институт МПР ВостСибНИИГиМС, а также с производственные топографо-геодезические и картографические предприятия Иркутска (ФГУП ВостСибАГП Роскартографии, ФГУП филиал Госземкадастрсъемка (ВИСХАГИ), НУПКЦ «Сибэкокарта», филиал ОАО РЖД «Желдорпроект», структуры военнотопографической службы ВТУ МО РФ).

Целями создания Иркутского РАЦ являются:

- Проведение фундаментальных и прикладных исследований, связанных с использованием данных ДЗЗ в различных областях управления, науки и производства;

- Реализация программ и проектов в интересах мониторинга природных и антропогенных ландшафтов Байкальского региона, контроля чрезвычайных ситуаций, геодезии, картографии, решения управленческих и специальных задач;

- Разработка методов и методик обработки данных ДЗЗ;

- Создание различных ГИС Байкальского региона;

- Подготовка, переподготовка и повышение квалификации специалистов в области получения и автоматизированной обработки ДЗЗ;

- Научно-технического и методического обеспечения НИР, учебного процесса и совместных научно-производственных работ,

Для достижения указанных целей РАЦ ИрГТУ в своей деятельности решает ряд фундаментальных задач, характерных для постановки мониторинга природных и антропогенных систем [2].

Одной и важных задач в этой области является сбор, систематизация, обработка и создание баз аэрокосмических данных на Байкальский регион. Для этого необходимо постоянно осуществлять:

- Оперативный прием спутниковых сканерных и радиолокационных данных спутников NOAA (радиометр ARHVR), Метеор-3М (сканер МСУ-Э), Terra и Aqua (MODIS), Irs-1C/1D (PAN и LISS). RADARSAT (SAR) антенными комплексами типа УниСкан, СканЭкс, СканЭр;

- Получение снимков из сети Интернет (SPOT, Terra, Ресурс-О) или через отечественных федеральных дистрибьютреров «Аэрокосмос», «ГеоНадир», «Совинформспутник», «Геокосмос», «СовЗонд» и др. (Ресурс-Ф, Ландсат, ICONOS, QuickBird и др.);

- Предварительную, статистическую и тематическую обработку первичных данных ДЗЗ (геометрическая нормализация космических изображений, фотометрическая коррекция, создание синтезированных изображений).

- Создание и постоянную актуализацию компьютерных баз данных ДЗЗ (аэросъемочных, космических, панхроматических, спектрозональных, радиолокационных, спектральных характеристик и т.п.), дупликацию снимков, предоставление космических изображений из архива;

- Создание фотокарт, топографических и тематических карт на основе ДЗЗ (получение полного покрытия территории - мозаики из нескольких снимков, изготовление фактографической части дистанционной основы разного рода карт, составление и обновление топографических и различных тематических карт на основе дешифрирования данных ДЗЗ).

Другая задача РАЦ - мониторинг промышленных и природных ландшафтов и ресурсов Байкальского региона, который включает:

- Информационное обеспечение ведения кадастров и управления территориями;

- Мониторинг объектов техносферы (гидротехнических сооружений, ТЭЦ, предприятий алюминиевой и нефтегазовой промышленности, выявление промышленной и транспортной загрязненности городов;

- Актуализацию сведений о состоянии объектов горнодобывающей промышленности, экологический мониторинг освоения новых крупных минеральных месторождений Иркутской области, Усть-Ордынского Бурятского автономного округа и смежных территорий;

- Мониторинг крупных линейных сооружений нефтегазовой отрасли в Байкальском регионе и сопредельных территориях (контроль утечек в трубопроводах, оперативное выявление нефтяных загрязнений на суше и акватории озера Байкал и водохранилищ Ангарского каскада;

- Мониторинг состояния сельскохозяйственных угодий, оценка состояния и степени деградации земель;

- Инвентаризация таежных лесов региона, определение видового состава, бонитета, динамики лесного покрова, оценка процессов лесовосстановления, лесопатологический мониторинг;

- Выявление и картирование гарей, вырубок и нарушений границ лицензионных участков;

- Мониторинг национальных парков, заповедников и заказников Байкальского региона;

- Оперативное выявление, контроль динамики и оценка последствий лесных пожаров;

- Локализация и мониторинг паводков и наводнений, слежение за динамикой ледостава и освобождения ото льда акватории Байкала и других водоемов региона;

- Мониторинг атмосферных явлений, облачного покрова, источников аэрозольно-дымовых загрязнителей атмосферы;

- Выявление загрязнителей водных объектов и снежного покрова;

- Выявление и картирование опасных геологических процессов (сели, лавины, оползни, мерзлотные явления);

- Ведение «дежурных» оперативных экологических карт.

Следующей важной задачей РАЦ является создание коллективных, постоянно актуализируемых геоинформационных продуктов на территорию Байкальского региона, на основе широкомасштабных комплексных теоретических и экспериментальных исследований и использования ГИС-технологий и данных ДЗЗ. В число таких продуктов входят цифровые топографические и тематические карты, серии карт, атласы и др. Таким образом, в комплексе должна быть создана ГИС регионального охвата -информационная система, предназначенная для анализа геопространства и управления его развитием на основе создаваемых и сохраняемых частных геоинформационных моделей с учетом пространственно временных факторов [3]. Создание такой ГИС значительно облегчит решение многих проблем Байкальского региона в целом, г. Иркутска и других промышленных центров

региона в частности, больших хозяйственных комплексов (ЛПК, горнодобывающих, нефтеперерабатывающих, алюминиевых, авиационных комплексов и др.) и территорий освоения различных природных ресурсов (лесных, земельных, водных и других).

