Современное обращение мирового сообщества по дистанционному зондированию к нуждам планеты Земля продемонстрировал очередной симпозиум Международного общества наук о Земле и дистанционного зондирования IGARSS (International Geosciences and Remote Sensing Society), прошедший 21-25 июля 2003 г. в Тулузе, Франция, и организованный традиционным инициатором этих симпозиумов IEEE (The Institute of Electrical and Electronics Engeneers), США, и CNES - Национальным космическим агентством Франции.

Очень широкая международная представительность симпозиума свидетельствует о вовлечении всего мирового сообщества в космические исследования, в их выполнение или использование материалов, полученных со спутников.

В симпозиуме участвовали более 1200 исследователей, представители 56 стран. Наибольшее число участников из США (366), Франции (317) и других европейских стран (Германия - 89, Италия - 88, Испания - 58, Великобритания - 52), а также из Китая (99) и Японии (89). Из России было всего 12 представителей.

Девиз симпозиума "Познание через формы и цвета Земли", как отметил на пленарном заседании председатель оргкомитета симпозиума Диде Массоне, означает, что несмотря на большие достижения в космических исследованиях последнего десятилетия, мы все еще далеки от понимания эволюции нашей планеты, к которому нередко идем окольными сложными путями; форма и цвет возвращают к базовой информации, получаемой дистанционным зондированием - геометрии и радиометрии.

Такой девиз определил традиционную для симозиумов IGARSS широту тематики. Доклады распределены по 6 темам:
- спутниковые программы;
- инструментарий и технологии;
- обработка данных и алгоритмы;
- моделирование и процессы в науках о Земле;
- применение дистанционного зондирования;
- социально-политические аспекты и образование.

Ежедневно в течение недели работали параллельно в 18 залах 36 утренних и вечерних секций устных и интерактивных презентаций. Более 2400 докладов вошли в компакт-диск материалов симпозиума.

Поскольку симпозиум проходил в Европе, на нем не столь сильно, как на предыдущем, Канадском симпозиуме, ощущалась определяющая роль NASA (National Aeronautic and Space Agency, США) в космических исследованиях. Тем не менее основная провозглашенная NASA идея - исследования Земли как системы, рассматриваемая в связи с возникшими глобальными экологическими проблемами в качестве основной задачи космических исследований первой четверти 21 века, составляющая зерно долговременной программы ESE (Earth Science Enterprise), разделяется мировым сообществом. Симпозиум показал, в частности, что европейское сообщество вполне осознало необходимость исследования Земли как системы, вписывается в поставленную NASA задачу "понять и защитить нашу планету". Европейское космическое агентство ESA выдвинуло встречную программу "Живая планета", цель которой - обеспечить понимание различных процессов в системе Земли с помощью новой генерации спутников и новаторских технологий. Она провозглашает триединую задачу:
- развитие новых знаний о Земле,
- защита Земли и ее среды,
- управление земными процессами.

Для этих целей необходим большой набор определяемых параметров и следовательно разнообразие измерительной аппаратуры; как выразился в своем докладе президент CNES Янник д'Эсчата, нужен "коктейль сенсоров". Другая сторона вопроса - переход от измеряемых параметров к характеристикам Земли, в связи с чем первостепенное значение придается моделированию, разработке моделей процессов в атмосфере, океанах, на земной поверхности и их взаимодействия.

Моделирование процессов в науках о Земле
Вопросам моделирования земных процессов была посвящена специальная секция симпозиума "Видение наук о Земле: глобальное понимание комплексности нашей планеты". В связи с заявленной на предыдущем симпозиуме целью - обеспечить через четверть века десятилетние прогнозы изменений климата, 1-2 летние прогнозы региональной погоды, полуторагодовые предсказания Эль-Ниньо, часовые предупреждения об извержениях вулканов и землетрясениях, 5-дневные прогнозы путей движения ураганов, получасовые предупреждения о торнадо, - разработке моделей процессов, прежде всего в атмосфере и океанах, уделяется первостепенное внимание.

Создана рамочная программа ESMF (Earth System Modelling Framework), ведущую роль в организации и финансировании которой играет NASA и которая предусматривает обмен идеями и сотрудничество разных специалистов в развитии моделей. Специалисты трех центров космических исследований NASA - имени Годдарда, Маршалла и Ланглея - разработали первую генерацию моделей процессов в атмосфере и океане, позволяющих перейти от месячных к сезонным изменениям погоды, с тем чтобы далее на основе межгодовых сезонных вариаций перейти к исследованию долговременных климатических изменений и их прогнозу [17].

