Основные положения пассивных методов дистанционного контроля

ПАССИВНЫЕ МЕТОДЫ ДИСТАНЦИОННОГО КОНТРОЛЯ

СИСТЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО КОНТРОЛЯ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ

Экологического мониторинга

ЛК 4. методы и средства дистанционного

При осуществлении экологического мониторинга роль интегральных признаков, хара­ктеристик экологических систем, осредненных в больших масштабах (в пространстве и во времени), становится исключительной. Важное место при организации контроля должно отводиться дистанционным методам, способным непосредственно представлять данные по крупномасштабным изменениям.

В настоящее время в мире развиваются в основном три типа систем дистанционного экологического мониторинга:

- на базе стационарных комплексных станций слежения (принята в настоящее время на Западе и является, с нашей точки зрения, особенно в условиях остаточного финансирования, крайне затратной, поскольку требует густой сети дорогостоящих датчиков, системы передачи информации и единого мощного обрабатывающего центра);

- сетью комплексных передвижных наземных лабораторий (используется в России и странах СНГ и по сути позволяет осуществлять лишь выборочный контроль как по составу загрязнителей, так и по охватываемой территории);

- дистанционный, выполняемый на основе комплексных аэросъемок (дает возможность за короткое время получать информацию для значительных территорий, однако не позволяет выявлять аварийные ситуации);

Таким образом, с учетом конкретных экономических условий наиболее эффективной представляется комбинация первой и третьей форм экологического мониторинга, когда непрерывные наблюдения системой стационарных станций, размещенных по достаточно редкой сети, сопровождаются регулярными (лучше всего - сезонными) комплексными съемками. Аэросъемки не имеют альтернативы по производительности и минимизации затрат на единицу площади при широком спектре регистрируемых параметров.

Оптические системы, применяемые для контроля загрязнений природной среды, раз­деляют на пассивные, регистрирующие прямопрошедшее (рассеянное) солнечное или тепло­вое излучение исследуемого объекта, и активные, использующие искусственную подсветку.

Дистанционный контроль окружающей среды представляет собой совокупность мето­дов и средств измерения параметров физического состояния атмосферы, земной поверхно­сти, морей и внутренних водоемов с помощью приборов, расположенных на некотором рас­стоянии от объекта исследования. Дистанционные исследования проводятся с различных измерительных платформ - искусственных спутников Земли (ИСЗ), летательных аппаратов, су­дов, а также с поверхности Земли.

Использование в качестве носителя измерительной аппаратуры ИСЗ обеспечивает осуществление глобальных наблюдений, в том числе и над труднодоступными регионами Земли.

Спутниковые данные дистанционного зондирования позволяют решать следующие задачи контроля со­стояния окружающей среды:

• определение метеорологических характеристик: вертикальные профили температуры, интегральные характеристики влажности, характер облачности;

• контроль динамики атмосферных фронтов, ураганов, получение карт крупных стихийных бедствий;

• определение температуры подстилающей поверхности, оперативный контроль и классификация за­грязнений почвы и водной поверхности;

• обнаружение крупных или постоянных выбросов промышленных предприятий;

• контроль техногенного влияния на состояние лесопарковых зон;

• обнаружение крупных пожаров и выделение пожароопасных зон в лесах;

• выявление тепловых аномалий и тепловых выбросов крупных производств и ТЭЦ в мегаполисах;

• регистрация дымных шлейфов от труб;

• мониторинг и прогноз сезонных паводков и разливов рек;

• обнаружение и оценка масштабов зон крупных наводнений;

• контроль динамики снежных покровов и загрязнений снежного покрова в зонах влияния промышлен­ных предприятий.

Для проведения дистанционных наблюдений применяют устройства, регистрирую­щие излучение системы "Земля-атмосфера" в диапазоне длин волн от 0,3 мкм до 1 м. Этот широкий участок спектра принято подразделять на ряд диапазонов: 0,25...0,4 мкм - УФ; 0,4...0,7 мкм - видимый; 0,7...2,5 мкм - ближний ИК; 2,5...25 мкм - средний ИК; 25... 500 мкм - дальний ИК; 500 мкм...1м - миллиметровый и микроволновый диапазоны. Последний диапазон используют в пассивных сверхвысокочастотных (СВЧ) системах дистанционного контроля, остальные - в пассивных оптико-электронных системах.

С помощью ИСЗ можно реализовать три метода пассивного дистанционного контро­ля, основанные на измерениях:

1) отраженного земной поверхностью или морем и рассеянного системой "Земля-ат­мосфера" солнечного излучения;

2) собственного теплового излучения системы "Земля-атмосфера";

3) прозрачности атмосферы по естественным источникам излучения (Солнца, Луны, звезд).

Возможности пассивного дистанционного контроля системы "Земля- атмосфера" во многом зависят от используемого диапазона длин волн.