Page 1


О"ЖУРНАЛЕ"/"ABOUT"JOURNAL" " "

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,/,EDITORIAL,BOARD, "

Баранов"В.Н.,"профессор,"д.т.н."(Россия)" Гаврилова"Л.А.,"доцент,"к.т.н."(Россия)" Гарецкий"Р.Г.,"академик"РАН,"НАНБ,"профессор,"д.г@м.н."(Белоруссия)" Докукин"П.А.,"главный"редактор,"к.т.н."(Россия)" Докукина"К.А.,"с.н.с.,"к.г@м.н.""(Россия)" Карпик"А.П.,"профессор,"д.т.н."(Россия)" Кафтан"В.И.,"г.н.с.,"д.т.н."(Россия)" Левин"Ю.,""PhD"(США)" Малинников"В.А.,"профессор,"д.т.н."(Россия)" Плющиков"В.Г.,"профессор,"д.с@х.н."(Россия)" Савин"И.Ю.,"д.с@х.н."(Россия)" Савиных"В.П.,"член@корр."РАН,"профессор,"д.т.н."(Россия)" Татевян"С.К.,"профессор,"д.т.н."(Россия)" Харченко"С.Г.,"профессор,"д.ф@м.н."(Россия)" Чепурин"Е.М.,"профессор,"к.э.н."(Россия)" " РЕДАКЦИЯ, "

Докукин"П.А."–"главный"редактор" Поддубский"А.А."–"шеф@редактор" Поддубская"О.Н."–"редактор"иностранных"текстов" Алексеев"А.В."–"технический"редактор" Байрамов"А.Н."–"председатель"ПСО"“Науки"о"Земле”"РУДН" " Учредитель,(издатель):,ООО"«ГеоДозор»,"Россия,"Москва" "

Издается,совместно,с,ПСО,«Науки,о,Земле»,Российского,университета,дружбы,народов, "

Почтовый, адрес, редакции:, Россия,"117198,"Москва,"ул."Миклухо@Маклая,"дом"8"корпус"2,"каб." 445" Электронный,адрес:,http://geo@science.ru" Электронная,почта:,jornal@geo@science.ru" "

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."" " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

3"


СОДЕРЖАНИЕ"/"CONTENT" " "

"

ГЕОДЕЗИЯ,/,,GEODESY" Капцюг" В.Б." «Европейский" геодезист" года»" и" судьба" его" пункта" «Мекипелюс»" /" Kaptüg" V.B."“The"European"surveyor"of"the"year”"and"the"fate"of"his"station"“Mäki@Päälys”" Исмайлов" Н.Я.," Исмайлов" К.Х.," Джавадов" Н.Г." Исследование" погрешности" определения" ортометрической"высоты"уровня"вод"водоемов"при"проведении"GPS"лимбовых"измерений"/" Ismaylov" N.Ya.," Ismaylov" K.Kh.," Javadov" N.G." " Research" of" error" of" water" basins" water" levels" orthometric"height"determination"using"GPS"limb"measurements"

ГЕОЛОГИЯ,И,ГЕОТЕКТОНИКА,/,GEOLOGY,AND,GEOTECTONICS, Тустановская" Л.В." Исследование" зон" новейших" движений" Среднего" Приднепровья" инструментами"ГИС"/"Tustanovskaya"L.V."The"research"of"the"newest"movement"zones"of"Middle" Dnieper"with"GIS"tools" Шевчук"В.В.,"Василенко"А.Ю."Стадийность"тектонического"развития"Закарпатья"и"место" неогенового" магматизма" в" ней" /" Shevchuk" V.V.," Vasilenko" A.Yu." The" Transcarpathian" tectonic" evolution"staging"and"the"place"of"neogene"magmatism"in"it"

5" 13" " 18" 28" "

ГЕОДИНАМИКА,/,GEODINAMIC, Певнев"А.К.,"Симонян"В.В."Коровые"землетрясения"и"их"прогноз"/"Pevnev"A.K.,"Simonyan" V.V."Forecast"of"crustal"earthquakes" Татаринов"В.Н.,"Морозов"В.Н.,"Кафтан"В.И.,"Каган"А.Я."Геодинамический"мониторинг"как" основа" сохранения" биосферы" при" захоронении" радиоактивных" отходов" /" Tatarinov" V.N.," Morozov" V.N.," Kaftan" V.I.," Kagan" A.Ya." Geodynamical" monitoring" as" a" basis" for" conservation" biosphere"at"disposal"of"radioactive"waste"

38" 47" "

ГЕОИНФОРМАТИКА,/,GEOINFORMATICS" Цветков" В.Я." Применение" глобальных" навигационных" спутниковых" систем" " для" управления" железнодорожным" " транспортом" /" Tsvetkov" V.Ya." Applications" of" global" navigation"satellite"systems"for"rail" Лобанов"А.А."Проблема"больших"данных"в"науках"о"Земле"/"Lobanov"A.A."The"problem"big" data"in"the"Earth"science" Майоров" А.А." Направления" развития" геоинформатики" /" " Mayorov" A.A." Direction" development"of"geoinormatics" Кужелев" П.Д." Геоинформационный" мониторинг" на" железнодорожном" транспорте" /" Kugelev"P.D."Geonformation"monitoring"of"the"railways"

ДИСТАНЦИОННОЕ,ЗОНДИРОВАНИЕ,/,REMOTE,SENSING, Алиева" А.Дж.," Алиева" Е.Н.," Сафаралиев" З.Г." Оценка" влияния" атмосферных" факторов" на" результат"дистанционного"измерения"флуоресцентного"излучения"хлорофилла"растений"/" Aliyeva"A.J.,"Aliyeva"E.N.,"Safaraliyev"Z.G."/"Estimate"of"effect"of"atmospheric"factors"on"results"of" remote"measurements"of"fluorescent"emission"of"vegetation’s"chlorophyll" Агаев" Ф.Г.," Халафов" Р.В.," Джавадов" Н.Г." Оптимальная" пофрагментная" классификация" зашумленных" изображений" дистанционного" зондирования" по" разностному" информационному" критерию" /" Agayev" F.G.," Khalafov" R.V.," Javadov" N.G." Optimal" fragmentary" classification"of"noisy"images"of"remote"sensing"on"subtract"type"information"criterion" Магеррамов"Э.И.,"Исмайлов"К.Х.,"Джавадов"Н.Г."/"Аппроксимационный"метод"коррекции" аэрозольной"погрешности"при"измерениях"общего"количества"водяных"паров"в"атмосфере" с" помощью" солнечных" фотометров" /" Magerramov" E.I.," Ismaylov" K.Kh.," Javadov" N.G." Approximative"method"of"correction"of"aerosol"error"upon"measurements"of"total"amount"water" vapors"in"atmosphere"by"means"sun"photometers" Мамедбейли" А.Г.," Исмайлов" К.Х.," Сафаралиев" З.Г." Вопросы" оптимизации" адаптивных" солнечных" фотометрических" измерений" аэрозоля" и" водяных" паров" в" атмосфере" /" Mamedbeyli" A.G.," Ismaylov" K.Kh.," Safaraliev" Z.G." Questions" on" optimization" of" adaptive" sun" photometric"measurements""of"aerosol"and"water"vapors"in"atmosphere"

С,ЮБИЛЕЕМ,/,CONGRATULATIONS,ON,THE,ANNIVERSARY, 75"лет"Ефимову"Г.Н.,

НАШИ,АВТОРЫ,/,AUTHORS,

61" 69" 76" 83" " 91" 96"

101"

111" " 112" 113"

" " " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

4"


ГЕОДЕЗИЯ"/"GEODESY" УДК"

" "

528.8"

"

"

Капцюг"В.Б."/"Kaptüg"V.B." "

«ЕВРОПЕЙСКИЙ ГЕОДЕЗИСТ ГОДА» И СУДЬБА ЕГО ПУНКТА «МЕКИПЕЛЮС» "

"" “THE EUROPEAN SURVEYOR OF THE YEAR” AND THE FATE OF HIS STATION “MÄKI-PÄÄLYS” ""

"

,

Аннотация:, Текущий" «Год% Струве»" дает" повод" напомнить" о" единственном" в" России" геодезическом" пункте," основанном" выдающимся" российским"ученым"В.Я."Струве." "

Ключевые, слова:, Струве," Европейский" Геодезист" года," Дуга" Струве," геодезический" пункт," Финский" залив."

,

Abstract:, The" current" «Year" of" Struve»" gives" reason"to"recall"the"only"geodetic"station"in"Russia" which" was" established" by" outstanding" Russian" scientist"W."Struve."

"

Keywords:"Struve,"European"Surveyor"of"the"Year," Struve"Arc,"geodetic"station,"Gulf"of"Finland."

" "

" "

Минувшей"весной"Совет"европейских" геодезистов" и" кадастровых" инженеров" (CLGE)"объявил"В.Я."Струве"«Европейским% Геодезистом%2014%года»"по"предложению" российских" членов" Совета," представляющих" некоммерческие" партнерства" «Национальная" палата" кадастровых" инженеров»" и" «Организация" деятельности" кадастровых" инженеров»." Важным" событием" «Года% Струве»" стала" IV" международная" конференция" CLGE," которая" была" посвящена" Европейскому" Геодезисту" и" Геоинформации" (рис."1)" и" состоялась" 1" июля" с."г." в" городе" Калининграде1."" Фридрих" Георг" Вильгельм" (в" России" часто" –" Василий" Яковлевич)" Струве" (рис."2)" был" выдающимся," всемирного" масштаба" ученым" и" профессором," внесшим" крупный" вклад" в" астрономию," отечественную" и" мировую" геодезию;" был" он" и" верным" гражданином" России" [10,"2,"16,"7].,

"

"

Рис."1."Лицевая"сторона"памятной"открытки" участника"IV"Конференции"CLGE"в"Калининграде" (дизайнер"‒"В.Л."Богомазова,"журнал"«Кадастр" недвижимости»,"г."Москва)"

"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" 1

Успех" конференции" был" достигнут," прежде" всего," благодаря" активной" организационной" работе" названных" некоммерческих" партнерств," но" не" только." Само" имя" Струве," его," как" оказалось," и" поныне" действительный" международный" авторитет," стали" бесспорными" аргументами," которые" помогли" преодолеть" околополитические" препятствия" проведению" калининградского"мероприятия.

"

В" нашей" стране" многие" геодезисты" встречали" в" литературе" и" слышали" словосочетания" «Дуга" Струве»," «Русско@ скандинавская" дуга" меридиана»," просто" «Дуга" меридиана»" (сокращенное" название"главного"геодезического"труда" " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

5"


ГЕОДЕЗИЯ"/""GEODESY" " "

Струве)." Все" эти" названия" обозначают" один" и" тот" же" предмет" ‒" результат" крупнейшего" в" мире" градусного" измерения," проведенного" под" руководством"Струве"с"1816"по"1855"год." Цель" данной" статьи" ‒" напомнить" об" одном" из" основных," а" для" России" ‒" о" самом" важном" (единственном" на" нашей" территории)" из" пунктов" градусного" измерения"Струве." "

"

"

Портрет"В.Я."Струве"(худ."Хр.А."Йенсен,"1841"г.," оригинал"музея"Пулковской"обсерватории)" "

Для" читателей," недостаточно" знакомых" с" термином" «градусное" измерение»," поясним" его" содержание," а" также" прикладное" значение" градусных" измерений." В" начале" 19" века" использовалось" другое," тождественное" выражение:" «измерение" градусов»" ‒" так" называли" астрономо@геодезический" способ" измерения" протяженной" линии" на" земной" поверхности" одновременно" в" линейной" и" угловой" (градусной)" мере." Способ"был"изобретен"задолго"до"нашей" эры" в" поисках" ответа" на" вопрос:" как%

велика%окружность%земной%поверхности?" И" тот," кто" поставил" вопрос," и" тот," кто" придумал" способ" ответить" на" него" (многие" источники" свидетельствуют," что" им" был" грек" Эратосфен)," без" сомнения," считали" форму" Земли" шаром," иначе" вопрос" звучал" бы" по@другому." И" пока," столетиями," сферичность" Земли" никем" не" оспаривалась," объяснить" суть" градусного" измерения" было" несложно:" выберите," для" простоты," дугу" земного" меридиана" и" сопоставьте" ее" длину" (измерив" ее" непосредственно)" с" величиной" подобной" ей" дуги" на" небесной" сфере" (измерив" разность" в" высоте" небесного" светила" на" концах" дуги"в"одно"и"то"же"время)"‒"вы"получите" отношение" линейной" и" угловой" (градусной)" величин," из" пропорции" которых" окружность" земного" шара" вычисляется" арифметически." После" открытия" Ньютона" и" опытного" (астрономо@геодезического)" доказательства," что" фигура" Земли" сплюснута" у" полюсов;" после" разработки" точного" тригонометрического" метода" измерения" длинных" расстояний" на" шарообразной" поверхности" и" изобретения"точных"(астрометрических)" оптических" инструментов" и" астрономических" часов;" после" появления" и" развития" иных" (физического" плана)" наук" о" Земле;" наконец," после" понимания" естественности," а" не" ошибочности" слишком" большого" расхождения" в" результатах" разных" градусных" измерений," астрономо@геодезический" метод" стал" примерно" на" столетие" наиболее"эффективным"способом"(среди" нескольких" других)" для" изучения" геометрии," или" «фигуры»," локальных" сегментов" земной" суши." Достаточно" простые"наземные"технологии2"давали"в" """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" 2 "Составными" частями" метода" являются" построение" на" земной" поверхности" протяженного" ряда" («цепи»)" смежных" треугольников," вставка" в" него" масштабного" модуля" (базисной" сети)" и" «ориентирование»" всего" ряда" на" поверхности" Земли"

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

6"


ГЕОДЕЗИЯ"/""GEODESY" " "

результате" возможность" вывести" из" локальных" «фигур»" математическую" модель" (аппроксимацию)" действительной" сложной" планетарной" («общей»)" фигуры" Земли" в" виде" некоторого" идеального" тела," например," двух"@"или"трехосного"эллипсоида." " Шаровидное" или" эллипсоидальное" представление" Земли" нужны"были,"прежде"всего,"картографам." Но" еще" им" были" нужны" координаты" географических"пунктов"‒"и"чем"больше," тем" лучше." Сложные" и" длительные" астрономические" «обсервации»" местоположений" уже" не" могли" удовлетворить" картографический" спрос." Наука"имела"более"эффективный"(почти" «всепогодный»)" инструмент," оставалось" сделать"его"«прикладным»." " Тригонометрический" метод" измерения" длинных" расстояний" для" цели" градусных" измерений" был" приспособлен" для" вычисления" точных" координат" всех" вершин" треугольников" таких"измерений,"а"также"треугольников" дополнительных," геодезически" присоединенных" к" первым." Эта" прикладная" технология," называвшаяся" вначале" «употребление" треугольников»," «тригонометрическая" съемка»" " обрела" в" конце" концов" закрепившийся" термин" «триангуляция»." Точные" координаты" большого"числа"географических"пунктов" на" территориях," покрытых" триангуляцией," сильно" улучшили" измерительные" качества" карт," прежде" всего"военно@топографических."Первые"в" науке" градусных" измерений" французы" стали" и" первыми" успешными" завоевателями" своего" времени," о" чем" повествует" история" наполеоновских" войн." Противостоять" этому" можно" было" только" развивая" свои" национальные"

триангуляции" и" картографию," чем" плотно"и"занялись"европейские"державы" после" совместного" разгрома" наполеоновской" Франции." Военные" и" морские" штабы," европейские" монархи" стали" поддерживать" градусные" измерения" ученых," и" Россия" не" была" здесь" исключением" [16," с." 34@36]." Когда" молодой"профессор"Струве"подал"в"1819" году" проект" градусного" измерения" в" российской" Прибалтике," его" обеспечили" и" финансами," и" прикомандировав" к" ученому" хорошего" военного" помощника" –" флотского" лейтенанта" Вильгельма" (Василия"Васильевича)"Врангеля3."" Свое," еще" небольшое" градусное" измерение" в" Прибалтике" Струве" довел" на" севере" почти" до" финляндских" шхер," поставив" в" 1826" году" конечный" пункт" «Мекипелюс»% 4 "" на" острове" Гогланд" в" Финском" заливе," с" целью" продолжить" измерение"дальше"на"север,"что"потом"и" было" сделано" (рис."3)." Однако," особое" географическое"положение"‒"на"одной"из" высоких" вершин" острова," лежащего" в" центральной" части" акватории" залива," значительно" увеличило" «геодезическое" долголетие»"пункта:"сегодня"Мекипелюс" (под"именем"«Мякипяллюс»"[9])"является" старейшим" в" России" пунктом" из" принадлежащих" классической" планово@ """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" "Поддержка" науки" военными" была" избирательной." Когда" квартирмейстер" полковник" Карл" Теннер," назначенный" в" 1815" году" ответственным" за" военно@ тригонометрическую" съемку" Виленской" губернии," подал" рапорт" о" разрешении" ему" беззатратно" (!)" провести" дополнительные" астрономические" работы" научного% назначения" для" возможности" обратить" его" тригонометрические" (картографического% назначения)" ряды" в" измерение" градусов" Виленского" меридиана," то" ему" это" было" разрешено" лишь" одним" П.М."Волконским;" последующие" высокие" военачальники," не" исключая" и" выдающегося" Ф.Ф."Шуберта," не" поддерживали," мягко" выражаясь," научных" устремлений"Теннера." 4"В" статье" используется" транскрипция" названия" пункта," принятая" у" Струве" [12]" и" в" ряде" других" публикаций" 19" века" на" русском" языке," относящихся"к"геодезии. 3

""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" (астрономическое" определение" широт" и" азимутов" на" его" конечных" пунктах)." С" появлением" спутниковых" технологий" астрономо@геодезический" метод" изучения" фигуры" Земли" стал" исключительным" достоянием"истории"науки"и"техники."" " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

7"


ГЕОДЕЗИЯ"/""GEODESY" " "

координатной" основе" (классическому" сегменту" действующей" государственной" геодезической" сети," ГГС)." Но" главное" даже"не"в"этом." "

связующей" (т."е." особой" геодезической)" роли" Мекипелюса 6 "для" южного" и" северного" континентальных" рядов" треугольников" ([12]," Т." первый," с." II" Введения)," совместно" образующих" трансевропейский" меридиональный" ряд" «Дуги"Струве»"(рис."3,"рис."4)." "

"

"

Схема"перехода"треугольников"«Дуги"Струве»" через"Финский"залив"[12,"чертежи]" "

Значение" пункта" Мекипелюс 5" состоит," прежде" всего," в" том," что" он" основан" выдающимся" российским" ученым" и" гражданином," выполнившим" здесь" научные" наблюдения" для" цели" градусного" измерения" ([17]," (I)," с.132," 159;" (II)," с." 194@195," 228," 235;" [12]," Т." первый,"с."XLI"Введения,"240;"T."второй,"с." 1," 149@150)." Бесспорен" также" факт" """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""

"

"

Картосхема"«Дуги"Струве»"и"13"ее"основных" пунктов"[8,"с."10]." "

Культурное" значение" пункта" также" велико:" он" основан" по" правилам" ушедшей" измерительной" технологии," принадлежащей"17@20"векам,"и"являлся"в" ней"не"ординарной"точкой,"а"одной"из"13" основных;" сегодня" он" входит" в" трансграничную" (мультигосударственную)" номинацию," внесенную" в" Список" Всемирного" наследия" ЮНЕСКО" [5," страницы" файла:"

"Современное," приближенное" к" правильному" финскому," название" этого" пункта" –" «Мякипяллюс»" –" еще" более," чем" у" Струве," деформирует" уникальный" диалектный" субстрат," передающий" топонимическое" прозвище% вершины" данной" скалы," ее" отличительную" характеристику." Ведь," как" описал" ее" сам" Струве," «вершина% совершенно% безлесная»,% «голый% купол»," не" в" пример" соседней" и" остальным" вершинам" острова," которые" могли" бы" ему" подойти." Слово" «голая»" (в" соврем." эстонском" языке" сохранилось" фонетически" сходное" слово" @" «paljas»)" как" раз" и" выражает" ее" характерное" отличие" от" близкой" и" более" высокой" (152"м)" соседней" вершины," в" те" времена"покрытой%лесом"[8,"c."38]."

5

"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" 6

«Дуга Струве», или «Русско-Скандинавская дуга меридиана», или «Дуга меридиана в 25º 20´ между Дунаем и Ледовитым морем» ‒ 40-летний итог начатых В.Я. Струве и К.И. Теннером в 1816 году региональных «измерений градусов»; в 2005 году выборка пунктов «Дуги Струве» внесена ЮНЕСКО в Список объектов Всемирного культурного наследия под названием «Геодезическая дуга Струве» [5]. " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

8"


ГЕОДЕЗИЯ"/""GEODESY" " "

13,"16@17,"26,"35,"59@60,"и"др.];"наконец,"он" является" центром" местной" системы" координат," определяющей" точное" местоположение" пяти" безвозвратно" утраченных" историко@культурных" сооружений"острова"Гогланд7""[6]." Первые"17"лет"истории"пункта"тесно" связаны"с"градусным"измерением"Струве" [8,""с."37@41,"85@93]." 15" июля" (н."с.)" 1826" года" на" населенный" рыбаками" и" лоцманами" Гогланд" прибыла" экспедиция" профессора"Струве,"который"производил" научное" градусное" измерение% «Балтийской»% дуги" меридиана." Предварительное" обследование" вершин" острова"показало,"что"с"высокой"местной" скалы" Мекипелюс" имеется" открытая" видимость" на" юго@восток," где" на" том" берегу" залива" располагались" смежные" пункты" измерения." Закончив" фундаментальные" определения" астрономической" широты" западнее" бухты" Суркюлан@лахти," 15" августа" Струве"с"помощниками"и"универсальным" инструментом" поднялся" на" Мекипелюс." Здесь" был" устроен" («основан»)" одноименный" геодезический" пункт" [17," (II),"с."228]." Однако" видимость" с" Мекипелюса" была" в" тот" год" плоха" из@за" дыма:" на" финляндской" стороне" от" засухи" горели" леса," и" ветер" нес" дым" на" Гогланд." Направления" на" южные" пункты" удалось" увидеть" только" после" почти" двухнедельного" дежурства." Они" были" взяты" с" помощью" универсального" инструмента" Рейхенбаха," стоявшего" на" штативе" внутри" палатки" Струве," имевшей"необходимые"«окна»"в"стенах"и" крыше." Азимуты" направлений" Струве" определил," предварительно" отнаблюдав" азимут" постоянной" марки," прикрепленной"на"стене"домика"караула" при" маяке," располагавшемся" на" севере" острова" [там" же," с." 228@239]." Дата" """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""

7"Сохранилась"цокольная"часть"только"одного"из"

них" –" домика" караула" при" утраченном" маяке" постройки"1807"года"[6,"с."72]."

закладки" центра" пункта" Мекипелюс" известна" из" дневников" Струве" точно:" после" успешного" измерения" углов," 31" августа" 1826" года" (н."с.)" неподалеку" от" палатки" инструмента" в" скале" было" сделано" отверстие," и" в" него" заложен" круглый"железный"стержень"диаметром" 10" французских" линий" (23"мм);" закладной" стержень" укрепили" с" помощью" свинцовой" заливки" [11," (1826)]." Эту" геометрическую" точку" Струве" обозначил" буквой" «Е»,% от" устар." нем." «Еndpunct»" –" «Конечный% пункт»% (имеется" в" виду" измерявшаяся" Струве" в" то"время"«Балтийская»%дуга"меридиана)." Неподалеку" была" сооружена" из" досок" большая" визирная" цель," или" сигнал," в" виде" выкрашенного" в" черный" цвет" вертикального" щита," ориентированного" в"сторону"южных"пунктов,"с"которых"его" нужно" было" отнаблюдать" (это" удалось" сделать" только" на" следующий" год)." Последние"измерения"на"вершине"скалы" Мекипелюс" выполнялись" малым" теодолитом"для"взаимной"связи"четырех" точек:" центра" пункта" (марки@стержня)," центра" щита@сигнала," центра" инструмента"и"верха"палатки,"в"которой" универсал" стоял." Остроконечный" верх" палатки" являлся" одним" из" пунктов" вспомогательной" сети" треугольников," образованных" концами" небольшого" базиса,"сигнальными"вехами"и"четырьмя" местными" сооружениями:" церковью," ее" колокольней,"маяком"и"домиком"караула" при" маяке" [17," (II)," с." 228@239]." С" помощью" этой" сети" пункт" «Е»" был" геодезически" связан" с" центром" астрономической" плошадки," пунктом" «Z»," который" непосредственно" со" скалы" Мекипелюс" нельзя" было" увидеть" из@за" сильно" пересеченного" рельефа." Что" касается" основного" треугольника," то" отнаблюдать" щит" на" Мекипелюсе" с" южного" побережья" залива" в" тот" год" не" удалось:"оказалось,"его"сломало"сильным" ветром" после" возвращения" экспедиции" Струве"с"острова."В"следующем"1827"году" пришлось" отправить" на" Гогланд" помощников"для"починки"щита@сигнала,"

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

9"


ГЕОДЕЗИЯ"/""GEODESY" " "

и" для" дежурства" у" гелиотропа," дополнительно" поставленного" непосредственно" над" маркой" «Е»," чтобы" с" помощью" того" или" иного" сигнала" отнаблюдать" вершину" последнего" «балтийского»" треугольника." По" результатам" измерений" 1826" года" Струве" составил" особую" табличку" относительных" координат" использованных" островных" пунктов," с" началом" в" точке" «Е»% [17," (I)," с." 159]." Приведение" к" «Е»" было" сделано" и" для" углов" главного" треугольника" [12," (I)," с." 141]," которые" были" измерены" на" следующий" год" с" южных" пунктов." Одна" из" сторон" длинного" треугольника," присоединившего" остров" к" «Балтийскому»" градусному" измерению" (Мекипелюс% –" Гальялл," рис."3)" впоследствии" оказалась" самой" длинной" во" всем" 3000@километровом" ряду" треугольников" «Дуги" Струве»:" ее" длина" составила"81733"м.""""" Измерения" северного" продолжения" градусного" измерения" Струве" –" треугольников" «Финляндской»" дуги" меридиана" –" начались" в" 1833"г." с" островов," лежащих" к" северу" от" Гогланда" вблизи" северного" побережья" залива" (рис."3," рис. 5)." Геодезисты" российского" Генерального" штаба" отнаблюдали" стоявший" на" Мекипелюсе" визирный" знак@щит" [12," (II)," с." 249@250]," а" чтобы" узнать" его" точное" положение" по" отношению"к"марке"Струве,"они"на"лодке" пришли" на" Гогланд" и" поднялись" на" пункт." 20" августа" (н."с.)" 1833"г." в" 3.4"м" южнее" точки" «Е»" в" скале" было" сделано" опознавательное" отверстие" диаметром" 2.5"см" и" измерена" длина" сторон" малого" треугольника," образованного" обеими" точками"с"центром"щита"[11,"(1833)]."""" Только"через"10"лет,"5@8"августа"(н."с.)" 1843"г." астроном" из" Гельсингфорса" Фр."Вольдштедт" отнаблюдал" со" скалы" Мекипелюс"(тем"же"самым"универсалом," что" и" Струве" в" 1826"г.)" угол" между" смежными" пунктами" «финляндского»" сегмента" треугольников" градусного" измерения" [12," (II)," c."248)." Азимут" на"

один" из" них" он" определил" без" связи" с" направлениями" на" южные" пункты," потому" что" прежние" объекты" визирования" за" прошедшие" 17" лет" не" сохранились"[там"же,"с."150@154].", "

"

"

Вид"Гогланда"с"одного"из"северных"островов" Финского"залива"(фото"‒"Markus"Sirkka," www.mapscroll.fi/images/mustaviiri1lb.jpg" "

Марка, Струве, «Е»" на, скале, Мекипелюс, осталась, единственной, точкой, связи, двух, геодезически, отдельных, континентальных, рядов,, совместно, образующих, 3000Äкм, меридиональный, ряд, градусного, измерения,(рис."3@4)."" Впоследствии" пункт" Струве" на" Гогланде" активно% использовался" в" геодезических" и" астрономических" работах" российских," финских" и" 8 советских" геодезистов" [3 ," 18," 14," 15]." В" документах" геодезических" и" гидрографических" организаций," базировавшихся" в" Санкт@Петербурге" –" Петрограде" –" Ленинграде," остались" указания" на" координаты" Мекипелюса," определенные" от" исходных" дат" Дерпта," Петербурга," Парижа," Гринвича" и" Пулкова."" В" 1950"г." пункт" Струве" на" Гогланде9" «заочно»" стал" пунктом" 1" класса" ГГС" """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" "В" 1893"г." гидрографы," работавшие" на" Мекипелюсе," окружили" марку" Струве" четырьмя" опознавательными" углублениями" («сторожками»)" и" рядом" высекли" памятную" надпись" «1825/93»," допустив" ошибку:" должно" быть" «1826/93»% (год" основания" пункта" /" год" производства"работ)." 9 "Остров" Гогланд" с" 1944" года" находится" в" 8

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

10"


ГЕОДЕЗИЯ"/""GEODESY" СССР,"перевычисленной"в"новую"систему" координат" 1942"г.," однако" в" 1957"г.," по" результатам" геодезических" работ" в" заливе," высокий" статус" пункта" был" отменен:" его" перевели" в" пункты" сети" сгущения" [14," 9]." Причиной," судя" по" материалу" [14]," была" невозможность" отнаблюдать" на" пункте" Струве" весь" запланированный" объем" направлений." На" соседней," более" высокой" вершине" был"создан"новый"пункт." В" 1993"г." марка" Струве" на" пустой" зарастающей"вершине"скалы"Мекипелюс" была" разыскана." С" 1994" по" 2000"гг." группа" геодезистов@добровольцев" из" Санкт@Петербурга" выполнила" поисково@ исследовательские"и"восстановительные" работы" на" нескольких" пунктах" работ" Струве" 1826"г." [1," 6]." С" помощью" спутниковых" геодезических" измерений" подтверждено" относительное" положение," тем" самым," и" подлинность" разысканной" марки@стержня" на" Мекипелюсе," обозначены" точные" положения" четырех" других" пунктов" 1826"г.," в" том" числе" центра" астрономического" пункта" «Z»" («Точка% Z»);" выполнено" мемориальное" оформление" обоих" главных" пунктов" Струве:"в"частности,"на"площадке"пункта" Мекипелюс," непосредственно" над" маркой@стержнем" в" скалу" вмонтирован" стальной" штатив" с" инструментальным" столиком" из" нержавеющей" стали," расчитанным" на" размещение" приемной" антенны" аппаратуры" ГНСС" (рис."6)." Наконец," с" помощью" спутниковой" технологии" определены" координаты" центра" Струве" на" Мекипелюсе" в" международной" системе" WGS84:"" 60°"04'"27""N," 26°"58'"11""E," и" его" высота" над" уровнем" моря:" 143" метра" [5," с."13," 59]."Опознавательное"отверстие"на"скале" Мекипелюс," сделанное" в" 1833" году," осталось"без"изменений."

" "

"

"

Центр"пункта"Струве"«Мекипелюс»,"2003"г."(фото" ‒"В.Б."Капцюг)." "

Вершина" скалы," на" которой" сохранился" центр" одного" из" главных" пунктов" беспрецедентного" градусного" измерения," уже" значительно" потеряла" свое" изначальное" отличительное" свойство:" невысокие" деревья" и" кустарники" обступили" ее" со" всех" сторон" и" покрывают" большую" часть" бывшего" «голого% купола»" [13]." Необходима" расчистка" от" наступающего" растительного" покрова" площадки" пункта" Струве" и" подходов" к" вершине" скалы"Мекипелюс.", Сделать, это, нужно, геодезистам:"не" только" для" восстановления" исторической" подлинности" этого" памятного" места" и" его" приведения" в" соответствие" правилам" Центра" Всемирного"наследия"ЮНЕСКО,"но"и"для" возможности"возвращения"старейшему"в" России" пункту" государственной" геодезической" сети" его" утраченной" функциональной"роли"[15]."% "

Литература, 1.

2.

"

""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" пограничной" зоне" и" сегодня" административно" входит" в" Кингисеппский" район" Ленинградской" области"[4]."

3.

"

Верещагин"С.Г.," Капцюг"В.Б.," Соколов"Ю.Г.," Чернов"В.Н." Пункт" «Дуги" Струве»"на"острове"Гогланд"//"Геодезия" и""картография."№"2."1996."–"с."52@54."" Желнин"Г.А." Деятельность" и" заслуги" В.Я."Струве" в" области" астрономо@ геодезии" –" в" кн." Василий" Яковлевич" Струве" (1793@1864)." Сборник" статей" и" материалов" к" 100@летию" со" дня" смерти." М.:"Наука."1964."–"с."38@52." Записки" Военно@топографического" отдела." Часть" 48." СПб.:" Генеральный"

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

11"


ГЕОДЕЗИЯ"/""GEODESY" " "

штаб." 1892." –" с." 150;" Триангуляция" Балтийского" моря." Часть" 1." От" Пулкова" до" Полангена" и" от" Пулкова" до" Фридрихсгамна." Петроград:" Главное" Гидрографическое"управление."1915."–"с." 190." 4. Интернет@ресурс" http://www.kingisepplo.ru/about/index.ht m"(2014)." 5. Интернет@ресурс" http://whc.unesco.org/uploads/nominatio ns/1187.pdf"(2005)." 6. Капцюг"В.Б.," Алексеев"В.Ф.," Астапович"А.В.," Верещагин"С.Г.," Иванов"Ю.А.," Романов"В.Л.," Соколов"Ю.Г.," Чубей"М.С." Восстановление" на" острове" Гогланд" памятных" мест" первого" в" России" измерения" фигуры" Земли" //" Известия" Русского" Географического" общества." Том" 133." Вып." 6." СПб.:" Наука." 2001."–"с."68@76."" 7. Капцюг"В.Б." " В.Я."Струве" –" выдающийся" геодезист" XIX" века" (презентация)." IV" Европейская" конференция" геодезистов" и" кадастровых" инженеров" –" Калининград," 1" июля" 2014" г." Интернет@ ресурсы" http://www.clge.eu/events/details/154/,"" http://roscadastre.ru/congress/congress_k i_3/material/july_1/."" 8. Капцюг"В.Б." Геометрия" «Дуги" Струве»" и" современные" данные" //" Вестник" Санкт@ Петербургского" общества" геодезии" и" картографии." Специальный" выпуск" «К" 150@летию" публикации" результатов" Русско@Скандинавского" градусного" измерения»." Санкт@Петербург:" 2009." –" 222" с.;" также" на" интернет@ресурсе" http://www.spbogik.ru/vestnik/80@6@ 2007.html"" 9. Каталог" геодезических" пунктов" на" лист" карты" Р@35@XXXIII,XXXIV." 1989" (ведомственный"ресурс)." 10. Новокшанова" (Соколовская)"З.К." Василий" Яковлевич" Струве." М.:" Наука." 1964."–"296"с."""

11. Санкт@Петербургский" филиал" Архива" РАН." Ф."721." Оп."1." Д."71." –" л."420об.@ 421об." (1826);" Там" же." " Ф."721." Оп."1." Д."82."–"л."75об.@76"(1833)." 12. Струве"Ф.Г.В." Дуга" меридиана" в" 25º"20´" между" Дунаем" и" Ледовитым" морем..." ." Т." I." [12]" +" CXLVI" +" 334" c.;" T." II." [8]" +" 485" c.;" Чертежи." [1]" +" 28" л." " Санктпетербург:" Имп."Академия"наук."1861."" 13. Тихонов"В.В." Экспедиция" на" остров" Гогланд" (презентация)." IV" Европейская" конференция" геодезистов" и" кадастровых"инженеров"–"Калининград," 1" июля" 2014" г." Интернет@ресурсы" http://www.clge.eu/events/details/154/,"" http://roscadastre.ru/congress/congress_k i_3/material/july_1/."" 14. Триангуляция" II," III" и" IV" класса" по" берегам" и" островам" Финского" залива," проложенная" в" 1953@1957" гг." –" Технический" отчет." Ленинград:" Балтийская" гидрографическая" экспедиция." 1957" (ведомственный" ресурс)." 15. Юськевич"А.В.," Капцюг"В.Б." Роль" пункта" «Мякипяллюс»" (остров" Гогланд)" в" истории" координатного" обеспечения" Северо@Запада"России"–"Труды"XII"съезда" Русского"географического"общества,"том" 6."СПб.:"2005."–"с."200@208."" 16. Batten"A.H." The" Resolute" and" Undertaking" Characters:" The" Lives" of" Wilhelm" and" Otto" Struve" –" Astrophysics" and" Space" Science" Library."Vol."139."Dordrecht:"D."Reidel"Publ." Co."1988."–"259"p." 17. Struve"F.G.W." Beschreibung" der" ..." Breitengradmessung" in" den" Ostseeprovinzen" Russlands..." ." B." I." [12]" +" 360" S.;" B." II." [4]" +" 424" S;" Kupfertafeln." Dorpat:"J.C."Schünmann."1831." 18. Verhandlungen" der" ..." Sechsten" Tagung" der" Baltischen" Geodätischen" Kommission." Helsinki."1933."–"S."74." "

©"Капцюг"В.Б.,"2014" " " " " " " " " " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

12"


ГЕОДЕЗИЯ"/"GEODESY" УДК"

" "

520.16;"663.6"

"

"

Исмайлов"Н.Я."/"Ismaylov"N.Ya." Исмайлов"К.Х."/"Ismaylov"K.Kh." Джавадов"Н.Г."/"Javadov"N.G." "

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОГРЕШНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОРТОМЕТРИЧЕСКОЙ ВЫСОТЫ УРОВНЯ ВОД ВОДОЕМОВ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ GPS ЛИМБОВЫХ ИЗМЕРЕНИЙ "

"" RESEARCH OF ERROR OF WATER BASINS WATER LEVELS ORTHOMETRIC HEIGHT DETERMINATION USING GPS LIMB MEASUREMENTS ""

"

,

Аннотация:, В" настоящей" статье" рассмотрена" возможность" использования" GPS" лимбовых" измерений" для" определения" высоты" уровня" вод" в" различных" водоемах." Проанализированы" погрешности" радиозатменных" измерений" ортометрических" высотных" уровней" воды" в" береговых" зонах." Получена" формула" для" вычисления" ортометрической" высоты" береговых" вод" при" проведении" радиозатменных" измерений" с" учетом"структурной"неопределенности,"вызванной" перераспределением" масс" на" поверхности" Земли" из@за"глобального"потепления." "

Ключевые, слова:, Погрешности;" лимбовые" измерения;"GPS;"водоемы;"измерение"уровня."

,

Abstract:, In" the" paper" the" possibility" of" usage" of" GPS" limb" measurements" for" determination" of" height" of" water" of" waterbasins" is" considered." The" error" of" radio" occullation" measurements" of" orthometric" heights" of" water" in" " coastal" zones" is" studied."The"formula"for"calculation"of"arthometric" heights" of" coastal" water" taking" into" account" the" structural" uncertainty" caused" by" registration" of" masses" at" the" surface" of" the" Earth" due" to" clobal" warming"is"derived."

"

Keywords:"Error;"limb"measurements;"GPS;"water" basins;"level"measurements."