Подчеркивается, что действующая сейчас программа EOS (Earth Oberving System) и другие спутниковые программы начинают поставлять более точные новые данные наблюдений Земли, атмосферы и океана, необходимые для разработки моделей. Топография поверхности океана по данным альтиметров спутников TOPEX/Poseidon и Jason, информация о приповерхностных ветрах на основе скаттерометрии со спутника SeaWinds необходимы для прогноза изменений состояния океана и эволюции температур морской поверхности, долговременные наблюдения за которыми обеспечены радиометрами AVHRR/NOAA, MODIS/Terra, Aqua, AMSR/ADEOS-2.

Данные об осадках, полученные пассивными микроволновыми радиометрами спутников TRMM (Tropical Rain Measuring Mission) и GPM (Global Precipitation Mission), используются для моделирования изменений земной поверхности в зависимости от осадков.

Интересный анализ программ глобальных исследований Земли сделан в совместном докладе специалистов США и Великобритании [15]. В нем подчеркивается, что имеется определенный дисбаланс между приоритетами космических программ NASA и международных программ типа Международной геосферо-биосферной программы МГБП (IGBP - International Geospere-Biosphere Programme).

Программы NASA были сконцентрированы на климатических изменениях, проблеме потепления климата и влияния на него парниковых газов, и в течение последнего десятилетия сосредотачивались на динамике углерода, а также на природных катастрофах. Цвет воды океана и концентрация фитопланктона, земные покровы и биомасса растительности рассматривались в первую очередь как поставщики углерода и компоненты углеродного цикла.

Международные программы более широко охватывают аспекты влияния всех живых систем на систему Земли. Чтобы прийти к такой полной картине необходимы определенные шаги и в постановке измерений, и в разработке моделей.

Под влиянием этих программ в "Видении NASA-2030" происходит поворот к исследованию взаимодействия климата-биосферы, влияния климата на экосистемы, первичную продуктивность. В соответствии с инициативой исследования Земли как системы ESE (Earth Science Enterprise) выбраны ключевые параметры наблюдений (их 24) на ближайшее десятилетие, охватывающие не только состав атмосферы, но и изменения земных и морских экосистем. По спутниковой информации создана глобальная база данных с количественной оценкой земных покровов, анализируются сезонные и межгодовые вариации земной продуктивности, выявлен тренд возрастания длительности сезона роста в северном полушарии на широте 40о. Разработаны модели биохимических и экологических циклов, использующие дистанционные параметры. Ежедневно поставляются такие глобальные продукты, как карты пожаров по данным MODIS, температур морской поверхности и концентрации хлорофилла в океане по данным Sea-WIFS, MODIS.

Европейское сообщество имеет в этом комплексе исследований свои направления, связанные с ролью сельскохозяйственных земель и преобразованных ландшафтов во взаимодействии климата-биосферы - проблем, достаточно изученных на локальном уровне, но требующих перехода к глобальному уровню. Это необходимо для ответа на вопрос - каким должно быть сельское хозяйство, чтобы обепечить продовольствием население Земли без разрушения природной среды.

Для этих целей должны быть созданы прогнозные модели продовольственного обеспечения с учетом влияния климатических изменений на урожаи, а выполнение наблюдений Земли должно идти под флагом устойчивого развития.

Однако, высказанные на симпозиуме интересные идеи по моделированию земных процессов редко сопровождались демонстрацией разработанных моделей и результатов моделирования. Немногочисленные, но интересные примеры содержатся в представленных на сопровождавшей симпозиум выставке материалах NASA-CNES по измерениям уровня океана из космоса, используемым для моделирования изменений климата. Прогнозируется к 2100 г. повышение уровня Мирового океана в среднем на 40 см (с точностью 20 см), причем различное в разных районах Земли. Представлены подготовленные французской метеослужбой Meteo-France интересные глобальные карты изменения зимних и летних температур для периода 2070-2099 гг. по сравнению с 1961-1990 гг., прогнозирующие повышение зимних температур для континентальных районов в умеренных широтах северного полушария на 5-8о, а в приполярных арктических даже до 20о, а летних температур в умеренных широтах северного полушария на 3-5о и приполярных на 8-12о, при относительной их стабильности в южном полушарии. Другая серия карт показывает процентное покрытие ледового покрова морей Арктики в марте 1950-1979 и 2070-2099 гг., прогнозируя резкое уменьшение ледовитости Северного Ледовитого океана [2].

