Ссылки для упрощенного доступа

logo-print

Земля - взгляд из космоса, часть 2


Александр Костинский: В прошлой передаче мы рассказывали о фотографировании поверхности Земли со спутников. В начале 60-х на орбиту были выведены аппараты, которые сделали первые удачные снимки с разрешением в десятки метров. Сегодня даже коммерческие спутники предлагают изображения с разрешением меньше метра.

Обычные спутниковые фотографии сейчас составляют только небольшую часть спутниковых данных. Теперь эта область называется дистанционным зондированием и в нее входят не только одновременные съемки в очень узких спектральных диапазонах, но и микроволновое зондирование высокого разрешения.

В этой передаче мы будем обсуждать замечательные возможности дистанционного зондирования и основные выгоды, доступные практически каждому человеку.

Мои собеседники - зам. главного редактора журнала Компьютерра (www.computerra.ru) Вадим Иванченко и эксперт компании ДАТА+ www.dataplus.ru Валентин Зайцев.

Первый вопрос Вадиму Иванченко.

Как это все развивалось? Все привыкли, что есть большой, классный, очень хороший фотоаппарат. Вначале он создавал изображение на пленке, теперь на ПЗС - матрице (прибор с зарядовой связью, английское название CCD - charge-coupled device - который сейчас используется в любой видеокамере и цифровом фотоаппарате), компьютер обрабатывает сигнал и сбрасывает по радиоканалу на Землю. Но все-таки это та же обычная фотография. Изменения были количественными: разрешение улучшалось со ста метров до десяти и так далее.

Вадим Иванченко: Эти количественные изменения породили и качественные. Если вы посмотрите на снимок с разрешением 10 метров и 1 метр, то это очень разные снимки. Если на снимке с разрешением 1 метр запечатлена ваша дача или двор, то вы на нем многое разглядите. На снимке с разрешением 10 метров вы ничего не увидите. Такие снимки сейчас используются в основном в народном хозяйстве. Оцениваются заболеваемость сельскохозяйственных полей, вырубка лесов, проводится инвентаризация земель. Приложений масса, и каждый уровень разрешения сейчас востребован - и метрового, и стометрового, и километрового.

Александр Костинский: Стометровое разрешение видимо необходимо для предсказаний погоды?

Вадим Иванченко: Не только погоды. Известный спутник NOAA www.noaa.gov , который снимает облачный покров целого полушария, делает снимки, доступные всем. Можно купить соответствующую станцию, она стоит недорого, а если нет средств на станцию, то результаты можно найти в Интернете.

Валентин Зайцев: На самом деле стоит сказать, что прогресс был связан не только с качеством снимков. Если раньше метеоролога интересовала конфигурация снимков, посмотрев на картинку он мог сказать, что где-то циклон и ситуация развивается таким-то образом, то сейчас весь прогресс связан с тем, что снимки превратились в инструмент измерения. Те же метеорологические спутники дают не просто карты облачности, это измерение вертикального профиля температуры, измерение влажности. Это, условно говоря, термометр, который летает в космосе. Тот же спутник NOAA при километровом разрешении используется для создания карт погоды.

Такой эффект как Эль-Ниньо, который влияет на погоду всей планеты, был открыт с использованием метеорологических спутников. www.nature.ru/db/msg.html?mid=1158162&s=

www.elnino.noaa.gov.

Александр Костинский: А что это за эффект?

Вадим Иванченко: Это зарождение в юго-восточной части Тихого океана течения, которое оказывает очень большое влияние на погоду - в первую очередь в Америке, США.

Валентин Зайцев: На самом деле температурные аномалии.

Вадим Иванченко: Температурные аномалии, порождающие воздушные течения.

Валентин Зайцев: Причем открыт эффект Эль-Ниньо благодаря спутникам. Он порождает другое явленье Ла-Ниньо. Возникает некоторое циклическое явление, когда огромный аномальный хвост температуры из Южной Америки распространяется до середины Тихого океана и он прекрасно виден на снимках. Очень часто метеорологические спутники и снимки используются для количественных измерений. Если мы возьмем спутники высокого разрешения, то важно не просто видеть, а видеть качественную картинку. Пленка есть пленка, а цифровые методы позволяют сделать саму картинку более качественной и увидеть какие-то детали в тенях, а какие-то в очень светлых участках, например на солнце. Это очень важно. За этот период произошел не только скачок из разрешения с километра до метра.

Александр Костинский: А какое сейчас достижимо разрешение? Существуют мифы, легенды, что американцы сняли из космоса звездочки на погонах наших военных во время парада, а наши сняли их номера автомобилей и тексты на плитах Арлингтонского кладбища.