" " "

Хорошо" известно," что" гидрологические" модели" береговых" зон" референцируются" к" эквипотенциальной" поверхности."Изменение"уровня"воды"по" отношению" к" эквипотенциальной" поверхности" отображается" в" виде" ортометрических"высот"или"высот"выше" геоида." Измерение" ортометрических" высот" уровня" воды" имеет" важное" научное" и" хозяйственное" значение" и" в" этих" целях" широко" используются" GPS" измерения," в" том" числе" лимбовые" GPS" измерения."" В" настоящей" статье" будет" проанализирована" погрешность" лимбовых" измерений" ортометрических" высот" водяных" массивов" в" различных" водоемах" с" помощью" GPS" систем." Несколько" подробно" рассмотрим" принцип" проведения" GPS" лимбовых" (радиозатменных)"измерений." Как" отмечается" в" работе" [1]," радиозатменный" (радио@ оккультационный)" метод" является"

"

относительно" новым" методом," предназначенным" для" косвенного" измерения" различных" физических" величин" в" стратосфере" и" тропосфере." Этот" метод" базируется" на" использовании" радиосигналов," непрерывно" генерируемых" сигналов" GNSS" (GPS/GLONASS/Galileo)," находящихся"на"орбите"Земли"на"высоте" 20000" км." Радиосигналы" GNSS" подвергаются" влиянию" электронов" находящихся" в" ионосфере," а" также" температуры,"давления"и"водяных"паров" в"атмосфере." Схема" проведения" радиозатменных" GPS"измерений"показана"на"рис."1." Как" указывается" в" работе" [1]," с" позиции" низкоорбитального" спутника" (LEO),"находящегося"на"высоте"700"–"800" км," спутники" GNSS" непрерывно" то" появляется" перед" горизонтом" Земли," то" исчезает" за" горизонтом." В" течение" времени," когда" низкоорбитальный" спутник" (LEO)," и" спутники" GNSS" видят"

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

13"


ГЕОДЕЗИЯ"/"GEODESY" " "

друг@друга" через" атмосферу" (режим" радио@оккультации)" сигналы" GNSS" из@за" влияния" атмосферы" слегка" задерживаются." В" результате," между" сигналами," принятыми" LEO" появляется" фазовая"задержка."Измерение"указанной" задержки" позволяет" судить" о" состоянии" метеофакторов" атмосферы," а" также" о" значении" электронного" содержания" атмосферы."

взяты:" (1)" поверхность" земной" эллипсоиды,"или"(2)"поверхность"геоида" ( N @" высота" геоида)." Геоид" является" эквипотенциальной" поверхностью." Высота" геоида" зависит" от" гравитационного"потенциала."" "

"

"

"

"

"

Рис."1."Схема"проведения" радиозатменных"измерений."Цифрами" указаны:"1"@"низкоорбитальный"спутник;" 2,"3,"4"–"спутники"GPS"

Рис."2."Схематическое"представление" измеряемых"береговых"вод" "

Геопотенциальное" определяется"как"

"

Как" отмечается" в" работах" [2," 3]," радиозатменные"измерения,"в"частности" проводятся" с" помощью" спутника" CHAMP" (Challenging" Minisatellite" Payload)," запущенного"в"2000"г."на"орбиту"высотой" 450" км)," а" также" GPS/MET" (global" positioning" system" meteorology)." Полученные" данные" широко" используются" в" целях" прогнозирования" температуры" и" вырабатываются" в" виде" среднего" значения" и" среднеквадратичного" отклонения" по" сравнению" с" аналогичными" данными" радиозондов," запускаемых" в" верхнюю" тропосферу"и"нижнюю"стратосферу." Схематическое" представление" измеряемых" параметров" уровня" воды" в" береговой" зоне" показаны" на" рис." 2." Дадим" некоторые" пояснения" в" измеряемые" высотные" параметры." На" рис." 2" ортометрическая" высота" на" точке" P "обозначена" как" H ." В" качестве" базы" для" измерения" высоты" могут" быть"

C"

число"

"

C = W0 − W p ,"

""""""(1)"

"

где" W0 @" геопотенциал" геоида;"

W p @"

геопотенциал"исследуемой"точки." При" этом" ортометрическая" высота" определяется"как" "

H=

C C ." "(2)" = g g + 0,024 H

" Из" выражения" (2)" можем" получить" следующее" уравнение" для" вычисления" H" H ⋅ g + 0,024 H 2 − C = 0 """""""(3)" или" " " " " "

H2 +

"

Hg C − = 0 ." """(4)" 0,024 0,0424

"

Решение"уравнения"(4)"имеет"вид:" " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

14"


ГЕОДЕЗИЯ"/"GEODESY" "

H =− "

"

g + 2⋅ 0, 0424 g2

C + + 2 (2⋅ 0, 424) 0, 0424

" "

" ."

"""""(5)"

"

На"первый"взгляд"для"определения" H "достаточно"измерить" C "и"вычислить" H "решая"квадратное"уравнение"(3)."" Однако," для" рассматриваемого" случая"лимбовых"измерений"необходимо" учесть" специфику" этого" метода" и" в" особенности," в" части" появления" дополнительной" погрешности" измерений," названной" структурной" неопределенностью." Как" отмечается" в" работах" [4" –" 6]" глобальное" потепление" привело" к" перераспределению" жидкой" массы" на" поверхности" Земли," вызвало" дополнительную" нагрузку" на" поверхность" и" усилило" тектоническую" активность" [4" –" 6]." Однако" из@за" отсутствия" технических" средств" для" проведения" прямых" измерений" соответствующих" показателей," наблюдение" за" происходящими" изменениями" масс" на" поверхности" Земли" и" моделирование" этих" процессов" связано" с" большой" неопределенностью." Проводимый" в" течение" 2002" –" 2008" гг." международный" научный" эксперимент" GRACE" (эксперимент" по" изучению" восстанавливаемости" гравитации" и" климата)" показал," что" перераспределение" жидкостной" массы" на" поверхности" Земли" создает" деформации" поверхности;" приводит" к" сезонным" вариациям" во" временной" серии" координат" GPS;" вызывает" вариации" в" движении" полюсов" и"" длительности"суток"[5]." Согласно" работе" [4]," гидрологические" измерения," осуществляемые" путем" оценки" тропосферной" задержки" GPS@" сигналов," базируются" на" положении" о" том," что" позиции" наземных" станций," и" в" особенности" их" вертикальных" компонент," точны" и" стабильны" во"

времени."При"этом"следует"отметить,"что" орбиты" GPS@спутников" также" определяются" наземными" станциями" в" глобальном" масштабе," и" результаты" измерения" орбит" также" зависят" от" точности"и"стабильности"позиций"самих" наземных" станций." Вместе" с" тем," как" отмечается" в" [4]," радиоокультационный" (лимбовый)" метод" GPS@" измерений," применяемый," начиная" с" 2001" г.," позволяет" получить" результаты" непрерывных" измерений" земной" атмосферы." При" этом" GPS@" измерения" представляют" собой" стабильные" " во" времени" результаты" в" случае" надлежащей" обработки" полученных" отчетов." В" работе" [6]" приводятся" обобщение" результатов" радиооккультационных" (лимбовых)" измерений," проведенных" на" нескольких" центрах" таких" измерений" с" целью" обнаружения" трендов" в" климатических" полях." Была" исследована" структурная" неопределенность" атмосферных" трендов,"оцененных"на"базе"результатов" измерений" и" обработки," проведенных" в" шести" центрах" оккультационных" измерений,"находящихся"в"таких"городах" как" Копенгаген," Дармштат," Потсдам," Пасадена,"Боулдер,"Гратс." Как" указывается" в" работе" [6]" структурная" неопределенность" при" определении" геопотенциальной" высоты" зависит" от" высоты" местности" (рис." 3)." В" первом" приближении" указанную" неопределенность"" " "

"

"

Δ W p = − (Δ W p 0 + k ⋅ l )."

"

"

""""(6)"

"

С"учетом"(1)"и"(6),"приняв" " "

"

"

"

"

W p = W p 0 + Δ W p """"""""""""""""""(7)"

"

Получим" " "

"

"

"

"

W p = W p 0 − Δ W p 0 − k ⋅ l ." ""(8)"

"

С"учетом"(1)"и"(8)"получаем" " "

"

"

"

"

C = W0 − W p 0 + Δ W p 0 + k ⋅ l .""""""(9)"

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

15"


ГЕОДЕЗИЯ"/"GEODESY" " "

Обозначив" " "

"

"

Δ = H1 − H =

"

C0 = W0 − W p 0 + Δ W p 0 ."""""(10)"

" имеем""

" "

"

"

""

"

"

" " C = C0 + k l ." """"""""""""""""""(11)"

"

С"учетом"(4)"и"(11)"получим" " "

"

"

"

на"

C + kl H12 + − 0 = 0 ." """""(12)" 0,024 0,0424

g2

C + kl + + 0 2 (2 ⋅ 0, 0424) 0, 0424

C0 + kl − .""""(14)" 0, 0424

2

+

C0 0, 0424

С" учетом" выражения" (5)" переходя" эквивалентную" ортометрическую"

g "получим:" 2⋅ 0,0424 2

" % g $H + ' = 2⋅ 0, 0424 & #

"

"

g2

(2 ⋅ 0, 0424)

+

2

"

Решение"уравнения"(12)"имеет"вид"

g + 2 ⋅ 0, 0424

(2 ⋅ 0, 0424)

высоту" H e = H +

"

H1 =−

g2

"

"

H1 g

"

=

"

."

g2

"(15)"

C = + 2 (2⋅ 0, 0424) 0, 0424

." """"(13)" "

Также,"из"выражения"(13)"получим" "" " " 2 " % g H e1 = $ H + ' = 2⋅ 0, 0424 & # " ." "(16)" g2 C + kl = + 2 (2⋅ 0, 0424) 0, 0424

" "

Таким" образом," учет" структурной" неопределенности," возникающей" из@за" перераспределения" масс" на" поверхности" Земли" по" причине" всеобщего" потепления" позволяет" более" точно" определить" ортометрическую" высоту" водной" массы" на" различных" водоемах" с" помощью"GPS"систем,"проводя"лимбовые" измерения."

"

Из"выражений"(15)"и"(16)"получим" " "

"

"

"

H e − H e1 = −

"

"

kl ."""""""""(17)" 0,0424

"

Таким" образом," разница" в" эквивалентных" ортометрических" высотах," измеренных" лимбовым" равна"

kl ." 0,0424

В" заключении" сформулируем" основные" выводы" и" положения" проведенного"исследования:"

"

Рис."3."Зависимость"структурной" неопределенности"определения"высоты" геопотенциала"методом"лимбовых" измерений"[6]"

"

1. Проанализированы" погрешности" радиозатменных" измерений" ортометрических" высотных" уровней" воды"в"береговых"зонах." 2. Получена" формула" для" вычисления" ортометрической" высоты" береговых" вод" при" проведении" радиозатменных" измерений" с" учетом" структурной"

"

Абсолютную" оценку" погрешности" измерения"можно"оценить"как"

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

16"


ГЕОДЕЗИЯ"/"GEODESY" " "

неопределенности," вызванной" перераспределением" масс" на" поверхности" Земли" из@за" глобального" потепления." "

Литература, "

1. ROM" SAF" @" Radio" Occulation" Theory." The" Radio"Occultation"Method" 2. http://www.romsaf.org/radiDOccultation.ph p" 3. Healy" S.B.," Jupp" A.M.," Marquardt" С." Forecast" impact" experiment" with" GPS" radio" occultation" measurements" //" Atmos." Meas." Tech."2011,"No."4,"pp."1105@1113" 4. Cheng"K.@Ch.,"Kuo"Ch@Y.,"Slum"С."К.,"Niu"X.,"Li" R.," Bedford" K.W." Accurate" Linking" of" Lake" Erie"Water"Level"with"Shoreline"Datum"Using" GPS" Buoy" and" Satellite" Altimetry" //" Terr." Atmos." Chem." Phys.," Ocean" Sci.," Vol." 19." No/" 1@2,"pp."53@62,"April"2008"" 5. Fang" P." Analysis" of" seasonal" signals" in" GPS" position" time" series." Scripps" Institution" of"

" "

Oceanography" University" of" California," San" Diego,"USA."Toulouse"Workshop,"Sept."2002."" 6. Jon"Sh.,"Zhang"L,"Feng"G."Earth's"surface"fluid" variations" and" deformations" from" GPS" and" GRACE" in" global" warming" /" Proceeding" of" Geoinformatics"IEEE"Geoscience"and"Remote" Sensing" Society" (GRSS)," June" 24@26," 2011," Shanghai,"China" 7. Steiner"A.K.,"Hunt"D.,"Ho"S.@P.,"Kirchengast"G.," Mannucci" A.J.," Scherllin@Pirscher" В.," Gleisner" H.," von" Engein" A.," Schmidt" Т.," Leroy" S.S.," Kursinski" E.R.," Foelsche" U.," Gorbunov" M.," Heise"S.,"Kuo"Y.@H.,"Lauritsen"В.,"Marquardt"C," Rocken" C," Schreiner" W.," Sokolovsky" S.," Syndergaard" S.," Wickert" J." Quantification" of" structural" uncertainty" in" climate" data" records"from"GPS"radio"occulation"13,"1469@ 1489,"2013" 8. www.atmos@chem@ phys.net/l3/1469/2013/doi:10.5194/acp@ 13@1469@2013" "

©"Исмаилов"Н.Я.,"Исмаилов"К.Х.," Джавадов"Н.Г.,"2014"

"

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

17"


ГЕОЛОГИЯ"И"ГЕОТЕКТОНИКА"/"GEOLOGY"AND"GEOTECTONICS" " "

УДК"

"

551.435"

"

Тустановская"Л.В."/"Tustanovskaya"L.V."

"

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗОН НОВЕЙШИХ ДВИЖЕНИЙ СРЕДНЕГО ПРИДНЕПРОВЬЯ ИНСТРУМЕНТАМИ ГИС "

"" THE RESEARCH OF THE NEWEST MOVEMENT ZONES OF MIDDLE DNIEPER WITH GIS TOOLS ""

" "

,

Аннотация:, Определены" методические" подходы" к" реконструкции" геоморфогенеза" и" новейшего" тектогенеза" Каневских" дислокаций." Выполнены" структурно@морфометрические" построения" и" исследования" рельефа" Каневского" Приднепровья" с" применением" пространственного" ГИС@анализа" и" моделирования." Созданы" разноуровневые" и" разнопорядковые" базисные," вершинные" карты" и" карты" разностей" морфометрических" поверхностей," анализ" которых" позволил" проследить" и" установить" стадийность" развития" рельефа" исследуемого" региона." " На" основе" созданных" структурно@морфометрических" карт" проанализировано" геологическое" строение" района" Каневских" дислокаций" и" прослежено" их" неотектоническое" развитие." Установлены" главные" факторы" морфогенеза," прямые" и" косвенные" связи" между" древними" и" новыми" геологическими" структурами" и" формами" современного" рельефа," выявлен" ряд" локальных" структур" диапирового" происхождения."

,

Abstract:, In" the" article" methodical" approaches" to" reconstruction"of"geomorphogenesis"and"the"latest" tectogenesis" of" Kaniv" dislocations" were" defined." There" were" also" carried" out" structural@ morphometric" constructions" and" studying" of" Kanev" Dnieper" Region" relief" using" GIS" spatial" analysis" and" modeling." In" the" research" were" created" base" and" vertex" maps" of" different" levels" and" different" order" as" well" as" maps" of" morphometric" surfaces" differences" that" allowed" the"analysis"and"establishing"of"relief"development" staging" of" the" investigated" region." On" the" basis" of" structural@morphometric" maps" were" analized" geological" formations" of" Kanev" dislocations" and" traced"their"neotectonic"development."There"were" revealed"the"main"factors"of"morphogenesis,"direct" and" indirect" links" between" ancient" and" new" geological" structures" and" forms" of" the" modern" relief," identified" a" number" of" local" structures" of" diapiric"origin.,

"

Keywords:" structural@morphometric" maps," tectonogenesis," erosion," diapyr;" dislocations," denudstion,"order,"paleo@relief,"neotectonic"

"

Ключевые, слова:, структурно@мофрометрическая" карта," тектоногенез," эрозия," диапир," дислокации," денудация,"порядок,"палеорельеф,"неотектоника" "

"

" "

Уже" более" ста" лет" идет" дискуссия" между" геологами" @" сторонниками" различных" точек" зрения" о" происхождении" Каневских" дислокаций," характеризуется" сложным" строением" и" многостадийностю" развития" в" течение" неотектонического" и" современного" этапов." В" связи" с" этим" на" сегодняшний" день" существует" значительное" количество" подходов," гипотез" относительно" геологической" эволюции" и" стадий" геоморфогенеза" этого" региона," основанные" на" различных" методах" аналитических" и" экспериментальных" исследований."" Нерешенными" остаются" вопросы" палеогеоморфологического" развития," недостаточно" выяснена" стадийность" и" направленность" развития" рельефа,"

определенные" проблемы" касаются" причин" переуглубления" прадолины" Днепр." Решение" вышеуказанных" проблем" обеспечивается" многими" методами," однако" информативность" каждого" из" них" ограничена" в" связи" со" сложностью" строения" этого" региона" и" его" многостадийной" эволюцией." Одной" из" результативных" методик" на" основе" морфометрического" анализа" есть" структурно@морфометрические" исследования" современного@" и" палеорельефа" в" связи" с" возможностью" построения" разногенетических" и" разновозрастных" поверхностей" рельефа" и"реконструкцией"его"развития." Тектоническая" эволюция" Каневского" Приднепровья" в" новейшее" время" отличается" особой" сложностью," " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

18"


ГЕОЛОГИЯ"И"ГЕОТЕКТОНИКА"/"GEOLOGY"AND"GEOTECTONICS" " "

что" в" определенной" степени" отражается" в" рельефе." Применение" структурно@ морфометрического" метода" дает" возможность" выявить" стадийность" развития" и" эволюцию" современного" и" палеорельефа," новейшие" движения" земной" коры," тектонические" структуры." Поскольку" эти" процессы" так" или" иначе" проявляются" в" рельефе" района," то" для" решения" ряда" нерешенных" вопросов" новейшего" тектогенеза" Каневского" Приднепровья" привлечен" структурно@ морфометрический" метод," который" позволил" определить" величину" некомпенсированных" движений" земной" коры" и" величину" денудационного" среза," получить" амплитуды" колебаний" высот" рельефа," а" также" постадийно" исследовать" движения" земной" коры" и" эрозионно@денудационные" процессы" на" отдельных" стадиях" новейшего" тектогенеза." "

Анализ,исследования" "

Морфометрический"метод"является" одним" из" геоморфологических" методов," разработанный"В."П."Философовым"[1,"7,]" и" использованы" многими" исследователями" для" поискав" тектонических" структур" закрытых" территорий," а" так" же" полезных" ископаемых" связанных" с" нефтегазоносностью."" При"структурно@морфометрических" исследованиях" Каневских" дислокаций" выполнено" ряд" морфометрических" построений" на" основе" топографических" карт" масштаба" 1:25" 000." Морфометрические" построения" были" направлены" на" создание" карт" порядков" долин" и" водораздельных" линий," построены" вершинные" поверхности" 7" порядков" и" базисные" поверхности" 5" порядков," графическим" вычитанием" получено" 5" карт" разностей" вершинных" поверхностей," 3" карты" разностей" базисных" поверхностей" и" 4" карты" разностей" вершинно@базисных" поверхностей," которые" позволили"

установить" детальную" стадийность" морфогенеза"Каневских"дислокаций."Для" построения" карт" различных" категорий" использованы" технологии" геоинформационных"систем,"в"частности" программного" обеспечения" ArcGIS" 9.3" (" ESRI")"[2]"." Карты" базисных" и" вершинных" поверхностей" являются" основой" интерпретации" морфологии" палео@" и" современного" рельефа" с" целью" воссоздания" морфогенеза" исследуемой" территории," поскольку" характеризуют" стадийность" его" формирования" и" морфологический"вид"на"разных"стадиях" развития," эти" карты" относятся" к" статическим" картам." По" этим" картам" исследуются"статические"связи,"которые" существуют" между" морфометрическими" поверхностями" рельефа" и" тектоническими" структурами." Древнейшей" исходной" является" вершинная" поверхность" 7@го" порядка," которая"располагается"в"центре"региона" и" характеризует" начальную" стадию" развития" рельефа." Она" представляет" собой" четко" выраженное" поднятие" удлиненной" неправильной" формы," совпадает" с" современными" высокими" вершинами" Каневских" гор." Карта" вершинной" поверхности" 7@го" порядка" показывает," что" русло" реки" Днепр" располагалось"восточнее"современного." Карта" вершинной" поверхности" 6@го" порядка" фиксирует" доантропогенную" стадию"(плиоценовый"период)"развития" территории," так" как" территория" того" времени"была"опущена."Древние"долины" не" нашли" своего" отражения" в" рельефе," поэтому" карт" базисных" поверхностей" 6@ го" и" 7@го" порядка" не" было" построено" (рис."1)." Так" как" возраст" большей" части" суши" только" в" редких" случаях" древнее" неогена," то" и" возраст" базисных" и" вершинных" поверхностей" также" не" выходит" за" пределы" новейшей" истории" нашей" планеты." Карты" " вершинных" поверхностей" " 7@го" и" 6@го" порядка" являются" древним" отображением"

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

19"


ГЕОЛОГИЯ"И"ГЕОТЕКТОНИКА"/"GEOLOGY"AND"GEOTECTONICS" восходящих" и" нисходящих" тектонических" движений" в" миоцене" и" позднем" неогене," когда" вся" территория" Восточно@Европейской" платформы" испытывала" некомпенсированные" тектонические"понижения." Анализ" карт" вершинной" и" базисной" поверхности" 5@го" порядка" демонстрируют" первую" стадию" формирования" Каневских" дислокаций" (рис."2)." Плоские" вершины" территории" поднимались," были" вытянуты" в" юго@ восточном" направлении." Фиксируются" два" линеаменты:" на" северном" участке" региона" (в" районе" г."Канева)," отделяя" небольшую" часть" от" основной" территории," которая" испытывала" постоянное" поднятие" на" протяжении" всего" своего" развития" и" на" южном" направлении" унаследованной" правой" притокой" Днепра." За" геолого@ геофизическими" данными"" [Иванников"А."В." 1966]" подтверждается" блоковое" строение" кристалического" фундамента" в" районе" Каневских" дислокаций." Глубинные" разломы" имеют" северно@восточное" направления" в" сторону" ДДВ" и" по" линии" Умань@Канев," а" также" " в" зоне" наиболее" слабых" нарушений," что," собственно," и" отобразились" на" " структурно@ морфометрических"картах." Особенностью" этой" стадии" является" формирование" долин" высшего" порядка," которые" отражают" границу" поверхности" аккумулятивного" выравнивания." Анализ" карт" базисной" и" вершинной" поверхности" 4@го" порядка" свидетельствует" о" второй" стадии" развития" рельефа" исследованной" территории" (рис."3)." Четко" прослеживаются" направления" развития" будущего" поднятия" в" пределах" северо@ западной" части" территории." Линеамент" на"севере"расширился"и"углубился"на"30@ 40" м," на" северо@востоке" наблюдаются" трещины," которые" " не" были" унаследованы"в"современном"рельефе."

" "

Изменения"в"рельефе"наблюдаются" по" всей" территории" района," но" максимальные"положительные"разности" фиксируются" в" восточной" части," они" формируют" подковообразную" структуру" вдоль" долин" рек" Днепр" и" Россь." На" остальной" территории" наблюдается" значительная" дифференцированность" разностей" с" чередованием" мелких," иногда" удлиненных" структур." Незначительные" колебания" разностей" в" пределах" большей" части" района" могут" свидетельствовать" о" денудационном" выравнивании" территории." Карта" разностей" базисной" поверхности" 4@го" порядка" отображает" разности" между" высотами" речных" террас," в" данном" случае" @" между" ІV" и" III" надпойменной" террасой" реки" Днепр," которая" в" районе" Каневских"дислокаций"составляет"около" 30"м"[6]." На" третьей" стадии" развития" рельефа," зафиксированной" картами" 3@х" порядков"данная"стадия"ознаменовалась" незначительным" общим" поднятием" территории" (рис."4)." Вся" центральная" часть" района" отмечается" разностями" близкими" к" 0," что" свидетельствует" о" денудационном" выравнивании." В" то" же" время" периферийные" участки" отмечаются" положительными" разностями." Такие" же" показатели" характерны" для" небольших" по" площади" участков"центральной"части"района." Морфология" района" потерпела" дифференцированные" изменения," свидетельством" этого" есть" эрозионная" деятельность" которая" " расчленила" палеорельеф" на" мелкие" структурные" формы."" Карта" разностей" базисной" поверхности"3@го"порядка,"соответствует" ранее" установленному" превышению" между" III" и" II" надпойменной" террасе" реки"Днепр,"которая"составляет"55"м"[5]." Рисунок" изолиний" имеет" пятнистый" характер," отражая" сравнительно" мелкие" относительно" изометрические" морфоструктуры." По" геологическим"

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

20"


ГЕОЛОГИЯ"И"ГЕОТЕКТОНИКА"/"GEOLOGY"AND"GEOTECTONICS" данным" с" ними" часто" совпадают" ядра" глиняных"диапиров." Карты" 2" @го" порядка" демонстрируют" незначительные"изменения"морфологии" рельефа" на" предпоследней" стадии" ее" эволюции"(рис."5)." Продолжает" подниматься" северная" прибрежная"зона"(долина"реки"Днепр)"и" южный" краевой" участок" (долина" реки" Россь)." Участки" с" отрицательными" разностями"соответствуют"современным" территориям," по" которым" закладываются" новые" долины." Рисунок" изолиний" отразил" мелкие" структуры," которые" на" предыдущей" стадии" были" одним" большим" поднятием," что" свидетельствует" о" наличии" признаков" тектонической"активности"района." Карта" разностей" базисной" поверхности" 2@го" порядка" отражает" разницу" между" II" и" I" надпойменной" террасе," что" составляет" 20"м." По" сравнению"с"предыдущей"стадией,"район" испытывает" денудационное" выравнивание," свидетельством" чего" являются"нулевые"разницы."Анализ"карт" второго" порядка" показывает," что" на" формирование" палеорельефа" влияли" разноранговые" факторы" рельефообразования," а" именно" @" глубинная"и"склоновая"эрозия." Последняя" 5" стадия" формирования" района"отображает"современный"рельеф" с" его" видоизмененной" морфологией" поверхности," зафиксированными" значительными" поднятиями." Это" наблюдается," в" частности," на" примере" Марьиного" оврага," длина" которого" выросла" на" 500"м." Такие" изменения" зафиксированы" по" всем" оврагам" Каневских"гор." В" районе" Каневских" дислокаций"" фундамент" кристаллических" пород" имеет" слабоизвилистую" поверхность" с" северо@восточном" уклоном" на" котором" залегает" широкий" комплекс" осадочних" пород" от" триасовых" до" среднеплейстоценовых" включительно." Юрские," меловые," палеогенове" и" нижнечетвертичные" отложения"

" "

участвуют" в" формированиях" дислокаций."Отложения"юрской"системы" выходят" на" дневную" поверхность" на" всей" территории" района" Каневских" дислокаций," что" является" одной" из" его" особенностей." Пластичные" юрские" отложения" представлены" келловейскими" глинами," которые" образуют" ряд" инъективных" структур." В" связи" с" деформациями" юрских" глин" образовались" вторичные" текстурные" формы"в"виде"диапиров"и"микроскладок." Важную" роль" в" строении" дислокаций" имели" меловые" отложения," представленные" альбскими" и" сеноманскими" песками" и" песчаниками." Они" встречаются" в" естественных" обнажениях," образовывая" сложные" структуры" " в" виде" надвигов," сбросов," диапиров" и" др." морфоскульптур." Отложения" палеогеновой" системы" представлены"лишь"эоценовым"отделом" (каневские" и" бучакские" отложения)" с" невыдержанной" мощностью" 25"@"28"м." Каневские" отложения" наблюдаются" только" в" северо@восточной" части" Каневских" дислокаций." Эти" отложения" сравнительно" с" поверхностью" древних" имеют"более"выровненное"залегание,"их" мощность" возрастает" в" восточном" направлении." Каневская" свита" в" районе" дислокаций" залегает" на" разных" по" возрасту" отложениях." Неогеновые" отложения" на" территории" исследуемого" района""не"обнаружены"[4]." Неотектонический" этап" отличался" общим"изменением"знака"тектонических" движений" для" всей" территории." В" неогене" начался" континентальный" период" формирования" рельефа." На" фоне" общего" поднятия" Украинского" щита" фиксируются" разнонаправленные" колебательные" движения" отдельных" блоков." В" настоящее" время" выделяются" Трахтемиров@Бучакский" и" Каневский" блоки" как" горсты," Трощинский" и" Переяславо@Черкасский" блоки" @" как" грабены." Последний" испытал" опускание" в" предледниковое" время," образовав" Переяславо@Черкасскую" депрессию,"

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

21"


ГЕОЛОГИЯ"И"ГЕОТЕКТОНИКА"/"GEOLOGY"AND"GEOTECTONICS" " "

устланную" толщей" антропогеновых" отложений," мощностью" 40@60" м" [3]." На" большей" части" территории" максимальные" поднятия" происходили" во" второй" половине" олигоцена" и" миоцена," об" этом" свидетельствуют" созданные" структурно@ морфометрические" материалы" –" карта" вершинной" поверхности" 7@го" порядка" с" амплитудой" высот" 70"м." Эти" движения" дифференцировались" по" новейшим" структурным"элементам,"которые"имели" различную" тенденцию" развития." В" следующий" этап," соответствующий" плиоцену," преобладала" тенденция" к" нисходящим" движениям," происходило" усложнение" импульсами" высших" порядков" с" меньшей" амплитудой" и" периодами." Подтверждением" этого" является" вершинная" поверхность" 6@го" порядка"с"амплитудой"высот"30"м."После" этого" в" плейстоцене" снова" преобладали"

поднятия,"но"с"более"мелкими"ритмами"и" более" короткими" периодами" меньшими" амплитудами" тектонических" движений," которые" нашли" свое" отражение" в" террасовых"уровнях." В" дальнейшей" антропогеновой" истории" геологического" развития" и" формирования" рельефа" Каневских" дислокаций" ведущую" роль" играли" не" только" неотектонические" дифференцированные" движения," но" и" днепровский" ледниковый" покров," который" изменил" строение" осадочной" толщи," формируя" чешуйчато@сбросовые" формы" и" диапировые" структуры." Во" многих" оврагах" были" зафиксированы" большие" диапиры" (складки)," образованы" юрскими" глинами" и" нижнечетвертичными" песками," выдавленными" из@под" чешуек" песчаников"сеномана.""

" "

6-го порядка

7-го порядка

Рис."1."Эволюция"палеорельефа"в"неогеновом"периоде"(карты"вершинных" поверхностей"7@го"и"6@го"порядка)" "

"

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

22"


ГЕОЛОГИЯ"И"ГЕОТЕКТОНИКА"/"GEOLOGY"AND"GEOTECTONICS" " "

"

"

Рис."2."Первая"стадия"формирования"Каневских"дислокаций"(карты"вершинной"и" базисной"поверхностей"5@го"порядка)"

"

Базисная поверхность 4-го порядка

Вершинная поверхность 4-го порядка

" Рис."3."Вторая"стадия"формирования"Каневских"дислокаций"(карты"вершинной"и" базисной"поверхностей"4@го"порядка)"

"

" "

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

23"


ГЕОЛОГИЯ"И"ГЕОТЕКТОНИКА"/"GEOLOGY"AND"GEOTECTONICS" " "

" "

Вершинная поверхность 3-го порядка

Базисная поверхность 3-го порядка

Рис."4."Третья"стадия"формирования"Каневских"дислокаций"(карты"вершинной"и" базисной"поверхностей"3@го"порядка)

"

" "

Базисная поверхность 2-го порядка

Вершинная поверхность 2-го порядка

Рис."5."Четвертая"стадия"формирования"Каневских"дислокаций"(карты"вершинной"и" базисной"поверхностей"2@го"порядка)"

"

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

24"


ГЕОЛОГИЯ"И"ГЕОТЕКТОНИКА"/"GEOLOGY"AND"GEOTECTONICS" " "

Антропогеновые" отложения" распространены" почти" везде," за" исключением" крутых" склонов" речных" долин," балок" и" оврагов," где" на" дневную" поверхность" выходят" более" древние" юрские"и"меловые"породы."Мощность"их" изменяется" от" незначительной" на" склонах" до" 100@150"м" в" местах" переуглубления" ложа" долины" Днепр." Однако," в" среднем" она" составляет" 10@ 15"м."Территория"Каневских"дислокаций," в" это" время" испытывала" тектонические" изменения," о" чем" свидетельствуют" карты" разностей" 5@х" порядков," со" средней" амплитудой" колебаний" высот" 76"@"85"м," в" результате" чего" были" размыты" слои" киевской," харьковской," полтавской" свиты" и" пестрых" глин," с" превышением"высот"–"67"м."" В" среднем" антропогене" наступлению" ледника" предшествовали" значительные" преобразования" рельефа," вызванные" неотектоническими" поднятиями" и" пластическими" деформациями" глинистых" пород." Структурно@морфометрические" карты" разностей" базисной" и" вершинной" поверхностей" 4@го" порядка," указывают" на" движения" земной" коры" в" пределах" небольших" территорий," зафиксированы" амплитуды" дифференциальных" смещений"от"20"до"85"м."По"физическим" свойствам" глинистые" породы" в" момент" образования" дислокаций" были" пластическими," увлажненные" талыми" водами" наступающего" ледника," которые" перекрывались" относительно" прочными" меловыми" породами," что" обусловило" образование" надвиговых" структур" [8]." Именно" карта" разности" базисной" поверхности" 4@го" порядка" с" положительными"показателями"от"33"до" 55"м" отразила" участки" крупнейших" надвиговых" структур" инъективного" вала." Рисунок" изогипсобазит" вершинной" поверхности" 4@го" порядка" отражает" эрозионную" деятельность" в"

"

предледниковую" фазу" днепровского" оледенения," низкогорный" рельеф" был" расчленен" талыми" водами" ледника." Именно" в" это" время" начинается" переуглубление" долины" Днепра" @" образуется" Шевченковская" депрессия," свидетельством" этого" являются" данная" карта" базисной" поверхности" 4@го" порядка" с" минимальными" высотами" 95" м,"что"составляет"местный"базис"эрозии." Надвигавшись"днепровский"ледник" изменил" вид" дислокаций," выпахивая" широкие" долины" понижений" и" перемещая" сорванные" породи" по" уже" увлажненным" пластичным" глинам" образуя" надвиговые" структури." По" данным" карты" вершинной" поверхности" 4@го" порядка" ледник" перемещаясь" расчленял" поверхность" палеорельефа" с" высотами"в"100"м"и"образуя"диапировые" структуры." В" результате" была" деформированая" IV" надпойменная" терраса" Днепра" на" Приднепровской" возвышенности."" Сплошного" моренного" покрова" на" территории" района" не" установлено," моренные" отложения" наблюдаются" лишь"в"разрезах"Каневского"блока."Карта" разности" вершинной" поверхности" 4@го" порядка,"фиксирует"пестрое"размещение" моренных" отложений" в" пониженных" участках" с" отрицательными" разностями" (рис."6)." Они" зафиксированы" на" склонах" периферийных"зон"района,"в"частности"в" оврагах" Костянецкий" и" Дунаец," г."Княжей,"сел"Хмельная"и"Яблонев." Оставленный" ледником" рельеф" испытал"влияние"эрозионных"процессов." Образовалась" разветвленная" сеть" балок," наблюдается"на"карте"разности"базисной" поверхности" 3@го" порядка." Отрицательные" разности" соответствуют" пониженным" участкам" где" откладываются" флювиогляциальные" отложения," фиксируемые"" геологическими" разрезами" исследуемой" территории" (на" примере" оврага" Меланчин"поток)."

" " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

25"


ГЕОЛОГИЯ"И"ГЕОТЕКТОНИКА"/"GEOLOGY"AND"GEOTECTONICS" " "

"

"

"

Рис."6."Участки"моренных"отложений"(карта"разностей"вершинной"поверхности"4@го" порядка"и"карта"четвертичных"отложений" " Продолжающиеся" формирования" чешуйчато@надвижных" эпейрогенические" движения" в" голоцене" структур." Воссоздать" фиксируют" эрозионные" процессы," палеогляциологическую" ситуацию" и" которые" создали" глубокие" овраги," где" режим" развития" глиняного" диапиризма." наглядно" можно" проследить" историю" Структурно@морфометрические" формирования" Каневских" гор." исследования" позволили" определить" Эрозионные" процессы" на" всех" этапах" характер" соотношений" рельефа" с" сопровождались"энергичной"оползневой" тектоникой" района," отразить" деятельностью," результаты" которой" так" взаимосвязь" экзогенных" и" эндогенных" характерны" для" Каневского" факторов,"повлиявших"на"его"развитие." " Приднепровья." Литература, " " Выводы, 1.

"

Таким" образом," анализ" структурно@морфометрических" карт" позволил" детализировать" новейшую" тектоническую" эволюцию" Каневских" дислокаций." Установлено" " 5" стадий" морфогенеза," что" характеризуют" их" тектоногляциологическую" эволюцию" начиная" с" миоцена" и" заканчивая" голоценом." Проследить" формирование" террасовых" уровней" долины" Днепра" и" Росси," зафиксировать" изменение" местного" базиса" эрозии" под" воздействием" ледникового" фактора" и"

2.

3. 4.

5.

Іванніков"О.В." Геологія" району" Канівських" дислокацій"//"К.:"Наук."думка,"1966."–"96"с."" Іванік"О.М.,"Тустановська"Л.В."Застосування" класичних" методик" структурно@ морфометричного" аналізу" для" реконструкції" новітнього" тектогенезу" на" основі" ГІС" //" Вісник" Київського" університету." Геологія." –" Вип." 53." –" 2011." –" С."4@7"(Украина)." Лаврушин"Ю.А.," Чугунный"Ю.Г." Каневские" дислокации"//"М.:"Наука,"1982."–"103"с."" Палієнко" Є.Т.," Мороз" С.А.," Куделя" Ю.А." Рельєф" та" геологічна" будова" Канівського" Придніпров’я" //" К.:" Вид@во" Київського" університету,"1971."–"96"с."" Проходський"С.И." Применение" морфометрического" метода" для" анализа"

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

26"


ГЕОЛОГИЯ"И"ГЕОТЕКТОНИКА"/"GEOLOGY"AND"GEOTECTONICS"

6.

" "

некоторых" тектонических" структур" левобережья" Украины" //" В" кн.:" Морфометрический" метод" при" геологических" исследованиях." Изд@во" Саратовского"ун@та,"1963." Тустановська"Л.В." Еволюція" рельєфу" Канівського" Придніпров’я" на" основі" аналізу" базисних" та" вершинних" поверхонь" //" Вісник" Київського" університету." Геологія." –" Вип." 54." –" 2011." –" С." 11@15" (Украина).""

7.

8.

