Обобщенные требования к космическим съемкам лесов. Большая площадь лесного фонда, лесов, древесной и кустарниковой растительности, не входящих в лесной фонд, их труднодоступность и необходимость проведения мониторинга на значительных территориях с неодинаковыми характеристиками лесных экосистем, требуют привлечения к решению комплекса перечисленных выше задач различных современных и перспективных дистанционных средств и методов.

Основным спектральным диапазоном наблюдений для большинства задач будет оптический, его видимая и ближняя ИК-части (0, 5-0, 6, 0, 6-0, 7, 0, 7-0, 8, 0, 8-0, 9 мкм). Однако ряд задач, прежде всего входящих в группу "Охрана лесов от пожаров", требует получения информации в дополнение к выше названной также в ближней видимой зоне спектра (0, 4--0, 5 мкм), средней (2, 1-2, 4, 3, 5-4, 1 мкм) и дальней ИК-зонах (10, 3-11, 3, 11, 4- 12, 4 мкм) электромагнитного спектра и радиодиапазоне. В радиодиапазоне необходимо проведение съемок как пассивными средствами (микроволновая съемка), так и активными - радиолокационными системами. Для наблюдений за территориями, загрязненными радионуклидами, требуются аэрогаммасъемки.

Достоверность интерпретации данных дистанционных съемок для решения некоторых задач, прежде всего входящих во вторую группу (контроль за санитарно-лесопатологическим состоянием лесов и их техногенным загрязнением), может быть повышена за счет съемок с помощью многоканальных видеоспектрометров в узких спектральных диапазонах (470 нм, 555, 659, 865, 1240, 1640 и 2130 нм).

Аэрокосмические съемки должны проводиться в весенний, летний или осенний сезоны, преимущественно в вегетационный период. Зимняя съемка при наличии снежного покрова может в виде исключения применяться как дополнение к съемкам в бесснежный период. Цель ее - подчеркнуть контраст отдельных лесных формаций (елово-сосновых и кедровых лесов) и некоторых других объектов.

Фенофазы (сход снежного покрова, начало зеленения лесов, ход зеленой и коричневой волны) зависят от многих климатических факторов, и длительность их в разные годы может варьировать от нескольких дней до нескольких недель. В то же время съемки, особенно в "пограничное" между фенофазами время, существенно влияют на результативность дешифрирования съемочных материалов. Поэтому в задачу мониторинга должны входить и наблюдения за фенологическим состоянием лесов с целью выбора оптимального времени съемки, которые могут осуществляться по изображениям, получаемым с космических аппаратов типа NOAA (AVHRR), SPOT (Vegetation), Метеор-ЗМ, Океан. Данные о наступлении фенофаз окажутся полезными также при определении начала и конца пожароопасного сезона, планировании некоторых лесохозяйственных мероприятий (лесовосстановление, лесозаготовки, рубки ухода) с учетом экологических требований и необходимости создания условий для размножения животных и гнездования птиц, при установлении времени возможного движения транспортных средств по лесным дорогам. Штатным режимом съемки должна быть съемка в надир. В отдельных случаях (при согласовании с потребителем) возможна съемка с наклоном оптической оси до 18-24ш, в горных условиях - не больше 10ш.

Лесной фонд России расположен в пределах 42-72ш с.ш. Поэтому орбиты космических аппаратов, с которых осуществляется съемка, должны быть близки к субполярным. При наклоне орбиты менее 52ш, как это было, например, у пилотируемых космических аппаратов, в зоне обзора съемочной аппаратуры (при съемке в надир) находится лишь незначительная часть лесных массивов южных районов страны.

Поскольку на структуру изображений лесов и их яркостные характеристики существенно влияют тени деревьев, то изображения, полученные при съемке в ранние утренние и поздние вечерние часы при небольшой высоте солнца, существенно уступают по своим дешифровочным характеристикам изображениям, полученным при высоких углах падения солнечных лучей. Поэтому высота солнца при съемке (особенно это относится к горным лесам) должна быть не менее 20-25ш.

