Дистанционное зондирование Земли новая «битва за космос»
Космическая информация глобальна по своей природе. Цифровая мультиспектральная технология сделала технически и экономически возможным следить за изменением ситуации на всей поверхности Земли с достаточной детальностью, понимать суть протекающих процессов и пытаться управлять ими. Настало время для сотрудничества в мировом масштабе
М.А. Болсуновский (ЗАО «Совзонд») С 1990 г. после окончания Киевского высшего инженерного радиотехнического училища служил в рядах Вооруженных Сил РФ. С 2002 г. работал в ФГУП ВО «Техмашимпорт». С 2004 г. по настоящее время заместитель генерального директора компании «Совзонд». В 2004 г. получил степень «Мастер делового администрирования в области стратегического управления» во Всероссийской академии внешней торговли Минэкономразвития России.
В настоящее время можно с уверенностью констатировать, что использование данных, получаемых с помощью современных аппаратов ДЗЗ, стало обыденным явлением во многих областях человеческой деятельности картографии, инженерном проектировании, геологии, геофизике, изучении природных процессов и т. д.
На орбите находятся шесть аппаратов ДЗЗ высокого разрешения и не менее 15 среднего и низкого разрешения. Лидерами на рынке остаются США и Индия, которые обладают самыми мощными группировками спутников ДЗЗ в мире. Известные и успешные программы космического дистанционного зондирования реализованы также во Франции (SPOT), Израиле (EROS) и ряде других стран. Россия в настоящее время имеет только экспериментальный космический аппарат (КА) дистанционного зондирования природно-ресурсного назначения «Монитор-Э», что явно недостаточно для страны, по-прежнему удерживающей лидирующие позиции в космической индустрии и обладающей колоссальными по площади территориями.
Анализ современного состояния отрасли с учетом того, что к запуску готовятся не менее 66 аппаратов ДЗЗ различного разрешения и до конца 2008 г. на орбите будут находиться как минимум 22 коммерческих спутника высокого разрешения, в том числе шесть радиолокационных (съемка с которых может проводиться не зависимо от погодных условий и времени суток), свидетельствует о возможности мощнейшей технологической революции, вероятно, первой в ХХI в. О развитии собственных программ ДЗЗ уже заявили не менее 30 государств, в том числе Белоруссия, Украина, Казахстан.
Историю коммерческого дистанционного зондирования Земли можно условно разделить на три периода. Первый длился с момента запуска первого спутника Landsat (США, 1972), который нес четырехканальный мультиспектральный сканер (MSS) с разрешением 80 м, до запуска Landsat-4 в 1982 г. с семиканальным улучшенным тематическим картопостроителем (Thematic Mapper) с разрешением 30 м. Тот факт, что практически все гражданские спутники с тех пор имеют на борту аппаратуру, позволяющую получать мультиспектральные данные, иллюстрирует ценность этой технологии. Надо отдать должное специалистам НАСА и их усилиям по распространению мультиспектральной технологии во всем мире.
Основная особенность второго периода (1982 1998) появление неамериканских программ ДЗЗ. Россия была первой, но за ней вскоре последовали Франция, Япония и Индия. Запуск спутника Landsat-6 (1993) не был успешным. Только длительные сроки службы Landsat-4 и -5 поддерживали американскую программу в этот период. Из четырех национальных программ лишь SPOT оказала сколько-нибудь значимое влияние на отрасль ДЗЗ в мировом масштабе. Программа изначально планировалась как коммерческое предприятие. Она обеспечивала получение панхроматических (с разрешением 10 м), мультиспектральных (с разрешением 20 м) данных и стереоизображений с периодичностью 7 сут. Благодаря этим характеристикам объем продаж данных SPOT составил 40 млн дол. (против 32 млн дол., полученных компанией EOSAT в 1991 г.).
В 1984 г. программа Landsat была переведена на коммерческую основу, а в 1992 г. ей вернули правительственное финансирование, когда Конгресс США объявил коммерциализацию преждевременной, сославшись на ценность данных Landsat для научных и прикладных целей и обеспечения национальной безопасности.
