Геоэкологический мониторинг В-7

1. Значение аэрокосмической информации для геомониторинга биоресурсов.

Носителем информации при  аэрокосмических съемках является многоспектральное отраженное излучение, характеризующее оптические свойства природных объектов. По этим свойствам можно судить о состоянии и строении последних. Оптические свойства объектов меняются в течение года, сезона и суток. На них оказывает влияние целый ряд природных факторов и явлении [5, 19].

При аэрокосмических исследованиях  земная поверхность изучается в  видимой и ближней инфракрасной области спектра (визуальные наблюдения, телевизионная съемка, фотосъемка), а также в других частях спектра (инфракрасная, радиолокационная, спектрометрическая съемка), кроме того, выполняется  ряд специальных съемок. Характеристики основных видов аэрокосмических съемок приведены в табл. 1 [10].

В настоящее время основной объем информации, полученной при  дистанционных исследованиях, представлен  материалами, отснятыми в видимой  области спектра (длины волн λ = 0,38...0,76 мкм). Видимое излучение с различной длиной волны воспринимается глазом в виде светового и цветового изображения объектов.

Для получения наиболее полной информации об объекте исследований - реке с ее долиной, поймой, руслом, по возможности следует одновременно рассматривать материалы съемок, выполненных в различных диапазонах спектра.

Аэровизуальные  наблюдения проводятся с вертолета или с самолета с целью общего осмотра района работ, контроля полноты и достоверности выполненного дешифрирования, выделения границ затопления пойм, ледовой разведки на реках и озерах. Аэровизуальные наблюдения выполняются по маршрутам, заранее намеченным на картах или фотосхемах, иногда проводятся одновременно с аэрофотосъемкой и часто сопровождаются перспективной съемкой любительской камерой. Наблюдаемые объекты наносятся на карты (снимки) кодовыми обозначениями [38].

При наблюдениях из космоса  скорость перемещения космического корабля (8 км/с) резко ограничивает время разового наблюдения, но позволяет  повторить наблюдение через небольшой  промежуток времени. Выбор объектов наблюдения ограничен орбитой, которая  может проходить вдоль или  поперек долин крупных рек. При  большой обзорности, высокой разрешающей  способности аппаратуры и смене  одного региона другим возможно выделение  региональных особенностей у рек, видимых  с выбранной орбиты [5, 8].

1. Альтер С.П. Ландшафтный метод дешифрирования аэрофотоснимков. - М.; Л: Наука, 1966. - 88 с.

2. Беркович К.М., Кирик О.М., Сваткова Т.Г., Чалов Р.С. Карта «Русловые процессы на реках СССР для высшей школы и методика се составления». - М.: Вестник МГУ, 1982, вып. 5, с. 10-16.

3. Бобир Н.Я., Лобанов А.Н., Федорук Г.Д. Фотограмметрия. - М.: Недра, 1974. - 472 с.

4. Богомолов Л.А. Дешифрирование аэроснимков. - М.: Недра, 1976. - 146 с.

5. Брюханов А.В., Господинов Г.В., Книжников Ю.Ф. Аэрокосмические методы в географических исследованиях. - М.: Изд-во МГУ, 1982. - 232 с.

6. Виноградов Б.В., Кондратьев К.Я. Космические методы землеведения. - Л.: Гидрометеоиздат, 1971. - 192 с.

7. Виноградов Б.В. Космические методы изучения природной среды. - М.: Мысль, 1976. - 286 с.

8. Виноградов Б.В. Преобразованная земля. - М.: Мысль, 1981. - 296 с.

9. Водные ресурсы рек  зоны БАМ / Под ред. А.И. Чеботарева, Б.М. Доброумова. - Л.: Гидрометеоиздат, 1977. - 272 с.

10. Востокова Е.А. Использование аэрокосмических фотоснимков при гидрогеологических исследованиях в пустынях. - М.: Недра, 1980.

