Page 1


МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

Международный научно-технический и производственный электронный журнал «Науки о Земле» (International scientific, technical and industrial electronic journal «GeoScience») является периодическим электронным изданием, цель которого публикация статей ученых и специалистов, занимающихся изучением широкого круга проблем, объединенных общим объектом исследования – Землей. Выходит 4 раза в год. Свидетельство Роскомнадзора Эл№Фс77-44805 от 29.04.2011, ISSN: 2223-0831, Журнал включен в Российский индекс научного цитирования, DOAJ (Directory of open access jornals).

РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ д.т.н., проф. Баранов Владимир Николаевич / Baranov Vladimir N. д.т.н., проф. Батраков Юрий Григорьевич / Batrakov Yuriy G. к.т.н., доц. Гаврилова Лариса Анатольевна / Gavrilova Larisa A. академик РАН, НАНБ, д.г-м.н., проф. Гарецкий Радим Гаврилович / Garetsky Radim G. к.т.н., гл.ред. Докукин Петр Александрович / Dokukin Petr A. к.г-м.н., с.н.с. Докукина Ксения Александровна / Dokukina Ksenia A. к.т.н., проф. Зайцев А.К. / Zaitsev A.K. д.т.н., проф. Карпик Александр Петрович / Karpik Alexandr P. д.т.н., г.н.с. Кафтан Владимир Иванович / Kaftan Vladimir I. д.э.н., проф. Косинский Владимир Васильевич / Kosinskij Vladimir V. к.т.н., проф. Левин Евгений / Levin Eugene д.т.н., проф. Малинников Василий Александрович Malinnikov Vasily A. д.с-х.н., проф. Нагорный Виктор Дмитриевич / Nagorny Victor D. д.т.н., проф. Певнев Анатолий Кузьмич / Pevnev Anatoly K. д.с-х.н., проф. Плющиков Вадим Геннадьевич / Plushikov Vadim G. д.т.н., проф., Рязанцев Геннадий Евгеньевич / Ryazancev Gennady E. член-корр. РАН, д.т.н., проф. Савиных Виктор Петрович / Savinykh Victor P. д.т.н., проф. Татевян Сурия Керимовна / Tatevian Suriya K. д.ф-м.н., проф. Харченко Сергей Григорьевич / Kharchenko Sergey G. к.э.н., проф. Чепурин Евгений Михайлович / Chepurin Eugene M. к.т.н., проф. Юзефович Александр Павлович / Yuzefovith Alexandr P. РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ Докукин Петр Александрович / Dokukin Petr A. Поддубский Антон Александрович / Poddubsky Anton A. Поддубская Ольга Николаевна / Poddubsky OlgaN. Комков Дмитрий Сергеевич / Komkov Dmitry S. Главный редактор: Докукин Петр Александрович dokukin@geo-science.ru Шеф-редактор: Поддубский Антон Александрович poddubsky@geo-science.ru Редактор международного отдела: Поддубская Ольга Николаевна Учредитель (издатель): ООО «ГеоДозор», Россия, Москва, 109129, а/я 39 Генеральный директор: Семисчастнов Олег Ярославович Почтовый адрес учредителя/редакции: Россия, Москва, 109129, а/я 39 Russia, Moscow, index 109129, PoBOX 39 Электронный адрес: http://geo-science.ru Электронная почта: jornal@geo-science.ru Страница «В Контакте»: http://vkontakte.ru/geoscience Страница на Facebook: https://www.facebook.com/pages/edit/?id=297004870315291 Размещение статьи в номере журнала на его официальном интернет-сайте http://geo-science.ru является свидетельством публикации. Авторские права сохраняются в соответствии с международными правилами. Авторы статей несут ответственность за содержание статей и за сам факт их публикации. Редакция не всегда разделяет мнения авторов и не несет ответственности за недостоверность публикуемых данных. Редакция журнала не несет никакой ответственности перед авторами и/или третьими лицами и организациями за возможный ущерб, вызванный публикацией статьи. Редакция вправе изъять уже опубликованную статью, если выяснится, что в процессе публикации статьи были нарушены чьи-либо права или общепринятые нормы научной этики. О факте изъятия статьи редакция сообщает автору, который представил статью, рецензенту и организации, где работа выполнялась. INTERNATIONAL SCIENTIFIC, TECHNICAL AND INDUSTRIAL JOURNAL «GEO SCIENCE» № 2-2012

2


МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

СОДЕРЖАНИЕ / CONTENS Главная тема: Научно-практическая конференция, посвященная памяти профессора Ю.К.Неумывакина

5

Батраков Ю.Г. Памяти Юрия Кирилловича Неумывакина / Batrakov Yu.G. Memory of Yury Neumivakin

6

Вернюк Ю.И., Савин И.Ю., Гайдаров К.А. Опыт применения локальной аэрофотосъемки, геодезических методов и гис технологий при исследовании почв и объектов окружающей среды для экологической экспертизы / Vernyuk Y.I., Savin I.Y., Gaidarov K.A. Experience of application of the local airial photography, geodetic methods and gis technologies in research of the soils and objects of environment for ecological expertise

7

Коробочкин М.И., Дмитриева Е.Е. Планово−высотное проектирование рельефа методами динамического программирования / Korobochkin M.I., Dmitrieva E.E. The plan-high-rise design of relief by the methods of dynamic programming

13

Никифоров М.В. Оценка калибровки наземных лазерных сканеров на эталонном базисе / Nikiforov M.V. Estimation of calibration of surface laser scintiscanners on standard base

20

Кочиев А.А. О теореме Стокса в теории фигуры планет / Kochiev A.A. Stokes' theorem in the theory of planets figures

23

Варварина Е.А. Обзор Российских беспилотных летательных аппаратов, применяемых в целях современной фотограмметрии и картографии / Varvarina E.A. The review of the Russian pilotless aircraft applied with a view of a modern photogrammetry and cartography

30

Буздина А.М. Особенности применения беспилотных летательных аппаратов в аэрогеодезическом производстве / Buzdina A.M. Features of use of pilotless aircraft in aero geodetic production

35

Авдеева М.В., Климченко Л.С. Проблемы подготовки межевого плана при постановке объекта недвижимости на кадастровый учет / Avdeeva M.V., Klimchenko L.S. Surveying the problem of preparing a plan for staging the property to the cadaster

40

Геология и геотектоника / Geology and geotectonic Асланов Б.С. Сейсмогеодинамические условия нефтегазоносных провинций Южного Каспия и Персидского залива / Aslanov B.S. Seismogeodinamic terms of oil and gaz provinces of the Southerm Caspian sea and Persian gulf

43

Геодезия / Geodesy Докукин П.А., Поддубский А.А., Поддубская О.Н. Мониторинг геодинамических процессов в Московском регионе по спутниковым наблюдением геодезической сети / Dokukin P.A., Poddubsky A.A., Poddubskaya O.N. Monitoring of geodynamic processes in Moscow region, based on the satellite observations of the geodetic network

51

Геоинформатика / Geoinformatics Савиных В.П. Использование методов дистанционного зондирования для управления транспортом / Savinykh V.P. Use of methods for remote sensing of transport

58

Цветков В.Я. Лингвистический анализ термина “геоинформатика” / Tsvetkov V.Ya. Linguistic analysis of the term "geoinformatics"

62

Шайтура С.В. Электронно-геоинформационные ресурсы и технологии / Shaytura S.V. Electronic and geoinformatic resources and technologies

65

INTERNATIONAL SCIENTIFIC, TECHNICAL AND INDUSTRIAL JOURNAL «GEO SCIENCE» № 2-2012

3


МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

Булгаков С.В. Информационная безопасность в геоинформатике / Bulgakov S.V. Informative safety in geoinformatics

69

Цветков В.Я., Железняков В.А. Интеллектуальное обновление данных в банке данных земель сельскохозяйственного назначения / Tsvetkov V.Ya., Jelezniakov V.A. Intelligent update data in a data bank of agricultural land

73

Затягалова В.В. Геоинформационный подход при мониторинге загрязнения моря по данным дистанционного зондирования Земли из космоса / Zatyagalova V.V. Geoinformationаl approach for monitoring of pollution of the sea according to remote sensing of the Earth from space

80

Железняков В.А. Особенности банка пространственных данных земель сельскохозяйственного назначения / Jelezniakov V.A. Features of spatial data bank of agricultural land

86

Вознесенская М.Е. Формирование информационных ресурсов в геоинформатике / Voznesenskaya M.E. Forming of the information resources in geoinformatics

90

Геоэкология / Geoecology Кордюков П.С. Сад на крыше. Инновационный метод воздействия на экологическое состояние окружающей среды города / Kordiukov P.S. Roof garden. The innovative method of influence on the ecological state of environment of the city

93

Новости высших учебных заведений / University news Журкина Е.Е. Обучение ландшафтных архитекторов в Российском университете дружбы народов / Jurkina E.E. Education of landscape architects in the People`s friendship university of Russia

98

С Юбилеем / Congratulation on Your Anniversary 80 лет Вадиму Андреевичу Таранову / Vadim Taranov`s 80th Anniversary

INTERNATIONAL SCIENTIFIC, TECHNICAL AND INDUSTRIAL JOURNAL «GEO SCIENCE» № 2-2012

101

4


ГЛАВНАЯ ТЕМА: НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ, ПОСВЯЩЕННАЯ ПАМЯТИ ПРОФЕССОРА Ю.К.НЕУМЫВАКИНА

ГЛАВНАЯ ТЕМА

НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ

«ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ РАБОТЫ ПРИ МЕЖЕВАНИИ И КАДАСТРАХ», ПОСВЯЩЕННАЯ 80-ЛЕТИЮ СО ДНЯ РОЖДЕНИЯ

ЮРИЯ КИРИЛЛОВИЧА НЕУМЫВАКИНА 25 марта 2012 года исполнилось 80 лет со дня рождения Юрия Кирилловича Неумывакина (1932-2009), выдающегося ученого в области геодезии, землеустройства и кадастров, доктора технических наук, профессора, члена-корреспондента Россельхозакадемии, ректора Государственного университета по землеустройству (ГУЗ) в 1980-1997 гг. Юрий Кириллович, участник самых представительных международных научных конференций, проходивших как в России, так и за рубежом, был постоянным слушателем и руководителем студенческих и аспирантских докладов на Ежегодной научной конференции студенческого научного общества сначала геодезического факультета, а его после реорганизации, факультета Городского кадастра ГУЗ. 3 мая 2012 года по инициативе деканата факультета Городского кадастра и кафедры геодезии и геоинформатики ГУЗ, при поддержке Международного научно-технического и производственного журнала «Науки о Земле», в Государственном университете по землеустройству прошла Научно-практическая конференция «Геодезические работы при межевании и кадастрах», посвященная памяти профессора Ю.К. Неумывакина. Редакционный совет журнала «Науки о Земле» принял решение посвятить данный выпуск профессору Юрию Кирилловичу Неумывакину и итогам вышеназванной конференции. Кроме того, в выпуск включен ряд статей по геоинформатике – научной дисциплине, которой активно занимался профессор Ю.К.Неумывакин. Главный редактор Докукин П.А. МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

5


ГЛАВНАЯ ТЕМА: НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ, ПОСВЯЩЕННАЯ ПАМЯТИ ПРОФЕССОРА Ю.К.НЕУМЫВАКИНА

ПАМЯТИ ЮРИЯ КИРИЛЛОВИЧА НЕУМЫВАКИНА / MEMORY OF YURY NEUMIVAKIN Юрий Кириллович Неумывакин родился 25 марта 1932 года в Москве. В 1955 году окончил геодезический факультет Московского института инженеров землеустройства. В 1956 году был приглашен в МИИЗ на должность ассистента кафедры геодезии. С этого времени более полувека работал ассистентом, доцентом, профессором, заведующим кафедрой, деканом факультета, ректором, профессором-консультантом. Ю.К.Неумывакин защитил кандидатскую, а затем докторскую диссертации, ему были присвоены ученые звания сначала доцента, а затем профессора. Ю.К.Неумывакин являлся одним из ведущих преподавателей и ученых вуза. Его лекции отличались высоким научно-педагогическим уровнем. Написанные им учебники и учебные пособия широко используются в вузах страны. Научные труды изданы не только в России, но и за рубежом: в США, Германии, Бразилии, Венгрии и др. Список трудов насчитывает 160 наименований. Среди них: «Обоснование точности топографических съемок» (1976), «Практическое руководство по геодезии для архитектурной службы» (1973, 1979), «Практикум по геодезии» (1985, 1989, 2008), «Информационные системы о Земле и землеустройство» (1987), «Геодезия. Топографические съемки» (1991), «Геодезическое обеспечение землеустроительных и кадастровых работ» (1996), «Информационные технологии обеспечения земельного кадастра пространственными данными» (2001), «О разработке специального технического регламента для проведения территориального землеустройства» (2005, 2006), «К вопросу создания базовых пространственных данных объектов землеустройства и недвижимости» (2007) и др. Будучи ректором института, а затем университета Ю.К.Неумывакин отдал много сил и энергии становлению вуза как крупного научно-учебного центра по землеустройству, земельному кадастру, геодезии и картографии. Профессором Ю.К.Неумывакиным создана научная школа. Под его научным руководством защитили кандидатские диссертации 13 аспирантов и соискателей. Результаты научных исследований широко внедряются в учебный процесс и в производство и защищены авторскими свидетельствами и патентами на

изобретения. Он является одним из разработчиков и соавторов нормативно-технических документов по выполнению геодезических и землеустроительных работ при проведении земельных преобразований в Российской Федерации, в том числе «Инструкции по межеванию земель» (1996), «Основных положений об опорной межевой сети» (2002), «Методических рекомендации по проведению межевания объектов землеустройства» (2003) и др. За разработку и внедрение технологий геодезического обеспечения Государственного земельного кадастра и землеустройства профессор Ю.К.Неумывакин удостоен премии им. Ф.Н.Красовского. За заслуги перед Отечеством и добросовестный многолетний труд профессор Ю.К.Неумывакин награжден орденами «Знак почета» и «За заслуги перед Отечеством» IV степени, Грамотой Президиума Верховного Совета РСФСР «Заслуженный деятель науки и техники РСФСР» и четырьмя медалями. За заслуги в научно-педагогической работе и подготовке высококвалифицированных специалистов ему объявлена благодарность Президента Российской Федерации В.В.Путина. Кроме того, он награжден Почетными грамотами: Минсельхоза РФ, Россельхозакадемии, Губернатора Московской области, Золотым Почетным знаком ГУЗ, медалями ВДНХ, другими отраслевыми наградами и медалями. Он удостоен званий: почетного профессора университета (ГУЗ) и члена корреспондента Россельхозакадемии. Награжден Почетными грамотами: Международной академии информатизации, Международной академии аграрного образования, Уральской сельскохозакадемии и Хуончжунского аграрного университета Центрального Китая. Юрий Кириллович Неумывакин, ушедший из жизни 28 августа 2009 года, был человеком высокой эрудиции и культуры. Он обладал незаурядными организаторскими способностями и тактом общения с коллегами, студентами и сотрудниками университета. Заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор Батраков Юрий Григорьевич

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

6


ГЛАВНАЯ ТЕМА: НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ, ПОСВЯЩЕННАЯ ПАМЯТИ ПРОФЕССОРА Ю.К.НЕУМЫВАКИНА

УДК 528.4

ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ЛОКАЛЬНОЙ АЭРОФОТОСЪЕМКИ, ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ И ГИС ТЕХНОЛОГИЙ ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ ПОЧВ И ОБЪЕКТОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ДЛЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ЭКСПЕРТИЗЫ EXPERIENCE OF APPLICATION OF THE LOCAL AIRIAL PHOTOGRAPHY, GEODETIC METHODS AND GIS TECHNOLOGIES IN RESEARCH OF THE SOILS AND OBJECTS OF ENVIRONMENT FOR ECOLOGICAL EXPERTISE Вернюк Юрий Иванович / Vernyuk Yury I. Научный сотрудник Лаборатория мониторинга почвенного покрова, ГНУ Почвенный институт им.В.В.Докучаева РАСХН, заведующий лабораторией кадастровой оценки земли Аграрного факультета Российского университета дружбы народов / Research associate of the soil monitoring laboratory of Dokuchaev V.V. soil research institute of the Russian academy of agricultural sciences, head of the land cadastral valuation laboratory of the agrarian faculty of the Peoples’ Friendship University of Russia. Tel.: +7 (967) 125-30-06; +7 (495) 953-78-64 e-mail: yurivern@bk.ru

Савин Игорь Юрьевич / Savin Igor Y. Доктор сельскохозяйственных наук, заместитель директора по научной работе ГНУ Почвенный институт им.В.В.Докучаева РАСХН / Doctor of agricultural sciences, deputy director of Dokuchaev V.V. soil research institute of the Russian academy of agricultural sciences. Tel.: +7 (495) 951-09-25 e-mail: savigory@gmail.com

Гайдаров Кемендар Аббасович / Gaidarov Kemendar A. Учащийся Муниципального образовательного учреждения «Мишлешская средняя общеобразовательная школа» Рутульского района Республики Дагестан / Student of the Municipal educational institution "Mishlesh general high school" of Rutul district of the Republic of Dagestan. Tel.: +7 (960) 414-19-57 e-mail: yurivern@bk.ru Аннотация. Представлены результаты совместных научных исследований Аграрного факультета РУДН и Почвенного института им.В.В.Докучаева с участием специалистов и студентов Государственного университета по землеустройству по разработке методов и средств комплексного оперативного мониторинга почвенного покрова и объектов окружающей среды, базирующихся на новейших достижениях в областях почвоведения, географии, дистанционного зондирования земли с применением локальной аэрофотосъемки с беспилотных и сверхлегких пилотируемых летательных аппаратов, топографической съемки с применением геодезического и GPS оборудования, ГИС-технологий, экспресс методов для оперативного сбора и обработки полевых данных. Приведены примеры использования этих результатов для решения научных, производственных и природоохранных задач, в частности, для экологической оценки возможных последствий размещения промышленного предприятия на земельном участке.

Ключевые слова: деградации земель, загрязнение окружающей среды, почвоведение, почвенное обследование полей, почвенная съемка, опорные почвенные разрезы, строение профиля почвы, почвенная карта, карта неоднородностей почвенного покрова, прогнозная карта, комплексный оперативный мониторинг почвенного покрова и объектов окружающей среды, карта залегания грунтовых вод, поверхностный сток атмосферных вод, внутрипочвенный сток, системы глобального позиционирования, геоинформационная система (ГИС), экспресс методы оперативного сбора и обработки первичных экологических данных, локальное дистанционное зондирование земли, локальная аэрофотосъемка с беспилотных летательных аппаратов, GPS, карта рельефа, доступные спутниковые данные, нивелирная съемка, экологические исследования, экологическая оценка, экологическая экспертиза. Abstract. Are presented the results of joint scientific researches of the Agrarian Faculty of the Peoples’Friendship University of Russia and Dokuchaev V.V.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

7


ГЛАВНАЯ ТЕМА: НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ, ПОСВЯЩЕННАЯ ПАМЯТИ ПРОФЕССОРА Ю.К.НЕУМЫВАКИНА

Soil Research Institute with participation of specialists and students of the State University of Land Management to develop the methods and means of integrated real-time monitoring of soil and environmental objects, based on the latest achievements of soil science, geography, remote sensing using the local aerial photography from pilotless and extralight piloted aircrafts, surveying with geodetic and GPS equipment, GIS technology, express methods of rapid collection and processing of the field data. Are given the examples of use of these results for the solution of scientific, industrial and nature protection tasks, in particular for the environmental assessment of the possible consequences of placing an industrial enterprise on the land.

Изменение структуры землепользования, произошедшее в результате проведенных в 90е годы в Российской Федерации политических, экономических и аграрных преобразований, привело к выводу десятков миллионов гектаров земель сельскохозяйственного назначения из активного использования, деградации земель, загрязнению производимой продукции и окружающей среды. Имеет место неграмотное ведение земледелия и вторичного землепользования, направленные на достижение единственной цели – извлечение максимальной прибыли, что приводит к указанным выше негативным явлениям. В этих условиях особое значение приобретает комплексный, оперативный и достоверный мониторинг почвенного покрова и объектов окружающей среды, базирующийся на новейших достижениях в областях почвоведения, географии, дистанционного зондирования земли, систем глобального позиционирования, ГИС-технологий, экспресс методов для оперативного сбора и обработки первичных экологических данных, предоставляющий информационное обеспечение для научных исследований, решения производственных и природоохранных задач. Из-за высокой стоимости научноисследовательских работ и необходимости привлечения высококвалифицированных специалистов из различных областей для разработки современных методов и средств мониторинга возникает необходимость в междисциплинарной и межведомственной кооперации, примером которой является научное сотрудничество между аграрным факультетом Российского университета дружбы народов и Почвенным институтом им.В.В.Докучаева с привлечением специалистов, техники, программных средств других отечественных и зарубежных учреждений, включая Государственный уни-

Keywords: land degradation, environmental pollution, soil science, soil inspection of fields, soil survey, basic soil cuts, structure of the soil profile, soil map, map of the inhomogeneities of the soil cover, forecast map, comprehensive real-time monitoring of the soil and environmental objects, map of the ground waters, atmospheric water runoff, intrasoil water runoff, global positioning systems, geoinformation system (GIS), express methods of operative collection and processing of the primary environmental data, local remote sensing of the earth, local air photography from pilotless aircraft, GPS, relief map, available satellite data, nivelir shooting, ecological researches, environmental assessment, ecological expertise.

верситет землеустройства. Основным направлением совместных НИОКР является разработка методики и технических средств проведения комплексного оперативного мониторинга почвенного покрова и объектов окружающей среды с применением данных локального дистанционного зондирования земли, систем глобального позиционирования и ГИСтехнологий. Результаты научных исследований нашли практическое применение при выполнении следующих работ: исследование эрозионных процессов на полях аграрного колледжа «Богословский» и Тульского почвенноландшафтного стационара; агрохимическое обследование полей хозяйств Московской области в целях разработки системы удобрений; почвенная и геодезическая съемка полей Зеленоградского стационара в целях проектирования полевых опытов; картографирование полей агрохолдинга в Лунинском районе Пензенской области с целью составления электронных карт полей для дальнейшей разработки агротехнологий; почвенно-агрохимическое, токсикологическое обследование полей в Предгорном районе г.Кисловодска с целью производственной и экологической оценки территории; почвенное обследование земельного участка в Московской области с применением локальной аэрофотосъемки с беспилотного летательного аппарата, топографическая съемка с применением геодезического и GPS оборудования, составление карты рельефа, почвенной карты, карты залегания грунтовых вод с целью экологической оценки возможных последствий размещения на данной территории промышленного предприятия. Результаты последней работы излагаются ниже. Методика работ Работы осуществлялись в 3 этапа.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

8


ГЛАВНАЯ ТЕМА: НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ, ПОСВЯЩЕННАЯ ПАМЯТИ ПРОФЕССОРА Ю.К.НЕУМЫВАКИНА

На первом этапе проводился подбор и анализ имеющейся информации о почвах и природных условиях территории работ. Анализировалось изображение территории на доступных спутниковых данных. На втором этапе осуществлялись полевые работы. Во время полевых работ велись визуальные наблюдения за характером растительности на поле и проводилась локальная аэрофотосъемка с помощью беспилотного летательного аппарата с высоты 40-50 метров. Дополнительно проводилась топографическая съемка поля с использованием нивелира в сочетании с GPS оборудованием. По спутниковым данным и полученным локальным аэрофотоснимкам и результатам топографической съемки составлялась предварительная карта неоднородностей почвенного покрова поля и намечались точки заложения почвенных разрезов. Почвенный покров изучался путем заложения опорных почвенных разрезов или полуям с дополнительным бурением. Места заложения разрезов фиксировались с помощью GPS. Разрезы описывались по стандартным методикам. Бурение проводилось до глубины 200 см. С помощью GPS определялась также абсолютная высота местности в местах заложения разрезов. Основное внимание при проведении полевых работ уделялось таким факторам как гранулометрический состав почв, присутствие грунтовых вод, а также оценка возможного стока атмосферных вод по поверхности поля и внутрипочвенного стока. На третьем этапе работ полученные в поле результаты обрабатывались, заносились в базу данных и с помощью географических информационных систем строились почвенные карты территории исследований и прогнозная карта возможного стока поверхностных и грунтовых вод.

Рис.1. Участок исследований

Рис. 2. Точки определения высот поверхности участка

Полученные результаты В подготовительный период была проанализирована имеющаяся литература и картографические материалы по региону работ. Во время первого рекогносцировочного маршрута были уточнены границы участка в поле и определены их координаты (рис.1). Кроме того, на участке была осуществлена нивелирная съемка поверхности. Было заложено 39 точек (рис.2) для определения высот. Затем на основе этих измерений была построена карта рельефа территории участка (рис.3).

Рис. 3. Абсолютная высота поверхности участка (в метрах)

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

9


ГЛАВНАЯ ТЕМА: НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ, ПОСВЯЩЕННАЯ ПАМЯТИ ПРОФЕССОРА Ю.К.НЕУМЫВАКИНА

Из карты следует, что участок обладает неровным рельефом. Северный и южный край участка несколько возвышен, а по центральной части проходит четко выраженное понижение. Причем превышение краевых зон участка над центральным понижением составляет около 2 метров. С помощью беспилотного летательного аппарата была осуществлена локальная аэрофотосъемка участка, в результате которой были получены цветные цифровые вертикальные (плановые) и панорамные аэрофотоснимки участка, и построены фотопланы и панорамы (рис.4).

ва, развитых на песчаных отложениях. Основной спецификой почв участка является резкая смена песчаных поверхностных отложений на водоупорные глинистые. Эта смена имеет место на различной глубине (от 70 до 170 см). Переход между двумя типами отложений резкий.

Рис.5. Предварительная карта неоднородностей почвенного покрова участка с местами заложения разрезов

Рис. 4. Цифровые аэрофотоснимки и панорамы участка, полученные с помощью беспилотного летательного аппарата

По данным космического и локальных аэрофотоснимков с учетом нивелирной съемки и наземного обследования была построена предварительная контурная сеть неоднородностей почвенного покрова участка, заложено и изучено 5 опорных разрезов почв. Места расположения показаны на рис. 5, а изображения профилей преобладающих почв приведены на рис. 6. На участке преобладают почвы песчаного и супесчаного гранулометрического соста-

В профиле почв над контактом пород наблюдаются признаки оглеения и железистые новообразования. Кроме того, наблюдается варьирование влажности почв в пространстве. На рис.7 показана окончательная карта неоднородностей почвенного покрова, составленная на основании анализа всех полученных данных. Различия в почвах обусловлены лишь степенью гумусированности поверхностного горизонта и их влажности. Почвы с повышенной гумусированностью характеризуются супесчаным грансоставом верхнего горизонта, а с пониженной - песчаным гранулометрическим составом. Необходимо отметить обнаруженные следы дренажной системы, заложенной на поле еще в советское время. Местами направления дрен прослеживается по изображению на космическом снимке и полученных локальных аэрофотоснимках. Кроме того, почвы классов 2 и 3 (рис.7) характеризуются повышенной влажностью профиля и более выраженными железистыми новообразованиями, свидетельствующими о периодическом застое влаги в почвенной толще.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

10


ГЛАВНАЯ ТЕМА: НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ, ПОСВЯЩЕННАЯ ПАМЯТИ ПРОФЕССОРА Ю.К.НЕУМЫВАКИНА

Рис.6. Строение профиля почв исследуемого участка. Во всех разрезах с глубины 70- 170 см выявлена резкая смена песчаных отложений на глинистые значений она достигает в межень (августсентябрь), когда в почве переувлажнена лишь зона контакта песка и глины. Максимум приходится на время после весеннего снеготаяния, когда весь профиль почв переувлажнен и в некоторые годы даже возможен застой воды на поверхности почв классов 2 и 3 (рис.7). Вода, накопленная в профиле почвы в периоды переувлажнения, формирует внутрипочвенный сток по поверхности глинистого горизонта. Этому способствуют и остатки старой дренажной системы. На рис.8 показана карта общего наклона уровня залегания водоупорного глинистого горизонта. Данная обобщенная карта дает представление о направленности внутрипочвенного стока. Рис.7. Карта неоднородностей почвенного покрова участка (1 - нарушенные почвы водоотводного канала; 2 - дерново-глеевые супесчаные почвы понижений; 3 - дерново-глееватые супесчаные почвы; 4 - дерновые контактно-глеевые супесчаные почвы; 5 - дерновые контактно-глеевые песчаные почвы)

Грунтовые воды в летний период до глубины 200 см не обнаружены. Однако отмечается повышенная влажность почв на контакте песка и глины. Двучленность почвенного профиля (песок на глине) приводит к накоплению в профиле почвы влаги, выпадающей с атмосферными осадками, а также талых вод весной. В зависимости от количества атмосферных осадков и количества снега влажность почв значительно колеблется по сезонам года. Минимальных

Рис.8. Схематичная карта абсолютной высоты поверхности глинистого горизонта почв (фиолетовыми стрелками показаны направления внутрипочвенного стока)

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

11


ГЛАВНАЯ ТЕМА: НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ, ПОСВЯЩЕННАЯ ПАМЯТИ ПРОФЕССОРА Ю.К.НЕУМЫВАКИНА

Внутрипочвенный сток вод с участка направлен на запад, в сторону р. Дорка и на восток, к водоотводной канаве, впадающей в р. Гогежа. Кроме того, неровный рельеф участка, северный и южный края которого несколько возвышены, а по центральной части проходит четко выраженное понижение в пределах 2 метров, создает достаточно хорошие условия для формирования поверхностного стока атмосферных осадков при их обильном выпадении в направлении на запад и на восток.

5.

Выводы 1.

2.

3.

4.

Рельеф исследуемого участка характеризуется достаточно неровной поверхностью. Четко выражено понижение, проходящее по середине участка с запада на восток. Это создает хорошие условия для формирования поверхностного стока в случае выпадения обильных атмосферных осадков и в период весеннего снеготаяния. На участке преобладают почвы песчаного и супесчаного гранулометрического состава, развитые на песках, подстилаемых глиной. Грунтовые воды в почвенном профиле до глубины 200 см не обнаружены в летний период, но во время весеннего снеготаяния их уровень поднимается до поверхности и в местах понижений имеет место затопление участка. Четкая выраженность в почвенной толще признаков оглеения и железистых новообразований свидетельствует о периодическом застое воды над глинистом горизонтом. Количество воды, накопленной в про-

6.

7.

филе почвы, вероятнее всего достигает максимума в период весеннего снеготаяния, когда в отдельные годы может наблюдаться застой воды на поверхности почвы на половине территории участка. Накопленная в профиле почвы вода образует внутрипочвенный сток по поверхности глинистого горизонта, который направлен к восточной и к западной границам участка и далее соответственно в реки Гогежа и Дорка. Формированию этого стока способствуют и остатки старой дренажной внутрипочвенной системы. На основании вышеизложенного можно предположить, что при осуществлении производственной деятельности на данном участке, предусматривающей непосредственное размещение на поверхности материалов с вредными веществами, последние могут попасть с поверхностным и внутрипочвенным стоком в близлежащие реки и загрязнить окружающую среду. Совместное одновременное применение результатов космической и локальной аэрофотосъемки, геодезического оборудования, средств GPS и ГИС при проведении экологических исследований и мониторинга почв и объектов окружающей среды позволяют значительно ускорить и удешевить эти работы и получить объективные данные. Необходимы дальнейшие исследования в целях усовершенствования методики и средств мониторинга почв и объектов окружающей среды. © Вернюк Ю.И., Савин И.Ю., Гайдаров К.А., 2012

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

12


ГЛАВНАЯ ТЕМА: НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ, ПОСВЯЩЕННАЯ ПАМЯТИ ПРОФЕССОРА Ю.К.НЕУМЫВАКИНА

УДК 528.4

ПЛАНОВО−ВЫСОТНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕЛЬЕФА МЕТОДАМИ ДИНАМИЧЕСКОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ THE PLAN-HIGH-RISE DESIGN OF RELIEF BY THE METHODS OF DYNAMIC PROGRAMMING

Коробочкин М.И. / Korobochkin M.I. Доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой информатики Государственный университет по землеустройству / Doctor of Tech/Sci., professor, Head the chair of informatics, The State University of Land Use Planning Тел. +79165372982 E-mail: korobochkin2008@rambler.ru

Дмитриева Е.Е. / Dmitrieva E.E. кандидат технических наук, доцент кафедры информатики, Государственный университет по землеустройству / Candidate of Tech/Sci., Assistant professor the chair of informatics, The State University of Land Use Planning Тел. +79035057866 E-mail landlady2002@mail.ru

Аннотация. Рассмотрена задача оптимального деления участка местности сквозными границами с целью минимизации земляных работ при планово-высотном проектировании рельефа методом динамического программирования. Авторами разработана компьютерная программа RIS, решающая задачу деления участка местности на горизонтальные площадки. Показано применение программы. Обсуждаются результаты проектирования. Ключевые слова: проектирование рельефа, динамическое программирование, программа.

Под проектированием рельефа понимается проект преобразования исходного рельефа заданного в плане участка местности в проектный рельеф, который должен удовлетворять поставленным условиям. Участок может быть разделен на подучастки границы, которых также заданы в плане. Более общей является ситуация, когда границы подучастков в плане не заданы и подлежат определению. Такие задачи будем называть планово-высотными. Они возникают при проектировании рисовых полей, террасном

Abstract. Is examined the task of the optimum division of terrain sector by through boundaries for the purpose of the minimization of earthwork with the horizontal-vertical design of relief by dynamic programming. The authors developed computer program RIS, which solves the task of dividing the elongated terrain sector on horizontal areas. The application of a program is shown. The results of design are discussed. Keywords: the design of relief, dynamic programming, the program.