Закон США о политике в области ДЗЗ 1992 г. требовал непрерывности поставок данных Landsat потребителям по цене не выше, чем стоимость их получения. Эти положения действуют и сегодня.
Закон инициировал также создание коммерческих спутниковых систем путем введения процедуры лицензирования частных спутниковых систем, которой занималось Национальное управление океанических и атмосферных исследований (NOAA). Недопустимость бюрократических задержек в предоставлении лицензий на получение изображений с разрешением 1 м стала ясной в 1994 г., когда на совместном заседании Национального комитета по науке США и корпорации Intel было представлено изображение Национальной аллеи (Вашингтон) с разрешением 2 м с российского КА ДЗЗ. Было решено предоставить американской промышленности возможность создать лучший продукт, способный конкурировать на международном уровне. Результатом этих событий стало создание компании Space Imaging.
С 1998 г. по настоящее время идет третий этап коммерческого дистанционного зондирования Земли. На околоземной орбите находятся 25 спутников почти в два раза больше, чем в 1998 г. Планируется, что в 2007 г. их станет уже в пять раз больше. Число стран, имеющих программы ДЗЗ, увеличилось с пяти в первом периоде до 17.
Коммерциализация спутников
Десять из 30 спутников, запланированных к выводу на орбиту в 2007 г., будут коммерческими неплохо для индустрии, которая полностью зависела от правительственной поддержки еще десятилетие назад. Но эти цифры могут ввести в заблуждение. Продукцию на рынок изображений высокого разрешения поставляют и американские, и израильские
Рис. 1. В настоящее время запланирован запуск не менее 66 аппаратов ДЗЗ различного пространственного разрешения. В мероприятиях впервые планируют участвовать Малайзия, Сингапур, Тайвань, Бразилия
коммерческие системы. Но думается, что израильские системы являются жизнеспособными только благодаря правительственным заказам, а в США, хотя и затрачено много времени и ресурсов на поддержание частного рынка, он развивается медленно. Согласно информации одной из компаний, специализирующейся на поставке данных высокого разрешения, только 10% объема продаж в 2005 г. приходится на неправительственных пользователей. Поставщики аэрофотоснимков пользуются теми же технологиями, которые поддерживают спутниковые компании, GPS, ГИС и цифровые данные. Серьезность соперничества этих продуктов была подчеркнута недавним ходатайством компании
OrbImage (США) к NOAA, в котором запрашивается разрешение для спутниковых компаний продавать данные с разрешением 0,25 м гражданским пользователям (в настоящее время существует ограничение на продажу таких продуктов), чтобы космические изображения могли конкурировать с аэрофотоснимками. Некоторые страны, в том числе Франция, Индия, Россия и Корея, развивают собственные спутниковые системы с высокой разрешающей способностью и планируют запустить спутники с разрешением 1 м и лучше. Кроме того, Европа объявила политику «двойного использования», в соответствии с которой будут разрабатываться и эксплуатироваться спутники для получения данных с целью обороны, которые одновременно могут распространяться на коммерческой основе. Похоже, что станы Европы будут вести более реалистичную и честную политику поддержки спутниковых систем, чем Соединенные Штаты. Два гранта от Национального агентства по разведке земной поверхности (NGA) по 500 млн дол. каждый были выданы компаниям OrbImage и Digital Globe (США) на создание спутников нового поколения, необходимых для получения жизненно важных данных. Есть все основания полагать, что в ближайшем будущем получение изображений высокого разрешения по-прежнему будет иметь правительственную поддержку и/или субсидироваться из других источников.
Другая коммерческая система RapidEye (Германия) предназначена главным образом для обеспечения потребностей гражданского сектора рынка. Бюджет RapidEye на создание и запуск пяти спутников составляет приблизительно 150 млн евро (30 млн предоставляет правительство ФРГ). Эта сумма значительно ниже инвестиций в программы Resource-21 (США) и Landsat Data Continuity Mission, поэтому в проекте RapidEye вопреки общепринятым подходам планируется использовать шесть каналов в видимом и ближнем ИК-диапазонах для оценки состояния растительности. Если RapidEye станет коммерчески успешным, главную роль в этом будут играть скромные начальные затраты.