Наконец, завершающая задача РАЦ заключается в подготовке, переподготовке и повышении квалификации специалистов по дистанционному зондированию и, в целом, по геоинформационным технологиям. Практика показывает, что спрос на таких специалистов постоянно растет и в обозримом будущем эта тенденция вряд ли изменится. В то же время учебно-методической и технической литературы в этой области крайне недостаточно. В связи с этим считаем, что основными направлениями работы по решению этой задачи РАЦ являются:

- Профессиональная ориентация молодежи в региональных школах, лицеях и колледжах;

- Расширение набора специальностей при подготовке специалистов высшей школы, гибкое сочетание технической и землеведческой направленности образования;

- Актуализация учебно-методической и учебно-технической базы вузов, широкое внедрение в обучение передовых компьютерных технологий;

- Повышение эффективности прохождения производственных практик в этой области с ориентацией на дальнейшее оптимальное трудоустройство студентов;

- Организация учебных классов, взаимных стажировок, курсов повышения квалификации преподавателей и специалистов, изучение новых технологий непосредственно в научных и производственных учреждениях и организациях - членах РАЦ;

- Регулярное проведение региональных научных, практических и методических конференций и круглых столов по наиболее актуальным вопросам ДЗЗ и ГИС-технологий в регионе.

Отмечая большие преимущества коллективной организации и пользования ресурсами центра по дистанционному зондированию, позволяющие легче решать вопросы финансового, методического и технического характера, нам также представляется, что еще одной сильной стороной созданного РАЦ является его модульная структура. Входящие в его состав предприятия и организации всегда могут безболезненно войти в РАЦ и выйти из него. Они являются самостоятельными структурами, решающими свои собственные задачи, и создающие на базе коллективного банка данных ДЗЗ свои специфические геоинформационных модели, ориентированные на специфику данной организации, и одновременно обогащающие региональную ГИС.

В качестве примера остановимся на некоторых аспектах модуля РАЦ, сформированного в ИрГТУ на базе выполненных на кафедре инженерной геодезии и картографии университета совместно с институтом географии СО

РАН за предыдущие годы разработок в области аэрокосмического мониторинга Прибайкалья [4,5].

Характерной особенностью данного модуля является двухуровневая структура его функционирования:

РАЦ на первом уровне - Межведомственный региональный центр коллективного пользования научно-техническим оборудованием, полученными данными и результатами их обработки;

РАЦ на втором уровне - межфакультетский центр обработки своих материалов и наработок на базе коллективного пользования материалами ДЗЗ и научно-техническим оборудованием;

РАЦ в составе ИрГТУ планируется создавать с использованием материально-технической базы горного, геологического, строительного, транспортного, кибернетики, и других факультетов университета.

В составе РАЦ ИрГТУ формируются:

- Станция по приему космической информации;

- Научно-исследовательская и научно-методическая лаборатория по вводу и автоматизированной обработке геоизображений (аэрокосмических, картографических и пр.);

- Автоматизированный сервер-центр по хранению, размножению и передаче цифровой геоинформации и геопродукции научным, учебным и производственным организациям Байкальского региона, с приоритетом для Иркутской области и Усть-Ордынского БАО.

В качестве материально-технической основы РАЦ ИрГТУ выступают:

- Базы полевых учебных геодезической, картографической и геологических практик и эталонные участки на Байкале, в Тункинской котловине Республики Бурятия, северных таежных территориях Иркутской области и в степных районах Усть-Ордынского БАО;

- Вычислительный центр ИрГТУ и факультетские компьютерные классы;

- Лаборатория фотограмметрии и аэрокосмических методов;

- Парк геодезических электронных спутниковых и наземных приборов;

- Мультимедийная проекционная аппаратура;

- Программные комплексы цифровой фотограмметрии и картографии (Панорама, АutoCad, Фотомод, МарШо, Талка, Нева);

- Архив космических снимков, полученных, в основном с помощью отечественных спутниковых систем серии Ресурс-Ф в последней четверти XX века;

- Атласы, топографические, инженерно-экологические и природохозяственные карты районов Иркутской области, Усть-Ордынского БАО и Республики Бурятия.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Книжников Ю.Ф. Аэрокосмическое зондирование. Методология, принципы, проблемы. - М.: Изд-во МГУ, 1997.

2. Научный центр проблем аэрокосмического мониторинга. - М.: ЦПАМ «Аэрокосмос»,

2004.

3. Карпик А.П. Методологические и технологические основы геоинформационного обеспечения территорий. - Новосибирск: СГГА, 2004.

4. Пластинин Л.А., Ступин В.П., Котельникова Н.В. Картографо-космический мониторинг антропогенных ландшафтов Прибайкалья. - ГЕО-Сибирь-2005. т.5. Мониторинг окружающей среды, геоэкология, дистанционные методы зондирования Земли: Сб. материалов научного конгресса Геосибирь-2005. - Новосибирск: СГГА, 2005.

5. Пластинин Л.А., Бардаш А.В., Батуев А.Р., Кириченко Ю.А., Клевцов Е.В., Котельникова Н.В., Плюснин В.М., Ступин В.П., Торосян П.Р. Дистанционное зондирование и экологическое картографирование в космическом мониторинге таежных экосистем Прибайкалья // Сборник научных докладов к 10-летию программы «Университеты России». - С-Пб, 2002.

© Л.А. Пластинин, Б.Л. Тальгамер, А.В. Загибалов, В.П. Ступин, 2006