11. Временные методические  рекомендации по использованию  спутниковой информации. Оценка затоплений речных пойм. - Л.: Гидрометеоиздат, 1982. - 48 с.

12. Глушков В.М., Комаров В.Б. Применение радиолокационной аэросъемки при геолого-географических исследованиях.- Л.: Недра, 1981.- 240 с.

13. Гонин Г.Б. Космическая фотосъемка для изучения природных ресурсов. - Л.: Недра, 1980. - 320 с.

14. Гравис Г.Ф. Склоновые отложения Якутии (условия накопления и промерзания, криогенное строение). - М.: Недра, 1969. - 128 с.

15. Гришанин К.В. Теория руслового процесса. - М.: Транспорт, 1972. - 216 с.

16. Дешифрирование многозональных  аэрокосмических снимков. Альбом. - М.: Наука, 1982. - 52 с.

17. Живичин А.Н., Соколов В.С. Дешифрирование фотографических изображений. - М.: Недра, 1980. - 254 с.

18. Исследования природной  среды с пилотируемых орбитальных  станций / Под ред. К.Я. Кондратьева. - Л.: Гидрометеоиздат, 1972. - 400 с.

19. Калинин Г.П., Курилова Ю.В., Колосов П.А. Космические методы в гидрологии. - Л.: Гидрометеоиздат, 1977. - 184 с.

20. Кац Я.Г., Рябухин А.Г., Трофимов Д.М. Космические методы в геологии. - М.: Изд-во МГУ, 1976. - 248 с.

21. Кирик О.М., Сваткова Т.Г., Чалов Р.С. Изучение русловых процессов на примере Вилюя. - В кн.: Космическая съемка и тематическое картографирование. М., 1980, с. 113-118.

22. Комаров В.Б., Старостин В.А., Наявро Б.П. Радиолокационная аэросъемка и ее значение в комплексе аэро- и космических методов геологических исследований. - В кн.: Исследования природной среды космическими средствами. Геология и морфология. - М., 1973.

23. Кондратьев Н.Е., Попов И.В., Снищенко Б.Ф. Основы гидроморфологической теории руслового процесса. - Л.: Гидрометеоиздат, 1982. - 272 с.

24. Копалиани З.Д., Ромашин В.В. Проблемы русловой динамики горных рек. - Труды ГГИ, 1970, вып. 183, с. 81-98.

25. Копалиани З.Д., Цхададзе В.С. Типы речных русел Западной Грузии. - Труды ГГИ, 1972, вып. 195, с. 20-32.

26. Кудрицкий Д.М., Попов И.В., Романова Е. А. Основы гидрографического дешифрирования аэроснимков. - Л.: Гидрометеоиздат, 1956. - 344 с.

27. Кучко Л.С. Аэрофототопография. - М.: Наука, 1974. - 272 с.

28. Лобанов А.Н. Аэрофотография. - М.: Недра, 1978. - 276 с.

29. Маккавеев Н.И. Русло реки и эрозия в ее бассейне. - М.: Изд-во АН СССР, 1955. - 346 с.

30. Методические указания управлениям Гидрометслужбы № 72. Определение поверхностных скоростей течения (расходов воды) рек с помощью аэрофотосъемки и фотосъемки с берега. - Л.: Гидрометеоиздат, 1966. - 112 с.

31. Методические рекомендации по измерению расходов воды рек аэрометодами. - Л.: Гидрометеоиздат, 1974. - 134 с.

32. Нефедов К.Е., Попова Г.А. Дешифрирование грунтовых вод по аэрофотоснимкам. - Л.: Гидрометеоиздат, 1969. - 180 с.

33. Олюнин В.Н. Происхождение рельефа возрожденных гор. - М.: Наука, 1978.

34. Оспенников Е.Н., Труш Н.И., Чижов А.Б., Чижова Н.И. Экзогенные геологические процессы и явления. Южная Якутия. - М.: Изд-во МГУ, 1980. - 228 с.

