|
Реферат: Гагарин - первый космонавт. Прорыв России в космос ( Космонавтика)
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ЮЖНО-РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
(НОВОЧЕРКАССКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ)
________________________________________________________________
ФАКУЛЬТЕТ Гуманитарного и социально-экономического образования
КАФЕДРА Правоведения и истории____________________________
СПЕЦИАЛЬНОСТЬ Юриспруденция______________________________
Р Е Ф Е Р А Т
НА ТЕМУ: «Ю.А. Гагарин – первый космонавт. Прорыв России в космос»
________________________________________________________________
________________________________________________________________
Выполнил студент курса, группы
Фамилия, имя, отчество
Принял _________________ _______
Должность, звание
Фамилия, имя, отчество
Реферат принят «____» _______________ 199___ г. __________________
Подпись
Новочеркасск 1999 г.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ………………………………….…………………….3
ГЛАВА 1: ИСТОКИ РОССИЙСКОЙ КОСМОНАВТИКИ……5
ГЛАВА 2: ПЕРВЫЕ СПУТНИКИ…………………..….………11
ГЛАВА 3: Ю. А. ГАГАРИН – ПЕРВЫЙ КОСМОНАВТ.……..13
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…..………………………………………….…...14
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………..………16
ВВЕДЕНИЕ
Наш замечательный соотечественник К. Э. Циолковский еще в начале ХХ
века утверждал: «Планета есть колыбель разума, но нельзя вечно жить в
колыбели… Человечество не останется вечно на Земле, но в погоне за светом и
пространством сначала робко проникнет за пределы атмосферы, а затем завоюет
себе все околосолнечное пространство». Сейчас мы являемся свидетелями того,
как сбываются пророческие слова.
Двадцатый век навсегда войдет в историю человечества, как век
освоения космического пространства. Еще в начале века русский ученый
К. Э. Циолковский впервые теоретически обосновал возможность исследования
космоса с помощью ракет. Позже он написал: «Я буду рад, если моя работа
побудит других к дальнейшему труду».
После Октябрьской революции многие ученые и конструкторы, горячо
верившие в осуществление идей К. Э. Циолковского, стали работать над их
дальнейшим развитием и претворением в жизнь.
Уже в 1931 г. в Москве, Ленинграде, Харькове, Тифлисе, Баку,
Архангельске, Новочеркасске и других городах страны появляются группы по
изучению реактивного движения, а в 1933 г. по решению правительства был
создан впервые в мире Реактивный научно-исследовательский институт.
В эти годы создаются и проходят испытания первые советские жидкостные
ракеты. Накапливается опыт их проектирования и изготовления, подготовки и
осуществления пусков. Стало очевидно, что дальнейшее развитие ракетной
техники потребует проведения обширных научно-исследовательских,
конструкторских и экспериментальных работ, многие из которых явились
совершенно новыми направлениями в науке и технике.
Были созданы специализированные научные организации и конструкторские
бюро. В результате многолетней совместной деятельности этих организаций
постоянно улучшались летные характеристики ракет.
В 1957 г. была создана первая космическая ракета. 4 октября 1957 г. в
Советском Союзе был выведен на орбиту первый в мире искусственный спутник
Земли.
Запуск первого спутника открыл космическую эру в истории
человечества. Он ярко продемонстрировал высокий уровень научно-технического
развития нашей страны и положил начало бурному совершенствованию
космической техники. Вслед за первым спутником на околоземные орбиты были
выведены второй и третий спутники с существенно большими массами и
расширенным составом научного оборудования. В январе 1959 г. в сторону
Луны стартовал космический аппарат «Луна-1», прошедший в непосредственной
близости от поверхности Луны и вышедший на гелиоцентрическую орбиту. В
сентябре того же года на поверхность Луны опустился аппарат «Луна-2», а
месяц спустя межпланетная станция «Луна-3» передала на Землю фотографии
обратной стороны Луны.
В феврале 1961 г. был осуществлен запуск к Венере межпланетной
автоматической станции «Венера-1», а в ноябре 1962 г. стартовала к Марсу
станция «Марс-1».
В эти же годы готовились первые пилотируемые полеты в космос. Они
потребовали решения ряда принципиально новых задач. Надо было заранее
убедиться в переносимости человеком факторов космического полета и
подготовить к этому будущих космонавтов физически и психологически. Нужно
было обеспечить жизнедеятельность космонавта на корабле и дистанционный
контроль состояния его здоровья в полете. Предстояло создать средства
ручного управления кораблем и средства ведения радиотелефонной связи с
космонавтом. Наконец надо было обеспечить безопасное возвращение корабля на
Землю. Все эти проблемы были решены в рекордно короткие сроки, и уже весной
1960 г. правильность инженерных решений экспериментально проверялась на
первых беспилотных кораблях-спутниках.
И вот 12 апреля 1961 года в Советском Союзе был осуществлен старт
первого в истории человечества космического корабля «Восток», пилотируемого
Юрием Алексеевичем Гагариным.
Он стал вторым эпохальным событием в освоении космоса. Полет показал
принципиальную возможность безопасного пребывания и работы человека в
космическом пространстве.
За полетом Ю. А. Гагарина последовали старты других кораблей
«Восток». Продолжительность полетов на них увеличивалась и была постепенно
доведена до пяти суток.
Во время этих полетов космонавты выполняли все усложняющиеся
программы экспериментов и визуальных наблюдений и продемонстрировали
высокую эффективность участия человека в космических исследованиях.
Результаты первых полетов позволили сделать последующие шаги в освоении
космоса.
Глава 1: ИСТОКИ РОССИЙСКОЙ КОСМОНАВТИКИ
Выход человечества в космос – закономерный процесс исторического
развития: в нем отражена вечная потребность людей познавать тайны природы,
искать новые сферы обитания.
Годы зарождения «ракетного дела» в России еще точно не определены, –
одни исследователи относят его к XII, другие – к Х веку. Документально же
подтверждается, что в 1516 г. ракеты применяли в ратном деле запорожцы.
Первые описания ракет и пороховых составов для них приведены у
Онисима Михайлова в его «Уставе ратных, пушечных и других дел, касающихся
до воинской науки» (1607-1621). В «Уставе» описаны и способы применения
ракет. Первоначально они служили не военному делу – их использовали в
качестве «потешных огней».
В 1680 г. в Москве было основано «ракетное заведение», в котором
стали изготовлять фейерверочные, а затем и сигнальные пороховые ракеты.
В первом десятилетии XVIII в. в Петербурге открылась специальная
лаборатория, занявшаяся поначалу изготовлением фейерверочных ракет.
Внимательно изучая «ракетное дело», Петр I увидел в «потешных огнях» нечто
большее, чем зрелище, - силу оружия. Появились первые труды о ракетах. В
1762 г. в Москве вышла книга М. В. Данилова – первая оригинальная книга на
русском языке, содержащая сведения об изготовлении фейерверочных и
сигнальных ракет.
