Аерокосмічний моніторинг як система оцінювання і прогнозування майбутнього стану довкілля

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Національний авіаційний університет

Інститут екологічної безпеки

Кафедра аерокосмічної геодезії

КУРСОВА РОБОТА

з дисципліни «Аерокосмічні методи моніторингу довкілля»

на тему: АЕРОКОСМІЧНИЙ МОНІТОРИНГ ЯК СИСТЕМА ОЦІНЮВАННЯ І ПРОГНОЗУВАННЯ МАЙБУТНЬОГО СТАНУ ДОВКІЛЛЯ

Виконав:

ст. гр. ГС-510

Ясенев С.О.

Перевірив: доцент

Ніколаєнко О.Є.

Київ 2012

ЗМІСТ

Вступ

І. Основні типи космічних апаратів для аерокосмічного моніторингу

1.1 Метеорологічні супутники

1.2 Супутники для вивчення земних ресурсів

ІІ. Основні види даних ДЗЗ, що використовуються для моніторингу і прогнозування майбутнього стану довкілля

2.1 Види систем, принципи дії

2.2 Алгоритм обробки корисного сигналу

2.3 Застосування дистанційного зондування

ІІІ. Аерокосмічний моніторинг і прогнозування майбутнього стану довкілля

3.1 Зйомка поверхні Землі

3.2 Космічні системи моніторингу

3.3 Землекористування, природоохоронні та природоресурсні задачі

3.4 Вивчення рослинності

3.5 Технології збору даних

Висновки

Список використаної літератури

ВСТУП

Космічні знімки разом з матеріалами традиційних методів вивчення Землі дають надійні дані для будови еколого-геологічних моделей територій, що досліджуються.

Довгострокова стратегія охорони та збереження природи, що розроблена за ініціативою вчених всього світу та підтримана в ООН, потребує рішучого переходу від пасивної реєстрації нищівних наслідків численних екологічних порушень та частих катастроф до їхнього своєчасного попередження і запобігання.

Прийнята міжнародна програма (на рівні Міністерства з Надзвичайних Ситуацій України) спільних дій, яка передбачає створення системи надійного та широкомасштабного моніторингу навколишнього природного середовища. Моніторинг має забезпечувати систематичне та оперативне (слідкування) спостереження за станом природного середовища з метою її контролю та управлінням правильним використанням усіма її складовими.

Оцінка стану та прогноз зміни навколишнього природного середовища мають досить важливе значення для виявлення погрози порушення екологічної рівноваги в природі, а також велике народногосподарське значення.

Припускається, що моніторинг має здійснюватись на трьох ієрархічних рівнях:

регіональному;

детальному;

локальному.

Регіональний - повинен охоплювати цілі економічні райони та надавати загальне уявлення про характер, масштаби, інтенсивності різних геологічних процесів, збитки які вони наносять народногосподарським об'єктам та природному середовищу, ефективності захисних заходів, що використовуються тощо. В залежності від ступеню освоєння території та інших факторів він може здійснюватись в широкому діапазоні масштабів від 1:100 000 до 1:500000.

Детальний та локальний - повинен давати вже більш повне уявлення про розвиток екологічних процесів в межах окремих інженерних комплексів та споруд або їхніх комплексів. Обрання методів, що використовуються під час моніторингу, визначається його рівнем. Під час регіонального моніторингу за базові доцільно використовувати аерокосмічні методи, доповнюючи їх невеликим об'ємом наземних досліджень. Під час детального та локального моніторингу основні дані будуть одержані наземними дослідженнями, а аерокосмічні методи стануть їхнім істотним доповненням.

Провідна роль в реалізації аерокосмічного моніторингу має належати знімкам, що виконуються в оптичному діапазоні спектру через їхній максимум корисної інформації.

Одним із важливих факторів стійкого розвитку України є ряд взаємозалежних задач щодо використання природних ресурсів, захищеності від масштабних загроз техногенного та природного характеру, охорони навколишнього середовища. Прийняття обґрунтованих рішень для забезпечення сталого розвитку в нашій державі не можливе без аналізу існуючого ситуації, спостереження, моделювання та прогнозування стану довкілля. Тому, для України, на сучасному етапі ринкових трансформацій, одними із важливих передумов сталого розвитку є організація моніторингу забруднень і джерел забруднення, визначення рівнів забруднення всіх складових елементів і ресурсів природного середовища та виявлення найнебезпечніших для здоров'я людини місць, організація системного моніторингу за трансформацією ландшафтів, зміною стану наземних і водних екосистем під впливом антропогенних навантажень а також прогноз динаміки впливів і навантажень на біосферу, а також оцінка негативних наслідків, що виникають при цьому.

Так звана "цифрова революція", яка вже давно відбулась в розвинутих країнах світу дала змогу, завдяки використанню комп'ютерних і аерокосмічних технологій, відстежувати з найретельнішою точністю просторові дані.

Світова практика свідчить про те, що найефективнішим засобом інформаційного забезпечення у разі вирішення даних проблем є аерокосмічні системи дистанційного зондування Землі (ДЗЗ). Дистанційні методи зондування земної поверхні дають змогу одночасно охоплювати великі за площею території, забезпечити оперативність і повторення визначення великої кількості параметрів земної поверхні і рослинності, здійснювати моніторинг, значно зменшуючи при цьому кількість складних і трудомістких хімічних аналізів, що істотно спрощує і знижує собівартість досліджень. Так, Оксфордським університетом підтверджено, що використання аерокосмічного знімання та комп'ютерних технологій дає можливість знизити вартість моніторингу до 90%. На сьогоднішній день орбіти супутників спроектовані таким чином, що є можливість постійного спостереження за станом земної поверхні, тобто можна оперативно і чітко відслідковувати зміни, що відбуваються в довкіллі (забруднення, пожежі, погіршення стану рослинності, пилові бурі, техногенні катастрофи тощо). Крім того вартість такої інформації постійно знижується. Так, американські фермери, які вміють рахувати гроші, обирають, за відносно невисоку плату, можливість постійно стежити за станом своїх полів, своєчасно і вибірково вносити дорогі добрива.

Що стосується ГІС, то геоінформаційні системи вже набули широкого розповсюдження для різних галузей народного господарства. Широко використовують можливості ГІС для роботи з картографічними матеріалами (карти, плани, космічні знімки, цифрові моделі рельєфу), базами геоінформаційних даних, їх поєднання, аналізу, візуалізації, моделювання та оформлення і представлення просторової інформації у вигляді цифрових карт, діаграм, 3D- моделей місцевості для завдань екологічного моніторингу.