Новые спутники - недавно запущенные и разрабатываемые
Спутникам, обепечивающим получение информации, необходимой для исследования системы Земля и моделирования процессов на ней, посвящено 33 сессии симпозиума. Это и недавно запущенные спутники ENVISAT, SPOT-5, Aqua, Jason, ADEOS-2, и разрабатываемые сутники. Из числа разрабатываемых для картографических целей особый интерес представляет японский ALOS для детальной стереосъемки и топографического картографирования, которому были посвящены специальные сессии симпозиума.

ALOS (Advanced Land Observing Satellite), разрабатываемый с 1994 г. и планируемый к запуску в 2004 г., оснащен панхроматической оптико-электронной системой для получения стереоскопических изображений и детального картографирования PRISM (Panchromatic Remote Sensing Instrument for Stereomapping). Три объектива направлены один в надир и два вперед и назад по трассе с отклонением от надира 23о. Разрешение снимков 2,5 м. Охват снимков триплета 35 км, а при выполнении съемки только в надир 70 км. Базисное отношение B/H=1. Одновременно с разработкой съемочной системы производится анализ модельных снимков и отрабатываются методы их обработки. Предусматривается возможность совмещения триплета снимков с точностью до 1 пиксела. Выполняется анализ изображения в скользящем окне 5х5 пикселов с использованием метода эпиполярных линий. Разработан алгоритм "Triplet matching", по существу предусматривающий измерение параллаксов. Обеспечивается точность определения высот 2,3 м, что соответствует требованиям топографического картографирования в масштабе 1:25 000 [19].

Для оценки модельных снимков использовано их сопоставление со снимками, сделанными со спутника Ikonos. Особенности обработки снимков и точность результатов определения высот зависят от высотного уровня территории, различаясь для зон 0-2000 м и 2000-5000 м [18]. ALOS оснащен также 4-зональным радиометром видимого и ближнего инфракрасного диапазона AVNIR-2 (Advanced Visible ans Near Infrared Radiometer) с разрешением 10 м и охватом 70 км и радиолокационной многополяризационной многоугловой системой PALSAR (Phased Array type L-band Syntetic Aperture Radar) с разрешением при разных режимах работы 10-100 м и охватом 70-300 км.

В числе других разрабатываемых спутников, представленных на симпозиуме - Cryosat для мониторинга топографии поверхности ледниковых щитов и толщины льда, SMOS для измерения влажности почв и солености океанов, CALIPSO и COSMO-PLEIADES для определения параметров атмосферы по вертикальному профилю, метеорологические MEТOP, NPOESS, NPP, альтиметрические для продолжения измерений высоты поверхности океана, GOCE для исследования поля гравитации и циркуляции вод океана, ADM для получения вертикальных профилей скорости ветра, новые спутники радиолокационной съемки - Radarsat-2, характеризующийся разнообразием режимов съемки с разрешением до 2 м, TerraSAR, многополяризационный, с разрешением до 1 м, обеспечивающий благодаря 5-метровой антенне возможность однопроходной инфтерферометрии; микро- и мини-спутники.

Подготавливаемые спутниковые программы отражают развитие новых методов съемки - конвергентной вдольмаршрутной сканерной стереосъемки с обеспечением высокой метрики, гиперспектральной съемки, многочастотной многополяризационной и интерферометрической радиолокационной съемки с переменным охватом и разрешением, вдольмаршрутной однопроходной интерферометрической съемки, пассивной микроволновой съемки повышенного разрешения, лидарного зондирования.

Проведен анализ и подведены своеобразные исторические итоги работы спутников первого поколения - 25-летняя годовщина запуска первого океанологического спутника Seasat, 30-летие работы спутников Landsat. Большое внимание уделено семейству спутников SPOT и в особенности их новой генерации - спутника SPOT-5, начальные результаты работы которого были впервые представлены на симпозиуме. Его достижения - разрешение 5 м с возможностью программного увеличения его до 2,5 м (по патенту CNES) и конвергентная вдольмаршрутная стереосъемка, обеспечивающие, как показала оценка точности работы систем, определение высот с погрешностью 2,5 м и, следовательно, крупномасштабное топографическое картографирование. При этом разработаны методы автоматического разделения по высоте земной поверхности от полога деревьев и крыш зданий.