Военно-ученый комитет, занимавшийся в России ракетными делами,
сосредоточил свое внимание на разработке конструкции ракет. В
1814 г. член Военно-ученого комитета И. Картмазов изготовил боевые ракеты
двух типов - зажигательные и гранатные. Они успешно прошли испытания.
Военное министерство России приняло решение ознакомить войска с действием
боевых ракет.
Над созданием боевых ракет в те годы успешно работал один из
выдающихся отечественных ученых, герой Отечественной войны 1812 г.
Александр Дмитриевич Засядко (1779-1837). Изготовив свои первые ракеты,
Засядко продемонстрировал их в 1817 г. в Петербурге, а затем под Могилевом,
где им была открыта специальная пиротехническая лаборатория. Результаты
испытаний превзошли все ожидания: дальность полета ракеты достигла 1670 м.
В 1826 г. в Петербурге было создано постоянное ракетное заведение с целью
массового производства ракет для русской армии.
Большой вклад в совершенствование боевых пороховых ракет внес видный
ученый и конструктор Константин Иванович Константинов (1817-1871). К. И.
Константинов заложил основы экспериментальной ракетодинамики.
Новая область техники – ракеты – все больше привлекала внимание
ученых и конструкторов. Появились предложения использовать ракеты на флоте
и в воздухе. Особое внимание ученых и конструкторов было привлечено к
созданию летательных аппаратов с ракетным двигателем. Во второй половине
XIX в. в России было предложено свыше 20 проектов реактивных летательных
аппаратов. Так в 1849 г. военный инженер
И. И. Трететский (1821-1895) высказал идею использования силы струй паров
воды или спирта, газов и сжатого воздуха для приведения в действие
летательных аппаратов легче воздуха. Адмирал флота Н. М. Соковнин (1811-
1895) опубликовал в 1866 г. работу «Воздушный корабль», в которой привел
схему конструкции аэростата, способного летать «подобно тому, как летит
ракета». В 1867 г. отставной капитан артиллерии Н.А. Телешов (1828-1895)
получил патент на реактивный самолет «Дельта». Интересен проект киевского
изобретателя Ф. Р. Гешвенда, предложившего построить летательный аппарат –
«паролет» - с паровым реактивным двигателем с соплом, снабженным
концентрическими насадками для подсоса воздуха. В 1880 г. изобретатель С.
С. Неждановский высказал идею создания летательного аппарата с жидкостным
реактивным двигателем, использующим в качестве горючего керосин, а в
качестве окислителя – азотную кислоту, смешиваемые непосредственно перед
взрывом.
Особого внимания заслуживает проект революционера Николая Ивановича
Кибальчича (1853-1881). Приговоренный к смертной казни за участие в
покушении на царя Александра II, находясь в заключении,
Н. И. Кибальчич начертил схему задуманного им реактивного летательного
аппарата. В своем проекте Н. И. Кибальчич разработал устройство
воздухоплавательного прибора, основанного на ракетно-динамическом принципе,
рассмотрел систему подачи топлива в камеру сгорания и принцип управления
полетом методом изменения наклона двигателя. Около сорока лет пролежал
проект Н. И. Кибальчича в секретных архивах жандармского управления. Лишь в
1918 г. он был обнародован в журнале «Былое».
Через два года после казни Н. И. Кибальчича, в 1883 г., никому тогда
неизвестный учитель Константин Эдуардович Циолковский (1857-1935) в своей
рукописи «Свободное пространство» не только выдвинул смелую идею и
возможности использования реактивного принципа реактивного движения для
осуществления полета в космос, но и разработал принципиальную схему
аппарата, обеспечивающего пребывание человека в космическом пространстве. В
юности, занимаясь самообразованием в Москве, К. Э. Циолковский познакомился
с Н. Ф. Федоровым, мыслителем-утопистом, захваченным идеей так называемого
философского космизма. Интерес к «космическому учению» Н. Ф. Федорова
проявляли в свое время Л. Н. Толстой и А. М. Горький. Преодолевая
идеалистические основы «космического учения» Н. Ф. Федорова, К. Э.
Циолковский все больше становился материалистом. В 1895 г. увидело свет
сочинение
К. Э. Циолковского «Грезы о Земле и небе и эффекты всемирного тяготения», в
котором автор обосновал свою идею достижения скорости, необходимой для
отрыва от Земли, показал возможность создания искусственного спутника
Земли. Идея межпланетных полетов, освоения верхних слоев атмосферы
овладевала умами многих ученых и конструкторов. В 1896 г. появилась брошюра
Александра Петровича Федорова «Новый принцип воздухоплавания, исключающий
атмосферу как опорную среду», где он описал устройство предложенного им
воздухоплавательного аппарата, движение которого основано на реактивном
принципе. Работа
А. П. Федорова произвела большое впечатление на К. Э. Циолковского.
Осмыслив ее, он сформулировал свою идею создания жидкостной
многоступенчатой ракеты, рассчитанной для полета человека вне Земли.
Важнейшим этапом, характеризующимся созданием основ теории
межпланетных сообщений, явилась подготовленная К. Э. Циолковским к печати в
начале 1903 г. первая часть работы «Исследование мировых пространств
реактивными приборами». Вторую часть своего труда ученый смог опубликовать
лишь в 1911-1912 гг. В этом фундаментальном труде
К. Э. Циолковский установил законы движения ракеты как тела переменной
массы, определил коэффициент полезного действия ракеты, исследовал влияние
силы сопротивления воздуха на ее движение. К. Э. Циолковский отметил
преимущества ракетных двигателей при больших скоростях движения, дал схему
межпланетной ракеты, указав при этом на выгодность применения жидкого
топлива. Считая ракету единственным практически приемлемым способом
осуществления полетов в космос,
К. Э. Циолковский развил идею устройства составной многоступенчатой ракеты.
Своими работами К. Э. Циолковский во многом определил рациональные пути
развития космонавтики и ракетостроения.
Идея исследования и освоения космического пространства захватила и
одного из пионеров ракетной техники, талантливого отечественного ученого
Фридриха Артуровича Цандера (1887-1933). Еще в юношеские годы он
познакомился с работой К. Э. Циолковского «Исследование мировых пространств
реактивными приборами», увлекся ракетостроением и космонавтикой и посвятил
им всю свою жизнь. Ф. А. Цандер вошел в историю науки как энтузиаст,
страстный пропагандист идей космических полетов, начавший практическую
работу в области космонавтики.
В 1921 г. Ф. А. Цандер представил московской конференции
изобретателей свой проект межпланетного корабля-аэроплана.