35. Пиньковский С.И. Типы речных русел Северо-Востока СССР и полуострова Камчатка. - Труды ГГИ, 1966, вып. 120, с. 55-97.

36. Попов И.В. Аэрофотосъемка и изучение вод суши. - Л.: Гидрометеоиздат, 1960. - 188 с.

37. Прокачева В.Г., Снищенко Д.В., Усачев В.Ф. Дистанционные методы гидрологического изучения зоны БАМа. - Л.: Гидрометеоиздат, 1982. - 224 с.

38. Рекомендации по учету руслового процесса при проектировании ЛЭП. - Л.: Гидрометеоиздат, 1973.

39. Рекомендации по размещению и проектированию рассеивающих выпусков сточных вод. - М.: Стройиздат, 1981. - 224 с.

40. Рекомендации по учету деформаций речных русел при проектировании инженерных сооружений на реках зоны Байкало-Амурской железнодорожной магистрали. - Л.: Гидрометеоиздат, 1983. - 72 с.

41. Симонов Ю. Г. Региональный геоморфологический анализ. - М.: Изд-во МГУ, 1972. - 250 с.

42. Смирнов Л.Е. Теоретические основы и методы географического дешифрирования аэроснимков. - Л.: Изд-во ЛГУ, 1967. - 214 с.

43. Смирнов Л.Е. Аэрокосмические методы географических исследований. - Л.: Изд-во ЛГУ, 1975.

44. Снищенко Б.Ф. Типы руслового процесса и их возникновение. - Труды ГГИ, 1980, вып. 263, с. 4-40.

45. Снищенко Б.Ф. Русловой процесс на урбанизированных участках рек. - В кн.: Гидрологические аспекты урбанизации. М., 1978, с. 51-60.

46. Снищенко Д.В. Использование аэрокосмической информации для прогноза руслового процесса на обширных территориях. - В кн.: Доклады XII Конференции Придунайских стран по гидрологическим прогнозам. Братислава, 1984, т. 4-7.

47. Снищенко Д.В. Опыт использования материалов аэрофотосъемки для оценки руслового процесса рек зоны БАМ. - Труды ГГИ, вып. 276, 1980, с. 100-107.

48. Снищенко Д. В. Возможности использования телевизионных снимков с ИСЗ «Метеор» для оценки типов руслового процесса. - Труды ГГИ, вып. 299, 1984, с. 55-59.

49. Снищенко Д.В. Наледная многорукавность как характерный тип руслового процесса на реках зоны БАМ. - Труды ГГИ, вып. 299, 1984, с. 59-63.

50. Толстихин О.Н. Наледи и подземные воды Северо-Востока СССР. - Новосибирск: Наука, 1974, - 164 с.

51. Хайдаров Р.М. Динамика дельты реки Или. - Труды ГГИ, вып. 160, 1968, с. 180-221.

52. Хуторцев И.И. Влияние концентрированных рубок леса на эрозию горно-лесных почв. - В кн.: Эрозия почв в Бурятской АССР и организация борьбы с ней. - Улан-Удэ, 1964, с. 201-210.

53. Шилин Б.В. Тепловая аэрофотосъемка при изучении природных ресурсов. - Л.: Гидрометеоиздат, 1980. - 248 с.

54. Шумков И.Г. Речная аэрогидрометрия. - Л.: Гидрометеоиздат, 1982. - 208 с.

55. Чалов Р.С. Географические исследования русловых процессов. М.: Изд-во МГУ, 1979. - 232 с.

56. Чернов А.В. Геоморфология пойм равнинных рек. - М.: Изд-во МГУ, 1983. - 198 с.