Большой интерес представляли и материалы по программе Landsat, не только раскрывшие технологическую и экономико-политическую историю его миссий, но и включавшие долговременный проект продолжения программы. В 30-летней истории программы Landsat выделены несколько периодов [10]: 1972-1979 - экспериментального, 1979-1984 - операционного, 1984-1999 - коммерческого использования (когда права на материалы со спутников Landsat-4,5 на основе законодательного акта частично были переданы фирмам EOSAT и SpaceImaging). С 1999 г. по новому законодательному акту управление им вновь передано государственным организациям NASA и USGS и в качестве основной задачи спутника Landsat-7 выдвинута глобальная съемка в научных целях.

Несмотря на возникшие после 4-летней работы, в середине мая 2003 г., проблемы со сканирующей съемочной системой, уже в начале июня того же года был запущен корректор линий сканирования, с расчетом обеспечивать потребителей информацией на прежнем уровне. К сожалению, в сентябрьских сообщениях дается информация о невозможности коррекции снимков. Долговременный план получения снимков Landsat-7 предусматривал "автоматизированную стратегию" минимизации облачного покрова и записи наиболее ценных снимков для улучшения качества архива [20]. К январю 2003 г. (после запуска в апреле 1999 г.) в архивы США получено 300 000 снимков и еще 300 000 передано на приемные станции во всем мире. Группа тематической оценки снимков отмечает их особую ценность для понимания годового цикла развития природных и хозяйственных процессов на Земле; достигнута цель иметь продолжительные сезонные глобальные данные высокого разрешения для миллионов научных и практических пользователей. Два выпуска журнала "Remote Sensing of Environment" (Vol.78, Oct.2001) посвящены оценке этих снимков.

В долговременной программе получения данных с ресурсных спутников США основное внимание уделяется вместо спутников, инструментария, наземного приема именно качеству данных, их спецификации. Сформулированы определенные требования к продолжению потока данных LDCM (Land Data Сontinuity Mission). NASA считает оптимальным ежедневное получение отобранных 250 снимков для обеспечения сезонного глобального покрытия. Предполагается для преемственности в основном сохранить спектральные каналы ТМ, к которым будут добавлены два новых канала - голубой для исследований береговой зоны и средний инфракрасный (c разрешением 120 м) - для определения пероистых облаков - циррусов. Тепловой инфракрасный канал будет снят (как требующий существенного усложнения аппаратуры и в связи с обеспечением информации этого типа другими системами, например, MODIS). Ширина зон скорректирована с учетом полос поглощения в атмосфере (например, ближний инфракрасный канал ТМ 760-900 нм заменен на 845-885 нм, чтобы избежать полосы поглощения водяного пара 815-830 нм). Предполагается сохранить пространственное разрешение 30 м, 15 м (Pan) и 120 м (SWIR), но снимок в любой зоне можно будет привести путем синергизма (смешения) к 15-метровому разрешению. Обеспечивается приведение снимков для потребителя к уровню L1, что предусматривает радиометрическую и геометрическую коррекцию с переводом в картографическую проекцию с точностью 65 м, при возможности взаимного совмещения зон 30-метрового разрешения с точностью 4,5 м. Данные должны поставляться в национальный архив NSLRSDA (National Satellite Land Remote Sensing Data Archive) через 6 месяцев. Предусматривается и другой тип данных - AADP (Active Archive Data Packages), поставляемых за 24 часа (90%) или 36 часов (100%) [10].

Методы обработки снимков, новые программные средства
В связи с появлением новых видов съемки и типов снимков большое внимание уделяется методам их обработки. Разносторонние исследования связаны с интерферометрической обработкой радиолокационных снимков. Они направлены на устранение многочисленных искажений.

Исследовано влияние на интерферограмму различных факторов - состояния атмосферы, инструментальных шумов, топографии поверхности, ее деформаций. Для работы с гиперспектральными снимками используется весь арсенал методов классификации многозональных изображений - неконтролируемой и контролируемой классифации, в том числе методом максимального правдоподобия, известные программы типа ISODATA, алгоритмы по принципу нейронных сетей. Предложено дерево решения на основе разных методов классификации [8].

Для прикладного пользователя разработаны упрощенные программные средства, например, широко используется программный пакет ENVI, в частности, его новый модуль FLAASH, позволяющий выполнять быстрый анализ спектрального гиперкуба с коррекцией данных за влияние атмосферы, полос поглощения водяного пара и других компонентов [6]. Таким образом можно корректировать изображения, получаемые AVIRIS, HyMap, Hyperion и многими другими гиперспектральными системами.