"

Философов"В.П." Основы" морфометрического" метода" поисков" тектонических" структур" //" Саратов," 1975.@" 227"с."" Чернова"И.Ю.," Хасанов"Д.И.," Жарков"И.Я." Обнаружение" и" исследование" зон" новейших" движений" земной" коры" инструментами" ГИС" //" Arcreview." –" №1" (32)."–"2005."

©"Тустановская"Л.В.,"2014

" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

27"


ГЕОЛОГИЯ"И"ГЕОТЕКТОНИКА"/"GEOLOGY"AND"GEOTECTONICS" " " "

УДК"

"

551.21+551.24"

"

Шевчук"В.В."/"Shevchuk"V.V." Василенко"А.Ю."/"Vasilenko"A.Yu."

"

СТАДИЙНОСТЬ ТЕКТОНИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ ЗАКАРПАТЬЯ И МЕСТО НЕОГЕНОВОГО МАГМАТИЗМА В НЕЙ "

"" THE TRANSCARPATHIAN TECTONIC EVOLUTION STAGING AND THE PLACE OF NEOGENE MAGMATISM IN IT ""

" "

,

Аннотация:, Механизм" проявления" неогенового" магматизма" Закарпатья" рассматривается" как" одна" из" стадий" мезокайнозойского" тектонического" развития" Паннонии." Тектоническое" развитие" Паннонии" в" мезокайнозое" описано" тремя" стадиями." Первая" стадия" объединяет" субдукционно@обдукционные" процессы," вторая" связывается" с" надвигоформированием" Украинских" Карпат," а" третья," соответственно," с" формированием" надвигово@сдвигового" механизма" релаксации" сжимающих" напряжений," что" привело" к" формированию" зоны" скалывания" и" вулканизма" в" пределах"Закарпатского"прогиба." "

Ключевые, слова:, неогеновый" вулканизм," Закарпатье," глубинный" разлом," динамо@ кинематическая"схема,"вулканические"центры"

,

Abstract:, The" mechanism" of" Transcarpathian" Neogene" magmatism" occurrence" is" regarded" as" one" of" the" stages" of" Meso@Cenozoic" tectonic" evolution" of" Pannonia." Tectonic" evolution" of" Pannonia" during" Meso@Cenozoic" period" is" described"in"three"stages."The"first"stage"combines" subductive" and" obductive" processes," the" second" one" is" associated" with" creating" of" nappes" of" Ukrainian" Carpathians," and" the" third" one," respectively,"with"the"formation"of"nappe"and"shift" mechanism" of" squeezing" stress" relaxation," leading" to" the" formation" of" shear" zone" and" volcanism" within"the"Transcarpathian"trough.,

"

Keywords:" Neogene" volcanism," Transcarpathia," deep" fault," dynamo@kinematical" scheme,"volcanic"centers"

" " "

Введение, "

Кайнозойский,"главным"образом," миоценовый" вулканизм" Закарпатья" был" связан" с" продолжающимся" коллизией" и" охватывал" период" около" 10@15млн" лет." Его" характерными" признаками" являются" большой" объем" пирокластики" (примерно" 20" тыс.км3)," преимущество" середнекислых" рядов," антидромный" порядок" внедрения" (от" риолитов," риодацитов" к" андезитам," андезито@базальтам)," отсутствие" масштабных" гранитных" массивов," петрохимическое" сходство" с" составом" континентальной" коры" [7]" .По" данным" О.Ступки,"З.Ляшкевич"и"др."[12],"первый" этап" кайнозойского" вулканизма" характеризовался" ареально@ трещиноватым" взрывным" поступлением" кислых" магм" и" максимально" проявился" в" Паннонской" и" Закарпатской" западинах," образовав" вулканические" толщи" игнимбритов,"

"

риолитовых" туфов" и" пемзо@шлаковых" потоков" (риодацитовая" формация)" мощностью" до" 700@1000м." Этими" породами" заполнена" значительная" часть" площади" указанных" западин." Второй" этап" характеризовался" более" спокойным" излиянием" андезитовых" лав," которые" сформировали" хребты" Выгорлат@Гутин," Оаш," Харгита" и" др." Существует" вероятность," что" второй" этап" проходил" уже" в" постколизийных" условиях," поскольку" вулканиты" Выгорлат@Гутинского" хребта" иногда" перекрывают" неогеновую" молассу" и" недислокованный"подгальський"флиш."" Период" интенсивного" магматизма" в" Закарпатье" длился" от" гельвета" до" левантина" включительно." Используя" данные," полученные" В.С.Соболевым," В.П.Костюком," Л.Г.Данилович," Е.Ф.Малеевим" и" другими" исследователями," Б.В.Мерлич" и" С.М.Спитковская" выделяют" четыре"

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

28"


ГЕОЛОГИЯ"И"ГЕОТЕКТОНИКА"/"GEOLOGY"AND"GEOTECTONICS" " "

магматические" фазы[9]." Однако," основываясь" на" общих" данных" по" магматизму"всего"Карпатского"региона" и" Паннонской" впадины," а" также" на" сравнении" кайнозойских" вулканитов," подсчетах" их" объемов" и" анализе" активности" неогенового" вулканизма" О.Ступка," З.Ляшкевич" и" др." [12]" подали" общую" схему" эволюции" магматических" процессов" в" альпийской" истории" региона" и" выделили" только" три" основные" фазы" магматизма:" мезозойскую," миоценовую" и" плиоцен@ плейстоценовую." В" мезозойской" фазе" проявились" преимущественно" ультраосновный" и" основный" магматизм,"в"миоценовой"—"средний"и" кислый," в" плиоцен@плейстоценовой" @" щелочной" базальтовый." Мелово@ палеогеновый" вулканизм," известный" в" Балканидах" (Тимок@Середнегорская" зона)," не" получил" в" Украинских" Карпатах" существенного" развития," и" в" начале" кайнозоя" украинская" часть" Карпат"была"почти"амагматичной."" В.Г.Николаев," на" основании" стратиграфического" положения" и" петрографического" состава," выделил" три"комплекса"вулканитов[10]."Нижний" комплекс," датированный" отнангом@" нижним" бадением" представлен" преимущественно" игнимбритами," липаритами" и" их" туфами." Они" простираются" поперек" Паннонского" бассейна" полосой" северо@восточного" простирания" в" Закарпатский" прогиб," где" объединяются" с" Новоселицкой" свитой." Средний" комплекс" относится" по" возрасту" к" среднему" бадению@ паннону" и" представлен" преимущественно" андезитами," андезито@базальтами," дацитами" и" их" туфами." Разновидности" среднего" и" кислого" состава" находятся" в" неоднозначных" соотношениях," что" требует" отдельного" исследования." Также" в" состав" данного" комплекса" относятся" гипабиссальные" образования" кислого" и" среднего" состава." По" В.Г.Николаеву," основная"

масса" вулканитов" среднего" комплекса" расположена" вдоль" северной" и" восточной" границы" Паннонского" бассейна" и" состоит" из" отдельных" субмеридионально" удлиненных" ареалов." Верхний" вулканический" комплекс" позднеплиоценового" @" раннеплейстоценового" возраста" представлен" исключительно" базальтами" и" их" туфами," распространенными" по" всей" площади" Паннонского" массива," но" на" очень" локальных"участках."" Сейчас" при" анализе" существующих" тектонических" схем," схем" разломов" и" геологических" карт" обнаруживаются" значительные" расхождения"и"недостаточный"уровень" аргументации" в" смысле" определения" геометрии" и" генезиса" разноранговых" разрывных" нарушений" Паннонии" и" Закарпатского" прогиба." До" сих" пор" нет" единого" мнения" относительно" выделения" и" трассировки" глубинноразломных" структур." По" В.Г.Николаеву" из" всех" разломов" Паннонии" выделяется" всего" три" глубинных:" тектоническая" линия" Загреб@Кульч," линия" Балатон" (разлом" Балатон@Дарно)" и" Трансданубский" разлом." Остальные" крупные" разломы" к" категории" глубинных" В.Г." Николаев" не" относит[10]." Однако" существует" мнение" ряда" исследователей[9," 16," 14]," которые" относят" к" этой" категории" Закарпатский" и" Припаннонский" разломы"в"Закарпатье"и"ряд"разломов"в" прилегающей" к" Закарпатью" Припаннонии" (линии" Самош," Горнад" и" др.)." Следует" отметить," что" одним" из" важнейших" признаков" глубинности" разломов"считается"наличие"и"характер" магматических" проявлений" в" пределах" их" зон." Неоднозначный" характер" взаимосвязи" между" расположением" магматических" центров" и" крупными" разломами" и" является" причиной" сомнений"в"глубинности"последних." Разнообразие" взглядов" относительно" тектонических"

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

29"


ГЕОЛОГИЯ"И"ГЕОТЕКТОНИКА"/"GEOLOGY"AND"GEOTECTONICS" " "

особенностей" и" эволюции" Паннонии" и" Закарпатского" прогиба" приводят" к" различным" представлениям" о" механизме" проявления" неогенового" магматизма"в"пределах"Закарптаття." "

Магматизм,и,тектоника,региона, "

В" средине" XX" века" широко" распространялась" идея" по" аналогии" магматизма" Карпат" и" современных" островодужных" систем." Толчком" для" этой" идеи" служило" появление" и" развитие" плейт@тектонических" построений." Исследователи" пытались" изучить" механизм" и" направление" движений" плит," найти" в" структуре" региона" зону" субдукции" и" другие" элементы" тектоники" плит," однако" результаты" исследований" оказались" неоднозначными." Так," зона" субдукции" проводилась" в" Предкарпатском[2]," Закарпатском" прогибах[5]" и" в" зоне" Пеннинских" утесов[13,18]," но" геофизическое" изучение" этой" территории" не" зафиксировало" четких" признаков" глубоководного" желоба" в" данном"регионе[14]."" В" настоящее" время," как" для" Паннонии" в" целом," так" и" для" Закарпатского" прогиба" в" частности," роль" крупных" разломов" в" формировании" и" размещении" магматических" образований" является" практически" общепризнанной" [8,9,10,16]." Однако," при" этом" отмечается," что" совмещение" магматических" центров" с" крупными," в" том" числе" и" глубинными" разломами," является" лишь" частичным." По" данным" В.Г.Николаева," даже" самые" глубинные" базальты"трудно"увязать"с"глубинными" разломами." Большинство" вулканитов" связаны" лишь" с" региональными" разломами," или" вообще" не" связаны" с" крупными" разрывными" нарушениями[10]." Такая" неоднозначность" в" полной" мере" касается" Закарпатского" и" Припаннонского" глубинных" разломов."

Выгорлат@Гутинская" вулканическая" гряда," которая" является" самой" мощной" в"Закарпатье,"частично"контролируется" северо@западным" фрагментом" Закарпатского," частично" @" юго@ восточным" звеном" Припаннонского" глубинных" разломов." Также," кроме" указанных" структур" древнего" заложения," магмоконтролирующее" значение"в"Закарпатье"имеют"различно" ориентированные" молодые" разрывные" нарушения," возникшие" преимущественно" в" послетортонское" время." Один" из" таких" разломов" контролирует" центральное" звено" Выгорлат@Гутинской"гряды."" По" данным[4,12]" в" середине@ конце" миоцена" центры" вулканизма" в" пределах" Выгорлат@Гутинского" и" Кэлиман@Харгитського" хребтов," сложенных" преимущественно" андезитами" (андезитовая" формация)," смещаются"на"восток"и"юго@восток."Это" подтверждается" исследованиями" А.М.Глевасской." Согласно" ее" исследований,"вулканические"породы"в" массивах" Выгорлат," Попричный," Анталовский" и" Маковица" имеют" возраст" 12,7@11,4млн.р.," палеовулканы" Дехманив" Верх," Великий" Дил," Великий" Шоллес" датируются" 11,4@9,8млн.р.," массив" Оаш@Гутин" имеет" возраст" 10@ 9,4млн.р," а" массивы" Кэлиман," Гургиу," Харгита" датированны" 8,6@5,3млн.р.[4]." Наличие" игнимбритов," шлаковых" лав" свидетельствует" о" насыщенности" магм" флюидами" и" их" активном" извержении" вдоль" локальных" ослабленных" зон" разломов," возникающих" в" процессе" коллизии." Последовательное" раскрытие" разломов," их" углубление" стали" причиной" образования" магматических" очагов" сначала" в" гранитной" части" континентальной" коры" (риодацитовая" формация)," затем" в"базальтовой"(андезитовая"формация)," что" объясняет" антидромный" порядок" поступления" магм" и" состав" захваченных"коровых"ксенолитов.""

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

30"


ГЕОЛОГИЯ"И"ГЕОТЕКТОНИКА"/"GEOLOGY"AND"GEOTECTONICS" " "

Следует" отметить," что" особенно" интенсивное" развитие" молодых" разломов" зафиксировано" в" Чопской" западине." Чопская" цепь" похороненных" вулканов" в" целом" параллельна" Припаннонской" тектонической" зоне," хотя" вулканические" центры" в" одних" случаях" тяготеют" к" Припаннонской" зоне," в" других" @" отдаленные" от" нее" в" сторону" прогиба," в" соответствии" с" расположением" молодых" разрывов[9]." Возраст" вулканитов" похороненных" вулканов" Чопской" впадины," в" целом," более" ранний," чем" в" Выгорлат@ Гутинской" гряды." Лишь" поздние" их" проявления" совпадают" во" времени." Достаточно" аргументированной" представляется" также" миграция" магматизма" в" центральном" (субмеридиональном)" звене" Выгорлат@ Гуты" —" по" радиологическим" и" палеомагнитным" данным" возраст" магматитов" омолаживается" с" севера" на" юг"[4,"17]."" "" Обобщая" эмпирические" данные" по" развитию" во" времени" и" пространстве"разрывных"дислокаций"и" магматических" процессов" стоит" отметить," что" установление" генетических" связей" между" ними" требует" более" подробных" структурно@ тектонических" и" динамо@ кинематических" характеристик." Полезным" на" этом" пути" может" быть" анализ" определенных" динамических" и" кинематических" схем" и" моделей" тектоно@магматической" активизации" региона." "

Схема,геодинамического,контроля, неогенового,магматизма,Закарпатья, "

Предварительный" структурно@ парагенетический" анализ" сетки" разнопорядковых" разломов" в" пределах" Закарпатья" и" прилегающих" районов" вместе" с" данными" о" распределении" магматических"центров"в"пространстве" и" времени," позволил" предложить" новую" динамо@кинематическую" схему"

неогеновой" тектоно@магматической" активизации[15]." Согласно" ей" в" связи" с" общим"для"всей"Карпатской"складчато@ покровной" системы" субмеридиональным" сжатием" в" пределах" Закарпатского" прогиба" реализовывалась" правосторонняя" зона" скалывания," сформированная" в" условиях" структурного" парагенезиса" правого"сдвига." На" рис.1" показана" принципиальная" схема" строения" зоны" правого" сдвига." Соотношение" между" разнотипными" разрывами" в" ее" пределах" соответствуют" условиям" гомогенной" и" непрерывной" среды" без" учета" внутренних" деформаций" при" типичном" угле" скалывания" 30°." Начальные" углы" между" этими" разрывами," расчленяют" зону" сдвига" на" блоки," изменяются" в" процессе" межблочных" проскальзываний" и" вращений." Ширина" зоны" сдвига" является" функцией" величины" относительных" перемещений" породных" масс" в" ее" пределах." Плотность"разломов"и"перемещение"по" ним" растет" в" местах" реализации" идеального" срезания," которое" необязательно" совпадает" с" осевой" плоскостью"зоны"сдвига[19]."" Рассматривая" систему" активных" в" неогене" разломов" Закарпатья" и" прилегающих" районов," стоит" отметить" близость" их" структурного" рисунка" к" парагенезису" разрывов" в" зоне" простого" сдвига." На" севере" зона" скалывания" ограничивается" прямолинейной" зоной" Закарпатского" глубинного" разлома" с" северо@западным" простиранием" и" субвертикальним" падением." Южная" граница" менее" четкая." Она" охватывает" зону" между" Припаннонским" глубинным" разломом" и" линией" Самош" (Сомеш)," где" сдвиговые" перемещения" усложнялись," вероятно," поворотом" тектонических" блоков." Указанные" ограничения" зоны" скалывания" соединены" S@образной" структурой"

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

31"


ГЕОЛОГИЯ"И"ГЕОТЕКТОНИКА"/"GEOLOGY"AND"GEOTECTONICS" " "

Выгорлат@Гутинского" вулканического" хребта." Центральное" звено" Выгорлат@ Гуты" ориентировано" под" углом" около" 50о" к" зоне" Закарпатского" глубинного" разлома." Примерно" такую" же" позицию" занимает" Прешовская" вулканическая" гряда." Высокая" магматическая" активность" характеризует" их" как" структуры" растяжения," которые" прогрессировали"с"севера"на"юг."" Усиление" несоосных" перемещений" в" зоне" скалывания" приводит" к" повороту" как" структур" отрыва" с" последующим" их"

разрастанием,"так"и"сколов"Риделя."Эти" магмоактивные" структуры" вместе" с" обозначенными"фронтальными"зонами" сколового" типа" очерчивают" зону" простого" правого" сдвига," усложненную" густой" сеткой" разнопорядковых" и" генетически"разнотипных"разрывов."" Данный" механизм" проявления" неогенового" магматизма" Закарпатье" является" следствием" мезокайнозойского" тектонического" развития" Паннонии" в" целом," поэтому" эти"два"процесса"нельзя"рассматривать" отдельно"друг"от"друга."

"

"

"

Рис."1."Соотношение"между"разнотипными"эшелонированными"разломами"в"зоне"правого" сдвига."Переориентация"кинематических"осей"в"середине"зоны:"σ1–"ось"максимального"сжатия;" σ3–"ось"максимального"растяжения;"R,"R'–"сопряженные"риделевские"системы;"Т@трещины" отрыва;"Р–"система,"симметричная"к"R." "

Стадии,мезокайнозойского, тектонического,развития,Паннонии, "

Альпийский" тектонический" цикл," проявленный" в" пределах" Карпатского" региона," имел" непростой" характер." Сложность" процесса" и" недостаточное" количество" фактического" материала" являются" причинами" неоднозначных" результатов" реконструкций" как" дивергентного," так" и" конвергентного"

этапов" развития" территории." Рассматривая" процесс" раскрытия" Неотетиса" большинство" существующих" схем" демонстрируют" резкие" границы" между" юго@западным" ограничением" Восточноевропейской" платформы" (ВЕП)" и" Паннонией," практически" не" учитывая" слабо" исследованное," но" "a" priori"" сложное"гетерогенное"строение"окраины" древней" платформы," и," прежде" всего," масштабы" развития" и" тектонические"

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

32"


ГЕОЛОГИЯ"И"ГЕОТЕКТОНИКА"/"GEOLOGY"AND"GEOTECTONICS" " "

особенности" ее" рифейско@палеозойского" обрамления." Однако," во" время" раскрытия" Неотетиса" эти" особенности" могли" иметь" существенное" значение," в" частности" для" масштаба" этого" раскрытия" ведь" это" обрамление" значительно" слабее" консолидированно" по" сравнению" с" кристаллическим" фундаментом"платформы"и"Паннонского" срединного" массива" (вероятного" фрагмента" платформы)." Таким" образом," раскрытие" Неотетиса" могло" повлечь" и" некоторое" время" сопровождаться" последовательным" истончением" континентальной" коры" по" системе" листрических" сбросов" с" рассредоточением" фрагментов," что" могло," в" свою" очередь," обусловить" резкое" преобладание" легкой" субокеаническим" коры" Неотетиса" в" пределах"его"Карпатского"фрагмента."" При" общем" относительно" небольшом" растяжении[6]" это" могло" привести"к"следующему:"" а)"большая"часть"Неотетиса"имела" истонченную" субокеаническую," а" не" океаническую" кору," что" в" дальнейшем" обусловило"особенности"конвергентного" этапа;"" б)" прогибы" с" олистостромовым" и" флишоидным" наполнением" закладывались" на" субокеаническим" коре,"что"отразилось"на"редуцированном" развитии"офиолитовой"ассоциации;"" в)" весь" бассейн" имел" резко" выраженное" асимметричное" строение," а" проявления" океанической" коры" концентрировались" по" периферии" Паннонии."" За" сближением" континентальных" массивов" последовал" деформационный" процесс," который" может" быть" разделен" на" несколько" стадий." Такое" разделение" достаточно" условно," поскольку" деформационный" процесс" был" дискретным" во" времени" и" неравномерным" в" пространстве," к" тому" же," события," на" основе" которых" выделялись" стадии," частично" перекрывались"во"времени.""

1)" Субдукционноcобдукционная% стадия." Название" ее" достаточно" условное," поскольку" достаточных" доказательств" существования" полноценной" субдукции" в" настоящее" время" найдено" недостаточно." Вместе" с" тем," допуская" наличие" даже" небольших" масштабов" формирования" океанической" коры" при" раскрытии" Неотетиса[6]," исключать" процессы" субдукционных" и" обдукционых" типов" было" бы" неуместным."" На" этой" стадии," вероятно," произошло" поглощение" океанической" коры" вследствие" ее" фрагментирования," смешивание" ее" с" фрагментами" субокеанической"коры"круто"падающего" в" сторону" Паннонии" поддвига," а" также" выдавливание" вверх" с" формированием" на" рубеже" раннего" и" позднего" мела" субвертикальной" крутонадвижной" структуры" Внутренних" Карпат." В" то" же" время" морской" бассейн" мигрировал" в" сторону" платформы," где" начала" накапливаться" мощная" флишевая" формация."" 2)" Надвиговая% (раннеколлизийная)% стадия."Возникла"на"рубеже"палеогена"и" неогена,"когда"деформационный"процесс" субгоризонтального" сжатия" субмеридионального" направления" охватил" всю" субокеаническую" кору" между" Паннонией" и" кристаллическим" фундаментом" ВЕП," что" привело" к" закрытию" флишового" бассейна" и" формированию" складчато@надвижной" зоны"Скибових"Карпат."Указанные"выше" особенности"дивергентного"этапа"могли" обусловить" значительный" потенциал" хрупко@пластического" смятия" субокеаническим" коры," что" обусловило" увеличение" общей" мощности" коры" в" пределах" региона" до" аномальных" масштабов" (60@65км)." Особенности" строения" западного" (центрального)" сегмента" альпийского" пояса," его" гетерогенность" и" извилистость" в" свою" очередь" обусловили" неравномерное" сжатие" по" всему" "фронту"" молодой" складчато@надвижной"системы.""

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

33"


ГЕОЛОГИЯ"И"ГЕОТЕКТОНИКА"/"GEOLOGY"AND"GEOTECTONICS" " "

Одновременно" с" процессами" надвигоформирования" происходили" взаимные" вертикальные" перемещения" отдельных" блоков" фундамента" Закарпатского" прогиба" по" линии" Оашского" разлома," что" подтверждается" различиями" в" разрезе" неогеновых" отложений" Чоп@Мукачевской" и" Солотвинской" впадин[1]." Погружение" фундамента" вовремя" таких" перемещений" позволяло" морскому" бассейну" заходить" в" пределы" прогиба," о" чем" свидетельствуют" стратиграфические" и" палеонтологические"данные[3]."" 3)" Позднеколлизийная% (надвигоc сдвиговая)% стадия." После" главной" фазы" надвигоформирования" в" миоцене" процесс" формирования" надвигов" продолжался," но" в" ослабленном" виде." Падение" интенсивности" формирования" надвигов" может" объясняться" утолщением" и" исчерпанием" потенциала" уплотнения" коры" при" сближении" континентальных" массивов." При" условии" продолжения" этого" сближения" по" достижении" определенного" критического" уровня" фронтального" сжатия," дальнейшие" импульсы" регионального" поля" напряжений" нуждались" в" новом" механизме" релаксации." В" связи" с" невозможностью" полноценной" разрядки" путем" надвигоформирования" дальнейшая" релаксация"происходила"путем"надвиго@ сдиговых"перемещений."" В" пользу" такого" механизма" свидетельствует"целый"ряд"структурных" признаков" преимущественно" правосторонних" сдвигов" прежде" всего" в" зоне" ЗГР" (зоны" меланжевания," образование" складок" с" субвертикальными" шарнирами," зеркала" скольжения" и" т.д.)." Кроме" зоны" ЗГР," где" несоосные"деформации"имели"струйный," но" концентрированный" характер," в" прилегающих" зонах" Внешних" Карпат" структурные" элементы" правосдвигового" парагенезиса" проявлены" в" ослабленном" виде." К" тому" же" они" ассоциируют" с"

равноценными"структурами,"формируют" надвижные" парагенезисы" и" парагенезисы"антикарпатских"сдвигов." Появление" и" наращивание" правосдвиговой" компоненты" могли" произойти" еще" на" раннеколлизийной" стадии," но" резкий" рост" ее" значения" отмечается" уже" после" ее" завершения." Такое" наращивание" вероятно" связано" с" перемещением" Паннонского" массива" на" северо@запад," что" отразилось" выразительным" перегибом" складчато@ надвижной" системы" Карпат" (коленоподобный" изгиб)." Если" до" раскрытия" Неотетиса" существовало" определенное" неравенство" (криволинейность)"линии"раскрытия,"то" на" позднеколлизийной" стадии" она" значительно" усилилась." Вполне" вероятно," что" в" северо@западном" ограничении" Паннонии" (Западные" Карпаты" и" Судеты?)" мог" формироваться" левый"сдвиг."" Перемещение" по" пограничных" разломах" древнего" заложения" на" позднеколлизийной" стадии" сопровождалось" фрагментацией" фундамента" Паннонии" с" оформлением" в" миоцене" зоны" скалывания" (shearzone)," ограниченной" ЗГР" и" Припаннонским" разломом" с" формированием" структур" второго" порядка:" R" и" R`@сколов" и" Т@ структур" растяжения." Субвертикальное" залегание" граничных" разломов" зоны" скалывания" и" разрывных" структур" второго" порядка" позволяет" идентифицировать" зону" несоосных" деформаций"как"зону"правого"сдвига."" Геометрия" Т@структур" фиксируется" по" распорядку" центров" вулканических" извержений" миоцен@ четвертичного" возраста(рис.2)." В" отличие" от" классической" схемы" развития" зон" скалывания," в" которых" Т@ структуры" второго" порядка" закладываются" как" эшелонированная" система" трещин" отрыва" в" центральной" части" зоны" скалывания," судя" по" распространенности" и" возрастной" последовательности" вулканических"

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

34"


ГЕОЛОГИЯ"И"ГЕОТЕКТОНИКА"/"GEOLOGY"AND"GEOTECTONICS" " "

центров" в" пределах" Закарпатья," Т@ структуры" в" первую" очередь" возникли" вблизи" наиболее" "ослабленных"" граничных" разломов," а" уже" потом" раскрылись"насквозь"под"углом"45о@50о"к" граничным"разломам."" Логичным" представляется" предположение" о" том," что" Т@структуры" не" только" контролировали" пространственное" расположение" вулканических"центров,"но"и"могли"быть" причиной" резкой" декомпрессии" на" разных,"в"том"числе"достаточно"больших"

глубинах" для" возникновения" очагов" плавления" различного" по" составу" субстрата" (нижняя" и" верхняя" кора)." Другими" словами," формирование" зоны" скалывания" могло" быть" одной" из" причин" неогенового" вулканизма" Закарпатья."" Оформление" правосторонней" зоны" скалывания" –" единственное" объяснение" возникновения" структур" растяжения" в" пределах" Закарпатского" прогиба" в" условиях" регионального" субмеридионального"сжатия.""

"

"

" Рис."2."Расположение"кайнозойских"магматических"пород"и"вулканических"центров"в" Закарпатском"прогибе"(Украина)"[11]."1–Закарпатский"прогиб;"2–Карпатская"скибовая" зона;"3–границы"скиб;"4@6–"Миоценовые"магматические"породы(4–туфы"и" игнимбриты;"5–"вулканогенно@осадочные"породы;"6–"Выгорлат@Гутинский" вулканический"хребет);"7—границы"разных"магматических"комплексов"(a–на" поверхности;"б–перекрытые);"8—интрузии(a–кислого"состава;"б–основного"состава);" 9—"магматические"центры"на"поверхности;"10—"перекрытые"магматические"центры;" 11—расположение"скважин." " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

35"


ГЕОЛОГИЯ"И"ГЕОТЕКТОНИКА"/"GEOLOGY"AND"GEOTECTONICS" " "

Выводы, "

В" вопросе" неогенового" вулканизма" Закарпатья" и" других" сегментов" альпийского" пояса" (в" частности" в" вопросе"вулканизма"в"пределах"Кавказа)" решающими" факторами" считаются" тепловой" режим" тектоносферы" и" благоприятные" геодинамические" режимы." Высокий" температурный" уровень" тепловых" полей" на" конвергентном" этапе" развития" Паннонии," вероятно," можно" объяснить" значительными" объемами" и" высоким" стоянием"после"раскрытия"астеносферы," и," соответственно," наличием" избыточного" относительно" стационарных" режимов" тепла" и" аномальных"тепловых"потоков."" Еще" один" важный" фактор" вулканизма" —" степень" консолидации" литосферы" и" возможность" формирования" глубоких" разломов," способных" проникать" в" достаточно" высокотемпературных" уровней" и" вызвать" плавление" за" счет" масштабной" декомпрессии." Таким" процессам" наиболее" способствуют" структуры" растяжения." В" пределах" конвергентных" зон"в"условиях"регионального"сжатия"Т@ структура" зон" скалывания" чуть" ли" не" наиболее" распространенный" тип" структур"растяжения."" Существенно" андезитовый" состав" вулканитов" Закарпатья" и" ВГГ" в" частности," а" также" совпадение" во" времени" вулканизма" и" конвергентного" этапа" развития" Неотетиса" обусловили" возникновение" и" развитие" представлений" о" субдукционной" природе" вулканизма." В" то" же" время" всегда" существовали" сомнения" относительно" таких" взглядов." Причинами" таких" сомнений" служат" нехватка" прямых" свидетельств" существования" субдукционных" процессов;" значительный" разрыв" во" времени" между" гипотетической" субдукцией" и" началом" вулканизма," тем" более," его" окончанием;" геометрия"

разрывов," содержащих" центры" извержений," которая" демонстрирует" лишь" частичную," а" возможно" и" непосредственную," связь" этих" центров" с" разломами" домагматического" заложения." Эти" структуры" имеют" диагональное" расположение" относительно" вероятного" фронта" субдукции," причем" они" относятся" к" структурам" растяжения," которые" непосредственно" сочленяются" с" вероятным" фронтом" субдукции." Все" это" порождает" скептицизм" касательно" субдукционной"природы"вулканизма."" Поиск" альтернативного" механизма" ведет" к" идее" о" формировании" на" заключительной" стадии" развития" Карпатской" складчатой" системы" закарпатской" зоны" скалывания" как" области" некоаксиальних" деформаций," при" субвертикальной" ориентации" граничных" структур" и" при" субгоризонтальной" позиции" осей" max" сжатия" и" растяжения" (σ1" и" σ3)" идентифицируется" как" зона" правого" сдвига." "

Литература, 1.

2.

3.

4.

"

Андрєєва@Григорович" А.," Пономарьова" Л.," Приходько" М.," Семененко" В." Стратиграфія" неогенових" відкладів" Закарпатського"прогину"//"Геологія"і" геохімія"горючих"копалин,"2009,""№2," С.58@68." Бала" З." Проблема" неогеновых" вулканитов" и" их" значение" для" геодинамических" реконструкций" в" Карпатском" регионе" //" Геотектоника,1981,"№3,"С.79@93." Венглинский" И.." Фораминиферы" и" биостратиграфия" миоцена" в" Закарпатском" прогибе." К.:Наукова" думка."1979.–264"с." Глеваська" А.." Магнітостратиграфія," геохронологія" та" деякі" особливості" неогенового" магматизму" Українських" Карпат." Геологічна" наука" та" освіта" в" Україні" на" межі"

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

36"


ГЕОЛОГИЯ"И"ГЕОТЕКТОНИКА"/"GEOLOGY"AND"GEOTECTONICS" " "

тисячоліть:" стан," проблеми," перспективи." Мат@ли" наук." конфер." До" 55@річчя" геол." ф@ту" ЛНУ" ім." І." Франка.–Львів:"ЛНУ."2000.–"С.14" 5. Данилович" Л.." О" положении" зон" субдукции"в"Украинских"Карпатах"//" Геология" и" геохимия" горючих" ископаемых,"1976,"№47,"С.53@58." 6. Ляшкевич" З.," Медведев" А.," Крупский" Ю.,"Варичев"А.,"Тимощук"В.,"Ступка"О." Тектономагматическая" эволюция" Карпат." К.:Наукова" думка," 1995.– 132с." 7. Ляшкевич" З.," Яцожинский" О." Альпийский" магматизм" Украинских" Карпат,"его"эволюция"и"геодинамика" //"Геофизический"журнал,"2005,"№6," С.1005@1011." 8. Малеев" Е." Неогеновый" магматизм" Закарпатья."М.:Наука."1964.–"252c." 9. Мерлич" Б.," Спитковская" С." Глубинные" разломы," неогеновый" магматизм"и"оруденение"Закарпатья." Л.:Вища"школа."1984.–172c." 10. Николаев" В." Соотношение" неовулканитов" с" глубинными" разломами"в"Паннонском"бассейне"//" Блоковое" строение" и" разломы" геосинклинальных" областей," 1984," С.23@34." 11. Павлюк"М.,"Ляшкевич"З.,"Медвєдєв"А." Українські" Карпати" в" структурі" Панкардії" (магматизм" і" геодинаміка)" //"Геодинамика,"2013,"№1,"С.45@59." 12. Ступка"О.,"Ляшкевич"З.,"Пономарьова" Л.," Гнилко" О.," Братусь" Л.," Ступка" Ок.," Лемішко" О.," Кулянда" М.," Романів" Р.," Тернавський" М.," Попова" Л." Еволюція" Українських" Карпат" і" суміжних" областей" з" позиції" регіональної"

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19. "

геодинаміки" //" Геологія" і" геохімія" горючих" копалин," 2006," №3@4," С.58@ 75." Утробин" В.," Линецкая" Л." О" взаимоотношениях" Карпатской" и" Динарской" геосинклинальных" складчастых" систем" //" Newsletter" MOIP,"1975,"№3,"С.17@21" Чекунов" А.," Ливанова" Л.," Гейко" В."" Глубинное" строение" земной" коры" и" некоторые" особенности" тектоники" Закарпатского" прогиба" //" Советская" геология,"1969,"№10,"С.57@68" Шевчук" В.," Волошин" О." Динамо@ кінематичні" умови" неогенового" магматизму" Закарпаття" //" Вісник" Київ."ун@ту,"2002,"№21,"С.10@13." Щерба" В.М.," Щерба" А." Разломная" тектоника" донеогенового" фундамента" Закарпатского" прогиба" и" ее" влияние" на" структуру" и" газоносность" неогенового" чехла" //" Геология" и" геохимия" горючих" ископаемых,"1976,""№47,"С.47@53." Pecskay" Z.," Seghedi" I.," Downes" H.," Prychodko"M.,"Mackiv"B."K/Ar"dating"of" Neogene" calc@alkaline" volcanic" rocks" from" Transcarpathian" Ukraine" //" Geologica" Carpathica," 2000," №2," р.83@ 89." Radulescu" D.," Sandulescu" M." The" plate@ tectonics" concept" and" the" geological" structure" of" the" Carpathians" //" Tectonophysics,"1973,"№16,"p.155–161." Vialon"P.,"Ruhland"M.,"Grolier"J."Element" de" tektonique" analitique," Masson," 1976.–"p.118."

©"Шевчук"В.В.,"Василенко"А.Ю.,"2014" " " " " " " " " " " " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

37"


ГЕОДИНАМИКА"/"GEODINAMIC" " " "

УДК"

"

551.24"

"

Певнев"А.К."/"Pevnev"A.K." Симонян"В.В."/"Simonyan"V.V."