Ефективність дослідження характеристик земної поверхні та процесів, що відбуваються на ній, за результатами дистанційного зондування Землі найчастіше може бути досягнута тільки при сумісній обробці даних, одержаних у різний час, різними знімальними системами, з різних аерокосмічних апаратів, у різних діапазонах.

Оперативне одержання даних у системі моніторингу можливе лише за умов функціонування космічних апаратів на стаціонарній орбіті чи при використанні угрупувань космічних апаратів. Залежно від розміру об'єктів спостереження і задач, що вирішуються, може бути достатнім використання апаратури ДЗЗ, що встановлюють на борту літака (вертольота) чи безпілотного літака з автоматичним керуванням.

Пріоритетним напрямком розвитку засобів ДЗЗ, відповідно до Національної космічної програми України, для задоволення потреб користувачів є створення постійно діючої системи аерокосмічного моніторингу, основою якої можуть стати багатопозиційні системи, що дозволяють суттєво підвищити оперативність отримання даних, інформативність космічних знімків та шумозахищеність системи для вирішення задач безпеки і оборони країни, а також інформації, необхідної для господарської діяльності, у тому числі - розв'язання наукових задач щодо оцінювання і прогнозування майбутнього стану довкілля. Також ідуть роботи над програмою «Високоефективні технології оцінювання параметрів природних середовищ земної поверхні з аерокосмічних носіїв» - у рамках координаційного плану “Наукові основи створення аерокосмічних технологій” Міністерства освіти і науки України.

Дистанційне зондування Землі забезпечує можливості оперативного збору даних у глобальному масштабі з високим просторовим і часовим розділенням, що і визначає значні інформаційні можливості аерокосмічних систем, можливість їх господарського, природо-екологічного, наукового і військового застосування та потенційну економічну ефективність. Аерокосмічні знімки надають найточнішу і реальну інформацію про ситуації, які сталися

В загальному ставляться такі завдання:

- по-перше, оцінка еколого-санітарного стану об'єктів - виявлення джерел забруднення, контроль за динамікою розповсюдження;

- по-друге, інвентаризація змін, визначення інтенсивності й масштабів процесів, реєстрація змін;

- по-третє, визначення динаміки (як сезонної так і річної) і контроль коливань змін.

Результат - алгоритм аерокосмічного моніторингу і модель оцінювання і прогнозування стану довкілля. Використовуючи шляхи об'єднання класифікованих зображень за різні періоди створюють карти, які вміщують зміни за цей період часу; карти екологічного забруднення, зон небезпеки, карти прогнозованого стану довкілля.

Аерокосмічний моніторинг для оцінювання і прогнозування майбутнього стану довкілля є масштабною багатофункціональною програмою екологічного управління (рис. 1).

У сучасних умовах ефективне вирішення перелічених завдань неможливе без застосування інформаційних технологій. Використання передових засобів автоматизованого збору, обробки та представлення інформації забезпечує якісно вищий рівень наукових досліджень внаслідок можливості співставлення різноманітної інформації та комплексного підходу до вивчення природних явищ. Інформаційне забезпечення наукових досліджень є визначальним чинником їх ефективності, актуальності результатів, узгодження зусиль різних наукових груп.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1. Концептуальна схема аерокосмічного моніторингу для оцінювання і прогнозування майбутнього стану довкілля

І. ОСНОВНІ ТИПИ КОСМІЧНИХ АПАРАТІВ ДЛЯ АЕРОКОСМІЧНОГО МОНІТОРИНГУ

1.1 Метеорологічні супутники

Метеорологічні ШСЗ (метеосупутники) призначені для регулярного передавання телевізійних зображень хмарового та льодового покривів Землі на наземні станції.

На ШСЗ також встановлюють датчики радіаційних випромінювань Землі та хмарового покриву, які працюють у різних діапазонах частот, а інші прилади - для аналізу метеорологічних умов. Одержана від метеосупутників інформація використовується для аналізу атмосферних процесів та прогнозів погоди.

За телевізійними та інфрачервоними (ІЧ) знімками освітленої та тіньової сторін Землі здійснюють нефаналіз хмарності (визначення її форм, структури та кількості). Ця та інша інформація, що одержана з метеосупутників, дозволяє складати оперативні екологічні карти хмарового, льодового та снігового покривів, виявляти зародження ураганів і визначати напрямок й швидкість їх розповсюдження, розрізняти тип й етапи розвитку погодних умов, виявляти струменеві потоки в атмосфері, місцеві метеорологічні явища (шквали, грозову активність тощо), досліджувати тепловий баланс Землі, визначати температуру хмарового покриву, поверхні суходолу й океану.

У зв'язку із специфікою вимог до метеоспостережень для глобального прогнозування та регіонального аналізу припускаються дві системи метеорологічних спостережень з використанням супутників:

– з централізованою обробкою даних (глобальне прогнозування);

– з автономним використанням даних (регіональна оцінка й прогноз).



Рис.2. Блок-схема централізованої системи метеоспостережень з використанням ШСЗ

Автономна система на відміну від централізованої не має на борту ШСЗ бортових пристроїв запам'ятовування даних. Зображення із спеціального відікону (телевізійної передаючої трубки), який тимчасово зберігає його, передається автоматично на автономні наземні станції приймання даних. Автономна система дозволяє забезпечити метеоданими, практично без затримки, досить великі географічні райони. Для одержання від ШСЗ інформації про метеоумови у будь-якому районі необхідна приймальна станція, що устаткована апаратурою реєстрації (одержання фото- і відео- зображень) телеінформації. Для одержання зображення кожного району Землі, регулярно у полудень (на цей час райони спостереження добре освітлені) бажано використовувати так звані сонячно-синхронні орбіти, площина яких обертається (прецесія орбіти) синхронно із обертанням Землі навколо Сонця у східному напрямку. Орбітальна площина супутника має бути компланарною з напрямком Земля - Сонце. Необхідну швидкість прецесії забезпечують під час запуску обранням відповідного кута нахилення площини орбіти до екватору.



Рис. 3. Блок-схема автономної системи метеоспостережень з використанням ШСЗ

З метою спрощення обробки одержаних зображень та зберігання незмінних характеристик розрізнювальної здатності зображень на знімках доцільні кругові та наближені до них орбіти. Для фіксування швидкоплинних атмосферних явищ (вихрових шквалів, грозових областей тощо, рис. 4), особливо частих в низьких широтах, найпридатніші кругові орбіти.