земледелии, проектировании крупных строительных объектов на участках с большими уклонами. Постановка задачи Сформулируем задачу оптимального разбиения участка на подучастки при заданных ограничениях на размеры подучастков, на форму их поверхностей, на величины срезок и насыпей и на баланс объемов срезок и насыпей, с учетом необходимых ограничений на ряд

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

13


ГЛАВНАЯ ТЕМА: НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ, ПОСВЯЩЕННАЯ ПАМЯТИ ПРОФЕССОРА Ю.К.НЕУМЫВАКИНА

проектных отметок и определенных условий стыковки подучастков. Оптимальным будем считать вариант, который удовлетворяет поставленным условиям и обеспечивает минимальные затраты на земляные работы. Частным случаем разбиения является разбиение участка на подучастки сквозными границами. Именно такое разбиение и будет рассмотрено ниже. Пусть заданы исходные отметки Hj узловых точек участка, подлежащего разбиению. Рассматриваемый участок имеет m строк и n столбцов. Участок вытянут по горизонтали (n > m). Узлы сетки квадратов нумеруются по строкам: 1,2,…,n,n+1,…,2n,….,mn . Необходимо определить оптимальное разбиение участка, то есть найти номера столбцов n1 , n2 ,…nk-1 , где k –количество подучастков, обеспечивающих минимум затрат на земляные работы. Таким образом, минимизируется следующий функционал: V = V ( n1 , n2 ,…, nq-1 ),

n0 = 1 , nq = n. Теперь целевую функцию (1) можно записать в следующем виде: q

(2)

i =1

где Vi (ni-1, ni ) – затраты на земляные работы на i-том подучастке разбиения. Ограничения на размеры подучастков и на проектный рельеф имеют следующий вид. 1. На размеры подучастков разбиения: ∆1 ≤ li ≤ ∆2

( i = 1 ,2 ,…,l ),

ε1 ≤ zj - zj+1 ≤ d1, ( j = 1 ,…, mn ; j ≠ n , 2n ,…, mn ) ε2 ≤ zj - zj+n ≤ d2, ( j = 1 , 2 ,…, m ( n – 1 ) ),

(3)

где li – число столбцов рассматриваемого подучастка, ∆1, ∆2 минимально и максимально допустимые размеры подучастка в продольном направлении.

(4) (5)

где ε1, d1, ε2, d2 –минимально и максимально допустимые разности смежных проектных отметок в продольном и поперечном направлениях участка, zj – проектная отметка j-ой точки. При проектировании подучастков под плоскости, проектные отметки выражаются через параметры плоскостей и ограничения накладываются на эти параметры. 3. На проектные отметки: − z ≤z ≤z j j j −

(1)

где V(n1, n2,…,nq-1) – затраты на земляные работы при допустимом варианте разбиения n1, n2,…,nq-1 . Подчеркнем, что число подучастков q не является фиксированным и оптимальное количество подучастков k и их границы определяются из условия минимума (1). При этом для i-го подучастка левый столбец имеет номер ni-1, правый ni. Очевидно, что

V (n1 , n2 ,..., nq−1 ) = ∑Vi (ni−1 , ni ),

2. На форму и параметры проектной поверхности. При проектировании под топографические поверхности

(j ∈ Q),

(6)

где z j , z j – минимальное и максимальное зна−

чение проектной отметки j-ой точки; Q – множество номеров точек с ограниченными проектными отметками. 4. На стыковку подучастков: если граница проходит по столбцу отметок, то i+ 1 jгр

δ1 ≤ z

− z

i jгр

≤ δ2,

(7)

+1 где z ijгр — проектная отметка j–ой точки, на границе i–го и i +1–го подучастков; если граница проходит посередине между столбцами отметок, то

δ1 ≤ z ij++11гр − z ijгр ≤ δ2 , где δ1, δ2 –минимально и максимально допустимые разности проектных отметок смежных граничных точек стыкуемых подучастков. 5. На величины срезок и насыпей: ε3 ≤ hj ≤ d3 ( j = 1 , 2 ,…, mn ),

(8)

где ε3 , d3 –максимально допустимые величины срезок и насыпей для р-ой зоны участка; hjрабочая отметка j-ой точки. 6. На баланс объемов срезок и насыпей:

∑β h

h j ≤h

j

j

+ τ ∑ β j h j + c = 0,

(9)

h j ≥h

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

14


ГЛАВНАЯ ТЕМА: НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ, ПОСВЯЩЕННАЯ ПАМЯТИ ПРОФЕССОРА Ю.К.НЕУМЫВАКИНА

где, βj – «вес» рабочей отметки hj; τ – параметр, регулирующий нужное превышение срезок над насыпями; h – некоторый характерный линейный размер ( обычно полагают h = 5см ); с – суммарный объем дополнительных контуров. Таким образом, допустимый вариант разбиения, удовлетворяющий условиям (3) – (9) и сообщающий минимум функционалу (2), и является оптимальным вариантом разбиения участка (полосы) на подучастки. Метод решения Поставленная задача решается методом динамического программирования Беллмана [1]. В соответствии с принципом оптимальности Беллмана, оптимальное поведение должно быть таким, что каковы бы ни были начальное состояние и решение в начальный момент, последующие решения должны быть оптимальны относительно состояния, получающегося в результате первого решения. При этом решение исходной задачи заменяется решением определенной последовательности более простых задач. Соответствующий многошаговый процесс можно условно разделить на два этапа. Первый этап – прохождение участка (полосы) от начала к концу, при котором для каждого текущего столбца t (t = 1, 2, …, n) выбирается условное оптимальное разбиение и вычисляется условный минимум затрат на земляные работы. (Под условным оптимальным разбиением понимается оптимальное разбиение участка от начала до текущего столбца). Второй этап – движение от конца к началу, в результате которого определяются оптимальные (уже не условные) границы подучастков разбиения всего исходного участка от начала до последнего столбца n. Разберем более подробно каждый этап. На первом этапе рассматриваются только подучастки, удовлетворяющие условию (3) на их размеры. Для каждого допустимого по размерам подучастка строится требуемая оптимальная проектная поверхность [2]. Определяются проектные и рабочие отметки и вычисляется оценка данного подучастка. Для упрощения, в качестве оценки можно принять объем земляных работ:

V (i, t ) =

∑β

j∈( i , t )

j

hj ,

(10)

где i и t – соответственно номера левого и правого крайних столбцов подучастка. Минимально допустимый размер подучастка разбиения равен параметру ∆1, поэтому крайним левым столбцом первого рассматриваемого подучастка будет 1-й, а крайним правым столбцом будет столбец ∆1. Вычисляется значение V (1, ∆1). Так как здесь существует только один вариант разбиения, то условная оптимальная оценка столбца ∆1, которую обозначим F∆1 (1, ∆1) равна V(1, ∆1). Аналогично рассматриваются подучастки с граничными крайними столбцами: (1 , ∆1 + 1), (1 , ∆1+ 2),… и т.д. Последним, участвующей в таком анализе, будет подучасток: (1, ∆1 +∆1 -1). Для этих подучастков определяются объемы: V (1, ∆1 +1), V (1, ∆1 + 2), … , V (1,2∆1 -1). То есть получаются оценки Ft, где t = ∆1, ∆1 + 1, …, ∆1 +∆1 -1. Для получения оценок следующих столбцов (с номерами, превышающими 2∆1-1) нужно исходить из лучшего из возможных вариантов разбиения, которых теперь будет больше, чем один. Для этого решается следующее функциональное уравнение: Ft = min{Fi−1 + V (i, t )}, i

(11)

где t – номер столбца, подлежащего оценке; i – номер левого столбца подучастка i – t (t - ∆2 +1<= i <=t - ∆1 +1); V(i,t) – оценка подучастка между столбцами i и t; Fi-1 – условная оптимальная оценка столбца i - 1; Ft – условная оптимальная оценка столбца t. Таким образом, на каждом шаге при заданном правом столбце t для всех допустимых вариантов разбиения проводится оценка Fi= Fi1+V(i,t). Минимальное значение Fi определяет выбор условного оптимального разбиения и оценку текущего столбца t, равную Ft (11). В результате для каждого столбца t (t = ∆1 ,…, n) будут найдены условная оптимальная оценка Ft и номер i левого столбца подучастка (i,t), который привел к этой оптимальной оценке. На этом этап условной оптимизации разбиения заканчивается, и начинается этап безусловной оптимизации – построение оптимального разбиения.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

15


ГЛАВНАЯ ТЕМА: НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ, ПОСВЯЩЕННАЯ ПАМЯТИ ПРОФЕССОРА Ю.К.НЕУМЫВАКИНА

Здесь, для уже имеющейся оптимальной оценки Fn крайнего правого столбца n полосы, восстанавливается номер левого столбца i = nk1 последнего подучастка, приводящего к этой оптимальной оценке, и т.д. до тех пор, пока номер крайнего левого столбца не станет равным единице. Полученное разбиение n0 = 1 , n1 ,…, nk-1 , nk = n и будет оптимальным. Простейшим, но практически важным частным случаем планово–высотной оптимизации является задача деления рисовой карты на чеки. Рисовая карта представляет собой часть рисового поля (как правило, вытянутый прямоугольник), ограниченную по длинным сторонам оросительным и сбросным каналами. Чеки, создаваемые внутри карты, это горизонтальные площадки разного уровня, разделенные земляными валиками. Такая конструкция карты необходима потому, что при посадке риса семена нужно заливать водой так, чтобы они были покрыты слоем строго заданной толщины. Ясно, что для любого допустимого варианта разбиения карты на чеки, суммарная величина затрат на земляные работы зависит от конкретного положения его границ на плане. Задача состоит в отыскании оптимального варианта деления карты на чеки. Под оптимальным решением будем понимать вариант, который удовлетворяет условиям (3) – (9) и обеспечивает минимальный суммарный объем земляных работ (2). Для отработки алгоритма и проверки методики задача была решена для профиля с применением табличного процессора Excel. Некоторые процессы в электронной таблице автоматизированы. На рис. 1 (а, б) представлена электронная таблица для оптимизации профиля в режиме показа результатов (а) и в режиме показа формул (б). Для реального решения задач оптимального деления рисовых карт на чеки авторами разработана компьютерная программа «RIS», с помощью которой просчитан профиль. Результаты оптимального деления профиля приведены на рис. 2 (а, б). Ниже приведен пример деление на чеки карты размером 8 х 72. Исходные данные подготавливаются в текстовом файле (Рис. 3). В начале файла вводятся параметры проектирования. В первой строке размер стороны квадрата проектной сетки в метрах (а). Во второй размеры рисовой карты: число строк, число

столбцов и вес рабочих отметок (m, n, β). В третьей строке ограничения на минимальную и максимальную ширину чеков (∆1 и ∆2) В четвертой ограничения на уступы между соседними чеками и на величины срезок и насыпей (∆z, -∆h, ∆h). В пятой строке количество закрепляемых (ограничиваемых по высоте) точек (N). Затем N строк ограничений на закрепляемые точки (i, j, zijmin, zijmax). После параметров проектирования вводится массив исходных отметок Hj карты, содержащий m строк и n столбцов. (Если в прямоугольник m,n вписана непрямоугольная карта, то отметки точек, не принадлежащих карте, принимаются равными нулю и не участвуют в процессе проектирования). В приведенном примере реальное ограничение поставлено только на минимальный размер чека ∆1 =4. Остальные ограничения фактически сняты. Так верхнее ограничение на размер чека принято равным размеру всей карты ∆2=72. Ограничения на уступы между соседними чеками и на величины срезок и насыпей (∆z, -∆h, ∆h) приняты равными соответственно 1.00 , - 1.00 , 1.00 м. Ни одно из них в оптимальном решении не стало лимитирующим. Количество закрепляемых точек принято равным нулю. После запуска программы « RIS», исходные данные из подготовленного файла вводятся кнопкой «Ввод данных». Вид формы после ввода исходных данных в программу показан на рис. 4. На рис. 5 показан вид формы после выполнения программы «Проектирование». Когда решение найдено, выполняется процедура «Сохранение результатов» (рис. 6). Получили, что при оптимальном решении карту нужно делить на 14 чеков шириной от 80 до 200 метров. При этом суммарный (накопленный) объем земляных работ составляет 15029,56 кубометров. Очень важен не только сам результат, но и имеющаяся гарантия того, что лучшего результата, чем полученный, не существует. Подчеркнем также следующее обстоятельство. При решении задачи деления участка на подучастки со значимыми ограничениями на несколько параметров, только программным путем можно проверить совместность условий и обеспечить необходимые согласования.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

16


ГЛАВНАЯ ТЕМА: НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ, ПОСВЯЩЕННАЯ ПАМЯТИ ПРОФЕССОРА Ю.К.НЕУМЫВАКИНА

Рис 1. (а) Электронная таблица для оптимизации профиля в режиме показа результатов

Рис 1. (б) Электронная таблица для оптимизации профиля в режиме показа формул.

Рис. 2 (а) Исходные данные профиля в программе RIS МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

17


ГЛАВНАЯ ТЕМА: НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ, ПОСВЯЩЕННАЯ ПАМЯТИ ПРОФЕССОРА Ю.К.НЕУМЫВАКИНА

Рис. 2 (б) Результаты оптимального деления профиля в программе RIS

Рис 3. Файл с параметрами проектирования и исходными отметками

Рис.4 Вид формы после ввода исходных данных

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

18


ГЛАВНАЯ ТЕМА: НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ, ПОСВЯЩЕННАЯ ПАМЯТИ ПРОФЕССОРА Ю.К.НЕУМЫВАКИНА

Рис. 5 Вид формы после выполнения проектирования ограничение (-∆z=0.45), то получим решение, где карта делится на 10 чеков с объемом земляных работ 24 638 м. куб. Выводы 1.

2.

3.

Рассмотрены постановка, математическая модель и метод решения задачи планововысотной оптимизации рельефа. Разработана программа планово-высотной оптимизации для случая горизонтальных площадок. Изложенный подход универсален и полностью применим для проектирования под любые виды поверхностей (системы наклонных плоскостей, нелинейные поверхности, топографические поверхности). Литература

Рис. 6 Файл с результатами проектирования

1.

Например, если в предыдущем примере сделать значимыми ограничения на стыковку чеков (∆z=0.40) и на величины срезок (∆z=0.40), то не найдется ни одного допустимого решения. Если несколько ослабить второе

2.

Беллман Р. Динамическое программирование. М.: Иностранная литература, 1960. Коробочкин М.И. Математическое моделирование в геодезии. М.: ГУЗ, 2011. © Коробочкин М.И., Дмитриева Е.Е., 2012

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

19


ГЛАВНАЯ ТЕМА: НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ, ПОСВЯЩЕННАЯ ПАМЯТИ ПРОФЕССОРА Ю.К.НЕУМЫВАКИНА

УДК 528.4

ОЦЕНКА КАЛИБРОВКИ НАЗЕМНЫХ ЛАЗЕРНЫХ СКАНЕРОВ НА ЭТАЛОННОМ БАЗИСЕ ESTIMATION OF CALIBRATION OF SURFACE LASER SCINTISCANNERS ON STANDARD BASE

Никифоров М.В. / Nikiforov M.V. Аспирант кафедры геодезии и геоинформатики, Государственный университет по землеустройству / Post graduated study of chair “Geodesy and geoinformatics”, The State University of Land Use Planning E-mail: max84_84@list.ru

Аннотация. В настоящее время большинство приборов калибруются внутри помещений. Эта технология имеет свои недостатки. В связи с этим были проведены исследования заводских калибровок сканера на высокоточных геодезических базисах.

Abstract. Presently most devices calibrated into apartments. This technology has failings. Researches of factory calibrations of scintiscanner were in this connection conducted on high-fidelity geodesic bases.

Ключевые слова: Лазерное сканирование, метрологические исследования, калибровки наземных лазерных сканеров.

Keywords: Laser scan-out, metrology researches, calibrations of surface laser scintiscanners.

Современные варианты метрологических испытаний наземных лазерных сканеров предусматривают, в основном проведение различных тестов внутри помещений. Для этих целей предусмотрены стационарные метрологические стенды или временные эталонные сети. К недостаткам данной технологии калибровки лазерных сканеров можно отнести их невысокую эффективность, связанную с короткими расстояниями от сканера до контрольных целей, а также пренебрежение влиянием внешних факторов, характерных для реальных условий работы вне помещений. В таких условиях отсутствует информация о точности определения координат удаленных объектов, и возникают сложности оценки точности угломерных устройств. Полевые эталонные построения позволяют проводить метрологические испытания измерительной аппаратуры в реальных полевых условиях. Такими построениями сегодня в системе государственного картографогеодезического обеспечения являются эталонные базисы разных разрядов точности. Они широко используются для определения точ-

ностных характеристик линейно-угловых измерительных средств и последнее время стали использоваться для тестирования приемников и антенн спутниковых радионавигационных систем. Их достоинствами являются высокая точность измеренных элементов, принимаемых за эталонные значения для многих типов геодезической аппаратуры, и их расположение в естественных условиях. Следует отметить, что точность определения линейных компонент эталонных базисов достигает 0.3 мм, что гарантирует надежный контроль дальномерных устройств различных геодезических измерительных средств. Точность створа эталонных базисов достигает 1-2 мм. Превышения между геодезическими центрами базисов определяются нивелированием I класса или II класса повышенной точности. Эксперименты по использованию эталонных базисов для полевых метрологических испытаний наземных сканеров были выполнены в 2010-2011 гг. на метрологическом полигоне ЦНИИГАиК. Первый эксперимент был проведен на локальном 100 метровом базисе, расположенном

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

20


ГЛАВНАЯ ТЕМА: НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ, ПОСВЯЩЕННАЯ ПАМЯТИ ПРОФЕССОРА Ю.К.НЕУМЫВАКИН

во дворе института. Исследование лазерного сканера Riegl VZ-400 проходило на пунктах эталонного базиса ЦНИИГАиК. Максимальное дальность сканирования составляет 600 м, скорость работы прибора 122000 изм/сек. Расположение сканера и отражательных марок пред-

ставлено на рис.1. Измерения проводились при температуре -15˚С, то есть температура во время измерений была на 15 градусов ниже заявленной производителем. Измерения проводились в течение трех часов.

Рис. 1 Расположение сканера и марок на локальном базисе ЦНИИГАиК Результаты оценки точности линейной части сканера представлены на рис.2, на котором видно, что размах ошибок измерений составляет 9 мм. Имеется систематическое отклонение в сторону уменьшения измеряемых значений расстояний. Для расстояний от 24 до 96 м проявляется тенденция уменьшения ошибок, которую можно аппроксимировать уравнением ∆d = a + bD + cD2. В то же время измерения короткого расстояния в 4 м не следуют этой тенденции и имеют значительный разброс значений.

Рис.2. Характер изменения истинных ошибок линейных измерений (точки) в зависимости от расположения отражательной марки и аппроксимирующая кривая Второй эксперимент был выполнен на «большом» базисе, расположенном на загородном метрологическом полигоне ЦНИИГАиК. Исследованиям был подвергнут лазерный сканер типа VZ-1000 с максимальной дальностью измерений до 1400 м.

Основной особенностью проводимого эксперимента являлась значительная, до 1.5 км протяженность эталонного базиса. Для выполнения исследований понадобились визирные цели большого размера. На рис.3 представлен вариант установки отражательной цели на центре эталонного базиса.

Рис. 3 Отражательная цель и центр «большого» эталонного базиса ЦНИИГАиК По итогам двух экспериментов было смоделировано несколько видов теоретических сетей. Результаты расчетов (табл.1) показали, что расположения сканера в створе с контроль-

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

21


ГЛАВНАЯ ТЕМА: НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ, ПОСВЯЩЕННАЯ ПАМЯТИ ПРОФЕССОРА Ю.К.НЕУМЫВАКИН

ными марками является не самым удачным расположением. Оценка наклона вертикальной оси сканера в плоскости, перпендикулярной направлению базиса, как показывают результаты. Для контроля этой характеристики на основе эталонных базисов целесообразно создавать спе-

циальные сети эталонных пунктов, связанных с базисами. Марки на этих пунктах должны располагать по бокам от базиса, это позволит значительно повысить точность определения параметров калибровки сканера. Схема предполагаемой сети на основе большого базиса представлена на рис. 4.

Таблица 1. Результаты определения параметров калибровки лазерного сканера на эталонном базисе № Серии Малый 1 2 3 Большой № Серии Малый 1 2 3 Большой

∆X м 0,004 0,002 0,002 327,58 m∆X 0,003 0,003 0,003 ё0,005

∆Y м 0,003 0,003 0,002 -0,001 m∆Y 0,006 0,005 0,005 0,005

Параметры преобразования ∆Z м δm (10-6) ωX 0,215 32,4 1,2 0,215 12,3 1,2 0,215 59,5 1,3 -0,978 2,7 48,4” СКО параметров m∆Z mδm (10-6) mωX mωY 0,003 73,8 10,7 15.2” 0,003 71 10,8 14.6” 0,003 72 10,8 14.9” 0,005 7,4 1,8' 1,5”

ωY 1,17’ 1,16’ 1,15’ 35,9” mωZ 2,3’ 2,3’ 2,3’ 3,7”

ωZ 0.3’ 0.1’ 0.3’ -0,8”

µ (м) 0,007 0,007 0,007 0,008

Рис.4. Схема расположения марок для проведения контроля калибровки наземных лазерных сканеров Результаты проведённых экспериментов показывают, что эталонные базисы можно эффективно использовать для полевой калибровки лазерных сканеров. Они позволяют оценить

точностные возможности как дальномерного, так и угломерного блоков. © Никифоров М.В., 2012

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

22


ГЛАВНАЯ ТЕМА: НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ, ПОСВЯЩЕННАЯ ПАМЯТИ ПРОФЕССОРА Ю.К.НЕУМЫВАКИНА

УДК 528.2

О ТЕОРЕМЕ СТОКСА В ТЕОРИИ ФИГУРЫ ПЛАНЕТ STOKES' THEOREM IN THE THEORY OF PLANETS FIGURES

Кочиев А.А. / Kochiev A.A. Доктор физико-математических наук, профессор кафедры информатики, Государственный университет по землеустройству / Doctor of Sci., professor of chair “Informatics”, The State University of Land Use Planning E-mail: geo.guz@mail.ru

Аннотация. В статье получено решение интегральное уравнение с помощью которого можно определить плотность распределения вещества внутри тела, создающего заданное гравитационное поле сил.

Abstract. In this paper we solve the integral equation that can be used to determine the density distribution of matter inside the body that produces a given gravitational field strength.

Ключевые слова: Теорема Стокса, Теория фигуры планет, Земля.

ures

Как известно, в теории фигуры планет исключительно важную роль играет теорема Стокса, которую сформулируем в соответствии с [1]: Теорема Стокса. Если дана внешняя замкнутая уровенная поверхность и известна масса и угловая скорость вращения планеты, то величина и направление силы тяжести определяются однозначно для каждой точки данной поверхности и во всем внешнем пространстве. Однако, ни Стоксом, ни дальнейшими авторами, включая современных, не только не обсуждались, но даже не ставились следующие два вопроса: 1. Три физических параметра тела (масса, угловая скорость вращения и уровенная поверхность) независимы или между ними существует какая-та связь. 2. Какое (положительное) распределение масс внутри тела обеспечивает указанные три физических параметра, и, если такое распределение масс существует, то, как его найти. Эти два вопроса, особенно второй, представляют одну из сложнейших задач гео-

Keywords: Stokes theorem, Theory of the figof the planets, the Earth.

физики. Они же прокладывают путь между геофизикой и высшей геодезией, которая, к сожалению, на сегодня отсутствует. Решению этих двух вопросов посвящена настоящая работа. Начнем с решения первого вопроса. Пусть заданы три вышеуказанных физических параметра тела Т. Требуется найти соотношение, которому они удовлетворяют. Для этого рассмотрим следующую задачу физической геодезии, несколько иначе сформулированную в трудах [1,2], и приводящую к принципиально важным задачам геофизики и геодезии. Пусть в прямоугольной системе координат Oζηχ задано выпуклое твердое тело T, которое удовлетворяет условиям: 1. Центр масс тела T совпадает с началом координат, а оси центрального эллипсоида инерции направлены по Oζ, Oη, Oχ. 2. Поверхность S тела T задана уравнением Ф(ζ,η,χ)=0,

(1)

непрерывнос произвольной, дифференцируемой функцией Ф(ζ,η,χ).

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

23


ГЛАВНАЯ ТЕМА: НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ, ПОСВЯЩЕННАЯ ПАМЯТИ ПРОФЕССОРА Ю.К.НЕУМЫВАКИНА

3. Произведение гравитационной постоянной f на массу m тела T положительно fm>0. Масса m>0 связана с функцией плотности распределения вещества ρ(ζ,η,χ)>0 и уровенной поверхностью S формулой ,

(2)

4. Тело T равномерно вращается вокруг оси Oχ с постоянной угловой скоростью ω > 0. Вследствие этого появляется поле сил инерции с потенциалом (3) 5. Поверхность S, является уровенной для потенциала силы тяжести U. Сила тяжести определяется на поверхности S как сумма сил тяготения тела T с потенциалом и сил инерции с потенциалом, определяемым формулой (3). Потенциал определяется формулой , Где

(4) (5)

Соответственно, потенциал силы тяжести на поверхности S в соответствии с формулами (3), (4) и условием 5, имеет вид ,

(6)

где константа на уровенной поверхности потенциала силы тяжести. Константа не зависит от x,y,z, но зависит: от значений параметров ; от формы уровенной поверхности S; от положительной функции ρ(ζ,η,χ)>0 плотности распределения вещества, удовлетворяющей условию 3. 6. Вектор силы тяжести на поверхности S тела направлен противоположно вектору n внешней нормали к поверхности S. Соответствующее условие имеет вид . Отвлекаясь от физического толкования, дадим эквивалентную абстрактную формулировку условиям 4-5 в виде условия, которое было сформулировано Пицетти [1], для определения внешнего гравитационного поля и значения параметра тела T. Условие Пицетти. Значение потенциала поля сил тяготения тела T на его уровенной поверхности S равно

(7) где A та же константа, что и в уравнении (6). Заметим, что условие Пицетти шире, чем условия 4,5, так как оно справедливо и в случае, когда функция плотности распределения вещества ρ(ζ,η,χ) принимает отрицательные значения. Но в этом случае исчезает физический смысл, как самой функции ρ(ζ,η,χ), так и важнейших параметров тела m и ω, что недопустимо. Еще раз подчеркнем, что в условиях 16 (в отличие от условия Пицетти) речь идет о реальном теле, для которого считаются: • Известными масса m>0; постоянная угловая скорость вращения ω>0; геометрическая поверхность S, заданная формулой (1), являющаяся уровенной поверхностью потенциала силы тяжести; • Неизвестными плотность распределения вещества ρ(ζ,η,χ)>0 и постоянное значение потенциала силы тяжести на поверхности S (значение параметра A). Условия 1-6 впервые были введены Стоксом. Он четко представлял, что далеко не у каждого тела указанные выше физические параметры им удовлетворяют, что отметил в формулировке своей теоремы первым словом “если”. В связи с этим, прежде чем ставить и решать задачи физической геодезии, необходимо выяснить, в каких случаях существует тело, удовлетворяющее условиям 1-6. И только для таких тел (т.е. ответа на первый выше поставленный вопрос), используя условия Пицетти , ставить и решать соответствующие задачи. Легко видеть, что условия 1-4 независимы, т.е. значения параметров m > 0, ω > 0 и форма поверхности S могут быть произвольными, независимыми друг от друга. Вместе с тем функция плотности распределения вещества ρ(ζ,η,χ) > 0 связана с массой m > 0 и поверхностью S тела T соотношением (2), а в остальном также произвольна. Существование весьма обширного класса таких положительных функций плотности распределение вещества (и соответствующих тел) достаточно очевидно. Однако, условие 5, вместе с условием не отрицательности функции плотности распределения вещества ρ(ζ,η,χ) > 0, накладывает

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

24


ГЛАВНАЯ ТЕМА: НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ, ПОСВЯЩЕННАЯ ПАМЯТИ ПРОФЕССОРА Ю.К.НЕУМЫВАКИНА

весьма жесткие ограничения на тело T и может оказаться зависимым от условий 1-4. Т.е. если произвольно задать значения параметров m > 0, ω > 0 и форму поверхности S, то может не существовать ни одной положительной функции плотности распределения вещества ρ(ζ,η,χ) > 0, удовлетворяющей условиям 3,4,5,6. В самом деле, условия 1-6 эквивалентны соотношениям:

(8)

где A та же константа, что и в уравнении (6) U- потенциал силы тяжести, определяемый формулой (6). В системе (8), как сказано выше, считается: 1. Параметры m>0, ω>0 и форма поверхности S, заданная соотношением (1), известны; 2. Положительная функция плотности распределения вещества ρ(ζ,η,χ)>0 и параметр A неизвестны. Интегральное уравнение, входящее в систему (8), может не иметь решение вида . Но, в случае существования такого решения, значение параметра A>0 определяется однозначно. Следует заметить, что условие ρ(ζ,η,χ)>0 принципиально. Из него, в частности, следует физический смысл параметров ω>0 и m>0. Игнорирование этого условия, что и делалось дальнейшими после Стокса исследователями, т.е. функция плотности распределения вещества ρ(ζ,η,χ) может принимать и отрицательные значения, приводит к тому, что исчезает физический смысл как самой функции , так и вышеприведенных условий 1-6, а это недопустимо. Таким образом, в общем случае при соблюдении условий 1-6 значения параметров m>0, ω>0 и форма поверхности S тела T могут оказаться зависимыми друг от друга, а система (8) не иметь решения. Т.е. может не существовать ни одного тела, три указанных физических параметров которого удовлетворяют условиям 1-6.