Вадим Иванченко: Когда говорят о разрешении в один метр или один сантиметр, то что имеется в виду? Это означает, что каждая точка изображения имеет примерно этот размер. Для того, чтобы различить звездочки, они должны состоять как минимум из десятка или двух таких точек. Это разрешение в два миллиметра.

Александр Костинский: А какое разрешение все-таки реально достижимо? Если говорить о таких миллиметровых разрешениях, то это самолетные снимки?

Вадим Иванченко: Если он летает "нызенько", как Руст, и если при этом Руст поставит себе хорошую фотоаппаратуру.

Валентин Зайцев: Я думаю, что это даже не самолетные съемки, а съемки из-за угла. Потому что мы можем объект "опознать", а можем его "идентифицировать". Есть два таких термина. Приведу пример машины. Для того, чтобы увидеть на космическом снимке машину (это 4-5 метров) и решить, что это машина нужно разрешение примерно метр-полтора. А для того, чтобы определить тип легковой машины нужно разрешение около 15-20 сантиметров. Почти на порядок лучше. Отсюда ясно, что никаких звездочек из космоса не может быть видно. Приведу еще пример. Представьте себе конструкцию оптики на космических аппаратах: тот же спутник Iconos, с разрешением один метр, имеет фокусное расстояние объектива десять метров.

Александр Костинский: Фотоаппарат длиной десять метров.

Валентин Зайцев: На самом деле это не аппарат длиной в десять метров.

Вадим Иванченко: Если бы это был обычный фотоаппарат, то да, а там не обычный аппарат - используется зеркальная оптика.

Валентин Зайцев: Есть линзовые объективы, у которых фокусное расстояние близко к длине объектива, чем длиннее объектив, тем больше фокусное расстояние. Зеркальный объектив, например, как раньше МТО-1000 - небольшой бочоночек, имеющий фокусное расстояние один метр, но по размеру он гораздо меньше метра. Больших фокусных расстояний можно достичь за счет многих зеркал. При этом объектив не очень велик по размерам, хотя тут тоже существует связь: один метр разрешение - объектив с фокусным расстоянием десять метров.

Александр Костинский: И тут деваться некуда, никакими ухищрениями не обойти увеличение фокусного расстояния.

Валентин Зайцев: Если мы хотим разрешения 50 сантиметров, то нужно спуститься пониже или взять объектив с фокусом не десять метров, а двадцать.

Александр Костинский: А какое разрешение достижимо сейчас?

Вадим Иванченко: Сейчас на мировом рынке представлены коммерческие снимки с минимальным разрешением 50-60 сантиметров. По данным экспертов (Federation of American Scientists, www.fas.org ), американские разведывательные спутники имеют разрешение до 10-15 сантиметров.

Александр Костинский: Машину из космоса они опознать смогут.

Валентин Зайцев: Да, они смогут понять какая это машина.

Вадим Иванченко: Военную машину точно смогут опознать: танк это или другая бронетехника. Тип могут опознать. Думаю, что и соответствующие российские спецслужбы обладают сходной техникой, судя по тому, как все это развивалось. Я хочу привести один интересный факт, который показывает, чего достигла технология при создании зеркальных объективов. На спутнике Iconos используется зеркало диаметром 70 сантиметров.

Александр Костинский: Это уже маленький телескоп.

Вадим Иванченко: Конечно, их и называют телескопами. Надо отметить, что это не простое зеркало. Оно отполировано с такой высокой точностью, что, если мы мысленно увеличим это семидесятисантиметровое зеркало до 160 километров, то на нем не найдем неровности большие двух миллиметров.

Но надо подчеркнуть, когда мы говорим о качественных и количественных изменениях, которые произошли за это время, то с одной стороны это конечно же разрешение, а с другой это количество спектральных зон, в которых производится съемка.

Александр Костинский: Мы переходим к очень важному качественному скачку в спутниковом фотографировании, к зональной съемке.

Вадим Иванченко: Если раньше на фотопленке мы получали изображения, которые можно было бы видеть и глазами, то с развитием техники мы начали получать изображения, которые глазами не увидишь. В инфракрасной, ультрафиолетовой области. Мы начали получать снимки, которые чувствительны в очень узких спектральных диапазонах.

Александр Костинский: На пленку и то же самое касается ПЗС-матриц?

Вадим Иванченко: Да, на пленку и ПЗС-матрицы.

Александр Костинский: А что это может дать? Ведь очень сильно увеличивается объем информации.

