 |
Дистанционное зондирование Земли
|
|
|
|
Реферат
Выполнили:
Попова Валентина,
Калачева Виктория,
ученицы 8 а класса МОУ СОШ № 12,
Руководители:
Кулагина Ирина Сергеевна,
учитель физики и информатики
Старикова Надежда Иннокентьевна,
учитель географии и биологии,
Улан-Удэ, 2011 год
Содержание
| Стр. | |
| Введение | 3 |
| Глава 1. Процесс приёма спутниковых снимков Земли | |
| 1.1. Дистанционное зондирование Земли | 5 |
| 1.2. Метеоспутники NOAA | 6 |
| 1.3. Приём спутниковых снимков Земли | 9 |
| Глава 2. Применение космосников | |
| 2.1. Современные методы решения экологических проблем | 13 |
| 2.2. Практическая работа со снимками cо спутников NOAA 15, 18, 19 | 15 |
| Заключение | 17 |
| Литература | 18 |
| Приложение | 19 |
Введение
В этом году исполнилось 50 лет со дня первого полета человека в космос. В 1961 году летчик-испытатель Юрий Гагарин стал первым человеком, вылетевшим на околоземную орбиту. 108 минут полет, во время которых был совершен один оборот вокруг Земли, стали знаменательным событием не только для России, но и для всего человечества.
В 2011 году уделено большое внимания проблемам развития и модернизации российской космонавтики, которая и по сей день остается одним из немногих лидеров космической промышленности.
Старт корабля "Восток" - это одно из величайших событий не только ХХ века, но и всей истории цивилизации. Нам есть чем гордиться и что перенять из своей недавней истории. Сейчас другая жизнь, иные отношения и новые кумиры. Но есть ценности непреходящие. Юрий Гагарин и все, что связано с первым космическим стартом, как раз из этого ряда[1].
Прорыв в космос навсегда останется символом человеческого мужества, стремления к познанию, к прогрессу. Он состоялся благодаря таланту и усилиям сотен тысяч людей - ученых, конструкторов, инженеров, рабочих, военнослужащих. Об их подвиге мы должны помнить, помнить всегда, передавать эту гордость и память будущим поколениям.
|
|
|
Освоение космоса сегодня – это и оборонный щит страны, и современное качество связи, возможности раннего выявления глобальных катаклизмов и получения новых материалов и передовых научных технологий.
Актуальность работы заключается в том, что с развитием компьютерных технологий и широким распространением географических информационных систем с конца ХХ века стало развиваться более интенсивно использование космической информации. Изображения Земли из космоса позволяют наглядно представить земную поверхность, те процессы и явления, которые происходят в атмосфере, на суше и в океане. В настоящее время ведется дистанционное зондирование Земли – получение информации о земной поверхности без непосредственного контакта с ней, путем регистрации приходящего от нее электромагнитного излучения.
В данной работе мы останавливаемся более конкретно на применении космических снимков Земли для решения экологических проблем и процессе приема этой информации.
Новизна работа в том, что современные технические средства позволяют принимать изображения с искусственных спутников Земли на персональный компьютер, а новейшие программные средства дают возможность легко и быстро обрабатывать эту информацию, вести ее электронные архивы, что делает ее доступной для самого широкого круга пользователей. Спутниковые снимки становятся повседневным источником объективной информации для решения задач в различных отраслях человеческой деятельности, примеры приведены в практической части.
Цель работы:
изучение современных методов решения экологических проблем.
Задачи работы:
|
|
|
1. Создание банка данных по экологическим проблемам.
2. Систематизация практических и теоретических знаний.
3. Популяризация данной работы.
4. Привлечение и последующая совместная работа с заинтересованными школами города Улан-Удэ, Бурятии, России.
5. Практическое использование снимков в конкретных ситуациях.
6. Создание практических задач с использованием космических снимков.
Первая глава посвящена изучению процесса приёма спутниковых снимков Земли и дистанционному зондированию Земли.
Во второй главе рассматриваем возможности применения полученных снимков для решения экологических проблем и выполняем практическую работу по нашим снимкам.
Реферат состоит из 2 глав, заключения, приложения. Содержит 18 страницы, 8 рисунков и списка литературы, который содержит 16 источников.