При обработке снимков разного типа на одну и ту же территорию обычным стало применение методов смешения изображений, их синергизма, используемого и для искусственного повышения разрешения многозональных снимков путем их соединения с более детальными панхроматическими, и для взаимного дополнения снимков в оптическом и радиодиапазоне. Это в полной мере соответствует идее о необходимости иметь на борту спутника "коктейль сенсоров".

Множество программных продуктов было представлено на сопровождавшей симпозиум выставке, например, разработанный немецкой фирмой Definiens Imaging, получивший европейский приз Виннера и оцениваемый как революционный, пакет обработки изображений e'Cognition [7]. В нем комбинируются принципы человеческого познания с возможностями компьютера. По отзывам пользователей это более умная, точная и эффективная по сравнению с предыдущими технология с решениями по образцу визуального дешифрирования, основывающаяся больше на соотношениях между объектами, чем на свойствах отдельных пикселов.

Программа делает значительный шаг к автоматизации процесса дешифрирования. Ее отличают уникальный объектно-ориентированный подход, моделирование человеческого распознавания, в частности, оперирование не с отдельными пикселами, а с объектами, обращение не только к спектральной информации (цифровым значениям яркости пикселов), но и ко всем признакам, используемым при визуальном дешифрировании (цвет, форма, размер, текстура, рисунок и контекст).

Предусмотрена система определения уровня средств автоматизирванной или интерактивной классификации, возможность анализа даже текстурированных или низкоконтрастных данных, адаптация разрешения изображений к специфике данных или решаемых задач, быстрая и легкая автоматизированная классификация, прозрачная неопределенная (fuzzy) классификация, возможность соединения разносортных данных и разных типов геопространственных данных, легкий экспорт результатов в интегрируемые или обновляемые базы данных ГИС.

Новые виды геовидеопродукции
При поступлении со спутников изображений, теперь столь сложных, как гиперспектральные или многочастотные многополяризационные радиолокационные снимки, потребителю удобней иметь дело не с сырой информацией, а с преобразованной в соответствии со стоящими перед ним задачами. Например, только по данным гиперспектральной съемки системой MODIS в центрах хранения и распространения информации США, выполняющих также их первичную обработку, в 2001-2002 гг. изготовлялось 38 видов геопродукции - глобальных фотокарт температур морской поверхности, концентрации хлорофилла, вегетационного и листового индекса, фотосинтетически активной радиации и т.п.

На симпозиуме докладывалось о создании новых видов таких геоизображений. Так, по снимкам MODIS 500-метрового разрешения с помощью алгоритма VCF (Vegetation Continious Field) создаются новые типы глобальных фотокарт, отражающих процентное соотношение древесной растительности, низкорослой растительности (кустарниковой, кустарничковой, травянистой) и лишенных растительности поверхностей [9]. Они изготовляются для переломных фенологических моментов. Используются 7 каналов съемки MODIS. В качестве обучающего массива данных служат 200 снимков ТМ/Landsat, классифицированных по растительности и приведенных от разрешения 30 м к 500 м. Обобщенные спектральные образы растительности позволяют действовать в глобальном масштабе. Устанавливается соотношение между процентным соотношением разных типов покровов на тестовых участках и спектральными характеристиками по данным MODIS. В результате, например, получают глобальные карты лесов с выделением территорий, где леса составляют 10%, 50%, 90% площади (то есть с разной лесистостью). Это помогает на единой основе согласовывать данные инвентаризации лесов FAO, получаемые из разнообразных источников. Открывается путь глобального мониторинга распространения лесов и стандартизации лесной статистики.

Регулярное выполнение в последнее десятилетие радиолокационной съемки обеспечило возможность создания по этим снимкам фотокарт обширных территорий. Уже на прошлом симпозиуме была представлена радиолокационная фотокарта Антарктиды. Теперь выполняется сочленение материалов и на другие континенты. Например, для картографирования болот бореальной зоны Северной Америки использовались летние и зимние фотокарты, смонтированные из взаимодополняющих друг друга снимков ERS-2 (полоса частот С, VV-поляризация) и JERS-1 (полоса частот L, HH-поляризация). Разрешение мозаики снимков 100 м, но возможен локальный просмотр изображений с разрешением 12,5 м [12]. Для Евразии начата подготовка такой фотокарты из 284 снимков JERS с целью изучения глобальных изменений растительности в комплексе с картой земных покровов GLC (Global Land Cover), составленной по данным Vegetation/SPOT [5].