Начавшаяся в стране культурная революция, пробуждение народных масс
вызвали широкий интерес множества людей к звездным полетам. В их числе был
талантливый изобретатель Юрий Васильевич Кондратюк (1897-1942). Независимо
от К. Э. Циолковского Кондратюк оригинальным методом вывел основные
уравнения движения ракеты, рассмотрел проблемы энергетически выгодных
траекторий космических полетов и теории полета многоступенчатых ракет. Ему
принадлежит ряд новаторских идей, в том числе идея создания промежуточных
межпланетных заправочных ракетных баз, предложение использовать атмосферу
планеты для торможения при посадке ракеты. Ю. В. Кондратюк предложил схему
полетов к Луне с выходом на ее орбиты искусственных спутников и
последующего отделения взлетно-посадочного корабля. Он также выдвинул идею
использования гравитационных полей встречных небесных тел для
дополнительного разгона космических кораблей или торможения их при полетах
в пределах Солнечной системы.
Популяризацией космонавтики занимался известный советский ученый
аэродинамик Владимир Петрович Ветичкин (1883-1950). Первоначально (1921-
1925) В. П. Ветичкин выступал с докладами о проблемах реактивного полета в
пределах атмосферы и в межпланетном пространстве, позже – с 1925 по 1927
гг. – он разрабатывал основы динамики полета крылатых ракет и реактивных
самолетов.
В декабре 1930 г. Ф. А. Цандер начал работать в Институте
авиационного машиностроения, в 1931 г. приступил к постройке воздушно-
реактивного двигателя ОР-1, а затем к постройке жидкостного ракетного
двигателя ОР-2.
Двигатель ОР-1 развивал силу тяги до 1,5 Н. Он работал на бензине и
сжатом воздухе. Двигатель ОР-2 был более мощным. Развиваемая им сила тяги
достигала 500 Н. Топливом был по-прежнему бензин, а окислителем – жидкий
кислород.
В мае 1929 г. в газодинамической лаборатории впервые в СССР были
начаты экспериментальные исследования жидкостных ракетных двигателей.
Руководителем разработки этих двигателей был талантливый инженер (ныне
академик) Валентин Петрович Глушко.
Важную роль в развитии отечественной ракетной техники сыграла и
группа изучения реактивного движения. В ней объединились многие энтузиасты
ракетного дела: Ф. А. Цандер, аэродинамик В. П. Ветичкин, талантливые
инженеры С. П. Королев, М. К. Тихонравов и др.
Работой группы руководил технический совет под председательством С.
П. Королева. Первый полет ракеты ГИРД-09 был осуществлен в августе 1933 г.
Длина ракеты 2,4 м, стартовая масса 19 кг, причем на долю топлива
приходилось 5 кг. Двигатель развивал силу тяги до 500 Н.
Первой экспериментальной советской ракетой с жидкостным ракетным
двигателем была ракета ГИРД-10 (двигатель работал на жидком кислороде и
этиловом спирте). Первый пуск ракеты, которым руководил
С. П. Королев, состоялся 25 ноября 1933 г. на полигоне в Нахабине. Хотя в
полете нарушилось крепление двигателя, и ракета упала в 150 м от места
старта, это не омрачило радости ее создателей, ведь был сделан еще один
шаг в освоении ракетной техникой.
Осенью 1933 г. на базе газодинамической лаборатории и группы изучения
реактивного движения было решено создать в Москве Реактивный научно-
исследовательский институт. Начальником института был назначен И. Т.
Клейменов, а заместителем по научной части – С. П. Королев.
В истории освоения космического пространства с именем С. П. Королева
связана эпоха замечательных достижений. Научные и технические идеи С. П.
Королева получили широкое применение в ракетной и космической технике в
России.
Выдающимся событием того времени было создание двигателя ОРМ-65 с
регулируемой тягой от 500 до 1750 Н для установки его на крылатой ракете
РНИИ-212 и планере СК-9 конструкции С. П. Королева.
Крупнейшим мероприятием в научной жизни послевоенного периода стал
Международный геофизический год, проходивший с 1 июля 1957 г. по 31 декабря
1958 г. К этому времени в нашей стране под руководством С. П. Королева были
созданы новые управляемые баллистические ракеты дальнего действия Р-2. Они
послужили основой для разработки геофизических ракет второго поколения.
Первый пуск построенной на базе ракеты Р-2, геофизической ракеты В-2А
был осуществлен 16 мая 1957 г. При этом полезный груз массой 2200 кг был
поднят на высоту 200 км и успешно возвращен на Землю.
С 1958 г. начинается очередной этап систематических исследований
верхней атмосферы до высоты более 500 км при помощи геофизических ракет В-
5А, В-5В. Эксперименты с помощью ракеты В-5А дали ценнейший материал для
разработки систем, обеспечивающих жизнедеятельность и спасение человека в
космическом полете.
Подготовка к штурму космоса потребовала создания в стране специальных
научных институтов и лабораторий, промышленных предприятий, космодрома,
сети наземных станций слежения, подготовки высококвалифицированных кадров,
причем все приходилось делать, на имея аналогов в мировой практике.
Глава 2: ПЕРВЫЕ СПУТНИКИ
4 октября 1957 г. вошло в историю человечества как начало космической
эры. В этот день – день запуска первого советского искусственного спутника
Земли – была осуществлена извечная мечта человечества – выход в космос.
Совершены полеты к планетам Солнечной системы. Автоматические аппараты
успешно работали в условиях громадных давлений и температур на Венере, в
космическом вакууме и холоде на Луне. На орбитальных пилотируемых станциях
длительное время живут и работают космонавты.
Впереди – новые космические свершения. Но все началось с того
октябрьского дня 1957 г. Первый советский искусственный спутник имел форму
шара диаметром 0,58 м, масса его составляла 83,6 кг. Два радиопередатчика
спутника, позволявшие изучать условия прохождения радиоволн в ионосфере,
дали возможность получить новые сведения об атмосфере. Успешная работа
первого спутника подтвердила правильность теоретических расчетов и
конструкторских решений, заложенных при создании ракеты-носителя, самого
спутника и его бортовых систем.
Второй советский искусственный спутник был запущен 3 ноября 1957 г.,
так же как и первый, в рамках программы Международного геофизического года.
Важнейшие эксперименты, проведенные на втором спутнике, - биологические. На
его борту находилась собака Лайка. Он представлял собой последнюю ступень
ракеты-носителя общей массой 508,3 кг. В контейнерах размещались научная и
измерительная аппаратура, а в герметической кабине подопытное животное.
Целью биологического эксперимента являлось изучение основных
физиологических функций животного на различных участках полета. До полета
второго спутника животных неоднократно поднимали в ракетах на высоту 500
км, чтобы проверить переносимость ими перегрузок и кратковременной
невесомости. Но только орбитальные средства позволили комплексно
исследовать воздействие факторов космического полета – стартовых
перегрузок, длительной невесомости, радиации – на живой организм. Первый
космический полет живого существа показал, что высокоорганизованное
животное может удовлетворительно переносить все факторы космического
полета, и подтвердил реальную возможность полета в космос человека.
Успешно прошли испытание система кондиционирования воздуха,
оборудование для кормления животного и удаления продуктов
жизнедеятельности, измерительная аппаратура для исследования
физиологических функций, снятия электрокардиограмм. На втором искусственном
спутнике впервые проводились прямые исследования космических лучей и
излучений Солнца, неосуществимые с Земли.