Рис. 4. Циклон над територією України

Найдоцільнішими вважають системи, що складаються з чотирьох та шести метеосупутників, що обертаються на полярних кругових орбітах висотою 600 - 2000 км від усередненої земної поверхні, розташовані так, щоб супутники одночасно знаходилися приблизно на одній широті (орбіти рознесені по довготі).

Російські супутники космічної метеорологічної системи ”Метеор'' забезпечують одержання комплексної метеоінформації: телевізійної, інфрачервоної, актинометричної з освітленого та тіньового боків Землі (табл. 1).

Метеорологічні супутники SMS (США) призначені для зйомки хмарового покриву в денний та нічний часи із стаціонарної орбіти (сх.д.), а також для ретрансляції метеорологічної інформації. Вони передають космічні знімки хмарового покриву кожні 30 хвилин.

Таблиця 1

Основні дані російських метеорологічних ШСЗ системи ,,Метеор”

Тип орбіти	Кругова навколополярна
Висота орбіти, км	625 - 630
Склад метеорологічного устаткування	Телевізійна (ТВ) (дві камери). Інфрачервона (ІЧ) телевізійного типу (в діапазоні хвиль 8-12 мкм). Актинометрична (АК) - радіометри (по 2 скануючі вузькосеторні та нескануючі широко секторні прилади)
Ширина смуги захоплення (на місцевості), км: ТВ апаратурою ІЧ апаратурою АК апаратурою	1000 1000 2500
Просторове розрізнення (у надірі), км: ТВ зображень ІЧ зображень АК зображень	1,25 Х 1,25 15 Х 15 50 Х 50
Чуттєвість до температурних перепадів ІЧ апаратури,	2-3 при додатних і 7-8 при від'ємних температурах
Джерело живлення	Сонячні та хімічні батареї

1.2 Супутники для вивчення земних ресурсів

Основні області використання КА для розвідки земних ресурсів - це збір різноманітних океанографічних даних, моніторинг сільськогосподарських культур та лісових масивів, геологічна розвідка, вимірювання товщини снігового покриву та спостереження за пересуванням льодовиків, оцінка земельних ділянок в інтересах землекористування, оцінка якості води, теплове і топографічне картування місцевості, збір даних для прогнозування стихійного лиха (наприклад, землетрусів, повеней, лісових пожеж). В основу використання КА для вивчення земних ресурсів покладена наступна фізична властивість: будь-яка речовина поглинає, випромінює, розсіює або відбиває (повністю або частково) електромагнітну енергію і характеризується властивою їй сигнатурою, яка пов'язана з довжиною хвилі та молекулярною будовою речовини. Дякуючи цьому можливе дистанційне вимірювання за допомогою широкого класу приладів, які можуть визначити (відшукати та зареєструвати) сигнатуру речовини без безпосереднього контакту з ним. Найбільш ефективними для польотів КА з метою вивчення земних ресурсів вважаються сонячно-синхронні кругові орбіти на висотах 500-900 км. До складу наземного комплексу входять: станція супроводження, пункти збору інформації (яка передається безпосередньо або ретранслюється через супутники зв'язку), центр управління та центр обробки інформації. Обробка даних включає декодування, нормалізацію, трансформування, прив'язку до місцевості, вилучення інформації, індексацію, архівацію та збереження.

Таблиця 2

Основні технічні характеристики КА "Ресурс-Ф2"

Розрізнення на місцевості з висоти 200км, ум. од.: на чорно-білій плівці на спектрозональній плівці	9...12 15...18
Ширина смуги фотографування з висоти 250 км, км	150
Площа фотографування з висоти 250 км, км2	20,7 млн
Фотометрична точність знімків, %: абсолютна	15
відносна між каналами	5
Число спектральних діапазонів	4 Х 6
Робочі орбіти: висота кругової орбіти	210...450
Висота еліптичної орбіти, км: мінімальна	170...250
максимальна	250...400
Нахил площини орбіти, град	62,8... 82,6
Маса КА, кг	до 6450

Рис. 5. Загальний вигляд КА "Ресурс-Ф2" (Росія):

1 - комплексна рушійна установка; 2 - підвісний відсік; З - спускний апарат: 4 - приладний відсік; 5 - жалюзі системи терморегулювання; 6 - антени командно-програмно-траєкторної радіолінії; 7 - порохова гальмівна рушійна установка; 8 - кульовий балон з азотом системи виконавчих органів; 9 - чуттєві елементи системи керування рухом; 10 - бленда зоряного апарата; 11 - чотирьох канальна апаратура для багатозональної зйомки земної поверхні; 12 - сонячна батарея



Рис.6. Схема еволюції КА моніторингу для дослідження природних ресурсів Землі:

а - КА з фотоапаратурою без зламу оптичної осі; б - КА, які устатковані довго фокусною апаратурою із зламом оптичної осі; в - низькоорбітальний КА моніторингу з аеродинамічними компенсаторами 1 та теплозахисним екраном 2, тепловою блендою 3; г - КА, у якого корпус СА 4 виготовлений як корпус фотоапарата; д - КА з капсулами 5 для оперативної доставки фотоплівки на Землю; є - КА з капсульним автоматом 6; ж - оптико-електронний КА моніторингу; з - комплексний КА моніторингу

ІІ. ОСНОВНІ ВИДИ ДАНИХ ДЗЗ, ЩО ВИКОРИСТОВУЮТЬСЯ ДЛЯ МОНІТОРИНГУ І ПРОГНОЗУВАННЯ МАЙБУТНЬОГО СТАНУ ДОВКІЛЛЯ

Проникнення людини в космос - природний і логічний крок. Необхідність в цьому обумовлена двома основними причинами: отримання нових підходів і можливостей наукового дослідження і пізнання світу; пошук нових джерел для задоволення енергетичних потреб всього людства на планеті Земля, а отже, і вирішення однієї із глобальних екологічних проблем ресурсозберігання та природокористування.

Супутники раннього виявлення ядерних вибухів та інших техногенних катастроф забезпечують інформацією наземні служби спостереження практично в реальному масштабі часу. Але одночасно інтенсивне освоєння космічного простору в мирних (позитивних) цілях використовується також військово-промисловому комплексі (ВПК).

Сучасний стан розвитку дистанційних досліджень дає змогу встановлювати певний перелік показників, необхідних для моделювання прогнозу врожайності в різні фази вегетації.

Раціональне поєднання даних, одержаних дистанційними засобами спостереження, враховуючи їх можливості, і даних наземних метеорологічних та агробіологічних спостережень дасть змогу підвищити рівень інформаційного забезпечення прогнозування стану та врожайності сільськогосподарських культур.