Глава 1. Процесс приёма спутниковых снимков Земли
Дистанционное зондирование Земли
Дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ) — наблюдение поверхности Земли авиационными и космическими средствами, оснащёнными различными видами съемочной аппаратуры. Рабочий диапазон длин волн, принимаемых съёмочной аппаратурой, составляет от долей микрометра (видимое оптическое излучение) до метров (радиоволны). Методы зондирования могут быть пассивные, то есть использовать естественное отраженное или вторичное тепловое излучение объектов на поверхности Земли, обусловленное солнечной активностью, и активные — использующие вынужденное излучение объектов, инициированное искусственным источником направленного действия. Данные ДЗЗ, полученные с космического аппарата (КА), характеризуются большой степенью зависимости от прозрачности атмосферы. Поэтому на КА используется многоканальное оборудование пассивного и активного типов, регистрирующие электромагнитное излучение в различных диапазонах[2].
Аппаратура ДЗЗ первых КА, запущенных в 1960-70-х гг. была трассового типа — проекция области измерений на поверхность Земли представляла собой линию. Позднее появилась и широко распространилась аппаратура ДЗЗ панорамного типа — сканеры, проекция области измерений на поверхность Земли которых представляет собой полосу.
Космические аппараты дистанционного зондирования Земли используются для изучения природных ресурсов Земли и решения задач метеорологии. КА для исследования природных ресурсов оснащаются в основном оптической или радиолокационной аппаратурой. Преимущества последней заключаются в том, что она позволяет наблюдать поверхность Земли в любое время суток, независимо от состояния атмосферы.
|
|
|
Дистанционное Зондирование Земли - это общение с искусственными спутниками Земли, фотографирующими её и «сбрасывающими» изображение в реальном масштабе времени (построчная, медленная развертка).
Самым ярким, самым динамичным и увлекательным направлением ДЗЗ является прогнозирование погоды. Это как раз то, что связано с нашей повседневной жизнью. Кажущаяся мудрёность прогнозирования погоды упрощается по мере освоения технологии получения изображения Земли.
Метеоспутники NOAA
Аппараты NOAA работают в двух диапазонах. Диапазон 137 мегагерц, который позволяет формировать изображение с разрешением 4Км на один пиксель. Диапазон 1,7 Гигагерц с разрешением 1 Км на один пиксель. И понятно, что с повышением частоты диапазона улучшается, и разрешение картинки, так как с увеличением частоты увеличивается разрядность информационного слова…
Метеорологический спутник — искусственный спутник Земли, созданный для получения из космоса метеорологических данных о Земле, которые используются для прогноза погоды. Спутники этого типа несут на борту приборы, с помощью которых наблюдают в частности за температурой поверхности Земли и облачным, снеговым и ледовым покровом. Методы получения метеоинформации и способы её обработки с помощью метеоспутников изучает спутниковая метеорология.
В настоящий момент в нашей школе мы можем принимать снимки поверхности земли с американских спутников NOAA-15, 18, 19.
Спутник NOAA-15, который изображен на рисунке 26 октября 1998 г. введен в штатную эксплуатацию американский метеоспутник NOAA-15. Он был запущен 13 мая 1998 г. К настоящему времени спутник успешно закончил инженерные испытания и калибровку приборов и был заменен на спутник NOAA-12, запущенный 14 мая 1991 г.
|
|
|
Этот спутник с улучшенными характеристиками приборов дистанционного зондирования. Серия спутников рассчитана на эксплуатацию в течение следующих 12 лет. Спутник NOAA-15 собирает метеорологические данные и передает службам погоды для улучшения предсказаний изменения климата и прогноза погоды. В США спутниковые данные используются Национальной службой погоды NOAA для средне- и долгосрочных прогнозов погоды и климатических изменений.
Комплект аппаратуры NOAA-15 обеспечивает измерение профилей температуры и влажности в тропосфере и стратосфере, температур поверхности моря и суши, облачности, осадков, суммарной концентрации озона и распределения аэрозолей, различных параметров окружающей среды на высоте орбиты.
24 мая 2005 г. Вышла статья о том, что метеоспутник NOAA-N наконец-то отправился на орбиту.