Третий советский искусственный спутник (запущен 15 мая 1958 г.) стал
первой комплексной научной геофизической лабораторией. Масса спутника
составляла 1327 кг, на его борту были установлены двенадцать научных
приборов. С их помощью проводились прямые измерения давления и состава
верхней атмосферы, определялись характеристики магнитного и
электростатического полей Земли и ионосферы, изучались первичные
космические лучи и излучения Солнца, регистрировались микрометеорные
частицы. Выполненные на спутнике измерения позволили установить наличие
внешней зоны радиационного пояса Земли; была получена точная картина
пространственного распределения магнитного поля Земли в интервале высот 280
– 750 км. Полетом третьего советского спутника были заложены основы нового
направления в науке – космической физики. Полеты первых трех советских
искусственных спутников Земли показали, что наука получила уникальные
возможности для проведения широкого комплекса исследований в космическом
пространстве.
Полеты первых трех спутников позволили отработать основные служебные
системы: радиотехническую аппаратуру, измеряющую параметры движения
спутника по орбите, радиотелеметрические системы, регистрирующие результаты
научных измерений, системы «запоминания» и последующей передачи на Землю
этих измерений, системы активного терморегулирования, энергопитания,
радиосвязи. Была создана сеть станций слежения и управления полетом и
обработки получаемой информации.
Первые советские искусственные спутники Земли позволили получить
начальные, довольно общие сведения о параметрах верхней атмосферы Земли, о
процессах, протекающих в околоземном пространстве.
Глава 3: Ю. А. ГАГАРИН – ПЕРВЫЙ КОСМОНАВТ
Первый в истории землян летчик-космонавт Юрий Алексеевич Гагарин
родился 9 марта 1934 года в селе Клушино Гжатского района Смоленской
области в семье колхозника.
В 1941 году поступил в начальную школу, затем в ремесленное училище в
Люберцах под Москвой. Получил специальность литейщика и одновременно
окончил школу рабочей молодежи. Потом учеба в индустриальном техникуме в
Саратове и диплом с отличием. В Саратове окончил аэроклуб и поступил в
Оренбурге в военно-авиационное училище.
С 1957 года – военный летчик.
В 1960 году летчик Юрий Гагарин переступил порог школы советских
космонавтов.
Новый, 1961 год Юрий Гагарин встретил в центре подготовки космонавтов. Это
были трудные месяцы перед первым стартом.
После многочисленных земных и космических экспериментов наступило 12
апреля 1961 года. В этот день Юрий Алексеевич Гагарин на космическом
корабле «Восток» первым в истории человечества совершил космический полет
вокруг нашей планеты - полет, о котором мечтало все человечество. Этот
день вошел в историю человечества как начало новой эры – эры полетов
человека в космос. Полет Ю. А. Гагарина показал практическую возможность
полетов человека в космос
Ликовал весь мир! «Гражданин Вселенной» – так назвали Гагарина люди
на всех континентах Земли.
Поздно вечером в День космонавтики (официально он был утвержден 10
апреля 1962 года) на площадях выступали известные писатели и поэты. Все
концерты и спектакли начинались с поздравления зрителей с успешным
завершением полета Гагарина…
А в следующие два дня на московских аэродромах приземлялись
специальные самолеты, которые доставляли делегации из различных стран мира
для встречи с первым космонавтом.
Но Гагарин глубоко понимал долю своего участия в великом свершении
советского народа, в подвиге наших ученых и инженеров. Продолжал работать,
учиться. Окончил с отличием Военно-воздушную инженерную академию имени Н.
Е. Жуковского.
27 марта 1968 года в результате катастрофы при выполнении
тренировочного полета на самолете Юрий Гагарин погиб.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Наше время не зря называют временем научно-технического прогресса.
Особенно возросли в наши дни темпы развития науки и техники. Для сравнения
вспомним некоторые факты из истории важнейших отдельных открытий
человечества. В 1727 г. оно открыло фотографию. Однако нужно было целых 102
года для ее внедрения в производство: лишь в 1829 г. фотография приобрела
практическое значение. Для внедрения в жизнь телефона понадобилось более
полувека: он был изобретен в 1820 г., а впервые переговоры на расстоянии
при помощи телефонного аппарата проведены в 1876 г. Тридцать пять лет
понадобилось для того, чтобы утвердило себя открытие радио (1867-1902). А
вот телевидению для этого уже было достаточно всего четырнадцати лет (1922-
1936), а транзистору еще меньше.
У каждого из этих открытий и изобретений были не только горячие
сторонники, но и рьяные противники. Видимо иначе не могло и быть. Прогресс
человечества всегда происходил и происходит в борьбе противоположностей.
Кто-то из великих остроумно подметил три стадии утверждения нового. Сначала
о новом говорят: «Этого не может быть!» Через некоторое время можно
услышать: «Здесь что-то есть…» И, наконец, приходит момент, когда даже
рьяный скептик искренне удивляется: «А разве могло быть иначе?!»
Нечто похожее было и с освоением космического пространства. Первый
советский искусственный спутник Земли многие на Западе встретили с
нескрываемым скептизмом и недоверием. Мол, что из того, что на космическую
орбиту заброшено несколько килограммов металла, какая польза от этого
эксперимента, что принесет он миру и человечеству?
А меньше чем через четыре года мир был удивлен и потрясен неслыханным
событием: гражданин первой социалистической страны Юрий Алексеевич Гагарин
совершил беспримерный облет Земли на космическом корабле «Восток». День
этот и имя человека, который первым разорвал цепи земного притяжения,
навсегда вошли в память человечества.
В достижениях сегодняшней космонавтики живет мысль первого Главного
конструктора космоса академика Сергея Павловича Королева. Именно к
сегодняшнему дню относятся его слова: «Это будущее, хотя и не столь
близкое, но реальное, поскольку оно опирается на уже достигнутое».
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гагарина В. И. 108 минут и вся жизнь. – М.: Молодая гвардия, 1981. –
135 с.
2. Звездный: Сборник/Сост.: Н. Андреев, М. Барабанщиков, В. Митрошенков. –
М.: Московский рабочий, 1982. – 207 с.
3. Климук П. И. Рядом со звездами: книга одного полета. – М.: Молодая
гвардия, 1979 – 224 с.
4. Попович П. Р., Лесников В. С. Не могло быть иначе!: Космическая хроника.
– М.: Молодая гвардия, 1980. – 205 с.
5. Советская космонавтика. Сост.: Л. А. Гильберг, Е. И. Рябчиков. – М.:
Машиностроение, 1981. – 455 с.
6. Уманский С. П. Космонавтика сегодня и завтра: книга для учащихся. – М.:
Просвещение, 1986. – 175 с.