Современный уровень исследований лесных экосистем обуславливает  необходимость обработки больших  массивов данных, связанных с характеристикой  их биоразнообразия, т.е. создания специальной информационной системы, позволяющей осуществлять систематизацию и анализ материалов в рамках территориальных единиц разного масштаба. В этих целях ставилась задача разработать программу научно-технического обеспечения мониторинга биоразнообразия на основе 
создания ГИС-технологий и использования аэрокосмической информации. Формирование этой целевой программы включало разработку процедур, позволяющих проводить обобщение, стандартизацию и анализ разнородных данных о состоянии лесов для получения оперативного представления о текущем состоянии лесных территорий и прогноза динамики.

Разработка данной программы  сопровождалась решением ряда научно-методических задач:           

 разработка тематического  содержания и базовых алгоритмов  ГИС;           

 подбор типовых информационных  материалов, формирование картографических  и семантических баз данных  с совмещением разнородных картографических  материалов;           

 выбор параметров и  оптимальных оценочных процедур  для определения таксономического  и экосистемного биоразнообразия лесов, расчет индексов разнообразия для отдельных территорий;           

 биологическая интерпретация  ДДЗ с помощью выявленных характеристик  лесных территорий;           

 разработка приемов  многоуровневой генерализации параметров  биоразнообразия;           

 автоматизация базовых  операций по вводу и преобразованию  данных, поддержка разнообразных  форматов импорта/экспорта данных, простая и ясная визуализация  исходных данных, результатов их  преобразований и анализа.

В соответствии с основными  задачами мониторинга природных  объектов с использованием ГИС выполняются  инвентаризационные, аналитические  и прогнозные функции, на основе которых  должны строиться организационно-управленческие функции со стороны ЛПР. Структура  информационной системы включает три блока, образующих единую ГИС «Мониторинг биоразнообразие лесов России». На рисунке представлено содержание инвентаризационного и аналитического блоков разрабатываемой информационной системы.

Блок 1 – инвентаризационный. Первая составная часть инвентаризационного блока предназначена для хранения и преобразования первичной полевой информации – результатов геоботанических, почвенных и других специальных описаний. Вторая часть содержит пространственную базу данных, включающую главным образом географические характеристики поверхности Земли (соответствующего масштаба и разрешения), материалы в виде существующих и обновленных карт, преобразованных в векторные картографические слои разного масштаба, а также растровые слои, представленные данными дистанционного зондирования (ДДЗ). Хранение и преобразование результатов полевых описаний реализовано в виде реляционной базы данных (БД) под управлением Microsoft Access 2002. Элементом хранения является площадка описания, наблюдаемые и измеряемые характеристики которой содержатся в полях (колонках) тематических таблиц, связанных друг с другом по ключевым полям.

Рисунок. Содержание инвентаризационного  и аналитического блоков информационной системы

Поля таблиц повторяют  позиции стандартного бланка, принятого  в геоботанических, почвенных и  ландшафтных описаниях. Стремясь к  максимальной унифицированности БД, ее структура сделана по возможности максимально дробной. Вместе с тем каждая таблица имеет поле «примечание», позволяющее хранить информацию, относящуюся к тематике описания, но не имеющей специального места для хранения. Наиболее распространенная в настоящее время СУБД

Microsoft Access, с избытком обеспечена специальными пособиями и курсами, что при необходимости позволяет модифицировать структуру БД под специфичные цели конкретных исследований. Встроенный в СУБД язык SQL-запросов позволяет свободно преобразовывать хранящиеся данные любым способом и готовить таблицы для тематического анализа в специальных программах. Стандартные средства позволяют импортировать и экспортировать табличные данные всех распространенных форматов. Встроенный язык программирования VBA позволяет произвольным образом расширять стандартные возможности СУБД в области импорта/экспорта данных специфичных форматов, проверки ошибок ввода данных, формирования таблиц любой структуры для анализа во внешних программах.