Вадим Иванченко: Первые многозональные снимки делались на одной пленке. Она была цветной, и разные ее слои были чувствительны к разным зонам спектра. Количество спектров стало возрастать и сегодня существует так называемая гиперспектральная съемка, которая позволяет снимать в 512-и спектральных каналах, а то и в тысяче.

Валентин Зайцев: Для изучения растительности очень важно иметь инфракрасный канал, потому что в нем начинают проявляться эффекты, которые глазом не видны. Для глаза это просто зеленые деревья. Конечно, технология поднялась на качественно другой уровень. Сейчас это не один канал съемки, а сотни. И это из космоса. Например, NASA запустило спутник, который имеет 224 спектральных канала http://eo1.gsfc.nasa.gov . Представьте себе, что вы анализируете не одно изображение объекта, а одновременно 224. Зачем это нужно? Это нужно, чтобы произошел качественный скачок в получении информации, ведь здесь идет анализ на уровне того материала, из которого состоит объект. Это, естественно, используют и военные. Американское ведомство усиленно работает над такими программами. Этот спутник NASA имеет разрешение 30 метров, но он позволяет увидеть разницу в горных породах, совершенно изумительное применение для природных ресурсов, для геологии, ведь мы буквально видим то, чего наш глаз никогда не увидит.

Александр Костинский: Например, вы увидите завод под землей?

Валентин Зайцев: Под землей, наверное, мы не увидим.

Александр Костинский: Почему, от него же идет тепло, инфракрасное излучение?

Вадим Иванченко: Мы сможем увидеть пятно тепла и по косвенному признаку догадаемся. Не сам завод увидим, а некий признак. Так очень легко определяются заводы по производству ядерного топлива. Во время конфликта Индия - Пакистан, эти данные стали доступны в Интернете (Индия

http://www.globalsecurity.org/wmd/world/india/facility.htm

примеры фотографий ядерных объектов:

http://www.globalsecurity.org/wmd/world/india/trombay.htm

http://www.globalsecurity.org/wmd/world/india/chandigarh.htm

Пакистан

http://www.globalsecurity.org/wmd/world/pakistan/facility.htm

примеры фотографий ядерных объектов:

http://www.globalsecurity.org/wmd/world/pakistan/kundian.htm

http://www.globalsecurity.org/wmd/world/pakistan/taxila.htm)

Александр Костинский: Были обнаружены подземные заводы?

Вадим Иванченко: Не подземные, а обычные, но они внешне ничем не отличались от обычных заводов.

Александр Костинский: Зубочистки делали.

Вадим Иванченко: Но этот завод сливал в озеро воду и в той части, которая была близка к заводу, был виден сильный нагрев воды. Вода использовалась для охлаждения. По этому параметру и определили, что там занимаются производством ядерного вооружения.

Валентин Зайцев: Когда мы говорим о гиперспектральных методах, когда каналов сотни, то это не косвенные признаки, а прямые. Потому что мы напрямую можем видеть спектральный состав материала. Разные материалы в разных диапазонах длин волн по разному отражают свет. Диапазоны настолько узки, что мы можем распознать огромное количество материалов и веществ. В частности, сейчас существуют программы, которые предлагаются на рынке, позволяющие проводить анализ материалов, создавать свои библиотеки образцов таких материалов. Это существенный скачок.

Вадим Иванченко: У каждого вида растительности есть свой спектральный образ и по нему, если создана библиотека образов, можно по снимку определить, что здесь растет липа и ей два года. Здесь липовый лес или березовая роща, а здесь какая-то геологическая порода, допустим залежи бокситов. Мы получаем таким образом очень большое количество информации.

Крайне интересны и информативны радиолокационные методы дистанционного зондирования.

Александр Костинский: Теперь мы переходим от пассивных методов к активным.

Вадим Иванченко: Главное, что мы переходим в радиочастотный диапазон. Когда мы говорим о поиске тех же полезных ископаемых, то вода в пустыне - полезное ископаемое.

Александр Костинский: Самое полезное ископаемое.

Вадим Иванченко: Да, самое полезное. Так вот, с помощью радиолокационной съемки можно проникать в таких почвах, как в пустыне, на несколько десятков метров под землю и там обнаруживать воду. Одна из самых ярких возможностей радиолокационного метода дистанционного зондирования была продемонстрирована в двухтысячном году американскими астронавтами. Была осуществлена миссия шатла Endeavour, которая называлась SRTM.

Валентин Зайцев: Топографическая миссия.

Александр Костинский: Чего добились эти миссионеры?

Вадим Иванченко: Они летали неделю или 10 дней. У них стояли два локатора: на самом шатле, а другой локатор стоял на выносной мачте на расстоянии двести метров.

