|
Интернет-конкурс «Гагаринский взлет».
Космонавтика в картографии
Эволюция карт, навигации и ориентирования на местности происходит в наше время. Сейчас! Первые путешественники и первопроходцы использовали бумажные карты, карты нарисованные на камнях, деревянных дощечках, коже и других предметах. В настоящее время мало кто представляет себя без электронной навигации, спутниковых карт, сотовых… Новые технологии наступают.
Давайте разберем некоторые возможности, которые предоставляют нам технологии в области наблюдения и навигации в настоящее время. Вспомним историю, узнаем, что такое картография и попробуем заглянуть в будущее.
Картография
Картография — наука об исследовании, моделировании и отображении пространственного расположения, сочетания и взаимосвязи объектов и явлений природы и общества. В более широкой трактовке картография включает технологию и производственную деятельность.
Объектами картографии являются Земля, небесные тела, звёздное небо и Вселенная. Наиболее популярными плодами картографии (понятными большинству людей) являются образно-знаковые модели пространства в виде: плоских карт, рельефных и объёмных карт, глобусов. Они могут быть представлены на твёрдых, плоских или объёмных материалах (бумага, пластик) или в виде изображения на видеомониторе.
В этой статье будет говориться про цифровую (компьютерную) картографию, которая занимается компьютерной обработкой картографических данных, в свою очередь полученных с помощью спутников. Цифровая картография является не столько самостоятельным разделом картографии, сколько её инструментом, обусловленным современным уровнем развития технологии. Так, если раньше авторский оригинал карты чертился тушью, то на начало 2009 г. он вычерчивается на экране монитора компьютера. Для этого используют Автоматизированные картографические системы (АКС), созданные на базе специального класса программного обеспечения.
Белые пятна зовут к открытию!
Когда-то, в старину, люди знали окружающий мир не так хорошо, как сегодня. Отважные путешественники плыли по бурным морям к далеким материкам, делали географические открытия, наносили на карту контуры берегов и устья неведомых рек… А что находиться в глубинах материка – не знал никто. На карте эти области не закрашивались, оставались белыми. Отсюда и родилось понятие «белые пятна», которое перешло со временем и на другие области человеческого познания.
Время шло. Все больше маршрутов прокладывали по земле ученые-географы и «просто путешественники», все точнее становились карты, все меньше оставалось на них белых пятен. Но ведь пятно пятну рознь: могут быть тайны величиной с Америку, а могут – маленькие островки, затерянные в океане, неприступные горные вершины, плато, прячущиеся в джунглях Амазонки…
Казалось бы, все, что можно, уже открыто! Но крупные географические открытия случались еще в начале XX века, когда были выявлены большие острова в Северном Ледовитом океане, нанесены на карту многие области Амазонии… XX век внес новые методы в изучении Земли. Появились аэрофотоснимки, а во второй половине столетия – и космические снимки местности. Они позволили не только уточнить существующие карты, но и совершить множество открытий. С помощью этих снимков ученые видят не только то, что находится на поверхности Земли, но и могут сказать, что скрыто в ее недрах: многие месторождения полезных ископаемых никогда не были бы открыты, если бы аэро- и космических снимков не существовало.
История применения достижений космонавтики в картографии
Человек впервые оценил роль спутников лишь спустя несколько лет после наступления космической эры. Начало было положено в 1960 г., когда с помощью метеорологических спутников «TIROS» были получены подобные карте очертания земного шара, лежащего под облаками. Эти первые черно-белые ТВ изображения давали весьма слабое представление о деятельности человека и, тем не менее, это было первым шагом. Вскоре были разработаны новые технические средства, позволившие повысить качество наблюдений. Информация извлекалась из многоспектральных изображений в видимом и инфракрасном (ИК) областях спектра. Первыми спутниками, предназначенными для максимального использования этих возможностей были аппараты типа «Landsat». Например спутник «Landsat D», четвертый из серии, осуществлял наблюдение Земли с высоты более 640 км с помощью усовершенствованных чувствительных приборов, что позволило потребителям получать значительно более детальную и своевременную информацию. Одной из первых областей применения изображений земной поверхности, была картография. В доспутниковую эпоху карты многих областей, даже в развитых районах мира были составлены неточно. Изображения, полученные с помощью спутника «Landsat», позволили скорректировать и обновить некоторые существующие карты США. В СССР изображения, полученные со станции «Салют», оказались незаменимыми для выверки железнодорожной трассы БАМ. В середине 70-х годов NASA и министерство сельского хозяйства США приняли решение продемонстрировать возможности спутниковой системы в прогнозировании важнейшей сельскохозяйственной культуры пшеницы. Спутниковые наблюдения, оказавшиеся на редкость точными, в дальнейшем были распространены на другие сельскохозяйственные культуры. Приблизительно в то же время в СССР наблюдения за сельскохозяйственными культурами проводились со спутников серий «Космос», «Метеор», «Муссон» и орбитальных станций «Салют».
