Аэрокосмические методы

С борта самолёта, орбитальной станции или автоматического зонда можно определять огромное количество параметров. Можно измерять температуру земной поверхности, толщину и распространение снежного и ледового покрова, содержание хлорофилла в наземной растительности, состояние посевов сельскохозяйственных культур, содержание загрязняющих веществ в водоёмах и атмосферном воздухе. Современные приборы позволяют измерять практически любой интересующий нас параметр.

Аэрокосмические методы. Самым первым прибором для наблюдения, установленным на самолёт, а потом и на космические спутники, был фотоаппарат. Изображения земной поверхности, сделанные с большой высоты, сразу показали огромную информационную ценность аэрокосмических методов. Дадим определения.

Аэрофотоснимки — фотографические изображения местности (рис. 25),
получаемые с самолёта, вертолёта или другого летательного аппарата. Съёмка выполняется специальными аэрофотоаппаратами с разной высоты (от нескольких десятков метров до десятков километров), поэтому снимки имеют разный масштаб, разную обзорность и подробность.

Космические снимки — изображения Земли, полученные с космического летательного аппарата (рис. 26): спутника, орбитальной станции и др.

Не нужно думать, что с помощью аппаратуры, установленной на самолётах или космических кораблях, получают только элементарные фотоснимки. Фотосъёмка земной поверхности — это только один из дистанционных методов изучения Земли. Хотя надо сказать, что фотографии, сделанные с большой высоты, могут дать немало информации о земной поверхности (рис. 27). Нередко съёмка производится в невидимом для глаза спектре излучения (инфракрасном, ультрафиолетовом, СВЧ-диапазонах). В этом случае мы имеем дело с видоизменённым изображением, которое может рассказать о состоянии природных объектов гораздо больше обычной фотографии. Часто съёмку ведут сразу в нескольких зонах спектра, поэтому говорят о многозональной съёмке, в итоге которой получают снимки одних и тех же объектов, но в разных диапазонах. Совместная обработка многозональных снимков расширяет возможности распознавания объектов и их свойств.

Однако далеко не всегда целью дистанционных измерений является получение именно изображения, пусть даже и трансформированного. При дистанционных измерениях определённая территория или конкретный объект на этой территории сканируется специальными датчиками, установленными на борту космического аппарата. Эти датчики чувствительны к определённому диапазону электромагнитного излучения. Показания датчиков фиксируются и в виде массива цифр и передаются наземным службам слежения. Обработка полученных данных происходит с помощью мощных компьютеров, её результаты могут быть представлены в самой разнообразной форме: в виде таблиц, графиков, диаграмм. В конце концов, этому массиву цифр можно придать облик фотографии земной поверхности.

Космические снимки позволяют охватить всю поверхность Земли, т.е. фиксируют её в глобальном масштабе. Но они не только дают обобщённую картину географической оболочки. Изменение масштаба съёмки позволяет вникнуть в детали отдельных процессов, наблюдать которые иными способами очень трудно. Например, с орбиты изучают циклоны и ураганы, распространение по Земле продуктов вулканических извержений, пыльных бурь, лесных пожаров и др. Причём дистанционные методы позволяют представить динамику процесса. Спутник же летает вокруг Земли, с определённой периодичностью пролетая над одними и теми же районами. Наземными методами исследования такую периодичность на протяжении многих месяцев, а то и лет обеспечить просто невозможно.

Нет слов, сконструировать, построить, запустить на орбиту спутник и отслеживать его положение в космосе — это очень непростое дело. Всего несколько стран в мире способны это делать. Но зато как космические методы облегчили сбор информации для учёных самых разных специальностей, в том числе и для географов!

Как это ни странно, но из космоса лучше видны некоторые детали ландшафта, почвенного покрова, растительности, конечно, если техника съёмки и качество аппаратуры высокие. Морские течения, ледовая обстановка, волнение и другие особенности океана можно увидеть только на космических снимках. Из космоса изучают и плодородие почв, в частности содержание гумуса, засорённость сельскохозяйственных полей, видовой состав и качество лесов и др. С помощью космических методов можно прогнозировать погоду, урожаи сельскохозяйственных культур. Космические методы просто незаменимы для всесторонней характеристики состояния окружающей среды, потому что позволяют с заданной периодичностью получить оперативную информацию об экологической обстановке в том или ином регионе Земли, например о скорости распространения по поверхности океана нефтяной плёнки, о движении газовых выбросов в атмосфере (рис. 28) и т.д.

Таким образом, диапазон наблюдений из космоса крайне широк, поэтому современный географ не может обходиться без знания аэрокосмических способов исследования природы и хозяйства Земли.

Необходимость в оперативной географической информации, прежде всего по экологической тематике, постоянно растёт. Это вызвало особый способ и организации сбора данных о состоянии природных процессов и явлений, который кратко именуется мониторингом.

Мониторингом называют систему наблюдений, оценки и прогноза, позволяющую выявлять изменения состояния природных и антропогенных объектов. Как способ сбора информации, мониторинг представляет собой периодически повторяющиеся циклы измерений. Результаты измерений позволяют отслеживать динамику процесса, анализировать текущую ситуацию и делать прогноз на ближайшее будущее. Космическое зондирование, как уже говорилось, как раз и проводится с определённой и одинаковой периодичностью. Поэтому именно космическим методам в мониторинге отводится очень важное место.

Результатом всего комплекса периодических наблюдений является общая картина состояния и динамики анализируемого процесса или явления на конкретной территории или акватории. Так как процесс никогда не протекает изолированно, то мы всегда имеем дело с целым ансамблем природных явлений, вклад которых в общую изменчивость обстановки специфичен и требует самостоятельной оценки. Эти сопутствующие явления и процессы также фиксируются, и в конечном счёте формируется общая картина состояния и динамики географических процессов (рис. 29).

Другая функция мониторинга — обратная связь в системе «человек — природа». Это означает, что процесс не просто отслеживается и изучается, потому что он интересен. Мониторинг проводится ещё и для того, чтобы оказывать на этот процесс влияние, чтобы держать ситуацию под контролем.

Ещё одно замечание. Роль дистанционных методов в мониторинге окружающей среды очень велика, но наблюдения ведутся и на Земле. В разных районах планеты, выбранных в качестве эталонных, располагаются около 40 сухопутных и более 10 морских базовых станций, на которых ведётся непрерывное изучение параметров состояния окружающей среды.