В этом случае для геодезии также представляют большой интерес условия 1-6 (и система (8)) в следующей расширенной постановке: Определить значения (теперь неизвестных) параметров m, ω, A, а также форму поверхности S и положительную функцию плотности распределения вещества ρ(ζ,η,χ)>0 так, чтобы они удовлетворяли условиям 1-6 и соответственно, эквивалентной им системе (8). В такой расширенной постановке система (8) может иметь решение, только если значения неизвестных параметров связанны какими-либо математическими соотношениями, доказательство существования и вывод которых необходимо делать. Очевидно, полученное таким образом тело, удовлетворяющее условиям 1-6, может представить интерес не только для теоретической геодезии, но и для ее практических приложений. Только после того, как доказано существование тела, т.е. получено какое-либо решение системы (8), можно ставить основные задачи физической геодезии. Это определение для тела его: 1. Внешнего гравитационного поля (космическая геодезия, GPS, Глонасс, авиация, и т.д.); 2. Поверхности S (фигуры), заданной уравнением (1), (теория фигуры Земли, картография, и т.д.); 3. Внутреннего строения, т.е. положительной функции плотности распределения вещества (геофизика, поиск и разведка полезных ископаемых внутри Земли и других планет солнечной системы, прогноз и предотвращение землетрясений и т.д.). Первую, основную задачу гравиметрии, впервые поставил и частично решил Стокс. Используя идеологию доказательства теоремы Стокса, можно доказать, что если система (8) имеет не единственное решение, то есть существуют два тела с разными плотностями, удовлетворяющие условиям 1-6, то параметр A один и тот же для обоих тел. Если параметры тела T удовлетворяют условиям 1-6, то фактическое определение потенциала V(x,y,z) его поля сил тяготения сводится (принципиально в случае, когда

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

25


ГЛАВНАЯ ТЕМА: НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ, ПОСВЯЩЕННАЯ ПАМЯТИ ПРОФЕССОРА Ю.К.НЕУМЫВАКИНА

функция плотности распределения вещества ρ(ζ,η,χ)>0 неизвестна, но существует) к решению внешней краевой задачи Дирихле для уравнения Лапласа следующего вида [1,2]: Найти решение V(x,y,z) уравнения Лапласа ∆V=0,

найти регулярную на бесконечности и гармоническую во всем внешнем относительно поверхности S пространстве функцию K(x,y,z). Причем выполнены краевые условия: (13)

(9)

которое: 1. На поверхности S, заданной уравнением (1), принимает вид: (10) где A не зависящая от x,y,z неизвестная постоянная. 2. Удовлетворяет условию регулярности на бесконечности т.е. (11) где r - величина радиуса вектора притягиваемой точки. Окончательно, решение вышеприведенных задач и связанных с ними наук (гравиметрии, теории фигуры Земли, картографии, геофизики и т.д.) необходимо начинать с всестороннего анализа системы (8), включая ее расширенную постановку, т.е. выяснения существования тела T, что эквивалентно непротиворечивости условий 1-6. Это ответ на первый выше поставленный вопрос. Получим ответ на второй вопрос. Пусть система (8) имеет решение, т.е. задано тело Т три указанных физических параметра которого существуют и найдем плотность распределения вещества ρ(ζ,η,χ)>0, обеспечивающих эти параметры. Для этого решим интегральное уравнение, входящее в систему (8), записав его в несколько ином и в более общем виде: (12) определяется где r-дается формулой (5), а на поверхности S и является произвольной непрерывной и заданной функцией. Плотность распределения вещества ρ(ζ,η,χ)>0 неизвестна. Для системы (8) функцию , как показано в работах Стокса, легко определить [1,2,4]. Используя внешнюю краевую задачу Дирихле для уравнения Лапласа, можно

ную

Отсюда легко определить производфункции по направле-

нию внешней нормали к поверхности S. Пусть далее внутри поверхности S за, имедана произвольная функция ющая непрерывные вплоть до поверхности S вторые частные производные. Тогда справедлива формула [4]: (14) Здесь -внутренняя к поверхности S нормаль, r-определена формулой (5), точка лежит вне поверхности S, оператор Лапласа. Взяв внутри поверхности S произвольную гармоническую функцию , и, заменив на получим: (15)

удо-

Пусть теперь функция влетворяет условию ,

(16)

пока произвольна. а функция Тогда формулу (15) можно записать так: (17) Если теперь взять: (18) то на основании равенства (16) справа в равенстве (17) будет стоять потенциал простого слоя, который во внешнем относительно тела Т пространстве будет равен [4] (19)

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

26


ГЛАВНАЯ ТЕМА: НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ, ПОСВЯЩЕННАЯ ПАМЯТИ ПРОФЕССОРА Ю.К.НЕУМЫВАКИНА

Из (19) и (17) получаем во всем внешнем относительно тела Т пространстве тождество: (20) Далее функция (21) где точка лежит внутри поверхности S, на основании теоремы Пуассона [4] является гармонической при любой функции M(ζ, η, χ). На основании первого из равенств (18) и формулы (20) можно заключить, что: (22) Из (22) в силу единственности решения внутренней задачи Дирихле для уравнения Лапласа следует, что (23) во всех точках внутри поверхности S. Окончательно, доказана теорема1: при любой дважды непрерывно дифференцируемой функции , определенной внутри поверхности S, и, удовлетворяющей условиям: (24) Функция (25) является решением интегрального уравнения (12) и задает плотность распределения вещества тела, значения потенциала которого на его поверхности определяются первой из формул (24). При этом внутри поверхности S, где находится точка на основании равенства (23) имеет место тождество: (26) Для геодезии, теорему 1 можно сформулировать в виде теоремы 2: Если на поверхности S функция M удовлетворяет граничным условиям (24), с определенной выше функцией K, и является , то она предрешением неравенства ставляет внутренний потенциал тела с поло-

жительной функцией плотности распределения вещества, определяемой формулой (25). Т.е. получены достаточные условия существования решения интегрального уравнения (12). Пусть теперь функция является решением интегрального уравнения (12). Тогда существует функция ,

(27)

находится внутри поверхгде точка ности S и которая очевидным образом удовлетворяет условиям (24), (25). В силу теоремы Пуассона, примененной к равенству (27), выполнено и условие (25). частное решение Обозначим через неоднородного интегрального уравнения (12). Тогда общее решение складывается из части ного решения неоднородного уравнения общего решения однородного уравнения , которое, как показано в работе [4], а также выше, имеет вид: (28) где M произвольная функция, определенная и непрерывная внутри поверхности S вместе со своими частными производными второго порядка. Следовательно, плотность распределения вещества внутри поверхности S в самом общем виде дается формулой: (29) где

определяется формулой (28). Плотность распределения вещества в виде функций (28), (29) определяется структурой внешнего гравитационного поля тела Т. Существование и тем более однозначное определение тел, удовлетворяющих условиям 1-6, как можно увидеть из равенств (28), (29) непростой вопрос и требует своего решения. Этот вопрос принципиально стоит перед геофизиками, занимающимися внутренним строением Земли. Таким образом, равенства (28), (29) при любой дважды непрерывно дифференци, определенной руемой функции внутри поверхности S, дают в самом общем виде решение интегрального уравнения (12),

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

27


ГЛАВНАЯ ТЕМА: НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ, ПОСВЯЩЕННАЯ ПАМЯТИ ПРОФЕССОРА Ю.К.НЕУМЫВАКИНА

и, вместе с тем, очевидным образом системы (8). Однако, как в работах Стокса, так и в последующих исследованиях, включая современных [1,2]: 1. Система (8), т.е. существование физического тела, а также плотность распределения вещества, вообще не только не учитывались, но даже не упоминались; 2. Не выяснялась связь условий 1-6 с теорией фигуры Земли, по той причине, что внешнее гравитационное поле тела неоднозначно, а то и вообще не определяет его внутреннее строение и, тем более, поверхность. Однако, как показано выше, в расширенной постановке условий 1-6, и эта связь возможна; 3. Ни слова не сказано о фактическом нахождении функции плотности распределения вещества, даже если тело существует. То есть, геофизическое направление важнейших условий 1-6 исчезло, что повлекло за собой разрыв между геофизикой и высшей геодезией, теорией фигурой Земли и т.д. Вместе с тем нельзя считать, что они забыты геодезистами, поскольку, в работе [2, глава 2.7, стр.67], посвященной уровенному эллипсоиду говорится дословно: «Основным здесь является то, что постулируя уровенный эллипсоид как эквипотенциальную поверхность нормального гравитационного поля и задавая общую массу M, мы тем самым полностью и однозначно определяем нормальный потенциал U. Точное распределение плотности внутри эллипсоида, создающего потенциал U, не имеет значения, и знать его не требуется. В действительности, нам не известно ни одного приемлемого распределения масс для уровненного эллипсоида (Moritz 1990: гл. 5). Pizzeti (1894) безуспешно использовал однородное распределение плотности в сочетании с поверхностным слоем отрицательной плотности, что довольно «неестественно». Несмотря на сказанное, и, по всей вероятности осознанно, в основу современной теоретической геодезии ставится и используется модель (уровенный эллипсоид), физическое существование которого неизвестно. Не ясно четыре произвольных параметра (масса m>0, угловая скорость вращения ω>0, большая и малая полуоси) уровенного эллипсоида удовлетворяют системе (8) или нет. Т.е. ис-

пользуемый уровенный эллипсоид физически существует или это абстрактная математическая модель, не имеющая никакого отношения к геодезии. Также осознанно, в приведенной и в остальных аналогичных работах, эта модель используется и трактуется как реальное эллипсоидальное тело, посчитав возможное отсутствие физической модели не имеющим значения. Далее по предположению авторов, реальные эллипсоидальные тела представляют все уровенные эллипсоиды (Гельмерт 1901 – 1909год, Кассинис 1930год, И.Д.Жонголович 1952год и т.д. по сей день). Однако, согласно сказанному, все эти предположения требуют доказательств. Рассмотрение в приведенном выше смысле системы (8), четко выделяет три направления исследований: 1. Если

системы (8) имеет решение , то тело T существует и для него можно определить все его характеристики (гравитационное поле, и т.д. - гравиметрия). 2. Используя расширенную постановку, можно выделить класс поверхностей, заданных уравнением (1), удовлетворяющих системе (8), (теория фигуры Земли и других планет солнечной системы). 3. В пунктах 1 и 2 функцию плотности распределения вещества не обязательно знать, но факт существования хотя бы одной такой функции необходимо иметь. 4. Определить класс, структуру и функцию плотности распределения вещества , что невозможно осуществить измерениями вне тела и на его поверхности (геофизика - внутреннее строение Земли и планет солнечной системы).

В пункте 3 существование, знание и однозначность функции плотности распределения вещества необходимы. Это требуется для того, чтобы внутреннее строение каждого конкретного тела, с чем мы имеем дело на практике, определялось однозначно. И тут встает еще одна нерешенная задача. Какие дополнительные (граничные) условия следует наложить на решение (параметры) системы (8), в том числе в ее расширенной постановке, чтобы оно существовало и определялось однозначно.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

28


ГЛАВНАЯ ТЕМА: НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ, ПОСВЯЩЕННАЯ ПАМЯТИ ПРОФЕССОРА Ю.К.НЕУМЫВАКИНА

Каждое из этих направлений может быть подразделено на свои направления. На сегодняшний день мы не знаем существование и тем более точное решение ни одной системы (8), т.е. неизвестно ни одного тела, параметры и ρ(ζ,η,χ)>0 которого удовлетворяют системе (8). Однако, используя расширенную постановку системы (8), в работе [3] получено такое тело. Но оно пока не получило практического приложения в геодезии. Таким образом, получено нефредгольмовское интегральное уравнение (8), позволяющее: 1. Доказать существование и найти функцию плотности распределения вещества тела, при котором его поверхность S будет уровенной для потенциала поля силы тяжести. 2. Ставить в новой расширенной постановке главные задачи геофизики, физической геодезии и т.д. Это позволит находить тела,

поверхности которых являются уровенными для потенциала поля силы тяжести. 3. Получать функции плотностей и уравнения фигур тел, создающих вне заданной и охватывающей эти тела поверхности S, одинаковое известное гравитационное поле. Литература 1. П.Пицетти, «Основы механической теории фигуры планет», ГТТИЗ, Москва, 1933, Ленинград. 2. Бернхард Гофман-Велленгоф, Гельмут Мориц, Физическая Геодезия, МИИГАиК, Москва, 2007г. 3. Кочиев А.А., Б.Х.А.Васкез, «Связь между Стоксовыми постоянными и ее следствия», Известия Вузов. Геодезия и аэрофотосъемка, Москва, №3, 2008г. Стр.10-19. 4. Л. Н. Сретенский, Теория ньютоновского потенциала, ГИФМЛ, Москва, 1946.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

29


ГЛАВНАЯ ТЕМА: НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ, ПОСВЯЩЕННАЯ ПАМЯТИ ПРОФЕССОРА Ю.К.НЕУМЫВАКИНА

УДК 528.7

ОБЗОР РОССИЙСКИХ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В ЦЕЛЯХ СОВРЕМЕННОЙ ФОТОГРАММЕТРИИ И КАРТОГРАФИИ THE REVIEW OF THE RUSSIAN PILOTLESS AIRCRAFT APPLIED WITH A VIEW OF A MODERN PHOTOGRAMMETRY AND CARTOGRAPHY

Варварина Е.А. / Varvarina E.A. Аспирант кафедры аэрофотогеодезии, Государственный Университет по землеустройству, ведущий специалист отдела развития ОАО «ОПИН» / Post-graduate student to chair airphotogeodesy, The State University Of Land Use Planning, The leading expert of department of development OPIN Тел.: 8(916)718-37-17, 8(910)441-43-98 E-mail: varvarinakatya@rambler.ru

Аннотация. В данной работе приведен обзор всех

типов беспилотных летательных аппаратов. Также приведен сравнительный анализ российских беспилотных летательных аппаратов, применяемых в целях современной фотограмметрии и картографии. Приведена схема строения одного из самых популярных беспилотных летательного аппаратов, с описанием составных частей.

Abstract. In the given work the review of all types of pilotless flying machines is resulted. Also the comparative analysis of the Russian pilotless flying machines applied with a view of modern photogrammetry and cartography is resulted. The scheme of a structure of one of the most popular pilotless flying devices, with the description of components is resulted.

Ключевые слова: фотограмметрия, картография, беспилотные летательные аппараты, беспилотная авиация, экспериментальная авиация.

Keywords: photogrammetry, cartography, pilotless flying machines, pilotless aircraft, experimental aircraft.

Несмотря на появление воздушного лазерного сканирования и общее развитие технологий сбора информации о земле, крупномасштабное картографирование сравнительно небольших участков с размерами до 30 квадратных километров до сих пор является проблемным. Причины заключаются в том, что данные такой точности пока не могут быть получены по результатам космических съемок, применение наземных съемок на участках более 1 квадратного километра не отвечают требованиям оперативности и требуют вложения значительных средств, а использование метода воздушного лазерного сканирования для съемки участков до 10 квадратных километров является экономически нецелесообразным. В тоже время практика показывает, что часто аэрофтоснимки и карто-материалы небольших участков, площадью до 30 квадратных километров, в масштабе 1:5000 и

крупнее являются востребованными для таких целей как: • • •

ландшафтное проектирование; разработка архитектурных и экологических решений; проектирование локальных линейных сетей (линий электропередач, автомобильных дорог местного назначения, газо- и нефтепроводов); оценка рентабельности и другое.

Решение подобных задач существенно упрощается при наличии крупномасштабной аэрофотосъемки. В связи с этим беспилотные летательные аппараты приобрели широкую популярность. Развитие вычислительной техники и цифровых технологий обработки сигналов позволило существенно повысить, качество, скорость и объемы обработки изображений, обеспечить их передачу на большие расстояния.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

30


ГЛАВНАЯ ТЕМА: НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ, ПОСВЯЩЕННАЯ ПАМЯТИ ПРОФЕССОРА Ю.К.НЕУМЫВАКИНА

Оптические системы в беспилотной летательной технике применяются для:

Как правило, жесткая связь оптической оси устройства с конструкцией летательного аппарата используется для авиаци• мониторинга местности; онных аппаратов и оптических устройств об• получение детального изображения зора передней или другой полусфер летательучастков местности и объектов, находяного аппарата. Термин "жесткая связь" являщихся на них; ется условным, практически все оптические • обнаружения объектов, находящихся на устройства, устанавливаемые в конструкцию местности и визуально невидимых. летательного аппарата, имеют возможность некоторого углового перемещения для комТехнические системы реализуются в пенсации углового положения летательного виде системы оптических устройств, размеаппарата относительно поверхности земли и щаемых либо непосредственно на корпусе угловых колебаний самолета относительно летательного аппарата и жестко связанных с осей нормальной системы координат. его конструкцией, либо с помощью гиро стаДалее в табл.1 приведен обзор беспибилизированных платформ, обеспечивающих лотных летательных аппаратов Российского поворот оптических осей устройств в любую производства: сторону с заданной скоростью. Таблица 1. Обзор беспилотных летательных аппаратов Российского производства Модель Т23 «Элерон» Инспектор-301 «Орлан-3М» ZALA 421-06

Размах крыла, м

Длина, м

1,47 1,5

0,45

1,77

1,57

Высота, м

Масса, кг

0,57

3,4 6,5 7,0 12

Т23 «Элерон» — комплекс дистанционного наблюдения. Предназначен для наблюдения наземной обстановки и объектов с воздуха. Разработка завершена в 2003 году компанией «ЭНИКС». Имеет несколько модификаций. В состав комплекса входят: пусковое устройство Т23П, беспилотный летательный аппарат (БПЛА) Т23Э, портативная наземная станция управления (НСУ) Т23У. Беспилотный летательный аппарат сконструирован складным, что предоставляет возможность его хранение в контейнере размерами не более 0,9×0,5×0,12 м. Оснащён электрическим двигателем с толкающим винтом, установлена стабилизированная ТВ система, цифровая фотокамера и передающая аппаратура. Старт беспилотного летательного аппарата производится с использованием резинового жгута, который обеспечивает аппарату необходимую взлетную скорость, посадка осуществляется с использованием парашютной системы с высот от 30 м. Комплекс предусматривает обслуживание расчетом из двух человек.

Средняя скорость, Км/ч 85 105 110 50

Продолжительность полета, минут 85 120 180 90

Высота полета, м 3000 4000 7000 2000

Комплекс может использоваться днем при скорости ветра до 15 м/с, температуре от минус 30 до плюс 45 градусов и влажности 98 %. В 2007 году принят на снабжение МЧС РФ. Сотрудниками МЧС используется для обнаружения лесных и ландшафтных пожаров, при возникновении различных ЧС и для поиска пропавших людей. Инспектор-301 — российский беспилотный летательный аппарат дистанционного зондирования, разработан в ЗАО «Аэрокон». Предназначен для ведения воздушной разведки, аэрофотосъёмки. Конструктивно представляет собой микро-беспилотный летательный аппарат , выполненный по схеме бесхвостка, с толкающим воздушным винтом, вращаемым электродвигателем. Целевая аппаратура включает в себя микросхемы передачи информации, а также малогабаритную видеокамеру переднего или панорамного обзора со стабилизацией по крену (не менее 520 TV-линий) или цифровым фотоаппаратом (10 мегапикселей). Запуск аппарата осуществляется с помощью резино-механической катапульты. Особенностью конструкции беспилотного летательного аппарата является пол-

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

31


ГЛАВНАЯ ТЕМА: НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ, ПОСВЯЩЕННАЯ ПАМЯТИ ПРОФЕССОРА Ю.К.НЕУМЫВАКИНА

ностью отклоняемый киль — подобная конструкция реализована в самолётах Ту-160 и ПАК ФА. Получение информации с беспилотного аппарата и выдача ему команд осуществляется через блок управления, реализованный на базе портативного персонального компьютера. «Орлан-3М» — беспилотный летательный аппарат для проведения видеосъемки. Беспилотный летательный аппарат «Орлан-3М» предназначен для использования в качестве носителя при разработке авиационных комплексов для выполнения аэрофотои видеосъемки панорамной и плановой, а также для других похожих задач. Конструктивное исполнение с модульной архитектурой позволяет оперативно менять полезные нагрузки беспилотного летательного аппарата и варьировать состав бортового оборудования. А герметичное исполнение модуля системы управления и полезной нагрузки существенно продлевает срок службы дорогостоящего оборудования при регулярной эксплуатации беспилотного летательного аппарата. Высокая устойчивость и хорошая управляемость допускают использование беспилотного летательного аппарата "Орлан-3М" в сложных метеоусловиях и с ограниченных площадок. Компоновочная схема с силовой установкой на пилоне беспилотного летательного аппарата, наилучшим образом соответствуют решаемым задачам и обеспечению безопасности персонала. Дополнительный объем внутри консолей крыла беспилотного летательного аппарата позволяет разместить на борту широкий спектр контрольноизмерительной аппаратуры. Информационно-измерительная аппаратура и САУ АПС 2.2 обеспечивают видео- и фотосъемку в сочетании с регистрацией текущих параметров (координаты, высота, номер кадра и т.д.), что значительно облегчает последующую обработку, а главное, позволяет автоматизировать процесс сшивки отдельных кадров. На беспилотном летательном аппарате устанавливаются фотокамера, видеокамера, тепловизор и гиростабилизированная телевизионная камера.

Наличие генератора на борту беспилотного летательного аппарата позволяет использовать активные нагрузки в течение всего полета. С одного НПУ обеспечивается одновременное управление до 4 беспилотных летательных аппаратов. Любой беспилотный летательный аппарат может работать в качестве ретранслятора для остальных. ZALA 421-06 — беспилотный вертолёт компании «Беспилотные системы» (Ижевск), предназначенный для аэрофотосъёмки, трансляции и ретрансляции теле- и радиосигналов, проведения экологических экспериментов, доставки медикаментов, продуктов и почты при оказании экстренной помощи в процессе ликвидации аварий и катастроф в труднодоступных и опасных для человека местах, а также для инженерной, радиационной, химической и биологической разведки. Бортовое оборудование ZALA 421-06 включает инфракрасную и электрооптическую камеры. В качестве опциональной полезной нагрузки используются детекторы радиации, химических газов и громкоговоритель. Передача данных на станцию управления аппаратом осуществляется в режиме реального времени по защищенному цифровому каналу. Далее на примере ZALA 421-06 рассмотрим строение беспилотного летательного аппарата и принцип его действия. В табл.2 представлен состав комплекса беспилотного летательного аппарата. На рис.1 представлена схема беспилотного летательного аппарата. Система автоматического управления беспилотного летательного аппарата (автопилот) установленная внутри планера представляет контейнер с разъемом. Внутри контейнера размещена плата с датчиками стабилизации платформы в трех плоскостях и чипами управления. Автопилот поддерживает два режима полета: полуавтоматический и автоматический. Полетное задание загружается в автопилот до взлета, но, при этом в него можно внести изменения, вплоть до полного обновления полетного задания на любом этапе полета. Автопилот передает в режиме реального времени по каналу радиосвязи координаты GPS, напряжение питания, угловое положение аппарата в пространстве, скорость

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

32


ГЛАВНАЯ ТЕМА: НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ, ПОСВЯЩЕННАЯ ПАМЯТИ ПРОФЕССОРА Ю.К.НЕУМЫВАКИНА

беспилотного летательного аппарата, скорость ветра, высоту полета над подстилающей поверхностью от точки старта. При нарушении канала передачи телеметрии авто-

пилот автоматически проводит процедуру возврата беспилотного летательного аппарата к точке старта. Таблица 2

Состав комплекса беспилотного летательного аппарата Наименование

Количество

НСУ в кейсе (ноутбук, монитор, джойстик, видеорегистратор, кабель питания НСУ)

1

Антенно фидерное устройство

1

Контейнер транспортировочный беспилотного летательного аппарата

1

Беспилотный самолет с парашютом

2

Полезная нагрузка видеокамера

1

Полезная нагрузка фотоаппарат

2

Полезная нагрузка тепловизор

1

Катапульта эластичная с буром в чехле

1

Зарядное устройство в кейсе

1

АКБ 10 Ач

4

Запасные части и инструменты

1

Рис.1. Схема беспилотного летательного аппарата Бортовая радиосистема беспилотного летательного аппарата / Модем состоит из передатчика видеоинформации и приемопередатчика телеметрической информации и команд управления. Видео передатчик бывает цифровой или аналоговый. Малогабаритный автономный маяк встроенный в планер, представляет собой радиопередатчик со штыревой антенной длинной 170 мм и позволяет при аварийной посадке беспилотного летательного аппарата вне зоны видимости обнаружить его на удалении до 3 км. Характеристики маяка: Питание – литиевый элемент питания типа CR 2032 3V; Время работы – 20 ч. (от нового элемента питания); Масса с элементом питания – 9,5 г. Для включения маяка необходимо установить в него элемента питания и замкнуть контакты заглушкой-перемычкой.

Источник питания беспилотного летательного аппарата - Аккумуляторная батарея состоит из литий-полимерных аккумуляторов (банок), собранных в единый блок АКБ. Предприятие-изготовитель гарантирует сохранение емкости, без существенного снижения, на 50 циклов «заряд-разряд» и в течение одного года с момента первого заряда, при соблюдении режимов хранения и эксплуатации. Температурный диапазон работы аккумулятора, составляет от -30°C до +40°C. Силовая установка беспилотного летательного аппарата - воздушный винт. Силовая установка беспилотного летательного аппарата ZALА 421-06 - синхронный электродвигатель с системой управления. ZALА 421-06 состоит из лопастей, соединенных ступицей. Ступица при помощи цангового зажима крепится на вал синхронного элек-

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

33


ГЛАВНАЯ ТЕМА: НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ, ПОСВЯЩЕННАЯ ПАМЯТИ ПРОФЕССОРА Ю.К.НЕУМЫВАКИНА

тродвигателя беспилотного летательного аппарата. Система посадки беспилотного летательного аппарата (парашют) состоит из установленного в планере механизма открытия крышки парашютного отсека, подвеса стабилизации положения аппарата при спуске на парашюте с амортизатором и парашюта с крышкой отсека.

Литература 1. Зинченко О.Н. Беспилотные летательные аппараты: применение в целях аэрофотосъемки для картографирования. Часть 1 2. www.uvs-international.org 3. Салычев О.С. Автопилот БПЛА с инерциальной интегрированной системой — основа безопасной эксплуатации беспилотных комплексов. Портал «Беспилотная авиация».

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

34


ГЛАВНАЯ ТЕМА: НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ, ПОСВЯЩЕННАЯ ПАМЯТИ ПРОФЕССОРА Ю.К.НЕУМЫВАКИНА

УДК 528.7

ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ В АЭРОГЕОДЕЗИЧЕСКОМ ПРОИЗВОДСТВЕ FEATURES OF USE OF PILOTLESS AIRCRAFT IN AERO GEODETIC PRODUCTION Буздина А.М. / Buzdina A.M. Инженер компании ООО “Питер Газ», выпускница МИИГАиК / Post graduated study of chair “Geodesy and geoinformatics”, The State University of Land Use Planning Тел. (495)784-71-61 E-mail: annabuzdina@mail.ru

Аннотация. Аэрофотосъемка давно прочно вошла в геодезическое производство. Современное расширение научных познаний и как следствие расширение спектров человеческих интересов выявляет всё новые пути получения достоверных данных. Кроме традиционных методов съемки с пилотируемых воздушных средств применяют съемку с беспилотных летательных аппаратов. Применение беспилотных летательных аппаратов имеет свои особенности, как при производстве съемки, так и при обработке полученных данных. Ключевые слова: Аэрофотоснимок, беспилотный летательный аппарат, калибровка фотокамеры, беспилотная авиационная система.

Получение геопространственных цифровых аэрофотоснимков участков земной поверхности и находящихся на ней объектов с любых летательных аппаратов с использованием аэрофотосъёмочных систем и модулей давно нашло применение в геодезическом производстве. Аэрофотоснимки пользуются популярностью особенно с середины весны и до начала опадения листвы, т.к. получаемые кадры передают всю реальную картинку местности со всеми мельчайшими дорогами, тропами, а так же наиболее полно характеризуют растительность. Кроме традиционных летательных аппаратов для производства съемки стали применять беспилотные летательные аппараты. Беспилотники зарекомендовали себя как эффективное средство разведки, сопровождения боя, для выполнения прочих боевых задач в ходе военных операций армиями США и Израиля. Основными предпосылками применения БПЛА в качестве фотограмметрического инструмента являются недостатки традиционных

Abstract. Aerial view of the long time firmly established in the surveying industry. The current expansion of scientific knowledge and as a consequence of expanding the range of human interests reveals new ways of obtaining reliable data. In addition to traditional methods of photography from manned aerial vehicles used to shoot with unmanned aerial vehicles. The use of unmanned aerial vehicles has its own characteristics as in the manufacture of recording and processing the data. Keywords: Aerial view, unmanned aerial vehicle, calibration of the camera, Unmanned Aircraft System.

способов получения данных с помощью космических спутников (космическая съемка), воздушных пилотируемых аппаратов (аэрофотосъемка), геодезических изысканий (геодезическая съемка). Данные спутниковой съемки позволяют получить снимки с максимальным общедоступным разрешением 0,5м, что недостаточно для крупномасштабного картирования. Так же не всегда удается подобрать безоблачные снимки из архива, в отношении компактных участков нет гибкой ценовой политики. В случае съемки под заказ теряется оперативность получения данных. Традиционная аэрофотосъемка проводится с помощью самолетов (Ту-134, Ан-2, Ан-30, Ил-18, Cesna, L-410) или вертолетов (Ми-8Т, Ка-26, AS-350), требует высоких экономических затрат на обслуживание и заправку, что приводит к повышению стоимости конечной продукции. Ее особенно неэффективно применять там, где с небольшой высоты надо прове-

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

35


ГЛАВНАЯ ТЕМА: НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ, ПОСВЯЩЕННАЯ ПАМЯТИ ПРОФЕССОРА Ю.К.НЕУМЫВАКИНА

сти фотосъемки территории, ограниченной по своей протяженности и площади. Альтернативная – геодезическая съемка требует больших трудовых и материальных затрат, а также отсутствует возможность проводить наблюдения в труднодоступных и опасных районах. Аэрофотосъемка с БПЛА принципиально не отличается от съемки с «больших самолетов», но имеет определенные особенности, которые мы далее рассмотрим. Основными преимуществами съемки с БПЛА перед классической АФС являются: • • • • • • • •

Компактность и съемные модули; Возможность старта и посадки на ограниченной территории; Отсутствие необходимости в специально подготовленных аэродромах; Возможность маловысотной съемки (ниже границы облаков); Мобильность и оперативность в эксплуатации; Независимость использования; Бесшумность; Простота в обслуживании и т.д.

Существует ряд признаков для определения аэрофотосъемочных БПЛА, применяемых в целях картографирования. 1. Тип конструкции: БПЛА самолетного или вертолетного типа. 2. Способ управления: автоматический или полуавтоматический. 3. БПЛА для аэрофотосъемки в целях картографирования должен иметь на своем борту полноценный автопилот, способный выдерживать параметры съемки (маршрут, углы наклона фотоаппарата, процент продольного и поперечного перекрытия, высоту и т.д.) даже при малой массе аппарата в широком диапазоне метеоусловий. 4. Полезная нагрузка: откалиброванная цифровая автоматическая фотокамера (возможно в качестве дополнения видеокамера, тепловизор и ИК-камера). 5. Это должны быть модели БПЛА, летающие на высотах до 4,5км. Для еще более точного определения БПЛА, которые применяются для картографирования, необходимо подробнее остановиться

на такой важной характеристике как способ управления БПЛА. Существует следующие способы: Ручное управление оператором (или дистанционное пилотирование) с дистанционного пульта управления в пределах оптической наблюдаемости или по видовой информации, поступающей с видеокамеры переднего обзора. При таком управлении оператор прежде всего решает задачу пилотирования: поддержание нужного курса, высоты и т.д. Автоматическое управление обеспечивает возможность полностью автономного полета БЛА по заданной траектории на заданной высоте с заданной скоростью и со стабилизацией углов ориентации. Автоматическое управление осуществляется с помощью бортовых программных устройств. Полуавтоматическое управление (или дистанционное управление) — полет осуществляется автоматически без вмешательства человека с помощью автопилота по первоначально заданным параметрам, но при этом оператор может вносить изменения в маршрут в интерактивном режиме. Таким образом, оператор имеет возможность влиять на результат функционирования, не отвлекаясь на задачи пилотирования. Ручное управление может быть одним из режимов для БПЛА, а может быть единственным способом управления. БПЛА, лишенные каких-либо средств автоматического управления полётом — радиоуправляемые авиамодели — не могут рассматриваться в качестве платформы для выполнения серьезных целевых задач. Последние два способа в настоящее время являются наиболее востребованными, т.к. предъявляют наименьшие требования к подготовке персонала и обеспечивают безопасную и эффективную эксплуатацию систем беспилотных летательных аппаратов. Полностью автоматическое управление может быть оптимальным решением для задач аэрофотосъемки заданного участка, когда нужно снимать на большом удалении от места базирования вне контакта с наземной станцией. В то же время, поскольку за полет отвечает лицо, осуществляющее запуск, то возможность влиять на полет с наземной станции может помочь избежать внештатных ситуаций. Для выполнения специальных задач, в частности для аэрофотосъемки, БПЛА должен

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

36


ГЛАВНАЯ ТЕМА: НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ, ПОСВЯЩЕННАЯ ПАМЯТИ ПРОФЕССОРА Ю.К.НЕУМЫВАКИНА

рассматриваться в совокупности с его приборным оснащением и полезной нагрузкой, для чего введен термин беспилотная авиационная система (БАС). БАС, помимо БПЛА, состоит из бортового комплекса управления, полезной нагрузки и наземной станции управления. 1. Бортовой комплекс: • Интегрированная навигационная система; • Приемник спутниковой навигационной системы; • Автопилот. Задачи автопилота: пилотирование, автоматический полет по заданному маршруту, автоматический взлет и заход на посадку, поддержание заданной высоты и скорости полета, стабилизация углов ориентации, принудительная посадка в случае отказа двигателя или прочих серьезных неполадок. • Программное управление бортовыми системами и полезной нагрузкой, например: стабилизация видеокамеры и синхронизация по времени и координатам срабатывания затвора фотоаппарата, выпуск парашюта. • Накопитель полетной информации. 2. К полезной нагрузке для задач аэрофотосъемки относится цифровая фотокамера, как дополнение могут использоваться видеокамера, тепловизор, ИК-камера. 3. Функции наземного пункта управления: слежение за полетом; прием данных; передача команд управления. Выполнение аэрофотосъемки с целью профессионального картографирования предъявляет повышенные требования к выходным данным, а именно к выдерживанию геометрических параметров съемки. Небольшие БПЛА экономичны в эксплуатации и портативны, однако менее стабильны с этой точки зрения. Как следствие, блоки снимков, полученные с БПЛА, обладающие отличной детальностью, яркостью и контрастом могут иметь низкое фотограмметрическое качество с точки зрения традиционных фотограмметрических пакетов. Для строгой фотограмметрической обработки данных аэросъемки и получения максимально точных результатов необходимо, чтобы снимки в одном маршруте имели тройное перекрытие, а перекрытие между снимками соседних маршрутов при площадной съемке со-

ставляло не менее 20%. На практике, при съемке с БПЛА эти параметры выдерживаются далеко не всегда. Полет БПЛА не устойчив, на него влияют порывы ветра, турбулентность и другие возмущающие факторы. Если съемку с обычных самолетов планируют с перекрытием вдоль маршрута 60%, а между маршрутами 2030%, то проектировать съемку с БПЛА следует с перекрытием вдоль маршрутов 80%, а между маршрутами — 40%, чтобы, по возможности, исключить разрывы в фототриангуляционном блоке. В аэрофотогеодезическом производстве используются классические аэрофотоаппараты (АФА): LMK, АФА-ЕЭ, АФА-ТЭС, RC и другие, которые устанавливаются на пилотируемые летательные аппараты. Использование бытовых камер имеет как преимущества (невысокая стоимость, легкость замены при «жесткой посадке»), так и недостатки. Основным недостатком является то, что бытовые камеры изначально не откалиброваны — неизвестны их точные фокусные расстояния, главная точка, дисторсия. При этом нелинейные искажения оптики (дисторсия), допустимые при бытовой съемке, могут составлять до нескольких десятков пикселей, что на порядок снижает точность результатов обработки. Однако такие камеры могут быть откалиброваны в лабораторных условиях, что позволяет получать точности обработки, практически такие же, как и для профессиональных малоформатных фотограмметрических камер. Предпочтительней устанавливать на такие камеры объективы с фиксированным фокусным расстоянием. При съемке следует выставлять фокусировку на бесконечность и отключать функцию «автофокуса». Второй недостаток используемых на БПЛА камер, в отличие от профессиональных фотограмметрических камер, используется щелевой затвор, в результате чего экспозиция разных частей изображения производится в разные моменты времени и соответствует разным положениям носителя. Такие ошибки могут накапливаться в процессе фотограмметрического сгущения (уравнивании) при съемке протяженных территорий. Для того чтобы уменьшить влияние этого эффекта и для ликвидации «смаза» снимков, следует осуществлять съемку с БПЛА с наименьшими возможными выдержками (не длиннее 1/250c, максимальная выдержка зависит от высоты). Ча-

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

37


ГЛАВНАЯ ТЕМА: НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ, ПОСВЯЩЕННАЯ ПАМЯТИ ПРОФЕССОРА Ю.К.НЕУМЫВАКИНА

стично проблему щелевого затвора могли бы решить камеры с центральным затвором. Тем не менее, чтобы избежать «смаза», выдержки все равно следует ограничивать. Снимки цифровых камер, как любительских, так и профессиональных, имеют прямоугольную форму. «Выгоднее» располагать камеру так, чтобы длинная сторона снимка располагалась поперек полета — это позволяет снимать большую площадь при той же длине маршрута. Съемку следует производить с максимальным качеством — с наименьшим jpeg сжатием или в RAW. Современный уровень развития навигационных средств позволяет производить измерения элементов внешнего ориентирования (ЭВО) непосредственно в процессе съемки. Часто этого достаточно, чтобы производить обработку без использования опорных точек. В любом случае, наличие таких данных значительно упрощает обработку и позволяет выполнять некоторые этапы обработки полностью в автоматическом режиме. Если при съемке использовался двухдиапазонный GPS приемник в дифференциальном режиме (или PPP обработка данных GPS), то требуется минимальное число опорных точек для получения наиболее точных результатов обработки, обычно достаточно 1-2 точки на 100 снимков, в ряде случаев обработку можно проводить без опорных точек. В случае, когда нет точных центров проекции, требования к планово-высотному обоснованию стандартные: одна планово-высотная точка на 6-10 базисов съемки. Обработка аэрофотосъемки с БПЛА в цифровых фотограмметрических системах (ЦФС) в целом аналогична обработке аэрофотосъемки с «больших самолетов». Однако особенности данных с борта БПЛА часто не позволяют использовать автоматические процедуры стандартных пакетов. Съемка с борта БПЛА производится с увеличенными перекрытиями. Нестабильность полета летательного аппарата иногда может привести к очень большим перекрытиям между соседними снимками, что вызывает сложности в стандартных фотограмметрических пакетах. Широкое применение беспилотников для профессиональной картографической аэрофотосъемки возможно при консолидации усилий как производителей БПЛА (в том числе производителей полноценного бортового оборудо-

вания), так и разработчиков профессионального фотограмметрического программного обеспечения. С одной стороны должно повышаться качество съемки, с другой стороны программные пакеты должны быть доработаны в сторону снижения требований к входным данным в случае работы со снимками, полученными с БПЛА. Одним из сдерживающих факторов внедрения БПЛА для решения перечисленных выше задач является отсутствие у большинства организаций практического опыта их использования, а также отсутствие теоретически обоснованных рекомендаций по выбору съемочной аппаратуры для БПЛА и параметров выполняемой с их помощью аэрофотосъемки. Использование БПЛА в качестве аэросъемочной платформы имеет большие перспективы при съемке небольших по протяженности площадных объектов и при съемке линейных объектов. Данные с БПЛА позволяют получать качественные картографические материалы (пространственные данные) при следующих условиях: • • • • • •

• • •

выполнении определенных требований к съемочной аппаратуре и процессу съемки (гарантия достаточности перекрытий); строгой фотограмметрической обработке. Для получения максимальной точности результатов съемки необходимо: использовать на БПЛА калиброванные камеры; производить съемку с выдержкой не длиннее 1/250с; использовать объективы с фиксированным фокусным расстоянием. Если это невозможно, следует фиксировать увеличение (Zoom). Съемка должна производиться с фокусировкой на бесконечность и с отключенным режимом автофокусировки. Проектировать съемку с увеличенными перекрытиями (80% вдоль, 40% поперек маршрута). Желательно использовать камеры с центральным затвором. Желательно использовать двухдиапазонные GPS приемники на борту и дифференциальный режим измерений.