"

КОРОВЫЕ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ И ИХ ПРОГНОЗ "

"" FORECAST OF CRUSTAL EARTHQUAKES ""

" "

,

Аннотация:, На" примере" коровых" землетрясений" показана" необходимость" эффективного" использования" результатов" геодезических" наблюдений"для"их"прогноза." "

Ключевые, слова:, землетрясение," коровое" землетрясение," прогноз" землетрясений," современные"движения"земной"коры"

,

Abstract:,The"necessity"of"effective"use"of"geodetic" observations" for" the" prediction" of" crustal" earthquakes.,

"

Keywords:" earthquakes," crustal" earthquakes," forecast"of"earthquakes,"modern"crustal"movement"

" " "

«Динамическая% геодезия% сейчас% является% одним% из% основных% направлений% решения% задачи% огромной% научной% важности% и% сложности% –% прогноза% землетрясений»% Л.А.Кашин,"1995." "

Что,такое,коровое,землетрясение?, "

Это" разрушение" очага" землетрясения," т.е." " того" или" иного" объема" горных" пород" сейсмогенного" слоя" земной" коры," в" которых"" накопились" упругие" деформации" (напряжения)" большие" предела" прочности" этих" пород." Сейсмогенный" слой" земной" коры" это" ее" верхние" 10@25" км," обладающий" упругими" свойствами," позволяющими" накапливаться" в" нем" значительным" по" величине" упругим" деформациям." Расположенные" ниже" этого"слоя"горные"породы"земной"коры" из@за" высоких" температур" и" давления" являются"более"пластичными"и"в"них"не" могут" накапливаться" значительные" упругие" деформации," способные" порождать"сильные"землетрясения."" "

Что,вызывает,накопление,таких, деформаций,в,очагах,землетрясений?, "

Причина" в" следующем" –" происходящие" в" глубинах" Земли" так" называемые"эндогенные"тектонические" процессы" проявляются" на" земной"

"

поверхности" в" непрерывном" ее" движении."Эти"процессы"создают"горы"и" впадины," перемещают" в" пространстве" целые" континенты" и" огромные" участки" океанического" ложа." Они" разбили" земную" кору" на" множество" блоков" и" заставляют" смещаться" эти" блоки" относительно" друг" друга" по" разделяющим" их," так" называемым" глубинным" разломам." Скорости" относительных" смещений" блоков" существенно" различаются" для" разных" тектонических" структур" Земли." Наибольшую"скорость"смещения"имеют" блоки"в"тектонически"активных"горных" участках" Земли" –" в" орогенах." Здесь" скорости" измеряются" сантиметрами" в" год." Так" на" разломе" Сан@Андреас" в" Калифорнии" эта" скорость" равна" 5см/год," а" в" зоне" сочленения" Памира" и" Тянь@Шаня" (Вахшский" надвиг)" –" 2,5см/год."" С" максимальной," измеренной" геодезическими" методами," скоростью" –" 10см/год," смещается" ложе" Тихого" океана." Существенно" меньшие" скорости" смещений" блоков" земной" коры" имеют" место" в" менее" тектонически" активных" структурах" Земли." К" таким" структурам" относятся" платформы" (тектонические" структуры" первого" порядка)" и" плиты." Площади" платформ" поражают" своими" размерами." Так" Восточно" Европейская"

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

38"


ГЕОДИНАМИКА"/"GEODINAMIC" " "

платформа," в" центре" которой" расположена" Москва," простирается" от" Карпат" до" Уральских" гор" и" от" Скандинавии" до" гор" Кавказа." Скорости" смещений" блоков" " на" платформах" примерно" на" порядок" меньше" чем" в" орогенах" и" измеряются" миллиметрами" и"даже"десятыми"долями"мм/год." "

Каким,же,образом,смещения,блоков, земной,коры,относительно,друг, друга,порождают,землетрясения?, "

Дело" в" том," что" " скорости" относительных" смещений" блоков" по" разделяющим" их" разломам" не" отличаются" постоянством." В" силу" разных" причин" в" некоторых" участках" разлома"может"происходить"полное"или" частичное" прекращение" " смещение" блоков"по"разделяющему"их"разлому."" В"первую"очередь"можно"полагать," что" главной" причиной" остановки" смещений" являются" механические" «зацепы»" блоков" из@за" неровностей" их" соприкасающихся" поверхностей." Если" поверхности" разделенных" разломом" блоков" не" препятствуют" их" перемещению," т.е." блоки" как" бы" «скользят»" относительно" друг" друга," то"" эта" ситуация" исключает" возможность" зарождения" очага" сильного" корового" землетрясения"на"этом"участке"разлома." Если"же"возникает"ситуация,"мешающая" на" каком" либо" участке" сейсмогенного" разлома" свободному" перемещению" блоков," то" на" этом" участке" разлома" появится" так" называемый" концентратор"напряжений."" Выдающийся" советский" геофизик" 20@о" века," разработавший" в" нашей" стране" первую" научно" обоснованную" программу" прогноза" землетрясений"" академик" Григорий" Александрович" Гамбурцев" такие" консолидированные" участки"в"сейсмогенных"разломах"очень" метко" назвал" «спайками»." Он" прозорливо" полагал," что" в" сейсмогенных" разломах" «Наряду" с" процессом" разрушения" @" уменьшения"

прочности" отдельных" участков" сейсмических" швов,@" может" идти" обратный" процесс" «залечивания»" разрушенных" мест," образования" новых" «спаек»" между" соседними" блоками." Таким" образом," происходит" закономерная" смена" взаимосвязанных" процессов" медленных" и" быстрых" движений," накопления" и" разрушения" напряжений,"увеличения"и"уменьшения" прочности»% [Развитие" идей…," 1982," с.306]."" Следует" отметить," что" реальность" существование" «гипотетических" спаек" Гамбурцева»" подтверждается" самим" фактом" существования" коровой" сейсмичности"–"возникновение"сильных" землетрясений" в" верхнем" слое" земной" коры"говорит"о"том,"что"в"сейсмогенных" разломах"этого"слоя,""в"тех"или"иных"их" участках," периодически" (появляются)" создаются" условия" " для" накопления" в" том" или" ином" объёме" горных" пород" предельных" упругих" сейсмогенных" деформаций.""" Таким" образом," непременным" условием" подготовки" очага" землетрясения"является"наличие"в"зоне" разлома" механически" прочного," консолидированного" объёма" горных" пород" (спайки)," т.е." что" очаг" в" стадии" (фазе)" созидания" должен" представлять" тело," преобладающими" деформациями" которого" являются" упругие" деформации" " Ä, , это, условие, является, необходимым, и, достаточным, для, зарождения, и, формирования, очага, сильного,землетрясения., Эта" спайка" при" непрекращающемся" движении" двух" протяженных," взаимно" " смещающихся"" систем" блоков" и" породит" на" этом" участке" поле" упругих" напряжений," т.е." этот" участок" явится" зародышем" очага" землетрясения." "

Следующий,шаг,–,определение,вида, поля,упругих,напряжений,, порождаемого,вышеуказанным,их, концентратором, " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

39"


ГЕОДИНАМИКА"/"GEODINAMIC" " " "

Для" этого" воспользуемся" известным" в" теории" упругости" принципом" локальности" самоуравновешенных" внешних" нагрузок" –" принципом" Сен@Венана." Согласно" этому" принципу," если" в" какой" либо" малой" части" тела" приложена" уравновешенная" система" сил," то" она" вызывает" в" теле" напряжения," очень" быстро"убывающие"по"мере"удаления"от" этой" части" (экспоненциальный" характер" затухания" напряжений)" [Н.И" Безухов,"О.В.Лужин."1974]." Использование" этого" принципа" для" наших" целей" вполне" оправдано" и" вот"почему." Представьте" себе" следующую" картину" –" вы" пытаетесь" остановить" медленно" движущийся" поезд," ухватившись" за" него." Конечно," у" вас" ничего" не" получится," так" как" слишком" несопоставимы" ваше" тормозящее" поезд" усилие" (Ваш" импульс" силы)" с" количеством"движения"поезда." Аналогичная" ситуация" имеет" место" в" движении" системы" блоков" по" разделяющему" их" разлому." Размеры" очагов" (их" длины)" даже" очень" сильных" коровых" землетрясений" измеряются" несколькими" десятками" километров," в" то" время" как" " длины" разломов" составляют"сотни"и"тысячи"километров" и"поэтому"соображения"о"применимости" принципа" Сен@Венана" для" рассматриваемой" нами" цели" вполне" оправдано." Согласно" этому" принципу" вокруг" возникшего"концентратора"напряжений" (спайки)" возникает" местное" поле" упругих" напряжений" максимальное" в" месте" зарождения" спайки" и" экспоненциально" уменьшающееся" с" удалением"от"этого"участка"разлома.""" Совершенно" очевидно," что" локальное" поле" упругих" напряжений" с" экспоненциальным" характером" затухания" напряжений" должно" порождать" изгибные" деформации"

горных" пород" в" готовящемся" " очаге" землетрясения." Таким" образом," мы" получили" теоретическое" обоснование" вида" деформационного" " предвестника"" землетрясения" @" это, упругий, изгиб, горных, пород, в, очаге, готовящегося, землетрясения., Проверить" справедливость" этих" теоретических" соображений" можно" с" помощью" имеющихся" в" настоящее" время" геодезических" экспериментальных" данных." Речь" идет" о"результатах"повторных"геодезических" измерений" в" эпицентральных" зонах"" сильных" коровых" землетрясений," выполненных" до" и" после" этих" землетрясений"(рис.1)." На" этом" рисунке" представлены" данные" повторных" триангуляций," выполненных" в" эпицентральных" зонах" после" случившихся" сильных" землетрясений." " Вертикальные" линии" –" сейсмогенные" разломы," по" которым" произошли" горизонтальные" подвижки" при" землетрясениях." Зафиксированные" смещения" пунктов" триангуляции" показаны" точками;" масштаб" смещений" показан" на" вертикальной" оси." На" горизонтальной" оси" отложены" расстояние"этих"пунктов"от"разлома."" На всех пяти графиках прослеживается одна и та же закономерность – смещения максимальны вблизи разлома и очень быстро (экспоненциально) убывают с удалением от него. Этот факт убедительно говорит о том, что порождаемые при сильных землетрясениях смещения геодезических пунктов несут информацию о едином механизме подготовки этих землетрясений. Крайне важно и то, что этот механизм един для разных континентов. Следовательно, он является универсальным. Причина" появления" указанной" закономерности" смещений" пунктов" триангуляции" при" землетрясении" демонстрируется"рис."2." "

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

40"


ГЕОДИНАМИКА"/"GEODINAMIC" " "

Момент" t1" –" горные" породы" предельно" упруго" напряжены" (упругий" изгиб):"" кривая" " " ab." " Момент" " " t2." –" положение" горных"пород"после"землетрясения,"при" котором" произошли" следующие" события:" магистральный" разрыв" горных"пород"в"очаге;"смещение"горных" пород" по" этому" разрыву" и" благодаря" этому" сброс" накопленных" в" них" ранее" изгибных" " сейсмогенных" деформаций" @" прямолинейные"отрезки""a,и,b.,,, "

"

"

Рис.2."Объяснение"явления"экспоненциального" распределения"смещений"геодезических" пунктов"в"эпицентральных"зонах"сильных" коровых"землетрясений." "

Рис.1."Реальное"распределение"смещений" пунктов"триангуляции"(d)"в"зонах"" сейсмогенных""разломов"при"сильных"коровых" землетрясениях"в"зависимости"от"удаления" геодезических"пунктов"от"разломов,"по:" [Касахара,"1985]."

Теперь" обратимся, к" рис.2Б," который" отличается" от" рис.2А" лишь" тем," что" в" нем" добавлена" прямая" ek,,"" представляющая" собой" прямолинейное" геодезическое" построение" (геодезический" профиль)," созданное" в" момент" " t1," над" зреющим" очагом" землетрясения." Вид" прямолинейного" геодезического" профиля" претерпел" на" первый" взгляд" парадоксальные" изменения," превратившись" в" два" искривленных" отрезка," смещенных" относительно"друг"друга."Однако"в"этом" нет" ничего" загадочного" –" по" условиям" задачи" профиль" был" создан" на" уже" деформированными" упругим" изгибом" горными" породами" готовящегося" очага" землетрясения." И," следовательно," при" сбросе" упругих" напряжений" горные" породы" сместились" по" разлому" и" при" этом" выпрямились," а" прямолинейный" геодезический" профиль" над" очагом" наоборот" превратился" в" два" изогнутых"

"

"

На" рис.2А" показан" один" и" то" же" участок" сейсмогенного" разлома" (вертикальная"линия)"в"три"момента:"t0," t1" и" " t2.," соответствующих" различным" напряженным" состояниям" горных" пород." Направление" тектонических" смещений" на" разломе" показаны" стрелками." " Момент" " t0" @" " в" горных" породах" отсутствуют" сейсмогенные"" напряжения," что" показано" прямой" " ab."" " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

41"


ГЕОДИНАМИКА"/"GEODINAMIC" " "

отрезка," сохранивших" кривизну" кривой" ab." Совершенно" очевидно," что" эти" два" отрезка" являются" зеркальным" отображением" двух" половинок" упругой" кривой" ab,, так" как" в" результате" землетрясения" кривая" ab, и" прямая" ek, обменялись" своими" формами" и," следовательно," в" этих" изогнутых" отрезках" сохранилась" информация" о" величине" упругих" деформаций," накопленных" в" очаге" к" моменту" создания" этого" геодезического" профиля." Этот" факт" полностью" подтверждает" " правильность" ранее" высказанных" соображений" о" виде" упругой" сейсмогенной" деформации" в" готовящемся"очаге"землетрясения." Таким" образом," нам" удалось" расшифровать" загадку" появления" кривых"на"рис.1."Выяснилось,"что"они"не" только" убедительно" подтвердили" высказанные" ранее" соображения" о" том," что" процессом" подготовки" коровых" землетрясений" является" накопление" в" его" очаге" " упругих" изгибных" деформаций," но" и" несут" бесценную" информацию" о" величине" упругого" изгиба" горных" пород," накопленного" в" каждом"очаге"землетрясения"к"моменту" создания" над" ними" исходных" триангуляций."" Кроме" того," по" данным" этого" рисунка" можно" определить" и" ширину" очага" землетрясения," " которую" можно" считать" равной" " ширине" зоны" проникновения" упругих" смещений" в" тела" контактирующих" по" разлому" блоков" земной" коры." " Для" этого" нужно" определить" расстояние" между" точками"" выхода" на" асимптоты" экспоненциальных"кривых"этих"блоков." Согласно" " данным" рис.1" эти" расстояния" измеряются" несколькими" десятками" километров:"от"40"до"60."""

Данные" повторных" геодезических" измерений" в" эпицентральных" зонах" сильных" землетрясений" позволяют" сделать""следующие"выводы." "

1. Деформационным" предвестником" подготовки" очага" землетрясения" является," накапливаемый" упругий" изгиб"в"горных"породах""этого"очага." 2. В" процессе" накопления" упругого" изгиба" в" очаге" участвует" и" земная" поверхность," являющаяся" верхней" границей"сейсмогенного"слоя"земной" коры." 3. Благодаря" " участию" земной" поверхности" в" процессе" подготовки" очага" землетрясения" открывается" возможность" осуществления" методами" решения" прямой" задачи" точного,, детерминированного, прогноза, места, подготовки, этого, очага., 4. Упругие" деформации" проникают" в" тела" контактирующих" по" разлому" блоков" на" 20" @30" км," т.е." полная" ширина" очага" сильного" землетрясения"составляет""40@60"км." 5. Так" как" ширина" зоны" подготовки" очагов" землетрясений" измеряется" десятками" километров," то" отслеживать" " процесс" подготовки" землетрясения," т.е." достоверно" определять" вид" упругой" кривой" на" всем"ее"продолжении"доступно,лишь, геодезическому,методу., "

Итак," использование" целенаправленных" геодезических" исследований" в" решении" проблемы" прогноза" землетрясений" необходимо" уже" потому," что" они" " позволяет" точно" определять" местоположение" готовящегося" очага" землетрясений," т.е." ответить" на" первый" из" трех" главных" вопросов" этой" проблемы" " @" где?" " какой" силы?"и"когда?" Однако" возможности" геодезического" метода" не" ограничиваются" только" прогнозом" места" готовящегося" очага"

"

А,теперь,о,самом,главном,–,о, месте,геодезических,исследований,в, прогнозе,землетрясений, " " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

42"


ГЕОДИНАМИКА"/"GEODINAMIC" " "

землетрясения:" " он" позволяет" также" Говоря" о" прогнозе" времени" осуществлять" прогноз" максимально" землетрясения," следует" ясно" возможной" силы" землетрясения," представлять" себе," что" практический" которую" может" породить" этот" очаг." интерес" может" иметь" лишь" прогноз" Таким" образом," геодезический" метод"" времени" разрушения" совершенно" позволяет" дать" ответы" на" два" главных" конкретного" готовящегося" очага" вопроса" в" проблеме" прогноза" землетрясения," местоположение" землетрясений"–"где"и"какой"силы?""" которого" точно" известно," т.е." прогноз" Для" решения" " вопроса" " о" силе"" места" этого" очага" уже" осуществлен." Эта" готовящегося" землетрясения," " прогноз" проблема" впервые" была" рассмотрена" которой" возможен" геодезическим" первым" российским" сейсмологом" методом," следует" воспользоваться" А.П.Орловым"ещё"в"позапрошлом"веке"и" среднестатистическими" зависимостями" вот"что"он"написал"по"этому"поводу:"так" между" " силой" землетрясения" @" как"земная"кора"“потрясается"не"только" магнитудой"М"и""длиной"очага""L."Такие"" ежегодно," но" даже" ежемесячно," данные" приведены" в" табл." 1" ежесуточно," а" может" быть" даже" и" [Ризниченко,""1985].""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" ежечасно" в" том" или" другом" месте," а" " поэтому" всякое" предсказание" на" """"""Таблица"1." будущее" время," при" неопределённости" " указания" места" относительно" Зависимость"силы"землетрясения"(М)"от" землетрясения," исполнится" длины"очага"(L)"и"подвижки"в"очаге"(D)" непременно”"[Орлов,"1887,"с.28].""""" " Известный" советский" геолог" и" M, L,,км, D,,см, сейсмотектонист" Г.П.Горшков" в" книге," 3" 1,1" 0,11" посвящённой" Александру" Петровичу" 4" 3,0" 0,62" Орлову," придал" этим" соображениям" 5" 8,3" 3,5" более" категоричный" оттенок:" “Можно" 6" 23" 20" ещё" подкрепить" аргументацию" 7" 62" 120" А.П.Орлова" современными" сведениями:" 8" 170" 660" по"мере"развития"сейсмической"службы" 9" 470" 3800" количество" регистрируемых" " землетрясений" быстро" возрастает," и" Таким" образом," " если" будет" указание" момента" будущего" известна" длина" " очага" готовящегося" землетрясения"без"указания"места"явно" землетрясения" " L," то" это" позволит" теряет"смысл”"[Горшков,"1955,"с."45]." предсказать" и" максимальную" силу" Действительно" кому" нужны" такие" землетрясения" (магнитуду" М)," которую" прогнозы." Если" Землю" ежегодно" может" породить" зреющий" очаг." сотрясают" примерно" 20@ть" сильных" и" Совершенно" очевидно," что" это" сильнейших" сейсмических" ударов" достижимо"геодезическим"методом."Для" (М≥7)," то" почти" безошибочно" решения" этой" проблемы" необходимо" и" “предсказать”," что" в" том" или" ином" достаточно" определить" длину" упруго" месяце" произойдет" сильное" деформированного" участка" земной" землетрясение,"труда"не"представляет." поверхности" над" обнаруженным" ранее" Таким" образом," геодезические" очагом"зреющего"землетрясения."" прогнозы"местоположений"готовящихся" Методики" реализации" указанных" очагов" землетрясений" совершенно" прогнозов" места" и" силы" подробно" необходимы" для" исследований," изложены"в"[Певнев"1988;"1998;"2003]""и" нацеленных" на" реализацию" прогноза" поэтому" здесь" " с" целью" сокращения" времени." Трудности" в" осуществлении" объема"статьи"не"рассматриваются."" достоверных" прогнозов" времен" " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

43"


ГЕОДИНАМИКА"/"GEODINAMIC" " "

заключаются" в" первую" очередь" в" том," что" нам" пока" еще" не" известны" законы" разрушения" очагов" землетрясений" в" реальных"природных"условиях."Поэтому" единственно" правильным" решением" поиска" таких" закономерностей"" является" широкое" комплексирование" методов," т.е." создание" специальных"" комплексных"прогнозных"систем."" Совершенно" очевидно," что" создавать" такие" системы" нужно" над" обнаруженными" геодезическими" методами" очагами" готовящихся" землетрясений."Это"крайне"важно"еще"и" потому," что" лишь" " при" такой" системе" «очаговых»" исследований" возможна" регистрация" даже" очень" слабых" и" быстро" затухающих" с" удалением" от" их" источника" аномалий," порождаемых" этим" очагом" в" различных" геофизических" и" других" полях." " В" этом" случае," " еще" даже" " и" до" установления" законов" разрушения" очагов," " можно"" рассчитывать" на" то," " что" коллективное"" поведение" " аномалий" " в" " различных"" полях" " явится" " достаточным" объективным" показателем"" приближающейся" катастрофы" и" позволит" своевременно" принять" необходимые" меры" безопасности." В" подтверждение" такому" заключению" сошлёмся" на" следующее" высказывание" выдающегося," советского" геофизика"" Г.А.Гамбурцева:" “Большинство" из" предвестников" землетрясений," по" всей" видимости," будет" проявляться" лишь" в" эпицентральной" области" землетрясения;" поэтому" они" будут" наблюдаться" очень" редко”" [Гамбурцев," 1960,"с."433]." Имеются" все" основания" считать,"" что"в"системах"комплексных""очаговых"" наблюдений" непременно" должно" функционировать" слежение" за" разномасштабными"полями"смещений"и" деформаций" земной" " коры." " Здесь" крайне" уместно" сослаться" на" следующие" соображения" Г.А." Гамбурцева:" “Изыскание" методов" прогноза" времени" землетрясений"

следует" направить" " в" первую" очередь" в" сторону" поиска" механических" предвестников" " землетрясений." " Такие" поиски"могут"быть"успешными"только"в" том" " случае," " если" " они" будут" основываться" на" глубоком" изучении" всех" деталей" " механизма" быстрых" и" медленных" движений" блоков" земной" коры" " сейсмоактивных" районов”"" [Гамбурцев,"1960,"с."306]." Очевидно" исследования," нацеленные" на" прогноз" времени," должны" начинаться" сразу" после" обнаружения" готовящегося" очага" землетрясения." Это" диктуется" тем," что" накапливающий"сейсмогенную"энергию" очаг" может" по" разным" причинам" сбрасывать" ее" порциями," в" том" числе" и" большими" и," следовательно," эти" процессы" должны" быть" контролируемы." Итак," если" иметь" в" виду" осуществление" практически" значимого" прогноза"землетрясений,"то"необходимо" приступить" к" организации" систематических" геодезических" исследований" (геодезического" мониторинга)," способных" обеспечить" однозначное" выделение" объемов" сейсмогенного" слоя" земной" коры," в" которых" идет" процесс" накопления" сейсмогенных" деформаций." Для" этого" нужны" специальные" геодезические" построения," вид" и" размеры" которых," а" также" количество" наблюдательных" пунктов" и" них" " и" их" взаимное" расположение" " в" " этих" построениях" должны" обеспечивать" достоверное" решение" поставленной" задачи." Такие" построения" можно" назвать" геодезическими" прогнозными" системами;"они"детально"рассмотрены"в" [Певнев"1988;"1998;"2003]"" "

Вместо,заключения, "

К"сожалению,"и"в"настоящее"время" многие" исследователи," " в" том" числе" и" геодезисты" традиционно" " считают," " что" геодезические"исследования"в"проблеме" " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

44"


ГЕОДИНАМИКА"/"GEODINAMIC" " "

прогноза" землетрясений" самостоятельного" значения" не" имеют" и" могут"быть"лишь"неким"дополнением"к" сейсмологическим" и" другим" геофизическим" исследованиям." Это," конечно" же," настоящее" заблуждение." Вот" какие" соображения" " о" месте" геодезии" " в" науках" о" Земле"" принадлежат" классику" геодезической" науки" Феодосию" Николаевичу" Красовскому." ”Существует" взгляд," что" дело" геодезистов" собирать" материалы," которые" затем" используют" другие" учёные," т.е." что" в" самой" геодезии" нет" научных" проблем." Думается," что" когда" ежегодно" в" течение" десятков" лет" сотни" ученых" геодезистов" собирают" точнейшие" материалы" на" огромной" территории," то" уже" сама" программа" собирания" этого" материала" требует" весьма"тщательной"научной"разработки" …" Почти" всегда" в" научной" геодезии" имеют" дело" с" установлением" очень" малых" величин," которые" однако" свидетельствуют" о" мощных" грандиозных"процессах"в"жизни"Земли…" Нам…необходимо" усвоить" взгляд," что" научная" картография" и" геодезия" есть" часть," и" совсем" не" маловажная," науки" о" Земле," от" развития" которой" зависит" и" развитие" других" частей" этой" важнейшей" науки”" " [Красовский" и" др.," 1938,"c.5].""И"ещё:" ”Мы" остановились" на" некоторых" задачах"физической"геодезии,"входящей" в" качестве" отдела" в" астрономо@ геодезию." " Как" видно," геодезисты" за" последнее" время" подошли" к" новым" плодотворным" методам" исследования" строения" верхних" слоев" земной" коры;"" связь" физической" геодезии" с" геофизикой" и" геологией" заметно" конкретизируется." Жизнь," очевидно," требует" от" астрономо@геодезиста," устремляющегося" в" работу" по" очерченным" в" настоящей" статье" задачам," соответственной" подготовки" в" области" геофизики" и" геологии."

Несомненна"важность"задач"физической" геодезии"и"в"научном"и"в"практическом" отношении." Но" в" соответствии" с" этим," во@первых," важны" связь" и" контакт" астрономо@геодезиста" в" его" научной" работе" с" геофизиками" и" геологами," а" с" другой," важно" отражение" в" планах" государственных" астрономо@ геодезических" и" гравиметрических" работ" запросов" физической" геодезии" как" в" смысле" обслуживания"" триангуляциями," нивелировками," астрономическими" определениями" и" гравиметрическими" станциями" определенных" районов," так" и" в" смысле" проведения" полевых" геодезических," гравиметрических" и" астрономических" работ" по" специально" установленным" программам”""[Красовский,"1953,"с.269]." Нам" не" следует" забывать" эти" прозорливые" соображения" Ф.Н." Красовского"о"месте"геодезии"в"науках"о" Земле," а" также" и" соображения" бывшего" первого" заместителя" начальника" ГУГК" при" " СМ" " СССР" Леонида" Андреевича" Кашина,"приведенные"в"эпиграфе."" Нет" никаких" сомнений" в" том," что" грамотно" поставленные" " геодезические" исследования" " помогут" приблизить" решение" древнейшей" мечты" Человечества" @"""""""""""""""""""""" проблемы"прогноза"землетрясений."" "

Литература, 1.

2. 3.

4. 5.

"

Безухов" Н.И.," Лужин" О.В." Приложение" методов" теории" упругости" и" пластичности" к" решению" инженерных" задач."М.:"Высшая"школа.""1974.""200"с."" Гамбурцев" " Г.А." " Избранные" труды." " М.:" Изд@во"АН"СССР."1960.""461с." Горшков" Г.П." " Александр" Петрович" Орлов" (из" истории" русской"" сейсмологии)." Изд@во" АН" СССР," 1955," с.62." Касахара" К." " Механика" землетрясений."" М.:"Мир,"1985.""264"с."" Кашин"Л.А."Отечественная"геодезия"как" система" наук" в" историко@ науковедческом" и" практическом" понимании" //" Геодезия" и" картография." 1995."N10."С.48."

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

45"


ГЕОДИНАМИКА"/"GEODINAMIC" 6.

7. 8.

" "

Красовский" Ф.Н." О" некоторых" научных" задачах" астрономо@геодезии" в" связи" с" изучением" строения" твердой" оболочки" Земли:" Изб." соч." Т.2." М.:" Геодезиздат,1953," с.261@269." (Доклад," сделанный"в"мае"1944"г."Ученому"совету" Института" теоретической" геофизики" Академии"наук"СССР)." Орлов" А.П." Землетрясения" и" их" соотношения" с" другими" явлениями" природы."Казань,"1887."""""""""" Певнев" А.К." Прогноз" землетрясений" @" геодезические" аспекты" проблемы" //" Изв.АН"СССР."Физика"Земли."1988.""N12."" С.88@98."

9.

Певнев" А.К." Предсказывать" землетрясения" можно." Вестник" РАН," 1998,"том"68,"№"11,"с.999@1006."" 10. Певнев" А.К." Пути" к" практическому" прогнозу" землетрясений.М.:" ГЕОС." 2003.153с."" 11. Развитие" идей" Г.А.Гамбурцева" в" геофизике."К"80@летию"со"дня"рождения" академика" Григория" Александровича" Гамбурцева." Изд@во" «Наука»," М.:1982," 320"с." 12. Ризниченко" Ю.В." " Проблемы"" сейсмологии."М.:"Наука,"1985.""408"с." "

©"Певнев"А.К.,"Симонян"В.В.,"2014"

"

" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

46"


ГЕОДИНАМИКА"/"GEODINAMIC" УДК"

" "

551.24"

"

"

Татаринов"В.Н."/"Tatarinov"V.N." Морозов"В.Н."/"Morozov"V.N." Кафтан"В.И."/"Kaftan"V.I." Каган"А.Я."/"Kagan"A.Ya." "

ГЕОДИНАМИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ КАК ОСНОВА СОХРАНЕНИЯ БИОСФЕРЫ ПРИ ЗАХОРОНЕНИИ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ "

"" FOR CONSERVATION BIOSPHERE AT GEODYNAMICAL MONITORING AS A BASIS DISPOSAL OF RADIOACTIVE WASTE ""

"

"

,

Аннотация:, Рассмотрены" результаты" изучения" современных" движений" земной" коры" в" пределах" Нижнеканского" гранитоидного" массива" (Красноярский" край)," где" планируется" строительство" первого" в" России" объекта" подземной" изоляции" высокоактивных" радиоактивных" отходов" в" геологические" формации." Эффективным" инструментом" при" решении" подобных" задач" является" геодинамический" мониторинг" на" основе" спутниковых"систем"GPS/ГЛОНАСС."Проведенные"в" 2010@2014" гг." наблюдения" позволили" получить" новую" информацию" о" режиме" современных" движений" на" стыке" крупнейших" тектонических" структур" региона" @" Сибирской" платформы" и" Западно@Сибирской"плиты." Ключевые, слова:, геодинамический" мониторинг," современные" движения" земной" коры," GPS/ГЛОНАСС," радиоактивные" отходы," экологическая"безопасность"биосферы"

"

,

Abstract:, The" results" of" the" study" of" modern" crustal" movements" within" Nizhnekanskiy" granitoid" massif" (Krasnoyarsk" region)," where" the" construction" of" Russia's" first" object" underground" isolation" of" high@level" radioactive" waste" in" geological"formations."Effective"tool"in"solving"such" problems" is" the" geodynamic" monitoring" satellite@ based" GPS" /" GLONASS." Carried" out" in" the" 2010@ 2014." observations" have" provided" new" insights" into" the" mode" of" modern" movements" at" the" junction"of"major"tectonic"structures"of"the"region"@" the"Siberian"Platform"and"the"West"Siberian"Plain.,

"

Keywords:" geodynamic" monitoring" modern" crustal" movement," GPS" /" GLONASS," radioactive" waste,"environmental"safety"of"the"biosphere"

" "

" "

Введение,

понимание" того," что" безопасность" обращения" с" РАО," является" приоритетным" условием" дальнейшего" развития" экономики" страны" и" предотвращения"загрязнения"биосферы."" Наиболее" токсичными" и" опасными" являются" тепловыделяющие" высокоактивные" радиоактивные" отходы 10 ." Удаление" их" из" среды" обитания" человека" при" существующем" научно@техническом" уровне" может" быть" реализовано" единственным" осуществимым"способом"–"захоронением" в" глубокие" геологические" формации." Для" этого" необходимо" выбрать" такие"

"

Интенсивная" деятельность" по" созданию" атомного" оружия" и" развитию" ядерной"энергетики"во"второй"половине" ХХ" века" в" кратчайшие" сроки" постоянно" отодвигала" на" будущее" вопросы" радиационной" безопасности" биосферы." За" этот" период" интенсивного" развития" атомной" промышленности" на" территории" России" были" накоплены" радиоактивные" отходы" (РАО)" объемом" свыше" 510" млн." м3" и" активностью" более" 5,9х109" Ки." До" недавнего" времени" преобладала"идеология"хранения"РАО"на" земной" поверхности" и" отложенного" решения"об"их"окончательной"изоляции." Масштабное" решение" проблемы" началось"только"в"последние"годы,"когда" в" российском" обществе" сформировалось"

""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""

10К" высокоактивным" отходам" относятся" РАО," " в"

которых" " удельная" активность" бета@," гамма" излучающих" " нуклидов" более" 107" кБк/кг," а" трансурановых"@"более"105"кБк/кг" " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

47"


ГЕОДИНАМИКА"/"GEODINAMIC" " "

участки" земной" коры," где" будет" гарантирована" их" изоляция" в" течение" всего" срока" радиобиологической" 4 5" опасности"10 –10 лет."" Обоснование" пригодности" геологической" среды" важнейшая" экологическая" проблема," стоящая" перед" Россией"и"другими"развитыми"странами," использующими" ядерные" технологии." В" настоящее" время" изучаются" возможности"подземной"изоляции"РАО"в" различных" геологических" формациях:" в% солях" (Германия," США)," в% гранитах" (Швеция," Финляндия," Швейцария," Канада," Россия)," в% глинах% (Франция," Швейцария," Бельгия)" и" туфах" (США)." И" хотя" сама" идея" глубинного" захоронения" РАО" проста" и" очевидна," пока" еще" ни" в" одной" стране" не" начата" промышленная" эксплуатация" геологического" хранилища." В" конце" 90@х" годов" было" принято" решение" о" строительстве" первого" в" России" пункта" глубинного" захоронения" радиоактивных" отходов" (ПГЗРО)" в" пределах" Нижнеканского" гранитоидного" массива" в" Красноярском" крае." Итогом" многолетних" инженерно@ геологических" изысканий" стал" выбор" в" его" пределах" участка" «Енисейский»," в" пределах" которого" в" настоящее" время" ведутся"интенсивные"работы." Согласно" требованиям" МАГАТЭ," обязательным" этапом" является" строительство" подземной" исследовательской" лаборатории" (ПИЛ)," необходимой" для" уточнения" характеристик" вмещающего" массива" горных" пород." Научно@ исследовательские" работы" по" созданию" ПИЛ" велись" в" США" (Yucca" Mountain)," Швеции" (Äspö)," Финляндии" (Onkalo)," Швейцарии" (Grimsel)," Франции" (Fanay@ Augeres)," Японии" (Mizunami" и" Hornobe)," Германии"(Горлебен)"и"др."" Нижнеканский"массив"относится"к" зоне" активного" орогенеза," т.е." процесс" его" формирования" как" горного" сооружения" еще" не" закончен." Поэтому," «подходящие»" условия," установленные" по" данным" инженерно@геологических"

изысканий" на" момент" начала" строительства" ПГЗРО," не" могут" быть" автоматически" распространены" на" весь" срок" его" эксплуатации." За" столь" длительный" период" тектонические" движения" могут" кардинально" изменить" гидрогеологический" режим" (уровень" подземных" вод," напор" водоносных" горизонтов," вызвать" образование" новых" и" раскрытие" старых" каналов" инфильтрации" флюидов" и" т.д.)." Но" наибольшую" угрозу" представляет" вероятность" тектонической" деструкции" структурно@тектонических"блоков"(СТБ)," которые" находятся" во" внешнем" поле" нелинейно" изменяющихся" во" времени" тектонических" сил." Внутри" СТБ" существует" потенциальная" возможность" образования" новых" тектонических" разломов" или" активизации" «пассивных»" разломов" с" проникновением" подземных" вод"к"контейнерам"с"РАО"и"последующим" выносом" радионуклидов" в" окружающую" среду."" Именно" нерешенность" вопроса" прогноза" длительной" тектонической" стабильности" и" влияния" на" биосферу" негативно" повлияла" на" общественное" мнение,"и"стало"причиной"отказа"от"уже" выбранных" площадок" на" заключительной" стадии," когда" была" создана" вся" инфраструктура" и" пройден" подземный" комплекс" выработок." Яркий" пример" @" ситуация" с" хранилищем" Yucca% Mountain," когда" строительство" было" свернуто," при" том," что" затраты" на" его" реализацию" за" прошедшие" десятилетия" составили" почти" 10" млрд." долларов." Высшая" экспертная" комиссия" по" ядерному" будущему" (США)" расценила" это" как" «национальный" провал»," который" «уже" привел" к" крупным" материальным" потерям»" и" рекомендовала" выбрать" новое" место." Вторым" примером" является" хранилище" Горлебен% в" Германии." Активные" протесты" жителей" Нижней" Саксонии," привели" к" приостановке" всех" работ" на" заключительной" стадии" и" по" данным" немецкой" компании" DBE% TECHNOLOGY%

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

48"


ГЕОДИНАМИКА"/"GEODINAMIC" " "

GmbH" в" Германии" планируются" исследования" по" выбору" места" захоронения" РАО" в" кристаллических" породах," аналогичных" породам" Нижнеканского"массива." В" рамках" решения" этой" фундаментальной" задачи" специалистами" ГЦ" РАН," ОАО" «Геолоком»" и" ФГУП" «ГХК»" был" создан" геодинамический" полигон" для" наблюдений" за" современными" движениями" земной" коры" (СДЗК)" на" основе" современных" спутниковых" систем" GPS/ГЛОНАСС." В" данной" статье" представлены"результаты"выполняемых" исследований." Необходимо" отметить," что" приведенные" выводы" являются" промежуточными," т.к." в" геодинамике" инструментальные" наблюдений" могут" длиться" десятилетия," но" в" тоже" время" проектные" решения" о" строительстве" ПГЗРО" необходимо" принимать," как" говорится,"«уже"вчера»." "

Характеристика,района,исследований, "

Район" располагается" на" стыке" крупнейших" тектонических" структур" @"" Сибирской" платформы" и" Западно@ Сибирской" плиты." В" геологическом" строении" выделяется" два" структурных" этажа." Нижний" структурный" этаж" –" фундамент," сложен" метаморфическими" породами" архея" и" изверженными" породами" Нижнеканского" массива." На" поверхность" породы" фундамента" не" выходят," т.к." повсеместно" перекрыты" породами" верхнего" структурного" этажа," представленного" локально" распространенными" отложениями" юрского" возраста," корами" выветривания," развитыми" по" докембрийским" породам," аллювиальными" террасовыми" отложениями" долины" р." Енисей." Разрывные" нарушения" имеют," как" правило," субширотную" и" субмеридиональную" ориентировки," причем" последние" считаются" более" молодыми"(рис."1).""

Несмотря" на" сложность" геологического" строения" и" современного" рельефа," район" в" течение" очень" длительного" периода" характеризуется" стабильным" тектоническим" режимом." Суммарная" амплитуда" поднятия" территории" за" новейший" период" оценивается" в" 400@ 500"м." Средняя" скорость" воздымания" составляет" 0,2@0,3" мм/год." Река" Енисей" делит" район" на" левобережную" зону" преимущественно" отрицательных" вертикальных" движений" и" правобережную" –" положительных" движений." Основными" тектоническими" нарушениями" являются" субмеридиональные" разломы:" Муратовский," Атамановский," Правобережный"и"Большетельский"[2]."В" соответствии" с" генеральным" направлением" ориентировки" тектонических"нарушений"при"создании" геодинамической" сети" была" выбрана" оптимальная"схема"размещения"пунктов" наблюдений" в" виде" профиля," вытянутого" с" запада" на" восток," пересекающего" крупные" разломы" зоны" сочленения" Сибирской" платформы" и" Западно@Сибирской" плиты." До" начала" работ" инструментально" подтвержденных" результатов" наблюдений" за" горизонтальными" СДЗК" для" района" исследования" не" было." Известны" работы" по" изучению" современных" вертикальных" движений" [3," 4]," согласно" которым" скорости" максимальных" движений" в" регионе" не" превышали" 2@6" мм/год." Тектоническая" позиция" участка" «Енисейский»" следующая." Восточный" край" участка" отсекается"древним,"активированным"на" современном" этапе" Правобережным" разломом." Он" формирует" северо@ восточный" склон" Атамановского" хребта." Максимальная" амплитуда" сброса," возникшего" в" триасе@юре," в" пределах" Енисейского" участка" оценивается" в" 400@ 580"м"при"длине"разлома"около"20"км.""

" " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

49"


ГЕОДИНАМИКА"/"GEODINAMIC" " "

""

Рис."1."Неотектоническая"карта@схема"района"исследований" "

Амплитуда" послеюрского" смещения" оценивается" в" среднем" в" 300"м." Разлом" был"подновлен"на"новейшем"этапе"–"был" активен" в" голоцене" и" продолжает" свои" смещения" в" настоящее" время." Ширина" зоны" динамического" влияния" Правобережного" разлома" варьирует" от"

300" м" до" 3" км." Перпендикулярно" к" нему" расположен" Шумихинский" сдвиг," отделяющий" пониженный" неотектонический" блок" от" центральной" части" Енисейского" участка." Таким" образом," два" разрывных" нарушения" делят" Енисейский" участок" на" три"

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

50"


ГЕОДИНАМИКА"/"GEODINAMIC" " "

разновысотных" неотектонических" блока." В" 3@х" километрах" к" западу" от" границы" участка" находится" Муратовский" разлом," по" которому" проходит" современная" граница" Сибирской" платформы" и" Западно@ Сибирской" плиты." Предполагается," что" по" разлому" плита" опускается," а" платформа" медленно" воздымается." Суммарная" амплитуда" вертикальных" смещений"превышает"3"мм/год"[1]." "

Результаты,геодезических, исследований, "

Начало" работ" по" изучению" вертикальных" движений" земной" коры" в" районе" датируется" серединой" прошлого" века." Повторные" высокоточные" нивелирования" (за" период" с" 1938" по" 1986" гг.)" позволили" установить" гипотетическую" нулевую" изолинию" скоростей"движений,"которая"пересекает" р." Енисей" в" районе" пос."Белорусский" и" р." Кан" в" районе" дер." Шивера." К" югу" от" нулевой" изолинии" зарегистрирована" зона" поднятий" со" скоростью" 0,8@ 1,0"мм/год." Расстояние" между" нулевой" изолинией" и" линией" поднятий" 0,8c 1,0%мм/год"достигает"100"км."К"северу"от" нулевой" изолинии" на" расстоянии" 80@ 150"км" зарегистрированы" опускания" со" скоростью"0,6c2,5%мм/год%[7]." С"1976"года"силами"Красноярского" филиала" ОАО" ГСПИ" «КПИИ" «ВНИПИЭТ»" высоты" пунктов" определены" из" нивелирования" III" класса," в" последующие" годы" (1998," 1999," 2009)" –" из" нивелирования" II" класса." Зафиксированы" незначительные" вертикальные" смещения" со" средней," за" время" наблюдений," скоростью" 0,08%мм/год."" Алма@Атинским" архитектурно@ строительным" институтом" были" выполнено" 3" цикла" (1989," 1990" и" 1991" гг.)" наблюдений" за" вертикальными" движениями" по" маршрутам," пересекающим" Муратовский" и" Первый" Красноярский" разломы." Измерения"

выполнялись" «по" программе" 1" класса" повышенной" точности»." Наибольшие" расхождения" между" прямыми" и" обратными" ходами" не" превышали" ±0,7"мм"на"1"км"хода."Длина"профилей"от" 1,0" до" 3,0"км," количество" реперов" в" профиле" от" 4" до" 5." По" результатам" этих" измерений" в" 1991"г." было" сделано" заключение," что" расхождение" в" превышениях" между" реперами" не" превышают"предел"точности"измерений," т.е."0,5@0,7"мм"[1]." В" 2002" году" в" составе" работ" по" договору" с" ФГУП" «ГХК»" («Обоснование" использования" строительных" конструкций" зданий" №№"3,"3,"3а" и" 3б" завода"РТ@2»)"ФГУП"«КГПИИ"«ВНИПИЭТ»" были" реконструированы" все" созданные" ранее" пункты" прецизионных" измерений" и" по" реконструированным" профилям" были" выполнены" геодезические" наблюдения" за" СДЗК." Длина" нивелирного" хода" более" 33"км." Он" пересекает" основные" тектонические" нарушения" района:" Муратовский," Первый" Красноярский," Атамановский" и" Правобережный" разломы." Методика" нивелирования"позволила"оценить"СДЗК" с" точностью" ±" 0,5"мм" на" 1" км" хода." Получены" вертикальные" смещения" со" средней"скоростью"1,2%мм/год." "

Метод,,исследований, "

Геофизический" центр" РАН" совместно"со"специалистами"ФГУП"«ГХК»" начиная"с""2005"г."занимается""изучением" геодинамического" режима" в" районе" размещения" объектов" ФГУП" «ГХК»" с" использованием" глобальных" навигационных" спутниковых" систем" GPS/ГЛОНАСС." В" 2005@2008" гг." был" выполнен" пилотный" проект" по" научно@ методическому" обоснованию" применения"систем"и"построены"модели" напряженно@деформированного" состояния" Нижнеканского" массива" и" участка"«Енисейский»"[1]."" В" 2010" г." были" начаты" постоянные" работы" по" наблюдению" за" СДЗК" и" " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

51"


ГЕОДИНАМИКА"/"GEODINAMIC" " "

установлены" фундаментальные" пункты" геодинамической" сети." В" 2010" г." (эпоха" 0)" наблюдения" проводились" на" 10" пунктах" в" пределах" участка" «Енисейский»," затем" были" продолжены" в"2012@2014"гг."(эпоха"1,"эпоха"2,"эпоха"3)" на" созданном" полномасштабном" геодинамическом" полигоне," включающем" 27" пунктов" наблюдений." На" " рис." 2" показан" внешний" вид" одного" из"пунктов"геодинамической"сети." При"проведении"наблюдений"время" записи" сигналов" на" одном" пункте" около" 6@10" часов." Измерения" проводятся" в" режиме" статики." Маска" угла" отсечения" 150," дискретность" записи" –" 10" секунд." Обработка" спутниковых" измерений" выполнена" с" использованием" уточненных" эфемерид," полученных" из" службы% SOPAC," по" сертифицированной" программе" «Magnet% Tools»." Для" записи" спутниковых" сигналов" использовалась" геодезическая"спутниковая"аппаратура"–" двухчастотные" GPS/ГЛОНАСС" приемники" «Hiper»" (6" шт.)" с" антеннами" MarAnt+"и"«Topcon"GR@3»"(3"шт.)."" Во" время" полевых" измерений," порядок" перемещений" между" пунктами" старались" повторять" для" обоснованного" сравнения" изменения" длин" базисных" линий." Известно," что" определение" расстояний" между" пунктами" наблюдений" считается" более" точным" при" изучении" геодинамических" движений," чем" координат" пунктов." В" 2014" г." были" измерены" 194" базисные" линии." Такая" представительность" с" одной" стороны" позволяет" детализировать" движения" по" всей" территории," но" с" другой" существенно" затрудняет" анализ," т.к." пока" имеется" только"два"цикла"наблюдений"и"на"фоне" малых"движений,"которые"соизмеримы"с" ошибкой" метода," картина" движений" получается" мозаичная" и" противоречивая.""

"

"

Рис."2."Внешний"вид"пункта" геодинамической"сети"№1401" "

На" рис." 3" показана" фактическая" схема" измеренных" базисных" линий" в" 2014"г." "

Анализ,результатов,наблюдений,за, СДЗК, "

Ввиду" малого" интервала" наблюдений" и" низкой" природной" геодинамической" активности" территории," детальная" оценка"деформаций"земной"поверхности" будет" возможно" после" накопления" достаточного" объема" данных." Тем" не" менее," имеется" возможность" оценки" характера" деформирования" территории" в" пределах" наблюдательной" сети" в" целом." Для" этого" были" проанализированы" изменения" длин" базовых"линий,"измеренных"в"2012@2013" гг." " "

"

"" " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

52"


ГЕОДИНАМИКА"/"GEODINAMIC" " "

"

"

Рис.%3.%%Структура%сети%наблюдений%(эпоха%3)" "

Визуальный" анализ" гистограммы" распределения" разностей" длин" базовых" линий"(рис."4)"показывает"преобладание" отрицательных" разностей" над" положительными." Медиана" гистограммы" смещена" в" область" отрицательных" значений." Средняя" разность" составляет" –"1,3" мм." Средняя" квадратическая" погрешность" полученной" средней" разности" равна" 0,5" мм," нормированное" значение" средней" разности" t% =" @2,6." Пользуясь" таблицей" квантилей" распределения" Стьюдента," получим" для" выборки" 100" и" более" значений" (в" нашем" случае" k=103)" критическое" значение" 2,6259" при" доверительной" вероятности" Р=0,99." Так" как" полученная" оценка" t" практически" достигает" критического" значения," можно" отклонить" гипотезу" об" отсутствии" значимых" деформаций" с" доверительной"вероятностью"0,99."" Полученную" обобщенную" оценку" @ 2,6" можно" отождествить" с" общей"

тенденцией" деформации% сжатия% территории" во" временном" интервале" с" 2012"по"2013"гг." В" 2010," 2012," 2013" гг." максимальные" изменения" длин" базисов" не"превышали"10@11"мм,"а"в"период"2013@ 2014" г." резко" возросло" количество" базисов" для" которых" изменения" длин" лежат" в" интервале" 10" до" 20" мм." Возникает" вопрос" за" счет" чего" это" произошло:" как" результат" возможных" технических" ошибок" в" расчете" или" наблюдениях" или" это" вызвано" естественными"природными"причинами," связанными" с" геодинамическими" смещениями"земной"поверхности." Для" ответа" на" этот" вопрос" с" целью" контроля" качества" и" оценки" точности" результатов" измерений" эпох" 2012@2014" гг." было" выполнено" свободное" уравнивание" сети" GPS" наблюдений." Уравнивание" сетей" обычно" проводится" для" устранения" невязок," обусловленных" наличием" ошибок" в" избыточно" " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

53"


ГЕОДИНАМИКА"/"GEODINAMIC" " "

измеренных" величинах," и" для" определения" вероятнейших" значений" искомых" неизвестных" или" их" значений," близких" к" вероятнейшим." Оценка" точности," выполняемая" на" заключительном" этапе" уравнительных" вычислений,"дает"наиболее"достоверные" данные" о" реальной" точности" элементов" построенной" на" местности" геодезической" сети." Уравнивание" выполнено" с" использованием" программного" пакета" MAGNET% Office% Tools.%" "

При" уравнивании" не" использовались" опорные" значения" координат." Такая" сеть" в" геодезической" литературе" именуется" нуль@свободной." При" этом" на" поправки" в" неизвестные" координаты" накладывается" условие" минимума" суммы" их" квадратов" 2 [δX ]=min." В" результате" уравнивания" наблюдений" получены" уравненные" компоненты" векторов" базовых" линий" и" средние"квадратических"ошибки"(СКО)."

Рис."4."Гистограмма"распределения"разностей"длин"базовых"линий"в"2012@2013"гг." " Оценка" СКО" положения" пунктов" в" полученные" в" 2014" г." вызваны" именно" плане" для" эпохи" 2014" г." показала," что" природными% причинами," а" не" помехами" основная"масса"группируется"в"области"3" или" возможными" техническими" мм" (рис." 5)." Средние" значения" СКО" в" ошибками" в" выполнении" наблюдений" плане"и"по"высоте"составили"3,7"и"6,3"мм," или"расчетов."" соответственно." Результаты" Наиболее" вероятной" причиной" аналогичного" уравнивания" для" эпохи" увеличения" диапазона" изменения" длин" 2013" г." показали," что" средние" значения" базисов" " в" 2014" г." является" известное" СКО" в" плане" и" по" высоте" составляли" фундаментальное" свойство" приблизительно"такие"же"величины"@"3,9" геодинамических" процессов" @" и"6,6"мм,"соответственно."В"2012"г."@"3,0"и" циклический" характер" развития" 6,0" соответственно." Таким" образом," геодинамических" движений" во" времени," очевиден" вывод," что" относительно" когда" периоды" затишья" сменяются" высокие" изменения" длин" базисов," короткими" периодами" интенсификации"

"

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

54"


ГЕОДИНАМИКА"/"GEODINAMIC" движений." Цикличность" (вызванная" тектоническими" факторами" или" поверхностными" экзогенными" процессами)" видна" при" рассмотрении" изменения" длин" отдельных" базисов."" Например," длина" базисной" линии" LP05@ LP09" за" период" 2010@2012" гг." уменьшилась" на" 10" мм," но" затем" с" 2012" по"2013"г."изменилась"также"на"10"мм,"но"

" "

уже" сторону" удлинения." В" итоге" среднегодовая" скорость" изменения" длины" базиса" LP05@LP09" за" 3" года" оказалась"равной"0."Или"линия"1207@ОР2" @"в"первый"год"изменилась"на"@10"мм,"во" второй" год" " на" +11." " В" итоге" за" два" года" практически" не" изменилась" и" составила" +1"мм."И"таких"примеров"очень"много.""

" Распределение"средних"квадратических" ошибок"положения"пунктов"в"плане"

Распределение"средних"квадратических" ошибок"положения"пунктов"по"высоте"

" "

2012"год"

" 2013"год"

" 2014"год" Рис."5.""Результаты"уравнивания"геодинамической"сети"и"оценки"СКО" "

Это" подтверждает" тезис" о" необходимости" учета" цикличности" движений" при" окончательных" выводах" об" активности" структурных" блоков" в" районе." Это" можно" сделать," увеличив" общий" интервал" наблюдений," т.е." для"

"

"

каждого" пункта" наблюдений" необходимо" получить" временной" ряд" длин" базисов," состоящего" минимум" из" 10@15" точек" (5@6" лет" наблюдений" при" двух"разовых"наблюдениях"в"год)." " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

55"


ГЕОДИНАМИКА"/"GEODINAMIC" Более" детальный" анализ" расположения" базисных" линий," для" которых" по" итогам" 4@х" летнего" периода" были" получены" максимальные" скорости" изменения" базисов" (удлинения" или" укорочения)" позволил" увидеть" важнейшую" закономерность," которая"" расширяет" наши" знания" о" геодинамическом" режиме" данного" региона."" На" рис." 6" нанесены" скорости" изменения" длин" базисных" линий" за" интервал"наблюдений"2010@2014"гг."При" этом" черным" цветом" выделены" те" базисы," длина" которых" не" изменилась" или" увеличилась" (растяжение)," красным" "

" "

цветом" –" длина" линий" уменьшилась" (сжатие)." Как" видно," общая" картина" достаточно" «размазанная»" и" не" позволяет" сделать" каких@то" надежных" выводов"о"преобладающем"направлении" движений." Хотя" видно," что" максимальные" скорости" зафиксированы" с" линиями," связанными" с" пунктами," расположенными" на" берегу" р." Енисей" –" пункты" 1205," 1204," 1206," 1214," 1215," 1216"и"пункт"ОР02."Все"они"оказываются" в" зоне" динамического" влияния" Муратовского" разлома," который" является" границей" Сибирской" платформы"и"Западно@Сибирской"плиты.

"

"

Рис."6.""Обобщенные"скорости"изменения"длин"базисных"линий"за"интервал" наблюдений"2010@2014"гг."Черный"цвет"длина"линий"не"изменилась"или"увеличилась" (растяжение),"красный"цвет"–"длина"линий"уменьшилась"(сжатие)"

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

56"


ГЕОДИНАМИКА"/"GEODINAMIC" " "

"

"

Рис."7.""Изменения"длин"базисных"линий"за"2012@2013"г."Черный"цвет"длина"линий"не"изменилась"или" увеличилась"(растяжение),"красный"цвет"–"длина"линий"уменьшилась"(сжатие)" %

%

"

Рис."8.""Изменения"длин"базисных"линий"за"2013@2014"г."Черный"цвет"длина"линий"не"изменилась"или" увеличилась"(растяжение),"красный"цвет"–"длина"линий"уменьшилась"(сжатие)" " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

57"


ГЕОДИНАМИКА"/"GEODINAMIC" " "

Более" четкая" закономерность" видна"на"рис."7"и"8."Из"рис."7"следует,"что" на" всей" правобережной" части" района" базовые"линии"за"период"с"2012"по"2013" год" уменьшились," т.е." имелась" тенденция" к" сжатию" верхней" части" геологической" среды," а" в" левобережной" части" наоборот" почти" все" линии" увеличили" свою" длину," т.е." среда" испытывала" растяжение." Через" год" (рис." 8)" картина" полностью" сменилась" на" противоположную." На" правом" берегу" зарегистрированы" растяжения" почти" для" всех" линий," а" на" левом" –" сжатие" среды."" В" качестве" гипотезы" объяснения" этого" факта," можно" предположить," что" это" следствие" циклического" развития" природных" процессов" в" регионе," и" является" ярким" подтверждением" фундаментальных" закономерностей" геодинамических" процессов," неоднократно" установленных" в" различных" (активных" и" платформенных)" регионах" земного" шара." Именно" в" период" 2013@2014" гг." произошел"очередной"цикл"активизации" тектонического" режима" территории." С" другой" стороны" это" подтверждает" существующее" мнение," что" тектонические" зоны," связанные" с" положением" р." Енисей," активны" в" настоящее" время" и" делят" регион" на" две" тектонические" провинции." Это" было" подтверждено" и" в" результатах" моделирования" напряженно@ деформированного" состояния" пород" и" геоморфологического" изучения" территории"[5]." Этот" вывод" согласуется" с" хорошо" известными" геоморфологическими" особенностями" региона." Енисейский" кряж" четко" делит" территорию" на" две" провинции"–"спокойную"левобережную"и" воздымающуюся"правобережную."В"этом" случае" становится" особенно" важными" и" необходимыми" анализ" данных" повторного" нивелирования" по" профильным" линиям," ориентированных" с" запада" на" восток," которые" по" идее"

должны"подтвердить"факт"смены"знаков" движений" в" районе," прилегающем" к" р." Енисей." На" рис." 9" показан" поперечный" разрез" с" востока" на" запад," на" котором" показана" гипотеза" развития" геодинамической" обстановки" в" районе" Енисейского" кряжа," объясняющая" данные" наблюдений" за" СДЗК" (вертикальный" масштаб" сильно" увеличен" по" отношению" к" горизонтальному)." Уменьшение" длин" линий" в" восточной" части" территории" в" 2012@2013" гг." могло" быть" обусловлено" сдвиговыми" движениями" по" Муратовскому" разлому," которые" приводили" к" относительному" сжатию" края" Сибирской" платформы." Одновременно" прилегающая" часть" Западно@Сибирской" плиты" испытывала" относительное" уменьшение" напряжений," что" в" результате" проявилось" в" увеличении" длин" базисов" (рис."9)."" В" интервале" 2013@2014" гг." произошла" активизация" тектонической" активности" в" результате" сдвига" по" Муратовскому"разлому"или"активизации" вертикальных" положительных" движений"глыбы"Сибирской"платформы," что" стало" причиной" растягивающих" напряжений" на" земной" поверхности" в" восточной" части" и" сжимающих" в" западной"части"района"исследований."" При" этом" независимо" от" причин," которые" можно" обсуждать," совершенно" очевидна" современная" тектоническая" активность" Муратовского" (и" возможно" Правобережного)" разломов," так" как" именно" по" их" границам" происходит" смена" направленности" изменения" длин" базисов"двух"тектонических"районов." "

Выводы, "

В" зоне" сочленения" Сибирской" платформы"и"Западно@Сибирской"плиты," в"районе"строительства"первого"в"России" пункта" глубинного" захоронения" высокоактивных" радиоактивных" " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

58"


ГЕОДИНАМИКА"/"GEODINAMIC" " "

отходов," создан" геодинамический" полигон" для" наблюдений" за" современными" смещениями" блоков" земной" коры" на" основе" глобальных" навигационных" спутниковых" систем" GPS/ГЛОНАСС." Геодинамическая" сеть" включает" в" себя" 27" фундаментальных" пунктов" наблюдений." Разработана" и" опробована" система" обработки" и" интерпретации" данных" геодинамических" наблюдений," учитывающая" масштабный" пространственно@временной" эффект" [6],"

которая" позволяет" проводить" районирование" территории" по" скоростям" деформаций" и" градиентам" земной" поверхности," в" соответствии" с" существующими" нормативными" требованиями" и" нормами" МАГАТЭ" для" объектов"ядерного"топливного"цикла." За"период"2010@2014"гг."получены" скорости" изменения" длин" базисных" линий," как" элементов," измерение" которых" с" использованием" спутниковых" систем" считается" наиболее" точным."

"

Рис."9."Геодинамическая"обстановка"в"районе"Енисейского"кряжа"на"основе" наблюдений"за"СДЗК"в"2010@2014"гг."(вертикальный"масштаб"сильно"увеличен"по" отношению"к"горизонтальному)."Коричневая"линия"@"рельеф,"красная"–"активные" разломы,"голубой"пунктир"позднеплиоценовая"поверхность"выравнивания."Красная" пунктирная"линия"@"граница"двух"тектонических"районов:"Западно@Сибирской"плиты"и" Сибирской"платформы." "

Во@первых," зафиксирована" активизация"изменения"длин"базисов"за" интервал" 2013@2014" гг." до" ±15" мм/год," при" среднегодовых" значениях" ±5" мм." Наиболее" вероятной" причиной" активизации" увеличения" длин" базисов" в" 2014" г." является" циклический"

"

характер" пространственно@временного" развития" геодинамических" движений," когда" периоды" затишья" сменяются" короткими"периодами"интенсификации" движений."" Во@вторых," на" правобережной" части" р." Енисей" длины" базисных" линий"

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

59"


ГЕОДИНАМИКА"/"GEODINAMIC" " "

между"пунктами"наблюдений"за"период" 201" @2013" гг." укорачивались," т.е." существовала" тенденция" к" сжатию" верхней" части" среды," а" в" левобережной" части" наоборот" почти" все" базисы" удлинились," т.е." среда" испытывала" растяжение." Через" год" картина" сменилась" абсолютно" на" противоположную." Таким" образом" существует" закономерность" поведения" прилегающих" частей" Сибирской" платформы"и"Западно@Сибирской"плиты" как" единых" частей," имеющих" глубинные" силовые" геодинамические" источники." Этот" факт" является" инструментально" зафиксированным" подтверждением" существующего" среди" геологов" представления" о" активности" Муратовского" разлома" на" современном" этапе" тектонического" развития" региона." Полученные" результаты" являются" важными" для" понимания" фундаментальных" особенностей" геодинамики" района," но," в" тоже" время," не" могут" быть" основанием" для" «скороспелых»" выводов" о" геодинамической" опасности" для" существующих" в" этом" районе" промышленных" объектов," т.к." среднегодовые" деформации" верхней" части" земной" коры" не" относятся" к" категории"опасных."" Необходимо" дальнейшее" накопление" информации." Более" обоснованные" выводы" о" возможности" подземной" изоляции" РАО" в" этом" регионе" будут" возможны" при" зарегистрированных" скоростях" СДЗК," как" минимум" превышающих" паспортную" точность" метода." Необходим" также" комплексный" анализ" данных" о" горизонтальных" движениях," полученных" на" основе" применения" GPS/ГЛОНАСС" систем," с" результатами" повторного" нивелирования" и" других" геолого@геофизических" методов" исследования."

Литература, 1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

"

Андерсон" Е.Б.," Белов" С.В.," Камнев" Е.Н.," Колесников" И.Ю.," Лобанов" Н.Ф.," Морозов"В.Н.,"Татаринов"В.Н."Подземная" изоляция" радиоактивных" отходов." М.:" Издательство"«Горная"книга»,"2011."592" с.:"ил."(АТОМНАЯ"ЭНЕРГЕТИКА)." Белов"С.В.,"Морозов"В.Н.,"Татаринов"В.Н.," Камнев" Е.Н.," Хаммер" Й." Изучение" строения"и"геодинамической"эволюции" Нижнеканского" массива" в" связи" с" захоронением" высокоактивных" радиоактивных" отходов" //" Геоэкология."2007."№2."С.""248@266." Колмогоров" П.П.," Колмогоров" В.Г." Современные" вертикальные" движения" Алтае@Саянской" области" и" их" связь" с" новейшими" движениями" и" сейсмичностью." Геология" и" геофизика," 2002,"т.43,"№6,"с.567@578." Колмогоров" П.П.," Колмогоров" В.Г." Современные" вертикальные" движения" земной" коры" Енисейского" кряжа" //" Геология" и" геофизика," 2004," т.45," №." C." 455@466." Морозов" В.Н.," Колесников" И.Ю.," Татаринов"В.Н.,Моделирование"уровней" опасности" напряженно@ деформированного" состояния" в" структурных" блоках" Нижнеканского" гранитоидного" массива" (к" выбору" участков" захоронения" радиоактивных" отходов)" //" Геоэкология." №6." 2011." С." 524@542." Татаринов" В.Н." Геодинамическая" безопасность" на" объектах" ядерного" топливного" цикла" //" Бюллетень" «Использование" и" охрана" природных" ресурсов"в"России»."№"1."2006."С."46@51." Татаринов" В.Н.," Морозов" В.В.," Колесников" И.Ю.," Каган" А.И.," Татаринова" Т.А." Устойчивость" геологической" среды" как" основа" безопасной" подземной" изоляции" радиоактивных" отходов" и" отработавшего" ядерного" топлива" //" Надежность" и" безопасность" энергетики."2014."№1(24)."С."25@29." "

©"Татаринов"В.Н.,"Морозов"В.Н.,"Кафтан" В.И.,"Каган"А.Я.,"2014

"

" "

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

60"


ГЕОИНФОРМАТИКА"/"GEOINFORMATICS" УДК"

" "

528;"004.9"

"

"

Цветков"В.Я."/"Tsvetkov"V.Ya." "

ПРИМЕНЕНИЕ ГЛОБАЛЬНЫХ НАВИГАЦИОННЫХ СПУТНИКОВЫХ СИСТЕМ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫМ ТРАНСПОРТОМ "

"" APPLICATIONS OF GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEMS FOR RAIL ""

"

"

,

Аннотация:, Рассмотрено" применение" глобальных" навигационных" спутниковых" систем" " для" управления" железнодорожным" " транспортом." Раскрыты" особенности" ГНСС." Статья" описывает" системы" дифференциальной" коррекции," которые"" предназначены" для" улучшения" характеристик" работы" ГНСС." Описаны" основные" принципы" управления" с" помощью" спутниковых" технологий." Описано" применение" интеллектуальных" транспортных" систем" в" среде" ГНСС." Показаны" условия" применения" интеллектуальных" транспортных" систем" в" среде" глобальных" навигационных"спутниковых"систем., "

Ключевые, слова:, геоинформатика," навигация," транспорт," управление" ГНСС," интеллектуальные" транспортные"системы.""

,

Abstract:, It" described" the" application" of" global" navigation" satellite" systems" to" control" rail." The" features"of"GNSS."This"article"describes"a"system"of" differential" correction," which" are" designed" to" improve" the" performance" of" the" GNSS." The" basic" principles"of"management"with"the"help"of"satellite" technology." Describes" the" use" of" intelligent" transport"systems"in"the"environment"of"GNSS."The" conditions" of" application" of" intelligent" transport" systems" in" the" environment" of" global" navigation" satellite"systems.,

"

"Keywords:" geoinformatics," navigation," transport," management" of" GNSS," intelligent" transport" systems,

"

Введение"

системы" ГНСС" −" GPS" (Global% Positioning% System)," ГЛОНАСС" (Глобальная% Навигационная% Спутниковая% Система)," Галилео"(Galileo),"Beidou"(COMPASS)." Глобальная" навигационная" спутниковая"система"GPS""–"спутниковая" система" навигации," обеспечивающая" измерение" расстояния," времени" и" определяющая" местоположение." Позволяет" в" любом" месте" Земли" (исключая"приполярные"области),"почти" при" любой" погоде," а" также" в" космическом" пространстве" вблизи" планеты" определить" местоположение" и" скорость"объектов."Система"разработана," реализована" и" эксплуатируется" Министерством" обороны" США." Система" включает" 24" основных" спутников" движущиеся" вокруг" Земли" с" частотой" 2" оборота" в" сутки" по" шести" круговым" орбитальным" траекториям" (по" 4" спутника" в" каждой)," высотой" примерно" 20180" км." В" GPS" используется" система" координат"WGS@84." Глобальная" навигационная" спутниковая" система" ГЛОНАСС" – спутниковая" система" навигации,"

"

В" настоящее" время" расширяются" методы" применения" спутниковых" технологий" для" управления." [1," 2]." Основой" этих" технологий" являются" глобальные" навигационные" спутниковые" системы." Глобальная" навигационная" спутниковая" система" (ГНСС)"состоит"из"четырех"сегментов:"" "

• • • •

"

" "

космический"сегмент" (навигационные"спутники)," сегмент"управления" и"сегмент"пользователей" (аппаратура"потребителей)" система"дифференциальных" поправок." "

Сущность" спутниковой" технологии" " управления" состоит" в" использовании" ГНСС" и" системы" наземных" центров" управления" транспортом" " для" получения" координат" и" точек" подвижных" объектов" и" управления" ими." " В" настоящее" время" в" мире" для" управления" транспотром" существуют" и" развиваются" четыре" " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

61"


ГЕОИНФОРМАТИКА"/"GEOINFORMATICS" " "

предназначеная" для" оперативного" навигационно@временного" обеспечения" пользователей" наземного," морского," воздушного" и" космического" базирования." Доступ" к" гражданским" сигналам" ГЛОНАСС" в" любой" точке" земного" шара" предоставляется" российским" и" иностранным" потребителям" на" безвозмездной" основе" и"без"ограничений."Система"разработана" по"заказу"Министерства"обороны"СССР."В" настоящее" время" развитием" проекта" ГЛОНАСС" занимается" Федеральное" космическое"агентство"(Роскосмос),"ОАО" «Российские" космические" системы»" и" ОАО" «Навигационно@информационные" системы»." Система" включает24" основных" спутника," движущихся" вокруг" Земли" с" частотой" 2" оборота" в" сутки" по" трем" круговым" орбитальным" траекториям"(по"8"спутников"в"каждой)," высотой" примерно" 19" 100" км." В" системе" ГЛОНАСС" используется" система" координат"ПЗ@90.02." Глобальная" навигационная" спутниковая"система«Галилео»"(Galileo)–" совместный" проект" спутниковой" системы" навигации" Европейского" союза" и" Европейского" космического" агентства," является" частью" транспортного" проекта" Трансъевропейские" сети." Система" предназначена" для" решения" навигационных" задач" для" любых" подвижных"объектов"с"точностью"менее" одного" метра.Ожидается," что" «Галилео»" войдёт"в"строй"в"2014–2016"годах,"когда" на" орбиту" будут" выведены" все" 30" запланированных" спутников" (27" операционных" и" 3" резервных)." После" полного" развертывания" система" будет" включать27" основных" спутника," движущихся" вокруг" Земли" с" частотой" один" виток" за" 14" ч" 4" мин." и" 42,по" трем" круговым" орбитальным" траекториям" (по" 9" спутников" в" каждой)," высотой" примерно"23222"км." Глобальная" навигационная" спутниковая"система"Beidou"(COMPASS)– китайская" система" спутниковой" навигации." Первая" Beidou" официально"

называвшаяся" «экспериментальной»," или" «Beidou@1»," состоит" из" трёх" спутников" и" имеет" ограниченную" зону" покрытия" и" возможности" применения." Она" обеспечивала" навигационными" услугами"пользователей"внутри"Китая"и" приграничных" территорий" с" 2000" года." Beidou" второго" поколения," или" «Beidou@ 2»," официально" называемая" также" «Навигационная"система"Компас»."Будет" предлагать" свои" услуги" потребителям" в" Азиатско@тихоокеанском" регионе" с" 2012" года."Полная"группировка"спутников"для" покрытия"всего"земного"шара"в"числе"30" будет"выведена"к"2020"году." "

Системы,дифференциальной, коррекции, "

Системы" дифференциальной" коррекции" [3]" предназначены" для" улучшения" характеристик" работы" навигационной" системы," такие," как" точность," надежность" и" доступность," через" интеграцию" внешних" данных" в" процессе" расчета." Они" делятся" на" спутниковые" и" наземные" системы" дифференциальной"коррекции."Системы" дифференциальной" коррекции"" обеспечивают" обслуживаемую" территорию" информацией" о" дифференциальных" поправках." Спутниковые" системы" коррекции" обычно" используют" геостационарные" спутники." Можно" выделить" стационарные" и" мобильные" системы" дифференциальной" коррекции," системы" работающие" в" режиме" реального" времени" и" в" режиме" постобработки," передающие" информацию" по" каналам" радиосвязи," GSM,"интернет,"ГНСС"и"др." Стационарные" системы" реализуются"в"виде"спутниковых"систем" дифференциальной" коррекции" (англ." SBAS" —" Space" Based" Augmentation" System)," наземных" систем" дифференциальной" коррекции" и" их" комбинаций." Мобильные" системы" " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

62"


ГЕОИНФОРМАТИКА"/"GEOINFORMATICS" " "

дифференциальной" коррекции" –" представляют"собой"системы"коррекции," развертываемые" исполнителями" при" производстве" работ," наиболее" распространённая"система"–"RTK@режим." По" масштабу" охвата" территории" различают" три" уровня" подсистем" дифференциальной" коррекции:" широкозонная," региональная," локальная."" Выделение" в" структуре" единой" дифференциальной" системы" трех" иерархических" уровней" связано" с" необходимостью" удовлетворения" требований" различных" типов" потребителей" и" с" особенностями" организации" соответствующих" средств" функциональных" дополнений." Структура" и" состав" различных" уровней" существенно" различаются," также" как" и" способы" и" средства" получения" и" доставки" потребителям" корректирующей" информации." Корректирующие" сигналы" в" системах" ГНСС" в" основном" распространяются" в" формате"RTCM"SC@104." Широкозонная" подсистема" дифференциальной" коррекции" использует" сеть" специальных" контрольно@корректирующих" станций" (ККС)," координаты" расположения" которых" известны" с" высокой" степенью" точности," информация" о" которых" передается" на" главную" станцию." После" дополнительной" проверки" на" главной" станции" вырабатывается" комплекс" общих"поправок"и"сигналов"целостности." Выработанные"сигналы"передаются,"как" правило," на" геостационарные" спутники," с"которых"транслируются"на"приемники" потребителей." Применение" геостационарных" спутников" позволяет" обеспечить" радиус" рабочей" зоны" 5000...6000" км." Достаточно" часто" ККС" входящие" в" состав" широкозонной" подсистемы" обеспечивают" и" локальный" сервис" с" применением" дополнительных" каналов" передачи" данных." Широкозонная" подсистема" является" спутниковой" системой"

дифференциальной" коррекции" (англ." SBAS" —" Space" Based" Augmentation" System)."В"настоящее"время"наибольшую" известность" получили" следующие" проекты"широкозонной"подсистемы:" WAAS" (англ." WideAreaAugmentationSystem)" —" поддерживается" Федеральным" управлением"гражданской"авиации"США;" MSAS, (англ." Multi@ functionalSatelliteAugmentationSystem)" —" поддерживается" Японским" Министерством" земли," инфраструктуры," транспорта"и"туризма;" GAGAN" (англ." GPS" Aided" Geo" Augmented" Navigation)" —" предоставляетсяИндией;" SNAS" (англ." Satellite" Navigation" Augmentation" System)" —" предоставляется"Китаем" Региональная" подсистема" дифференциальной" коррекции" имеет" зону" обслуживания" региональных" подсистем" " от" 400" до" 2000" км." " Эта" подсистема" предназначена" для" навигационного"обеспечения"отдельных" регионов" континента" или" моря/океана." В" состав" регионально@" дифференциальной" подсистемы" входят" одна" или" несколько" ККС," а" также" аппаратура" контроля" целостности" и" средства"передачи"данных"потребителю." Эти" данные" вырабатываются" либо" на" главной" станции," либо" непосредственно" на"ККС." Локальные" подсистемы" функционирует" при" дальностях" до" потребителя" в" диапазоне" 50...200" км" и" обычно" имеют" в" своем" составе" одну" контрольно@корректирующую" станцию," аппаратуру" управления" и" контроля" целостности" и" средства" передачи" данных." В" качестве" аппаратуры" передачи" данных" в" локальной" дифференциальной" подсистеме" (ЛДПС)" часто" применяют" имеющиеся" радиомаяки," уплотняя" их" сигнал" и" включая" в" него" данные" от" ЛДПС." Такое" решение" обосновано" экономически," но" сигнал" радиомаяков," часто" работающих"

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

63"


ГЕОИНФОРМАТИКА"/"GEOINFORMATICS" " "

в" средневолновом" диапазоне," весьма" подвержен" помехам" и" не" позволяет" передавать" данные" с" большой" скоростью." Дополнительным" элементом" передачи" корректирующей" информации" может"выступать"мобильная"связь."ЛДПС" обычно" делятся" на" морские," авиационные" и" геодезические." Локальная" подсистема" дифференциальной" коррекции" может" быть"представлена:"

"

Использование,спутниковой, навигации,на,транспорте, "

Использование" спутниковой" навигации" на" железнодорожном" и" автомобильном" транспорте" не" ограничивается" технологией" определения" местоположения" объектов" (локализацией" положения)." Основные"" задачи" применения" спутниковой" навигации"на"транспорте"это:""

"

• • "

стороны" она" определяет" местоположение"объектов"[15],"с"другой" устраняет" информационную" неопределенность" [16]," что" является" принципиально" новым" в" технологии"" управления."

сетью" постоянно@действующих" референцных"станций;" временно@установленных" в" районе" работ" базовых" станций" с" известными"координатами."

"

Общие,принципы,применения,ГНСС, для,управления"

"

Следует" напомнить" что" основная" функция"ГНСС"–"навигационная."Поэтому" для" использовании" ее" в" качестве" поддержки" управления" нужных" дополнительные" информационные" ресурсы" и" информационные" модели." Основная" идея" управления" с" использованием" спутниковых" технологий" состоит" в" создании" информационного" управляющего" пространства" [4," 5]." " Дополнительными" условиями" управления" являются" применение" методов" геоинформатики" [6]" и" конкретно" ГИС" [7," 8]" для" управления" транспортом." Для" управления" транспортом" нужны" специальные" информационные" ресурсы" [9]" и" модели" геоданных" [10]." При" этом" необходимо" разрабатывать" специальные" технологи" управления" распределенными" потоками" [11]." Основой" управления" являются" интеллектуальные" транспортные" системы" [12]," которые" требуют" в" качестве" ресурса" специальных" знаний" [13]." В" качестве" основы" управления" применяют" модели" информационной" ситуации" и" информационной" позиции" [14]." При" этом" система" управления" решает"две"дополняюие"задачи."С"одной"

• • • • •

определение" местоположения" и" состояния" @" подвижных" и" неподвижных"объектов;"" контроль" и" управление" транспортными"объектами;" решение" оптимизационных" задач," связанных"с"транспортом;"" учет" и" ведение" кадастра" транспортных"систем,"" решение"логистических"задач;"" повышение" безопасности" движения"и"пр."

"

Характерным" для" развития" спутниковых" навигационных" систем" является" их" интеграция" на" различных" уровнях." В" первую" очередь" это" интеграция" на" уровне" реализации" для" систем"GPS/ГЛОНАСС."По"этой"причине"в" литературе" часто" используют" обобщенный" термин" глобальные" навигационные" спутниковые" системы" (ГНСС)."" На" уровне" концепции,"" проектирования" и" стратегическом" уровне" применения" ГНСС" используются" при"создании"единого"информационного" пространства," причем" это" пространство" создается" на" основе" динамической" модели" геоданных." На" операционном" уровне" применения" ГНСС" интегрируются" и" реализуются" через" " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

64"


ГЕОИНФОРМАТИКА"/"GEOINFORMATICS" " "

технологии" и" средства" телематики." Кроме" того," для" ГНСС" характерна" интеграция" на" технологическом" уровне" с" другими" системами," такими" как" мобильная" связь," видеонаблюдения," системы" связи" по" радиоканалам" оптоволоконные"линии"связи"и"др." Наиболее" перспективной" формой" применения" ГНСС" на" транспорте" являются" интеллектуальные" транспортные"системы"(ИТС)." Использование" спутниковой" навигации" на" железнодорожном" транспорте" имеет" ряд" особенностей." Прежде" всего," это" связано" с" созданием" цифровых" моделей" неподвижных" и" подвижных" объектов." Поэтому" в" ИТС," применяемых" при" управлении" железнодорожным" " транспортом," используют" два" вида" моделей" геоданных:" статический" для" описания"

трассы" и" динамический" для" управления" движением." Для" применения" ИТС"" железнодорожного" транспорта" создают"" единое" координатно@временное" пространство" для" выполнения" различных" работ:" инженерных" изысканий," управления" строительными" машинами"и"механизмами,"мониторинга" состояния" земляного" полотна," верхнего" строения" пути" и" искусственных" сооружений," обеспечения" безопасности" железнодорожного" движения," оптимизации"грузопоток."" Для" повышения" точности" локализации" подвижных" объектов" применяют"дифференциальные"станции" глобальной"навигационной"спутниковой" системы" " (ДСГНСС)." На" рис." 1" приведена" схема" дифференциального" определения" местоположения."