20 мая ракета Delta 2 взлетела. Через 65 минут после старта спутник NOAA-N весом 1420 кг отделился от второй ступени ракеты-носителя и начал самостоятельный полет. Затем были успешно развернуты антенны и солнечные панели спутника. После выхода на заданную полярную круговую орбиту высотой 865 км спутник переименовали в NOAA-18. Спутник тестировали полтора месяца, сейчас он занимается сбором данных об атмосфере и поверхности Земли. Эта информация используется при составлении долговременных метеопрогнозов, в частности прогнозов поведения атлантических ураганов «Эль-Ниньо».
Следует также отметить, что на борту NOAA-18 имеются приборы, предназначенные для работы в системе спасения терпящих бедствие COSPAS-SARSAT, созданной в 1982 г.
Рис. 1 Метеоспутник NOAA 19.
Спутник NOAA-19 (до запуска – NOAA-N Prime) был запущен 6 февраля 2009 г. с авиабазы ВВС США Ванденберг (Калифорния) с помощью ракеты-носителя Дельта-2.
Данные измерений оптических сканеров и СВЧ-зондировщиков используются для прогнозирования погоды, а также для мониторинга за изменениями климата. Кроме того, аппарат может принимать сигналы бедствия с водной поверхности и суши на дальних расстояниях системы SARSAT[3].
Также он предназначен для измерения облачного покрова, температуры поверхности моря и характеристик ледового, снежного и растительного покрова.
Экологические спутники, оснащенные различными датчиками, проводят мониторинг Земли, ее атмосферы и космической среды, и передают информацию на Землю в электронном виде. Эти электронные сигналы поступают на наземные станции, и отображаются в виде цифровых изображений на мониторе компьютера. Эти изображения могут отображать градиенты рельефа Земли и температуры, облачных образований, течения и направление ветра и водных течений, формирование ураганов, обозрения географии Земли. Могут быть получены изображения видимого и инфракрасного диапазонов. Видимые изображения в смысле отраженного солнечного света от поверхности Земли и инфракрасные изображения, в смысле температуры таких объектов, как облака, и поверхности Земли. Возможность получать информацию непосредственно от спутников производится при прямом приеме.
|
|
|
Два типа экологических спутников, обеспечивающих прямой прием, могут находиться на геостационарной или полярной орбитах. Их орбиты и датчики, оборудования определяют масштаб и разрешение получаемых изображений, а также оборудование, необходимое для приема данных. Соединенные Штаты Америки, Японии, России, Индии и Европейского космического агентства в настоящее время работают со спутниками, которые имеют возможность прямого считывания.
Космические аппараты на геостационарной орбите Земли имеют такие скорости и высоты, что позволяют им парить непрерывно в одной области поверхности Земли, обеспечивая непрерывный охват этой области. Такое покрытие предоставляется от геостационарных экологических спутников (GOES). Стационарное положение относительно Земли может быть получено на орбите 37000 км над экватором Земли, GOES обеспечивает просмотры почти треть поверхности Земли. Изображения из GOES в сочетании с изображениями из японского, индийского и Европейского космического агентства, использующих геостационарные спутники, обеспечивают глобальный взгляд на окружающую среду Земли между 600 к северу и 600 южной широты.
Рис.2. Фото со спутника EUMETSAT.
Полярно-орбитальные спутники имеют орбиту высотой около 1000 км над Землей, обеспечивая более детальный взгляд на меньшей площади. Их орбитальные пути проходят почти прямо над полюсами, и их солнечно-синхронные орбиты означает, что они пересекают экватор в то же время каждый день. Полярные орбитальные аппараты обеспечивают низкое разрешение работают в режиме автоматической передачи изображений (APT). APT в режиме реального времени данных, с разрешением 4 км, которые могут быть получены, когда спутник находится в пределах зоны приема от антенны наземной станции. Информация в формате High Resolution Picture Transmission (HRPT) с полярно-орбитальных аппаратов имеет данные с разрешением 1,1 километра, но требует более дорогостоящего оборудования для его получения[4].
Рис. 3 Фото со спутника NOAA 19 в формате АРТ.
|
|
|