Глобус XXI века
Открытие космоса началась с интерактивных карт - фотографий Земли полученных со спутника. Это знаменательное событие произошло 17 августа 1959 года, благодаря американскому искусственному спутнику “Explorer 6″ . Началась эра спутниковой фотографии. А с появлением компьютера, а потом и Интернета наша жизнь изменилась. Даже глобусы стали другими! Они перестали быть громоздкими, не слишком пригодными для перевозки да к тому же еще и мелкомасштабными. Они стали виртуальными! Теперь они умещаются на компакт-диске; их можно найти в Интернете, причем не только установить удобный для вас масштаб изображения, но и переходить с одного уровня детализации на другой. С помощью электронного глобуса можно изучать отдельные фрагменты земной поверхности (и не только), мгновенно переходить от одного тематического содержания к другому. Такой глобус может продемонстрировать не только то, что есть на Земле, но и показать, что может случиться в будущем; и как будет изменяться плотность населения на планете, развиваться экономика… Любой человек, чувствующий себя своим в Интернете, может увидеть трехмерные изображения городов, побывать на других континентах или «перелететь» к нужному географическому объекту, наблюдая, как под крылом самолета проплывают континенты и океаны…кроме электронных глобусов сейчас в Интернете создано множество карт, а также тысячи энциклопедических статей, рисунков, фотографий и видеороликов на географические темы. Но и маленькому глобусу из пластика или даже старомодного папье-маше еще рано отправлять на пенсию: ведь каждому приятно подержать в своих руках нашу планету Земля!
А теперь остановимся на сервисах, которые имеют открытый доступ. Например Карты Google, который остается самым доступным для обычного обывателя ресурсом, где можно посмотреть карты и фото со спутника, определить координаты любой точки Планеты, измерить расстояния между объектами, подсчитать площадь и проложить маршрут.
Если Карты Google предоставляют статическую информацию, то есть снимки со спутника показываются не в реальном времени, то есть приборы, которые предоставляют такую возможность.
Например, с помощью спутникового приёмника «Байкал» можно получить фотографии и спутниковые карты в реальном времени.
Спутниковый погодный приёмник «Байкал» предназначен для приёма изображений земной поверхности с метеоспутников находящихся на низкоорбитальных и геостационарных орбитах, работающих в диапазоне частот 137-138 мГц с частотной модуляцией сигнала в режимах APT (NOAA15, NOAA17, NOAA18, NOAA19) и WEFAX (METEOSAT7, GOES). Приёмник может быть установлен как на стационарных, так и на передвижных объектах, например на катер, яхту, морское или речное судно, ледокол или автомобиль. Приём картинки возможен даже во время движения.
Совершить путешествие со спутниками вокруг Земли в реальном времени можно здесь.
Если кто-то довольствуется спутниковыми картами в реальном времени, то нашлись те, кому это показалось мало. Работники студии интерактивных систем из «Georgia Institute of Technology» пошли дальше и предложили проект наблюдения за планетой в реальном времени в трехмерном обзоре.
Для разработки данной системы будут использованы системы навигации, спутниковые ретрансляторы, веб-камеры, такие сервисы как - Google Earth и Microsoft Virtual Earth. Таким образом, в скором времени можно будет заглянуть в любую точку планеты не выходя из-за монитора!
Спутниковые системы навигации
Еще одна область применения спутниковых съемок — это спутниковая система навигации, которая позволяет в любом месте Земли (не включая приполярные области), почти при любой погоде, а также в космическом пространстве в близи планеты определить местоположение и скорость объектов.