"

Рис."1."Дифференциальное"определение"местоположения"подвижного"объекта"на"Ж/Д"

"

" " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

65"


ГЕОИНФОРМАТИКА"/"GEOINFORMATICS" " "

Возможно" создание" постоянных" (для" постоянного" мониторинга)" и" временных" референцных" станций" (ВРС)." Эти" ВРС" позволяют" с" необходимой" точностью" обеспечивать" информационную" поддержку" при"" решении" задач" локального" контроля," мониторинга," строительства," ведения" геодезических"работ,"для"использования" путеизмерительных" средств" диагностики."ДГНСС"также"обеспечивает" контроль" стабильности" главных" и" рабочих" пунктов" реперной" сети" на" участках" ЖД." Системы" используются" в" инфраструктуре" пространственных" данных"при"создании"цифровых"моделей" разного"назначения."" Бортовое" оборудование"

транспортных" средств" включает," как" правило,"приемник"ГНСС"и"модуль"GSM@R" мобильной"связи"(рис."2)." Приемники" позиционирования" не" могут" использоваться" как" автономная" технология," чтобы" удовлетворить" всем" требования" расположения" в" окружающей" среде," поэтому" они" дополняются" приемниками" мобильной" связи." Транспортные" средства" имеют" оборудование" , OBT" (On" Board" Terminal)," они" включают" " ГНСС" и" GSM" антенны" и" модули," а" также" сенсорные" датчики." На" рис."2"имеются"следующие"обозначения." "БК" –" бортовой" компьютер;" ПР" –" приемник" ГНСС;" ММ" –" монитор" машиниста."

"

ГНСС

Мобильная сеть

БК

ПР

ММ

"

"

Рис."2."Оборудование"транспортного"средства"при"автоматизированном"контроле"и" управлении"с"использованием"мобильных"и"спутниковых"технологий" "

Дифференциальная" коррекция" от" сети" ДГНСС" позволяет" существенно" повысить" точность" определения" координат"объектов."" На" рис.3" приведена" схема" работы" ИТС" на" железнодорожном" транспорте."

Основой" является" единое" информационное" пространство," построенное" на" основе" динамической" модели" геоданных." ИТС" интегрирует" различные"центры"и"службы."" " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

66"


ГЕОИНФОРМАТИКА"/"GEOINFORMATICS" " " "

Единое защищенное информационное пространство транспорта

Центры финансового мониторинга и оптимизации расходов

Спутниковые технологии мониторинга объектов

Центры ситуационного управления и прогнозирования критических ситуаций

Центры оперативного контроля и прогноза динамического состояния вагонов и локомотивов

Системы интегрированной связи со всеми объектами транспортной инфраструктуры

ИТС РЖД Интеллектуальные логистические системы

Системы управления движением поездов на основе ГНСС и мобильной связи

ГИС и ГБД

Системы контроля местоположения вагонов, локомотивов и эксплуатационного персонала с их автоматической идентификацией

Интеллектуальные системы управления эксплуатационной работой

"

Рис."3."Структурная"схема"работы"ИТС"на"железнодорожном"транспорте" "

При" этом," учитывая" распределенный" и" пространственный" характер" управленческой" информации," одним" из" важнейших" компонент" ИТС" является"ГИС"и"геоинформационная"база" данных" (ГБД)." Напомним," что" эта" база" включает" картографическую" базу" данных," базу" данных" изображений"" полученных" со" спутника" и" базу" геоданных." Верхний" уровень" ИТС" составляют" различные" центры." На" рисунке" 3" их" всего"три,"но"на"практике"их"может"быть"

больше." Это" подчеркивает" взаимосвязь" участия" человека" как" лица" принимающего" решения" с" комплексом" ИТС." Нижний" уровень" ИТС" составляют" операционные" и" исполнительские" системы." По"зарубежному"и"отечественному" опыту" минимальный" эффект" от" применения" ИТС" оценивается" в" следующих"показателях"" Информированность" персонала" повышается" вдвое," особенно" для" удаленных" пунктов." Применение" ИТС" " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

67"


ГЕОИНФОРМАТИКА"/"GEOINFORMATICS" " "

позволяет" экономить" применяемые" технические"средства""и"сокращает"парк" вагонов" и" локомотивов" на" 10–15%." Увеличивается" ресурс" подвижного" состава"на"20–30%"за"счет"мониторинга," прогнозирования" и" раннего" выявления" дефектов" оборудования." Имеет" место" сокращение" потребления" электроэнергии" и" материальных" ресурсов"до"10%."" Кроме" того," появляется" возможность" мониторинга" и" контроля" перевозки" особо" опасных" грузов" и" дополнительный" контроль" за" использованием" вагонов" на" разгрузочных"станциях." "

5.

6.

7.

8.

Заключение"

9.

"

Использование" спутниковых" технологий" для" управления" транспортом" практикуется" с" 80@х" годов." Однако" с" каждым" пятилетием" технологии" управления" меняются" радикально"и"требуют"новых"подходов"и" новой" аппаратуры." Наиболее" перспективным" направлением" является" применение" интеллектуальных" транспортных" систем." Однако" они" как" обязательное"условие""требуют"создания" единого"информационного"пространства" и"навигационного"поля"измерений." "

10.

11.

12.

13.

Литература,

1.

2.

3.

4.

"

14.

Dow" J." M.," Neilan" R." E.," Rizos" C." The" international" GNSS" service" in" a" changing" landscape"of"global"navigation"satellite"systems" //Journal"of"Geodesy."–"2009."–"Т."83."–"№."3@4." –"С."191@198." Майоров" А.А." Применение" космических" технологий" для" управления" //" Государственный" советник." –" 2014." @" №3." –" с38@41" Whitehead"M."L."Relative"GPS"positioning"using" a" single" GPS" receiver" with" internally" generated" differential" correction" terms" :" пат." 6397147" США."–"2002." Соловьёв" И.В.," Цветков" В." Я." Информационное" пространство" как" инструмент" управления" в" транспортной" сфере"//"Государственный"советник."–"2014." @"№2(6)."–"с.58@63"

15.

16.

Tsvetkov,"V."Yа."Information"Space,"Information" Field," Information" Environment" " //" European" Researcher," 2014," Vol.(80)," №" 8@1," pр.1416@ 1422" Майоров"А.А.,""Куприянов"А.О.,"Корчагин"А.С."" Построение" модели" комплексной" системы" автоматизированной" обработки" и" анализа" мультичастотных" ГНСС" –измерений" //" Известия" высших" учебных" заведений." Геодезия" и" аэрофотосъемка." @" 2013.@" №5." @" с.86@91" Цветков" В." Я.," Кужелев" П." Д." Геоинформационные"системы"и"технологии" как" новый" метод" изучения" транспортных" сетей" //" Геодезия" и" аэрофотосъемка," 2002," №5."С.155@161" Маркелов"В.М."ГИС"как"системы"управления" транспортом." //" Известия" высших" учебных" заведений." Геодезия" и" аэрофотосъемка." 2013."–"№2."–"с.85.@87" Савиных"В."П."Информационное"обеспечение" космических" исследований" //" Перспективы" науки"и"образования@"2014."@"№2."–"с.9@14." Цветков" В.Я." Модель" геоданных" для" управления" транспортом" //Успехи" современного" естествознания." –2009." –" №4." –"с."50@51" Цветков" В.Я.," Алпатов" А." Н." Управление" распределенными" транспортными" потоками" //" Государственный" советник." –" 2014."@"№3."–"с55@60" Маркелов" В." М.," Соловьёв" И." В.," Цветков" В.Я." Интеллектуальные" транспортные" системы" как" инструмент" управления" //" Государственный" советник." –" 2014." @" №3." –" с42@49." Коваленко" Н.И." Извлечение" знаний" для" интеллектуальных" транспортных" систем" //" Перспективы" науки" и" образования@" 2014." @" №5."–"с.45@52." Tsvetkov" V." Ya." Information" Situation" and" Information" Position" as" a" Management" Tool" //" European" Researcher," 2012," Vol.(36)," №" 12@1," p.2166@"2170" Коваленко" Н.И.," Коваленко" Н.А.," Учёт" неопределённости" и" риска" в" управлении" железнодорожным" " транспортным" комплексом"//"Вестник"МГТУ"МИРЭА"«MSTU" MIREA"HERALD»"2014"@"№"3"(4)"@"с."189@194" Аникин," А." " Определение" местоположения" мобильного" объекта" с" помощью" приемопередатчиков" nanoLOC" фирмы" Nanotron." //" Беспроводные" технологии," 2007"@"(3),"@"p.32@35." "

©"Цветков"В.Я.,"2014" "

" " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

68"


ГЕОИНФОРМАТИКА"/"GEOINFORMATICS" УДК"

" "

004.041"

"

"

Лобанов"А.А."/"Lobanov"A.A." "

ПРОБЛЕМА БОЛЬШИХ ДАННЫХ В НАУКАХ О ЗЕМЛЕ "

THE PROBLEM BIG DATA ""IN THE EARTH SCIENCE ""

"

"

,

Аннотация:, Раскрывается" " проблема" «больших" данных»"в"области"наук"о"Земле."Статья"описывает" причины"проблемы"и"факторы,"которые"ведут"к"ее" появлению." Дается" сравнение" больших" данных" и" обычных"данных."Показано,"что"проблема"больших" данных" состоит" не" только" в" больших" объемах" коллекций" данных," но" и" в" оперативности" обработке." Важными" факторами" являются:" ограничения" на" время" обработки" и" анализа" данных," а" также" в" рост" сложности" информационных" моделей" и" информационных" коллекций." Описан" методический" и" алгоритмический" инструментарий," применяемый" при"обработке"больших"данных., "

Ключевые, слова:, информация, данные, большие данные, информационные объемы, методы обработки, сложность, информационные технологии, анализ."

,

Abstract:, Reveals"the"problem"of""big"data""in"the" field" of" Earth" Sciences." This" article" describes" the" causes"of"the"problem"and"the"factors"that"led"to"its" emergence."Provides"a"comparison"of"big"data"and" normal" data." It" is" shown" that" the" problem" of" big" data" is" not" only" large" amounts" of" data" collections," but" also" in" the" efficiency" of" processing." Important" factors" are:" restrictions" on" the" processing" and" analysis" of" data," as" well" as" to" the" growth" of" the" complexity"of"information"models"and"information" collections." A" methodical" and" algorithmic" tools" used"in"the"processing"of"big"data.,

"

"Keywords:" information," data," big" data," information" volumes," processing" methods," the" complexity"of"information"technology,"analysis,

" "

" "

Введение"

больших"данных"является"условной."Она" отражает" невозможность" обработки" данных" существующими" теоретическими" и" технологическими" средствами" [4]." " На" протяжении" всего" развития" человечество" изучает" окружающий" мир" и" " получает"" информацию"в"информационном"поле"[8," 9]." По" мере" накопления" данных" и" опыта" происходит" формирование" описаний" объектов," явлений" и" процессов." Первичное" описание" объектов" окружающего" мира" состояло" в" формировании" количественных" и" качественныхсвойств," характеристик," признаков" и" отношений" между" ними." Это" описание" представляет" собой" информационные"коллекции.%Вторичное" описание" состояло" в" формировании" моделей" и" систем," формируемых" на" основе" анализа" первичных" коллекций" данных." Чем" сложнее" объект" исследования," тембольшего" количества" информации"требует"его"описание"и"тем" объемнее" и" сложнее" информационные" коллекции," составляющие" такое" описание.""

"

Проблема" «больших" данных»" (BigData)" [1," 2," 3," 4]" интенсивно" обсуждается" в" последние" годы." Ее" связывают" в" первую" очередь," с" необходимостью" обработки" структурированных" и" неструктурированных" данных" больших" объёмов."Формально"появление"термина" соотносят"с"2008"годом,"когда"Клиффорд" Линч" –" " редактор" журнала" Nature" [5]," подготовил""серию"работ"на"эту"тему."Де" факто" это" " обозначает" признание"" данной" проблемы" в" некомпьютерных" сферах." Однако" с" проблемой" больших" данных" впервые" столкнулись"" специалисты" в" области" дистанционного" зондирования" Земли" более" 50" лет" назад" [6," 7]," затем" ее" отметили" программисты" 40@50"лет"назад."Затем"ее"зафиксировали" аналитики" 20@30" лет" назад." И" только" в" последние"десять"лет"она"открылась"для" бизнес@аналитиков"и"журналистов,"что"и" привело"к"их"повышенному"вниманию"к" этому" явлению" и" появлению" соответствующего"термина." "В" какой" @" то" степени" проблема" " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

69"


ГЕОИНФОРМАТИКА"/"GEOINFORMATICS" Рост" объемов" собираемой" информации"и"требование""ее"обработки" и" хранения" делают" актуальным"" исследования" в" области" методов" и" алгоритмов" анализа" больших" и" сверхбольших" наборовданных." В" работе" [10]" высказано" предположение," что" выявление" закономерностей" вбольших" массивах" данных" становится" основным" инструментом" исследования" и" получения" новых" знаний." Рост" объемов" данных" характеризует" не" только" IT@ компании," но" и" научную" сферу[11]," а" также" широкий" спектр" организаций" в" самых" различных" областях" [12]." В" современной" науке" возникло" новое" направление," связанное" с" анализом" больших" и" сверхбольших" наборов" данных,"BigData"[2]."" "

" "

Описание,больших,данных" "

Описания" " больших" " данных"" применяемых"в"разных"сферах"являются"" аргументом" в" пользу" проведения" исследований" и" разработок," направленных" на" создание" масштабируемых" аппаратных" и" программных" решений" проблем." Пока"" пределом" возможностей" приложений,"

ориентированных"на"обработку"больших" объемов"данных,"являются"петабайтные" наборы" и" гигабайтные" потоки" данных." Но" в" соответствии" с" тенденцией" ожидаются" еще" большие" масштабы" и" объемы"данных" При" " создании" приложений," работающих" с" большими" данными," приходится" сталкиваться" со" следующими" проблемами:" большие" объемы" данных[1]," интенсифицированные" потоки" данных" [12]," существенное" сокращение" допустимого" времени" " анализа" данных" [2]," предел" времени" принятия" решений" при" любом" количестве" данных" [4]," возрастание" морфологической" сложности" моделей," возрастание" структурной" сложности[13]" моделей" и" систем," возрастание" вычислительной" сложности" [3]," относительный" рост" слабоструктурированной" исходной" информации," относительный" рост" нечеткой" информации," рост" потребностей" в" параллельных" вычислениях"[5]"и"т.д." Упрощенно" " проблемы" работы" с"" данными"большого"объема"приведены"в" табл."1."

"

Таблица"1."

Сравнительные"характеристики"обычных"и"больших"данных" "

Характеристика,

Обычные,данные,

Большие,данные,

Формат"

Однородный"

Неоднородный"

Объем"

Мегабайты"гигабайты"

Петабайты"

Распределенность"данных"

нет"

есть"

Тип"задачи"

Первого"рода"

Второго"рода"

Тип"моделей"решателей"

Алгоритмические"

Статистические"

Тип"моделирования"

Имитационное" моделирование"

Стохастическое"

Топологическая" сложность"

Приемлемая"

Высокая"

Вычислительные"ресурсы"

Обычные"

Повышенной"мощности"

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

70"


ГЕОИНФОРМАТИКА"/"GEOINFORMATICS" Приложения," ориентированные" исключительно" на" обработку" больших" объемов"данных,"имеют"дело"с"наборами" данных"объемом"от"нескольких"терабайт" до" петабайта." Как" правило," эти" данные" поступают" в" нескольких" разных" форматах" и" часто" распределены" между" несколькими" местоположениями." Обработка" подобных" наборов" данных" обычно" происходит" в" режиме" многошагового" аналитического" конвейера," включающего" стадии" преобразования"и"интеграции"данных."" Требования" к" вычислениям" обычно" почти" линейно" возрастают" при" росте" объема" данных," и" вычисления" часто" поддаются" простому" распараллеливанию." К" основным" исследовательским" проблемам" относятся" управление" данными," методы" фильтрации" и" интеграции" данных," эффективная" поддержка" запросов" и" распределенности"данных."" Особо" следует" подчеркнуть" распределенность""данных,"которая"сама" по" себе" создает" проблемы" даже" при" не" очень" большом" объеме." Это" мотивирует" разработку" специальных" пространственных"моделей"данных"[14]," которые" часто" отображают" свойства" информационного" пространства" или" свойства"поля"[9]."

" "

"

Методики,и,методы,работы,с, большими,данными" "

Для" приложений," ориентированных" на" суперобработку" больших" объемов" данных," характерны" потребность" в" обработке" сверхбольших" наборов" данных" и" возрастающая" вычислительная" сложность." Требования" к" вычислениям" нелинейно" возрастают" при" росте" объемов" данных;" для" обеспечения" правильного" вида" данных" требуется"применение"сложных"методов" поиска" и" интеграции." Ключевыми" исследовательскими" проблемами" являются"разработка"новых"алгоритмов," генерация" сигнатур" данных" и" создание"

специализированных" вычислительных" платформ," включающих" аппаратные" ускорители." К" числу" приложений," которым" свойственны" соответствующие" характеристики,"относятся"следующие."" A/B" testing." Методика," в" которой" контрольная" выборка" поочередно" сравнивается" с" другими." Тем" самым" удается" выявить" оптимальную" комбинацию" показателей" для" достижения," например," наилучшей" ответной" реакции" потребителей" на" маркетинговое" предложение." Большие" данные" позволяют" провести" огромное" количество" итераций" и" таким" образом" получить" статистически" достоверный" результат."" Ad@hoc" GRID" @" непосредственное" формирование" сотрудничающих" гетерогенных" вычислительных" узлов" в" логическое" сообщество" без" предварительно" сконфигурированной" фиксированной" инфраструктуры" и" c" минимальными" административными" требованиями." Association" rule" learning." Набор" методик" для" выявления" взаимосвязей," т.е." ассоциативных" правил," между" переменными" величинами" в" больших" массивах" данных." Используется" в" datamining."" BOINC@грид." Как" правило," для" обработки" больших" массивов" данных" используются" суперкомпьютерыили" вычислительные" кластеры." Для" достижения" большей" производительности" вычислительные" кластерыобъединяются" высокоскоростными" каналами" связи" в" специализированные" ГРИД@системы." Однако" с" развитиемсети" Интернет" появился" и" другой" подход" в" построении" ГРИД@систем," позволяющий" объединить" значительноечисло" источников" сравнительно" небольших" вычислительных" ресурсов" для" решения" задач" обработки" больших" исверхбольших" объемов" данных." В" большинстве" случаев" такие" системы" построены" на" использовании"

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

71"


ГЕОИНФОРМАТИКА"/"GEOINFORMATICS" свободныхвычислительных" ресурсов" частных" лиц" и" организаций," добровольно" присоединяющихся" к" этим" системам(volunteer" computing)." Однако" существуют" и" примеры" построения" подобных" частных" (в" масштабах" организацииили" группы" организаций)" распределенных" систем" [15]." Наиболее" эффективно" использованиетаких" распределенных" систем" для" проведения" серий" независимых" вычислительных" экспериментов"[16]." Calculation"acceleration"@"ускорение" вычислений" @" изменение" скорости" вычислений" в" одной" системе" при" сравнении" со" скоростью" вычислений" в" другой"системе." Classification." Набор" методик," которые" позволяет" предсказать" поведение" потребителей" в" определенном" сегменте" рынка" (принятие" решений" о" покупке," отток," объем" потребления" и" проч.)." Используется"в"datamining."" Global" GRID" @" глобальные" ГРИД" @" устанавливаются" в" Интернете," предоставляя"отдельным"пользователям" или" организациям" мощность" ГРИД" независимо" от" того," где" в" мире" эти" пользователи" находятся." Это" также" называют"Интернет@компьютингом" Clusteran" alysis." Статистический" метод" классификации" объектов" по" группам" за" счет" выявления" наперед" не" известных" общих" признаков." Используется"в"datamining."" Cluster" @" кластер" @" доступная" по" сети" группа" рабочих" узлов" (при" необходимости" вместе" с" головным" узлом)," размещённая" на" некотором" сайте." Согласно" определению" в" схеме" GLUE," кластер" это" контейнер," который" группирует" вместе" подкластеры" или" компьютерные"узлы." Cluster" and" multi@cluster" GRIDs" model" @" кластернаяимультикластернаямодельГР ИД." Crowd" sourcing.Методика" сбора" данных" из" большого" количества"

" "

источников."" Data" GRID" @" проект," финансируемый" Европейским" Союзом." Цель" проекта" @" создание" следующего" поколения" вычислительной" инфраструктуры" обеспечения" интенсивных" вычислений" и" анализа" общих" крупномасштабных" баз" данных" (от" сотен" терабайт" до" петабайт)" для" международных"научных"сообщ" Data" fusion" and" data" integration.Набор" методик," который" позволяет" анализировать" комментарии" пользователей" социальных" сетей" и" сопоставлять" с" результатами" продаж" в" режиме"реального"времени."" Datamining." Процессы" поиска" данных" большого" объема" по" образцам." Называется" также" извлечение" знания" для" баз" данных" (Knowledge@Discovery" in" Databases–" KDD)." Нетривиальное" извлечение" информации" из" явных" первичных" данных" или" использование" потенциальной" информации" и" зданных." Схема"извлечения"полезной"информации" из" больших" наборов" данных" или" больших"баз"данных" Ensemblelearning." В" этом" методе" задействуется" множество" предикативных" моделей" за" счет" чего" повышается" качество" сделанных" прогнозов."" Geneticalgorithms."В"этой"методике" возможные" решения" представляют" в" виде" `хромосом`," которые" могут" комбинироваться" и" мутировать." Как" и" в" процессе" естественной" эволюции," выживает" наиболее" приспособленная" особь."" GRID" (грид," сеть)" @" географически" распределенная" информационная" система" @" технология" распределённых" вычислений," в" которой" вычислительная" система" («суперкомпьютер»)" представлена" в" виде" соединенных" сетьювычислительных" узлов," слабосвязанных," гомогенных" или" гетерогенных" компьютеров," работающих" вместе" для" выполнения" большого" количества" заданий." ГРИД@

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

72"


ГЕОИНФОРМАТИКА"/"GEOINFORMATICS" технология" применяется" для" решения" разного"рода"научных"задач,"требующих" значительных" вычислительных" ресурсов." GRID" infrastructure" @" инфраструктура" ГРИД" @" географически" распределённая" инфраструктура," объединяющая" множество" ресурсов" разных" типов" (процессоры," долговременная" и" оперативная" память," хранилища"и"базы"данных,"сети),"доступ" к" которым" пользователь" может" получить"из"любой"точки,"независимо"от" места"их"расположения." Machinelearning." Направление" в" информатике" (исторически" за" ним" закрепилось" название" `искусственный" интеллект`)," которое" преследует" цель" создания" алгоритмов" самообучения" на" основе"анализа"эмпирических"данных."" MIMD," Multiple" Instruction" Multiple" Data" @" Вычислительная" система" со" множественным" потоком" команд" и" множественным"потоком"данных" Natural" language" processing" (NLP)." Набор" заимствованных" из" информатики" и" лингвистики" методик" распознавания" естественного"языка"человека."" Networkanalysis." Набор" методик" анализа" связей" между" узлами" в" сетях." Применительно" к" социальным" сетям" позволяет" анализировать" взаимосвязи" между" отдельными" пользователями," компаниями,"сообществами"и"т.п."" Optimization." Набор" численных" методов" для" редизайна" сложных" систем" и" процессов" для" улучшения" одного" или" нескольких" показателей." Помогает" в" принятии" стратегических" решений," например," состава" выводимой" на" рынок" продуктовой" линейки," проведении" инвестиционного"анализа"и"проч."" Patternrecognition." Набор" методик" с" элементами" самообучения" для" предсказания" поведенческой" модели" потребителей."" Predictive" modeling." Набор" методик," которые" позволяют" создать" математическую" модель" наперед" заданного" вероятного" сценария"

" "

развития" событий." Например," анализ" базы" данных" CRM@системы" на" предмет" возможных" условий," которые" подтолкнут" абоненты" сменить" провайдера."" Regression." Набор" статистических" методов"для"выявления"закономерности" между" изменением" зависимой" переменной" и" одной" или" несколькими" независимыми." Часто" применяется" для" прогнозирования" и" предсказаний." Используется"в"datamining."" Sentiment" analysis." В" основе" методик" оценки" настроений" потребителей" лежат" технологии" распознавания" естественного" языка" человека." Они" позволяют" вычленить" из" общего" информационного" потока" сообщения," связанные" с" интересующим" предметом" (например," потребительским" продуктом)." Далее" оценить" полярность" суждения" (позитивное" или" негативное)," степень"эмоциональности"и"проч."" Signal" processing." Заимствованный" из" радиотехники" набор" методик," который"преследует"цель"распознавания" сигнала"на"фоне"шума"и"его"дальнейшего" анализа."" Spatial" analysis." Набор" отчасти" заимствованных" из" статистики" методик" анализа" пространственных" данных" –" топологии" местности," географических" координат," геометрии" объектов." Источником" больших" данных" в" этом" случае" часто" выступают" геоинформационные"системы"(ГИС)."" Statistics." Наука" о" сборе," организации" и" интерпретации" данных," включая" разработку" опросников" и" проведение" экспериментов." Статистические" методы" часто" применяются"для"оценочных"суждений"о" взаимосвязях" между" теми" или" иными" событиями."" Supervised" learning." Набор" основанных" на" технологиях" машинного" обучения" методик," которые" позволяют" выявить" функциональные" взаимосвязи" в"анализируемых"массивах"данных."" Simulation." Моделирование"

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

73"


ГЕОИНФОРМАТИКА"/"GEOINFORMATICS" поведения" сложных" систем" часто" используется" для" прогнозирования," предсказания" и" проработки" различных" сценариев"при"планировании."" Timeseries" analysis." Набор" заимствованных" из" статистики" и" цифровой" обработки" сигналов" методов" анализа" повторяющихся" с" течением" времени" последовательностей" данных." Одни" из" очевидных" применений" –" отслеживание" рынка" ценных" бумаг" или" заболеваемости"пациентов."" Unsupervised" learning." Набор" основанных" на" технологиях" машинного" обучения" методик," которые" позволяют" выявить" скрытые" функциональные" взаимосвязи" в" анализируемых" массивах" данных." Имеет" общие" черты" с" ClusterAnalysis."" Visualization." Методы" графического" представления" результатов" анализа" больших" данных" в" виде" диаграмм" или" анимированных" изображений" для" упрощения" интерпретации" облегчения" понимания" полученных"результатов."" Для" " " характеристики" «больших" данных»" можно" применять" " критерий" «три" V»:" объём" (volume% cv1)," скорость" (velocity%–%v2)," многообразие" (varietyc%v3)," К"этому"необходимо"добавить"сложность"" (covplex%–c1)." Критерий" " v1" проявляется" в" области" наук" о" Земле" при" хранении" гигабайтных" и" террабайтных" файлов." Это" встречается" при" работе" с" мультимасштабными"картами"[17]." Критерий" " v2% проявляется" в" области" наук" о" Земле" при" уравнивании" больших" систем" уравнений" [18]." Этот" критерий" проявляется" также" при" оперативном" управлении" подвижными" объектами."" Критерий" " v3" проявляется" в" области" наук" о" Земле" при" моделировании" сложных" систем" " [19]" большого" территориального" охвата." Он" также" проявляется" при" семантическом" анализе"информационных"объектов"[20]." Критерий" c1" проявляется" в"

" "

области" наук" о" Земле" при" топологическом" анализе" сложных" транспортных"и"иных"сетей"[21]."" "

Выводы" "

Возникновение" проблемы" больших" данных" можно" рассматривать" как" отражение" процессов" глобализации" [22]." " Анализ" данных" больших" объемов" требует" привлечения" технологий" и" средств" реализации" высокопроизводительных" вычислений." Основными" факторами" проблемы" являются"в"первую"очередь"сложность"и" во" вторую" физическийобъем" информационной" коллекции." Большие" объемы" данных" порождают" проблемы" при" формировании" информационных" ресурсов" из" таких" данных" " [16]." По" существу" большие" данные" являются" новой" формой" информационного" барьера" [4]." Большие" данные" качественно" отличаются" от" обычных" данных" тем," что" создают" семантический" разрыв"[23]"при"их"обработке"и"анализе." Большие"данные"с"одной"стороны" обуславливают" постановку" и" решение" новых" задач" [24]." С" другой" стороны" они" обуславливают" развитие" интегрированных"и"комплексных"систем" и"технологий."Преувеличенное"внимание" к" «большим" данным»" со" стороны" журналистов" и" бизнесменов" обусловлено" отсутствием" практики" преодоления"информационных"барьеров" и" рассмотрением" этого" явления" как" совершенно" нового," в" то" время" как" оно" периодически" появляется" в" развитии" человечества" и" «новым»" является" не" само" явление," а" «новое" качество»" известного" явления." С" познавательной" точки" зрения" преодоление" информационного" барьера" «большие" данные»" способствует" развитию" познания" окружающего" мира" и" построению"его"целостной"картины." "

Литература, 1.

"

Майер@Шенбергер" В.," Кукьер" К." Большие"

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

74"


ГЕОИНФОРМАТИКА"/"GEOINFORMATICS"

2. 3. 4. 5. 6.

7. 8.

9. 10.

11.

12.

13. 14.

данные:" Революция," которая" изменит" то," как" мы" живем," работаем" и" мыслим." –" Манн," Иванов"и"Фербер,"2014"@240c." Черняк" Л." Большие" данные–новая" теория" и" практика" //Открытые" системы." " СУБД" –" 2011."–"№10."–"с.18@25." Jacobs,A." The" pathologies" of" big" data" //CommunicationsoftheACM." –" 2009." –" Т." 52." –" №."8."–"р.36@44." V." Yа." Tsvetkov," A." A." Lobanov.Big" Data" as" Information" Barrier" //" European" Researcher," 2014,"Vol.(78),"№"7@1,"p."1237@1242" LynchC." Bigdata:" Howdoyourdatagrow?" //Nature." –" 2008." –" Т." 455." –" №." 7209." –" р.28@ 29." Космические" исследования" земных" ресурсов." Методы" и" средства" измерений" и" обработки" информации.М.:" Наука," 1976." @" 386с." Цветков"В.Я."Методы"и"системы"обработки"и" представления" видеонформации." @" М.:ГКНТ," ВНТИЦентр,"1991."@"113с." Цветков" В.Я." Естественное" и" искусственное" информационное" поле//" Международный" журнал" прикладных" и" фундаментальных" исследований."@2014."@"№5,"ч.2."–"с.178"@180." Tsvetkov"V.Ya."Information"field.,//,Life"Science" Journal2014@"11(5)."–рр.551@554." The" Fourth" Paradigm:" Data@Intensive" Scientific" Discovery," 2009," URL:" http://research.microsoft.com/enus/collaborat ion/fourthparadigm" LoekEssers:" CERN" pushes" storage" limits" as" it" probes" secrets" of" universe," URL:" http://news.idg.no/cw/art.cfm?id=FF726AD5@ 1A64@6A71@CE987454D9028BDF." Казенников" А.О.," Соловьев" И.В." Извлечение" структурированного" новостного" сообщения" из" веб@страниц" при" использовании" дополнительной" информации" RSS.//" Вестник"МГТУ"МИРЭА"«MSTUMIREAHERALD»" 2014"@"№"2"(3)"@"с.276@288." Tsvetkov" V.Ya." " Complexity" Index" //" European" Journal"of"Technology"and"Design,"2013,"Vol.(1)," №"1,"p.64@69." V." Yа." Tsvetkov." Spatial" Information" Models" //"

" "

15. 16.

17.

18.

19. 20. 21.

22. 23. 24.

25.

EuropeanResearcher," 2013," Vol.(60)," №" 10@1," p.2386@"2392." Прорывная" технология" машинного" перевода" и" вокруг" нее." PC" WEEK," №9," 12" апреля"2011." Е." Е." Ивашко," Н." Н." Никитина." Организация" квантовохимических" расчетов" с" использованием" пакета" Fireflyв" гетерогенной"грид@системе"на"базе"BOINC"//" Вычислительные" методы" и" программирование,"Том"13,"2012,"с."8"—"12." Матчин" В.Т." Информационные" ресурсы" как" инструмент" научного" исследования" и" развития" //" Вестник" МГТУ" МИРЭА." @" 2014" @" №"2"(3)"@"с.235@256." Цветков" В." Я.," Железняков" В." А." Мультимасштабная" электронная" карта" как" основа" системы" учёта" земель" //" Государственный" советник." –" 2014." @" №1." –" с28@37." Михайлович" К." Геодезия" (уравнительные" вычисления)."Пер."С.В."Лебедева."Под"ред."ВД" Большакова"//Недра."–"1984." Бусленко" В." Н." Автоматизация" имитационного" моделирования" сложных" систем."–"Наука,"1977." Цветков" В.Я." Семиотический" подход" к" построению" моделей" данных" в" автоматизированных" информационных" системах" //" Геодезия" и" аэрофотосъемка," 2000,"№5,"с."142@145." Свами" М.," Тхуласираман" К." Графы," сети" и" алгоритмы."–"М.:"Мир,"1984."–"Т."198." Цветков" В.Я." Глобализация" и" информатизация" //" Информационные" технологии,"2005,"@"№2"@"с.2@4." Tsvetkov" V." Ya." Information" Interaction" as" a" Mechanism" of" Semantic" Gap" Elimination" //" European" Researcher," 2013," Vol.(45)," №" 4@1," p.782@"786." Herodotou" H." et" al." Starfish:" A" Self@tuning" System"for"Big"Data"Analytics"//CIDR."–"2011."–" Т."11."–"р.261@272." "

©"Лобанов"А.А.,"2014" "

" " " " " " " " " " " " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

75"


ГЕОИНФОРМАТИКА"/"GEOINFORMATICS" УДК"

" "

528;"004.9"

"

"

Майоров"А.А."/"Maiorov"A.A." "

НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ ГЕОИНФОРМАТИКИ "

"" OF GEOINORMATICS DIRECTION DEVELOPMENT ""

"

"

,

Аннотация:,Дается"анализ"современного"развития" направлений" " геоинформатики." Отражена" связь" геоинформатики" и" информатики." Показано" сходство" и" различие" геоинформатики" и" информатики." Описаны" геоинформационные" технологии." Раскрыты" особенности" геоданных," которые"являются"основой"обработки"и"хранения"в" геоинформатике." Раскрывается" содержание" цифрового" моделирования." Раскрывается" применение" геоинформатики" в" управлении." Описано" взаимодействие" геоинформатики" и" методов"искусственного"интеллекта.,

"

Ключевые, слова:, информация," данные," геоинформатика,"геоинформационные"технологии," информационные" технологии," моделирование," цифровое"моделирование."