2.1 Види систем, принципи дії

2.1.1 Реєстрація - випромінювання

Метод ґрунтується на вимірюванні короткохвильового м- випромінювання присутніх у земній корі або сніговому покриві радіоактивних елементів - природних радіоізотопів У звичайному ґрунті майже 90 % - випромінювання утворюється в 20 - сантиметровому поверхневому шарі.

2.1.2 Фотографічні системи

В основі техніки повітряної фотографії покладено створення на фотоплівці зображень земної поверхні з авіа носіїв та супутників. Зазвичай використовують чорно-білі панхроматичні, чорно-білі ІЧ, кольорові та кольорові ІЧ плівки. Фотографічні системи здатні створювати зображення об'єктів навколишнього середовища з високим рівнем розділення; застосування технологій багато спектральної фотографії дає змогу отримати додаткову специфічну інформацію, на яку меншою мірою впливають температура й вологість довкілля. Фотографічні системи, що встановлюються на літаках, здатні забезпечити знімки з висоти понад 20 км; розміри площі, яка фотографується, можуть сягати 30Х50 км2.

2.1.3 Відеографічні системи

Застосування відеокамер дає змогу створювати та записувати зображення у видимій, близькій та середній ІЧ областях спектру. Перевага відеосистем - невисока вартість, створення та накопичення послідовних зображень будь-якого процесу. Недолік - відносно невисоке просторове розрізнення.

2.1.4 Багатоспектральні сканери

Принцип дії таких систем полягає у реєстрації спектрального відбиття об'єктами навколишнього середовища на певних спектральних ділянках видимого та ІЧ спектру мкмЦі ділянки можуть бути або широкими (близько 0,2 мкм), або вузькими (менше 0,01 мкм). Прилади багато спектрального сканування, що встановлюються на супутниках, дають змогу одержати інформацію з роздільною здатністю близько 10 м, скануючи при цьому території розміром 60...185 км. Принцип дистанційного зондування за допомогою багато спектрального сканера пояснюється на рис. 7. Перевага багатоспектральних сканерів у здатності використовувати вузькі спектральні ділянки й отримувати інформацію у цифровій формі.

2.1.5 Теплові сенсори

Як відомо з курсу фізики, всі матеріали здатні посилати ІЧ випромінювання, що зумовлене молекулярним коливанням. Це теплове ІЧ випромінювання реєструється за допомогою техніки, схожої на багато спектральне сканування, але у діапазоні 8...14 мкм.

Характер зображення при цьому залежить від температури об'єкта та його здатності до випромінювання. Теплові сенсори, які встановлені на авіаносіях, що зондують об'єкти на невеликих висотах, забезпечують високу роздільну здатність (до 1 м), тоді як на супутниках теплові сенсори розділяють простори розмірами 200...500 м. Сучасні прилади теплового зондування здатні реєструвати різницю температур близько 0,4 К. Недоліки: вплив метеорологічних умов на результати вимірювань; при зондуванні ґрунту піддається лише шар товщиною до 5 см.

Рис. 7. Принцип дистанційного зондування за допомогою багатоспектрального сканера

2.1.6 Надвисокочастотні локатори

Цей вид техніки дистанційного зондування передбачає використання електромагнітних хвиль в області 0,1...2 м (що відповідає частотам від 100 МГц до 50 000 МГц). Надвисокочастотні (НВЧ) локаторні системи можуть бути активними (коли об'єкт дослідження опромінюється з подальшою реєстрацією відбитого випромінювання) і пасивні (коли реєструється природне випромінювання об'єкта). Принцип дії дистанційного зондування Землі (ДЗЗ) за допомогою локаторів полягає у випромінюванні її діелектричних властивостей, що значною мірою залежать від вмісту вологи й температури ґрунту, нерівностей земної поверхні, рівня снігового покриву, типу рослинних покривів, і впливають на відбивальні та випромінювальні параметри, що вимірюються. НВЧ-локація надає змогу вивчати положення, рух та природу віддалених об'єктів. Основні типи локаторів, що застосовуються при ДЗЗ:

– локатори зображення (вимірюють розсіяне випромінювання, висотоміри, НВЧ-радіометри);

– локатор із синтетичною апертурою - ЛСА.

Завдяки високій проникності НВЧ-випромінювання повз хмари та листя, подібні локатори здатні створювати зображення земної поверхні у дрібних деталях (рис. 8).

Рис. 8. Формування зображення за допомогою локатора

Об'єкти земної поверхні опромінюються локаторними імпульсами, що відбиваються, реєструються і перетворюються у зображення. Амплітуда відбитого імпульсу залежить від конкретного об'єкта спостереження. Альтернативним локатору зображення є ЛСА. Слід зауважити, що сигнали локатора, які надсилаються у процесі руху літака, набувають зсуву до високих частот, тоді як сигнали, що посилаються назад, набувають зсуву до низьких частот завдяки ефекту Допплера. Реєстрація та аналіз подібних зсувів надає можливості точно визначити просторове положення наземних об'єктів. Техніка локаторів із синтетичною апертурою досить складна й дорога, але її можливості зумовлюють най поширене її застосування. Перевага - висока розрізнювальна здатність. Недолік - істотні впливи рослинного покриву та нерівності ґрунту на сигнал, що реєструється.

2.2 Алгоритм обробки корисного сигналу

Розвиток багатопозиційних систем дистанційного зондування припускає модифікацію алгоритмів обробки з метою забезпечення когерентного прийому в умовах рознесеного положення рухомих передавача і приймача. Алгоритм когерентної обробки сигналів для довільних векторів стану k-го передавача й i-го приймача. При цьому пропонується використовувати модифікований опорний сигнал , для формування якого можна використовувати результат перемноження прямого сигналу на сигнал опорного генератора.

Використання докладних аналітичних виразів для моделей прямого і відбитого сигналів при формуванні опорного сигналу приводить до такого результату:

 (1)

(1)

, (1)

де - комплексний коефіцієнт відбиття елемента з вектором електрофізичних параметрів ; - коефіцієнт спотворення сигналу в середовищі поширення (атмосфері); - комплексна змінна, яка враховує діаграми спрямованості приймальної та передавальної позицій; - комплексна огинаюча сигналу; - несуча частота випромінюваного сигналу; , - час затримки сигналу у прямому каналі та у каналі відбитого сигналу.

Запропонований алгоритм обробки корисного сигналу та розроблена на його основі модель когерентного приймача дозволяє забезпечити когерентний режим і оцінити комплексний коефіцієнт відбиття поверхні з точністю до комплексної величини (з точністю до калібрування радіолокаційної системи)

.