Реферат на тему: Гидро-климатические условия на космических снимках
Содержание
Введение___________________________________________ 1
Методические вопросы использования
дистанционной информации___________________________ 3
Оптимальные сроки дистанционной
съёмки рек, озер и водохранилищ_______________________ 8
Дешифрирование вод на аэрокосмических
фотоснимках______________________________________13
Заключение_________________________________________ 21
Сибирский Государственный Технологический Университет
Реферат
Тема: Гидроклиматические условия на космо-снимках.
Выполнил ст-нт: Данилин А.И.
Группа: 32-3
Проверила: Шевелёва Г.А.
Красноярск 2000
ВВЕДЕНИЕ
Правильное картографическое изображение гидрографической сети — рек, озер
и водохранилищ имеет большое научное и практическое значение. Водные
объекты являются существенными элементами содержания большинства
географических карт и во многом определяют их «лицо». Прежде всего это
относится к топографической карте — главной карте государства.
Вода — природный ресурс, без которого невозможна жизнь человека на земле.
Водные объекты, показанные на карте, служат надежным ориентиром для экипажа
воздушного судна, геолога, жителя малонаселенного района. Знание
пространственного размещения, качественных и количественных характеристик
гидрографической сети необходимо при проектировании, строительстве и
эксплуатации социально-промышленных. объектов, организации мониторинга
природной среды, проведении специальных полевых, производственных и научных
изысканий. Наконец, речная и озерная сеть являются своеобразным «каркасом»
при составлении многих тематических карт. Она выступает здесь как важный
элемент топографической основы.
Характер гидрографической сети в различных природных зонах и высотных
поясах Сибири неодинаков. Различия геологии и рельефа, климата и
растительности и других компонентов географической среды региона
обусловливают своеобразный гидрологический режим водных объектов. Реки
горных районов обычно полноводны, поэтому даже небольшие из;
них труднодоступны для переправы или передвижения на лодке. Реки равнин
весной разливаются на десятки километров, но после спада весеннего
половодья характеризуются малой водностью и спокойным течением. Своеобразен
гидрологический режим рек, зарегулированных крупными водохранилищами.
Многие особенности характера и гидрологического режима водных объектов
находят непосредственное отображение на топографических картах. К таким
показателям относятся:. конфигурация рек, озер и водохранилищ, отметки
уреза воды,. ширина, глубина и скорость течения рек, ряд других
количественных и качественных характеристик. Чем полнее показана
гидрографическая сеть на карте, тем выше ее качество. При этом важно, чтобы
карта отражала основные, типичные черты режима рек и других водных
объектов. Это повышает ее географическую достоверность. Для обогащения
содержания карт необходимо также отображение на них различных динамических
состояний гидрографической сети, например, разливов рек, плановых
перемещений русел, изменения во времени конфигурации озер и водохранилищ.
Основной источник гидрологической информации при картографировании
территории - аэрокосмические снимки. Поэтому знание дешифровочных признаков
вод имеет решающее значение при создании карт.
Методические вопросы использования дистанционной
информации
Основной целью дистанционных методов является получение информации о
местности по снимку. Разработке теории и практики дешифрирования
аэрокосмических снимков посвящена обширная литература.
С методической точки зрения дешифрирование снимка сводится к установлению
адекватности исследуемого изображения одному из эталонов, внутреннее
содержание которого известно. Морфологию ландшафта в принципе можно
раскрыть на эталоне с любой детальностью. Но в связи со сложной структурой
природного ландшафта, зависящей от множества физико-географических факторов
[9], строгий аналог данному эталону не всегда находят даже в пределах
ограниченной территории — фации, урочища или местности. Поэтому на эталоне
должны быть зафиксированы основные, характерные для данного объекта
(процесса, явления) показатели конструкции фотоизображения.
В практике устанавливаются дешифровочные признаки тех объектов, процессов
и явлений и с той глубиной проработки взаимосвязей, которые интересуют
исследователя и могут быть получены по имеющейся дистанционной информации с
учетом вида съемки, масштаба снимка, времени съемки и других условий. Таким
образом, идеология анализа снимка заключается в расшифровке
генерализованного фотографического изображения местности по данным натурных
исследований (от объекта к эталону) и использовании полученной информации в
обратном порядке (от эталона к объекту). Иными словами, «космическая»
система изучения природных ресурсов, является системой наземно-
дистанционной. Она состоит из комплекса научно-технических мероприятий,
включающего непосредственные природоведческие (например, контактные) и
дистанционные (например, фотографические) исследования. На необходимость
комплексирования наземных, авиационных и космических методов указывают
многие ученые.
При изучении природных ресурсов и динамики природной среды, а также при
постановке мониторинга на базе дистанционных фотоснимков следует учитывать,
что детальность анализа зависит от метода исследования, поскольку в
качестве лимитирующего условия выступает уровень генерализации фактического
материала. Таким образом, при трехуровенных наблюдениях (наземных, с
самолета и из космоса) реализуется возможность изучения геосистем любых
размерностей. При этом осуществляется поэтапная генерализация частных
природных связей и выход на более высокий уровень обобщения.
Важным постоянством современных дистанционных методов является наличие
непрерывного потока аэрокосмической информации, что создает базу для
мониторинга природной среды как в региональном, так и в глобальном
масштабах. Вся территория СССР покрыта несколькими разновременными «слоями»
аэрофотосъемки и многократно—космической съемкой. Объем дистанционной
информации продолжает нарастать. Имеются топографические и большое число
тематических карт, накоплен огромный банк природоведческих данных,
полученных традиционными наземными методами. Системный подход к анализу
этих материалов на основе дистанционных методов открывает принципиально
новые горизонты для решения проблем рационального природопользования.
С точки зрения топографического и тематического картографирования
космический снимок (не заменяя самолетный) начинает все более и более
играть роль корректирующего (в топографии) и связующего (в тематической
картографии) материала. Можно утверждать, что в деле познания природы мы не
находимся на «голом месте». Как и в любой области знаний, в природоведении
движение вперед возможно, если имеется новый шаг, сделанный за старым.
Сейчас едва ли кто серьезно будет говорить о создании, например,
гидрографической или ландшафтной карты только по результатам интерпретации
космических снимков без привлечения имеющихся картографических, натурных
или иных данных. В то же время можно с уверенностью утверждать, что
последние материалы могут получить новую «космическую» трактовку,
базирующуюся на анализе многоотраслевого содержания снимка. Таким примером
служат серии тематических карт, разработанные по программе КИКПР
(комплексного изучения и картографирования природных ресурсов на основе
космической информации) на ряд регионов страны.