По запросу пользователя отдельные характеристики точек  описаний могут быть выведены в геоинформационной системе MapInfo в виде тематического слоя точек и совмещены с другими картографическими материалами: топографическими и отраслевыми картами, космическими снимками, материалами лесоустройства. Координатная привязка точек описаний позволяет в автоматическом режиме искать для каждой точки элемент регулярной сетки (пиксель), в которых точка описания территориально попадает, что в дальнейшем позволяет сопоставить им информацию из Блока №2.

Блок 2 – аналитический предназначен для преобразования информации о состоянии среды в ячейках регулярной сетки с фиксированным разрешением на местности. Аналитический блок содержит данные, полученные в результате обработки первичной информации и преобразованные в определенные показатели и индексы, т.е. являющиеся результатом определенных операций с исходной первичной информацией (классификация, типизация, вычисление индексов, экспертная оценка). Данный блок информационной системы включает средства статистического анализа, построения карт и отображения результатов анализа в форме, пригодной для принятия решений, разного рода оценок и т.п. Блок обеспечивает работу с двумя типами моделей отображения структуры и свойств территории: 1) объектной – позволяющей описать морфологию и свойства отдельных объектов – рек и речной сети, рельефа, геоботанических, лесотаксационных, почвенных, ландшафтных, геолого-геоморфологических и др. выделов; 2) континуально-дискретной – описывающей состояние территории в ячейках регулярной в пространстве сетки с фиксированным разрешением на местности. Модели первого типа используются для хранения, анализа, и визуализации материалов топографических и отраслевых картографических исследований (лесотаксационных, геоботанических, почвенных и др.). Для их построения в составе ГИС на базе системы настольной картографии MapInfo Professional 8.0 имеются стандартные средства: привязки в географической проекции сканированных изображений бумажных карт; их векторизации с поддержкой трех основных типов объектов: точечных, линейных и полигональных; ввода атрибутивной информации; гибкие средства поиска нужной информации по запросу пользователя. Средства анализа в рамках объектной модели представления пространственной информации включают буферные и оверлейные операции. Объектные модели могут быть преобразованы в модели континуально-дискретного (растрового) типа посредством операций растеризации и интерполяции.

В составе ГИС «Биоразнообразие лесов России» модели второго типа (растровые) используются для интерполяции полевых описаний в непрерывное картографическое изображение с фиксированным шагом на местности (пространственным разрешением). Структура растровой модели в простейшем случае представляет собой таблицу, строки которой соответствуют элементам регулярной сети (пикселям, элементарным территориальным единицам), а колонки – их характеристикам (абс. высота, крутизна и кривизна поверхности, величины отраженной солнечной радиации и др.). При обосновании оптимального шага сетки учитываются цели и задачи исследования, особенности исследуемой территории и доступных источников информации [2]. В самом общем случае можно принять, что для работ на локальном уровне используется шаг сетки близкий к 30 м, на региональном уровне – 100 м, а на федеральном 1-10 км. Минимальный набор растровых моделей данного блока информационной системы составляет цифровая модель рельефа (ЦМР) и разносезон-ные спектрозональные сканерные снимки. Наиболее часто ЦМР строятся а основе высотных отметок топографических карт соответствующего масштаба путем растеризации и интерполяции объектных (векторных) моделей изолиний высоты, точечных высотных отметок, линий тальвегов и площадных водных объектов. В крупномасштабных исследованиях могут использоваться результаты прямых топографических инструментальных измерений, а в среднем и мелком масштабе – данные дистанционного определения превышений земной поверхности с разрешением 90 м (SRTM http://www2.jpl.nasa.gov/srtm). Важными характеристиками ЦМР помимо источников данных, способа ее построения и пространственного разрешения являются ошибки и искажения, сопровождающие процесс ее построения.