Целям космических съемок земной поверхности в видимой и ближней ИК-зонах спектра в наибольшей степени соответствует нахождение космических аппаратов на солнечно-синхронной орбите, один из узлов которой располагается над точкой с местным временем 10-11 ч.Поскольку в этом случае орбита сохраняет приблизительно постоянную ориентацию по отношению к солнцу, то и условия освещенности достаточно постоянны. Для охраны лесов от пожаров (1.4-1.5) могут оказаться полезными наблюдения с ИСЗ, запущенных на геостационарную орбиту, что дает возможность практически постоянно наблюдать за охраняемой территорией. Характер лесного покрова тесно связан с геоморфологией местности. Поэтому при дешифрировании широко используются ландшафтные признаки, особенности рельефа, что обусловливает необходимость проведения съемок с перекрытиями, обеспечивающими получение стереоскопической модели местности. По стереоизображениям высокого разрешения возможна также более надежная классификация лесов с учетом их высоты, одного из важнейших таксационных показателей. Съемку из космоса в оптическом диапазоне следует проводить преимущественно в безоблачную погоду или при облачности, не превышающей 10 % (в радиодиапазоне при любой погоде и в любое время суток). Обзорные съемки (низкого пространственного разрешения) в интересах охраны лесов от пожаров необходимо выполнять независимо от наличия облачности. Информация, полученная в процессе съемок, должна поступать потребителям после межотраслевой обработки, включающей геометрическую и фотометрическую коррекции. По ней с необходимой точностью должна осуществляться топографическая привязка объектов наблюдения или определяться площадь изучаемых объектов. [2]

3. Оперативный спутниковый мониторинг для информационного обеспечения кадастровых работ

В настоящее время средства дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) становятся основным источником оперативных пространственных данных для информационного обеспечения важных государственных задач, в том числе ведения кадастровых работ.

В мире действует уже более 30 спутников ДЗЗ гражданского назначения, сформировался рынок пространственных данных и ГИС_приложений. Не секрет, что отечественный рынок данных ДЗЗ имеет особую специфику, которая не лучшим образом сказывается на развитии многих отраслей, в том числе на ведении кадастровых работ. Долгое время факторами, сдерживающими развитие российского рынка пространственных данных, были отсталая нормативная база и отсутствие актуальных и доступных по стоимости данных ДЗЗ. И если в последнее время в сфере нормативного регулирования произошли положительные сдвиги, то материалы высокодетальной съемки по_прежнему поступают в страну в основном из-за рубежа по схемам, не способствующим удешевлению космической информации. Для информационного обеспечения кадастровых работ необходимы относительно недорогие материалы среднего, высокого и сверхвысокого пространственного разрешения на всю территорию России, доступные в оперативном режиме. Опыт ИТЦ "СканЭкс" показывает, что если задействовать несколько космических систем, работающих в режиме непрерывной съемки с передачей данных в масштабе реального времени, полностью покрыть территорию страны (17 млн км2) снимками среднего разрешения можно за 6–9 мес.

Удешевить информацию можно, импортируя "сырую" телеметрию ведущих зарубежных программ ДЗЗ на сетьстанций в России. По сравнению с закупкой готовых изображений прямой прием

Обеспечивает снижение стоимости космических снимков для клиентов на 20–30%, а для владельцев приемных станций — в разы.

Схему прямого приема данных нескольких программ ДЗЗ дополняет сеть региональных центров ДЗЗ с универсальными малогабаритными приемными станциями "УниСкан", которые в современном варианте обеспечивают прием информации с 12 спутников различных программ ДЗЗ в Х_диапазоне частот с пространственным разрешением от 0,7 м до 1 км.

По лицензионным соглашениям в 2006 г. съемку территории России со средним разрешением в непрерывном режиме осуществляют только спутники SPOT_2, _4 (Франция) и Landsat_5 (США). Прием информации ведут средства первой в России коммерческой сети, состоящей из трех станций "УниСкан" (Москва, Иркутск, Магадан). К проекту может присоединиться любой региональный центр, который в сжатые сроки будет дооснащен лицензированным оборудованием на договорной основе.