Водная поверхность при пассивном способе дистанционной съемки почти
полностью поглощает световой поток, поэтому на фотоизображении, полученном
на панхроматическом материале в видимой зоне спектра (0,4—0,8 мкм), она
бывает в целом темная и ровная. Однако величина возвращаемого падающего на
воду потока энергии, т. е. отражающая способ-кость водной поверхности,
зависит от многих факторов: угла 'наклона солнечных лучей, глубины водного
объекта, характера грунта и водной растительности, твердого стока (речной
мути) и др. Поэтому на черно-белых снимках тональность фотоизображения
меняется, варьируя в очень широких пределах. Более плотный тон изображения
(до черного) имеет глубокая и чистая вода, более светлый (до белого)-мелкая
и загрязненная. На цветных снимках, в том числе спектрозональных, эти
различия цветовые. В большинстве случаев указанные тоновые и цветовые
вариации водной поверхности на снимке локальны и сравнительно легко
распознаваемы, так как структура любой «неводной» поверхности
характеризуется значительно более мозаичным рисунком фотоизображения.
Поверхностная гидрографическая сеть (реки, озера, водохранилища) имеет
специфическую линейную и площадную конструкцию. Поэтому при дешифрировании
водных объектов используются в основном геометрические, а не спектральные
или текстурные признаки. В то же время в определенных диапазонах
электромагнитных волн реален анализ вариации оптических плотностей,
вызываемых растворами и взвесями органических и неорганических веществ, а
также зависящих от толщины слоя чистой воды. Это позволяет устанавливать
степень загрязнения и глубину вод.
Материалы аэрокосмической фотосъемки широко используются как в процессе
создания топографических карт, так и при их обновлении. Роль самолетных и
космических снимков различна. Аэроснимки применяются при картографировании
в крупном масштабе, и заменить их космическими снимками пока невозможно,
так как большая высота фотографирования и съемка длиннофокусными камерами
не позволяют получать материалы из космоса для детального изучения рельефа
фотограмметрическим методом.
Космические фотосъемки эффективны при обновлении карт. Практика показала,
что при использовании космических методов можно отказаться от традиционного
поэтапного метода картосоставления и перейти на технологию обновления карты
требуемого масштаба, а не всего масштабного ряда. Это сокращает цикл работ
на несколько лет. Кроме того, в связи с большим территориальным охватом
космического снимка и малыми искажениями контуров в горных районах
уменьшается трудоемкость работ по обновлению карт.
На наш взгляд, можно повысить эффективность космических методов, если
использовать снимок как неотъемлемое дополнение к топографической карте.
«Космическое» обеспечение карты снимет остроту проблемы постоянного и
неизбежного при существующей технологии картографирования «старения» ее
содержания. На практике потребитель пользуется картой, составленной
несколько (нередко до 10 и более) лет назад. Поэтому ему нужно выдавать
устаревшую, даже на 2— 3 года, топографическую карту и в качестве
приложения — современный космический снимок. Снимок должен быть приведен к
масштабу карты. В случае необходимости можно монтировать уточненную
фотосхему.
Если пойти дальше, то в оптимальном варианте «космическое» сопровождение
карты должно иметь тематическую направленность. Например, если потребителя
интересует растительный покров, то наиболее информативной для него будет
осенняя спектрозональная съемка и т. д.
Реализовать данное предложение несложно. Сделать это можно силами
региональных аэрогеодезических предприятий и подразделений Госцентра
«Природа». Топографические карты совместно с космическими снимками будут
всегда «свежими» и более содержательными, потому что информационная емкость
снимка намного превышает информационную емкость карты. При этом любой
пользователь может самостоятельно отдешифрировать фотоизображение, так как
большинство отобразившихся на снимке объектов местности уже расшифровано на
карте. Очевидно, при планировании космических съемок необходимо учитывать и
специфику топографического картографирования (масштаб, время съемки, зоны
спектра и др.), и требования различных потребителей. «Космическое»
приложение к карте можно поставлять заказчику ежегодно.
'На дистанционном снимке изображается внешний облик природного ландшафта,
основными составляющими которого являются: почвенно-растительный покров;
поверхностные воды; социально-экономические объекты. Все перечисленные
группы объектов динамичны, но скорость и направление текущих изменений в
каждой из них имеют свои особенности.
Оптические свойства природного ландшафта тесно коррелируют с сезонным
ритмом развития растений и увлажненностью почв. Наибольшей изменчивостью
сезонного хода спектральной яркости обладает летне-зеленая группа растений,
наименьшей — вечнозеленая. Кроме того, спектральная яркость растений
изменяется с длиной волны излучения. По исследованиям Е. А. Галкиной при
длине волны 0,55 мкм она имеет максимум, при длине волны 0,70 мкм —
минимум, за которым следует резкий ее рост.
Влияние фенологического состояния растительного покрова на сроки
аэрофотосъемки подробно рассмотрено Л. А. Богомоловым, Р. И. Вольпе, Л. М.
Гольдманом и Р. И. Вольпе и др. Исходя из требований топографического
картографирования ими рекомендованы сроки съемки почвенно-растительного
покрова для всех ландшафтных зон СССР. Сроки аэрокосмической съемки
растительности для составления фенологических карт проанализированы Н. Г.
Хариным.
Отметим, что в целом благоприятные сроки съемки растительности охватывают
довольно широкие пределы (от времени завершения формирования листового
полога до начала листопада) и не являются лимитирующим фактором для съемки
поверхностных вод, оптимальный диапазон времени фотографирования которых
значительно короче. Вместе с тем подчеркнем, что для целей тематического
картографирования (например, лесохозяйственного, почвенного и др.)
оптимальные сроки дистанционной съемки, выбор типа фотоматериала и зон
спектра имеют особое значение.
Как известно, водные объекты характеризуются изменчивостью плановых
очертаний, вызываемой сезонными колебаниями уровня воды. Поэтому при
обосновании сроков съемки для топографии необходимо учитывать соответствие
фазы уровенного режима состоянию вод, которое принято для
картографирования. На этом вопросе мы подробно остановимся ниже. При
тематическом картографировании нередко важен учет площадных гидрологических
характеристик, так как многие параметры (например, площадь разлива рек,
граница распространения снежного покрова) чрезвычайно динамичны и для их
изучения требуется временная привязка аэрокосмической съемки с точностью до
дня. Можно указать на литературу, в которой этот вопрос прорабатывается с
самых различных позиций.
Социально-экономические объекты по сравнению с природным ландшафтом более
стабильны. Ход их развития имеет в основном однонаправленный характер
(расширяется или сужается площадь застройки населенных пунктов,
прокладывается новая дорога, сооружается дамба и т. д.). Антропогенные
объекты обладают, как правило, специфическими дешифровочными признаками и
сравнительно легко распознаются на аэрокосмических снимках. Но в некоторых
случаях это не исключает необходимости лимитирования сезона, месяца, дня
или даже времени суток съемки. Так, при изучении древних оросительных
систем эффективна съемка после кратковременных дождей или при низком
стоянии солнца. После дождей в аридных районах буйно зеленеет пустынная
растительность, а при низком стоянии солнца хорошо заметны тени от малейших
неровностей земли, что является хорошим демаскирующим признаком.