,

Abstract:, The" article" analyzes" the" current" development" direction" of" geoinformatics." This" article"describes"the"relationship"of"Geoinformatics" and" informatics." This" article" describes" the" similarity" and" difference" of" Geoinformatics" and" informatics." The" article" reveals" the" characteristics" and" applications" of" geographic" information" technologies."This"article"describes"the"features"of" geodata," which" are" the" basis" of" processing" and" storage" in" geoinformatics." The" article" reveals" the" content"of"the"digital"simulation"as"a"special"type"of" modeling." Discloses" the" use" of" geoinformatics" in" management."This"article"describes"the"interaction" of" Geoinformatics" and" artificial" intelligence" methods.,

"

Keywords: information," data," geo@informatics," geographic" information" technology," information" technology,"modeling,"digital"simulation"

" "

" "

Введение"

3."Производственное"направление," связанное" с" созданием"" информационных" продуктов" специального" и" коммерческого" назначения," используемых" в" картографическом" производстве" и" в" других"сферах"как"инструмент"анализа"и" поддержки" принятия" решений." Центральным" элементом" геоинформатики" является" исследование" и" использование" пространственных" отношений" [4," 5]." Согласно" международному" стандарту" ISO" OSI/TC" 211:" Geographic" Information/" Geomatics," International" Draft" Standart"" геоинформатика" направлена" на" развитие" и" приложение" методов" и" концепций" информатики" для" исследования" пространственных" объектов"и"явлений."" Геоинформатика""имеет"основную" область"исследований"и"основной"метод" исследований." Первая" часть" термина" "гео"" определяет" область" исследования" науки" @" " объекты" и" явления," происходящие"на""земной"поверхности"и"

"

Геоинформатика" является" новой" наукой," которая" динамически" развивается" и" взаимодействует" с" другими" науками" [1," 2]." " Первоначально" она" развивалась" как" технологическое" направление." Но" в" дальнейшем" геоинформатика" получила" теоретическую" базу" стала" развиваться" на" основе" междисциплинарного" переноса" знаний." Геоинформатика," имеет"""три"направления"развития"[3]." 1." Теоретическое" направление," основанное" на" интеграции" математики," информатики"и"наук"о"Земле,"изучающее" пространственно" временные" явления" (структуру," связи," элементы," динамику)" на" Земле" и" применимое" для" аналогичных" исследований" других" объектов"космического"происхождения."" 2." Прикладное" направление," связанное" с" " разработкой" технологий" " и" систем" для" изучения" и" управления" процессами" и" явлениями" окружающего" мира."" " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

76"


ГЕОИНФОРМАТИКА"/"GEOINFORMATICS" в" околоземном" пространстве." Информатика" в" слове" геоинформатика" определяет" основной" метод" исследования." ,

" "

Геоинформатика,и,информатика"

"

Геоинформатика" занимается" изучением" и" развитием" систем" сбора," передачи," обработки" и" хранения" информации" с" помощью" автоматизированных" методов" обработки" и" автоматизированных" систем." Геоинформатика" ближе" к" информатике," чем," например," к" географии." Подобно" биоинформатике," информатике" окружающей" среды," экономической" информатике" геоинформатика" оперирует" с" современными" концепциями" информатики" и" переносит" их" в" прикладные"области."" Геоинформатика" основывается" на" геоинформации" с" ее" представлением" в" форме" геоданных." Геоинформатика" имеет" " разнообразные" приложения." При" этом" полученные" знания" используются" и" реализуются" в" геоинформационных" технологиях" и" геоинформационных" системах." Существенное" развитие" и" взаимный" перенос" знаний" геоинформатики" инициирует" не" только" за" счет" методов" информатики," но" и" " за" счет"дисциплин"из"области"наук"о"Земле,"" геодезия,"фотограмметрия,"картография." Таким" образом," " информатика" как" составная" часть" геоинформатики" дает" инструментарий" исследования" в" геоинформатике"[6]."" "

Данные,

"

составляющую" и" в" соответствии" с" определением" не" могут" отражать" временную"часть." Геоданные" —" это" данные," содержащие" пространственные," временные" и" тематические" свойства" объектов," процессов" и" явлений," происходящих"на"Земле"и"в"околоземном" пространстве" [3]." Геоданные" включают"" данные"о"предметах,"формах"территории" и" инфраструктурах" " на" поверхности" Земли," причем" как" существенный" элемент" в" них" должны" обязательно" присутствовать" пространственные" отношения" [5]." Геоданные" являются" системным" информационным" ресурсом" [7," 8]." Геоданные" разделяют" на" две" большие" группы," а" именно" базисные" геоданные" (Geobasisdaten)" (координатные" геоданные)" и" специальные" или" тематические"" геоданные" (Geofachdaten" нем.," Spatial" thematic" data" анг.)" (атрибутивные" геоданные)."" Геоданные" описывают" объекты," через" их" положение" в" пространстве" непосредственно" (например," координатами)"или"косвенно"(например," геореференцией)." При" обработке" геоданные" делят" на" следующие" категории:" геометрические" данные" (положение" и" форма" объектов)," топология" (определенные" пространственные" связи)," графически" характеристики," такие" " как" сигнатура," цвет," отображение," метаданные" (алфавитно@цифровые" данные" описания" семантики)." " По" аспекту" происхождения" разделяют" естественные" и" искусственные""описания"геоданных"[9]." "

Геоинформатика" применяет" специфические" данные" @" геоданные." Довольно"часто"специалисты,"далекие"от" геоинформатики," вводят" термин" «геопространственные" данные»" как" синоним" геоданных." Это" некорректно," поскольку"геопространственные"данные" являются" подмножеством" геоданных" и" отражают" только" их" пространственную"

Технологии" "

Основными" технологиями" в" геоинформатики" являются" геоинформационные" технологии." Но" это" не" исключает" применение" других" технологий" из" радиотехники," коммуникаций," моделирования," системного" анализа," искусственного" " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

77"


ГЕОИНФОРМАТИКА"/"GEOINFORMATICS" интеллекта." Геоинформационные" технологии" –" это" набор" приемов" сбора," хранения," поиска," преобразований" и" отображения" пространственных" характеристик" реального" мира" для" решения" практических" задач" [10]." В" связи" с" широким" развитием" сетевых" технологий" появилась" разновидность" геоинформационных" технологий" @" WebGIS"технологии."" WebGIS" технологии" " –" технологии" передачи" и" обработки" геоинформации," основанные" на" интеграции" методов" и" технологий" геоинформатики" и" сетевых" технологий." Достоинство" подхода" в" том," что" эта" технология" "связывает"" между" собой"и"делает"доступной"для"широкого" и" совместного" использования" геоданные," рассредоточенные" по" различным" точкам" Земного" шара." Основным" инструментом" работы" остаются" только" Интернет@навигаторы," оснащенные" некоторыми" стандартными" или" специализированными" программными" приложениями." Таким" образом," WebGIS@технологии" позволяют" практически" добавить" геоинформационные" функции" широкому" спектру" приложений," основанных" на" технологиях" и" архитектуре" "клиент@сервер"" в" бизнесе," управлении,"образовании." Геоинформационные" технологии" интегрируют" различные" виды"" моделирования" и" " включают" различные" методы" построения" " моделей" за" счет" набора" специализированных" пакетов." Это"позволяет"конечному"пользователю," не" прибегая" к" услугам" специалиста" математика," " осуществлять" моделирование" и" проводить" различные" модельные"эксперименты" В" геоинформатике" существует" широкий" спектр" обрабатываемых" данных." Причем" он" смещен" в" сторону" графической" информации," что" дает" основание" считать" геоинформационные" технологии" близкими" к" технологиям" визуальной" обработки" данных." В" настоящее" время""

" "

геоинформационные" технологии" используют" для" поддержки" принятия" решений"[11]"при"мониторинге"[12],""при" изучении" окружающей" среды" [13]." При" этом" всегда" используют" базы" данных" для" хранений" пространственной" информации" и" пространственные" информационные"модели"[14]." "

Цифровое,моделирование" "

Цифровое" моделирование," которое" возникло" в" " системах" передачи" информации" [15]" является" одной" из" базовых" технологий" в" геоинформатике." Этот" вид" моделирования" широко" опирается" на" цифровые" модели." В" геоинформатике" термин" "цифровые" модели"" содержит" как" свойства" дискретных" моделей" (по" форме" организации" данных)," так" и" свойства" аналоговых" моделей" (по" принципу" подобия)."Цифровая"модель"@"это"модель" трехмерной" реальности" гомомформнаz" объекту" моделирования." В" отличие" от" нее" цифровая" карта" гомеоморфна" объекту"моделирования"[16]."" Методология" цифровых" моделей" основана" на" концепции" моделирования" аналогов." В" них" сохраняется" трехмерность." " Прототипом" для" построения" цифровой" модели" может" быть" " исходный" реальный" объект" и" модель" представляет" в" этом" случае" пространственную" аналогию" этого" объекта." Цифровая" модель" может" быть" преобразована" в" карту," но" карта" далеко" не" всегда" может" быть" преобразована" в" цифровую" модель." Поэтому" эти" понятия" не"равнозначны." Цифровая" модель," в" зависимости" от" способа" ее" построения" и" выбора" основы," может" в" большей" степени" сохранять" геометрические" характеристики" исходной" поверхности" Земли" или" другого" небесного" тела," пространственным" " аналогом" которого" она" является." Ряд" технологий" построения" пространственных" цифровых" моделей" " создают" близкое" к" " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

78"


ГЕОИНФОРМАТИКА"/"GEOINFORMATICS" реальному" расположение" точек" модели." Цифровые" модели" широко" применяют" при"мониторинге."

" "

"

Управление" "

аспектом" приложения" геоинформатики" в" управлении." Геомаркетинг" является" бизнес" @" приложением" геоинформатики" [23," 24]" в" сфере" поддержки" принятия" решений."" "

Геоинформационные" методы" и" технологии" одним" из" своих" основных" назначений" предполагают" проектирование," управление" и" поддержку" принятия" решений."" Геоинформатику"применяют"при"разных" видах" управления:" " муниципальное," региональное," отраслевое" и" государственное" управление," управление" транспортными" объектами" [17]" и" т.д." Кроме" того" методы" геоинформатики" широко" применяют" при" землепользовании" и" управлении" земельными""ресурсами"[18,"19]" Для" решения" задач" оперативного" управления" на" больших" территориях" необходим"глобальный"мониторинг"[20]" который" эффективен" только" за" счет" применения"навигационных"систем"[21]."" Интеграция" различных" информационных" потоков" и" систем" данных" позволило" создать" интегрированную" информационную" основу" единого" информационного" пространства." Эта" основа" создала" возможность" нового" комплексного" анализа"информации,"что"в"свою"очередь" создало" возможность" повышения" качества" и" планирования" перевозочным" процессом." Статистика" и" геостатистика" [22]" дают" основу" изучения" массовых" явлений" и" обработки" статистической" информации," которая" используется" в" управлении." Управление" с" помощью" методов"" геоинформатики" на" локальном" уровне" осуществляется" через" автоматизированное" рабочее" место," которое" создается" на" базе" ГИС." На" глобальном" уровне" для" управления" используют" информационное" пространство." Земельные" информационные" и" земельные" кадастровые" системы" являются" важным"

Мониторинг, ,

Современный" геоинформационный" мониторинг"" является" " интегрированной" технологией," которая" объединяет" разные" технологии:" " наблюдения," обработки" и" анализа" [11]." Современный" геоинформационный" мониторинг" [3]" включает" в" общем" случае" четыре" основные"функции:"наблюдение;"анализ," прогнозирование," управление." Не" всегда" эти" функции" используют" в" полном" объеме," но" принципиальная" возможность" их" реализации" имеется." Таким" образом," первой" особенностью" геоинформационного" мониторинга" является"интеграция"разных"технологий" в" единую" технологию." Второй" особенностью" геоинформационного" мониторинга" является" возможность" комплексной" обработки" данных" получаемых" из" разных" источников" и" от" разных"технологий." На" практике" широко" применяют" геодезический" мониторинг." Необходимо" различать" геодезический" мониторинг" и" геоинформационный" мониторинг." Геодезический" мониторинг" –" это" мониторинг," который" осуществляют" с" помощью" геодезических" средств" измерений," используют" геодезические" технологии" и" окончательный" результат" получают" в" рамках" методик" обработки" геодезической"информации." Геоинформатика" интегрирует" науки" о" Земле," отсюда" и"" геоинформационный" мониторинг" является" интегрированным" понятием." Геоинформационный" мониторинг" включает" большее" число" технологий" наблюдения," решает" большее" число" задач" и" позволяет" обрабатывать" более" разнообразные" данные," чем" те" которые" " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

79"


ГЕОИНФОРМАТИКА"/"GEOINFORMATICS" получают" в" рамках" геодезических" технологий."" Геоинформационный" мониторинг" применяют"при"решении""разных""задач." Например," " мониторинг" городских" территорий," мониторинг" пожароопасных" зон," мониторинг" чрезвычайных" ситуаций," мониторинг" подвижных" объектов," экологический"" мониторинг," " мониторинг" земель," мониторинг"транспортных"объектов." Для" " мониторинга" цель" –" исследование" состояния" пространственного" объекта," измеряемого" с" помощью" геодезических" методов," " технологий" и" аппаратуры."" Объект" мониторинга" –" пространственный" " процесс." Поле" мониторинга"–"набор"средств"измерения," диапазон" набор" значений" геодезических" измерений" по" величинам" и" точностным" характеристикам." Основные" данные" –" геодезические" данные." Геоинформатика" интегрирует" науки" о" Земле," поэтому" геоинформационный" мониторинг" является" " широким" понятием" интегрирующим" другие" виды" мониторинга." Геоинформационные"" мониторинг" применяют" как" экологический" мониторинг,"" мониторинг" в" военной" разведке," мониторинг" чрезвычайных" ситуаций" " и" др.""При"этом"слово"геоинформационный" часто" опускают," но" сущность" такого" мониторинга" определяется" как" геоинформационный."

" "

"

Искусственный,интеллект, "

Методы" искусственного" интеллекта" применяют" в" геоинформатике" посредством" интеллектуальных" технологий" и" интеллектуальных"систем"[25,"26]."" Интеллектуальная" система" —" это" техническая" или" программно@ техническая" система," способная" получать" творческие" решения" задач," принадлежащие" конкретной" предметной" области," знания" о" которой"

хранятся" в" памяти" такой" системы." Упрощенно" структура" интеллектуальной" системы" включает" три" основных" блока" —" базу" знаний," решатель" и" интеллектуальный" интерфейс"[26]." Можно" сравнить" информационные" системы" и" интеллектуальные" системы." Информационные" системы" и" представляют" собой" решатель," основанный" на" алгоритмах" обработки," заранее" составленных" человеком." Информационные" системы" (ИС)" обрабатывают" и" в" итоге" упрощают" исходную" информационную" коллекцию" и" подготавливают" ее" для" окончательного" использования" другой" интеллектуальной" системой," которая" называется" «человек»." ИС" являются" помощниками" человека" в" принятии" решений." Свойством" интеллектуальных" систем" является" возможность" выполнения" творческих" функций," которые" традиционно" считаются" прерогативой" человека." Другими" словами," интеллектуальная" система," в" отличие" от" информационной" системы," способна" проявлять" активность" при" отсутствии" воздействия" или" прямых" указаний"человека." С"этих"позиций"интеллектуальные" системы" можно" рассматривать" как" средство" преодоления" информационного" барьера," обусловленного" в" первую" очередь" сложностью," во" вторую" объемом" информации"и"неспособностью"человека" как" системы" обработки" и" анализа" в" заданный" период" времени" ее" проанализировать" и" получить" адекватное"решение." Интеллектуальные" системы" не" только" обрабатывают" и" упрощают" исходную" информационную" коллекцию," но" в" ряде" случаев" решают" сложные" задачи" и" в" столь" короткое" время," которые" человек" принципиально" решить" не" способен" или" не" способен" решить" оперативно." Интеллектуальные"

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

80"


ГЕОИНФОРМАТИКА"/"GEOINFORMATICS" системы" также" используют" алгоритмы" обработки," заранее" составленные" человеком."Но"в"дополнении"к"этому"и"в" основном," они" используют" системы" правил," которые" формируют" новые" алгоритмы,"неизвестные"человеку"в"ходе" появления"новых"условий"задач."Именно" появление" новых" условий," которые" не" могут" быть" обработаны" системой" известных" алгоритмов" и" определяет" преимущество" интеллектуальной" системы" перед" информационной." Интеллектуальные" системы" не" только" помогают" человеку," но" и" принимают" за" него" решения," включая" ту" область" решений,"в"которой"он"не"адекватен." Методы" искусственного" интеллекта," теория" управления" дают" основу" для" извлечения" знаний" и" принятия" решений" с" использованием" методов" геоинформатики" [27]." Использование" " ГИС" и" ГИС@технологий" создает" возможность" производить" новые"знания."

" "

информационной" системы." В" Encyclopædia" Britannica," Inc." 2002" отмечается," что" возможности" ГИС" и," в" частности," " реализация" " оверлейных" процедур" " используется," прежде" всего," для" проведения" исследований" и" принятия" " решений," связанных" с" геологией," экологией," землепользованием," демографией," транспортом" и" другими" областями," большинство" которых" касаются" использования" человеком" " окружающей" среды." "

Заключение, "

Геоинформатика"является"наукой," интегрирующей" науки" о" Земле," аналитические" научные" направления,"" прикладные" науки" и" управление." Геоинформатика" имеет" сходство" с" синергетикой" " тем," что" обладает" обобщенностью"по"отношению"к"другим" наукам" и" позволяет" осуществлять" междисциплинарный" перенос" знаний." В" прикладном" плане" геоинформатика" направлена"на"решение"технологических" задач." В" плане" познания" окружающего" мира" геоинформатика" направлена" на" получение"новых"знаний."

"

Геоинформационные,системы" "

В" геоинформатике" геоинформационные" системы" (ГИС)" являются" базовой" информационной" системой," поскольку" ориентированы" на" геоданные." Геоинформационная" система"" (ГИС)" @" автоматизированная" информационная" система," предназначенная" для" обработки" пространственно@временных" данных," основой" интеграции" которых" служит" пространственная" информация" [3]." Интегрирующим" аспектом" организации" данных" в" ГИС" является" " использование" существующих" в" реальном" мире" пространственных" отношений" между" объектами" " конкретной" области" приложений."" Согласно" международному" стандарту" ISO" OSI/TC" 211:" Geographic" Information/"Geomatics,"International"Draft" Standart," геоинформационная" система" является" синонимом" географической"

"

Литература, 1.

2. 3.

4.

5.

6.

"

Майоров" А.А." Развитие" информатики" в" научном" направлении" геоинформатика" //" Вестник" МГТУ" МИРЭА" «MSTU" MIREA" HERALD»"2014"@"№"1"(2)"@"с.42@57" Майоров" А.А." Современное" состояние" геоинформатики" //" " Инженерные" изыскания.@""2012."@"№"7."@"С."12@15" 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." Майоров" А.А.," Цветков" В.Я." Геореференция" как" применение" пространственных" отношений"в"геоинформатике"//"Геодезия"и" аэрофотосъемка,"@"2012.@"№3."@"с."87"@89." Goovaerts" P." Study" of" spatial" relationships" between" two" sets" of" variables" using" multivariate" geostatistics" //Geoderma." –" 1994." –"Т."62."–"№."1."–"С."93@107." Майоров" А.А.," Цветков" В.Я." Геоинформатика" как" важнейшее" направление" развития" информатики" //" Информационные"

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

81"


ГЕОИНФОРМАТИКА"/"GEOINFORMATICS"

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14. 15.

16.

17.

"

технологии."2013."№"11."С."2@7." Савиных" В.П.," Цветков" В.Я." Геоданные" как" системный" информационный" ресурс" " //" ВЕСТНИК" РОССИЙСКОЙ" АКАДЕМИИ" НАУК," 2014,"том"84,"№"9,"с."826–829." V." P." Savinykh," V." Ya." Tsvetkov." Geodata" As" a" Systemic" Information" Resource." //" " Herald" of" the"Russian"Academy"of"Sciences,"2014,"Vol."84," No."5,"pp."365–368" Цветков"В."Я.""Естественное"и"искусственное" информационное" поле//" Международный" журнал" прикладных" и" фундаментальных" исследований."@2014."@"№5,"ч.2."–"с.178"@180" Fuhrmann" S.," MacEachren" A.," Cai" G." Geoinformation" technologies" to" support" collaborative"emergency"management"//Digital" Government."–"Springer"US,"2008."–"С."395@420." Цветков" В.Я." Применение" геоинформационных" технологий" для" поддержки" принятия" решений" //" Известия" высших" учебных" заведений." Геодезия" и" аэрофотосъемка."@""2001."@""№4."@с.128@138" Naydenova" V.," Roumenina" E." Monitoring" the" mining" effect" at" drainage" basin" level" using" geoinformation" technologies" //Central" European"Journal"of"Geosciences."–"2009."–"Т."1." –"№."3."–"С."318@339." Jerrett" M." et" al." A" GIS@environmental" justice" analysis"of"particulate"air"pollution"in"Hamilton," Canada"//Environment"and"Planning"A."–"2001." –"Т."33."–"№."6."–"С."955@974" Tsvetkov," V." Ya." " Spatial" Information" Models" //" European" Researcher," 2013," Vol.(60)," №" 10@1" ," p.2386@"2392." Цветков" В." Я." Клод" Элвуд" Шеннон," как" основоположник"цифрового"моделирования" //"Перспективы"науки"и"образования@"2014." @"№1."–"с44@50" Цветков" В.Я." Цифровые" карты" и" цифровые" модели" //" Известия" высших" учебных" заведений." Геодезия" и" аэрофотосъемка." 2000,"№2."с.147@155" Майоров" А.А.," Цветков" В.Я.," Маркелов" В.М." Геоинформационный"подход"в"логистике"//" Известия" высших" учебных" заведений."

" "

18. 19.

20. 21.

22. 23. 24.

25.

26.

27.

Геодезия"и"аэрофотосъемка,"@"2012.@"№6."@"с." 93@97." Turner" M." G." et" al." Usefulness" of" spatially" explicit"population"models"in"land"management" //Ecological"Applications."–"1995."–"С."12@16." Майоров" А.А.," Цветков" В.Я." Хранение" и" защита"информационных"ресурсов"кадастра." –" М.:" Московский" государственный" университет" геодезии" и" картографии," 2009." –"126"с." Tsvetkov"V."Ya.""Global"Monitoring"//"European" Researcher," 2012," Vol.(33)," №" 11@1," p.1843@" 1851" Савиных" В.П." Решение" экономических" задач" с" помощью" системы" ГЛОНАСС" //" Вестник" МГТУ" МИРЭА" «MSTU" MIREA" HERALD»" 2013" @" №"1"(1)"@"с.164@174." Matheron" G." Principles" of" geostatistics" //Economic"geology."–"1963."–"Т."58."–"№."8."–"С." 1246@1266." Schüssler" F." Geomarketing:" Anwendungen" Geographischer" Informationssysteme" im" Einzelhandel."–"Tectum@Verlag,"2000" Цветков" В.Я." Задачи" геомаркетинга" //" Известия" высших" учебных" заведений." Геодезия"и"аэрофотосъемка,"2000,"№5,"с.146@ 154" Савиных"В.П.,"Цветков"В.Я."Развитие"методов" искусственного" интеллекта" в" геоинформатике" " " //" Транспорт" Российской" Федерации."–"2010."–№"5."–"с.41@43." Цветков" В.Я.," Маркелов" В.М." Интеллектуализация" логистики" с" применением" геоинформатики" //" Международный" журнал" экспериментального" образования." –" 2012." @" №6."–"с.111@112" Hill" Linda" L." Georeferencing:" The" Geographic" Associations" of" Information" –" MIT" Press" Cambridge," Massachusetts," London," England@" 2009,"@"272"p" "

©"Майоров"А.А.,"2014" "

" " " " " " " " " " " " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

82"


ГЕОИНФОРМАТИКА"/"GEOINFORMATICS" УДК"

" "

528;"004.9"

"

"

Кужелев"П.Д."/"Kugelev"P.D." "

ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЙ МОНИТОРИНГ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ GEONFORMATION MONITORING OF THE RAILWAYS "

"" GEONFORMATION MONITORING OF THE RAILWAYS ""

" "

,

Аннотация:, Описан" геоинформационный" мониторинг" транспортной" системы." Показаны" его" особенности" и" возможности." Показано" что" геоинформационный" мониторинг" строится" на" интеграции" данных" и" технологий." Показано" значение" методов" дистанционного" зондирования" для" мониторинга" транспорта." Показано," что" геоинформационный" мониторинг" позволяет" решать" задачи" управления" транспортной" сферой." Показана" роль" ГИС" в" системе" мониторинга" транспорта." Раскрывается" содержание" данных" геоинформационного"мониторинга., "

Ключевые, слова:, геоинформатика," геоинформационный" мониторинг," мониторинг" транспорта," геоинформатика" транспортных" объектов,"пространственная"информация."

,

Abstract:, This" article" describes" the" geo@ information" monitoring" of" the" transport" system." Showing" its" features" and" capabilities." It" is" shown" that" geoin@formational" monitoring" is" based" on" the" integration" of" data" and" technology." Shows" the" value" of" remote" sensing" techniques" to" monitor" traffic."It"is"shown"that"geo@information"monitoring" allows" to" solve" the" control" problem" of" the" transport"sphere."The"role"of"GIS"in"the"monitoring" system" of" transport." The" content" of" the" data" geoinformation"monitoring.,

"

Keywords: geoinformatics," geoinformation" monitoring," monitoring" of" transport," transport" facilities"geoinformatics,"spatial"information."

" "

" "

Введение"

пользования" и" технологический" железнодорожный"транспорт"[5]." Железнодорожный" транспорт" и" инфраструктура" железнодорожного" транспорта"может"быть"рассмотрена"как" геотехническая" система" [6]," которая" размещается" на" большой" территории." В" разных" регионах" этой" территории" существуют" разные" климатические," энергетические" и" экономические" факторы." Анализ" и" использование" динамики" этих" факторов" возможны" только" за" счет" выявления" связи" этих" факторов" с" пространственной" информацией." Другими" словами," необходим" комплексный" учет" факторов" для" эффективного" использования" ресурсов" в" сфере" железнодорожного" транспорта." Особенно" важен" учет" неопределенности" при" эксплуатации" и" управлении" транспортной" системы." Для" управления" транспортной" системой" необходим" интегрированный" мониторинг."Анализ"показывает,"что"для" этой" цели" необходимо" применение" методов" геоинформатики" [7]" и"

"

Железнодорожная" транспортная" система" любой" страны" является" пространственно" распределенной" системой," для" которой" существенное" значение" имеют" пространственные" отношения" [1]" и" пространственные" модели" [2," 3]." Железнодорожная" транспортная" система" России" является" одной" из" наиболее" больших" по" пространственной" протяженности" и" по" пространственному" распределению." Протяженность" дорог" составляет" 87" тысяч" км," что" практически" соответствует" двум" экваторам" Земли." Железнодорожный" транспорт" наиболее" развит" в" России" (на" него" по" данным" на" 2013"год"приходилось"85"%"внутреннего" грузооборота)" [4]." По" протяжённости" железнодорожного" полотна" Россия" находится"на"втором"месте"после"США."В" России" железнодорожный" транспорт" подразделяется" на:" железнодорожный" транспорт" общего" пользования," железнодорожный" транспорт" не" общего" " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

83"


ГЕОИНФОРМАТИКА"/"GEOINFORMATICS" геоинформационного"мониторинга"[8]."

" "

,

Особенности,мониторинга, транспортных,систем" "

Учет" многообразия" разных" факторов" возможен" только" на" основе" мониторинга." Среди" разных" видов" мониторинга" наиболее" подходящим" является" геоинформационный" мониторинг" [8]." Основными" причинами" преимуществ" геоинформационного" мониторинга" являются:" интеграция" данных" [9]," интеграция" технологий" [10]," возможность" применения" методов" искусственного" интеллекта" [11," 12]" в" геоинформатике," возможность" комплексной" обработки" данных" [13]," глобальность" охвата" территории" [14]" и" возможность" интеграции" разных" видов" мониторинга" в" глобальный" мониторинг" [15]." "Одной" из" основных" задач" мониторинга" транспорта" является" необходимость"управления"подвижными" объектами" [16," 17]," создание" обеспечивающей" подсистемы" управления" [18]," многоцелевое" управление" [19]." При" визуальной" обработке" данных" мониторинга" использует" в" качестве" многослойной" организации" геоданных" идеологию" тайлов" ." Проблема" мониторинга" приобрела" в" наше" время" глобальное" значение" и" определяется" не" только" научными,"но"во"все"возрастающей"мере" экономическими," социальными" и" политическим" факторами." По" этой" причине" возрастающее" значение" для" мониторинга" транспорта" имеет" дистанционное" зондирование," опирающееся" на" сеть" наземных" наблюдений"[20]."" Особенностью" мониторинга" транспорта" является" то," что" он" использует" распределенную" пространственную" информацию" [21]" и" служит" не" только" для" наблюдения," а" главным" образом" для" управления" транспортной" сферой" [22," 23]." Кроме"

того," в" современном" мониторинге" и" управлении" транcпортом" большое" значение" имеет" инновационная" составляющая." Геоинформатика" и" геоинформационные"технологии"играют" в"этом"важную"роль"[24,"25]."" "

Геоинформационный,мониторинг,как, интегрированный,мониторинг." "

Геоинформатика" дает" новое" развитие" теории" мониторинга" [7," 8," 10]." Оно" заключается" в" том," что" геоинформатика" основана" на" применении" интегрированных" систем" данных" и" интегрированных" информационных" систем" обработки" данных." Это" дает" возможность" проводить" комплексную" обработку" информации" и" приводит" к" понятию" комплексного" мониторинга." Кроме" того" ГИС," как" автоматизированная" интегрированная" информационная" система," интегрирует" в" себя" свойства" других"систем"и"в"частности"АСУ." Это" приводит" к" определению" геоинформационного" мониторинга" как" технологии" включающую" функции:" наблюдение," интеграцию" данных," комплексную" обработку," прогноз" и" автоматизированное" управление." Выделяют" четыре" признака," характеризующих"мониторинг"[14,"26]:" Целенаправленность" @" наличие" целевой"программы"мониторинга;" Комплексность" @" многоаспектность" наблюдений" и" методов"анализа"по"заданной"цели;" Системность" @" рассмотрение" объекта"мониторинга"и"среды,"в"которой" он" находится," как" единой" системы" с" заданным" множеством" связей" и" отношений;" Наличие% информационной% базы" @" хранение" и" обновление" информации" в" некой" системе" (базе" данных" или" экспертной"системе)." Геоинформационный" мониторинг" основан" на" реализации" технологий" мониторинга"через"геоинформационные" " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

84"


ГЕОИНФОРМАТИКА"/"GEOINFORMATICS" технологии" и" системы" (ГИС)." Для" этой" цели" необходима" интеграция" данных" и" их" пространственная" локализация." Практическая" реализация" мониторинга" осуществляется" через" функционирование"ГИС."Ее"назначение"@" упорядочение" информации," ее" обработка," накопление" и" хранение," использование" потребителем." ГИС" должна"включать"в"свой"состав:""

" "

"

Данные,геоинформационного, мониторинга,и,их,обработка" "

Результат" мониторинга," как" правило," представляет" оперативные" данные"трех"типов:" " • Констатирующие,"измеренные" параметры"состояния"обстановки"в" момент"обследования.% • Оценочные,%результаты"обработки" измерений"и"получение"на"этой" основе"оценок"экологической" ситуации.% • Прогнозные,%прогнозирующие" развитие"обстановки"на"заданный" период"времени.% " Из" этого" следует," что" в" ГИС," настроенной" на" мониторинг," применяются" в" первую" очередь" динамические" модели." Актуальность" использования" ГИС" для" мониторинга" определяется" тем," что" значительная" часть" обрабатываемой" и" интерпретируемой" информации" представляется" в" виде" картографического"материала"или"имеет" пространственную"привязку."С"помощью" ГИС@технологий" и" систем" можно" обеспечивать" ввод," обработку," анализ" данных"и"создание"электронных"карт"на" основе" информационного" моделирования" [27]." Методологической" основой" процессов" обработки" информации" в" ГИС" является" цифровое" моделирование" местности," объединяющей" процессы" сбора" первичной" информации," ее" моделирования" и" обновления," обработки"и"формирования"документов."" Системы" и" технологии," применяемые" для" мониторинга," позволяют" создавать" программные" и"

"

технологических"процессов"и"тенденций" их" развития," а" также" использование" данных" при" принятии" решений" по" управлению" качеством" окружающей" среды."

средства"приема"информации" контактных"данных"и" дистанционного"зондирования" земной"поверхности;"" информационно@вычислительный" комплекс"приема"и"обработки" информации;"" комплекс"накопления,"хранения," тиражирования"информации.""

"

Геоинформационный" мониторинг" позволяет" принимать" оперативные" и" стратегические"решения."В"частности"он" позволяет" решать" две" качественно" различных" задачи:" поисковое" (исследовательское)" и" нормативное" прогнозирование." Поисковое% прогнозирование" @" это" анализ" перспектив" развития" существующих" тенденций" на" определенный" период" и" определение" на" этой" основе" вероятных" состояний" объектов" управления" в" будущем" при" условии" сохранения" существующих" тенденций"в"неизменном"состоянии"или" проведения"тех"или"иных"мероприятий"с" помощью"управленческих"воздействий."" Нормативное% прогнозирование" заключается" в" рациональном" организованном" анализе" путей" оптимального" развития" объектов" мониторинга." Предметом" нормативного" прогнозирования" выступают" инновации" и"инвестиции." В" ходе" мониторинга" осуществляют" сбор" и" совместную" обработку" данных," относящихся" к" различным" природным" средам," моделирование" и" анализ" " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

85"


ГЕОИНФОРМАТИКА"/"GEOINFORMATICS" технические" средства" формирования" и" анализа" геоинформационных" баз" данных." Используемые" модули" в" системах" включают" обработку" данных" геодезических" измерений," векторизацию"и"архивизацию"карт,"схем" чертежей," преобразования" картографических" проекций," совмещение"пространственных"данных." Особенностью" организации" данных" мониторинга" [14]" является" подразделение" их" на" три" класса" при" сборе" (место," время," тема)" и" два" класса" при" обработке" (координатные" и" атрибутивные)." Местоположение" и" визуальное" отображение" пространственных" объектов" задается" классом" координатных" данных." Этот" класс" отображается" графовыми" или" графическими" моделями," которые" хранятся" в" виде" связанных" индексированных"файлов."Для"описания" временных" параметров" и" тематической" информации" используется" класс" атрибутивных" данных." Этот" класс" отображается"в"виде"табличных"моделей" и" служит" основой" для" хранения" во" встроенной"базе"данных"ГИС."Кроме"того" в" ГИС" имеются" так" называемые" метаданные," которые" играют" вспомогательную" роль," в" том" числе" служат" основой" связи" между" графическими"и"табличными"моделями."" Координатные" данные" –" отражают"пространственные"отношения" о" размерах" и" площадях" пространственных" объектов" и" о" топологии" объектов." Последнее" очень" важно" для" железнодорожных" магистралей," которые" образуют" пространственную" сетевую" модель" на" поверхности" земли" ." Для" визуализации" координатных" данных" используются" графические" модели." Класс" атрибутивных" данных% –" содержит" дополнительную" информацию" о" пространственных" объектах," включая" геореференцные"связи"[1]." Результат" обработки" данных" мониторинга" представляют" в" виде"

" "

двухмерных" электронных" карт" или" в" виде" трехмерных" цифровых" моделей" [28]." Цифровые" модели" –" основная" форма" хранения" данных" мониторинга." Они" могут" служить" основой" для" построения" электронных" карт" или" быть" визуализированы" с" помощью" 3D" моделирования." Графические" модели" координатных" данных" мониторинга" организованы" в" виде" трех" типов" растровых," векторных" или" гибридных" моделей." Соответственно" модели" имеют" растровые" или" векторные" форматы." В" зависимости" от" того" какой" тип" моделей" является" основным," т.е." приспособлен" для" моделирования" и" обработки," выбирают" тип" ГИС" как" основной" информационной" системы" представления" данных" геоинформационного" мониторинга."" Большинство" ГИС" являются" векторными," основной" графической" информацией" в" них" является" векторная," а" растровая" играет" вспомогательную" роль." По" этой" причине" одной" важных" процедур" преобразования" данных" в" ГИС" является" векторизация@" перевод" растровой"информации"в"векторную." Особенностью" графических" данных" в" геоинформационном" мониторинге"является"организации"их"в" виде" многослойных" (оверлейных)" структур." Оверлейные" процедуры" выполняют" топологические" преобразования" над" объектами" содержащими" топологические" структуры" и" распложенными" в" разных" слоях." Сущность" оверлейных" операций" состоит" в" наложении" разноименных" но" только" однотипных" слоев" с" генерацией" производных"объектов"и"наследованием" атрибутов." Для" того," чтобы" задачи" управления" могли" быть" решены" в" ЖТ," необходимо" преобразовывать" их" в" форму"допускающую"их"использование"в" информационно" аналитических" системах" и" системах" управления." Применение" аналитической" системы" требует" разработки" лингвистического"

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

86"


ГЕОИНФОРМАТИКА"/"GEOINFORMATICS" обеспечения" и" методов" информационного" поиска" с" использованием"ГИС@технологий."

" "

"

Применение,системы,ГЛОНАС,при, геоинформационном,мониторинге,и, управлении,транспортом, "

Назначение"системы"ГЛОНАСС"для" управления""кратко"можно"определить"с" помощью" как" «Just" in" time»" @" «точно" и" вовремя»." Наряду" с" видимыми" и" понятными" для" большинства" образованных" людей" задачами" эта" система" решает" ряд" сервисных" (или" специальных)," но" необходимых" для" мониторинга"и"управления""задач"[20]." Современное" управление" объектами" транспорта" характеризуется" увеличением" пространственных" масштабов" управляемых" объектов," возрастанием" сложности" этих" объектов," а" также" систем" управления." Одним" из" подходов" современного" управления" является" широкое" использование" информационных" и" телекоммуникационных" технологий." Общеизвестным" является" факт," что" в" современном" управлении" информационные" ресурсы" занимают" доминирующее" место." Однако" менее" известным" является" появление" нового" фактора" управления" и" мониторинга," связанного" с" пространственным" распределением." Этот" фактор" приводит" к" с" необходимости" учета" и" использования" пространственных" связей"и"пространственных"отношений"в" сфере" транспорта" и" управления." Распределение" транспортной" системы" по" огромной" территории" России," с" учетом" дальнейшего" развития," обуславливает" ряд" специальных" требований."В"первую"очередь"это:" Требования" по" повышению" оперативности" принятия" решений" и" управлению." Требования" по" переносу" нагрузки" с" лица," принимающего" решение," (ЛПР)" на"интеллектуальную"систему."

Требования" по" синхронизации" управляющих" воздействий" на" отрасли," отдельные" предприятия" и" экономику" страны"в"целом." Требования" учета" неоднородности" экономического" развития" и" ресурсного" обеспечения" (одна" из" форм" пространственных" отношений)." Требования" к" оптимизации" внутренних" и" внешних" грузопотоков," обеспечивающих" потребности" экономического"развития"страны."" Требования" к" устойчивости" развития" экономики" в" условиях" финансовой" нестабильности," экологических" факторов" и" чрезвычайных"ситуаций." Совокупность" перечисленных" требований" приводит" к" проблеме" обеспечения" пространственной" информацией"национальной,"отраслевой" экономики" и" науки." Анализ" данной" проблемы" требует" решения" ряда" специальных" задач," таких" как" обеспечение" единого" координатного" и" временного" пространства," единого" информационного" пространства." Одним" из" ключевых" для" решения" отмеченных" требований" является" применение" ГЛОНАСС.." Техника" навигационных" определений" по" сигналам" искусственных" спутников" Земли" (ИСЗ)" стала" развиваться" в" СССР" с" 1957" г." Фундаментальное" значение" для" радиоопределений" имела" работа" по" использованию" эффекта" Доплера," выполненная" под" руководством" академика" В." А." Котельникова" и" опубликованная"в"1958"г" Глобальная" навигационная" спутниковая"система"второго"поколения" ГЛОНАСС" является" советским" аналогом" системы" GPS" NAVSTAR." Система" ГЛОНАСС" создавалась" с" начала" 70@х" гг." при" тесном" сотрудничестве" ряда" научных" гражданских" и" военных" организаций"" Глобальная" навигационная"

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

87"


ГЕОИНФОРМАТИКА"/"GEOINFORMATICS" спутниковая" система" ГЛОНАСС" предназначена" для" определения" местоположения," скорости" движения" и" точного" времени" морских," воздушных," сухопутных" транспортных" средств" и" других" видов" потребителей" [20]." Она" разрабатывалась" и" внедрялась" как" система" двойного" назначения," в" первую" очередь," для" обеспечения" национальной" безопасности" России," а" также" для" решения" гражданских" научных" и" производственных"задач." Первые" космические" аппараты" серии" ГЛОНАСС" ("Космос—1413"," "Космос—1414"," "Космос—1415")" были" выведены" на" орбиты" 12" октября" 1982" г." Запуск" осуществлялся" ракетоносителями" "Протон"" с" космодрома"Байконур."Различают"4"типа" этих" навигационных" искусственных" спутников" Земли" (НИСЗ):" ГЛОНАСС" (1982@2007)," ГЛОНАСС@М" (2003@2015)," ГЛОНАСС@К" (2008@2015)," ГЛОНАСС@КМ" (2015"и"далее),"" Основные" работы" в" этой" области" выполняли" ряд" отечественных" организаций:" Научно@производственное" объединение" прикладной" механики" им." академика" М.Ф." Решетнева" (НПО" ПМ)" @" головной" разработчик" системы," спутника" ГЛОНАСС," автоматизированной" системы" управления" спутниками" и" ее" математического" обеспечения." Российский" научно@исследовательский" институт" космического" приборостроения" (РНИИ" КП)" @" головной" разработчик" наземного" комплекса" управления" и" бортовой" аппаратуры" спутника" ГЛОНАСС." Российский" институт" радионавигации" и" времени" (РИРВ)" @" головной" разработчик" спутниковой" и" наземной" аппаратуры" системы" синхронизации" и" времени;" Производственное" объединение" "Полет"" (ПО" "Полет")" @" разработчик" и" изготовитель" спутника" ГЛОНАСС," а" также" ряд" других" российских" научных" и" производственных"организаций."" Основой" применения" ГЛОНАСС"

" "

является" единое" оперативное" информационное" пространство," включающее" навигационное" поле." Навигационное% поле" –" информационное" пространство,"в"каждой"точке"которого"с" помощью" специальной" приемной" аппаратуры" можно" определять" не" только" местоположение," но" и" время% определения" этого" местоположения." Таким" образом," навигационное" поле" представляет" собой" пространственно@ временной" геоинформационный" объект." Такая" связь" пространства" и" времени" создает" условия" не" только" для" оперативного" определения" местоположения," но" условия" для" управления" состоянием" (движением)" объекта"в"реальном"времени." Таким" образом," навигационное" поле" GPS/" ГЛОНАСС" формируется" на" основе" совокупности" стандартизованных" информационных" единиц" посылаемых" регулярно" и" формирующих" пространственно@ временное" информационное" пространство" на" земной" поверхности" Для"решения"задач"мониторинга"и" управления" система" ГЛОНАСС" осуществляет" координатно—временное" обеспечение:" международной" службы" вращения" Земли;" процесса" дистанционного" зондирования" Земли," осуществляемого" в" интересах" картографирования" планеты," мониторинга" экологического" состояния" ее" поверхности" и" атмосферы;" работ," реализуемых" методом" спутниковой" альтиметрии" с" целью" слежения" за" уровнем" Мирового" океана," изучения" его" физической" поверхности," в" частности" морской" топографической" поверхности" и" ее" отличий" от" поверхности" геоида" (квазигеоида)," а" также" изучения" закономерностей" глобальной" циркуляции"водных"масс." В" качестве" специальных" проектов" следует" отметить" разработки" ОАО" «НПК" «РЕКОД»,"которое"в"рамках"федеральных"

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

88"


ГЕОИНФОРМАТИКА"/"GEOINFORMATICS" целевых" программ" разрабатывает" и" реализует"следующие"проекты"" «Космический" мост»" –" система" спутникового" мониторинга" и" прогнозирования" состояния" крупных" мостовых"сооружений"с"использованием" систем" ГЛОНАСС/GPS" (на" примере" автомобильного" моста" через" р." Енисей" в" районе"г."Красноярска)." «Космическая" железная" дорога»" –" система" спутникового" мониторинга" и" прогнозирования" природно@ техногенных" опасностей" (в" том" числе" оползней," лавин," селей" и" горных" обвалов)" при" эксплуатации" железной" дороги" с" использованием" систем" ГЛОНАСС/GPS" (на" примере" участка" Северо@Кавказской" железной" дороги" Туапсе"–"Адлер»)."