Актуальными съемками среднего разрешения (10, 20 и 30 м) в 2006 г. охвачена практически вся территория России, архив снимков доступен для предварительного просмотра на http://catalog.scanex.ru. Материалы съемки с аппаратов SPOT_2, _4 и Landsat_5 позволяют провести обновление цифровых топографических карт масштабов 1:200 000 и 1:100 000. В России уже имеется опыт подобных работ, так, Уральский региональный производственный центр "Уралгеоинформ" обновил карты на территорию Ямало-Ненецкого автономного округа площадью 20 тыс. км2 практически без проведения полевых съемок.

Для кадастрового картографирования земель отдельных регионов оптимальными могут быть материалы индийского спутника IRS_P6, получаемые с помощью сканеров с разрешением 5,8; 23 и 56м. Например, при картографировании земель сельскохозяйственного назначения по данным IRS в Калужской области выявлено, что за последние 10 лет около половины земель выведено из хозяйственного оборота. Используя обширный архив актуальных материалов съемки с помощью сканеров PAN и LISS_4 (разрешение 5,8 м) можно провести обновление карт масштабов 1:25 000 и 1:50000.

В настоящее время наиболее быстро развивающийся сегмент рынка данных программ ДЗЗ — данные высокого (1–10 м) и сверхвысокого (менее 1 м) разрешения. Несмотря на стабильный спрос, данные высокодетальной съемки являются самыми дорогостоящими и имеют низкую оперативность получения. Технологические решения, реализованные в ИТЦ "СканЭкс", позволяют оперативно заказывать и принимать на станции "УниСкан" снимки высокого и сверхвысокого разрешения программ IRS, EROS A и EROS B (Израиль) в региональных приемных центрах ДЗЗ. В 2006 г. году станция "УниСкан" впервые приняла данные со спутника EROS B субметрового разрешения. Ведутся переговоры о приеме информации со спутников Formosat_2 (Тайвань) с разрешением 2 м, KOMPSAT_2 (Корея) с разрешением 1 м, в ближайшее время начнется прием стереопар изображений со спутника Cartosat_1IRS_P5 (Индия) с разрешением 2,5 м. Использование высокодетальных материалов космической съемки позволит создавать карты земель сельскохозяйственного назначение масштаба 1:25 000 в соответствии с Федеральной целевой программой "Создание автоматизированной системы ведения государственного земельного кадастра и государственного учета объектов недвижимости (2002-2007 годы)" и подпрограммы "Создание системы кадастра недвижимости (2006_2011 годы)". Ожидаемое снятие законодательных ограничений на использование зарубежных материалов ДЗЗ значительно ускорит внедрение новых технологий оперативного доступа и снизит стоимость космической информации. В интересах информационного обеспечения кадастровых работ в регионах целесообразно создавать многофункциональные спутниковые приемные центры ДЗЗ с локальными архивами данных различных программ. В качестве примера можно назвать центры в Иркутске и Чите, которые оснащены универсальной приемной станцией или комплексом средств, имеют локальные архивы данных и разнообразные средства для разработки ГИС_приложений и продуктов высокого уровня обработки. Так, центр ДЗЗ в Иркутске оснащен малогабаритной станцией "УниСкан", обеспечивающей прием данных Terra, Aqua (США), SPOT_2, _4, IRS, Landsat_5, EROS A с пространственным разрешением от 2 м до 1 км. Еще более совершенный региональный центр создается на основе технологий "СканЭкс" в Самаре. Оперативный прием данных на сеть региональных станций позволит насытить российский рынок разнообразной и доступной по стоимости пространственной информацией и развивать приложения по практическому использованию космических снимков, в том числе в интересах регулярного ведения кадастровых работ и обновления цифровых карт масштабного ряда 1:20 000-1:10 000. [1]

Заключение

Дистанционный мониторинг использования лесов — систематическое наблюдение за состоянием объектов, явлений, процессов для обеспечения соблюдения основных положений лесного законодательства при организации и осуществлении использования земель лесного фонда на основе аналитико-измерительного дешифрирования материалов дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Объектом дистанционного мониторинга являются изменения в лесном фонде, возникшие в результате:

● использования лесов в целях заготовки древесины (лесопользование);

● при разработке и эксплуатации месторождений полезных ископаемых, строительстве, реконструкции и эксплуатации линейных объектов, расположенных на землях лесного фонда (недропользование).