Оптимальные сроки дистанционной съемки рек, озер
и водохранилищ
Береговая линия рек, озер и водохранилищ наносится на типографическую
карту по фотоизображению. В большинстве случаев граница воды и суши
непостоянна и смещается в плане на величину, зависящую от амплитуды
колебаний уровня воды и угла наклона берегового склона. Допустимая величина
смещения береговой линии на местности во время дистанционной съемки при
картографировании в разных масштабах неодинакова. При расчете табличных
данных принято, что сдвиг береговой линии не должен превышать 0,5 мм на
карте. Это соответствует средней ошибке положения. на ней контуров
местности.
Как видно из таблицы, наиболее жесткие требования к стабильности
планового положения береговой линии водных объектов предъявляются при
создании карт крупного масштаба Уклоны аккумулятивных берегов многих рек
Сибири составляют всего несколько градусов, а колебания уровня воды даже
после схода половодья или в период между паводками исчисляются метрами. В
этих условиях возникает необходимость строгого учета уровенного состояния
водных объектов при аэрокосмической съемке в картографических целях.
Речная и озерная сеть должны изображаться на карте по состоянию на
картографический уровень воды. Но в связи постоянно изменяющимся уровнем
воды (например, на р. Нижняя Тунгуска суточная амплитуда колебаний может
достигать 1-2 м.) зафиксировать на снимке очертания водных объектов по
состоянию на заранее установленный уровень воды трудно. Иногда для этого
необходимо провести дорогостоящие и трудоемкие работы. Практически при
проведении аэрокосмических съемок в картографических целях ориентируются на
примерное соответствие мгновенного (при фотографировании) уровня воды
срезочному, принятому для ближайшего водомерного поста. При этом каких-либо
критериев, регламентирующих предельно допустимые отклонения уровня воды во
время съемки от принятого за оптимальный, нет. Поэтому нередки случаи,
когда дистанционная съемка выполняется в произвольные сроки, без учета
уровенного состояния водных объектов, что приводит к неудовлетворительным
результатам.
Вопрос обоснования уровенных условий съемки вод требует специальной
проработки. Величина допустимой амплитуды колебаний уровня воды должна
дифференцироваться для каждого участка водотока или для каждого озера. Так,
средняя многолетняя амплитуда колебаний уровня воды открытого русла на р.
Подкаменной Тунгуске изменяется по длине реки следующим образом: в верхнем
течении — на 1 м, в среднем (с. Ванавара) — на 6 м, в нижнем (с. Байкит) —
на 12 м.
Если принять единый допуск на отклонение мгновенного (при дистанционной
съемке) уровня воды от установленной нормы по какому-то одному посту, то
этот допуск не будет «работать» при удалении вверх или вниз по течению
реки. Например, если за исходный пункт принять створ у с. Ванавара, то
приемлемая для него величина отклонения уровня воды от принятой нормы будет
завышенной для верховьев реки и недостаточной для низовьев. В первом случае
(верховье реки) допустимый для створа у с. Ванавара интервал уровня воды
будет больше его годовой амплитуды, во втором (низовье реки) — он окажется
явно недостаточным. Следовательно, рассматриваемый допуск должен
соотноситься с амплитудой колебаний уровня воды, этому критерию
удовлетворяет картографический интервал уровней воды, так как его величина
функционально связана с амплитудой колебаний уровня воды в любом створе
реки или в озере.
При проведении аэрокосмической съемки в целях создания или обновления
топографических карт, а также для решения ряда задач комплексного изучения
и картографирования природных условий и ресурсов необходимо иметь следующую
информацию о состоянии вод исследуемой территории: во-первых, когда
наблюдается фаза водности, уровни воды при которой находятся в пределах
картографического интервала высот; во-вторых, какова продолжительность
стояния уровней воды (число дней в году) в картографическом интервале
высот. Последняя важна для оценки категории сложности съемки.
Для определения этих параметров на опорных гидрологических створах рек
Сибири вычислены: картографический уровень воды; картографический интервал
уровней воды; средняя годовая повторяемость уровней воды в картографическом
интервале высот. Далее, по данным стандартных гидрологических наблюдений
Гидрометеослужбы, установлено наилучшее время дистанционной съемки, т. е.
месяцы, в которые наблюдалась наибольшая повторяемость уровней воды в
оптимальной шкале высот. По полученным материалам построены карты наилучших
сроков аэрокосмической съемки рек в картографических целях (рис. 71, 72).
При этом выявлено, что продолжительность стояния уровней воды в
картографическом интервале высот изменяется зонально и по высотным поясам,
т. е. отражает общие географические закономерности гидрологического режима
рек. Так, в пределах Среднесибирского плоскогорья на широте 55—60" этот
параметр для рек местного стока равен приблизительно 100 дней, на широте
70°— 30 дней. В горах с увеличением высоты он уменьшается. Например, в
северных предгорьях Саян он находится в пределах 80—90 дней, а в верхнем
поясе гор сокращается до 30 дней в году.
[pic]
[pic]
Оптимальные сроки дистанционной съемки крупных, особенно зарегулированных
рек, могут не совпадать со сроками съемки рек местного стока. В этих
случаях целесообразна дополнительная съемка по маршрутам вдоль крупных рек.
Возможно также использование материалов ранее выполненных аэрокосмических
съемок, удовлетворяющих поставленным требованиям. Этот вариант более
экономичный, так как космические съемки ведутся несколько раз в год, а
плановые деформации русел рек за 1—2 года в большинстве случаев не
превышают графическую точность даже крупномасштабных карт. При
дистанционной съемке половодий и паводков на реках необходима оперативная
информация территориальных управлений по гидрометеорологии, поскольку время
их наступления и максимального развития находится в зависимости от
гидрометеорологических условий конкретного года.
Годовой ход уровня воды озер в целом повторяет ход уровня воды рек.
Поэтому сроки их аэрокосмической съемки практически совпадают.
Водохранилища, за исключением мелких, наносятся на топографическую карту
при нормальном подпорном уровне воды. Аэрокосмическая съемка их должна
выполняться после наполнения, что для большинства крупных водохранилищ
Сибири отмечается в сентябре (Новосибирское водохранилище — в июле, Усть-
Илимское — в августе). Уровни воды, близкие к НПУ, держатся практически до
появления ледовых явлений. Как и для рек, для водохранилищ можно обозначить
допустимые пределы высоты уровня воды во время дистанционной съемки. Такой
интервал ?А зависит от величины проектной сработки водохранилища А и
вычисляется по формуле
?Авдхр=НПУ±0,1А.
Для отображения сезонной динамики береговой линии целесообразно наносить
на карту положение уреза воды и при сработке водохранилищ. Поэтому
дистанционная съемка их должна производиться в два срока, т. е.
дополнительно еще весной, сразу после очищения воды ото льда. Для
водохранилищ юга Сибири, это время обычно наступает в конце апреля-начале
мая, для северных водохранилищ-во второй половине июня или в начале июля.