Проблемы хранения и распространения данных
Беспрецендентный объем и большое разнообразие накопленных и постоянно поступающих спутниковых данных и изготовляемых геоинформационных продуктов поставил серьезную проблему их хранения и распространения широкому кругу пользователей. Поучительный пример ее решения продемонстрирован NASA при выполнении долговременной программы EOS. В последние два десятилетия в США предпринят переход от разрозненных специализированных массивов данных в различных организациях к единой системе данных о Земле. В прошлом кроме поступления данных исследователям-участникам спутниковой программы также использовался и централизованный подход, когда для серии спутников или определенных программ создавались центры первичной обработки, архивирования и распределения. Однако оба подхода не предусмаривали использование данных другими исследователями, широким сообществом до окончания программы. Развивались лишь относительно небольшие изолированные и не интероперабельные системы данных.

При выполнении программы EOS NASA приняло более открытую политику, поставив цель обеспечить, после периода проверки спутниковой системы, доступность данных всем пользователям тематических групп EOS и вне них. Разработана система подготовки "стандартных продуктов данных" (геоинформационных продуктов) по алгоритмам, прошедшим проверку и отбор потребителями. Создана система ESDIS (Earth Science Data and Information System), объединяющая группу центров DAAC (Distributed Active Archive Centers) (в 2002 г. их было 8) - в соответствии с разнообразием дисциплин, охватыаемых программой EOS. По концепции NASA центры должны иметь опыт научной работы с данными, которыми они управляют. Поэтому они созданы в основном на базе ранее существовавших научных организаций и отраслевых архивов данных.

Потребовалась тесная кооперация таких центров. К 2003 г. архивы DAAC содержали 1500 баз данных. Ежедневно в них добавлялось 4 террабит новых данных. Обслуживалось 2 млн. пользователей в год, ежедневно распределялось 2 террабит данных. В целом в стране работает около 80 организаций, обеспечивающих перевод данных, полученных на станциях приема, из их сырого состояния в продукты, используемые научным сообществом (архивы NASA и USGS, региональные центры дистанционных исследований, центры DAAC). Они обрабатывают, распространяют и архивируют данные спутников Landsat-7, Terra, Aqua, Jason-1, ADEOS-2, ICESat, SAGE-3, ACRIMSat, SORGE. Как перспектива на будущее рассматривается создание системы построения знаний KBS (Knowledge Building System) и управляемых архивов Intellegent Archives [16].

В этой связи представляет интерес разрабтка компьютеризированных порталов для пользователей и библиотек геопространственных данных. Такой портал предоставляет пользователю возможность выбора изображений на интересующую территорию от различных сенсоров и трансформирования их в формат, наиболее удобный для пользователя. В перспективе предусматривается также возможность использования компьютерных ресурсов для получения дополнительных продуктов. Один из первых вариантов такого портала разработан для библиотеки геопространственных данных Университета Миссисипи [13].

Применение данных дистанционного зондирования
Привлекательную черту симпозиумов IGARSS составляет сочетание, вернее сказать тесное взаимопроникновение новых технических возможностей дистанционного зондирования и всеохватывающего круга областей его применения. В перечне тем сипозиума 39 таких областей, относящихся к исследованиям атмосферы (облачности и осадков, аэрозолей, заимодействия атмосферы с океаном, климата), океана (поверхностных и подповерхностных процессов, волнения и ветров, солености, мониторинга загрязнений, морских льдов, береговой зоны), земой поверхности (геологических процессов, движения земной коры, землетрясений, вулканов, минеральных ресурсов, ледников и ледниковых щитов, снежного покрова, гидрографии, водных ресурсов, наводнений, влажности почв, биофизических свойств почв и растительности, земных покровов, классификации лесов, мониторинга лесных пожаров, сельского хозяйства, городского планирования, природных и техногенных катастроф, планетарных исследований и изучения важнейших регионов (например, Средиземноморского бассейна, аридных и семиаридных территорий), использованию дистанционных методов в картографии и топографии, военном деле, археологии.