ЦМР используется для расчета  производных морфометрических характеристик  рельефа, описывающих перераспределение  тепла и влаги земной поверхности  в разных масштабах. Существование  устойчивых масштабных уровней в  организации рельефа, определение  их числа и средних линейных размеров устанавливается посредством спектрального  анализа рельефа [2, 3, 6], базирующегося  на прямом и обратном дискретном преобразовании Фурье. Для расчета необходимого набора морфометрических характеристик (градиент, лапласиан, площадь водосбора, доза прямой солнечной радиации) используются программы FracDim.

Спектрозональные сканерные снимки включаются в состав ГИС «Биоразнообразие лесов России» после их геометрической коррекции, обеспечивающей точность позиционирования – 1-2 пикселя. Дальнейшая обработка снимков состоит в радиометрической и атмосферной коррекции, результаты которых выражаются в виде величины потока отраженной солнечной радиации (W/(m2 * step * μm)), регистрируемого сенсором спутника [4]. Широкий набор спектральных индексов [1] позволяет косвенно оценить вещественный состав ландшафтного покрова (биомасса, биологическая продуктивность, запас влаги). Текстурные индексы, учитывающие особенности варьирования спектральных яркостей в некоторой окрестности каждого пикселя (энтропия и др.), характеризуют степень однородности среды. Алгоритмы растеризации позволяют при необходимости перевести в растровую форму векторные модели отраслевых карт, дополнив тем самым список характеристик ячеек регулярной сетки переменными, описывающими классификационную принадлежность растительного сообщества, почвы и литогенной основы соответствующего пикселю участка местности.

Растровый формат имеют месячные метеорологические данные с пространственным разрешением 0.1º, 0.25 º и 0.5 º. Они основаны на данных глобальной сети метеостанций, интерполяция которых учитывала  широтное и континентальное положение, особенности рельефа и некоторые  другие особенности [5].

Средства ГИС позволяют  визуализировать растровые модели географических данных в виде изображений  и совмещать их с иными территориально распределенными данными на основе их пространственного положения.

Средства статистического  и картографического анализа  представляют собой набор независимых  коммерческих программ, каждая из которых  специализируется на выполнении отдельных  операций. Так построение статистических моделей, вычисление их параметров и  прогноз осуществляется в программах Statistica 7.0 и SPSS 13. Некоторые виды анализа и оформления материалов в программах Erdas Imagine 8.5, FracDim (Ю.Г. Пузаченко, Г.М. Алещенко). Финаль-343

ное сведение и отображение в картографической форме всех исходных, промежуточных и конечных материалов в геоинформационной системе MapInfo Professional 8.0. В будущем предполагается разработать специализированный модуль анализа, который позволит заменить все эти программы и обеспечить ясную визуализацию результатов моделирования с возможностью комментирования.

Блок 3 – организационно-управленческий служит для подготовки комплекса сценариев, оформления рекомендаций с последующим принятием решений на основе анализа разработанных критериев, полученных индексов и оценок состояния биоразнообразия. Обычно данный этап комбинируется с разработкой прикладных эколого-экономических моделей, прогнозов и альтернативных сценариев природопользования.

ГИС предполагает связанный  анализ и представление информации на трех иерархических уровнях: локально-региональный (районный), региональный (областной) и  федеральный. Каждый уровень обеспечивается своим набором исходной рабочей  информации, но общие средства анализа, хранения и визуализации данных призваны организовать удобную с ними работу. Собранный материал позволяет оценить  различные аспекты разнообразия лесов на федеральном уровне и охарактеризовать современное представление относительно их пространственного распределения. Рассматриваются такие показатели как общая лесистость территории, площадь и доля ненарушенных лесов, доля вторичных лесов, площадь лесов, пройденных рубками, поврежденных насекомыми-вредителями, техногенными воздействиями. Ряд производных индексов (энтропия, фрагментарность и проч.), косвенно характеризующих биоразнообразие, рассчитываются на основе материалов, отражающих современное состояние лесов с использованием ДДЗ различного пространственного разрешения. Качественная оценка состояния лесов и расчет индексов может проводиться как в целом для территории РФ, так и для отдельных административных подразделений (область, край) и/или природных единиц (ландшафтных мезорегионов, зон и типов поясности растительности и др.). Использование ландшафтных индексов 
на федеральном уровне дает возможность оценить крупные закономерности в изменении ландшафтного разнообразия, позволяет уточнить структурные особенности лесов различных формаций. С помощью нахождения крайних значений величин рассчитанных индексов возможно определить наиболее гетерогенные/гомогенные по ландшафтной структуре территории, что необходимо учитывать при проектировании сети ООПТ.