В целом, использование БПЛА для аэросъемки и для получения материалов картогра-

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

38


ГЛАВНАЯ ТЕМА: НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ, ПОСВЯЩЕННАЯ ПАМЯТИ ПРОФЕССОРА Ю.К.НЕУМЫВАКИНА

фической точности показывает экономическую эффективность и является оперативным. Для широкого внедрения такой аэросъемки требуется координация усилий как производителей БПЛА, так и пользователей их эксплуатирующих, а также разработчиков цифровых фотограмметрических систем.

2.

Литература

4.

1.

Беспилотные летательные аппараты: применение в целях аэрофотосъемки для картографирования (часть 1) О.Н. Зинченко, «Ракурс», Москва, Россия

3.

5.

Беспилотные летательные аппараты: применение в целях аэрофотосъемки для картографирования (часть 2) А.Ю. Сечин, М.А. Дракин, А.С. Киселева, «Ракурс», Москва, Россия Геоинформатика технологический центр http://www.tc-geo.ru/uslugi/ Институт телекоммуникаций. http://www.itain.spb.ru/aerial-photography Профессиональная аэрофотосъемка FLYPHOTO http://www.fly-photo.ru/index.htm © Буздина А.М., 2012

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

39


ГЛАВНАЯ ТЕМА: НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ, ПОСВЯЩЕННАЯ ПАМЯТИ ПРОФЕССОРА Ю.К.НЕУМЫВАКИНА

УДК 528.4

ПРОБЛЕМЫ ПОДГОТОВКИ МЕЖЕВОГО ПЛАНА ПРИ ПОСТАНОВКЕ ОБЪЕКТА НЕДВИЖИМОСТИ НА КАДАСТРОВЫЙ УЧЕТ SURVEYING THE PROBLEM OF PREPARING A PLAN FOR STAGING THE PROPERTY TO THE CADASTRE

Авдеева М.В. / Avdeeva M.V. Студентка II курса факультета Земельного кадастра, Государственный университет по землеустройству / Student of the II course the faculty “Land cadastre”, The State University of Land Use Planning E-mail: mashka9955@mail.ru

Климченко Л.С. / Klimchenko L.S. Студентка III курса факультета Городского кадастра, Государственный университет по землеустройству / Student of the III course the faculty “Urban cadastre”, The State University of Land Use Planning E-mail liliyallen@mail.ru

Статья написана под научным руководством проф., к.т.н. Зайцева А.К., ст.преп. Каширкина Ю.Ю., сотрудников кафедры геодезии и геоинформатики Государственного университета по землеустройству. Аннотация. В статье рассматриваются проблемы подготовки межевого плана, связанные с принятой в Росреестре «безошибочной стыковкой» границ земельных участков. Предлагается решение данной проблемы. Ключевые слова: Межевой план, «безоши-

бочная стыковка», Росреестр, кадастровый инженер, геодезия, земельный участок, объект недвижимости, СКП.

В соответствии с федеральным законом № 221 о ГКН от 24 июля 2007 года Министерством экономического развития РФ подготовлен приказ № 412 от 24 ноября 2008 г, в котором утверждена форма межевого плана и требования к его подготовке [1], [2]. Межевой план составляется на основе полевых геодезических измерений соответствующего земельного участка. В нем содержатся сведения, которые будут внесены в государственный кадастр недвижимости при постановке объекта недвижимости на кадастровый учёт.

Abstract. The paper considers the problem of surveying training plan related to the adopted in Rosreestr «error-free docking» of the boundaries of land areas. It is proposed to address this problem.

Keywords: landmark plan, "error-free docking," Rosreestr, cadastral engineer, geodesy, landarea, property, federal law.

Межевой план состоит из текстовой и графической частей, которые делятся на обязательные разделы и разделы, включение которых зависит от вида кадастровых работ. Обязательными разделами являются: исходные данные, сведения о выполненных измерениях и расчетах, схема расположения земельных участков, чертеж земельных участков и их частей. В отдельных случаях в состав межевого плана включается заключение кадастрового инженера (если, например, ранее установленные границы земельных участков не соответствуют их фактическому

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

40


ГЛАВНАЯ ТЕМА: НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ, ПОСВЯЩЕННАЯ ПАМЯТИ ПРОФЕССОРА Ю.К.НЕУМЫВАКИНА

местоположению или необходимо обосновать размеры образуемых земельных участков) [4]. Для оформления межевого плана используются кадастровые выписки о земельном участке и смежных земельных участках, получаемые в Росреестре РФ, правоустанавливающие документы, кадастровый план территории, картографические материалы и землеустроительная документация, иные документы. Межевой план готовит кадастровый инженер. Среднее время для подготовки Межевого плана составляет 30 дней. При подготовке Межевого плана существует одна из главных проблем, связанная с пересечением границ ранее учтённых объектов недвижимости (земельных участков) [6]. При постановке земельного участка на кадастровый учёт необходимо обеспечить допуск в расхождении координат точек смежных границ ранее учтённых участков и участка, который ставится на кадастровый учёт, не более 1см, т.е. соблюсти условие так называемой «безошибочной стыковки». Такой подход в некоторых случаях может позволить кадастровому инженеру, используя программу не производить полевых AutoCad, геодезических измерений, а готовить раздел межевого плана в камеральных условиях, используя кадастровые выписки по смежным земельным участкам, ранее поставленным на кадастровый учёт. Данное решение Росреестра технически не обосновано, т.к. игнорирует одно из фундаментальных понятий геодезии наличие погрешностей полевых измерений, приводящих к различию координат одноименных граничных точек смежных земельных участков, учитываемых в кадастровом реестре с разрывом во времени. Эта ситуация наглядно видна на приведенном ниже рис.1, где отмечены граничные точки вновь определяемого для постановки на кадастровый учет земельного участка (красный цвет), расположенного среди участков ранее поставленных на кадастровый учет (черный цвет). Кроме этого, при подготовке межевого плана на большие по размерам земельные массивы, где имеется множество смежных участков как стоящих, так и не стоящих на кадастровом учёте, возникает процедура многократной переделки межевого плана. Действительно, в связи с тем, что процедура

проверки межевого плана в Росреестре составляет в среднем 30 дней, возможны появления новых учтенных земельных участков, которые на момент составления межевого плана данного участка отсутствовали в электронной кадастровой карте Росреестра (ЕГРЗ). В связи с этим время для постановки на кадастровый учет земельного участка (объекта недвижимости) может значительно увеличиться (от 6 месяцев и более). Причём процедура переделки (корректировки) межевого плана ложится на кадастрового инженера, а не на Росреестр.

Рис.1. Также при подготовке межевого плана необходимо выдерживать надлежащую точность определения координат поворотных точек границ земельного участка (СКП положения характерных точек Мt), которая в настоящее время окончательно не определена Минэкономразвития РФ. Последняя существующая редакция проекта приказа по этому вопросу была размещена на сайте министерства 01 марта 2012 года для обсуждения [3]. В данном проекте приказа для различных категорий земель указана величина СКП местоположения характерных точек: 0,10, 0,20, 0,50, 2,50, 5,00 метра. Это предложение на наш взгляд, не является целесообразным, тем более при «безошибочной стыковки» участков, о которой упоминалось выше. Учитывая современные возможности геодезической техники и технологий полевых геодезических измерений, целесообразнее оставить только две величины СКП: 0,10м и 0,20м. При этом

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

41


ГЛАВНАЯ ТЕМА: НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ, ПОСВЯЩЕННАЯ ПАМЯТИ ПРОФЕССОРА Ю.К.НЕУМЫВАКИНА

следует отнести их к двум видам категорий земель: 0,10м - земли населенных пунктов; 0,20м - для всех остальных категорий земель на урбанизированных территориях, т.е. исключая земли специального назначения и земли особо охраняемых природных территорий. При межевании последних возможно допустить СКП граничных пунктов до 2,5 м. Если принять данное предложение, вполне можно было бы отказаться от «безошибочной стыковки», что значительно повысило бы ответственность кадастровых инженеров за результаты полевых геодезических измерений и сняло бы проблему «подгонки границ земельных участков». В качестве критерия допустимого расхождения координат ранее учтенного участка и участка, для которого подготовлен межевой план может служить формула [5] : f = ( x1 − x2 ) 2 + ( y1 − y2 ) 2 ≤ 2,5M tнорм ,

M норм − t

где x 1 , y 1 - ранее полученные координаты общей точки границ участков , при межевании первого из них ; x 2 , y 2 – вновь полученные координаты , той же точки границ участков , при межевании второго из них ; M t норм – нормативная СКП положения точки границы земельного участка . Для вычисления площади земельного участка по координатам характерных точек его границы применяют формулу [5]: n

n

i =1

i =1

P = 0,5∑ X i (Yi +1 − Yi −1 ) = 0,5∑ Yi ( X i −1 − X i +1 ),

где X i и Yi - прямоугольные координаты i − ой характерной точки границы земельного участка. В этом случае СКП площади земельного участка может быть получена по формуле [5]

mP = mt

1 n 2 ∑ d i−1;i+1 8 1 ,

где mt − СКП положения точки границы земельного участка (межевого знака); d – диаго-

наль, соединяющая точки, смежные с данной точкой. Приведенная формула является строгой. Для предварительных расчетов точности можно воспользоваться формулой [5]:

mP = mt P

1+ K 2 2K .

Следует отметить, что в этом случае Росреестру придётся частично пересмотреть технологию хранения геодезической информации по земельному участку в электронной карте (ЕГРЗ). Литература 1. Федеральный закон ФЗ №221 от 24.07.2007 г. «О государственном кадастре недвижимости». 2. Приказ Министерства экономического развития России № 412 от 24.11.2008 г. «Об утверждении формы межевого плана и требований к его подготовке, примерной формы извещения о проведении собрания о согласовании местоположения границ земельных участков» приказа Минэкономразвития 3. Проект России от 01.03.2012 г. «Об утверждении требований к точности и методам определения координат характерных точек границ земельного участка, а также характерных точек контура здания, сооружения или объекта незавершенного строительства на земельном участке». 4. Методические рекомендации по проведению межевания объектов землеустройства. Росземкадастр от 17 февраля 2003 года. 5. Неумывакин Ю.К., Перский М.И. Земельно-кадастровые геодезические работы. - М.: КолосС, 2006. 6. Юнусов А.Г., Беликов А.Б., Баранов В.Н., Каширкин Ю.Ю. Геодезия, М.: Академический Проект, 2011. © Авдеева М.В., Климченко Л.С., 2012

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

42


ГЕОЛОГИЯ И ГЕОТЕКТОНИКА / GEOLOGY AND GEOTECTONICS

УДК 551.1/.4

СЕЙСМОГЕОДИНАМИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ НЕФТЕГАЗОНОСНЫХ ПРОВИНЦИЙ ЮЖНОГО КАСПИЯ И ПЕРСИДСКОГО ЗАЛИВА SEISMOGEODINAMIC TERMS OF OIL AND GAZ PROVINCES OF THE SOUTHERM CASPIAN SEA AND PERSIAN GULF Асланов Б.С. / Aslanov B.S. Доктор геолого-минералогических наук, ведущий научный работник лаборатории «Геолого-геофизические обобщения» НИПИ «Нефтегаз» Азербайджанской Государственной Нефтяной Компании, доцент кафедры «Сейсмология и физика недр земли» Бакинского Государственного Университета / Doctor of Geologo-mineralogical Sci,, leading research worker of laboratory «Geologo-geophysical generalizations» of Research Institute «Neftgazelmitedgigatlayikhe» to State Oil Company, associate professor of department «Seismology and physics of bowels of the earth of Earth», Geological faculty of Baku State University Тел.: (994 12) 5211954 E-mail: beyler@inbox.ru Аннотация. Исследуемые в данной работе нефтегазоносные провинции Южного Каспия и Персидского залива приурочены к активной и единой сейсмогеодинамической зоне. Эта зона является реликтом Палеотетиса и относится к мобильной зоне Кавказского сегмента Альпийско-Гималайского пояса. Периферия палеоокеана Тетис регионально нефтегазоносна. Когда говорят о мировом „черном золоте“, прежде всего, вспоминают о Персидском заливе, в районе которого размещаются извлекаемые запасы около 70 млрд. т. нефти и 20 трлн. м3 газа. Подсчеты показывают, что по модели органического нефтегазообразования биогенные вещества нефтематеринских отложений (позднеюрских карбонатных горных пород) могли дать не более 7,5 млрд. т. нефти, что составляет менее 5 % от геологических нефтяных запасов Персидского залива. Установленное же “генетическое родство” (образование за счет одного и того же источника) всех природных углеводородов в окрестности нефтегазоносных провинций Персидского залива и Южного Каспия, также отсутствие других нефтематеринских свит, отвечающих понятию единственного общего источника, свидетельствуют об абиогенной природе нефтяных запасов. Анализируя вкратце структурно-тектоническое строение, сеймогеодинамические особенности на основе существующих каталогов землетрясений, углеводородного состава и процессы эволюции геотектонического образования, предполагаем, что углеводородный потенциал этих провинций связан с рифтовой системой океана Тетис. Реликтовые остатки рифтовой системы океана Тетис в исследуемом регионе являются: – в Южно-Каспийской нефтегазоносной провинции Предкавказско-Туркменский разлом, а в пределах Персидского залива – Загросская надвиговая система глубинных разломов.

В настоящее время в качестве основы интерпретации геологического строения, про-

Ключевые слова: Персидский залив, ЮжноКаспийская нефтегазоносная провинция, океан Талеотетис, Альпийско-Гималайский пояс. Annotation. Researched in this study oil and gas province of the South Caspian Sea and Persian Gulf are confined to the active zone and a single seismogeodynamic. This zone is a relic Paleotetisa and refers to the mobile zone of the Caucasian segment of the Alpine-Himalayan belt. Peripheral paleo Tethys regional is oil and gas beared region. When people talk about the world “black gold”, first of all, think of the Persian Gulf, which are located in the recoverable reserves of 70 billion tons of oil and 20 trillion. m3 of gas. Calculations show that the model of organic nutrients oil source oil and gas deposits (Late Jurassic carbonate rocks) could give no more than 7.5 billion tons of oil, which is less than 5% of the geological oil reserves of the Persian Gulf. Determined “genetic relationship” (education by the same source) of all natural hydrocarbons in the vicinity of oil and gas provinces of the Persian Gulf and the southern Caspian Sea, and the absence of other oil source formations corresponding to the concept of a single common source, indicates the nature of the abiogenic oil reserves. Analyzing the structural short-tectonic structure, seymogeodinamical features based on existing earthquake catalogs, the hydrocarbon composition and geotectonic evolution of the processes of education, we assume that the hydrocarbon potential of these provinces is associated with the rift system of the Tethys Ocean. Relic remnants of the Tethys rift system in the study region are: – in the South Caspian petroleum province Caucasian-Turkmen break, and within the Gulf – Zagros Thrust system of deep faults. Keywords: Persian Gulf, South-Caspian oil and gas province, the ocean Taleotetis, the Alpine-Himalayan belt.

гноза и поисков нефти и газа многие исследователи (А.А.Абидов, А.В.Балли, В.П.Гаврилов,

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

43


ГЕОЛОГИЯ И ГЕОТЕКТОНИКА / GEOLOGY AND GEOTECTONICS

М.Е.Герасимов, Г.Ж.Жолтаев, В.А.Игнатова, С.Клутин, Е.В.Кучерук, Л.И.Лобковский, К.О.Соборнов, Б.А.Соколов, А.Перродон, Г.Ульмишек, В.Е.Хаин, М.Хелбути и др.) пытаются использовать новую теоретическую парадигму – геодинамику. Исследуемый в данной статье регион приурочен к активной сейсмогеодинамической зоне (рис.1.), которая и в современной эпохе считается сейсмоактивной. Она расположена между крупными Евразийским и Аравийским 40

45

литосферными плитами и относится к мобильной зоне Кавказского сегмента Альпийско-Гималайского пояса. Здесь характерны большая контрастность и интенсивность магматических процессов (в том числе грязевулканизм), необычайно высокая тектоническая и геодинамическая активность и подвижность, большая сеть разнонаправленных разломов, являющихся путями движения масс при доставлении на поверхность полезных ископаемых, в том числе и продуктов углеводородов. 50

55

60

45

45

мо р е

Чёрное море

40 Каспи йско

е

40

35

35 Усл.обозначения: 1

2

3

4

30

30 Пе

рс Рис.1. Современная сейсмогеодинамическая ид ск карта исследуемого региона. Усл. об.: 1 - Эпицентры ий землетрясений, 2 - Гистограммы землетрясений за л ив (чёрным показано поле сжатия, белым - растяжение), 3 - Трансформные разломы, 4 - Надвиговые участки.

25

40

45

В мезозойской истории развития основных тектонических элементов региона установлены все главные этапы её формирования в условиях взаимовстречных перемещений Евроазиатской и Афроаравийской континентальных плит, в ходе которых происходило возникновение структуры сжатия и растяжения с активно субдукционным и рифтогенным магматизмом и постепенное сокращение

50

55

60

25

акватории палеокеана Тетис до полного его замыкания. Основываясь на общих закономерностях тектонической и магматической эволюции установлено, что в этом регионе в Мезотетисе существовали условия пассивной континентальной окраины (ПКО). Приуроченность большинства запасов углеводородов к пассивным окраинам континентов – закономерность, которая также неод-

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

44


ГЕОЛОГИЯ И ГЕОТЕКТОНИКА / GEOLOGY AND GEOTECTONICS

нократно отмечалась геологами А.И.Конюховым, Л.Э.Левиным, B.E.Хаиным, Б.А.Соколовым, Р.Г.Гарецким, С.А.Ушаковым и др. По их данным, с пассивными окраинами континентов (пассивные окраины континентов, в которых шельф подстилается континентальной корой) связано 7/8 всех выявленных запасов нефти и газа; только 1/8 этих запасов приходится на долю активных континентальных окраин (активная континентальная окраина возникает там, где под континент погружается океаническая кора). Закрытие мезозойского океана Тетис приходится на кайнозойскую эру, причем в ряде мест процессы субдукции продолжаются до настоящего времени с различной степенью выраженности, например, в Южном Каспии, на севере Персидского залива (Загросский надвиг). Периферия палеоокеана Тетис регионально нефтегазоносна. Именно в её пределах находятся нефтегазоносные провинции Южного Каспия и Персидского залива. В.А.Левченко ошибочно классифицировал зоны Персидского залива, как внутриматериковую область опускания. На самом деле северо-восточная окраина Африкано-Аравийского континента в кайнозойское время испытала столкновение с Иранской плитой. Благодаря субдукционному геодинамическому режиму создались условия для ускоренной переработки рассеянной органики, содержащейся в мощных осадочных толщах пассивной окраины, приведшие к новому циклу формирования богатых нефтью и газом месторождений современного Персидского залива (рис.2). Интенсивное прогибание этой территории земной коры – результат надвигания на край платформы островодужных систем юго-западной периферии океана Тетис. Наибольшие запасы углеводородов также концентрируются в тех толщах, которые существовали на окраинах материков в период закрытия океанов, прежде всего, это юрские и меловые отложения, а также палеозойские (пермские) в нефтегазоносных зонах Персидского залива, а в Южном Каспии плиоценовые отложения. Обычно, когда говорят о "черном золоте", прежде всего вспоминают о Персидском заливе, в районе которого размещаются извлекаемые запасы около 70 млрд. т. нефти и 20 трлн. м3 газа (рис.3). Подсчеты показывают, что по модели органического нефтегазообразования биоген-

ные вещества нефтематеринских отложений (позднеюрских карбонатных горных пород) могли дать не более 7,5 млрд. т. нефти, что составляет менее 5 % от геологических нефтяных запасов Персидского залива. Установленное же генетическое родство (образование за счет одного и того же источника) всех природных нефтей Саудовской Аравии, Ирака, Ирана, Катара, Кувейта, ЮКВ и отсутствие других нефтематеринских свит, отвечающих понятию единственного общего источника, свидетельствуют об абиогенной природе нефтяных запасов Персидского залива и прилегающих регионов, также ЮКВ. Какова природа этих уникальных образовании? Где возникла эта нефть, когда, откуда и каким образом она переместилась в нынешние районы? Ее плотность 966-1030 кг/м3, а температура застывания столь велика, что на глубинах до 600 м она либо твердая, либо напоминает по консистенции зубную пасту. Сегмент Альпийско-Гималайского пояса Центральный Иран, Загрос, Макран и Южный Каспий – расположен к востоку от северного выступа Аравийской плиты [1]. Вероятным продолжением северной ветви Неотетиса, следовавшей от зоны Вардара через Северную Анатолию и центральный Малый Кавказ, является сутура по южному ограничению складчатой системы Эльбурса, а к югу от последней в ретроспективе располагался ЦентральноИранский микроконтинент. Он характерен позднедокембрийским метаморфическим фундаментом и венд-триасовым платформенным чехлом. Метаморфический фундамент датируется 1100-600 млн. лет и включает и район южного Закавказья, а на востоке его основная часть ограничивается Больше-Кевирским разломом северо-восточного направления. Ещё восточнее зона развития верхнемелового офиолитового меланжа отделяет меридионально вытянутый Лутский блок, который ограничен расширяющейся к югу зоной развития верхнемеловых-нижнеэоценовых офиолитов и сопровождающего их флиша. Образование пояса связывается с коллизией Аравийской и Центрально-Иранской плит. нефтегазоносная Южно-Каспийская провинция расположена в пределах Азербайджана, восточной части Грузии и западной части Tуркмении (рис.4).

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

45


0 0

100 200 300мил 400 км

200

АЗЕРБАЙДЖАН

ИРАК

ТУРЦИЯ

ое море Каспийск

ГЕОЛОГИЯ И ГЕОТЕКТОНИКА / GEOLOGY AND GEOTECTONICS

ТУРКМЕНИСТАН

СИРИЯ ЛИВАН

ИРАН

ИРАК

ИОРДАНИЯ

ид рс Пе ий ск зал ив

К

А Я С К О В У Д С А

КУВЕЙТ

р а

А

с

В И Р А

н

ОБЪЕДИЁННЫЕ АРАБСКИЕ ЭМИРАТЫ

о е

Я

м

ОМАН

о р е

ЙЕМЕН

1

2

3

4

Рис.2. Месторождения Персидского залива. Усл. об.: 1 - Линии межгосударственных границ, 2 - Богатая нефтегазоносная территория, 3 - Самая богатая нефтегазоносная территория, 4 - Территория месторождений Персидского залива. МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

46


ГЕОЛОГИЯ И ГЕОТЕКТОНИКА / GEOLOGY AND GEOTECTONICS

Рис.3. Запасы нефти

Рис.4. Южно-Каспийская нефтегазовая провинция

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

47


ГЕОЛОГИЯ И ГЕОТЕКТОНИКА / GEOLOGY AND GEOTECTONICS

Площадь свыше 200 тыс. км2 включает Габырры-Аджиноурскую, ЕвлахАгджебединскую, Гобустано-Абшеронскую, Нижнекуринскую, собственно ЮжноКаспийскую нефтегазоносные области и Западно-Tуркменскую газонефтеносную области. Hаиболее известны месторождения: Cамгори-Патардзеульское, Hафталанское, Mурадханлинское, Kюровдагское, Hефтечалинское, Биби-Эйбатское, Бинагадинское, Hефтяные Kамни, Шах-дениз, Азери, Чыраг, Умид, Kотуртепинское, Hебит-Дагское, Гограньдагское, Oкаремское и др. Первые нефтяные месторождения (Балаханы-Cабунчи-Pоманы, Челекенское) открыты и разрабатывались кустарно c cepедины XIX века. Планомерные поисковые работы на нефть и газ стали проводиться c 20-x гг. XX века. В тектоническом отношении ЮжноКаспийская область регионального прогибания, будучи сопряженной с главнейшими геоструктурными элементами Б.Кавказа, Копетдага и Эльбурса с похожими геодинамическими режимами, разбита на ряд депрессионных структур, отличающихся по геологическому строению и истории развития межгорных впадин и прогибов. Последние представлены на западе Куринской межгорной впадиной, состоящей из Верхне-, Средне- и Нижнекуринского прогибов, впадиной Южного Каспия, в которую входят Южно-Апшеронский, Пехлеви-Горганский, Приэльбрусский прогибы, а на востоке – Западно-Туркменским, ПрибалханоКызылкумским и Огурчино-Чикишлярским прогибами. С севера к данной системе прогибов примыкают другие составные части мегавпадины – Шемаха-Гобустанский и Апшеронский прогибы. Северным и северо-восточным ограничением мегавпадины служат мегантиклинорий Большого Кавказа и его подводное продолжение, представленное АпшероноПрибалханской зоной антиклинальных поднятий, а южным – мегантиклинорий Малого Кавказа. На востоке мегавпадина упирается в Дзирюльский выступ кристаллического фундамента. Кристаллическое основание ЮжноКаспийской мегавпадины в ее различных частях имеет тенденцию к ступенчатому погружению. В западной части оно залегает на глубине 4-6 км, в Среднекуринском прогибе – 16 км, в Нижнекуринском погружается до 20 км, а в Южно-Каспийской впадине опускается бо-

лее чем 25 км. Ступенчатое погружение доальпийского субстрата происходит и в поперечном направлении от Большого и Малого Кавказа к центральной части впадины. Границами между частными прогибами служат погребенные поднятия доальпийского фундамента и ограничивающие их глубинные разломы. Oсновным нефтеносным комплексом Южно-Kаспийской нефте-газоносной провинции, содержащим почти все разведанные запасы нефти и газа, является „Продуктивная“ толща (ПТ) плиоцена и её аналог - „красноцветная“ толща (КТ) в Западной Tуркмении. ПТ представлена чередованием песчаных коллекторов и глинистых покрышек общей мощностью от 1,2 до 4 км, КТ – монотонным чередованием песчано-алевритовых и глинистых пород мощностью 0,8-3 км. B западной части провинции на погружении Mалого Kавказа (Гянджинский нефтегазоносный район) и в восточной Грузии ПТ отсутствует, залежи углеводородов обнаружены в отложениях майкопской серии олигоцена нижнего миоцена и в породах верхнего мела. Основные районы добычи нефти и газа приурочены к Aпшероно-Прибалханской нефтегазоносной области Азербайджана и к Западной Туркмении. Коллекторы ПТ на месторождениях Апшеронского полуострова представлены хорошо отсортированными кварцевыми песками c высокими значениями пористости и проницаемости. B разрезе выделяется до 40 нефтегазоносных объектов. Залежи пластовые, сводовые, тектонически и литологически экранированные, реже литологически ограниченные. Месторождения приурочены к брахиантиклиналям, интенсивно разорванным многочисленными нарушениями различной амплитуды, осложнённым грязевым вулканизмом. Нефти нафтено-метанового состава c плотностью 850-910 кг/м3, содержанием S 0,4%, парафина до 18%. B составе газового конденсата преобладают лёгкие углеводороды, количествово парафина, смол, асфальтенов незначительно. Плотность конденсата 729-813 кг/м3. Cвободные газы метановые c незначительным содержанием CO2, N2. По данным фондовых материалов, ограниченно опубликованных в интернетовских сайтах в разное время и разными авторами, нефтегазовые залежи Персидского залива характеризуются именно подобным составом [2,3].

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

48


ГЕОЛОГИЯ И ГЕОТЕКТОНИКА / GEOLOGY AND GEOTECTONICS

Западно-Туркменская впадина является восточной частью Южно-Каспийской области прогибания. Она выполнена громадными по мощности мезозойскими и кайнозойскими отложениями. Только мощность неогена в пределах Западно-Туркменской впадины достигает 5-6 км. Нефтяные и газовые залежи Западно-Туркменской впадины связаны с песчаноглинистой толщей плиоцена.

Вкратце анализируя сейсмогеодинамики региона и процессы эволюции геотектонического образования вышеописанные нефтегазоносные провинции, мы предполагаем, что нефтегазовые конденсаты этих месторождений образовались в пассивной и континентальной окраине океана Тетис. Это представление наглядно иллюстрируется на рис.5 и 6.

Рис.5. Тектоническая схема Ирана МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

49


ГЕОЛОГИЯ И ГЕОТЕКТОНИКА / GEOLOGY AND GEOTECTONICS

Рис.6. Сопоставление разрезов эпибайкальского платформенного чехла Резкое отличие геолого-тектоническое строение провинций, связано сейсмогеодинамической эволюций. Но справедливости ради, надо признаться, что для правильного понимания и объяснения связи вышеотмеченных месторождений нефти и газа с окраинной континентальной зоной Тетиса, необходимо выявить те благоприятные условия, которые создаются в пределах рифтов и предопределяют процессы образования и накопления углеводородов.

Литература 1. Запивалов Н. П. Морская нефть – новая веха человечества // Нефтяное хозяйство. 2008, июнь, № 6. С. 54–58. 2. Хаин В. Е., Соколов Б. А. Роль флюидодинамики в развитии нефтегазоносных бассейнов // История нефти в осадочных бассейнах / Под ред. Б. А. Соколова. М.: Издво МГУ, Интерпринт, 1994. 3. http://neftegaz.ru/analisis/view/7630.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

50


ГЕОДЕЗИЯ / GEODESY

Статья на английском языке

УДК 528.2

MONITORING OF GEODYNAMIC PROCESSES IN MOSCOW REGION, BASED ON THE SATELLITE OBSERVATIONS OF THE GEODETIC NETWORK МОНИТОРИНГ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В МОСКОВСКОМ РЕГИОНЕ ПО СПУТНИКОВЫМ НАБЛЮДЕНИЕМ ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ СЕТИ

Докукин П.А. / Dokukin P.A. Кандидат технических наук, заместитель декана по инновационной деятельности и развитию, Аграрный факультет, Российский университет дружбы народов / Candidate of Tech. Scci., vice dean of the Agrarian faculty on innovative activity and development, Russian People`s friendship university. e-mail: dokukin@geo-science.ru

Поддубский А.А. / Poddubsky A.A. Магистр техники и технологии, ассистент кафедры экономической оценки и земельного кадастра, Российский университет дружбы народов / Master's degree of technique and technology, assistant of department of economic evaluation and landed cadastre, Russian People`s friendship university. e-mail: a.poddubsky@mail.ru

Поддубская О.Н. / Poddubskaya O.N. Кандидат филологических наук, доцент / Candidate of Phil. Sci., associate professor. e-mail: a.poddubsky@mail.ru

Аннотация. В статье представлены результаты исследования параметров движений и деформаций земной поверхности, охваченной спутниковой геодезической сетью. Проанализированы изменения деформаций сети во времени. Ключевые слова: Геодинамика, мониторинг, спутниковые наблюдения, GPS, Москва.