Валентин Зайцев: Нет, на 60 метров.

Вадим Иванченко: Да, на выносной мачте длиной 60 метров.

Александр Костинский: 60 метров - база измерений, чтобы получать стерео снимки.

Вадим Иванченко: Это была база. Получали стереоснимки, и за эти 10-11 дней сняли 80 процентов поверхности Земли, а некоторые участки и по несколько раз. Получили на каждый участок стереоизображение и сейчас уже, наверное, готовы по этим данным сделать трехмерную модель Земли с высокой точностью.

Александр Костинский: С каким разрешением?

Валентин Зайцев: Точность очень высокая. Несколько метров по высоте и метров 20-30 в плоскости.

Возвращаясь к радарам, надо уточнить, это все-таки не стереометоды.

Вадим Иванченко: Да, интерферометрия.

Валентин Зайцев: Углубляясь немного в технические детали, скажем, что у излучения радара есть амплитуда и есть фаза, что все прекрасно помнят из физики.

Александр Костинский: Некоторые, боюсь, не прекрасно.

Валентин Зайцев: Будем надеяться, что кое-кто помнит. Здесь совершенно новая технология, которая позволяет работать с разностями фаз. Представьте себе, что с двух антенн одновременно излучается сигнал, отражается и принимается с небольшой задержкой. Задержка обусловлена рельефом земной поверхности. Сейчас технология шагнула настолько вперед, что можно анализируя эту задержку фазы (сигнала принимаемого двумя антеннами), рассчитать рельеф.

Александр Костинский: Получается, что уже снят рельеф всей Земли, не только какие-то большие куски.

Валентин Зайцев: Дело в том, что по разным источникам в Интернете, эта информация доступна пока Пентагону. Миссия финансировалась в первую очередь Пентагоном, который хотел иметь высококачественные цифровые карты рельефа на всю поверхность Земли, тем более, что широта американских интересов простирается глобально. Поэтому я не думаю, что эти карты будут свободно доступны. Следует отдавать себе отчет, что есть стратегические вещи. Я не думаю, что эти карты будут продаваться, хотя, может быть, с каким-то загрубленным разрешением будут.

Вадим Иванченко: Да. Наверное будут, потому что в этой миссии участвовали не только американские ученые, а и европейские. У них там стояли свои радары. Было собрано достаточно много информации, так что частично, я думаю, она будет доступна.

Валентин Зайцев: Будем надеяться, что данные будут доступны, поскольку они позволят создать объемные карты, накладывать снимки на рельеф. Можно совершенно изумительно драпировать карты снимками рельефа. Все мы видели по телевидению выступления на пресс-конференциях НАТО американских генералов, когда открыто демонстрируются те же космические снимки высокого разрешения. Такие широкие демонстрации начались в последние несколько лет.

Александр Костинский: Получается миссию шатла запустили, чтобы американские генералы на презентациях показывали красивые картинки.

Вадим Иванченко: Они еще много чего используют на своих презентациях. А начались такие презентации во время конфликта в Югославии.

Валентин Зайцев: Как хорошо и точно мы точно стреляем.

Александр Костинский: Особенно по китайскому посольству.

Вадим Иванченко: У них стояли камеры прямо на боевых ракетах, и было видно, как снаряд летит и врезается в цель.

Александр Костинский: Все это классно, но как же попали в китайское посольство?

Вадим Иванченко: А там, наверное, не было такой камеры.

Александр Костинский: Техника дает сбои.

Валентин Зайцев: Конечно, все развитие подстегивается военными, особенно в таких высокотехнологичных областях, как съемка, потому что сейчас речь идет не просто об оружии, когда надо просто рвануть, а о высокоточном оружии, когда нужно сделать точечный удар. Поэтому американцы очень любят показывать картинки. Вот смотрите аэродром, мы стрельнули сюда, стрельнули туда и смотрите, попали прямо в центр, не в деревню, а прямо туда, куда хотели.

Александр Костинский: Они стреляют, а спутник в это время отслеживает полет ракеты?

Валентин Зайцев: Да, и такие карты как раз нужны для того, чтобы точно и точечно работать, и это серьезный аспект, потому что сейчас, если какие-то подобные средства будут применяться, то будут применяться очень точечно и очень избирательно, а для этого надо иметь не только рельеф, а и карты, состав объектов, и здесь космос дает очень многое.

Вадим Иванченко: Кстати, не только для военных целей нужны такие точные карты. Такие точные карты, я думаю, каждый из губернаторов российских регионов хотел бы иметь.

Александр Костинский: Чтобы на своих презентациях показывать.