Для регионального уровня обеспеченность тематическим картографическим материалом значительно меньшая и слабее представлена в электронном формате. Поэтому для регионального уровня на первый план выходят ДДЗ и информация о рельефе территории. Наряду с фактором антропогенного воздействия, природный фактор – характер рельефа – в большинстве случаев определяет вид и распределение наземного покрова территории. На этом уровне в зависимости от конкретных задач может быть получен достаточно большой пакет тематических карт, характеризующих различные аспекты биоразнообразия (лесистость, фрагментация, типологический состав, распределение отдельных видов, доля ООПТ и проч.). Например, сопоставление карты ООПТ с картами первого блока в рамках ГИС позволяет оценить необходимый уровень охраны различных типов леса на федеральном и региональном уровне. По изложенной схеме ГИС «Биоразнообразие лесов России» выполнены тестовые работы в локально-региональном масштабе: на базе Центрально-Лесного заповедника (Тверская область), Мончегорского района (Мурманская область), Нарофоминского района (Московская область). Региональный уровень поддерживается на примере Костромской, Мурманской и Подмосковной областях.

Использование геоинформационной системы для оценки и мониторинга лесов призвано существенно улучшить качество оценочных работ по биоразнообразию систем любого уровня, что проявляется в обеспечении ряда дополнительных возможностей для успешной классификации, районирования, экстраполяции на множественной пространственной основе.

Литература      

 Козлов Д.Н. Инвентаризация  ландшафтного покрова методами  пространственного анализа для  целей ландшафтного планирования // Труды Международной школы-конференции  «Ландшафтное планирование. Общие  основания. Методология. Технология.» М.: Географический факультет МГУ, 2006. с. 117-137.      

 Пузаченко Ю.Г., Мерзлякова И.А. Международное сотрудничество в области сохранения биоразнообразия и вопросы гармонизации данных. М.: Издательский дом Страховое ревю, 2002. 67 с.      

 Пузаченко Ю.Г., Онуфреня И.А., Алещенко Г.М. Многомерный анализ структуры рельефа: (Метод главных компонент). Известия РАН Серия географическая. 2004. № 1. с. 26-36.

4.  Image Processing Procedure // U.S. Department of the Interior U.S. Geological Survery, Revised 01/09/2006,http://landcover.usgs.gov/pdf/image_preprocessing.pdf      

New M., Lister D., Hulme M., Makin I., 2002 A high-resolution data set of surface climate over global land areas. Cli-mat Reseearch, Vol.21. p. 1-25/     

 Turcotte D.L. Fractals and chaos in geology and geophysics. Cambridge: Cambridge Univ. press. 1997. 398 p.

2. Назначение искусственных спутников Земли: "Метеор", "Природа", "Океан" и др.