Дешифрирование вод на аэрокосмических фотоснимках
В связи с развитием дистанционных исследований методика тематического
дешифрирования снимков быстро наполняется новым содержанием. Двигателем
этого прогресса является практическая необходимость значительного
расширения круга изучаемых природоведческих проблем (ресурсного,
динамического, прогнозного и других направлений), а также внедрение
автоматизированных систем обработки дистанционной информации, что требует
более глубокого учета географических закономерностей и взаимосвязей между
компонентами природной среды. Новые подходы, базирующиеся на комплексной
интерпретации мелкомасштабных снимков, особенно заметны в космическом
землеведении.
С уменьшением масштаба на снимке теряются многие детали изображения
природной среды, но в результате «космической» (спектральной,
геометрической и тематической) генерализации на нем «проявляется» новая
информация. Например, за счет более высокой степени визуализации крупных
полей с различной оптической плотностью надежно дешифрируются линеаменты,
кольцевые структуры, морские течения и другие природные объекты и явления.
С другой стороны, потеря деталей привела к необходимости более глубокого
учета взаимосвязей между составляющими природных комплексов (выявления
косвенных, ландшафтных признаков дешифрирования), что в свою очередь
значительно повысило достоверность результатов.
Известно, что объем регистрируемой на снимке информации во многом зависит
от спектрального диапазона съемки. При съемке в видимом диапазоне
электромагнитных волн (0,4—0,8 мкм) определяющее значение имеет
интегральная яркость объекта, а при съемке в узком диапазоне —
спектральная.
Природные тела (вода, растительность, горные породы и др.)
характеризуются различной отражательной способностью, которая
дифференцируется также для фиксированных длин электромагнитных воли.
Эксперименты показали, что, несмотря на влияние на яркостные характеристики
местности внешних факторов (высоты солнца, прозрачности атмосферы и др.),
выделяются длины электромагнитных волн, в которых та или иная группа
объектов регистрируется на снимке более контрастно.
На графике видно, что, например, для целей гидрологического дешифрования
повышенной информативностью обладают снимки, полученные в диапазоне 0,6—0,8
мкм. В этом случае водная поверхность резко «вычленяется» на фоне
изображения других природных образований. Появляется широкая возможность
автоматизированного распознавания объектов посредством математической
формализации процесса дешифрирования и использования современных систем
цифровой обработки изображений.
Методика топографического и тематического специального' дешифрирования
природных объектов и явлений на дистанционных снимках базируется на общих
принципах, изложенных в ряде работ.
При топографическом картографировании главное внимание уделяется
отображению внешних очертаний объектов местности, показу их взаимного
расположения и раскрытию внутренних свойств. Эти так называемые
топографические объекты местности определяют главное содержание карт
соответствующих масштабов и назначения (использование в народном хозяйстве,
в Вооруженных Силах, при решении задач научно-исследовательского характера
и др.).
Основное содержание тематических карт, в частности карт природы,
представляет отображение того или иного элемента или явления (элементов или
явлений) физико-географической среды — вод, растительного покрова, почв,
ландшафтов и т. д. Некоторые карты могут содержать узкую специальную
информацию: мутность вод, норма стока, корневые гнили леса и др. При
тематической интерпретации аэрокосмических снимков широко используется
ландшафтный метод дешифрирования.
Набор современных средств и методов изучения природной среды с
использованием дистанционной информации очень широк. Он включает применение
самолетных и космических съемок, привлечение картографических, справочно-
географических, литературных и фондовых источников, проведение полевых
работ. Многие авторы отмечают большие преимущества космических материалов
при создании серий взаимосвязанных тематических карт, т. е. при реализации
комплексного изучения и картографирования природных условий и ресурсов. Все
это относится и к дистанционному исследованию вод.
Гидрологический анализ аэрокосмических снимков предполагает знание не
только прямых (видимых) признаков дешифрирования, но и учет существующих в
природных комплексах взаимосвязей и взаимозависимостей, как на
региональном, так и на глобальном уровнях. Устанавливаемые в полевых
условиях гидрологические дешифровочные признаки целесообразно
систематизировать в виде аэрокосмофотоэталонов, которые в оптимальном
варианте должны представлять собой наборы разномасштабных, разновременных и
разнотипных снимков с отдешифрированными на них гидрологическими элементами
и комплексами природной среды, характеризующими сущность и динамику
происходящих гидрологических процессов. При этом необходимо устанавливать
технические и природные параметры съемки, которым соответствует ландшафтно-
гидрологическая интерпретация эталонного фотоизображения. В данных условиях
основные количественные и качественные характеристики вод, снятые с
эталонов, можно экстраполировать в границах ландшафта определенного ранга.
Распознавание открытых водных поверхностей, снега и льда на материалах
аэрокосмической съемки производят в основном по прямым признакам
дешифрирования. Снимки, полученные в видимой области электромагнитного
спектра, весьма информативны для дешифрирования речной и озерной сети,
заснеженности территории, ледовой обстановки, что объясняется значительной
вариацией спектральных коэффициентов яркости указанных объектов — от 0,1
для чистых и глубоких водных масс в спокойном состоянии до 0,9 для
свежевыпавшего снега. Главными дешифровочными признаками поверхностных вод
являются: ровный фототон и специфическая монотонная или выразительная
структура изображения воды, снега и льда; извилистость непрерывно линейно
вытянутого рисунка рек; овальная форма озер и приуроченность водотоков и
водоемов к пониженным элементам рельефа.
По темному фототону и вытянутой форме уверенно распознаются реки шириной
до 0,05—0,07 мм в масштабе снимка, что соответствует его разрешающей
способности 10/15 линий/мм. Меньше указанного предела реку на снимке обычно
не видно. При этом большое значение имеют факторы, обусловливающие резкость
и градационную характеристику фотографического материала: внешние условия
съемки, структура эмульсионного слоя и режим фотографической обработки, от
которых во многом зависит информационная емкость снимка. Как показали
исследования, проведенные в ЦНИИГАиК, дешифрируемость цветных снимков на
15—30% выше соответствующего показателя черно-белых панхроматических
изображений.
Таким образом, на наиболее распространенных среднемасштабных (1:200000) и
мелкомасштабных (1:1000000) космических снимках по прямым признакам надежно
распознаются относительно крупные реки. Озера дешифрируются, когда
становится различимой их форма. Но при большом скоплении озер иногда
удается опознать даже очень мелкие из них, которые изображаются на снимке в
виде небольших точек. Поэтому при дешифрировании поверхностных вод
косвенные признаки имеют особое значение.
Если прямые признаки дешифрирования на разномасштабных снимках относительно
стабильны в любых ландшафтах, то косвенные признаки следует отнести к
категории мобильных, потому что они способны варьировать в очень широких
пределах при изменении масштаба съемки, а также в значительной степени
зависеть от природных условий. Так, фототон водной поверхности и
конфигурацию рек, каналов, озер и водохранилищ можно считать одинаковыми
как в лесной, так и в степной или тундровой зонах. Однако увлажненные выше
фонового уровня территории индицируются в лесной зоне по угнетенной
растительности, а в степной, наоборот, по буйной растит | |