Алгоритм дозволяє усунути первинні спотворення, пов'язані з нестабільністю і розбіжністю частот опорних генераторів. Крім того, усуваються амплітудно-фазові спотворення сигналу на трасі передавач-приймач при використанні приймально-передавальних позицій, розташованих на суттєво різних висотах.

Модель прийнятого (корисного) сигналу в активних РСА має вигляд



.

Видно, що корисний сигнал суттєво залежить від діаграм спрямованості приймальних і передавальних антен , коефіцієнтів спотворення сигналу в середовищі поширення (атмосфері) , комплексного коефіцієнта відбиття і геометричних параметрів РСА (просторово-часових залежностей координат носіїв).

При дослідженні геометричних співвідношень у багатопозиційних системах показано, що час затримки , який визначає вид одиничного сигналу, може бути наведений у вигляді суми постійної та змінної складових

,

*де ,

.

Досліджено постійну складову загального часу затримки. Показано, що вона визначає зв'язок між перетином просторової функції невизначеності в далекомірній площині з функцією невизначеності випромінюваного сигналу за часом затримки. Вигляд просторової залежності необхідно враховувати при виборі зони огляду з метою виключення неоднозначності вимірів.

Для багатопозиційних систем із синтезуванням апертури, в яких функціонал щільності імовірності векторного процесу можна записати у вигляді

,

рішення було отримано в рамках моделі корисних сигналів, поданих у вигляді . Отримане в результаті оптимізації рішення

являє собою рівність результату спільної обробки (ліва частина рівняння) з оцінюваною просторовою функцією , згладженою модифікованою функцією:

.

визначається сумою функцій невизначеності по всіх парах, що беруть участь у формуванні корисного сигналу .

Операції комплексування містять у собі операції декореляції вхідного процесу матрицею з наступною узгодженою фільтрацією з модифікованим опорним сигналом , що залежить від моделі поверхні.

2.3 Застосування дистанційного зондування

Реєстрація випромінювання дає можливість за допомогою оцінки рівня його послаблення визначати вологість ґрунту, наявність або кількість снігу на поверхні. Недолік: обмежене просторове розділення та можливість вимірювань лише на невеликих висотах польоту авіаносія.

Фотографічні та відеографічні системи застосовують для визначення типів структури ґрунтів, аналізу стану рослинних покривів, спостереження за дренажними системами, оцінки характеру морських поверхонь. Завдяки використанню фотографічних систем можна отримати інформацію щодо просторового розподілу седиментів, характеру ерозійних процесів, викиду забруднень та стічних вод з труб.

Багатоспектральні сканери використовують для аналізу земної поверхні, рослинних покривів, картографії, визначення вологості ґрунту, оцінок рослинної біомаси, снігових покривів, непрохідних просторів, кольору океану.

Теплові сенсори знаходять застосування при визначенні рівня теплового забруднення водойм, оцінок розмірів, температури рослинних покривів та впливу на них зовнішніх факторів, вологості ґрунту, теплових аномалій, температури та стану поверхні водойм, морських течій, льодових та снігових масивів, вулканічної діяльності, дренажних структур, термічних індустріальних викидів. Широкого застосування набула техніка дистанційного зондування теплового ІЧ випромінювання для аналізу ландшафтних екологічних процесів - вимірювання випаровування, еватранспірації та вологості ґрунту, вивчення характеристик теплового балансу та теплових потоків, оцінки теплообміну між лісовими масивами.

Надвисокочастотні (НВЧ) локатори дають можливість вимірювати характеристики ґрунтів (нерівність, структуру, вологість), рослинних покривів та опадів, оцінювати водні ресурси, стан морської поверхні, прогнозувати наближення цунамі, визначати типи та розміри льодових масивів, аналізувати характер упаковки снігу. Прикладами застосування РЛС техніки є дистанційне спостереження за блискавкою та дистанційний контроль за повенями (рис.9).

Лазерні системи використовують для дистанційного зондування атмосфери, зокрема визначення висоти хмар, дослідження структури й властивостей хмар, вимірювання параметрів вітру, вимірювання вологості й температури повітря, оцінки опадів. Лазерні системи, встановлені на борту авіаносія чи супутника, здатні проводити топографічні вимірювання на земній поверхні, оцінювати рослинні покриви, водяні потоки, ерозійні процеси.

Рис. 9. Дистанційне спостереження за повенями (РЛС)

ІІІ. АЕРОКОСМІЧНИЙ МОНІТОРИНГ СТАНУ ДОВКІЛЛЯ

3.1 Зйомка поверхні Землі

аерокосмічний моніторинг дистанційний зондування

Будь-яка зйомка - це реєстрація яскравості поверхні Землі в певному діапазоні спектра електромагнітних хвиль, до того ж в діапазоні, для якого атмосфера досить прозора.

Гама- та рентгенівські промені не відбиваються і слабо випромінюються поверхнею Землі: ультрафіолетове (УФ) світло та більшість спектру довжин хвиль інфрачервоного (ІЧ) випромінювання атмосфера Землі практично не пропускає; радіохвилі, за виключенням найкоротших, не утворюють направленого випромінювання.

Реєстрація сонячного світла, відбитого від поверхні Землі в видимій області спектру (0,5...0,7 мкм) та в “вікнах прозорості” атмосфери ближнього ІЧ-діапазону (0,7...3 мкм) - зйомки в оптичному діапазоні спектра.

Активні методи дистанційного зондування, тобто реєстрація сигналів, відбитих від поверхні Землі та тих, що генеруються штучним джерелом направленого випромінювання, яке розташоване на борту КА. Це або лазерна, або радіотеплова зйомка.

Лазерна зйомка, й лише з літаків, а не з КА, тільки починає розвиватись. Щодо радіолокаційної зйомки, то в класичному варіанті вона має суттєве обмеження: реєстрація здійснюється в діапазоні, довжини хвиль на декілька порядків більші в порівнянні з видимим світлом, і тому просторове розрізнення радіолокаційних знімків відносно досить низьке. Ці ускладнення вдалося подолати за рахунок створення так званих радіолокаційних станцій (РЛС) з синтезованою апертурою. Основна перевага зйомки за допомогою РЛС з синтезованою апертурою - можливість її здійснення в будь-який час доби та незалежно від наявності хмарності.