This article is translation of the complemented material, published authors in [3]. In Moscow region building of residential buildings and complex engineering constructions is being actively conducted. Not the account of the geodynamic phenomena, endogenous and exogenous geological processes can result in large failures and catastrophes. The territory captured by a geodetic quadrangle Mendeleevo – Zvenigo-

Abstract. A scientific article presents the results of the study parameters of movements and deformations of the earth's surface covered by satellite geodetic network. Completed analysis of changes in deformation network in time. Keywords: Geodynamics, monitoring, satellite observation, GPS, Moscow.

rod -TsNIIGAiK - Obninsk (fig. 1) in which tops the constant-operating points of the satellite supervision of the Fundamental astronomy-geodetic network (FAGN) are situated, is located within the East European platform – one of the largest relatively steady sites of the earth crust. The ancient folded crystal base and sedimentary cover easy lying down on it are allocated in the structure of the East European platform.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

51


ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS

There are crumpled in folds and strongly metamorphosed sedimentary and magmatic breeds in the structure of foundation. There are also areas where these breeds have very ancient archaic age – they are older than 2500 million years. As a part of a sedimentary cover there are some adjournment from the upper Proterozoic (rifeya) to Anthropogene. Sedimentary thickness of the cover in places is broken by the flat bends, dome-shaped (arches) and extended (shaft) raisings, and also dumps. Besides, the considered site is located in the joint zone of structures with the crystal base: the Moscow hollow and the Voronezh ledge, and also dividing them Moscow and Pachelmsky suburb avlakogens. The structure of Moscow and Pachelmsky suburb avlakogens has difficult character. Within the avlakogens, on their edges longitudinal dislocations (breaks) are allocated by geophysical methods. Moscow syneclise, Voronezh antekliza, Moscow Suburb bending and Pachelmskiy deflection inherit the base structure in the sedimentary cover.

Fig. 1. A satellite geodetic network To carrying out the analysis of movements and deformations of the terrestrial surface in the considered network, the results of the satellite geodetic supervision for 2007 have been processed (measurements of every tenth days of the year have been included in processing). After that according to the technique [1] by means of the program product DEF04 the components of spatial vectors of the displacement for each of the network points, and also the parameters of the horizontal deformations (stretching, compression, dilatation and rotations), related to the centers of the gravity of each of four triangles of the network have been calculated. By the results of the

processing the schedules of the changes of the movements parameters (fig. 2-5) are constructed. The figure denotes the following – the graph shows the parameter change, the yellow area is the corresponding level of errors. In some cases the values of the parameters of displacement exceed the errors of measurements from what it is possible to judge the reality of the displacement and the physical (tectonic) nature of their origin. The greatest displacements of the point of Mendeleevo on the axes the north-east are observed in the beginning of the year to the middle of February, in the middle of the year – in June and in the end of the year since the middle of October. The changes on height are observed in June and from the middle of September till the end of the year. The greatest displacements of the point of Zvenigorod on the axes the north-east are observed in the middle of February, in August and in the end of the year – in October and November. The big change (sign change) on height is in the beginning of April. The greatest displacements of the point of TsNIIGAiK on the axes the north - the east are observed in the beginning of March (an increment e), August, October and November. The change of height is in the end of May and October. The greatest displacement of the point of Obninsk on the axes the north – the east are in the middle of January, in the beginning of March, in the middle of May, in the beginning of August and October - November. The big change on height is by the end of the year. The schedules of change of the parameters of deformations in time for each point are presented on fig. 6-9 (the schedule shows the values of the parameters of deformations, the area shows the corresponding values of errors). From fig. 7 it is clear that the greatest displacement of the triangle of Zvenigorod – Mendeleevo - TsNIIGAiK (№2) is in the end of January, in the beginning of July and in October, the stretching is in the end of January, in July and in October-November, and dilatation is also in January, in the end of May and October - November. Fig. 8 shows that the greatest displacement of the triangle of Mendeleevo – TsNIIGAiK - Obninsk (№3) is in the end of May, in the beginning of July, in the middle of August, the stretching is in October, and dilatation is in the middle of August, and also in the middle of October.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

52


10.09.07

24.09.07

08.10.07

22.10.07

05.11.07

19.11.07

03.12.07

17.12.07

31.12.07

24.09.07

08.10.07

22.10.07

05.11.07

19.11.07

03.12.07

17.12.07

31.12.07

02.07.07

18.06.07

04.06.07

21.05.07

07.05.07

23.04.07

09.04.07

26.03.07

12.03.07

26.02.07

12.02.07

29.01.07

10.09.07

-0,0650

27.08.07

-0,0450

27.08.07

-0,0250

13.08.07

0,0150

13.08.07

-0,0050

30.07.07

0,0350

30.07.07

0,0550

16.07.07

Время

16.07.07

02.07.07

18.06.07

04.06.07

21.05.07

07.05.07

23.04.07

09.04.07

26.03.07

12.03.07

26.02.07

12.02.07

29.01.07

-0,0100

15.01.07

-0,0080 31.12.07

17.12.07

03.12.07

19.11.07

05.11.07

22.10.07

08.10.07

24.09.07

10.09.07

27.08.07

13.08.07

30.07.07

16.07.07

02.07.07

18.06.07

04.06.07

21.05.07

07.05.07

23.04.07

09.04.07

26.03.07

12.03.07

26.02.07

12.02.07

29.01.07

15.01.07

01.01.07

Смещение поосиe, m

22.10.07

05.11.07

19.11.07

03.12.07

17.12.07

31.12.07

05.11.07 19.11.07 03.12.07 17.12.07 31.12.07

31.12.07

17.12.07

03.12.07

19.11.07

05.11.07

22.10.07

08.10.07

24.09.07

22.10.07

30.07.07

16.07.07

08.10.07

02.07.07

18.06.07

04.06.07

21.05.07

07.05.07

23.04.07

09.04.07

26.03.07

12.03.07

26.02.07

12.02.07

29.01.07

15.01.07

01.01.07

08.10.07

-0,0650 24.09.07

-0,0450

24.09.07

-0,0250 10.09.07

-0,0050 10.09.07

0,0150

10.09.07

0,0350 27.08.07

0,0550 27.08.07

Время

27.08.07

-0,0100 13.08.07

0,0000

13.08.07

-0,0050

13.08.07

0,0050 30.07.07

0,0100

30.07.07

0,0150 16.07.07

02.07.07

18.06.07

04.06.07

21.05.07

07.05.07

23.04.07

09.04.07

26.03.07

12.03.07

26.02.07

12.02.07

29.01.07

15.01.07

01.01.07

Смещение по оси n, м

Вре мя

16.07.07

02.07.07

18.06.07

04.06.07

21.05.07

07.05.07

23.04.07

09.04.07

26.03.07

12.03.07

26.02.07

12.02.07

29.01.07

15.01.07

01.01.07

Смещение по оси u, м -0,0150

01.01.07

Смещение по оси n, м Смещение по оси e, m 0,0100 0,0080 0,0060 0,0040 0,0020 0,0000 -0,0020 -0,0040 -0,0060 -0,0080 -0,0100

15.01.07

01.01.07

Смещение по оси u, м

ГЕОДЕЗИЯ / GEODESY

Время

Fig. 2. Displacement of the point of Mendeleevo

0,0080

0,0060

0,0040

0,0020

-0,0020 0,0000

-0,0040

-0,0060

Время

0,0200

0,0150

0,0100

0,0050

-0,0050 0,0000

Время

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

53


10.09.07

24.09.07

08.10.07

24.09.07

08.10.07

22.10.07

05.11.07

19.11.07

03.12.07

17.12.07

31.12.07

24.09.07

08.10.07

22.10.07

05.11.07

19.11.07

03.12.07

17.12.07

31.12.07

31.12.07

17.12.07

03.12.07

19.11.07

05.11.07

22.10.07

30.07.07

16.07.07

02.07.07

18.06.07

04.06.07

21.05.07

07.05.07

23.04.07

09.04.07

26.03.07

12.03.07

26.02.07

12.02.07

29.01.07

15.01.07

10.09.07

-0,1000

10.09.07

-0,0800 27.08.07

-0,0600

27.08.07

-0,0400

27.08.07

0,0000 13.08.07

-0,0200

13.08.07

0,0200

13.08.07

0,0400

30.07.07

0,0600

30.07.07

Время

16.07.07

02.07.07

18.06.07

04.06.07

21.05.07

07.05.07

23.04.07

09.04.07

26.03.07

12.03.07

26.02.07

12.02.07

29.01.07

Время

16.07.07

02.07.07

18.06.07

04.06.07

21.05.07

07.05.07

23.04.07

09.04.07

26.03.07

12.03.07

26.02.07

12.02.07

0,0100 0,0080 0,0060 0,0040 0,0020 0,0000 -0,0020 -0,0040 -0,0060 -0,0080 -0,0100

15.01.07

01.01.07

0,0100 0,0080 0,0060 0,0040 0,0020 0,0000 -0,0020 -0,0040 -0,0060 -0,0080 -0,0100

01.01.07

Смещение поосиe, m

31.12.07

17.12.07

03.12.07

19.11.07

05.11.07

22.10.07

08.10.07

24.09.07

10.09.07

27.08.07

13.08.07

30.07.07

16.07.07

02.07.07

18.06.07

04.06.07

21.05.07

07.05.07

23.04.07

09.04.07

26.03.07

12.03.07

26.02.07

12.02.07

29.01.07

15.01.07

01.01.07

Смещение по оси u, м

31.12.07

17.12.07

03.12.07

19.11.07

05.11.07

22.10.07

08.10.07

24.09.07

10.09.07

27.08.07

13.08.07

30.07.07

16.07.07

02.07.07

18.06.07

04.06.07

21.05.07

07.05.07

23.04.07

09.04.07

26.03.07

12.03.07

26.02.07

12.02.07

29.01.07

15.01.07

01.01.07

-0,0250

29.01.07

Смещение поосиe, m

Смещение по оси n, м

31.12.07

17.12.07

03.12.07

19.11.07

05.11.07

22.10.07

08.10.07

24.09.07

10.09.07

27.08.07

13.08.07

30.07.07

16.07.07

02.07.07

18.06.07

04.06.07

21.05.07

07.05.07

23.04.07

09.04.07

26.03.07

12.03.07

26.02.07

12.02.07

29.01.07

15.01.07

01.01.07

-0,0080

15.01.07

01.01.07

Смещение по оси u, м

Смещениепоосиe, m

ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS

Fig. 3. Displacement of the point of Zvenigorod

0,0080

0,0060

0,0040

-0,0020 0,0020

-0,0040 0,0000

-0,0060

Время

0,0100

0,0050

-0,0050 0,0000

-0,0100

-0,0150

-0,0200

Время

0,0550

0,0350

-0,0050 0,0150

-0,0250

-0,0450

-0,0650

Время

Fig. 4. Displacement of the point of TsNIIGAiK

Время

Fig. 5. Displacement of the point of Obninsk

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

54


10.09.2007

24.09.2007

08.10.2007

22.10.2007

05.11.2007

19.11.2007

03.12.2007

17.12.2007

31.12.2007

24.09.2007

08.10.2007

22.10.2007

05.11.2007

19.11.2007

03.12.2007

17.12.2007

31.12.2007

02.07.2007

18.06.2007

04.06.2007

21.05.2007

07.05.2007

23.04.2007

09.04.2007

26.03.2007

12.03.2007

26.02.2007

12.02.2007

10.09.2007

-1,5000 27.08.2007

-1,0000

27.08.2007

-0,5000 13.08.2007

0,0000

13.08.2007

0,5000

30.07.2007

1,0000 30.07.2007

1,5000 16.07.2007

Время

16.07.2007

02.07.2007

18.06.2007

04.06.2007

21.05.2007

07.05.2007

23.04.2007

09.04.2007

26.03.2007

12.03.2007

26.02.2007

12.02.2007

29.01.2007

15.01.2007

01.01.2007

1,0000 0,8000 0,6000 0,4000 0,2000 0,0000 -0,2000 -0,4000 -0,6000 -0,8000 -1,0000

29.01.2007

Растяжени и сжатие E1 и E2

31.12.2007

17.12.2007

03.12.2007

19.11.2007

05.11.2007

22.10.2007

08.10.2007

24.09.2007

10.09.2007

27.08.2007

13.08.2007

30.07.2007

16.07.2007

02.07.2007

18.06.2007

04.06.2007

21.05.2007

07.05.2007

23.04.2007

09.04.2007

26.03.2007

12.03.2007

26.02.2007

12.02.2007

29.01.2007

15.01.2007

01.01.2007

Дилатация

31.12.2007

17.12.2007

03.12.2007

19.11.2007

05.11.2007

22.10.2007

08.10.2007

24.09.2007

10.09.2007

27.08.2007

13.08.2007

30.07.2007

16.07.2007

02.07.2007

18.06.2007

04.06.2007

21.05.2007

07.05.2007

23.04.2007

09.04.2007

26.03.2007

12.03.2007

26.02.2007

12.02.2007

29.01.2007

15.01.2007

01.01.2007

-0,6000

15.01.2007

01.01.2007

Дилатация

Растяжени и сжатие E1 и E2

ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS

0,8000

0,6000

0,4000

0,2000

-0,2000 0,0000

-0,4000

Вре мя

0,8000

0,6000

0,4000

0,2000

-0,2000 0,0000

-0,4000

-0,6000

-0,8000

Время

Fig. 6. Change of the parameters of deformations for triangle 1 (the top schedule is a compression, the bottom one is a stretching)

Время

Fig. 7. Change of the parameters of deformations for triangle 2 (the top schedule is a compression, the bottom one is a stretching)

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

55


30.07.2007

13.08.2007

27.08.2007

10.09.2007

24.09.2007

08.10.2007

22.10.2007

05.11.2007

19.11.2007

03.12.2007

17.12.2007

31.12.2007

13.08.2007

27.08.2007

10.09.2007

24.09.2007

08.10.2007

22.10.2007

05.11.2007

19.11.2007

03.12.2007

17.12.2007

31.12.2007

02.07.2007

18.06.2007

04.06.2007

21.05.2007

07.05.2007

23.04.2007

09.04.2007

26.03.2007

12.03.2007

26.02.2007

12.02.2007

30.07.2007

1,0000 0,8000 0,6000 0,4000 0,2000 0,0000 -0,2000 -0,4000 -0,6000 -0,8000 -1,0000 16.07.2007

Время

16.07.2007

02.07.2007

18.06.2007

04.06.2007

21.05.2007

07.05.2007

23.04.2007

09.04.2007

26.03.2007

12.03.2007

26.02.2007

12.02.2007

29.01.2007

15.01.2007

01.01.2007

1,2000 1,0000 0,8000 0,6000 0,4000 0,2000 0,0000 -0,2000 -0,4000 -0,6000 -0,8000

29.01.2007

Растяжени и сжатие E1 и E2

13.08.2007

27.08.2007

10.09.2007

24.09.2007

08.10.2007

22.10.2007

05.11.2007

19.11.2007

03.12.2007

17.12.2007

31.12.2007

27.08.2007 10.09.2007 24.09.2007 08.10.2007 22.10.2007 05.11.2007 19.11.2007 03.12.2007 17.12.2007 31.12.2007

16.07.2007

02.07.2007

18.06.2007

04.06.2007

21.05.2007

07.05.2007

23.04.2007

09.04.2007

26.03.2007

12.03.2007

26.02.2007

12.02.2007

29.01.2007

15.01.2007

01.01.2007

13.08.2007

1,0000 0,8000 0,6000 0,4000 0,2000 0,0000 -0,2000 -0,4000 -0,6000 -0,8000 -1,0000 30.07.2007

Время

30.07.2007

16.07.2007

02.07.2007

18.06.2007

04.06.2007

21.05.2007

07.05.2007

23.04.2007

09.04.2007

26.03.2007

12.03.2007

26.02.2007

12.02.2007

29.01.2007

15.01.2007

01.01.2007

Дилатация -0,8000

15.01.2007

01.01.2007

Дилатация Растяжени и сжатие E1 и E2

ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS

0,8000

0,6000

0,4000

0,2000

-0,2000 0,0000

-0,4000

-0,6000

Время

Fig. 8. Change of the parameters of deformations for triangle 3 (the top schedule is a compression, the bottom one is a stretching)

Время

Fig. 9. Change of the parameters of deformations for triangle 4 (the top schedule is a compression, the bottom one is a stretching)

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

56


ГЕОДЕЗИЯ / GEODESY

Fig. 9 shows that the greatest displacement of triangle TsNIIGAiK – Obninsk Zvenigorod (№4) is in the end of May, in the beginning of July, in the end of August – the beginning of September, the stretching is in February, in the beginning of July, and dilatation is in February, in the end of May, in the beginning of July, in the end of August, and also in the middle of November. In work [2] it is told that the phenomena of reorientation of the axes of the main deformations concern the most convincing prognostic

effects about the center of the future earthquake. Examples are described when some months prior to moderate earthquakes the periods of increase of orderliness of the orientation of the axes of deformations and their reorientation approximately on 900 for the first months before seismic events twice were observed. The technique applied by us [1] allows to check up the character of the change of deformations of the terrestrial surface in connection to seismic events. Changes of the axes of the main deformations are presented in the form of the schedules on fig. 10.

3,0000 2,5000 2,0000 1,5000 1,0000 0,5000 0,0000

31.12.2007

17.12.2007

03.12.2007

19.11.2007

05.11.2007

22.10.2007

08.10.2007

24.09.2007

10.09.2007

27.08.2007

13.08.2007

30.07.2007

16.07.2007

02.07.2007

18.06.2007

04.06.2007

21.05.2007

07.05.2007

23.04.2007

09.04.2007

26.03.2007

12.03.2007

26.02.2007

12.02.2007

29.01.2007

15.01.2007

-1,0000

01.01.2007

-0,5000

Время (2007 год)

Θ1

Θ2

Θ3

Θ4

Fig. 10. Change of the azimuth of the main axis of deformations (Θ1 – number corresponds to triangle number)

From the schedules it is clear that from 1/1/2007 to 3/20/2007 the orientation of the main axes of deformations changed chaotically enough, after 3/20/2007 (on that day the earthquake was fixed) some orderliness of the orientation of the axes of deformation is observed. The same laws can be seen in some other periods of the year, in triangles № 1, 3, 4 from 7/2/2007 to 9/24/2007 before the seismic event the behavior of the axis is randomly, after the earthquake in 9/28/2007 the behavior of the axes is stabilized. Thus, the analysis of the repeated measurements of the local geodetic network in Moscow region has shown the real possibility of its use for studying the movements and deformations of the given territory, and also for the search of geodetic harbingers of the strongest earthquakes. The values of the parameters of spatial vectors of displacement of points, and also sizes of the parameters of deformations exceed the errors of measurements in most cases so it is possible to judge the reality of movements and deformations of the terrestrial surface and the physical nature of their origin.

Literature 1. Кафтан В.И., Докукин П.А. Определение смещений и деформаций по данным спутниковых геодезических измерений // Геодезия и картография. – 2007 - №9. – P. 18-22 2. Докукин П.А. Анализ движений и деформаций земной коры по спутниковым измерениям в локальных геодезических сетях / Проблемы землеустройства и кадастра недвижимости в реализации государственной земельной политики и охраны окружающей среды. Материалы научнопрактической конференции (ГУЗ, 27 мая 2009 г.); ГУЗ. – М. 2009. – 177-181 с. 3. Докукин П.А., Поддубский А.А. Мониторинг геодинамических процессов в Московском регионе по спутниковых наблюдениям геодезической сети // Землеустройство, кадастр и мониторинг земель. – 2010. - №9 – с.90-96 4. Dokukin P.A., Poddubsky A.A., Poddubskaya O.N. Research of deformations of the local satellite geodetic network // Международный научно-технический и производственный журнал «Науки о Земле». – 2012. - №1. – с.45-48 © Dokukin P.A., Poddubsky A.A., Poddubskaya O.N., 2012

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

57


ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS

УДК 004.6

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДОВ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТРАНСПОРТОМ USE OF METHODS FOR REMOTE SENSING OF TRANSPORT

Савиных В.П./ Savinykh V.P. Член-корреспондент РАН, доктор технических наук, профессор, Президент Московского государственного университета геодезии и картографии Россия / Corresponding Member of RAS, Doctor of Tech. Sci., Professor, President of the Moscow State University of Geodesy and Cartography

Аннотация. В статье рассмотрены вопросы применения методов дистанционного зондирования Земли при управлении транспортом. Рассматривается применение методов дистанционного зондирования при применении интеллектуальных транспортных систем (ИТС). Показаны и раскрыты основные проблемы, которые возникают при управлении обычным транспортом и при использовании ИТС. Обозначены основные проблемы: обеспечение единства терминологического поля, обеспечение единства времени, обеспечение единства координат, обеспечение функционирования ИТС в реальном времени, реализация координатной среды. Показано решение этих проблем. Раскрыты особенности решения проблем в России. Доказано, что без использования методов дистанционного зондирования современное решение задач управления транспортом невозможно. Ключевые слова: дистанционное зондирование, данные дистанционного зондирования, применение ме-

Современное управление транспортом основано на развитии и применении интеллектуальных транспортных систем (ИТС), основой которых является геоинформация, включающая данные дистанционного зондирования (ДДЗ). Особое значение ДДЗ приобретают при решении задач глобализации и глобальных транспортных перевозках [8]. Геоинформатика интегрирует многие науки и технологии [5], а интеграция ДДЗ и геоинформации дает синергетический эффект [6]. Методы дистанционного зондирования служат основой создания единой информационной среды, которая является основой управления транспортом и управления с использованием ИТС. Современные ИТС сгруппированы по подсистемам. Таких подсистем четыре: подси-

тодов дистанционного зондирования, единое информационное пространство, управление транспортом Abstact. The paper considers the application of remote sensing in the management of transport. The application of remote sensing techniques in the application of intelligent transportation systems (ITS). Shown and disclosed the basic problems that arise in the management of common transport and the use of ITS. The major issues: ensuring the unity of the terminology of the field, ensuring the unity of time, ensuring the unity of the origin, maintenance of ITS in real time, coordinate the implementation of the medium. Shows the solution to these problems. The features of the solution of problems in Russia. It is proved that without the use of remote sensing techniques present the solution of problems of transport management can not Key words: remote sensing, remote sensing data, the application of remote sensing, a single information space, transportation management.

стема реализации цели, управляющая подсистема, обеспечивающая подсистема и обслуживающая подсистема. При создании обеспечивающей подсистемы ИТС необходимо решить следующие проблемы: обеспечение единства терминологического поля, обеспечение единства времени, обеспечение единства координат, обеспечение функционирования ИТС в реальном времени, реализацию координатной среды измерений. Основой при использовании ИТС являются пространственные отношения [10]. Все эти факторы играют существенную роль при создании ИТС и ее функционировании. Рассмотрим сначала единство времени и терминологического поля. Обеспечение единства времени. В аспекте создания единой временной среды раз-

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

58


ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS

личий нет. Эта задача достаточно давно решалась международным союзом связи и в настоящее время решена. В большинстве стран для обеспечения единства времени используют «Всемирное координированное время» (UTC) [4]. Обеспечение единства терминологического поля, Координатное обеспечение связано с рядом терминов, которые в большинстве не геодезической литературы трактуют не корректно. В этом смысле можно говорить об искажении терминологического поля [9], что в итоге ведет к неверной постановке научных задач и не четкой трактовке результата. С целью обеспечения единства терминологии в области координатного обеспечения в международной практике применяется стандарт ISO 19111:2003 «Geographic information — Spatial referencing by coordinates». Аналогом этого документа, особенно в части координатных систем отсчета и операций с координатами соответствует Российский национальный стандарт «Географические информационные системы. Координатная основа. Общие требования» ГОСТ Р 525722006 [3]. Наибольшая путаница в литературе имеет место между понятиями система отсчета и система координат [1]. Часто систему отсчета ошибочно называют системой координат. В международной терминологии системой отсчета является система координат + исходные геодезические даты. Координатная система отсчета получается при соотнесении математической системы координат с земной поверхностью за счет введения исходных геодезических дат. Такую операцию называют ориентированием системы координат в пространстве. Для обеспечения единого терминологического поля приведем основные определения из названного стандарта [3]. Координатная основа — совокупность данных, обеспечивающих описание местоположения с использованием координат; Система координат — набор математических правил, описывающих, как координаты должны быть соотнесены с точками пространства; Система координат проекции — двухмерная система координат, образованная в результате картографического проектирования; Исходные геодезические даты — набор параметров, описывающих связь координатной системы с Землей. Они определяют положение

начала, масштаб и ориентировку осей системы координат по отношению к Земле; Координатная система отсчета — система координат, связанная с Землей исходными геодезическими датами; Геодезическая отсчетная основа (геодезическая основа) — совокупность геодезических пунктов (или иных объектов — носителей координат) и соответствующих значений координат; Перевычисление координат — операция с координатами пространственных объектов, основанная на строго определенной связи, при переходе от одной системы координат в другую, используя одни и те же исходные геодезические даты; Картографическое проектирование — перевычисление координат, когда одна координатная система является геодезической, а другая — плоской; Таким образом, использование стандартизованных терминов устраняет противоречия в трактовке результатов измерений. Существенная неоднозначность имеет место при координатном обеспечении глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС). С помощью ГНСС в заданной точке на Земле можно определить следующие два значения: 1. точное расположение (координаты долготы, широты и высоты) обеспечивается в диапазоне от 20 м. 2. Прецизионное время (UTC), его точность лежит в диапазоне от 60 нс. Но эти определения осуществляются в той глобальной (геоцентрической) системе отсчета которую использует ГНСС. Обеспечение единства координат, Проблемой при использовании систем ГНСС является множество национальных и локальных координатных систем в мире. В результате, координаты, вычисленные системой ГНСС, не всегда совпадают с местными координатами. Если сделать неправильный выбор системы координат, ошибка позиционирования может составлять несколько сотен метров. Это является следствием нарушения условия обеспечения единой координатной среды [10]. Например, обозначения сферических координат, принятые в Америке таковы, что положение точки P определяется тремя компонентами: (ρ, φ, θ). В терминах декартовой системы координат: ρ — это расстояние от точки Р до полюса; φ — широта или полярный угол (угол между z-осью и прямой, проведённой из

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

59


ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS

полюса до точки P); θ —азимут или долгота (угол между положительной x-осью и проекцией прямой, проведённой из полюса до точки P на xy-плоскость). В Европе принято использовать другие обозначения. Положение точки задаётся числами: (r, θ, φ). Где r — расстояние от точки P до начала координат; θ— полярный угол φ — азимутальный угол. То есть, в европейской системе, которая применяется и в России, обозначения для углов переставлены по сравнению с Американской. Для глобальных определений используют геоцентрические системы отсчета: геоцентрическая экваториальная инерциальная систем и Гринвическая геоцентрическая система. Это название обусловлено тем, что в этом случае ось Х находится в экваториальной плоскости Земли, но фиксируется с вращением Земли, так что она проходит через Гринвичский меридиан (0° долготы). Геодезические координатные системы ( определяют положение с точки зрения широты, долготы и высоты над эллипсоидальной поверхности Земли. Они используют модели Земли и так называемые референц-эллипсоиды [4, 10]. Важным является различие между геоцентрической системой отсчета и локальными национальными координатными системами. Исторически сложилось так, что для разных регионов выбирали наиболее подходящие референц-эллипсоиды. Для устранения различий между системами измерения координат для применения глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) рекомендованы - мировая геодезическая система WGS–84 (для зарубежных стран) и ее отечественный аналог ПЗ–90 (для России и содружества). Для перехода между этими системами необходимо использовать приемники GPS/ГЛОНАСС, в которых данная проблема решается алгоритмически. Постановлением Правительства Российской Федерации от 28 июля 2000 г. № 568 «Об установлении единых государственных систем координат» установлены: •

единая государственная система геодезических координат 1995 года (СК-95) для использования в геодезических и картографических работах Российской Федерации, начиная с 1 июля 2002 года;

единая государственная геоцентрическая система координат (ПЗ-90) – для геодезического обеспечения орбитальных полетов и решения навигационных задач.

Обеспечение функционирования ИТС в реальном времени. Одним из важных факторов определения координат объекта и управления им в реальном времени является время согласования [7]. Оно определяется условием, чтобы подвижный (управляемый) объект не успел переместиться на значительное расстояние. Для решения этой задачи необходимо использование специальной динамической модели геоданных [2], в которой учитывается не только пространственная, но и временная согласованность в аспекте управления и принятия решений. В то же время недостатком ГНСС является то, что точность определения местоположения зависит от времени. В частности, для высокоточного определения координат процесс измерения может длиться до 24 часов. Естественно, что для управления транспортом это не подходит и возникает необходимость в привлечении дополнительных по отношению к ГНСС технологий и методов [7]. Реализация координатной среды измерений. Реализацию координатной среды измерений ИТС образуют геодезические сети. На практике не используют сложные модели геоцентрических систем координат или систем отсчета. При измерениях используют уже определенные точки, относительно которых и привязывают результаты измерений. Такая методика позволяет исключать зависимость от моделей Земли, моделей координатных систем и разных формул перехода при измерениях. Такая методика обеспечивает переносимость результатов измерений в любые системы. Результат реализации координатной среды измерений называется геодезическая отсчетная основа. Геодезическая основа тесно связана с формой поверхности Земли. Поэтому в каждой стране или содружестве стран (Европа) она своя. Реальные измерения осуществляются на конкретной территории с использованием геодезической отсчетной основы [3] совокупности геодезических пунктов. В России для этой цели применяют Государственную геодезическую сеть (ГГС). Государственная геодезическая сеть России, создаваемая в настоящее

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

60


ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS

время, структурно формируется по принципу перехода от общего к частному - и включает в себя геодезические построения различных классов точности: • фундаментальную астрономогеодезическую сеть (ФАГС) • высокоточную геодезическую сеть (ВГС) • спутниковую геодезическую сеть 1 класса (СГС-1) В указанную систему построений вписываются также существующие астрономогеодезическая сеть (АГС) и геодезические сети сгущения (ГСС). Таким образом, использование методов ДДЗ для обеспечивающей подсистемы ИТС не сводится к определению координат, а включает перечень проблем и, вытекающих из них, задач. Использование ДДЗ создает основу, но не решает полностью задачу создания и нормального функционирования и управления транспортных объектов. Для решения комплекса задач необходимо привлечение дополнительных методов. В частности, применение специальных моделей - динамических геоданных [2] является обязательным условием управления ИТС и транспортными объектами. Однако без использования методов дистанционного зондирования современное решение задач управления транспортом невозможно. Литература 1.

2.

Кафтан В.И. Системы координат и системы отсчета в геодезии, геоинформатике и навигации. // Геопрофи. – 2008. - №3. - с 60- 63. Малинников В.А., Цветков В.Я. Динамическая модель геоданных // Международный научно-технический и производственный журнал «Науки о Земле». Выпуск 012012.с.49-53. — URL: http://geoscience.ru/geodesy_tasks.pdf.

Национальный стандарт Российской Федерации. ГОСТ Р 52572 - 2006. Географические информационные системы. Координатная основа. Общие требования. — М.: Стандартинформ, 2006. — 11 с. 4. Савиных В.П. . Цветков В.Я. Геоинформационный анализ данных дистанционного зондирования. М.: КартоцентрГеодезиздат, 2001. - 224с 5. Савиных В.П., Максудова Л.Г., Цветков В.Я Интеграция наук об окружающем мире в геоинформатике // Исследование Земли из космоса.- №1. - 2000. с.46-50 6. Савиных В.П., Цветков В.Я. Синергетический аспект геоинформатики и технологий дистанционного зондирования//Там же. Исследование Земли из космоса.-2002.-№ 5.-С. 71-78 7. Савиных В.П., Цветков В.Я. Развитие методов искусственного интеллекта в геоинформатике // Транспорт Российской Федерации. – 2010. –№ 5. – с.41-43 8. Савиных В.П., Цветков В.Я. Геоинформатика как инструмент изучения процессов глобализации // Международный научнотехнический и производственный журнал «Науки о Земле». 2011. — №003-04. с.3138 9. Тихонов А.Н., Иванников А.Д., Цветков В. Я. Терминологические отношения // Фундаментальные исследования -2009. - № 5. с.146- 148 10. Цветков В.Я. Геоинформационный мониторинг // Геодезия и аэрофотосъемка, 2005.- №5. - с. 151 -155 11. Цветков В.Я.Пространственные отношения в геоинформатике// Международный научно-технический и производственный журнал «Науки о Земле». Выпуск 01-2012.с.59-61. — URL: http://geoscience.ru/geodesy_tasks.pdf. 3.

(c) Савиных В.П., 2012

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

61


ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS

УДК 004.6

ЛИНГВИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТЕРМИНА «ГЕОИНФОРМАТИКА» LINGUISTIC ANALYSIS OF THE TERM "GEOINFORMATICS"

Цветков В.Я. / Tsvetkov V.Ya Доктор технических наук, доктор экономических наук, профессор, академик Российской академии естествознания, академик Российской академии космонавтики им. Э.К. Циолоковского / doctor of Tech. and Econ. Sci., professor, Academic of Russian Academy of Natural Sciences, EK Tsiolokovsky`s Academy of Cosmonautics. E-mail: cvj2@list.ru

Аннотация. В статье анализируется термин «геоинформация». Раскрывается связь термина с термином «информация». Дается лингвистический анализ термина «информация». Рассматривается эволюция термина «информация». Раскрывается связь термина «информация» с работами Аристотеля. Показана связь термина с учением о «форме» и «сущности». Исследуются работы Аристотеля «Метафизика» и «Категории». Дается сравнение отечественного перевода и зарубежного. На основе исследования дается вывод о сущности термина «информация». В этой связи дается вывод о сущности термина «геоинформация».

Annotation. This article analyzes the term "geoinformation." Expands to link the term with the term "information". It give a linguistic analysis of the term "information". It give the evolution of the term "information". It reveals the relationship of the term "information" with the works of Aristotle. It shows the relationship with the doctrine of the term "form" and "essence." We study the works of Aristotle, "Metaphysics" and "Categories". It provides a comparison of domestic and foreign translation. Based on the study provides a conclusion about the nature of the term "information".. In this connection, we derive the essence of the term "Geoinformation"

Ключевые слова: геоинформатика, геоинформация, информация, категории, Аристотель.

Keywords: geoinformatics, geoinformation, the information, category, Aristotle.