GPS (англ. Global Positioning System) — спутниковая система навигации, часто именуемая GPS. Позволяет в любом месте Земли (не включая приполярные области), почти при любой погоде, а также в космическом пространстве вблизи планеты определить местоположение и скорость объектов. Система разработана, реализована и эксплуатируется Министерством обороны США.
ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система (ГЛОНАСС) — советская и российская спутниковая система навигации, разработана по заказу Министерства обороны СССР. Одна из двух функционирующих на сегодня систем глобальной спутниковой навигации. Основой системы должны являться 24 спутника, движущихся над поверхностью Земли в трёх орбитальных плоскостях с наклоном орбитальных плоскостей 64,8° и высотой 19 100 км. Принцип измерения аналогичен американской системе навигации NAVSTAR GPS.
Перспективы развития спутниковых систем
Новая техника позволила впервые составить карту всего мира — от полюса до полюса — и детальным образом изучить любую часть какой угодно страны. Картографирование из космоса, обеспечивая новый взгляд на мир и его природные ресурсы, будет иметь экологические, экономические и политические последствия, значение которых только сейчас начинают понимать. Новые методы помогают разведывать месторождения нефти и других полезных ископаемых, наблюдать за ростом и состоянием сельскохозяйственных культур и определять толщину снежного покрова, чтобы предсказывать наводнения. Использование информации со спутников выявило ее неоспоримые преимущества при оценке объема строевого леса на обширных территориях любой страны. Стало возможным управлять процессом вырубки леса и при необходимости давать рекомендации по изменению контуров района вырубки с точки зрения наилучшей сохранности леса. Благодаря изображениям со спутников стало также возможным быстро оценивать границы лесных пожаров, особенно «коронообразных», характерных для западных областей Северной Америки, а также районов Приморья и южных районов Восточной Сибири в России. Огромное значение для человечества в целом имеет возможность наблюдения практически непрерывно за просторами Мирового Океана, этой «кузницы» погоды. Именно над толщами океанской воды зарождаются чудовищной силы ураганы и тайфуны, несущие многочисленные жертвы и разрушения для жителей побережья. Раннее оповещение населения часто имеет решающее значение для спасения жизней десятков тысяч людей. Определение запасов рыбы и других морепродуктов также имеет огромное практическое значение.
При эксплуатации российского атомного ледокола «Сибирь» была использована информация с четырех типов спутников для составления наиболее безопасных и экономичных путей в северных морях. Получаемая с навигационного спутника «Космос 1000» информация использовалась в вычислительной машине корабля для определения точного местоположения. Со спутников «Метеор» поступали изображения облачного покрова и прогнозы снежной и ледовой обстановки, что позволило выбирать лучший курс. С помощью спутника «Молния» поддерживалась связь корабля с базой. Также с помощью спутников находят нефтяные загрязнения, загрязнения воздуха, полезные ископаемые.
Вашему вниманию представляем ссылку на видео интервью с Василием Малинниковым, профессором, доктором технических наук, ректором Московского государственного университета геодезии и картографии, в котором он рассказывает о развитии современной картографии.
Вместо заключения
Таким образом, космические исследования все глубже входят в жизнь всего человечества, начинают играть все большую роль в экономике, оказывают большое влияние на повышение благосостояния народов всех стран.
Ведь начало изучения космоса стало началом новой эры в науке. До этого времени в ряде областей науки о космосе доминировали очень смелые, но экспериментально не подтвержденные теории. Многие дисциплины получили возможность перейти к новым методам исследований, которые ранее были просто невозможны или казались нереальными.
За короткое время возникли, и получили теоретическое и практическое развитие космическая физика, космическая химия, космическая медицина, космическая геология и т.д. Космические исследования обогащают нас новыми открытиями и новыми научными результатами, дают богатейший экспериментальный материал о структуре околоземного космического пространства, о Луне и ближайших планетах, о процессах, протекающих в атмосфере Земли, об активности Солнца, о строении вещества. Эти новые факты уточняют, а иногда и коренным образом изменяют представления об окружающем нас материальном мире.
Дополнительные материалы
Ниже представлены видео файлы о создании карт для GPS-навигаторов и примеры использования спутников для картографического отслеживания климатических изменений.
Источники информации
Визитка экипажа "Таукитяне"
Визитка экипажа "Северная корона"
Межрегиональный интернет-конкурс "Гагаринский взлёт"
|