3.1.1 Космічна фотозйомка

Основний вид космічних зйомок - це фотографування поверхні Землі за допомогою спеціалізованих народногосподарських супутників серії “Космос”, “Фотон”, “Фрам” (Росія), “Січ-1М”, “Океан-0” (Україна) та ін. із середньою висотою ?250 км. Вони устатковані декількома фотокамерами з різними фокусними відстанями та здійснюють космічну фотозйомку в різних масштабах.

Великомасштабні знімки мають високу фотографічну якість та витримують, без істотного зменшення різкості, збільшення до мірил 1:100 000...1:25 000 із смугою огляду на поверхні Землі 100...300 км. Розрізнення на місцевості досягає 5 м - для моніторингу природніх об'єктів (проте роздільна здатність може бути і вищою - до 0,41 м).

Основна мета аерокосмічного моніторингу - оперативне вироблення оптимальної реакції на її стан та зміни (проте від замовлення на космічну фотозйомку до передачі знімків замовнику проходить кілька тижнів).

В існуючих варіантах космічна фотозйомка недостатньо оперативна не лише для моніторингу, але і для цілей дистанційного зондування внаслідок обмеженої кількості запусків відповідних супутників та короткостроковості дії кожного з них. Знімки деяких ділянок не можливо одержати навіть протягом декількох років.

Космічна фотозйомка можлива лише в фотографічному діапазоні спектру (довжин хвиль л=0,5...0,9 мкм).

Внаслідок зауваженого провідні космічні держави орієнтуються насамперед не на космічну фотозйомку, а на космічну сканерну зйомку, яка дозволяє подолати наведені недоліки.

3.1.2 Космічна сканерна зйомка

Космічна сканерна зйомка (КСЗ) здійснюється за допомогою супутників, що не повертаються, кожний з яких функціонує протягом декількох років та передає зареєстровану інформацію на Землю по радіоканалам. З метою успішного здійснення КСЗ необхідне створення цілої системи моніторингу. До такої системи входять:

Природо-ресурсні ШСЗ,

наземний командно-вимірювальний комплекс,

канали зв'язку,

центри приймання та обробки інформації,

підсистема збору замовлень, каталогізації та розсилання знімків користувачам,

геостаціонарні ШСЗ (іноді), що приймають інформацію від природо ресурсних ШСЗ та направляють її на Землю.

Природо-ресурсна система здійснює періодичний глобальний огляд поверхні Землі, а використання її даних має міжнародний характер.

КСЗ можлива при сонячному освітленні, тобто лише вдень.

При нахиленні орбіти =00 вона має назву екваторіальна, а при =900 - полярна. При <900, коли супутник запускають в північно-східному напрямку (або південно-східному) - називають орбіту прямою, а при >900 - оберненою. Запуск супутника на обернену орбіту енергетично невигідний, так як обертання Землі в цьому випадку зменшує вихідну орбітальну швидкість, однак для довготривалих природо-ресурсних супутників цей виграш перекривається можливістю завжди пролітати зйомочний маршрут в денні часи, до того ж в одні й ті ж самі.

3.2 Космічні системи моніторингу

3.2.1 Високооперативна зйомка високого розрізнення

Для багатьох цілей комплексного моніторингу, тобто для контролю за повенями, утворенням та сходженням лавин і селевих потоків, виверженнями вулканів, землетрусами, аварійним забрудненням морів та внутрішніх вод, зростанням та захворюванням посівів тощо, та для прийняття оптимальних рішень, пов'язаних з подібними явищами, необхідна високооперативна зйомка, аж до щодобової, до того ж з високим розрізненням порядку 10...20 метрів на місцевості.

Доцільний перехід від природо-ресурсних систем до багатоцільових систем дистанційного зондування та моніторингу поверхні Землі, які б забезпечували як глобальний огляд, так і зйомку окремих ділянок місцевості в необхідний момент та з необхідною частотою, аж до щодобової або ще вище. В такому випадку ділянками, що реєструються, можуть бути:

місто, що постраждало від землетрусу або іншого стихійного лиха;

діючий вулкан;

лісова пожежа;

нафтові плями в морі;

динаміка великої будівлі, греблі або кар'єру (особливо під час виникнення аварійних ситуацій) тощо.

Характерний розмір подібних “гарячих ділянок” - декілька десятків кілометрів, а реєстрація їх часто необхідна лише протягом декількох діб активного розвитку процесу.

При надирній зйомці смуга огляду оптичних датчиків високого розрізнення дорівнює добутку діаметра елемента на число елементів в строчці до того ж для кращих із існуючих датчиків М=6 000...10 000. Отже, при забезпечується смуга огляду не ширше . В таких умовах відмова від глобальної зйомки дозволяє зменшити швидкість обробки інформації, але не призводить до збільшення оперативності заданої вибіркової зйомки, через що можна реєструвати лише ті ділянки, що знаходяться в межах вузьких смуг огляду з відповідних витків орбіти.

Отже, системи моніторингу мають базуватися на можливості зйомки з нахилом, коли реєстрація заданих ділянок, що розташовані на різній відстані від траси, досягається нахилом осі датчика на різні кути поперек траси. Дякуючи цьому, один супутник може знімати будь-які ділянки через добу, а два супутники - цілодобово.

Під системами моніторингу слід розуміти космічні системи, що призначені для частої, аж до щодобової зйомки численних заданих ділянок земної поверхні розмірами 60...200 км, до того ж, супутники обладнані камерами з розрізненням порядку 10...20 м, які допускають як вертикальну сканерну зйомку так і космічну сканерну зйомку з нахилом.

3.2.2 Система “Спот” та проект ,,Терс”

ШСЗ “Спот-1" був запущений в лютому 1986 р. на майже кругову сонячно-синхронну ізомаршрутну орбіту з нахилом та середньою висотою 832 км, що відповідає числу обертів супутника N=145/26 навколо Землі на добу. Кожний супутник обладнано двома апаратами високого розрізнення HRV, що сканують ідентично. Інформація реєструється в цифровій формі із швидкістю 30 Мбіт/с від кожної камери. Частина її запам'ятовується для скидання під час польоту в зоні радіо видимості центрів приймання, створених в Росії, Україні, Франції, Швеції, Австралії та Канаді. Решта інформації скидається в реальному часі реєстрації і може прийматись на індивідуальних або колективних пунктах приймання.

Камера апарату HRV є оптичною системою, телеоб'єктив якої має фокусну відстань f=100 см, діючий отвір 32 см та кут зору 2в=4,13о. Сканування місцевості електронне, засноване на використанні приладів із зарядовим зв'язком (ПЗЗ). Воно дозволяє відмовитись від скануючого дзеркала, неминучого в оптико-механічному скануючому апараті та від затвору, необхідного в фотокамері, тобто від механічного переміщення частин датчика, а також і відповідного двигуна.