Искусственные Спутники Земли (ИСЗ), космические летательные аппараты, выведенные на орбиты вокруг Земли и предназначенные для решения научных и прикладных задач. Запуск первого ИСЗ, ставшего первым искусственным небесным телом, созданным человеком, был осуществлен в СССР 4 октября 1957 и явился результатом достижений в области ракетной техники, электроники, автоматического управления, вычислительной техники, небесной механики и др. разделов науки и техники. С помощью этого ИСЗ впервые была измерена плотность верхней атмосферы (по изменениям его орбиты), исследованы особенности распространения радиосигналов в ионосфере, проверены теоретические расчёты и основные технические решения, связанные с выведением ИСЗ на орбиту. 1 февраля 1958 на орбиту был выведен первый американский ИСЗ «Эксплорер-1», а несколько позже самостоятельные запуски ИСЗ произвели и другие страны: 26 ноября 1965 — Франция (спутник «А-1»), 29 ноября 1967 — Австралия («ВРЕСАТ-1»), 11 февраля 1970 — Япония («Осуми»), 24 апреля 1970 — КНР («Китай-1»), 28 октября 1971 — Великобритания («Просперо»). Некоторые спутники, изготовленные в Канаде, Франции, Италии, Великобритании и др. странах, запускались (с 1962) с помощью американских ракет-носителей. В практике космических исследований широкое распространение получило международное сотрудничество. Так, в рамках научно-технического сотрудничества социалистических стран запущен ряд ИСЗ. Первый из них — «Интеркосмос-1» — был выведен на орбиту 14 октября 1969. Всего к 1973 запущено свыше 1300 ИСЗ различного типа, в том числе около 600 советских и свыше 700 американских и др. стран, включая пилотируемые космические корабли-спутники и орбитальные станции с экипажем.

Общие сведения об ИСЗ. В соответствии с международной договорённостью космический аппарат называется спутником, если он совершил не менее одного оборота вокруг Земли. В противном случае он считается ракетным зондом, проводившим измерения вдоль баллистической траектории, и не регистрируется как спутник.

Лит.: Александров С. Г., Федоров Р. Е., Советские спутники и космические корабли, 2 изд., М., 1961; Эльясберг П. Е., Введение в теорию полёта искусственных спутников Земли, М., 1965; Руппе Г. О., Введение в астронавтику, пер. с англ., т. 1, М., 1970; Левантовский В. И., Механика космического полёта в элементарном изложении, М., 1970; Кинг-Хили Д., Теория орбит искусственных спутников в атмосфере, пер. с англ., М., 1966; Рябов Ю. А., Движение небесных тел, М., 1962; Меллер И., Введение в спутниковую геодезию, пер. с англ., М., 1967. См. также лит. при ст.

Примером спутников, на которых  реализованы система трехосной  ориентации и независимая ориентация солнечных батарей на Солнце, могут  служить метеорологические спутники системы «Метеор» — спутники «Космос-122», «Космос-144», «Космос-156», «Космос-184», «Космос-206».

Эти спутники передают комплексную  метеорологическую информацию, содержащую телевизионное изображение в  видимом участке спектра и  инфракрасное изображение как освещенной, так и теневой сторон земной поверхности, а также многодиапазонные актинометрические (радиационные) измерения. Для выполнения этой задачи спутник должен быть строго ориентирован на Землю. Его главная ось должна быть направлена по местной вертикали, вторая — по вектору скорости (по касательной к траектории) и третья — перпендикулярно плоскости орбиты. Такая ориентация обеспечивается с помощью специальной системы маховиков, которые включаются по командам логического устройства, принимающего сигналы от датчиков направления на Землю и по курсу. Система ориентации обеспечивает предварительное успокоение спутника после отделения его от ракеты-носителя, а затем поддерживает заданную ориентацию.

Спутники системы «Метеор» имеют независимую ориентацию солнечных  батарей на Солнце. Плоскости батарей  могут поворачиваться вокруг осей, перпендикулярных главной оси спутника, с помощью специального электродвигателя, получающего команды от автономной системы слежения за Солнцем. Эта  система, содержащая фотодатчики, усилители  и логическое устройство, обеспечивает ориентацию плоскостей солнечных батарей  перпендикулярно направлению солнечных  лучей и позволяет получить максимальную энергию при любом положении  орбиты относительно Солнца.

Искусственный спутник Земли "ОКЕАН", запущен для получения  оперативной океанографической  информации и данных о ледовой  обстановке. Запуск первого "Океана" - 1988, СССР.