Вадим Иванченко: С одной стороны да, с другой стороны точно знать, где что у него находится. Иметь точную карту, данные по инвентаризации имущества, реестр земель.

Валентин Зайцев: На самом деле, я открою небольшой секрет, сейчас очень многие наши нефтяные компании начинают интересоваться тем, а что происходит у соседа?

Александр Костинский: У соседней нефтяной компании?

Валентин Зайцев: Например.

Вадим Иванченко: Своеобразная экономическая разведка.

Валентин Зайцев: Это на самом деле очень важно. Предположим, покупается лицензионный участок, все обговаривается, делаются какие-то инвестиции. Люди там планируют строить инфраструктуру, развивать месторождения, а на снимках видно, что ничего не происходит. Нет дороги, нет скважины, нет вообще ничего.

Александр Костинский: А! Допустим тебе продают в ЮАР какой-нибудь замечательный участок земли, а ты взял его и снял из космоса. А там нет этого участка земли, там болото.

Вадим Иванченко: И не такой он замечательный.

Валентин Зайцев: Это достаточно серьезный рынок, и не только рынок недвижимости для городов с фотографиями высокого разрешения. Вообще-то рынок очень широкий. Мы здесь затронули стоимость. Снимки с разрешением 15 метров доступны по цене 1 рубль за квадратный километр. Это дешево. Практически каждый желающий может купить.

Александр Костинский: Всё. Побежали покупать.

Валентин Зайцев: Каждый желающий может купить эти снимки с разрешением 15 метров. Что там увидишь? Там конечно, не увидишь собственной дачи в виде домика и туалета.

Александр Костинский: Но дорогу ты увидишь и скважину.

Валентин Зайцев: Скважину, может быть не увижу, но я увижу площадку под эту скважину, она должна быть присыпана песком, должна быть инфраструктура. То есть, даже очень небольших вложений, которые могут исчисляться сотнями долларов достаточно, чтобы понять что происходит на достаточно большой территории.

Александр Костинский: Наверное, у нефтяных компаний есть несколько сотен долларов.

Вадим Иванченко: Не только нефтяным компаниям нужны снимки. Во время большой приватизации в России, когда иностранные компании вкладывали деньги.

Александр Костинский: Они интересовались, есть ли эти объекты в природе.

Вадим Иванченко: Особенно на Дальнем Востоке. Посмотреть и оценить качество тех же полезных ископаемых, которые собираются добывать то предприятие, в которое они вкладывают деньги.

Валентин Зайцев: Мы сейчас имеем частную клиентуру, которая готова заплатить деньги, чтобы посмотреть что делается не только у себя, но и у соседа.

Александр Костинский: В карты соседа всегда приятно заглянуть.

Вадим Иванченко: Вдруг он сверх своих шести соток захватил еще парочку.

Александр Костинский: Шестисоток Мерседесов.

Валентин Зайцев: Я думаю, что на самом деле в массовом порядке у нас в стране процесс подстегнется, когда будет реальная собственность на землю, будет реальная купля-продажа земли, тогда у нас каждый участок будет снабжен соответствующим паспортом, где будет написано, что это за земля, какого она качества, заболоченная или нет. Это серьезный рынок, он нужен не только для развлечения, чтобы повесить на стенку спутниковую фотографию, чтобы наблюдать как выглядит собственная дача на снимке высокого разрешения.

Александр Костинский: Но все равно приятно.

Валентин Зайцев: Естественно, но это первый шаг, и мы призываем, воспринимать спутниковые технологии как реальность, которая может принести финансовую отдачу. В них даже можно инвестировать. Запад, например, показывает, что те же частные компании, которые занимаются космической съемкой высокого разрешения, привлекают сторонние инвестиции. Например, такие проекты как Iconos или Quick Bird с разрешением 60 сантиметров, поддерживаются в основном за счет частных инвестиций. Впечатляет пример компании Space Imaging www.spaceimaging.com . Первые полтора-два года полета спутника Iconos они были просто завалены заявками, и не были в состоянии их отработать.

Александр Костинский: Да что вы?

Валентин Зайцев: Даже при тех ценах, которые они установили (от 30 долларов за квадратный километр при разрешении один метр) у них снимки брали. Это просто фантастические цены, но они просто завалены заявками.

Александр Костинский: В передаче о дистанционном зондировании участвовали зам. главного редактора журнала Компьютерра Вадим Иванченко и эксперт компании ДАТА+ Валентин Зайцев.

Все ссылки в тексте программ ведут на страницы лиц и организаций, не связанных с радио "Свобода"; редакция не несет ответственности за содержание этих страниц.

XS
SM
MD
LG