Переваги електронного сканування

Відсутні вібрації датчика (які погіршують якість зображення та перешкоджають реєстрації строк з високою частотою).

Елементи строки реєструються не послідовно, а одночасно, що знімає енергетичне обмеження та дозволяє зменшити миттєве поле зору за умови збереження високого відношення сигналу до шуму.

У фокальній площині камери HRV встановлена лінійка (рядок) ПЗЗ довжиною 78 мм, яка складається з М=6 000 комірок (елементів) розміром 13 мкм кожна.

Передбачено 2 режими роботи HRV:

Панхроматичне знімання в зоні л=0,51...0,73мкм при елементі розрізнення d=10 см з 64 градаціями яскравості (6 біт на точку).

Багатозональна зйомка в зонах л=0,50...0,59 мкм, 0,61...0,68 мкм та 0,79...0,89 мкм при d=20 м та 256 градацій (8 біт на точку).

В обох випадках швидкість переробки інформації для одного скануючого апарата 25 Мбіт/с, а з урахуванням службових даних та необхідної надмірності - 30 Мбіт/с.

Під час точної орієнтації супутника реальні оптичні осі камер розташовані горизонтально, поперек маршруту зйомки, а перед кожними із них встановлено дзеркало, що повертається, і змінює напрямок центрального променя візування на вертикальне дзеркало, або яке відхилене поперек траси руху супутника. Відхилення змінюється дискретно, через 0,6° та забезпечує зйомку з нахилом оптичної осі від ±27° до вертикалі над супутникової точки. При цьому, через сферичність Землі кут вимірюється від нахилу оптичної осі до вертикалі ділянки місцевості, що реєструється в центрі, і він досягає 30,9°.

При максимальному нахиленні оптичної осі розмір ділянки зйомки поперек траси зростає з 60 до 80 мкм, а елемент розрізнення від d=10 або 20 м відповідно до d=13 або 27 м. Камери можуть працювати як спільно, так і при незалежних одне від одного нахилень їхніх дзеркал.

При вертикальній (надирній) зйомці обома скануючими апаратами супутник “Спот” забезпечує глобальний огляд Землі 369 маршрутами за 26 діб. Система “Спот” призначена, насамперед для глобальної зйомки високого розрізнення та для стереофотографічного вимірювання рельєфу по стереопарі, відзнятою з двох різних витків. Однак цю систему можна розглядати і як перший варіант моніторингу.

Перехід від звичайних природо-ресурсних систем до системи моніторингу здійснюється за рахунок суттєвого ускладнення підсистеми зв'язку з користувачами.

Прототипом системи моніторингу, заснованої на інших принципах, ніж Spot (“Спот”), слід вважати проект Ters (“Терс”) (Tropisch Erdressourse Satellite), який був запропонований спільно Нідерландами та Індонезією. Проект призначений для зйомки заданих ділянок ландшафтів, які розташовані в широтному поясі , декілька разів протягом доби. Для супутника “Терс” обрано екваторіальну () кругову орбіту з Н=1680 км, що відповідає N=12,0.

При цьому супутник рухається вздовж екватора на схід відносно Землі, що обертається, здійснюється за добу рівно на один оберт менше, тобто відносно місцевості Nґ=11,0. Відповідно супутник пролітає над ідентичними точками екватору через кожні

Оптична вісь скануючого приладу супутника ,,Терс” відхиляється дзеркалом, що повертається поперек траси на заданий кут -33,5є?б?+33,5°, що відповідає куту ?44,3є та віртуальній смузі огляду 2470 км. Це і забезпечує можливість зйомки місцевості до широти ц=±11,2 є з кожного витка орбіти. Система “Терс” добре використовує можливість багатократного збільшення оперативності за рахунок відмови не лише від глобальної зйомки, але і від глобального покриття Землі віртуальними смугами огляду. На жаль, використання цієї ідеї для інших широтних поясів дає гірші результати.

3.3 Землекористування, природоохоронні та природоресурсні задачі

Для України характерні значна густота населення і досить висока концентрація промислового та сільськогосподарського виробництва. Тому потрібно здійснювати оперативний контроль екологічного стану екосистем, навантаження на які в деяких регіонах перевищує екологічно допустимі межі. Це ускладнюється і негативним впливом на природу наслідків аварії на Чорнобильській АЕС, а також загрозою проникнення токсикантів із системи вода - порода в підземні води, які забезпечують водопостачання 2/3 населених пунктів країни.

Для вирішення актуальних завдань раціонального природокористування необхідно створити сучасні засоби для отримання оперативної інформації про стан геосистем України.

Найбільш ефективними методами оперативного контролю геоекологічного стану є аерокосмічні методи зондування Землі в різних спектральних діапазонах. Сучасний рівень розвитку засобів ДЗЗ дозволяє отримати дані про параметри суші та води з необхідними просторовими елементами розрізнення і періодичністю поновлення інформації. Досвід експлуатації природо-ресурсних ШСЗ показав перспективність та ефективність застосування методів ДЗЗ.

Як свідчить практика, найкращі результати досягаються за умови комплексного, синхронного проведення космічних і наземних досліджень, коли результати наземних вимірювань екстраполюються на картосхеми, одержані на основі космічних знімків.

Геоекологічне дешифрування матеріалів сучасних багатозональних космічних зйомок та їх інтерпретація з геолого-картографічними даними на урбанізовані території з небезпечними геологічними процесами дозволяють оцінити і прогнозувати розвиток цих процесів.

3.4 Вивчення рослинності

Це завдання вирішувалось на матеріалах досліджень Зони відчуження ЧАЕС, рослинність якої всебічно вивчена наземними та дистанційними методами. Інші райони України не охоплені таким повним набором дистанційних і наземних даних.

На територію Зони відчуження зроблено лише один знімок високої розрізнювальної здатності сканером МСУ-В з КА “Океан-О” (рис. 10). Але його виконано не в оптимальні для вивчення рослинності терміни: восени, 03.10.99 р., коли значна частина листя опала, а у хвойних деревах послаблені процеси обміну в голках. Порівняно з літнім періодом, восени на оптичні властивості рослинності має значний вплив відбиття (поглинання) випромінювання стовбурами та гілками дерев.