Термин «геоинформация» является производным от термина «информация». Энциклопедия «Британик» (2007) утверждает, что термин «информация» возник в IX веке и имеет латинские корни. Из латинского он перешел во французский. Из французского перешел в английский. Согласно энциклопедии «Британик» впервые в официальном документе этот термин был употреблен в указе короля Георга в 1330 году во фразе "Men so wise should go and inform their kings." «Люди, знающие мудрость, должны информировать их короля»1. Первоначально термин «информация» трактовался как «сведения» описания. В настоящее время этот термин является полисемическим [1]. В табл.1 приведены некоторые термины на разных языках. Расположение иностранных 1

Encyclopædia Britannica - Encyclopædia Britannica, Inc. 2007

терминов отражает путь, который прошел термин «информация» из латинского в английский язык. Обращает на себя внимание совпадение терминов «форма» и «информировать» во всех языках. Обращает на себя внимание совпадение термина «форма» и «внешняя форма» на латинском языке. Объяснение этому могут дать работы Аристотеля [2] «формой я называю суть бытия каждой вещи и ее первую сущность», «то, что обозначено как форма или сущность, не возникает, а возникает сочетание, получающее от нее свое наименование, и что во всем возникающем есть материя, так что одно [в нем] есть материя, а другое – форма». Форму Аристотель связывает с материей как внешнее ее проявление. Отсюда следует, что форма в понимании Аристотеля несет сведения о внешних свойствах и проявлениях объектов и явлений. Обращает на себя внимание в приведенной таб-

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

62


ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS

лице различие термина «внешняя форма» на латинском языке и других языках. На латинском языке отсутствует различие между формой и внешней формой, поскольку форма и есть внешнее проявление. То есть подразумевается форма как внешняя форма. Говоря о противоположностях Аристотель [3, 4] отмечает «противоположности относятся к тому, что тождественно или по виду, или по роду». Следовательно, говоря о форме (внешней форме) мы должны иметь в виду ее противоположность – внутреннюю форму.

Обращает на себя внимание сходство термина «внутренняя форма» во всех языках, приведенных в таблице. Таким образом, если форма, как внешняя форма, несет сведения о внешних свойствах объектов и явлений, то ее противоположность - внутренняя форма несет сведения о внутренних (скрытых или дополнительных) свойствах объектов и явлений Аристотель говорить [2] «формой я называю суть бытия каждой вещи и ее первую (внешнюю авт) сущность». Следовательно, существует и вторая сущность, которую можно обозначить как внутренняя сущность. Таблица 1.

Сравнение некоторых терминов, связанных с информацией Русский

Информация

Данные Сведения Факты Информировать Передавать сведения Форма

Латынь notitia indicium informationem informationes data notitia notitia facta rerum rebus Informare certiorem

Итальянский

Испанский

informazioni dati

información

dati dati

datos información datos

fatti dati

Hechos datos nformación

Faits

informar

informer

Transmitir información forma forma externa

transmettre de l'information forme

informare

forma

trasmettere le informazioni forma

Внешняя форма

forma

forma esterna

Внутренняя форма

interno forma

Неформальный

transmittere notitia

tacitae senatus temere

Французский information renseignements informations l'information Données des données données

Английский

information

data data facts inform transmit information form

forme extérieure

external form

forma interna

forma interna

forme interne

The internal form The inner form

informale

informal

informel

informal

Если посмотреть на словообразование такой сущности из составного термина (внутренняя форма) то можно прийти к следующей парадигме interno forma → informa. Отсюда вытекает значение термина informationem –описание внутренней (неявной, скрытой) сущности объектов и явлений, которая дополняет внешнюю сущность и в совокупности дает полное (целостное) описание объектов и явлений окружающего мира. Обращает на себя внимание различие термина «неформальный» в латыни и других языках. Обращает на себя внимание различие термина «передавать сведения» на латинском языке и других языках Это может говорить о том, что информация в других языках ( появившаяся более чем

через 12 веков) является более общим понятием, чем в латыни. Из этого следует также, что в свое время термин «сведения» (notitia IV до н.э.) был более общим по отношению к термину информация. В настоящее время произошла инверсия. Термин «информация» является более общим по отношению к термину «сведения» » (notitia). Созвучное слово в русском «нотация» - запись, сведения. Отсюда следует, что «сведения» (notitia IV до н.э.) включали описание первой, второй и прочих «сущностей». В настоящее время эти функции выполняет термин «информация». Согласно Аристотелю, [3, 4] сущность отвечает на вопрос: «Что есть вещь?» Раскрывая сущность (субстанцию) вещи, мы, согласно Аристотелю, даем ей определение, получаем понятие вещи. Остальные девять категорий отвечают на вопрос: «Каковы свойства вещи?» -

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

63


ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS

и определяют признаки, свойства вещи, ее атрибуты. Все остальные категории - качества, количества, отношения, места, времени, действия, страдания, состояния, обладания - соотносятся с бытием через категорию сущности. Курсивом выделены категории, имеющие прямое отношение к геоинформации. Вышеизложенное дает основание трактовать термин «информация» следующим образом Информация – описание и раскрытие внешних и внутренних сущностей объектов и явлений окружающего мира, основанное на применении категорий как средства структурного анализа и интерпретации. Такое понятие термина «информация» дает основание сформулировать трактовку термина «геоинформация». Геоинформация – описание и раскрытие внешних и внутренних сущностей объектов и явлений на земной поверхности, под поверхностью Земли, в околоземном пространстве, основанное на применении категорий как средства структурного анализа и интерпретации, среди которых ключевой категорией являются пространственные отношения.

То есть, как и следует из правил образования дефиниций и из «закона обратного отношения между объемом и содержанием понятия» [6], термин «геоинформация» имеет меньший объем и большее число признаков в сравнении с термином «информация». Он является подмножеством или подклассом термина «информация». Литература 1. Иванников А.Д., Тихонов А.Н, Цветков В.Я. Основы теории информации. М.: МаксПресс, 2007. – 356с. 2. Метафизика. Аристотель. Сочинения. В 4 т. (Серия «Философское наследие») Т1 . М.: Мысль, 1975—1983 – 552с. 3. Категории. Аристотель. Сочинения. В 4 т. (Серия «Философское наследие») Т2 . - М.: Мысль, 1975—1983 – 688с 4. Categoriae and de interpretation. The works of Aristotle. Volume I / translated into english under the editorship of W. D. Ross. - OXFORD AT THE CLARENDON PRESS, 1928 - 668 р. 5. Цветков В.Я. Логика в науке и методы доказательств. - М.: МГОУ 2012.-68 с © Цветков В.Я., 2012

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

64


ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS

УДК 004.6

ЭЛЕКТРОННО-ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ РЕСУРСЫ И ТЕХНОЛОГИИ ELECTRONIC AND GEOINFORMATIC RESOURCES AND TECHNOLOGIES

Шайтура С.В. / Shaytura S. V. Кандидат технических наук, доцент Московской финансовопромышленной академии «Синергия» / Candidate of Tech. Sci., Associate Professor, Moscow Academy of Finance and Industry "Synergy" E-mail: geomiigaik@yandex.ru

Аннотация. В статье анализируются электронно - геоинформационные ресурсы и технологии. В понятие электронно - геоинформационные ресурсы включаются не только данные и модели, но и программное обеспечение и инструментальные системы. Дается анализ развития геоинформатики как следствие информатизации общества. Описаны особенности создания и развития ГИС. Отмечается, что в современных информационных системах обрабатывается не информация в произвольной форме, а вполне определенные информационные модели. Раскрываются ресурсы Интернет, применительно к геоинформации, к геоданным и моделям. Раскрываются особенности Web – серверов и ГИС – серверов. Показано различие между разными технологиями удаленного доступа. Показано различное применение серверов и выделены аналитические серверы, как наиболее перспективные. Ключевые слова: геоинформатика, геоинформа-

Век четвертой информационной революции [7], который начался с цифровой революции и появления Интернет, предоставляет большие возможности слияния и развития различных информационных технологий. Синергетический эффект, достигаемый за счет самоорганизации суперсложных систем, выводит накопленные информационные ресурсы на качественно новый уровень [8]. Геоинформатика, как наука, характеризуется интеграцией других научных направлений [6]. Главной задачей геоинформатики и ГИС является выявление пространственных отношений [11] Посыл, созданный четвертой информационной революцией, реализовался созданием информационных, в том числе геоинформационных [1, 4] и аналитических систем [7]. Средства коммуникации (мобильная связь, Интернет) предоставили возможность соединения

ционные ресурсы, геоинформационные технологии Abstact. The article analyzes the electron - Geographic Information Resources and Technology. The concept of electron - GIS resources include not only data and models, but also software and system tools. The analysis of Geoinformatics as a result of information society. The features of the creation and development of GIS. It is noted that in modern information systems the information is not processed in any form, and well-defined information models. Internet resources are disclosed, in relation to geoinformation to geodata and models. The peculiarities of the Web - GIS servers - servers. Shows the difference between the various remote access technologies. Displaying a different application servers and selected analytical servers, as the most promising Keywords: geoinformatics, geoinformatics, GIS resources, GIS technology.

всех этих разрозненных пространственновременных данных в единый мозг – «Солярис». Особую роль в постинформационном обществе будут играть геоинформационные системы и средства навигации. Действие геоинформационных систем впервые описано в романе М.Булгакова «Мастер и Маргарита»: «…я вижу, что вас интересует мой глобус… Если вы приблизите глаза, вы увидите и детали. Маргарита наклонилась к глобусу и увидела, что квадратик земли расширился, многокрасочно расписался и превратился как бы в рельефную карту. А затем она увидела и ленточку реки, и какое-то селение возле нее. Домик, который был размером в горошину, разросся и стал как спичечная коробка». Великий Мастер, заглядывая на столетие вперед, описал как будут работать геоинформационные системы, такие как карты поиско-

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

65


ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS

вой системы Google (http://maps.google.ru). На рис.1 изображены карта и космический снимок корпуса МФПА по адресу Москва, Измайловский вал, д. 2, полученные из этой системы. Следует отметить, что этот справочный сервис, в настоящее время переходит в профессиональный статус. В настоящее время широко используют технологии конвертирования цифровых карт Google в форматы ГИС, например ГИС Панорама «Карта 2009» [3]. Хотя исходные карты требуют обновления. Использование их как основы весьма перспективно и выгодно.

А

Б Рис. 1 Фрагмент карты (А) и космический снимок (Б), полученные из поисковой системы Google.

В конце 80-х годов ГИС завоевывают новые сферы науки, появляются новые источники данных - дистанционного зондирования (ДЗ), GPS, отмечается комплексирование с методами цифровой картографии. Так данные пространственной статистики [9] и ДЗ [8], организованные на концепции слоев, позволяют комбинировать пространственнораспределенные свойства с классификационными выделами карты, а интегрированный подход обеспечивает лучшее понимание и количественное изучение неопределенностей в данных, полученных средствами ДЗ. Все это является предпосылкой создания единой программной среды 90-х годов. Основные тенденции развития ГИС в III тысячелетии связываются с введением большого числа новых графических моделей Земли, включающих, наряду с картами, различные фотографические и мультимедийные изображения, компьютерные анимации и построенные на всей этой основе различные виртуальные модели [10]. При этом ставятся проблемы распознавания, психологического истолкования и анализа графических образов, отображенных в этих моделях на формализованном уровне. При интеграции ГИС с другими системами [1], создаются новые технологии. Геоинформационная технология – технологическая основа создания геоинформационных систем, позволяющая реализовывать функциональные возможности ГИС. На рис.2 приведены различные методы классификации ГИС. Задачей геоинформатики [2] и ГИС[1] является создание электронных геоинформационных ресурсов. Следует отметить, что в информационных системах обрабатывают информационные модели [10], а не информацию в произвольной форме. Основным “продуктом”, который можно найти в Internet, является информация. Эта информация обычно хранится на серверах и может быть представлена в различных форматах. Топографо-геодезическая информация и картографическая информация также могут храниться и передаваться по сети [4, 5]. Использование Web-серверов [5] делает доступными для удаленного пользователя данные, рассредоточенные по различным точкам Земного шара. Такие приложения в области геоинформатики называют WebGISсерверами. Выделяют несколько направлений

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

66


ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS

функционального применения WebGISсерверов. В дальнейшем для упрощения будем говорить о GIS-сервере. Серверосторонние (server-side) технологии позволяют пользователям посылать запросы, касающиеся данных, их анализа и представления на Web-сервер. Сервер обрабатывает запросы и возвращает результаты их выполнения удаленному клиенту. В этом случае клиент считается "тонким". Клиентносторонние (client-side) технологии позволяют пользователям выполнять не-

которое манипулирование данными на своем рабочем месте. Такой клиент считается "толстым" [5]. Возможности сервера и клиента могут комбинироваться в гибридных технологиях, которые оптимизируют функциональные возможности конкретных технологических решений и отвечают каким-либо особым потребностям пользователя. В зависимости от используемых технологий и платформ существующие GIS-серверы можно разделить на несколько классов.

Рис. 2. Классификации ГИС по различным позициям. Серверы, передающие исходные данные на компьютер клиента. Это наиболее простой тип организации взаимодействия клиента и сервера. Он основан на организации архива файлов на сервере в форматах, поддерживаемых различными ГИС-оболочками. Как правило, эти файлы размешаются на FTP или на HTTP серверах. После получения данные обрабатываются соответствующими ГИСприложением, имеющимся на компьютере клиента. Программное обеспечение серверов этого типа позволяет только пересылать файлы данных, например, цифровых карт, с сервера на компьютер клиента. Серверы, передающие статичные графические изображения в растровом или векторном формате. В такой технологии на компьютере клиента должны быть установлены соответствующие "Plug-in" приложениявизуализаторы.

Технология включает следующие этапы.: 1. С помощью ГИС-оболочки подготавливается набор карт. 2. Набор карт растрируется и сохраняется в графическом файле. 3. Формируются Web-страницы, в которые эти файлы встраиваются. Такие серверы не обрабатывают запросы к географическим или метаданным. В них иногда применяется псевдомасштабирование, при котором растровое изображение растягивается за счет повторения пикселов. Серверы, обрабатывающие запросы к метаданным, используя картографическое изображение. Эта технология похожа на предыдущую в том, что карты, предоставляемые пользователю, также находятся в статичном (растровом) формате и обрабатываются технологией imagemaps. Отличие состоит в

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

67


ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS

том, что после выбора определенного региона на карты запрос пересылается серверному приложению, которое связывается с базой метаданных (она может физически располагаться совершенно в другом месте, нежели сервер) и в качестве ответа передает клиенту, как правило, адреса Интернета, где может быть найдена интересующая его информация. Серверы, формирующие карты в интерактивном режиме. Карта создается в процессе формирования HTML-страницы. Это достигается за счет специального программного обеспечения, имеющегося на сервере. Формирование HTML-страницы и карты происходит в зависимости от параметров запроса, таких как масштаб, местоположение, тематика и т.д. Карты могут формироваться как стандартными программными средствами ГИС (ArcView, MapInfo и др.) посредством небольших управляющих специализированных программ сервера, так и специально созданными для этой задачи приложениями. Когда пользователь хочет изменить карту, на сервер передается новый запрос, по которому немедленно формируется новая карта с новыми параметрами. Серверы, использующие конверторы данных "на лету". Многие ГИС-оболочки не имеют развитых возможностей конвертирования данных из чужих форматов в свой. Данная технология предназначена для устранения отмеченного недостатка. Функция этих серверов аналогична функции серверов первого из рассмотренных классов, но при этом передаваемые данные конвертируются под конкретные ГИС-приложения на компьютере пользователя. Аналитические GIS-серверы. Серверы этого класса предоставляют пользователю широкие возможности. С помощью данной технологии можно получать картографические изображения, сформированные по результатам запроса, текстовую информацию по объектам на карте, включать и выключать слои. Может проводить тематическое картографирование, строить буферные зоны, находить кратчайший путь и многое другое, вплоть до редактирования картографических и атрибутивных данных. В настоящее время на мировом рынке существует ряд компаний производящих геоинформационные системы. На сегодня каждая из этих фирм создала свою разновидность WEB-сервера. Обычно такие сервера работают

со структурами ГИС-систем.

информации

родственных

Литература Булгаков С.В, Ковальчук А.К., Цветков В.Я., Шайтура С.В. Интегрированные геоинформационные системы. -. М. изд. МГОУ, 2007. - 112 с. 2. Геодезия, картография, геоинформатика, кадастр: Энциклопедия. В 2-х т. /Под ред. А.В. Бородко, В.П. Савиных. – М.: ООО «Геодезкартиздат», 2008. – Т. I – 496 с. Т. II – 464 с 3. Железняков В.А., Применение международных стандартов OGC WMS и WFS для формирования, обмена и предоставления пространственных данных // Инженерные изыскания. -2011. - № 9 - с.76-79 4. Журкин И.Г., Шайтура С.В. Геоинформационные системы. Учебное пособие. М. Изд. «Кудиц-образ», 2008, 272 с.: ил.23 5. Иванников А.Д., Кулагин В.П., Тихонов А.Н. . Цветков В.Я. Прикладная геоинформатика . - М.: МаксПресс 2005 -360 с 6. Максудова Л.Г., Савиных В.П., Цветков В.Я. Интеграция наук об окружающем мире в геоинформатике//Исследование Земли из космоса. 2000. №1. С.40-45 7. Поляков А.А., Цветков В.Я. Прикладная информатика: Учебно-методическое пособие: В 2-х частях: Часть.1 / Под общ.ред. А.Н. Тихонова- М.: МАКС Пресс. 2008 Часть.1 -788 с часть2 -860 с 8. Савиных В.П., Цветков В.Я. Синергетический аспект геоинформатики и технологий дистанционного зондирования // Исследование Земли из космоса.. - 2002 - №5. - с. 71-78 9. Цветков В.Я. Геостатистика // Геодезия и аэрофотосъемка. – 2007. – №3. – с. 174–184 10. Цветков В.Я. Информационные модели и информационные ресурсы // Геодезия и аэрофотосъемка, - 2005.- №3 -. с. 85-91 11. Цветков В.Я.Пространственные отношения в геоинформатике// Международный научно-технический и производственный журнал «Науки о Земле». Выпуск 01-2012.с.59-61 1.

© Шайтура С.В., 2012

УДК 004.6 МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

68


ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS

ИНФОРМАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ В ГЕОИНФОРМАТИКЕ INFORMATIVE SAFETY IN GEOINFORMATICS

Булгаков С.В. / Bulgakov S.V. Кандидат технических наук, доцент, Московский государственный университет геодезии и картографии / Candidate of Tech. Sci., Moscow State University of Geodesy and Cartography E-mail: gmiigaik@yandex.ru

Аннотация. Раскрываются особенности современных систем управления транспортом TMS и STMS . Показано, что организация таких систем эффективна только на основе ГИС или с применением ГИС. Раскрываются особенности реализации задач с помощью ГИС и геоинформационных технологий. Показано значение использования пространственных отношений при современном управлении транспортом. Ключевые слова: Геоинформатика, геоинформационные системы, информационная безопасность, информационная инфраструктура.

Информационная среда и информационные ресурсы являются важным фактором жизнедеятельности современного общества. Эта совокупность включает коллекции информации, информационные потоки, информационные объекты, информационные инфраструктуры, а также системы регулирования возникающих при этом общественных отношений. Все более повышается роль субъектов, осуществляющих сбор, формирование, распространение и использование информации. Геоинформатика создает новые информационные ресурсы, которые необходимо защищать, поэтому проблема информационной безопасности в геоинформатике важная и актуальная. Особенность защиты информации в геоинформатике связана со структурной организацией геоинформатики. Геоинформатика делиться на три части: общая геоинформатика [4], прикладная геоинформатика [6] и специальная геоинформатика [4,5]. Именно к специальной относится защита информации в ГИС и в геоинформатике.

Annotation. The peculiarities of the modern transport management systems TMS and STMS. It is shown that the organization of such systems is effective only on the basis of GIS or GIS. The peculiarities of realization of tasks with the help of GIS and GIS technologies. The significance of spatial relationships in the modern management of transport. Keywords: Geoinformatics, GIS, geographic information technology, logistics.

Об особом значении геоинформации в сфере безопасности говорит тот факт, что в США создано национальное агентство геопространственной разведки (National Geospatial Intelligence Agency - NGA). NGA обеспечивает своевременную, точную и геопространственную разведку в поддержку агентства национальной безопасности. Его продукция и услуги используются для различных военных, гражданских и международных потребностей разведки. Поэтому разработка методов и технологий повышения информационной безопасности в геоинформатике, в том числе и в части защищенности инфраструктуры геоинформационных систем является актуальной задачей. Информационные угрозы для информационных и геоинформационных систем имеют устойчивую тенденцию к росту и модифицируемости [11]. К настоящему времени в области защиты информационных и геоинформационных систем преобладает подход обнаружения злоупотреблений, который основан на построении модели атаки непосредственно на систему ГИС. Однако, данный подход имеет очевидный недостаток, связанный, прежде всего, с

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

69


ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS

недостаточным учетом влияния инфраструктуры и компьютерной среды. Концепция информационной безопасности в геоинформатике должна быть основана на моделях информационных объектов [8]. Различные информационные технологии, различные структуры и различные информационные системы могут быть объединены этим понятием. Модель информационного объекта должна служить основой организации безопасности первого уровня. Таким образом, первой концепцией информационной безопасности является введение понятия и построения моделей информационных объектов, подлежащих защите. Вторая концепция включает взаимосвязь разных информационных объектов. В частности, ГИС имеет инфраструктуру и окружена ею. В свою очередь, информационная инфраструктура ГИС, находится во внешней компьютерной среде. Это приводит к тому, что информационная безопасность ГИС может быть рассмотрена как безопасность системы вложенных информационных объектов: ГИС, информационная инфраструктура ГИС (ИИГИС), компьютерная среда (КС). Следующей концепцией является применение методов теории информации [7] для анализа безопасности и отражения угроз. В частности, эта теория включает построение моделей семантических информационных единиц [16, 17] для возможной оценки смысла, значения и важности информационных объектов, включающих эти информационные единицы. Если информационные единицы не несут смысла или малозначимы, то и информационный объект не представляет ценности. Если наоборот, то такой информационный объект подлежит обязательной защите. Степень защиты определяется его значением и ценностью, то есть его прагматикой и семантикой. И, наконец, завершающей концепцией является применение общепринятых методов информационной безопасности [5]. В общем объектом защиты является ГИС, связанная с ней инфраструктура и окружающая их компьютерная среда [2, 10, 14]. Анализ показал, что большинство угроз для ГИС[2, 14] исходит из ее информационной инфраструктуры, так же как и для многих других ИС. Поэтому необходимо проводить моделирование факторов и характеристик, влияющих и определяющих информационную ин-

фраструктуру [2, 9, 14] . С этой целью был проведен анализ информационных процессов, информационной среды и информационного взаимодействия. Исследован мобильный Интернет как часть информационной инфраструктуры [1] современных информационных систем. Изучена современная статистика информационных угроз. С целью решения проблемы организации защиты инфраструктуры ГИС был предложен подход рассмотрения сложных систем ГИС-инфраструктура, инфраструктура – компьютерная среда при деструктивных воздействиях [9] Исследование ИИГИС выявило сходство и различие между интерфейсом ГИС и инфраструктурой ГИС [15]. На основе функционального подхода построена модель компьютерной среды и информационной инфраструктуры ГИС [9]. Компьютерная среда (КС) является основой функционирования ГИС. ГИС бывает связана с электронными таблицами (ЭТ), фотограмметрической станцией (ФС), системой обработки изображений (СОИ), САПР и другими информационными системами. Большинство информационных взаимодействий осуществляется через инфраструктуру ГИС Еще одним фактором опасности является спам, влияющий на ИИГИС и ГИС через компьютерную среду. По оценкам экспертов в этом веке спам станет одной из основных угроз работы в сети Интернет [12]. Он уже теперь становится значимой угрозой. Эффективных способов борьбы мало и количество спамсообщений увеличивается с каждым днем. По роду своей деятельности многим специалистам приходится работать с электронной почтой и одновременно пользоваться несколькими адресами E-mail. С каждым днем возрастают информационные потоки и в том числе все больший объём абсолютно не нужных сообщений. Наличие спама приводи к тому, что спам забивает канал и общий объем передаваемой информации превышает пропускную способность канала передачи информации. В результате появления спама часть полезной информации «выдавливается» из передаваемого потока и передаваемая информация становиться неполной. Общий поток информации уменьшается за счет выдавленной информации за пределы пропускной способности ка-

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

70


ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS

нала передачи. Этот эффект имеет место когда передаваемые данные аддитвны, то есть в общем потоке они дополняют друг друга, но в целом независимы и связи между ними отсутствуют. Для геоданных актуальна ситуация нарушения целостности из-за спама, а также из-за недостаточной полосы пропускания. Геоданные в отличие от многих других данных характеризуются набором связей, которые передаются в общем потоке. Это увеличивает спектр и ширину необходимого канала связи. Нарушение связей внутри геоданных ведет к искажению передаваемой информации. Это, например, наблюдается при экспорте графических данных ГИС в пакеты программ автоматизированного проектирования, например в Автокад. Исходные графические данные ГИС конвертируют в формат dxf, после чего их импортируют в программы САПР. После такой передачи слои оказываются разобщенными, связи с базой данных исчезают и ряд специфических общих характеристик также исчезает. При появлении и действии спама пакет геоданных «перерезается» на части. Даже в том случае, когда пропускная способность канала позволяет передавать сообщение, возможна ситуация прерывания связей между частями пакета. Это приводит к нарушению целостности. Как показано в [7, 16, 17] передаваемое сообщение содержит набор семантических информационных единиц. Эти семантические единицы отличаются критериями их делимости и критериями смысловой содержательности. Различают сигнификативное смысловое значение, предикативное смысловое значение, контексное смысловое значение. Сигнификативное значение - это значение элементарной семантической единицы (слова), независимое от других семантических единиц сообщения. При наличии спама оно либо есть либо его нет. Сигнификативное смысловое значение появляется в совокупности связанных слов – предложении. При разрушении предложения оно исчезает. Контекстное смысловое значение появляется в совокупности предложений – фразе. При разрушении фразы оно исчезает. Таким образом, воздействие спама вызывает разрушению фраз и предложений и влечет соответствующую потерю сигнификатиного значения и контекстного значения. В целом информационная безопасность

в геоинформатике имеет свою специфику и дополнительные факторы угроз. Такие как разрушение связей между геоданными и потерю контекста в передаваемых данных. Это делает обязательным введение дополнительных мер защиты к общим мерам информационной безопасности, применяемым в большинстве информационных систем. Литература Булгаков С.В. Мобильный Интернет как информационная инфраструктура // Методы управления и моделирования— Вып. 5: Сборник научных трудов. – М.: МАКС Пресс, 2005. — с.30-43. 2. Булгаков С.В. Информационная инфраструктура ГИС.// Исследование процессов и явлений методами геоинформатики вып.10. Сборник научных трудов. – М.: МАКС Пресс, 2006 —с.29-32. 3. Булгаков С.В., Ковальчук А.В., Цветков В.Я., Шайтура С.В. Защита информации в ГИС. - М.: МГТУ им. Баумана, 2007 - 183 с 4. Иванников А.Д., Кулагин В.П., Тихонов А.Н. . Цветков В.Я. Геоинформатика. – М.: МаксПресс, 2001 – 349 с. 5. Иванников А.Д., Кулагин В.П., Тихонов А.Н. . Цветков В.Я. Информационная безопасность в геоинформатике . – М.: МаксПресс 2004 – 336 с. 6. Иванников А.Д., Кулагин В.П., Тихонов А.Н. . Цветков В.Я. Прикладная геоинформатика – М.: МаксПресс 2005 – 360 с 7. Иванников А.Д., Тихонов А.Н., Цветков В. Я. Основы теории информации – М.: МаксПресс, 2007. - 356 с 8. Коростелев Ю.А., Булгаков С.В Информационные объекты // Методы управления и моделирования. — Вып.4.: Сборник научных трудов. – М.: МАКС Пресс, 2004—с34. 9. Розенберг И.Н., Булгаков С.В. Проектная модель информационной безопасности ГИС // Вестник Московского государственного областного педагогического университета. -2010. - № 2. - с.110 – 113 10. Цветков В. Я., Булгаков С.В. Информационная инфраструктура. М.: МИИГАиК, «Госинформобр». 2006. - 84 с. 11. Цветков В.Я., Булгаков С.В. Информационная безопасность в геоинформатике: компьютерные шпионы // Геодезия и аэрофотосъемка, - 2004. - №4 - с. 99- 108 1.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

71


ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS

12. Цветков В.Я., Булгаков С.В. Информационная угроза - спам // Геодезия и аэрофотосъемка. - 2004. - №5. - с. 116-128. 13. Цветков В. Я., Булгаков С.В. Эвристический анализ как инструмент информационной безопасности // Успехи современного естествознания. – 2010. - №3. С 45-46. 14. Цветков В. Я., Булгаков С.В. Анализ инфраструктуры информационной системы // Успехи современного естествознания. – 2010. - №3. С 44-45. 15. Цветков В. Я., Булгаков С.В. Дружественный интерфейс как характеристика информационной инфраструктуры // Совре-

менные наукоемкие технологии. - 2010. №1. - с 44-45. 16. Цветков В. Я. Семантика информационных единиц // Успехи современного естествознания // 2007. -. №10.- с. 103-104. 17. Цветков В. Я. Семантика геоинформационных единиц / Материалы 4-й Международной конференции «Геопространственные технологии и сферы их применения» Москва 12-13 марта - М.: Информационное агентство «Гром», 2008 - с.69-71 © Булгаков С.В., 2012

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

72


ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS

УДК 332.2.021.8

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЕ ОБНОВЛЕНИЕ ДАННЫХ В БАНКЕ ДАННЫХ ЗЕМЕЛЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ INTELLIGENT UPDATE DATA IN A DATA BANK OF AGRICULTURAL LAND

Цветков В.Я. / Tsvetkov V.Ya Доктор технических наук, доктор экономических наук, профессор, академик Российской академии естествознания, академик Российской академии космонавтики им. Э.К. Циолоковского / doctor of Tech. and Econ. Sci., professor, Academic of Russian Academy of Natural Sciences, EK Tsiolokovsky`s Academy of Cosmonautics. E-mail: cvj2@list.ru

Железняков В.А. / Gjelezniakov V. A. Программист ЗАО «КБ Панорама», аспирант Московского государственного университета геодезии и картографии / Programmer of the Construction Laboratory “Panorama”, post graduaded student, Moscow State University of Geodesy and Cartography E-mail: Demodand@yandex.ru

Аннотация. Описаны особенности обновления информации в банке пространственных данных земель сельскохозяйственного назначения. Дается описание проблем обновления. Дается технологическая схема обновления. Раскрывается сущность обновления на основе интеллектуального подхода. Ключевые слова: Мониторинг земель, банк данных, геоинформатика, обновление цифровых карт.

Одно из назначений банка пространственных данных (БПД) земель сельскохозяйственного назначения формирование картографического образа. Этот процесс осуществляется на основе тайловой структуры пространственных данных. Следует напомнить, что при выводе на монитор векторное изображение преобразуется в растровое. Тайл (от английского tile - плитка) в картографических сервисах - один из квадратных фрагментов, на которые разбивается карта. Каждый тайл представляет собой изображение формата jpeg (спутниковые снимки) или png (карты, слои) и хранится в файле с уникальным именем, которое определяется координатами этого тайла по осям X и Y.

Abstract. The features in the update of spatial data bank of agricultural land. A description of upgrade issues. We give a flow chart updates. The essence of updates based on the intellectual approach. Keywords: geoinformatics,

monitoring, Land updating digital

database, maps.

Большинство картографических сервисов предоставляют тайлы размерами 256х256 пикселей, поэтому в ГИС «Панорама-АГРО» [1] принят именно такой размер тайлов. Количество тайлов, из которого состоит изображение, зависит от масштаба. Например, на сервисе Google Maps изображение на масштабе z1 (самом мелком) состоит всего из 4-х тайлов. На следующем масштабе количество тайлов в 4 раза больше, чем на предыдущем, так как каждый тайл разбивается пополам как по горизонтали, так и по вертикали. Легко подсчитать, из скольких тайлов состоит изображение на масштабе z24. Все кто работал с Интернеткартографическими системами сталкивались с

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

73


ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS

проблемой медленной загрузки изображений при работе с обычным ГИС сервером. Использование тайловой структуры позволяет при просмотре через Интернет загружать не всё изображение целиком, а только ту его часть, которая отображается на экране, что экономит трафик и время. Процесс формирования тайловой структуры пространственных данных - долгий и трудоемкий. Например, на рисунке 1 показан момент окончания формирования растровой карты России, базового масштаба 1 : 1 000 000, занимающей в вектором виде 95.7 МБ в формате SXF. Формирование растров для данного масштаба выполнялось с использованием картографических моделей в масштабе от 1 : 5 000 000 до 1 : 200 000. Они в совокупности содержали 686 тысяч объектов на 40 листах, с размерами растров в несжатом виде не более чем 2.7 ГБ. К основной карте было добавлено 46

матриц высот общим объёмом 9.35 ГБ. Создание растров проводилось с включенными функциями антиалиасинга, теней и режимом «Принтерный вид» на компьютере следующей конфигурации: 1. 2. 3. 4.

процессор: Intel Core2Duo – 2.4 ГГц; оперативная память: 2 Гб; жесткий диск: 320 Гб; операционная система: MS Windows 7.

Время формирования растров составило 1сутки 20 часов. Всего создано 433 306 тайла в формате png, с размерами каждого тайла 256*256 пикселей, общим объёмом фалов в 4,5 ГБ. Для формирования карты России масштаба 50 000 и общим количеством файлов около 17 миллионов, общим объемом 100 гб требуется уже около двух недель работы. Поэтому остро встает вопрос о необходимости разделения нарезки данных по зонам и применения новой технологии обновления.