Микроспутники и серийное производство
Самые существенные события в эволюции спутников ДЗЗ появление микроспутников и их серийное производство. Наиболее известными спутниками этой серии являются Disaster Management Constellation (DMC), RapidEye и TopSat (Великобритания). Большинство из них производит компания Surrey Satellite Techno-logy Laboratory (Великобритания).
Масса спутников DMC составляет около 100 кг, RapidEye 150 кг. Для сравнения масса QuickBird (США) и IKONOS (США) 951 и 728 кг соответственно. Landsat-7 весит 2200 кг и стоит около 750 млн дол., в то время как стоимость микроспутников DMC составляет около 10 млн евро. Разница заметна.
Цена делает микроспутники доступными для более широкого круга потребителей. Кроме того, такие спутники являются единственным способом получить приемлемое разрешение и высокую до суток периодичность съемки. О таком сочетании мечтали давно, но реализовать его стало возможным только в настоящее время. Данные, получаемые группой DMC, будут распространяться на коммерческой основе, а время покажет, достаточно ли трех каналов VNIR-диапазона для решения всех задач, требующих ежедневного обновления информации. Однако успех в области управления чрезвычайными ситуациями и результаты предварительных тестов вселяют надежду.
«Последний» Landsat
Спустя 34 года с начала эпохи коммерческих систем дистанционного зондирования Земли планируется заменить КА Landsat новым спутником OLI. В соответствии с программой NOAA «Национальная полярно-орбитальная система оперативных спутников контроля окружающей среды» (NPOES) это должно произойти в конце 2009 г. Однако из-за ухудшения состояния Landsat-7 и вероятности срыва запланированного запуска NPOES OLI может сложиться ситуация, при которой программа Landsat (или ее замена) не будет действовать ни в 2007, ни в 2008, ни в 2009 гг. Сейчас для США жизненно важно удержать лидерство в космических технологиях, чтобы обеспечить науку и прикладные отрасли качественными данными ДЗЗ.
Радиолокационные спутники
Первый радиолокационный спутник ДЗЗ Seasat США запустили в 1978 г. Он функционировал недолго, и с тех пор гражданские
Рис. 2. По мере развития технологий появляются новые национальные космические программы ДЗЗ. Число спутников ДЗЗ на орбите растет, появляются качественно новые КА
радиолокационные спутники на орбиту не выводились, хотя был проведен ряд тестов по получению радиолокационных изображений с космического корабля Space Shuttle (совместно с Германией и Италией), а также во время отдельного полета получены интерференционные высотные измерения больше чем 80% земной поверхности.
Из опубликованных планов запусков можно сделать вывод, что страны Европейского союза предпочитают всепогодные радарные системы с разрешением 1 м, полагая, видимо, что это для целей обороны лучше, чем оптические спутники. Системы COSMO (Италия) и TerraSAR (Германия) разрабатываются с использованием философии «двойного использования».
Заключение
Космическая информация глобальна по своей природе. Цифровая мультиспектральная технология сделала технически и экономически возможным следить за изменением ситуации на всей поверхности Земли с достаточной детальностью, понимать суть протекающих процессов и пытаться управлять ими. Настало время для сотрудничества в мировом масштабе.
Промежуточным этапом этой инициативы могло бы стать международное соглашение о создании общедоступной виртуальной базы метаданных, содержащей все снимки со всех спутников. Для этого надо, чтобы все нации согласились сделать данные доступными научному сообществу по стоимости воспроизводства после некоторого периода, когда они будут предоставляться исключительно для коммерческого использования.
Спутники ДЗЗ стали существенным «космическим дивидендом» наряду с коммуникационными и метеорологическими спутниками, а также системами навигации и определения местоположения (GPS, ГЛОНАСС, в перспективе Galileo). Доступность технологии ДЗЗ открыла дверь в эпоху глобальной информационной прозрачности, которая изменит отношения между государствами и даже между гражданами и их правительствами.
RSS
Реклама