Рис. 10. Схема класифікації рослинності східної частини зони відчуження ЧАЕС за типами рослинних угруповань (багатозональні знімки з КА “Spot-4”, 03.10.99 р.):

1 - ліси з перевагою сосни; 2 - соснові ліси, пошкоджені сосновим шовкопрядом; 3 - розріджені змішані листяні ліси та площі, що заростають вербою; 4 - змішані листяні ліси з перевагою берези; 5 - залісення територій переважно молодою березою; 6 - змішані листяні ліси з перевагою вільхи; 7 - акація; 8 - луги та заплавні луки; 9 - перелоги; 10 - зварники; 11 - відкриті піщані ґрунти з рідкою трав'янисто-чагарниковою рослинністю; 12 - вода; 13 - техногенні об'єкти; 14 - хмари; 15 - тіні від хмар

З метою оцінки можливостей знімків з КА “Океан-О” для вивчення рослинності було проведено класифікацію з вивченням зображень знімка (рис.7) від 03.10.99 р. Її проведено за методом максимальної вірогідності - як найбільш інформативного, з використанням програмного продукту ERDAS Imagine. Об'єкти дослідження включали всі основні різновиди рослинного покриву, які були вибрані на підставі матеріалів лісовпорядкувальних робіт та відносно рівномірно розповсюджені на досліджуваній території. Крім різновидів рослинності враховані елементи ландшафту, які займають досить значну площу, - це водна поверхня, населені пункти, проммайданчик ЧАЕС та піщані дамби.

За даними наземної перевірки, достовірність наведеної класифікації задовільна.

Співставлення результатів класифікації ландшафтів за даними знімків з КА “Океан-О” з результатами аналогічної класифікації ландшафтів за багатозональним знімком високої розрізнювальної здатності з КА “Spot”, зробленого 14.07.98 р. У чотирьох зонах спектру, показало, що на обох знімках чітко відокремлюються основні види рослинності, природні та техногенні елементи ландшафту, просторове розрізнення яких ідентичне.

Однак значно менша розрізнювальна здатність знімка з КА “Океан-О”, неоптимальний час проведення зйомки та менша кількість спектральних каналів обумовили те, що за даним знімком відокремилось менше класів ландшафту, ніж за знімком з КА “Spot”.

На рис. 10 наведено класифікацію рослинності зони відчуження, складену за результатами обробки двох знімків.

3.5 Технології збору даних

Створені цифрові шари об'єктів екологічного моніторингу дозволяють порівнювати і співставляти дані про характеристики екологічного стану, отримані в результаті вимірювань або спостережень. Ці дані заносяться у відповідні поля атрибутивної таблиці і можуть використовуватись для автоматизованого опрацювання.

За способом збору та наповнення атрибутивних таблиць ГІС можна виділити такі джерела одержання даних:

1) пошук та впорядкування наявних даних (опубліковані дані, протоколи випробувань тощо);

2) накопичення даних при виконанні незалежних досліджень - у цьому разі важливо наперед узгодити формат подання даних (особливо для таких характеристик, опис яких недостатньо формалізований - біоіндикатори, показники рекреаційного навантаження, і т.д.).

3) автоматизований збір даних з використанням серверних функцій; при такому способі накопичення та архівування інформації необхідно розробляти спеціальне програмне забезпечення для перетворення даних у формат, прийнятний для використання в ГІС.

Рис. 11. Група шарів біологічних індикаторів

Вибір формату подання даних є важливим у системах, що інтегрують різнорідну інформацію з різних джерел. У перших двох випадках доцільно використовувати прикладні програми загального призначення з пакету MS Office: Access для формування персональних баз даних та Excel для створення електронних таблиць. Дані цих форматів можна легко включити в атрибутивні таблиці відповідних шарів ГІС. Такий підхід було використано для заповнення атрибутивних таблиць лісових виділів. Первісні дані були подані у текстовому форматі, що вимагало розробки процедури перетворення їх у формат електронних таблиць Excel з подальшим його розпізнаванням у системі ArcGIS.

Найбільші обсяги неперервного відбору даних за достатньої надійності забезпечують технології автоматизованої реєстрації даних. Так, наприклад, супутниковий знімок Європи, який поновлюється щогодини, розміщений у мережі Internet за адресою http://meteoprog.com.ua/sat/image2.jpg. Зображення періодично одержують за програмою, яку запускає системна служба сервера cron, за цими знімками відслідковують динаміку переміщення повітряних мас, що необхідно, наприклад, для вивчення процесів перенесення забруднень, дослідження та прогнозування шляхів та періоду міграції птахів. У автоматичному режимі одержують також результати вимірювання характеристик стану ґрунту з пристроїв TDR, що входять до складу транскордонної мережі моніторингу ґрунтових екосистем. Дані у текстовому форматі передаються щогодини на визначений FTP-сервер за протоколом GPRS, використовуючи послуги оператора мобільного зв'язку.

ВИСНОВКИ

Важливим аспектом забезпечення сталого розвитку нашої держави є моніторинг довкілля, який повинен бути підтриманий на державному рівні. Такий моніторинг дасть змогу мати актуальну інформацію про стан навколишнього середовища України, оперативно реагувати на його зміну і прогнозувати його стан на майбутнє. Ми маємо всі передумови для його проведення на високому рівні, але потребуємо організації відповідної структури із забезпеченням її потрібним просторовим інформаційним матеріалом, програмним забезпеченням і відповідними фахівцями.

Наведені результати свідчать про наявність ряду особливостей, характерних для аерокосмічного моніторингу як системи оцінювання і прогнозування майбутнього стану довкілля. Ці особливості, як правило, зумовлені необхідністю відображення різнорідних екологічних чинників, для кожного з яких існують специфічні методи реєстрації, відбору, класифікації та подання даних. Так, зокрема, топографічну основу слід створювати на основі кількох джерел (топографічні, космознімки, плани земельних ділянок, польові дослідження), які містять взаємно доповнювальні дані про об'єкти екологічного моніторингу. Для узгодження розташування об'єктів на місцевості за допомогою незалежного GPS-приймача слід проводити вимірювання положення характерних точок (перетин доріг, мости, тощо), які легко розпізнаються на растрових зображеннях. Такий підхід дозволяє найповніше відобразити особливості досліджуваної території а також виявити неточності в наявних даних. Важливим джерелом інформації про стан екосистем є дані ДЗЗ. Результати класифікацій космознімків територій за допомогою таких програм як ENVI, Erdas Imagine використовують для уточнення геометричних параметрів ряду об'єктів екологічного моніторингу. Важливою ланкою є цифрові карти, доповнені атрибутивними даними з таксаційними описами кварталів і виділів. Структурування описових даних та прив'язка їх до об'єктів ГІС дозволяє розв'язувати ряд практичних господарських та екологічних задач.