Рис.1. Пример формирования тайлов для карты масштаба 1:1000000 Программа ImageryCreator позволяет создавать, обновлять и дописывать тайлы по различным масштабам одной или нескольких карт, растров, матриц. При этом старые тайлы, формируемых масштабов, обновляются. Для повышения производительности, при наличии ключей защиты, можно запустить

данную программу на нескольких компьютерах (рис.2), для увеличения скорости создания тайлов, выбрав необходимые масштабы из списка. В дальнейшем необходимо соединить файлы паспорта, скопировав строки тэгов <Images> из первого файла паспорта, например “

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

74


ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS

<Images Scale="100000" VMax="1" HMax="2">” во второй. И увеличив значение в тэге <ImagesList Count=""> на соответствующее число. Также в программу встроена функция частичной нарезки тайлов по строкам и столбцам. Данная опция необходима для распараллеливания процессов нарезки тайлов на несколько компьютеров. Например имеется карта, содержащая 4000 строк тайлов для масштаба 10 000. Процесс создания тайлов такой карты займёт несколько суток. При разделении данного масштаба на нескольких компьютерах, увеличится скорость создания тайлов в несколько раз. В дальнейшем необходимо будет лишь перенести нарезанные тайлы в банк пространственных данных. Процесс распределения данных на нескольких системах приведен на рис.2. Можно констатировать, что при формировании карт сельскохозяйственного назначения на основе БПД имеют место большие трудозатраты, как временные, так и вычислительные. Они необходимы для подготовки БПД и наполнению его тайловыми данными для дальнейшего использования. Дополнительная проблема возникает при необходимости оперативно обновлять данные, которые уже имеются в БПД/ Формально для этой цели можно выделить какое-то количество людей-операторов, которые следили бы за изменением тех или иных участков векторных карт полей, матричных или растровых данных. Однако, если объем этих карт исчисляется тысячами, или в карте меняется или утоняется всего лишь часть – уследить за изменением всех параметров простому оператору невозможно, да и процесс новой перестройки тайлов длительный. Поэтому остро встает вопрос об автоматизации данного процесса. В настоящее время за рубежом [2] и в России [3] наблюдается тенденция применения методов искусственного интеллекта для обработки геоданных. Поэтому решения задачи обновления данных в БПД предлагается концепция и структурная модель новой «Автоматизированной интеллектуальной системы» (АИС), которая сама способна осуществлять анализ и перестраивать области данных, в которых имеются изменения. На рис.3 представлена структурная модель АИС.

Рассмотрим работу данной системы. На первом этапе (1), оператор изменяет, добавляет, удаляет пространственные данные, извлекая или добавляя их в БПД. Для изменения данных используется ГИС, ведущая журнал транзакций. АИС анализирует изменения БПД. В качестве основных параметров сравнения могут выступать – размер и дата изменения файла. На втором этапе (2), данные из БПД попадают в математическое ядро системы, в котором происходит анализ и сравнение предыдущего состояния системы и новых измененных данных. Для векторной информации этот анализ заключается в изменении и обработке внешнего вида объекта. На основе журнала транзакций ГИС – АИС устанавливает какие объекты изменены. Далее математическое ядро системы виртуально воссоздает пространственное положение в тайловой модели нового и старого состояния объекта и определяет территорию для обновления данных. Для растровой информации, например форматов rsw, mtr и других, которые имеют блочную структуру, анализируется контрольная сумма каждого блока и в случае её несоответствия определяется пространственное положение в тайловой модели нового и старого состояния растровой информации. На третье этапе (3), информация, полученная из математического ядра системы, анализируется, и на основе неё строится виртуальная матрица обновления тайлового пространства, состоящая из 0 и 1. Соответсвующие поля этой матрицы говорят о необходимости изменения тайлов. Данная матрица может постоянно изменяться и дополняться, поскольку АИС может уже выполнять обновления БПД. АИС должна являться фоновой системой, которую возможно программировать на обновление в определенный промежуток времени и следить сразу за несколькими проектами БПД (территориями). Поэтому после завершения времени, выделенного на обновление, необходимо сохранять состояние тайлового пространства в виде матрицы состояния системы. В случае, если имеется уже новая матрица состояния и старая еще не завершена, необходимо объединить обе матрицы состояний и сохранить их.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

75


ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS

Рис.2. Распределение данных на нескольких системах

Рис.3. Структурная модель Автоматизированной интеллектуальной системы (АИС) МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

76


ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS

На четвертом этапе (4), матрица состояния системы накладывается на тайловое пространство, и на основании функций ядра происходит построение тайловых данных и запись их в БПД. На рис.4-5 показаны результаты работы

системы, включенной в в ГИС «ПанорамаАГРО». На рис.4 приведен растровый образ представления БПД до обновления. На рис.5 приведен растровый образ представления БПД после обновления.

Рис.4. Визуальный образ БПД до автоматического обновления.

Рис.5. Визуальный образ БПД после автоматического обновления. МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

77


ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS

По существу работа системы связана с построением и анализом матричных моделей. При этом используются следующие матрицы: 0 матрица начальное состояние системы,  z11 Z =   z y1

= 1, x

z1 x  , z = 0, y = 1, y count , x = 1, x count z yx  yx

Виртуальная матрица состояния системы

АИСm

=

 Tm  АИС =  T 11 m  m  y1

АИСm | ВИРТоб m

count

T m1x T m yx

  , y = 1, y count , x =  

, m = 1, m

count - кол-во используемых масшта-

,

m где count бов представления данных, x

- кол-во count тайлов для текущего масштаба m по оси х y - кол-во тайлов для текущего масcount штаба m по оси у.

Виртуальная матрица обновления растровой информации

 Рm  k 11 ВИРТрастр = m k  Pmk y'1 

P m 1x'  k , y ' = 1, y ' , x' = 1, x' , count count P m y ' x'  k 

m = 1, m , k = 1, k count count где

x'count

- кол-во тайлов для текущего

во тайлов для текущего масштаба m растра k по оси у;

масштаба m растра k по оси х;

y'count

- кол-

kcount

- кол-во растров для текуще-

го масштаба m.

Виртуальная матрица обновления матричной информации

 Mm  n 11 ВИРТматр = m n  M mn y''1 

m 1x''  n , y ' ' = 1, y ' ' , x' ' = 1, x' ' , count count M  m y '' x''  n  M

m = 1, m , n = 1, n count count где

x' 'count

рицы n по оси у; - кол-во тайлов для текущего

масштаба m матрицы n по оси х;

y ' 'count

ncount

- кол-во матриц для

текущего масштаба m.

-

кол-во тайлов для текущего масштаба m матВиртуальная матрица обновления векторной информации

 Km  s 11 ВИРТкарт = ms  K ms y'''1 

m 1x'''  s , y ' ' ' = 1, y ' ' ' , x' ' ' = 1, x' ' ' , count count K  m y ' ' ' x ' ''  s  K

m = 1, m , s = 1, s count count

x' ' 'count - кол-во тайлов для текущего где масштаба m векторной карты s по оси х;

y ' ' 'count

- кол-во тайлов для текущего мас-

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

78


ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS

штаба m векторной карты s по оси у;

scount

-

m.

кол-во векторных карт для текущего масштаба Виртуальная матрица обновления ВИРТоб

S count

K count

N count

1

1

1

= (Z | ВИРТкарт )| (Z | ВИРТрастр )| (Z | ВИРТматр ) m ∑ ms ∑ mk ∑ mn .

Выводы Применение Автоматизированной интеллектуальной системы позволяет обновлять данные в автоматическом режиме в указанное время и тем самым исключает ошибки оператора, обусловленные «человеческим фактором». Применение АИС позволяет сократить время на обновления этих данных рис. 4 и рис 5. Например, при отсутствии данной системы пришлось бы перестроить всю область из 18 тайлов, с ней всего лишь 7 тайлов, которые на рис.5 отмечены цифрами. Концепция автоматизированного интеллектуального обновления может быть применена в других БПД и ГИС для обновления карт в первую очередь с большой информационной нагрузкой. Данный подход решает задачи интеллектуальных систем. А именно снижение информационной нагрузки на человека и решение задач повышенной сложности [4], которая за-

трудняет оптимальное решение их человеком. Литература 1. Демиденко А.Г., Дышенко С.Г., Железняков В.А., Цветков В.Я., Новые возможности ГИС «Панорама» // “Кадастр недвижимости”. - 2010 - №3. – с. 101-103 2. Hill L. L. Georeferencing: the geographic association of Information. Massachusetts Institut of Technology, 2009. 1. Савиных В.П., Цветков В.Я. Развитие методов искусственного интеллекта в геоинформатике // Транспорт Российской Федерации. – 2010. –№ 5. – с.41-43 3. Подольский В.Е, Толстых С.С. Повышение эффективности региональных образовательных компьютерных сетей с использованием элементов структурного анализа и теории сложности. – М.: Машиностроение, 2006. – 176с. © Цветков В.Я., Железняков В.А., 2012

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

79


ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS

УДК 004.6

ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЙ ПОДХОД ПРИ МОНИТОРИНГЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ МОРЯ ПО ДАННЫМ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА GEOINFORMATIONАL APPROACH FOR MONITORING OF POLLUTION OF THE SEA ACCORDING TO REMOTE SENSING OF THE EARTH FROM SPACE

Затягалова В.В. / Zatyagalova V.V. Научный сотрудник ФГБУ "Научно-исследовательский центр космической гидрометеорологии "Планета" / Researcher of The Research Center for Space Hydrometeorology «Planeta» E-mail: z-victoria@yandex.ru

Аннотация. В статье рассмотрены вопросы применения методов геоинформатики и дистанционного зондирования Земли при мониторинге загрязнения моря. В частности решается задача определения загрязнения морской поверхности конкретными судами. Раскрывается специфика геоинформационного подхода применительно к мониторингу загрязнений моря. В качестве основы мониторинга применяются радиолокационные изображения (РЛИ) Показаны и раскрыты основные проблемы, которые возникают при распознавании сликообразующих явлений. Для решения проблемных вопросов автором разработаны наборы базисных (прямых) и казуальных (причинно следственных) признаков загрязнений. В аспекте анализа ситуации «суднозагрязнение» был применен сценарный подход. Приведены примеры использования метода. Доказана эффективность предложенной технологии при решении практических задач.

мониторинг, геоинформационный подход, экология. Abstact. The paper deals with application of geoinformatics and remote sensing in monitoring marine pollution. In particular, solved the problem of determining the specific surface of marine vessels. Reveals the specificity of geo-information approach for monitoring pollution of the sea. As a basis for monitoring use radar images (SAR images) are shown and disclosed in the basic problems that arise in the recognition slikoobrazuyuschih phenomena. To solve the problematic issues of basis sets developed by the author (direct) and casual (causal) evidence of contamination. In the aspect of a situation analysis "vessel-pollution" scenario approach was used. Examples of the use of the method. The efficiency of the proposed technology to solve practical problems Key words: remote sensing, monitoring, geoinformation approach, the environment.

Ключевые слова: дистанционное зондирование,

Идентификация и мониторинг нефтяных загрязнений на морской поверхности сложный и неоднозначный процесс [2, 3]. Для этой цели используют радиолокационные изображения (РЛИ). Сложность выявления загрязнений на РЛИ заключается в необходимости их отличия от других сликообразующих явлений. Для улучшения процесса интерпретации в ИО РАН был предложен геоинформационный подход. Структурно геоинформационный подход [12] к анализу процессов и явлений показан на рис.1. Выделение трех групп данных «место» «время» «тема» позволяет проводить классификацию различных данных и последующую интеграцию их в единую информационную основу. Геоинформатика построена на основе интеграции [5] и поэтому

многие ее технологии обладают интегрирующей функцией, в частности цифровые модели и цифровые карты. Это дает возможность объединять разнородные информационные ресурсы и проводить комплексный анализ при геоинформационном мониторинге [7]. Стратификация данных с включением отношений иерархии [8, 9] означает создание иерархической модели, визуально представляемой как совокупность слоев с общей тематикой и признаками. Принципиальным в таком описании является возможность использования логических и теоретико-множественных операций для получения новых знаний об объектах мониторинга и явлениях на поверхности Земли.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

80


ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS

Выявление пространственных отношений [10] дает возможность находить слабые и сильные, явные и неявные связи между объектами, находящимися в разных точках пространства. Геоинформационный подход

Выделение трех групп данных

Получение интегрированной модели данных

Стратификация данных

Использование геоинформационных моделей и геоинформационного моделирования

Визуальное моделирование

Рис.1. Геоинформационный подход при мониторинге пространственных объектов Визуальное моделирование [1, 4] и анализ является ключевым при мониторинге загрязнения моря по данным дистанционного зондирования Земли из космоса. Однако объемы и главное сложность геоданных настолько велики, что традиционные методы анализа становятся неприемлемы. К специальным методам геоинформационного подхода относят: • Применение в качестве информационной основы данных – геоданных [7, 12]. • Сбор и интеграция информации из разных источников с преобладанием технологий сбора из области наук о Земле. • Ассоциативную связь различных (непространственных) данных с пространственной информацией. • Использование баз данных в режиме ассоциативной связи с графическим представлением содержимого БД. • Визуализация информации с использованием картографических моделей [4]

• Использование спутниковых технологий как инструмента мониторинга и управления реальными объектами. • Оценка функциональной, экономической, технологической, социальной неоднородности между явлениями и ситуациями за счет выявления пространственных отношений между реальными объектами и территориями. К геоданным, применяемым при мониторинге загрязнений на основе РЛИ в первую очередь относится данные о потенциальных источниках и зонах потенциального загрязнения (судоходные трассы, нефтегазоносные структуры и подводные геологические объекты, порты и терминалы, буровые платформы и т.д.), данные о гидрометеорологических условиях (ветер, волнение, течения). Полный набор этих данных был описан автором статьи в 2007-2008 г г. в ряде публикации, одна из которых опубликована в известном научном журнале "International Journal of Remote Sensing" [11]. Был проведен ряд пилотных проектов, которые подтвердили необходимость интеграции дополнительной информации и их совместный анализ с РЛИ. В основном дополнительная информация могла быть получена с навигационных, топографических карт, геолого-геофизических данных, прогнозных гидрометеорологических данных и т.д. Но со временем стало очевидно, что часть информации может быть получена непосредственно с самого радиолокационного изображения (ветер, волнение). Кроме того, приуроченность к источнику еще не является доказательством того, что именно этот источник является источником загрязнения. В геоинформационном подходе этот вопрос решался по разновременным РЛИ, где скопление пленок указывает на сам источник. Однако в оперативном мониторинге требуется по текущему радиолокационному изображению установить источник и оперативно информировать потребителя. Поэтому требуется более надежная методика анализа РЛИ. Проанализировав современные методы, автор пришла к выводу что существующие методы не позволяют различать нефтяные пленки по типу происхождения, проблемой также является их

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

81


ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS

отличие от сликообразующих явлений. Для решения этих проблем автором разработан набор классификационных признаков. В основу было положено понятие информационных единиц [6] как индикаторов и информационных характеристик загрязнений. Были разработаны базисные и казуальные признаки. К базисным признакам относят признаки, идентифицирующие загрязнение. К казуальным признакам относят причинноследственные признаки, которые делятся на предшествующие и последующие. Были обоснованы три группы казуальных классификационных признаков. Первая группа связана с многочисленностью типов источников загрязнения морской среды. Нефть и нефтепродукты могут попадать в морскую среду от различных источников, наиболее распространенными из которых являются следующие: аварийные разливы, образованные при утечках, связанных с бурением на морском шельфе, утечках из заброшенных скважин, повреждении подводных трубопроводов, крушениях танкеров и судов; судовые разливы - балластные, льяльные или промывочные воды, отходы машинного отделения, отходы рыбопереработки и др.; береговой сток - сток промышленных, канализационных и бытовых вод, стоки с сельскохозяйственных угодий, подъем вод с содержанием поверхностно-активных веществ при дноуглубительных работах и др.; речной сток, как частный случай берегового стока, - хозяйственно-бытовые и промышленные стоки переносимые речными водами; естественные источники - выходы углеводорода из глубинных недр Вторая группа признаков связана с условиями существования нефтяных загрязнений на морской поверхности. Нефть и нефтепродукты, попавшие в морскую среду, могут наблюдаться на морской поверхности продолжительное время (от 0,5-2 суток) в виде пленок различной толщины. Возможность обнаружения нефтяных пленок в микроволновом диапазоне на морской поверхности определяется эффектом сглаживания пленками высокочастотной составляющей морского волнения.

Присутствие пленок на взволнованной морской поверхности приводит к уменьшению интенсивности радиолокационного рассеяния по сравнению с чистой водой и резкому уменьшению яркости на радиолокационных изображениях. Продолжительность существования нефти или нефтепродуктов в виде сплошной пленки на морской поверхности, и, следовательно, возможность ее обнаружения зависят как от типа и состава нефти и нефтепродукта, так и от состояния морской поверхности. На радиолокационных изображениях нефтяные пленки обнаруживаются на взволнованной поверхности моря при скоростях приводного ветра от 2-3 до 9-12 м/с. При меньших скоростях ветра они неразличимы на фоне гладкой морской поверхности. При скоростях ветра больше 9 м/с нефтяные пленки начинают разрушаться, превращаясь в нефтяную эмульсию и постепенно становясь невидимыми на радиолокационных изображениях, и только крупные нефтяные разливы можно наблюдать при скорости ветра до 12 м/с. Третья группа признаков связана с выбором параметров радиолокационной съемки. В настоящее время функционирует 9 космических аппаратов, оборудованных радиолокаторами с синтезированной апертурой (ENVISAT, RADARSAT -1,-2 , TERRA-SAR-X, TanDEM-X, CosmoSky-Med-1,-2,-3,-4), которые имеют высокое пространственное разрешение и широкую полосу обзора, работают вне зависимости от времени суток и погодных условий. Радиолокационный образ нефтяной пленки на морской поверхности зависит от параметров проведения радиолокационной съемки (длины волны, поляризации излучаемого и принимаемого сигналов, угла зондирования, пространственного разрешения и ширины обзора радиолокационной съемки). Углы зондирования радиолокационного сигнала выбираются из допустимых с учетом механизма брэгговского рассеяния радиоволн, которые находятся в пределах от 20° до 43-45°. Среди диапазонов длин радиоволн широко используются С и Х-диапазоны, так как обладают высокой чувствительностью к шероховатости морской поверхности и их длины волн находятся в пределах гравитационно-капилярной области спектра

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

82


ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS

волн. При выборе поляризации сигнала преимущество отдается вертикальной поляризации, при которой отраженный от взволнованной морской поверхности радиолокационный сигнал имеет более высокую интенсивность и обеспечивает лучший контраст на РЛИ между нефтяным пятном и морской поверхностью. Кроме того, для отличия на РЛИ пятен нефти от других сликообразующих явлений может быть полезна комбинация вертикальной и горизонтальной поляризации. Выбор режимов съемки зависит от требований к поставленной задаче. С увеличением пространственного разрешения повышается возможность выявления разливов малых площадей, а также повышается точность определения положения загрязнения и оценка его масштабов, но при этом, как правило, уменьшается ширина полосы обзора. Поэтому принимается компромиссное решение: для наблюдения значительных областей акваторий используется широкообзорная съемка, для наблюдения за стационарными объектами в пределах акватории - высокодетальная съемка. Эффективным решением при организации спутникового радиолокационного мониторинга является привлечение нескольких радиолокационных спутников для обеспечения высокой частоты наблюдений (от 1 до нескольких раз в сутки), а также чередование обзорного и детального режимов съемки. Для проведения импакт-анализа «причина - следствие» автором разработана реляционная таблица отношений между источниками загрязнений и сопутствующим им казуальным характеристикам. В аспекте анализа ситуации «суднозагрязнение» был применен сценарный подход. Автором предложено 4 сценария расположения судна. На радиолокационном изображении можно определить координаты судов, однако невозможно определить название судна и его принадлежность к стране и порту приписки. Кроме того, если судно находится на удалении от нефтяного разлива и тем более на значительном удалении (за пределами спутникового радиолокационного изображения) от нефтяного пятна, доказать, что оно совершило нефтяной разлив, имея на руках только РЛИ, практически невозможно. Решить эту оказалось возможным на ос-

нове свойств интегрированности геоинформационного подхода в результате сопоставления спутникового радиолокационного изображения с данными системы автоматической идентификации судов (АИС). Система АИС позволяет получить информацию о пространственном положении судна в акватории в отдельный момент времени, восстановить по времени и координатам маршрут следования судна, содержит информацию об идентификационном номере, типе судна и принадлежности к определенной стране. В России нет законодательной базы об использовании спутниковых радиолокационных данных в качестве доказательств загрязнения акватории, несмотря на то, что результаты комплексного анализа РЛИ и АИС указывают на принадлежность нефтяного разлива к определенному судну. Прямыми доказательствами нефтяного разлива являются только пробы с места сброса или регистрация спектральной характеристики пленки на морской поверхности с помощью аэрофотосъемки. Поэтому данная технология включает оперативное доведение (с использованием WEB-картографических сервисов, связанных с ГИС) факта установления судна – виновника нефтяного загрязнения до портовых служб с целью последующих проверок судна в порту прибытия. Вся процедура проведения такого комплексного анализа с применением целевой проверки показана на рис.2. Данная технология была апробирована в ходе проекта «Обнаружение нефтяных загрязнений с судов в Азово-Черноморской зоне ответственности Российской Федерации», выполненного в 2008-2009 гг. при совместной работе ИТЦ «СКАНЭКС» и ФГУ «АМП Новороссийск», а также в 2011 гг. при совместной работе ФГБУ «НИЦ «Планета» и ФГУ «АМП Новороссийск». В результате реализации данной технологии в 2008-2009 и 2011 г. было установлено 13 судов, причастных к разливам нефтепродуктов; из них 4 судна были задержаны службами порта, 8 судов записаны в список подозреваемых и установлено 1 нелегальное судно. Таким образом, опыт разработки и использования данной технологии показал ее

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

83


ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS

эффективность и уникальность при мониторинге загрязнения моря по данным дистанционного зондирования Земли из

космоса. Однако отсутствие законодательной базы является сдерживающим фактором при использовании данной технологии.

а

б

г

в

Рис 2. Мониторинг загрязнения моря по данным дистанционного зондирования Земли из космоса а) Спутниковое радиолокационное изображение RADARSAT-1 от 20 августа 2008 г. на пользовательском интерфейсе веб-картографического геопортала (красным цветом выделен шлейф загрязнений, желтым — суда)  MDA, CSA, СКАНЭКС, б) положение судна на момент радиолокационной съемки по данным АИС  ЗАО «Транзас», ФГУ «АМП Новороссийск», в) Судно-виновник сброса нефтепродуктов – «Расим Акар», г) в результате досмотра судна службами порта выявлена неисправность водоочистного оборудования.  ФГУ «АМП Новороссийск» Литература 1. Вознесенская М.Е., Корнаков А.Н., Цветков В.Я. Применение визуального моделирования в управлении // Вестник Московского областного педагогического университета. Серия Экономика – 2010. – № 2. – с.86-89 2. Затягалова В.В. Веб-геоинформационный подход для задачи оперативного мониторинга морей с использованием космических радиолокационных снимков» // Сборник научных статей по итогам международной научно-технической конференции, посвященной 230-летию

основания МИИГАиК, 2009, часть 2, С. 182-187 3. Иванов А.Ю., Голубов Б.Н., Затягалова В.В. О нефтегазоносности и разгрузке подземных флюидов в южной части Каспийского моря по данным космической радиолокации // Исследование Земли из космоса, 2007. № 2. C. 62-81. 4. Иванов А.Ю., Затягалова В.В. Картографирование пленочных загрязнений моря с использованием космической радиолокации и географических информационных систем // Исследование Земли из космоса, 2007. №

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

84


ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS

5.

6.

7.

8.

9.

6. C. 46-63 Максудова Л.Г., Савиных В.П., Цветков В.Я. Интеграция наук об окружающем мире в геоинформатике//Исследование Земли из космоса. 2000. №1. С.40-45 Цветков В. Я. Информационные единицы сообщений // Фундаментальные исследования. - 2007, - №12. - с.123 – 124 Цветков В.Я. Геоинформационный мониторинг // Геодезия и аэрофотосъемка, - 2005.- №5. - с. 151 -155 В.Я. Геоинформационные Цветков системы и технологии - М.: Финансы и статистика, 1998. -288 с. Цветков В.Я. Логика в науке и методы доказательств - М. МГОУ, 2012. - 68 с.

10. Цветков В.Я.Пространственные отношения в геоинформатике// Международный научно-технический и производственный журнал «Науки о Земле». Выпуск 01-2012.с.59-61 11. Ivanov A.Yu., Zatyagalova V.V. A GIS approach to mapping of oil spills in the marine environment // International Journal of Remote Sensing, 2008. V. 29. N 21. P. 6297-6313 12. Rozenberg I.N., Tsvetkov V.Ya. The Geoinformation approach // Eurupean Journal of Natural History. − 2009. . − № 5 . − p 102 103 © Затягалова В.В., 2012

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

85


ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS

УДК 332.2.021.8

ОСОБЕННОСТИ БАНКА ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ДАННЫХ ЗЕМЕЛЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ FEATURES OF SPATIAL DATA BANK OF AGRICULTURAL LAND

Железняков В.А. / Gjelezniakov V. A. Программист ЗАО «КБ Панорама», аспирант Московского государственного университета геодезии и картографии / Programmer of the Construction Laboratory “Panorama”, post graduaded student, Moscow State University of Geodesy and Cartography E-mail: Demodand@yandex.ru

Аннотация. Описаны особенности банка пространственных данных земель сельскохозяйственного назначения. Дается различие между банком данных и базой данных. Дается технологическая схема применения банка данных. Описано практическое применение технологии работы. Ключевые слова: Кадастр, мониторинг земель, банк данных, земли сельскохозяйственного назначения.

Целью банка пространственных данных (БПД) является учет, мониторинг, управление – земель сельскохозяйственного назначения и различные виды деятельности для нужд сельского хозяйства. Следует подчеркнуть различие между банком данных и базой данных в современном аспекте [1]. Старое понятие определяло банк данных, прежде всего, как совокупность баз данных. В современном понятии банк данных – это информационная система, предназначенная для хранения больших объемов информации со сложной структурой. От базы данных банк пространственных данных отличается масштабом хранимых данных и сложностью. Масштаб означает что в банке хранятся данные на регион, страну, в то время как база данных хранить локальную информацию о небольшой совокупности объектов. Сложность определяется видом графа [2], который образуют связи и отношения между хранимыми пространственными данными в БДП, в то время как в базе данных хранятся достаточно просто связанные совокупности небольшого (10-20) числа таблиц.

Annotation. The features of spatial data bank of agricultural land. Given by the difference between a bank and a database. We give a process flow diagram of a data bank. We describe the practical application of technology. Keywords: Cadastre, land monitoring, data bank, agricultural land.

В банке данных хранится многоуровневая информация разных масштабов. Это создает специфический эффект, характерный именно для банка пространственных данных, - изменения качественно соотношения объемов растровой и векторной информации. Этот эффект обусловлен тем, что в БПД на один объект хранится многослойная информация, которая представляет собой картографические модели разных масштабов [3]. Поэтому при представлении такой информации необходимо ввести понятие «образа представления пространственной информации БПД» Образ представления пространственной информации БПД формируется как растровый образ векторных данных, которые хранятся в БДП. Особенность этого процесса является то, что растровый образ БДП имеет существенно меньший объем, чем совокупность векторной информации на этот же объект. Это явление не всегда понятно, поскольку в классических работах отмечают, что векторные данные имеют меньший объем, чем растровые данные [4]. По умолчанию

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

86


ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS

имеют в виду один растровый образ и один векторный объект, соответствующие одному реальному объекту. В БДП на один объект хранится множество векторных объектов, имеющих в сумме большие объемы, всегда превосходящие объем одного растрового образа. Например, в крупном масштабе на город Москва имеются Гигобайты векторной информации. Но при выводе ее на карту среднего и мелкого масштаба она отобразится точкой, имеющей килобайтный объем. То есть в процессе формирования «Образа представления пространственной информации» из БДП приходится решать задачу сжатия векторной информации для представления ее в растровом виде. Это является особенностью БДП.

Этот процесс нельзя отождествлять с генерализацией. При генерализации один образ реального объекта преобразуется в другой образ этого же объекта. В БДП на один реальный объект имеется большой набор образов и при выводе осуществляется синтез, селекция нужной информации из разных исходных образов, а не из одного, как при генерализации. Еще одной особенностью БДП является многоуровневость применения. На рис.1 показаны уровни применения БДП земель сельскохозяйственного назначения создаваемого на базе ГИС «Панорама-АГРО» [5]. Как было отмечено, банк данных имеет существенно больший масштаб чем база данных. Именно это и создает возможность применения его на разных уровнях (рис.1).

Рис.1 Уровни применения БДП земель сельскохозяйственного назначения МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

87


ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS

Распределение данных из БПД государственного уровня идет по нисходящей лестнице к региональному, муниципальному уровню и уровню предприятия. Обмен данными между БПД возможен по протоколам WMS и WFS и передачей файловой информации [6].

Наибольший интерес представляет уровень предприятия или Агрохолдинга. Обобщенная модель БПД представлена на рис.2. Рассмотрим особенности функционирования БПД на уровне Агрохолдинга. Эта задача практически решена и внедрена для Агрохолдинга Краснодарского края.

Рис.2. Обобщенная модель применения БПД для осуществления мониторинга земель сельскохозяйственного назначения Пусть имеется БПД с уже существующими данными. Автоматизированная интеллектуальная система (АИС) по данным из БПД строит тайловую модель местности, на основании которой и функционирует Геопортал. Рассмотрим действия разных специалистов по решению задач применения БПД. Оператор А (рис.2) выезжает на поле для определения мест внесения минеральных удобрений в почву. Поскольку большинство современных приборов позиционирования оснащено каналом для передачи и принятия данных по GPRS, то точки внесения удобрений заносятся напрямую в Геопортал, который передаёт изменившиеся данные в БПД АИС выявляет изменение БПД и перестраивает изменившуюся часть тайлового пространства. При этом изменившиеся данные сразу же отображаются на Геопортале и видны всем пользователям, имеющим доступ к такой информации. В это же время оператор В полу-

чает сигнал об изменении данных. В локальной среде он на основании прав доступ под управлением ГИС Сервера получает информацию о необходимости внесения удобрений в векторном виде и строит в ГИС диаграмму распределения удобрений. Диаграмма сохраняется в БПД и АИС перестраивает тайловое пространство. Оператору С, находящемся не в локальном пространстве требуются данные по внесению удобрений, он на основании протоколов передачи данных WMS получает диаграммы, подложку, на основании протокола WFS векторные данные (точки внесения минеральных удобрений). Редактирует полученные данные, внося в них показатели предыдущих лет и по протоколу WFS передаёт данные в БПД. Измененную информацию анализирует АИС и перестраивает тайловое пространство. Начальник агрохолдинга, открывая свой ноутбук, на геопортале видит всю необходи-

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

88


ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS

мую информацию для принятия управленческих решений. Таким образом, осуществляется связь между технологиями сбора и хранения геоданных с практическими потребностями специалистов в области использования земель сельскохозяйственного назначения. Литература 1.

2.

3.

Малинников В.А., Цветков В.Я. Базы данных. Введение в основы. - М.: МИИГАиК, 2009 - 76 с/ Подольский В.Е, Толстых С.С. Повышение эффективности региональных образовательных компьютерных сетей с использованием элементов структурного анализа и теории сложности. – М.: Машиностроение, 2006. – 176с. Железняков В.А., Организация хранения карт сельскохозяйственных угодий и распределённый доступ к картам //

4.

5.

4.

Сборник материалов 6-ой Международной научно-практической конференции «Геопространственные технологии и сферы их применения»− Москва, 2010 – с. 74-75 Цветков В.Я. Геоинформационные системы и технологии - М.: "Финансы и статистика" 1998. -288 с Демиденко А.Г., Дышенко С.Г., Железняков В.А., Цветков В.Я., Новые возможности ГИС «Панорама» // “Кадастр недвижимости”. - 2010 - №3. – с. 101-103 6. Железняков В.А., Технология создания и обновления электронных карт сельскохозяйственных угодий по данным дистанционного зондирования Земли // “Инженерные изыскания”. - 2010 - №6. – с. 46-49. (с) Железняков В.А., 2012

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

89


ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS

УДК 004.6

ФОРМИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ РЕСУРСОВ В ГЕОИНФОРМАТИКЕ FORMING OF THE INFORMATION RESOURCES IN GEOINFORMATICS

Вознесенская М.Е. / Voznesenskaya M.E. Соискатель Московского государственного университета геодезии и картографии / Applicant, Moscow State University of Geodesy and Cartography E-mail: cvj2@mail.ru

Аннотация. Описаны методы получения информационных ресурсов. показано различие между общими и специальными информационными ресурсами. Раскрыто свойство «завершенности» информационного ресурса как системы. Показано, что использование и передача информационных ресурсов может быть реализована на основе сценария. Раскрыто использование отношений и информационного поиска как инструментов формирования информационных ресурсов в геоинформатике. Показано что многие информационные ресурсы в геоинформатике являются частью общей системы ресурсов. Ключевые слова: Геоинформатика, информация, информационные ресурсы.

К геоинформатике относят научнотехнический комплекс, объединяющий фундаментальное научное знание, прикладные науки и производственную деятельность [2]. Этот комплекс связаны со сбором, хранением, обработкой и отображением пространственных данных, с созданием и эксплуатацией ГИС, с производством картографической продукции и иной продукции связанной с пространственным анализом и построениями. Очевидно, что для решения большинства задач в геоинформатике необходимы информационные ресурсы. Одной из задач любой науки является получение и формирование информационных ресурсов в предметной области данной науки. Современные информационные ресурсы включают различные компоненты: данные, информацию, описания, базы данных, знания и технологические системы. Технологические системы подразделяются на системы: поиска, об-

Annotation. It describes methods of obtaining information resources. shows the difference between general and specific information resources. It revealed the property of "completeness" as an information resource system. It is shown that the use and transfer of information resources can be realized on the basis of the script. It discloses the use of relationships and information retrieval tools as a form of information resources in geoinformatics. It is shown that many information resources in geoinformatics are part of the overall system resources Keywords: mation resources.