Примечательную черту исследований по применению дистанционного зондирования составляет быстрое реагирование на новые технологии, активная разработка методик применения новых видов информации. В исследованиях атмосферы большое значение придается лазерному зондированию, открывающему возможность вертикального профилирования различных параметров, разных типов облаков, аэрозолей; при этом пространственное разрешение измерений увеличивается от 80 км в тропосфере до 1-5 км у земной поверхности. Многие аспекты исследований океана связаны с использованием спутниковой альтиметрии - изменения высоты поверхности океана используются для изучения динамических процессов, определения сезонных флуктуаций и многолетних трендов изменения уровня Мирового океана, прогнозирования Эль-Ниньо и цунами. Альтиметрические измерения со спутников TOPEX/Poseidon, Jason позволили судить о колебаниях уровня моря в течение года с точностью до 0,5 мм. Выявлен подъем уровня Мирового океана с 1993 г. на 2,5 мм/год, при регулярных сезонных флуктуациях уровня и неравномерном подъеме по земному шару. Сейсмические исследования обогатились возможностью точной фиксации сдвигов земной коры при землетрясениях путем применения инфтерферометрической обработки радиолокационных снимков. Сложный метод интерферометрической обработки был быстро освоен и применяется в гляциологических исследованиях, позволяя определять, например, скорость движения льда в ледниковых щитах, а также в сейсмически опасных зонах, районах вулканизма. Например, мониторинг извержений вулкана Окмок на Аляске потребовал анализа 60 интерферограмм за разные периоды [11], а при анализе землетрясений на Тайване в 1996-2000 гг. использовалось 78 интерферограмм [14]. В геологических исследованиях гиперспектральная съемка открыла дополнительные возможности определения минералогического состава пород. Исследование земных покровов, растительности, опирающееся на оперативное картографирование вегетационного индекса, получило в связи с многолетним накоплением такой информации возможность ее обобщения в виде глобальных карт земных покровов, позволило извлечь уроки из опыта их создания.

Как новый шаг в этой работе, в добавление к ранее составленной в связи с программой IGBP глобальной карте земных покровов по данным AVHRR/NOAA за 1992-1993 гг., создана новая карта по материалам Vegetation/SPOT-4 за 1999-2000 гг., известная как GLC-2000 (Global Land Cover). Она составлена в международной кооперации при координации EC'JRC - Международного исследовательского центра Европейской комиссии. При ее создании постарались учесть недостатки первой карты, на которой точность классификации не позволяла использовать ее для картометрических определений в субконтинентальном масштабе. Для улучшения результатов принята стратегия распределенного составления при большем числе участников.

Исходный материал для карты - ежедневная глобальная мозаика - поставлялась Центром обработки Vegetation Европейской комиссии и партнерам во Франции, Бельгии, Швеции, Италии. 10-дневные карты NDVI трансформировались по специальным программам в "независимый от почв" растительный покров. Данные были перекомбинированы в сезонные многоспектральные продукты с использованием для разных районов различных методов с учетом региональных особенностей. За основу была принята классификация земных покровов FAO с выделением 22 классов; для регионов можно было использовать более детальную легенду. В большинстве случаев использовалась неконтролируемая классификация с ручным объединением кластеров в значимые категории земных покровов. Каждая региональная карта была оснащена локальной детальной легендой, а затем они были объединены в глобальное покрытие с использованем упрощенной легенды из 22 классов. К марту 2003 г., то есть через 2 года работы, GLC-2000 стала доступной пользователям. Карта проверена региональными экспертами путем сравнения с другой информацией. Для обеспечения достоверности количественных оценок по карте, для статистически значимого числа выбранных контрольных участков выполняется оценка на основе ее сравнения с результатами классификации по снимкам высокого разрешения [3].

Кроме GLC-2000, EC'JRC по тем же материалам съемки Vegetatiоn создана также глобальная карта гарей 2000 г. GBA-2000 (Global Burned Area), реализующая инвентаризацию выгоревших в течение 2001 г. областей для различных типов растительности. В этой работе участвовали UNEP, исследовательские институты 6 стран. Для трансформирования ежедневных материалов съемки Vegetation в карту гарей используется 7 алгоритмов. В процессе работы изготовлялись месячные карты с разрешением 1 км и статистические материалы по типам растительности и по областям 0,5о х 1о. Окончательная версия карты была готова к концу 2002 г. Оказалось, что из 3,5 млн. км2 гарей 2000 г., 60% приходится на Африку. Четко выделяются периоды активности пожаров - декабрь-февраль и июль-сентябрь. 81% пожаров приходится на лиственные леса и кустарники, 16% на травы и сельскохозяйственные земли, 1,5% на хвойные и смешанные леса и 1,2% на широколиственные леса. Работу по картографированию гарей предполагается продолжить в течение еще 4 лет.
Кроме глобальных, выполняются и крупные региональные проекты по картографированию растительности, например, создается карта болот бореальной зоны Северной Америки по радиолокационным снимкам [12].

Как и на предыдущих симпозиумах, на IGARSS-03 работала секция по образованию в области дистанционного зондирования в науках о Земле.

