В статье представлен краткий обзор перспектив развития группировки ДЗЗ России.
Ключевые слова: дистанционное зондирование Земли,радиолокационная съемка, космический аппарат, КА, радар с синтезированной апертурой, РСА, ДЗЗ.
The article provides a brief overview of the prospects for the development of remote sensing in Russia.
Keywords: remote sensing of the Earth, radar survey, spacecraft, synthetic aperture radar, RSA, remote sensing.
Дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ) представляет собой передовую область науки и технологий, позволяющую получать информацию о Земле с помощью спутников, наблюдающих за её поверхностью. Эта информация находит применение в различных сферах, таких как сельское хозяйство, экология, градостроительство и природные ресурсы, способствуя улучшению ресурсного управления и мониторинга окружающей среды. В этой связи очень важно видеть перспективы дальнейшего развития группировки ДЗЗ России.
Рост интереса к материалам радиолокационных съемок
Для России, обладающей обширной территорией и разнообразными климатическими условиями, актуальность спутниковых технологий невозможно переоценить. Цель данной статьи — проанализировать текущее состояние и перспективы развития группировки спутников ДЗЗ в России. Основные задачи включают исследование существующих технологий, выявление текущих проблем и вызовов, а также анализ возможностей для будущего сотрудничества и инновационного развития в этой области.
Для мониторинга природной среды на протяжении истории больше всего внимания уделялось космическим съемкам в оптическом диапазоне. Оптико-электронные средства (ОЭС) благодаря своим компактным размерам, небольшой массе и низкому энергопотреблению значительно увеличивают срок службы и позволяют проводить групповые запуски. Например, 9 декабря 2022 года во время одного старта было выведено 7 спутников GF03D-44…50, каждый из которых весил 43 кг и обеспечивал пространственное разрешение 0,75 м/пиксель [1].
Однако в последнее время наблюдается рост значимости радиолокационных съемок, проводимых с помощью радаров с синтезированной апертурой (РСА). Использование сложных зондирующих сигналов с широкой полосой позволяет получить РСА с высоким пространственным разрешением порядка 1 м и даже ниже, что сопоставимо с разрешением, достигаемым с помощью оптических и инфракрасных ДЗЗ. В 2021 году на орбиту было выведено 9 космических аппаратов (КА) с РСА, в 2022 году — уже 24, что составило рост в 2,5 раза. При этом соотношение КА с РСА к КА с ОЭС возросло до 11,4 % и 22,2 % соответственно. В текущем 2023 году уже вывели на орбиту 30 КА с РСА, несмотря на один неудачный запуск (19 сентября 2023 года, потерян спутник Capella12), что превышает результаты предыдущих лет [2].
Главным преимуществом радиолокационной съемки с использованием РСА является её возможность осуществляться в любое время суток и независимо от облачности. Это особенно актуально, поскольку на 60…70 % поверхности Земли могут быть облака, которые задерживают оптическую съемку на длительное время — недели или даже месяцы. Вдобавок, часть России находится за полярным кругом, где освещенность поверхности Земли крайне низкая и сильно варьируется в зависимости от времени года, что также отрицательно сказывается на качестве снимков. Поэтому для России становится необходимым использование более сложной, но эффективной радиолокационной съемки в таких условиях.
Спутники дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) используют такие методы, как:
– Излучение и отражение: Спутники излучают электромагнитные волны, которые отражаются от земной поверхности.
– Сканирование и получение изображений: Используя технологии сканирования, спутники собирают данные о широкой полосе земли, формируя радиолокационные или оптические изображения.
– Обработка данных: Собранные данные обрабатываются для последующего анализа и интерпретации [3].
Перспективы развития группировки спутников ДЗЗ в России
В ближайшие годы Россия планирует относительно много запусков новых спутников ДЗЗ, разработанных для улучшения разрешения и увеличения частоты получения данных. В рамках новых программ ожидаются запуски как оптических, так и радарных спутников с новейшими характеристиками. Ожидается, что новые аппараты будут обладать улучшенными характеристиками в плане пространственного разрешения и спектров, что значительно увеличит возможности мониторинга.
Также сотрудничество с зарубежными странами становится важным элементом развития программы ДЗЗ в России. Планируются проекты с международными партнерами, что откроет доступ к новым технологиям и увеличит масштабы обследования. Открытие доступа к международным базам данных повысит качество исследовательских проектов и позволит лучше понимать глобальные изменения.
Государственно-частное партнерство (ГЧП) активно влияет на развитие технологий и инфраструктуры ДЗЗ. Привлечение частных инвестиций способствует развитию инновационных технологий и модернизации существующих решений. ГЧП способствуют созданию новых инициатив и расширению функционала спутников ДЗЗ, что в конечном итоге приведет к лучшему обслуживанию потребностей науки и бизнеса [4].
Дистанционное зондирование Земли активно используется в сельском хозяйстве для мониторинга урожайности и управления ресурсами. Спутниковые данные позволяют фермерам отслеживать состояние полей, оценивать здоровье посевов и оптимизировать расход воды и удобрений.
В сфере экологии данные ДЗЗ играют ключевую роль в отслеживании изменений экосистем и уровня загрязнения. Спутниковые данные также используются и в городском планировании. С их помощью осуществляется анализ городского роста, распределения населения и инфраструктуры [5].
Заключение
Данные дистанционного зондирования Земли находят широкое применение в различных сферах, от сельского хозяйства до экологии. Они позволяют повышать эффективность управления ресурсами, защищать окружающую среду и планировать развитие городов. В будущем ожидается дальнейшее развитие группировки спутников ДЗЗ в России, что откроет новые возможности для более глубокого анализа и мониторинга состояния окружающей среды, а также улучшит качество жизни граждан.
Литература:
- Радиолокационные системы воздушной разведки, дешифрирование радиолокационных изображений / Л. А. Школьный, Е. Ф. Толстов и др. М.: Изд. ВВИА им. проф. Н. Е. Жуковского, 2008. 531 с.
- Верба В. С., Неронский Л. Б., Осипов И. Г., Турук В. Э. Радиолокационные системы землеобзора космического базирования. М.: Радиотехника, 2010. 676 с.
- Концепция развития российской космической системы дистанционного зондирования Земли на период до 2025 года. М.: Федеральное космическое агентство, 2006. 82 с.
- Заичко В. А. Российская система ДЗЗ будет развиваться в рамках специализированных по целевому назначению подсистем // Геоматика. 2015. № 2. С. 12–21.
- Бакланов А. И. Анализ состояния и тенденции развития систем наблюдения высокого и сверхвысокого разрешения // Вестник Самарского государственного аэрокосмического ун-та. 2010. № 2. С. 80–91.