Geoinformatics,

information,

infor-

работки, хранения, передачи знаний, обучения, коммуникаций, представления [1]. В геоинформатике информационные ресурсы делятся на общие и специальные. К общим относят: данные, информацию, описания, базы данных, знания и технологические системы. К специальным информационным ресурсам относят: геоданные, геоинформацию [2], геоописания, базы геоданных[3], геознания [4], георефернеции[3, 5], цифровые модели, цифровые карты и т.п. Источниками информационных ресурсов являются данные, информация, правила и ограничения предметной области. Вопросы формирования информационных ресурсов встречаются в практике в разных аспектах. Например, формирование не отдельных экземпляров, а систем информационных ресурсов. Примерами может служить проектирование моделей, баз данных или баз знаний. В

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

90


ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS

рамках этого подхода под термином «информационный ресурс» понимают завершенный цикл продуктивной деятельности человека или группы. В этом случае необходимо говорить о жизненном цикле информационного ресурса. Завершенность информационного ресурса как системы определяется тремя фазами: фазой проектирования, результатом которой является информационный ресурс и план его хранения и представления; технологической фазой, результатом которой является технология применения информационного ресурса; рефлексивной фазой, результатом которой является оценка результата использования информационного ресурса, оценка его полезности и актуальности. В настоящее время при освоении знаний (информационных ресурсов) большое значение имеет интерактивная или эвристическая обработка информации [1]. Это приводит к необходимости моделирования эвристических методов как инструмента оптимального использования ресурса. Весьма часто, в том числе и в геоинформатике, информационные ресурсы применяют как образовательные. Структура модели образовательного информационного ресурса включает три уровня [6] Информационный ресурс содержит знание, которое делится на две части: общенаучное и профессиональное. Профессиональное связано с конкретной специальностью и конкретной предметной областью. Общенаучное знание — это знание о наиболее общих понятиях, используемых в разных науках, которое служит базисом для применения специальных знаний. Это такие понятия, как метод, система, структура, анализ, синтез, иерархия. Современное использование информационных ресурсов связано с информационными технологиями, что приводит к отношениям разработчика ресурса и пользователя ресурса. Использование ресурса может иметь вид сценария [6]. Сценарий задается в виде правил, в соответствии с которыми должны осуществляться все взаимодействия между субъектами и объектами. Взаимодействия, приводящие к нарушению этих правил, запрещаются средствами контроля доступа и не могут быть осуществлены. Научная картина мира, свойственная любой науке, – это часть окружающего мира,

включающая отношения, описания, взаимосвязи и взаимодействия, создаваемая с помощью языковых конструкций с использованием языковых единиц – терминов. При этом, хотя связи и отношения объективной действительности существует независимо от человека, выбор связей и отношении в «картине мира», зависит от языковых систем, которыми владеет человек. Из этого следует, что система информационных ресурсов, отражающая научную картину мира, будет целостной, если для этого применяется целостная описательная система. Каждую систему информационных ресурсов образует множество объектов-понятий и разных типов отношений между ними. Эти объекты-понятия находят свое отражение в терминах. Поэтому термин с одной стороны это информационная единица языка, с другой это информационная единица научного знания. Таким образом, термин связывает научное знание с языком и является важным инструментом передачи информационных ресурсов, в частности в геоинформатике. Формирование сложных информационных ресурсов включает, кроме моделирования, использование отношений. Самым распространенным типом отношений в геоинформатике при изучении пространственных объектов является иерархический тип, описывающий отношения между элементами, множествами и частями объектов. Иерархические отношения образуют древовидную структуру. К ним относятся: ISA, AKO [7]. Отношение классификации ISA происходит от английского “is a”. Говорят, что множество (класс) классифицирует свои экземпляры (например, “улица есть часть городской территории). Иногда это отношение именуют “member of”. По-русски это может называться «есть» (единственное число) или «суть» (множественное число). Связь ISA предполагает, что свойства объекта наследуются от множества. Обратное отношение – “example of” или «пример». Поэтому процесс порождения элементов из множества называется экземпляцией. Отношение между множеством и подмножеством AKO происходит от английского “a kind of”, например, «городские районы есть подмножество городской территории». Отличие AKO от отношения ISA заключается в том,

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

91


ГЕОИНФОРМАТИКА / GEOINFORMATICS

что ISA – отношение «один ко многим», а AKO отношение – «многое к многим». Еще одним путем формирования ресурсов является информационный поиск. Поиск рассматривается как метод решения задач второго рода [7]. В геоинформатике существует специальный вид «пространственный информационный» поиск [3]. Специфическим инструментом поиска и получения новых знаний является геореференция [3, 4, 5]. При этом следует отметить, что результаты поиска в геоинформатике не являются единичными экземплярами, а соотносятся с системой понятий, системами данных, номенклатурой карт и другими информационными упорядоченными системами. Таким образом, информационные ресурсы в геоинформатике нельзя рассматривать как отдельные информационные источники или информационные объекты. Для того, чтобы описывать и отражать картину мира, свойственную данной науке, они должны образовать систему ресурсов, в которой по мере возможности должны быть исключены противоречия и неполнота. Для работы с такой системой необходимо разрабатывать правила, а сами ресурсы должны отслеживаться на предмет актуальности и ценности с тем, чтобы при необходимости осуществлять их обновление. Литература

2.

3.

4.

5.

6.

7.

ориентированный подход при визуальном моделировании. // Современные наукоёмкие технологии. 2010 . – №1. – с.89-91. Геодезия, картография, геоинформатика и кадастр /Энциклопедия. Т.-I – М.: Геодезиздат. 2008. -496 с. Hill Linda L. Georeferencing: The Geographic Associations of Information – MIT Press Cambridge, Massachusetts, London, England- 2009, - 272 p. Розенберг И.Н., Вознесенская М.Е. Геознания и геореференция.// Вестник Московского государственного областного педагогического университета. -2010. - № 2. - с. 116118 Цветков В.Я.. Геореференция как инструмент анализа и получения знаний // Международный научно-технический и производственный журнал «Науки о Земле». 2011. — №2. .- с.63-65 Вознесенская М.Е. Моделирование образовательных проектов // Математические методы и модели анализа и прогнозирования развития социально-экономических процессов черноморского побережья Болгарии /Материалы Международной научнопрактической конференции 5-12 марта 2012 г. – Поморие, Болгария, 2012, с.122-127. Цветков В.Я. Логика в науке и методы доказательств - М.: МГОУ, 2012.-68 с © Вознесенская М.Е., 2012

1. Вознесенская М.Е., Цветков В.Я. Объектно-

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

92


ГЕОЭКОЛОГИЯ / GEOECOLOGY

УДК 712

САД НА КРЫШЕ. ИННОВАЦИОННЫЙ МЕТОД ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ГОРОДА ROOF GARDEN. THE INNOVATIVE METHOD OF INFLUENCE ON THE ECOLOGICAL STATE OF ENVIRONMENT OF THE CITY

Кордюков П.С. / Kordiukov P.S. Председатель Научного студенческого общества, Российский университет дружбы народов / Chairman of Scientific student society, People`s Friendship University of Russia E-mail: pkordyukov@mail.ru

Аннотация: В статье рассмотрен метод воздействия зеленых крыш на экологическое состояние окружающей среды города и её показатели.

Annotation: In research work the method of influence of green roofs on an ecological state of environment of the city and its indicators is considered.

Ключевые слова: Зеленые крыши, DELTATERRAXX, PVC, TPO, EPDM, аккумуляция.

Keywords: Green roofs, DELTA-TERRAXX, PVC, TPO, EPDM, accumulation.

Научно-исследовательская работа «Сад на крыше. Инновационный метод воздействия на экологическое состояние окружающей среды города» посвящена проблемам экологии в мегаполисе. Тема актуальная как никогда. С каждым годом в результате плотной застройки новых зданий и увеличения патока транспортных средств, ухудшается экологическая обстановка города. Для крупных городов Европы и Америки сады на крышах зданий - явление не только привычное, но даже необходимое и закономерное в условиях современного мегаполиса. Сады на крыше - прекрасная защита от пыли и шума, уютное и спокойное место отдыха и снятия стресса городской жизни. Во многих странах мира проект сада на крыше предусмотрен при строительстве зданий и поощряется законодательством, даже гарантируя его владельцам налоговые льготы. Но для большинства россиян сад на крыше пока еще достопримечательность, почти все знают про Висячие сады Семирамиды в Вавилоне, являющиеся седьмым чудом Света, но мало кто из нас знает, что в Россию

озеленение кровли пришло уже довольно давно, еще в XVII веке. Известное выражение «будущее рождается сегодня» имеет непосредственное отношение к проблеме сада на искусственном основании, уже сегодня приобретающей в мире все большее распространение и, безусловно имеющей прекрасное будущее. Сегодня в Нью-Йорке, например, насчитывается почти десять тысяч мест с зелеными кровлями. В них бьют фонтаны и растут ягоды, располагаются пасеки и шумят настоящие березовые рощи. Сначала их устраивали над погребами и зернохранилищами, потом такие сады появились на многих доходных и частных домах Москвы и Санкт-Петербурга. А в начале прошлого века они возводились даже с фонтаном и розарием, он находился на крыше здания Купеческого клуба, на Малой Дмитровке в Москве. В наших городах в последние годы появляются проекты высотного озеленения, но все, же это только эксперименты. Более быстро эта тенденция развивается только в сфере частных коттеджей.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

93


ГЕОЭКОЛОГИЯ / GEOEGOLOGY

Если в доме пологая крыша - это отличная возможность для обустройства на ней сада, причем самого настоящего - с альпийской горкой, беседкой, прудиком или водопадом и другими оригинальными садовыми аксессуарами, которые вам нравятся. Можно много говорить о функциональных зонах жилых помещений, но представить себе полную картину без живых декоративных растений практически невозможно. Интенсивные и экстенсивные зеленые кровли Современные зеленые кровли делятся на два основных типа, определяемых способом озеленения и видом эксплуатации. Так выделяют - интенсивные зеленые кровли представляют собой сад в полном смысле этого слова. Озеленение кровель этого типа включает небольшие растения и кустарники, возможны и деревья [2]. При интенсивном озеленении конструкция здания должна выдерживать от 150 до 750 кг на кв. м. На такие кровли можно сажать деревья высотой до 4 м – как хвойные, так лиственные. При этом важно помнить, что крупным растениям требуется значительный плодородный слой земли - более 1 м. При экстенсивном озеленении применяют только травяной покров или растения размещают в емкостях с почвенным субстратом. Доступ людей на такую крышу не предполагается, а передвижение возможно только по специальным дорожкам. Особого ухода такое озеленение не требует. Растения используются почвопокровные, которые хорошо переносят разницу температур и недостаток влаги: седумы, камнеломки, некоторые луковичные или просто газонные травы [3]. Кровельный пирог зеленой крыши Гидроизоляционный слой для гидроизоляции применяют полимерные кровельные мембраны - ЭПДМ, ПВХ [1]. Дренажный слой - выполняет функции корневой защиты, обеспечивает отвод воды. В зависимости от типа растительности возможны - рулонные материалы на основе HDPE, плиты из полистирола или засыпка гравием.

Фильтрующий слой для предотвращения засорения дренажа частицами почвы – применяют геотекстиль. Почвенный слой с растительностью применяют только растения с горизонтальной корневой системой. Растения должны быть адаптированы к климатическим условиям, устойчиво к более сильным морозам, хорошо переносить колебания влажности и довольствоваться бедными почвами. Современные системы озеленения кровель отличает малый вес готовой конструкции - не более 60 кг на 1 м² во влагонасыщенном состоянии. Причем зеленые кровли обладают характеристиками, которые во многом превосходят обычные кровли. Так, экономия на отоплении зимой и на кондиционировании летом – вполне окупает дорогостоящее устройство зеленой кровли. Высокие характеристики по гидроизоляции и теплоизоляции делают устройство зеленых кровель идеальным способом возведения экологичной, долговечной и очень надежной кровли. Цель зеленой кровли – сбалансирование и гармонизация жизни человека в городской среде, приблизив его к природе. Данный вид озеленения довольно широко используется в странах Евросоюза. В течение 2004-2007 гг., в Германии построено зданий с плоскими кровлями на 90 млн. м², из них обустроено зеленой кровлей 13,5 млн. м² или (15%). На этот период в Великобритании было инсталлировано более 164 000 м² зеленых кровель. А в Швейцарии законодательно закреплено требование о том, все 100 % плоских кровель должны иметь озеленение. Рассмотрим экологические преимущества зеленых крыш на основе DELTA-TERRAXX и DELTA-FLORAXX TOP: • аккумуляция около 60-95% ливневых вод в субстрате; • уменьшение “пика” нагрузки на систему водоотведения; • выведение излишков 5-40% ливневых вод через систему коллекторов; • равномерный возврат в атмосферу (около 60%) влаги накопленной в субстрате, тогда как в инверсионных кровлях на основе гидроизоляции из битума (канцероген для

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

94


ГЕОЭКОЛОГИЯ / GEOEGOLOGY

• • • •

окружающей среды), PVC, TPO, EPDM этот показатель составляет меньше 1 %; поглощение звуковых колебаний от транспорта до 8 дБ и отражение до 3 дБ; поглощение пыли и CO2, выделение О2 в окружающий воздух; отражение растительным покровом электромагнитных волн; безопасная среда для жизни флоры и фауны. Эстетические преимущества:

пейзажей и • устройство различных ландшафтов; • дополнительное пространство для работы и отдыха людей. Экономические преимущества: • дополнительная термозащита лето-зима, уменьшение затрат на подогрев и кондиционирование верхних этажей; • защита гидроизоляции от перепада температур; • срок эксплуатации кровли 50 лет. Основной принцип работы системы зеленых кровель: единый дренажнонакопительный и защитный слой располагается на всей поверхности кровли [4]. Дополнительные сооружения и покрытия располагаются и крепятся непосредственно на нем. Достаточно наличие минимальной разуклонки. Водоотведение осуществляется по дренажному слою, поэтому Система не привязана к внутренним коммуникациям. Это обеспечивает надежную защиту всего пирога и гидроизоляционного слоя. Система дает возможность без особых затрат, не затрагивая пирога кровли, впоследствии создать любое покрытие: выложить плитку, высадить газон, кустарники, деревья, обустроить небольшой бассейн. Система устройства «зелёной» кровли состоит из пяти основных компонентов: его укладка • Противокорневой слой, производится непосредственно на слой гидроизоляции, обеспечивая ее защиту от прорастания корней; • Защитный влагонакопительный слой, он обеспечивает защиту гидроизоляции от возможных механический повреждений

и выступает в роли аккумулятора дополнительной влаги; • Дренажно-накопительный слой, он накапливает оптимальное количество влаги, необходимой для обеспечения жизнедеятельности растений и регулирует отток воды; • Фильтрующий слой, он обеспечивает фильтрацию воды, предотвращая попадание мелкодисперсных частиц субстрата в дренажно-накопительный элемент и защищая его, таким образом, от заиливания; • Слой грунта-субстрата, в который высаживаются растения. Контроль ливневого стока. Быстрый сток значительного количества ливневой воды с замощенных мостовых и крыш имеет негативные последствия. В частности, он вызывает разрушительные наводнения, эрозию, загрязнение и разрушение среды обитания животных. Способность зеленых кровель уменьшать этот сток частично за счет его замедления, частично за счет накопления в грунте давно и хорошо известна. Зеленая кровля обеспечивает регулирование стока за счет тех же мер, что и обычный водорегулирующий бассейн. По сравнению с подобными способами регулирования дождевого стока, зеленая кровля недорога, не требует особого ухода и надежна. Зеленые кровли являются единственным практическим способом контроля стока в урбанизированных районах, не требующими дополнительного строительства. Растительные покрытия крыши особенно эффективны в регулировании скорости стока с больших крыш, таких как типичные крыши коммерческих или образовательных зданий. Они могут быть спроектированы так, чтобы обеспечивать заданный уровень контроля ливневого стока, включая как уменьшение общего годового объема стока (50-60% является обычной величиной), так и скорости пикового стока. Надежная методика предсказания скорости и количества ливневых стоков с растительных кровель была успешно использована в Германии, где уже существуют большие системы с нулевым стоком. Эти системы в большой степени основаны на зеленых крышах. Например, на зданиях Bondorf transportation center в Зингельфингене

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

95


ГЕОЭКОЛОГИЯ / GEOEGOLOGY

достигнуто полное отсутствие сброса ливневых стоков, в основном за счет использования 46.000 кв.м зеленых кровель. Улучшение качества воды. Уменьшая количество и скорость ливневых стоков, зеленые кровли уменьшают вероятность переполнения совмещенных систем канализации. В городах, в которых системы водной и отходной канализации совмещены, ливневая вода смешивается с санитарными отходами, уменьшая эффективность систем очистки. Во время сильных дождей канализация может переполниться, выливая сточные воды, смешанные с дождевыми стоками в реки и приводя к экологическим авариям и нанося вред здоровью людей. Кроме того, до 30% общего количества азота и фосфора, сливаемого в реки приходится на долю пыли, оседающей на крышах зданий. Действуя как естественные био-фильтрующие устройства, зеленые кровли уменьшают степень загрязнения воды. В районе Берлина Potsdamer Platz для уменьшения загрязнения реки Шпрее были масштабно использованы экстенсивные зеленые кровли. Эта программа продемонстрировала, что экстенсивные зеленые кровли могут значительно уменьшать количество органики, смываемой с крыш, но, вместе с тем, показала и важность правильного выбора растительной среды и растений. Смягчение эффекта городских тепловых островов. Покрытие обычных темных крыш зеленой кровлей значительно уменьшает температуру над крышей. Было показано, что зеленые крыши превосходят белые или отражающие кровли в смысле уменьшения температуры окружающего воздуха. Если достаточное количество крыш покрыты зеленой кровлей, то это понижение температуры (и сопутствующее улучшение качества воздуха) может оказывать заметное положительное влияние на здоровье людей, особенно молодых и пожилых в перенаселенных городских районах. Увеличение срока службы кровельных материалов. Тридцатипятилетний опыт применения зеленых кровель в Германии подтвердил их важность для защиты гидроизолирующих материалов. Многослойная зеленая кровля предохраняет материалы подлежащей крыши в трех

направлениях. Она предотвращает механические повреждения (в основном от человека, но также от разносимых ветром пыли и грязи, и животных). Она экранирует ультрафиолетовое излучение. Она уменьшает изменение дневной температуры крыши, ослабляя напряжения от теплового расширения и сжатия материалов крыши. Можно ожидать, что система крыши, покрытая зеленой кровлей, имеет срок службы, по меньшей мере, в два, или даже три, раза превосходящий срок службы крыши без зеленой кровли. Хотя к настоящему времени зеленые крыши не находились в эксплуатации более 35 лет, многие исследователи считают, что они прослужат не менее 50 лет до момента, когда потребуется серьезный ремонт или замена. Для владельца здания это означает возврат в перспективе высоких начальных вложений в зеленую кровлю. Энергосбережение. Не все достоинства одинаково важны для каждого проекта и любых климатических условий. Например, способность зеленой кровли уменьшать поток тепла и, соответственно, повышенные требования к энергоснабжению здания, более важны в теплое время года. В результате это преимущество полностью может проявиться только в теплом климате, где расходы на кондиционирование здания представляют серьезную проблему. Преимущества энергосбережения менее важны для многоэтажных зданий, когда отношение поверхности крыши к площади поверхности здания относительно мало. В силу большей сложности и стоимости зеленой кровли по сравнению с простейшей теплоизоляцией, для каждого проекта требуется индивидуальный анализ потоков тепла здания, чтобы правильно предсказать эффективность зеленой кровли для энергосбережения. Понижение уровня шума. Зеленая кровля может частично поглощать звуки, которые иначе отражаются от твердой поверхности крыши. В аэропорту Франкфурта зеленые крыши с успехом применили в качестве поглотителей звука вдоль новой взлетной полосы. Ожидается, что простое растительное покрытие толщиной 3 дюйма уменьшает излучение звука на 5 Дб. Более толстые покрытия обеспечивают ослабление звука на величину до 46 Дб.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

96


ГЕОЭКОЛОГИЯ / GEOEGOLOGY

Создание живой среды обитания. Зеленая кровля может использоваться как среда обитания живых существ, дополняя или заменяя сокращающиеся открытые пространства в развивающихся районах. При разумном планировании и отказе от использования пестицидов, взрослая, самоподдерживающаяся экосистема может стать средой обитания для насекомых, пауков, улиток и певчих птиц. Использование локальных видов может помочь восстановлению потерянных прерий, как, например, на здании Oaklyn Branch Library в Индиане. В ходе научно-исследовательской работы было определено следующее: Кроме манящего вида природы, зеленые крыши предоставляют много бесспорных преимуществ, экологических и экономических, если они построены правильно. Зеленые крыши охлаждают и увлажняют воздух. Таким образом, они создают благотворный микроклимат непосредственно в пределах близости и способствуют улучшению микроклимата в центрах городов. Этот охлаждающий эффект значительно увеличивает качество функционирования систем кондиционирования, уменьшая выбросы углерода. Растительность зеленых крыш помогает отфильтровывать пыль и частицы смога. Нитраты и другие вредные вещества поглощаются растениями из воздуха и дождя и связываются в почве. Зеленая крыша может уменьшить сток воды на 50-90%; вся попадающая на крышу вода стекает оттуда с задержкой. Стоки, труды и дренажи могут быть построены с расчетом на меньшее количество воды, что значительно сэкономит средства при строительстве. Затраты на канализацию частично также могут быть уменьшены. Зеленые насаждения - естественный звуковой изолятор, они поглощают шум сильнее, чем твердые поверхности [5]. Зеленые крыши уменьшают звукоотражение до 3 децибелов и улучшают звукоизоляцию до 8 децибелов. Это очень эффективно для

зданий в непосредственной близости от аэропортов, шумных ночных клубов и фабрик. У зеленых крыш есть способность смягчать перепады температур и улучшать их энергосберегающие характеристики. Более того, Зеленые крыши, такие как DUO-крыша с Floratherm, имеющим сертифицированные термоизоляционные характеристики, вносят свой вклад в термоизоляцию здания. Зеленая крыша защищает гидроизоляцию от перепадов температуры, ультрафиолетового излучения и механического разрушения. Это значительно увеличивает срок эксплуатации гидроизоляции и выражается в уменьшении затрат на обслуживание и замену. Озелененные крыши компенсируют потери зеленых зон, возникающие при строительстве зданий. Они обеспечивают естественную среду обитания для представителей дикой природы и возвращают природу в города. Литература Кордюков П.С. 1. Кордюкова К.С., Инновационные технологии и методы применения натуральных материалов в ландшафтном дизайне. М.: Российский университет дружбы народов, Издательство, 2011. С.231. 2. Щербакова О.В., Кордюков П.С. Природная флора и её использование. М.: Российский университет дружбы народов, Издательство, 2011. С.237. 3. Сукха Д.Ш., Кордюков П.С. Использование природной флоры в садово-парковом и ландшафтном строительстве. М.: Российский университет дружбы народов, Издательство, 2012. С.304. 4. Кордюков П.С., Родюшкина А.Р., Осинцева М.С. Инновационные методы и материалы в современной ландшафтной архитектуре. М.: Российский университет дружбы народов, Издательство, 2012. С.302. 5. Ким И.А., Кордюков П.С. Современный ландшафтный дизайн сада. Озеленение и благоустройство территорий. М.: Российский университет дружбы народов, Издательство, 2012. С.300. © Кордюков П.С., 2012

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

97


НОВОСТИ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ / UNIVERSITY NEWS

УДК 378

ОБУЧЕНИЕ ЛАНДШАФТНЫХ АРХИТЕКТОРОВ В РОССИЙСКОМ УНИВЕРСИТЕТЕ ДРУЖБЫ НАРОДОВ EDUCATION AF LANDSCAPE ARCHITECTS IN THE PEOPLE`S FRIENDSHIP UNIVERSITY OF RUSSIA

Журкина Е.Е. / Jurkina E.E. Студентка Аграрного факультета, Российский университет дружбы народов / Student of Agriculture faculty, People`s Friendship University of Russia E-mail: jornal@geo-science.ru Фотографии Кузьминой А.М. студентки Аграрного факультета РУДН Аннотация: Статья основана на личном опыте. Немного информации об обучении на данной специальности и данном факультете.

Ключевые слова: Ландшафтная архитектура, геодезия, картография, рисунок, живопись, ботаника, специалисты, общественная работа.

Annotation: This article is based on personal experience. Some of the information obtained during in a give specialty.

Keywords: landscape architecture, surveying, mapping, drawing, painting, botany, professionals, social work.

Я учусь в одном из самых престижных ВУЗов на специальности моей мечты. Моя будущая профессия – ландшафтный архитектор. Ландшафтная архитектура – это архитектура открытых пространств, отрасль градостроительства, цель которой формирование благоприятной внешней среды для жизнедеятельности и отдыха населения в городах, пригородных и курортных зонах, сельской местности с учетом функциональных, эстетических, технико-экономических требований. Это искусство и практические действия по озеленению, благоустройству, организации садовопарковых насаждений, газонов, горок, применению малых архитектурных форм в зелёном строительстве. Всю жизнь мне казалось, что первые три года обучения в университете это только изучение нудных предметов. Как хорошо, что это оказалось заблуждением. Учиться тяжело, но интересно. Преподаватели позволяют нам раскрыться и проявить свой творческий потенциал, помогая выбрать нужное направление и избежать ошибок. Уже на первом курсе нашей группе предложили поучаствовать в отборочном конкурсе

внутри факультета. Мы должны были создать макет арт-объекта из дров.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

98


НОВОСТИ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ / UNIVERSITY NEWS

Пять лучших работ отправляются на «Фестиваль ландшафтной архитектуры’11». Все сразу принялись за работу. Идей возникало много, и все они были разнообразны. Макеты строились из макарон, что бы приблизиться по форме к строительному материалу. Одна работа из первого курса прошла отборочный тур. Моему счастью не было предела, это оказалась моя задумка. Её пришлось немного подправить. Ребята меня поддержали и искренне радовались. Создалась творческая команда, которая помогала воплощать задумку в жизнь. И пусть мы не заняли призовых мест, но мы получили бесценный опыт. С первых дней мы попробовали себя в роли строителей, архитекторов и декораторов. Наша работа была достойной. Все надеются продолжать участие в подобных конкурсах и фестивалях и улучшать свои результаты. И у нас получиться, ведь 4 курс со своими работами занял второе место.

гресс виден на лицо. Ведь когда дело доставляет тебе удовольствие, ты больше стараешься, выкладываешься в полную силу и погружаешься в него с головой. Нас учат не просто срисовывать, а строить, соблюдая пропорции, перспективу и искажения, архитектуру, натюрморты, пейзажи, людей. Находясь в аудитории, погружаешься в творческую атмосферу и процесс создания чего-то нового.

Много интересного и на занятиях по ботанике. Ведь мы не просто изучаем растения по рисункам, а работаем с ними. Величайшее удовольствие заглянуть внутрь цветка и увидеть всё своими глазами. Понять, как живут растения, и какие процессы происходят в тканях и клетках.

Хочется сказать, что нас прекрасно обучают всем предмета по программе. На факультете оборудована замечательная мастерская, в которой мы рисуем. До поступления в ВУЗ рисовала я, честно сказать, не очень хорошо, как и многие из нас. Но про-

Увлечены мы и на парах по картографии и геодезии. Да, этот предмет состоит из точных расчётов, вычислений. Нужно заполнять таблицы, чертить полигоны и разбираться в картах. Но где не бывает своих трудностей. Эти знания пригодятся любому в жизни. Интересно работать с приборами, знать, как устроены электронные тахеометры, нивелиры и теодолиты.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

99


НОВОСТИ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ / UNIVERSITY NEWS

Самое главное к нам приезжают специалисты из России и других стран ближнего и дальнего зарубежья. Читают лекции, дают важные советы, и всем им можно задать интересующий именно тебя вопрос. На таких встречах нам раскрывают профессиональные нюансы и секреты. Для тех кто любит общественную работу, тоже найдутся занятия. Студенческий комитет ведёт активную деятельность и не только развлекательных мероприятий. Обучение на Аграрном факультете и в целом в РУДН открывает большие перспективы и является хорошей стартовой площадкой в жизнь. В заключении хотелось бы сказать: Я горжусь своим университетом, своим факультетом и специальностью, на которой учусь! Я довольно своим выбором и не разу не пожалело о нём! © Журкина Е.Е., Кузьмина А.М., 2012

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

100


С ЮБИЛЕЕМ / CONGRATULATION ON YOUR ANNIVERSARY

ПОЗДРАВЛЯЕМ С ЮБИЛЕЕМ!

80 ЛЕТ ВАДИМУ АНДРЕЕВИЧУ ТАРАНОВУ

19 марта 2012Года исполнилось 80 лет Вадиму Андреевичу Таранову, старшему научному сотруднику геодезического отдела ФГУП «ЦНИИГАиК». В 1955 г. после окончания с отличием Московского института инженеров геодезии, аэрофотосъёмки и картографии (МИИГАиК) по специальности астроном-геодезист Вадим Андреевич был распределён в ЦНИИГАиК, в только что организованный гравиметрический отдел, руководимый М.С. Молоденским. За время работы в ЦНИИГАиКе В.А. Таранов работал в должности инженера, старшего инженера, младшего научного сотрудника, старшего научного сотрудника, заведующим лабораторией геодезической гравиметрии геодезического отдела и с 2010 г. по настоящее время - старшим научным сотрудником геодезического отдела. Работая в ЦНИИИГАиК В.А. Таранов посвятил всю свою 57-летнюю трудовую дея-

тельность изучению гравитационного поля Земли, став видным ученым и организатором работ в области геодезической гравиметрии. При его участии и под его руководством был выполнен целый ряд обширных исследований по подготовке и использованию данных о гравитационном поле Земли в геодезических целях. Под научным руководством Л.П. Пеллинена в 1969 г. защитил кандидатскую диссертацию на тему «Определение размеров Земли и элементов ориентирования основных систем геодезических координат». В 1979 г. В.А. Таранову присвоено ученое звание старшего научного сотрудника по специальности «геодезия». В течение многих лет В.А. Таранов успешно возглавляет работу по сбору, систематизации, анализу и обработке гравиметрических данных. В 1976 – 1991 гг. В.А. Таранов, являясь руководителем Специализированного центра ГУГК по сбору, хранению и обработке данных экспедиционных исследований по гравиметрии в Мировом океане, который в соответствии с Постановлением Государственный комитет по науке и технике (ГКНТ) входил наряду с 4-я другими Центрами в единую общесоюзную систему Специализированных центров нашей страны, осуществлял вместе с группой сотрудников ежегодную дежурную работу по анализу, систематизации и приемке морских гравиметрических измерений, планирование новых экспедиций, подготовку и выдачу опорных портовых и контрольных пунктов для всех учреждений и ведомств, ведущих гравиметрическую съемку в Мировом океане. В рамках темы «Мировой океан» ГКНТ в 1976-80 гг. при участии В.А. Таранова выполнялась разработка единой межотраслевой технологии сбора, обработки, обмена и хранения океанологической информации для системы Специализированных центров океанографических данных. Им выполнялась большая работа по выводу параметров гравитационного поля Земли и элементов ориентирования общего земного эллипсоида, начиная с вывода параметров модели ГПЗ до 8–й степени (1956г.) и кончая подготовкой исходных гравиметрических данных для модели ГАО 2008 до 360-й степени.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

101


С ЮБИЛЕЕМ / CONGRATULATION ON YOUR ANNIVERSARY

При активном участии В.А. Таранова подготовлены глобальные карты высот квазигеоида над общим земным эллипсоидом и над эллипсоидом Красовского, а также Атлас уклонений отвесных линий на территорию СССР. Следует отметить активное участие В.А. Таранова в составе авторского коллектива по подготовке авторских оригиналов гравиметрических карт Тихого и Атлантического океанов, вошедших в изданные атласы этих океанов. Под руководством В.А. Таранова и при его участии были подготовлены каталоги осредненных аномалий ускорения силы тяжести и автоматизированные базы гравиметрических данных, и регулярно осуществлялось научно-методическое руководство гравиметрическими работами предприятий Роскартографии. Он активно участвовал в ряде ведомственных и межведомственных комиссий по приёмке, анализу и оценке точности материалов, полученных по планам мировой гравиметрической съёмки. В качестве эксперта от ГУГК в 19641970гг. В.А. Таранов участвовал в подготовке нормативно-технических документов и материалов для совместной работы е с геодезическими службами стран Восточной Европы по составлению карт высот квазигеоида и уклонений отвесных линий для пограничных территорий с целью унификации и единства методик составления карт. Участие в качестве эксперта от ГУГК СССР в совещаниях экспертов геодезических служб социалистиче-

ских стран по выработке единой технологической политики в работах по геодезической гравиметрии. Кроме того, В.А. Таранов являлся: членом специализированного Учёного совета ЦНИИГАиК по присуждению учёной степени кандидата наук (1977-1980гг.), учёным секретарём специализированного совета при ЦНИИГАиК по присуждению учёной степени кандидата наук (1980-1995гг.), членом экспертной комиссии ЦНИИГАиК и Постоянно действующей технической комиссии по режиму (1960-2012гг.), ответственным по ЦНИИГАиК по защите закрытой информации от утечки по техническим каналам (20022012гг.). За годы работы в ЦНИИГАиК был членом месткома, спортсовета, добровольной народной дружины. Автор более 160 работ, 40 из которых печатные. В.А. Таранов - лауреат Премии имени Ф.Н. Красовского (за исследования в области теоретической геодезии), «Отличник геодезии и картографии», «Отличник разведки недр», «Почётный геодезист», награждён медалями «Ветеран труда» и «В память 850-летия Москвы», а также Почётными грамотами Роскартографии (1983 и 2003 г.). Редакция журнала «Науки о Земле» от имени геодезической и картографической общественности поздравляет Вадима Андреевича Таранова со славным юбилеем, желаем ему крепкого здоровья, счастья и дальнейших творческих успехов в трудовой деятельности на благо геодезической науки.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ» № 2-2012

102


Науки о Земле (Geo-Science) №02-2012  

Международный научно-технический и производственный электронный журнал «Науки о Земле» (International scientific, technical and industrial e...

Advertisement
Read more
Read more
Similar to
Popular now
Just for you