Доклад о выполнении в США одного из проектов инициированной NASA программы ESE (Earth Scienses Education) сопровождался выступлениями группы школьников по использованию снимков в учебой и внешкольной работе. Большой интерес вызвало сообщение о налаженном в технической школе одного из городков Франции приеме снимков с метеорологических спутников и их использовании в обучении [4]. Кроме технических, здесь подчеривались педагогические аспекты такой работы - междисциплинарное использование получаемых снимков, сближение интересов школьников разного возраста. Этот опыт несомненно представляет интерес для выполняемых в инициативном плане, например, с помощью СканЭкс, экспериментах по приему снимков в школах на локальные станции приема изображений и их использованию в обучении [1].

Симпозиум был хорошо дополнен техническими визитами в аэрокосмические предприятия, которыми славится Тулуза - авиационный гигант Airbus; Alcatel Space - один из мировых лидеров разработки космических систем и оборудования спутников; Astrium - главную европейскую компанию и один из мировых лидеров разработки спутников наблюдения Земли, навигационных и военных спутниковых систем, Intespace - центр тестирования космических систем.

Симпозиум продемонстрировал бурное развитие новых технологий дистанционного зондирования Земли, вовлечение в космические исследования всего мирового сообщества и нацеленность этих исследований на сохранение и защиту нашего земного дома.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гершензон О.Н., Константинова Г.Х., Смирнова Е.В. Использование изображений Земли из космоса, принимаемых станцией Лиана , в школьном образовании (книга для учителя). М.2003 (в издании)
2. Altimeters chart water levels. AVISO/Altimetry: http://www-aviso.cnes.fr
3. Bartholome E., Belward A.S., Achard F., Bartalev S., Carmona-Moreno C., Eva H., Fritz S., GregoireJ-M., Mayaux P., Stibig H-J., Tansey K. Use of data from VEGETATION instrument for global environmental vonitoring% some lessons from the GLC 2000 and the GBA 2000 projects / Proceedings of IGARSS-2003
4. Beaudoin L., Imbert M., Jumelet A., Ruget J., Hayot O., Doucy P., Escleyne G. Receiving images directly from meteorological satellites in an engineer's school: technical and pedagogical aspects / там же
5. De Grandy, Rauste G.Y., Achard F., Mollicone D. The GBFM radar mosaic of the Eurasian taiga: a groundwork for the bio-physical characterisation of an ecosystem with relevance to global change studies / там же
6. ENVI FLAASH. www ResearchSystems.com/envi/flaash
7. e'Cognition. Object oriented image analysis. www.definiens-imaging.com
8. Gomez-Chova L., Calpe J., Soria E., Camps-Valls G., Martin J.D. Semi-supervised classification method for hyperspectral remote sensing images / Proceedings of IGARSS-2003
9. Hansen M.C., DeFries R.S., Townshend J.R.G., Caroll M., Dimiceli C., Sohlberg R.A. Development of 500 meter vegetation continuous field maps using MODIS data / там же
10. Irons J.R., Speciale N.J., McCuistion J.D., Masek J.G., Markham B.L., Storey J.C., Lencioni D.E., Ryan R.E. Data specifications for the Landsat Data Continuity Mission / там же
11. Lu Z. Study of Okmok volcano with INSAR / там же
12. Moghaddam M., McDonald K. Mapping wetlands of the North American boreal zone from satellite radar imagery / там же
13. O'Hara C., King R. A computational mapping engine portal for accessing geolibraries / там же
14. Pathier E., Fruneau B., Deffontaines B., Angelier J. Contributions of INSAR to study active tectonics of Taiwan / там же
15. Peterson D.L., Curran P.J., Mlynzcak M., Miller R. The biospere: a decadal vision / там же
16. Ramapriyan H.K. NASA's Earth Science Data Systems - past, present and future / там же
17. Schubert S., Rienecker M., Mlynczak M., Miller T., Schoeberl M. Ocean and atmosphere: predicting monthly to seasonal climate variability and the oceanic and atmospheric causes and effects / там же
18. Tadono T., Shimada M., Matsuoka M., Watanabe M., Hashimoto T. Preliminary study for evaluating geometric accurasy of ALOS/PRISM / там же
19. Takaku J., Futamura M., Goto A., Iijima T., Tadono T. High resolution DEM generation from ALOS PRISM data - triplet image algorithm evaluation / там же
20. Williams D., Irons J., Goward S., Masek J. The first four years of the Landsat-7 mission: a review /там же

Копировать данную статью или ее части можно только с разрешения автора и ГИС-Ассоциации