" "

2.

3. 4. 5. 6.

7.

"

Заключение, "

Геоинформационный" мониторинг" транспорта" является" комплексной" технологией," которая" наиболее" эффективно" позволяет" осуществлять" мониторинг" транспорта." Важной" компонентой" геоинформационного" мониторинга" является" пространственная" составляющая," которая" реализуется" только" его" средствами." Геоинформационные" мониторинг" является" инструментом" управления" транспортными" системами" на" больших" территориях." " Система" геоинформационного" мониторинга" образует" замкнутую" самоорганизующуюся" систему." Эффект" самоорганизации" очень" важен," поскольку" с" современных" позиций" он" отвечает" требованиям" и" эволюции" и" является" обязательным" для" увеличения" жизненного"цикла"любой"системы"и"для" приспособления" ее" к" постоянно" меняющимся"условиям"внешней"среды."

8.

9.

10.

11.

12.

"

Литература, 1.

"

Майоров" А.А.," Цветков" В.Я." Геореференция" как" применение" пространственных" отношений" в"

13.

геоинформатике" //" Геодезия" и" аэрофотосъемка,"@"2012.@"№3."@"с."87"@ 89" Зайцева" О." В." Применение" геостатистики" при" управлении" территориями" //" Науки" о" Земле"" №" 1@2013"–"с.69@73" Tsvetkov," V." Ya." Spatial" Information" Models" //" European" Researcher," 2013," Vol.(60),"№"10@1","p.2386@"2392" Основные" показатели" транспорта" //" Росстат." ФЗ"«О"железнодорожном"транспорте" в"Российской"федерации»." Цветков" В.Я.," Кужелев" П.Д." Железная" дорога" как" геотехническая" система" //" Успехи" современного" естествознания."–2009."–"№4."–"с."52." Kuzhelev" P.D." Geoinformation" Technology" for" the" Control" of" Transportation" Objects" //" European" Journal" of" Technology" and" Design," 2013,"Vol.(2),"№"2,"p.129@133." Markelov," V.M." Application" of" Geoinformation" Monitoring" in" Logistics, //" European" Researcher," 2012," Vol.(31),"№"10@1,"p.1632@"1634." Цветков" В.Я." Создание" интегрированной" информационной" основы" ГИС//" Геодезия" и" аэрофотосъемка."–"2000."@"№4."@"с.150@ 154." Кудж" С.А." Исследование" окружающего" мира" методами" геоинформатики" //" Вестник" МГТУ" МИРЭА"«MSTU"MIREA"HERALD»"2013"@" №"1"(1)"@"с.95@102." Савиных" В.П.," Цветков" В.Я." Развитие" методов" искусственного" интеллекта" в" геоинформатике" //" Транспорт" Российской"Федерации."–"2010."–№"5." –"с.41@43." 14." Цветков" В.Я.," Маркелов" В.М." Интеллектуализация" логистики" с" применением" геоинформатики" //" Международный" журнал" экспериментального" образования." –" 2012."@"№6."–"с.111@112" Kudzh"S."A."Geoinformation"Analysis, //" European" Researcher," 2013," Vol.(60),"

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

89"


ГЕОИНФОРМАТИКА"/"GEOINFORMATICS"

14.

15. 16.

17.

18.

19.

20.

21. " " " " " " " " " "

№"10@1","p.2358@"2365." Дулин" С.К.," Якушев" Д.А" Автоматизированные" дистанционные" методы" анализа" состояния" протяженных" инфраструктурных" объектов" //" Вестник" МГТУ" МИРЭА" «MSTU" MIREA" HERALD»"2014"@"№"2"(3)"@"с.156@175." Tsvetkov," V." Ya." Global" Monitoring" //" European" Researcher," 2012," Vol.(33)," №"11@1,"p.1843@"1851." Tsvetkov," V." Ya." Information" Management" of" Mobile" Object" //" European" Journal" of" Economic" Studies," 2012,"Vol.(1),"№1."P."40@44." Цветков" В.Я." Применение" геоинформационных"технологий"для" поддержки" принятия" решений" //" Известия" высших" учебных" заведений." Геодезия" и" аэрофотосъемка," 2001," №4." с.128@ 138." Маркелов" В.М." ГИС" как" системы" управления" транспортом" ." //" Известия" высших" учебных" заведений." Геодезия" и" аэрофотосъемка." 2013." –" №2." –" с.85.@ 87." Tsvetkov" V.Ya." Multipurpose" Management//" European" Journal" of" Economic" Studies2012," Vol.(2)," №" 2" р.140@143." Савиных" В.П." Решение" экономических" задач" с" помощью" системы" ГЛОНАСС" //" Вестник" МГТУ" МИРЭА"«MSTU"MIREA"HERALD»"2013"@" №"1"(1)"@"с.164@174." Кудж." С.А." Добыча" геоданных" //"

" "

22.

23.

24.

25.

26. 27.

28.

Науки"о"Земле"№"2@3,"2013"–"с"82@84." Цветков" В.Я." Модель" геоданных" для" управления" транспортом" //Успехи" современного" естествознания." – 2009."–"№4."–"с."50@51." Коваленко" Н.И." Теоретические" представления" об" оценке" состояния" элементов" пути" в" процессе" их" эксплуатации" //" Транспортные" проблемы" Сибирского" региона." Сб." науч."тр."Иркутск:"ИрИИТ,"2000,"часть" I.@"С."73@78." Цветков" В." Я." Информатизация," инновационные" процессы" и" геоинформационные" технологии." //" Известия" высших" учебных" заведений." Геодезия" и" аэрофотосъемка" @" 2006.@" №4" @" с.112@ 118." Маркелов" В.М." ," Романов" И.А." Инноватика" и" геоинформатика" //" Дистанционное" и" виртуальное" обучение."2012."№"12."С."53@57." Цветков" В.Я." Геоинформационное" моделирование" //" Информационные" технологии.@"1999."@"№3."с."@"23@27" Цветков" В.Я." Информационные" модели" как" основа" обработки" информации" в" ГИС" //" Геодезия" и" аэрофотосъемка,"@2005."@"№2."@"с."118@ 123." Дышленко" С.Г." Трехмерное" моделирование" в" ГИС" //" Перспективы" науки" и" образования@" 2014."@"№2."–"с.28@33." "

©"Кужелев"П.Д.,"2014" "

" " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

90"


ДИСТАНЦИОННОЕ"ЗОНДИРОВАНИЕ"/"REMOTE"SENSING" УДК"

504.064;"535.31"

" "

"

"

Алиева"А.Дж."/"Aliyeva"A.J." Алиева"Е.Н."/"Aliyeva"E.N." Сафаралиев"З.Г."/"Safaraliyev"Z.G." "

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ АТМОСФЕРНЫХ ФАКТОРОВ НА РЕЗУЛЬТАТ ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ ФЛУОРЕСЦЕНТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ХЛОРОФИЛЛА РАСТЕНИЙ "

"" FACTORS ON RESULTS OF REMOTE ESTIMATE OF EFFECT OF ATMOSPHERIC MEASUREMENTS OF FLUORESCENT EMISSION OF VEGETATION’S CHLOROPHYLL ""

" "

,

Аннотация:, В"данной"статье"дана"оценка"влияния" атмосферных" факторов" на" результат" дистанционного" зондирования" флуоресцентного" излучения" хлорофилла" растений." Проведенный" анализ"показал,"что"в"существующей"литературе"по" исследованию" величины" зондируемого" флуоресцентного" сигнала" отсутствует" учет" влияния" кислорода" на" флуоресцентное" излучение," исходящее" из" хлорофилла" растений." Проанализирована" применимость" известного" метода"дискриминации"на"базе"линии"Фраунговера" для" дистанционного" зондирования" флуоресцентного" излучения" хлорофилла" растения" на"линии"поглощения"кислорода." "

Ключевые, слова:, дистанционное" зондирование;" флуоресцентное" излучение;" хлорофилл;" кислород;" линии"поглощения"

,

Abstract:, In" the" paper" the" effect" of" the" atmospheric"factors"on"results"of"remote"sensing"of" fluorescent" radiation" of" vegetation" chlorophyll" is" assessed."The"carried"out"analysis"has"shown,"that" in"the"scientific"publications,"dedicated"on"value"of" sensed" fluorescent" signal" the" effect" of" oxygen" on" fluorescent" emission" from" vegetation" chlorophyll" is" not" taken" into" account." Usability" of" known" method" of" discrimination" on" the" basis" of" Fraunhofer"lines"for"remote"sensing"of"fluorescent" emission" of" vegetation" chlorophyll" at" the" oxygen" absorption"line"has"been"analyzed.,

"

Keywords:" remote" sensing;" fluorescent" radiation;" chlorophyll;"oxygen;"absorption"lines"

" "

" "

Как" сообщается" в" работе" [1]," существующая" связь" между" солнечно@" индуцированной" флуоресценцией" и" фотосинтетической" эффективности" в" растениях" вызвала" интерес" к" вопросу" дистанционного" измерения" флуоресценции" хлорофилла" растений." Согласно" [1]," в" настоящее" время" существует" возможность" дистанционного" зондирования" флуоресценции" хлорофилла" как" наземными" средствами," так" и" бортовыми," т.е." самолетными" и" спутниковыми" средствами." Отмечается," что" интенсивность" флуоресцентного" излучения" хлорофилла" растений" является" более" достоверным" признаком" фотосинтетической" активности" растений," чем" индексы" LAI," NDVI" и" др." Особенность" индуцированного" флуоресцентного" излучения" такова," что"

длина" волны" флуоресцентного" излучения" всегда" больше," чем" длина" волны" возбуждающего" солнечного" излучения." Флуоресцентное" излучение" имеет"два"пика"на"длинах"волн"690"нм"и" 740"нм"(рис."1)." "

" Рис."1."Спектр"индуцированного" флуоресцентного"излучения"хлорофилла" растений" " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

91"


ДИСТАНЦИОННОЕ"ЗОНДИРОВАНИЕ"/"REMOTE"SENSING" В" настоящее" время" базовым" принципом" лежащем" в" основе" дистанционных" измерений" флуоресцентного"излучения"хлорофилла" является" принцип" дискриминации" на" сильных"линиях"поглощения." Известно," что" принцип" FLD" (принцип"дискриминации"на"базе"линий" Фраунгофера)" впервые" был" предложен" Плащуком" [2]." В" дальнейшем" этот" принцип" был" применен" к" линиям" поглощения" атмосферного" кислорода" [3]." Как" отмечается" в" работе" [4]," энергия" флуоресцентной" эмиссии" хлорофилла" в" обычных" условиях" солнечного" освещения" составляет" более" 3" %" энергии" всей" отраженной" от" растений" радиации" в" близкой" инфракрасной" области" спектра." По" этой" причине," для" регистрации" флуоресцентного"излучения"используют" длину" волны" 760" нм," совпадающую" с" линией"абсорбции"кислорода."" В" работе" [2]" сообщается" о" разработке" во" Франции" измерительного" устройства" для" дистанционного" мониторинга" флуоресценции" хлорофилла." Отмечается," что" солнечное" излучение" имеет" три" основные" области" поглощения" в" красной" и" в" близкой" инфракрасной" зоне:" 1)" линия" поглощения" H α "находится"за"пределами" максимума" флуоресцентной" эмиссии" хлорофилла" и" не" используется" в" целях" измерения" флуоресцентного" излучения" растений." Измерения" флуоресцентного" излучения" в" настоящее" время" могут" проводится" бортовыми" спектрорадиометрами," валидация" результатов" которых" осуществляется" с" помощью" наземных" средств." Например," как" отмечается" в" работе" [5]," для" наземных" измерений" флуоресценции" растений" разработано" специальное" оборудование" в" виде" крана" высотой" 21" м," оборудованное" специальной" аппаратурой," предназначенной" для" флуоресцентных" измерений." Кран"

" "

установлен" на" рельсах" длиной" 100" м" и" может" передвигаться" по" полю" растений." Указанная" платформа" предназначена" для" тестирования" и" валидации" самолетных" и" спутниковых" сенсоров," предназначенных" для" исследования" растений." Установка" позволяет" проводить" измерения" на" линиях" А" и" В" поглощения" кислорода." Измерения" флуоресцентного" потока" осуществляется"на"длинах"волн"687"нм"и" 760"нм." Как" отмечается" в" работе" [6]," самолетные" измерения" флуоресцентного" излучения" растений" впервые" были" осуществлены" летом" 2005@го" года" (компания" SEN2FLEX)." Измерялось" флуоресцентное" излучение" хлорофилла," используя" принцип" дискриминации" линий" поглощения" Фраунгофера" на" длинах" волн" поглощения"кислорода"687"нм"и"760"нм." Высота" полета" самолета" измерялась" в" пределах" 300" –" 3000" м." С" увеличением" высоты"полета"наблюдалось"увеличение" оптической" толщины" на" выбранных" длинах" волн." Влияние" атмосферы" учитывалось" с" применением" модели" MODTRAN"4."Для"валидации"результатов" самолетных" измерений" синхронно" проводились" наземные" измерения" кислорода" на" длинах" волн" 687" нм" и" 760" нм." Как" отмечается" в" работе" [6]," воздушная" масса," имеющаяся" между" растительностью" и" измерителем" поглощает" часть" сигнала" (за" счет" изменения" O 2 )." Анализ," проведенный" в" [2],"показал,"что"на"длинах"волн"687"нм"и" 760" нм" влияние" озона" и" водяных" паров" незначительно." Графики" изменения" измеренной" величины" оптической" толщины" атмосферы" в" зависимости" от" высоты"полета"показаны"на"рис."2"а,"б." Согласно" работе" [6]," атмосферная" коррекция" при" самолетных" измерениях" флуоресцентного" излучения" предусматривает" проведение" высотной" и"временной"коррекции."В"общем"случае,"

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

92"


ДИСТАНЦИОННОЕ"ЗОНДИРОВАНИЕ"/"REMOTE"SENSING" предлагается" применить" коэффициент" коррекции,"определяемый"как" "

Cв =

τ зем. (λ ) ,"" τ выс . (λ )

"

" "

где" τ зем. @" оптическая" толщина" атмосферы," измеренная" на" земле," на" длине" волны" λ ; τ выс (λ ) @" оптическая" толщина" атмосферы," измеренная" на" определенной"высоте"полета."

(1)"

" "

а)"

""

"

"

"""""""""""""""""""""""" б)" "

Рис."2."Изменение"оптической"толщины"атмосферы"в"зависимости"от"высоты"полета"на" длинах"волны"687"нм"(а)"и"760"нм"(б)." "

Временная" коррекция" предусматривает" компенсацию" временных" изменений" различных" составляющих" суммарной" оптической" толщины" атмосферы." Однако," как" нам" представляется" применение" коррекции" в"виде"выражения"(1)"является"слишком" упрощенной" и" может" привести" к" значительной" потере" измерительной" информации." Для" подробного" анализа" атмосферной" коррекции" результатов" самолетных" измерений" флуоресцентного" излучения" растительности" методом" FLD" следует" учесть," что" наиболее" значительными" факторами" воздействия" атмосферы" является" атмосферный" аэрозоль" и" кислород." " Для" подробного" анализа" влияния" атмосферных" факторов" на" результаты" флуоресцентных" измерений" на" выбранной" длине" волны" 760" нм" подробно" рассмотрим" процедуры" одноволновых"измерений." " При" попадании" солнечного" излучения" на" растительность" радиация," излучаемая" растением" содержит" следующие"составляющие:"

"

1. Флуоресцентное"излучение;" 2. Солнечное" излучение," отраженное" от" поверхности"растительности." "

"

Как" отмечается" в" работе" [1]," на" практике" для" реализации" метода" FLD" метода" требуется" проведение" двух" измерений," один" в" пределах" линии" поглощения" (λin ) ," другой" вне" линии""

(λout )." Общий" вид" спектра" солнечной" радиации," попадающей" на" поверхность" растительности" показан" на" рис." 3а." На" рис." 3б" показано" суммирование" относительно"широкополосного"сигнала" флуоресценции" и" отраженного" солнечного"излучения." Далее" составляется" следующая" система"уравнений:" " "" " ( ) ( ) r λ ⋅ E λ in in " L(λin ) = + F (λin ),"""""""""""(2)"

π

" "

" "" " r (λout )⋅ E (λout ) L(λout ) = + F (λout ).""""""""""(3)"

π

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

93"


ДИСТАНЦИОННОЕ"ЗОНДИРОВАНИЕ"/"REMOTE"SENSING" " Для" решения" системы" (2)," (3)" считаем," что" r (λin ) "и" F (λin ) "в" узкой" полосе" длин" волн" проведенных" измерений" не" изменяется." Предположение" о" постоянстве" r (λin ) "и"

" "

F (λin ) "позволяет" получить" следующее" решение"[1]"

"

"

"

[L(λout ) − L(λin )]π ," r= E (λout ) − E (λin )

"

"

"""""""(4)"

излучения"входящие"в"состав"суммарных" сигналов" должны" быть" различны," так" как" составляющая" входящая" в" I c "не" ослабляется" из@за" влияния" кислорода," а" составляющая," входящая" в" Id " подвергается"такому"ослаблению." " С" учетом" ослабляющего" воздействия" атмосферного" аэрозоля" и" кислорода" уравнения" (6)" и" (7)" могут" быть"записаны"в"следующем"виде" "

I c = R ⋅ I 0 ⋅ e −(τ a + k1τ a ) + I f ⋅ e − k1τ a ,""""(8)"

"

E (λout ) ⋅ L(λin ) − E (λout ) ⋅ E (λin ) .""""(5)" F= E (λout ) − E (λin )

"

Id = R ⋅ I0 ⋅ e

"

Вместе" с" тем," решение" (5)" не" учитывает" вышеуказанные" атмосферные" факторы" и" служит" для" упрощенного" объяснения" метода" FLD." Далее," в" настоящей" статье" мы" рассмотрим" предлагаемый" вариант" учета" атмосферных" факторов" в" системе" самолетных" измерений" флуоресцентного" излучения" растительности" применительно" к" гомогенной" модели" атмосферы." Общая" схема" проводимых" измерений" показан" на"рис."4." " Для" проведения" дальнейшего" анализа" воспользуемся" схематическим" представлением" линии" поглощения" на" длине" волны" 760" нм" и" флуоресцентного" излучения" доходящего" до" измерителя" (рис."5"а"и"б)." " Для" дальнейшего" анализа" рассмотрим" упрошенную" форму" записи" уравнений" (2)" и" (3)" приведенной" в" [2]" в" несколько" некорректной" форме." Применительно" к" обозначениям," показанным" на" рис." 5" а," б," уравнения" приведенные" в" [2]" имеют" следующий" вид"

+I f ⋅ e

Ic = R ⋅ Ia I d = R ⋅ I b + I f ." "

2

− k1τ a +k2τ O

2

)

)+

," (9)"

где"

τ a (hsens ) ," τ a (hhaer ) τ O (hsens ) ," k2 = 2 τ O2 (hO2 ) k1 =

"

где" k1 @" относительный" коэффициент," показывающий" долю" суммарной" оптической" толщины" атмосферного" аэрозоля," влияющего" на" результат" измерения"на"трассе"объект"–"сенсор;" k 2 @" относительный" коэффициент," показывающий" долю" суммарной" оптической" толщины" атмосферного" кислорода," влияющего" на" результат" измерения"на"трассе"объект"–"сенсор." " Решение" системы" уравнений" (8)" и" (9)"дает" "

I f = Ic ⋅ e "

k1τ a

& I d − I f ⋅ e − (k1τ a + k 2τ O2 ) # −$ ! .""(14)" − (k1τ a +τ O2 + k 2τ O2 ) $% e !"

Отметим," что" для" проверки" полученного" выражения" достаточно" принять" нулевые" атмосферные" условия," т.е." τ a = 0 "и" τ O2 = 0 ." В" этом" случае" из"

"

+ I f ,"

(

(

− τ a +k1τ a +τ O2 +k2τ O

"""""""""""(6)" """""""""""(7)"

"

выражения" (10)" получим" равенство" I c = I d ," что" справедливо" для" условий"

Заметим," что" некорректность" уравнений" (6)" и" (7)" заключается" в" том," что" сигналы" флуоресцентного" " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

94"


ДИСТАНЦИОННОЕ"ЗОНДИРОВАНИЕ"/"REMOTE"SENSING" полного" отсутствия" кислорода" в" атмосфере." График" зависимостей" γ = I f I d "от"" для" случая" k1 = k 2 = 0,5 "и" τ a

" "

= τ O2 = 1"

показан"на"рис."6." Как" видно" из" приведенного" на" рис." 6" графика" функции" I f I d = f (I c I d )" при" увеличении" количества" кислорода" относительная" величина" сигнала" флуоресценции" будет" уменьшаться." Такой" результат" является" прямым" следствием" учета" ослабления" флуоресцентного" излучения" самим" кислородом," которое" не" было" учтено" в" работе"[2]." Отметим," что" информативность" и" достоверность" приведенного" графика," несмотря" на" его" приблизительность" не" вызывает" сомнений." Так," например," условие" I c → I d ," т.е." I c I d → 1 " означает" уменьшение" содержания" кислорода" до" нуля," что" должно" сопровождаться" увеличением" I f I d ." С"

2. Проведенный" анализ" показал," что" в" существующей" литературе" по" исследованию" величины" зондируемого" флуоресцентного" сигнала" отсутствует" учет" влияния" кислорода" на" флуоресцентное" излучение," исходящее" из" хлорофилла" растений." 3. Совместный" учет" таких" атмосферных" факторов" как" атмосферный" аэрозоль" и" кислород" позволило" определить" рабочую" область" применимости" метода"FLD." "

Литература, 1.

2.

3.

другой" стороны" рост" I c I d "будет" означать" чрезмерное" увеличение" кислорода" в" атмосфере," что" приведет" к" уменьшению" флуоресцентного" сигнала" до" уровня" шумового" сигнала." Таким" образом," заштрихованная" область" на" графике," показанном" на" рис." 6" определяет" рабочую" область" применимости"метода"FLD." В" заключение" сформулируем" основные" выводы" и" положения" проведенного"исследования:"

4.

5.

"

1. Проанализирована" применимость" известного"метода"дискриминации"на" базе" линии" Фраунговера" для" дистанционного" зондирования" флуоресцентного" излучения" хлорофилла" растения" на" линии" поглощения"кислорода."

6. "

"

Meroni" M.," Rossini" M.," Guanter" L.," Alonso" L.," Rascher"U.,"Colombo"R.,"" Moreno" J." R." Remote" sensing" of" solar@induced" chlorophyll" fluorescence:"Review"" of" methods" and" applications" //" Remote" Sensing" of" Environment,"2009,"Vol."113,"pp."2037@2051" Plaschyk" J.A." The" MKII" Fraunhofer" line" discriminator" (FLD@II)" for" airborne" and" " orbital" remote" sensing" of" solar@stimulated" lumimescence"//"Opt."Eng.,"1975,"Vol."" 14," pp."113@120" Moya"I.,"Camenen"L.,"Evain"S.,"Goulas"Y.,"Cerovic" Z.G.,"Latouche"G.,"Flexas"" J.," Ounis" A." A" new" instrument" for" passive" remote" sensing." Measurements"of"" sunlight@induced" chlorophyll" fluorescence" //" Remote" Sensing" of" Environment,"" 2004,"Vol."91,"pp."186@197" Moya" I.," Camenen" L.," Latouche" G.," Mauxion" C.," Evain" S.," Cerovic" Z.G." An" instrument" for" the" measurement" of" sunlight" excited" plant" fluorescence."" Photosynthesis:" Mechanisms" and" Effects" //" Dordrecht," Kluwer" Acad."Pub.,"1998,"" pp."4265@4270" Daumard" F.," Champagne" S.," Fournier" A.," Goulas" Y.,"Ounis"A.,"Hanocq"J.@F.,"" Moya" I." A" field" platform" for" continuous" measurement" of" canopy"fluorescence"" //" IEEE" Transactions"on"geoscience"and"remote"sensing," 2010,"Vol."48,"No."9,"" pp."3358@3368" Daumard"F.,"Goulas"Y.,"Ounis"A.,"Pedros"R.,"Moya" I." Atmospheric" correction" of" airborne" passive" measurements"of"fluorescence"

©"Алиева"А.Д.,"Алиева"Е.Н.,"Сафаралиев"З.Г.,"2014

" " " " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

95"


ДИСТАНЦИОННОЕ"ЗОНДИРОВАНИЕ"/"REMOTE"SENSING" УДК"

528.85;"519.2"

" "

"

"

Агаев"Ф.Г."/"Agayev"F.G." Халафов"Р.В."/"Khalafov"R.V." Джавадов"Н.Г."/"Javadov"N.G." "

ОПТИМАЛЬНАЯ ПОФРАГМЕНТНАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ЗАШУМЛЕННЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ПО РАЗНОСТНОМУ ИНФОРМАЦИОННОМУ КРИТЕРИЮ "

"" OPTIMAL FRAGMENTARY CLASSIFICATION OF NOISY IMAGES OF REMOTE SENSING ON SUBTRACT TYPE INFORMATION CRITERION ""

"

,

Аннотация:,В"настоящей"статье"сформулирована"и" решена" задача" оптимальной" пофрагментальной" классификации" зашумленных" изображений" дистанционного" зондирования" по" разностному" информационному" критерию." Предложен" метод" пофрагментной" классификации" изображений" с" использованием" меры" Манхеттена" в" той" модификации," когда" раздельно" по" элементарным" признаковым" подпространствам" осуществляется" классификация" по" классам" информативности." Сформулирована" и" решена" задача" оптимизации" предложенного" метода" в" смысле" нахождения" такого" правила" классификации," при" которой" мера" Манхеттена" для" выбранного" элементарного" подпространства" применительно" к" рассматриваемому" фрагменту" достигает" минимальной"величины." "

Ключевые, слова:, оптимизация;" классификация;" информативность;" дистанционное" зондирование;" изображения;"шумы"

,

Abstract:, In" the" paper" the" task" of" optimum" fragmentary" classification" of" noisy" images" of" remote" sensing" on" subtraction" based" information" criterion"is"formulated"and"solved."The"method"for" fragmentary" classification" of" images" using" the" Manhattan" dimension" is" suggested." The" modification" of" used" dimension" provides" for" classification" on" information" classes" differentially" on" elementary" signature" subspaces." The" task" of" optimization" of" suggested" method" is" formulated" and"solved."The"solution"allows"to"determine"such" a" rule" of" classification" upon" which" the" Manhattan" dimension" for" chosen" elementary" subspace" in" application" to" studied" fragment" reaches" the" minimum"value."

"

Keywords:" optimization;" classification;" informativeness;"remote"sensing;"images;"noises"

"

Одна" из" основных" особенностей" дистанционного" зондирования" заключается" в" рутинной" обработке" большого" количества" изображений," полученных" различными" техническими" средствами." При" этом" важным" вопросом" является" уменьшение" длительности" компьютерной" обработки" при" проведении" классификации." Такая" постановка" задачи" приводит" к" необходимости" повышения" эффективности" используемых" методов" классификации," одновременно" обеспечивая"их"высокую"точность." " При" проведении" классификации" данных" дистанционного" зондирования" применительно" к" фрагментам" изображения," характеризирующийся"

" "

"

определенной"степенью"зашумленности," могут" быть" использованы" как" обучаемые," так" и" необучаемые" процедуры," а" также" классификатор" работающий" по" принципу" группирования" элементов" с" минимальной" межэлементной" дистанцией" [1]." При" этом" каждый" фрагмент" изображения" относится" к" одному" из" K "классов." Выбранный" класс" должен" обладать" свойством" близости" входящих" в" него" фрагментов" в" спектральном" пространстве," содержащем" N "диапазонов." При" этом" имеется" ввиду" близость" между" информационными" оценками" степени" зашумленности" фрагментов." Известны" ряд" эффективных" алгоритмов"

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

96"


ДИСТАНЦИОННОЕ"ЗОНДИРОВАНИЕ"/"REMOTE"SENSING" определения"наиболее"близкого"класса"в" 2@х" мерном" пространстве" [2," 3]." Для" уменьшения" размерности" используемого" пространства" часто" используется"метод"главных"компонент," однако," это" может" привести" к" утрате" некоторой"исходной"информации." " Как" указывается" в" работе" [4]," классификация" изображений" включает" два"необходимых"этапа:"на"первом"этапе" определяется" основной" классификационный"признак,"например," цвет," форма" или" текстура." Во" втором" этапе" осуществляется" обучение" классификатора." В" качестве" классификатора" могут" быть" использованы" мульти@классовые" классификаторы," например" классификатор" с" K количеством" наиболее" близких" классов;" Поддерживающая" Векторная" Машина;" Искусственная" Нейронная" сеть;" Генетические" алгоритмы" и" т.д." Далее," для" составления" классов" мы" будем" использовать" информационные" оценки" для" проведения" классификации" и" классификатор" по" расстоянию." Очевидно," что" для" точной" классификации" необходимо" выбрать" меру" близости" в" смысле" меры" расстояния" между" сравниваемыми" фрагментами" изображения." При" классический" постановке" задачи" классификации" общепринято," что" если" векторы" изображений" тестирования" и" обучения" принадлежат" к" одному" и" тому" же" классу," то" расстояние" между" двумя" этими" векторами" должно" быть" минимальным," а" в" случае" принадлежности" к" разным" классам" –" максимальным." " Вкратце" рассмотрим" некоторые" меры" расстояний," которые" могли" бы" быть" использованы" при" применении" информационных" оценок" в" целях" классификации."Согласно"[4],"существует" целое" семейство" мер" расстояния," которые" сформированы" на" базе" меры" Минковского," определяемой" следующим"

" "

образом."

Если"

P = P(P1 , P2 , ... Pn ) "и"

Q = Q(Q1 , Q2 , ..., Qn )

"являются" векторами" признаков" в" n @" мерном" пространстве" признаков" (здесь" и" далее" "@" количество" спектральных" n диапазонов),"то"расстояние"Минковского" степени" P "между" двумя" этими" векторами"определится"как" "

DMink (P, Q ) = S

n

∑ Pi − Qi

S

."

"(1)"

i =1

" при" этом," если" P = 1 ," то" получаем" меру" Манхеттена;" при" P = 2 "получим" меру" Эвклида;" при" P → ∞ "получаем" меру" Чебышева." " Далее," в" настоящей" статье" мы" рассмотрим" возможность" классификации" фрагментов" изображений" дистанционного" зондирования" по" информационным" оценкам"в"признаковом""пространстве"на" базе" меры" Манхеттена," который" в" соответствии"с"(1)"при" S = 1"имеет"вид:" " "" " "

n

DMan (P, Q ) = ∑ Pi − Qi ." """""(2)" i =1

"

" Задача" классификации" фрагментов" изображения"по"классам" K i ; i =1, m "в"" n @" мерном" признаковом" пространстве" схематически" иллюстрирована" на" рис." 1" (показан" случай" одномерного" признакового" пространства" при" m = 4 ;" для"классификации"используется"оценка" информативности" на" @м" i измерительном" диапазоне," определяемая"как" " " " " " " Δ M i = M i (0) − M i (Lm ),""""""""""""(3)" " где" M i (0 ) @" исходное" количество" информации" в" фрагменте" изображений" при" нулевом" значении" искажающего" фактора" " L "(т.е." L = 0 );" " M i (Lm ) @" количество" информации" во" фрагменте" " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

97"


ДИСТАНЦИОННОЕ"ЗОНДИРОВАНИЕ"/"REMOTE"SENSING" изображения," при" максимальном" воздействии" искажающего" фактора." На" рис."1"классы"классификации"показаны"в" виде" заштрихованных" зон." Здесь" зона" 1" соответствует" такому" классу," где" искажения"сигнала"максимальны,"а"зона" 4" соответствует" классу," где" искажения" максимальны."

" "

На" основе" известной" теории" Шеннона" показатели" M i (0 )"и"" M i (Lm )"могут"быть" оценены"как" " "

"

"

"

M i (0) = N ⋅ l o g 2

U0 ," ΔU

"

"""""""(4)"

"

где" N @" количество" отсчетов" во" фрагменте" изображения;" @" U0 максимально" возможная" величина" сигнала;" Δ U @"величина"кванта."

"

" "

M i (Lm ) = N ⋅ l o g 2

"

Рис."1."Графическая"интерпретация" классификации"в"однопризнаковом" пространстве"на"основе"информационных" оценок"

где" L @" фактор," вызывающий" зашумленность" сигнала" с" максимальной" величиной""" Lm ;" U L! @" показатель" подверженности" сигнала" воздействию" шумо@" генерирующего" параметра" Lm "в" рассматриваемом"диапазоне." " С" учетом" выражений" (3)," (4)," (5)" получим" " ""

"

"

" Как" было" отмечено" выше," используемая" мера" Манхеттена" предполагает" вычисления" разности" Pi − Qi "в" n @" мерном" признаковом"

Δ M i = N l o g2

U0 ."" (6)" U 0 − U L" ⋅ Lm "

" В" качестве" шумового" фактора" может" выступать" аэрозольная" загрязненность" " атмосферы" или" насыщенность" атмосферы" водными" парами"и"т.д." Допустим,"что"оценка"(6)"вычислена"для" всех" фрагментов" изображения." Также" допускаем," что" существует" взаимно" однозначное" соответствие" между" номером" фрагмента" изображения" и" величиной" N ." В" простейшем" случае" можно" считать," что" во" фрагменте" изображения" с" порядковым" номером" N " осуществляется" N "отсчетов." Суммируя" по"всем" N "получим:" "

пространстве," где" n @" количество" измерительных" диапазонов." Далее," в" настоящей" статье" предлагается" модификация" этой" меры," при" которой" осуществляются"следующие"операции:" "

1. n @" мерное" признаковое" пространство" условно" разбивается" на" одномерные" подпространства"в"количестве" n ." 2. В" каждом" подпространстве" для" классификации" фрагментов" изображения" вычисляется" разность" (3)." 3. Вычисляется"сумма"разностей"по"всем" фрагментам"изображений." 4. Находится" условие" минимизации" вычисленной"суммы"разностей." "

U 0 − U L# ⋅ Lm "(5)" ΔU """""""

"

N mi

N mi

i =1

i =1

∑ Δ M i = ∑ Ni l o g 2 U

"

0

U0 ,""(7)" − U L" ⋅ Lmi

" " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

98"


ДИСТАНЦИОННОЕ"ЗОНДИРОВАНИЕ"/"REMOTE"SENSING" " "

Lmi @" максимальная" величина"

где"

−N ⋅

фактора,"вызывающего"зашумленность"в" i @"м"фрагменте"изображения." " Введем"на"рассмотрение"функцию" " "" " " " """"""""(8)" Lmi = f (N i )," "

"

"

Lm (N ) = −

которая" характеризует" взаимосвязь" N i "

" С" учетом" выражений" (10)" и" (14)" получим" " "

"

"

Nm a x 0

"

U0 N ⋅l o g 2 dN """""(9)" U 0 − U L" ⋅ Lm (N )

"

"

Введем" на" рассмотрение" ограничительное"условие" " " "

C = const ." "(10)"

"

"

" Условие" (10)" физически" обуславливает" суммарное" ограничение," налагаемое" на" шумогенерирующий" фактор" Lm ." "" " Учитывая" выражения" (9)" и" (10)" можно"составить"уравнение"безусловной" вариационной"оптимизации" " Nm a x

N ⋅ l o g2

0

U0 dN + U 0 − U L$ ⋅ Lm ( N )

"

"(11)"

Nm a x

U L" ⋅ N

[− U L" ⋅ C + U 0 N m ] ⋅ 2 ⋅ l n 2

"

."""""(15)"

"

Из"выражений"(15)"и"(13)"получим""

' C U0 Lm = 2 N %% 2 − & N m N m U L! "

$ U0 "+ " U ! (16)" L """"" #

Можно" показать," что" при" решении" (16)" функционал" (11)" достигает" минимума." Для" этого" достаточно" взять" производную" выражения" (13)" по" Lm (N ) " и" убедиться," что" она" всегда" положительна." " Таким" образом," при" решении" (16)" предлагаемая" модификация" меры" Манхеттена" достигает" минимальной" величины," т.е." (16)" является" правилом" классификации."Согласно,"этому"правилу" эффективная" классификация" всех" фрагментов," в" смысле" достижения" минимальной" величины" функционала" (11)"может"быть"достигнута"при"условии" выполнения"условия"(16)." " Классификация" фрагментов" изображения" в" других" признаковых" подпространствах" по" информативному" признаку" может" быть" осуществлено" в" аналогичном" порядке," предварительно" определив"для"этого"показатель" U L! "для"

0

M 01 =

λ=

2 m

"

Nm a x

∫ Lm (N )dN = С;

U N + 0 .""""""""""(14)" λ ⋅ l n 2 U L!

"

и" Lmi " Переходя" на" непрерывную" форму" . записи"выражение"(7)"запишем"в"виде"

"

Из"выражения"(13)"имеем"

"

M0 =

U L# + λ = 0 .""""(13)" $%U 0 − U L# ⋅ Lm ( N ) &'l n 2

Lm ( N ) dN

0

" где"" λ @"множитель"Лагранжа." " Согласно" условию" Эйлера," функция" "приводящая" "к" Lm (N ) M 01 экстремальной" величине" должна" удовлетворять"условию" "

$ ' U0 d & N ⋅ l o g2 + λ Lm ( N ) ) U 0 − U L# ⋅ Lm ( N ) &% )( = 0 ."""(12)" d Lm ( N )

данного" диапазона." Очевидно," что" в" каждом" диапазоне" будет" получено" собственное" правило" оптимальной" классификации" по" информационному" признаку," обеспечивающее"

"

С" учетом" выражений" (11)" и" (12)" получим" " " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

99"


ДИСТАНЦИОННОЕ"ЗОНДИРОВАНИЕ"/"REMOTE"SENSING" минимальное" значение" функционала" (11)"в"данном"диапазоне." " В" заключение" сформулируем" основные" выводы" и" положения" проведенного"исследования:"

" "

"

"

Литература,

1.

1. Предложен" метод" пофрагментной" классификации" изображений" с" использованием" меры" Манхеттена" в" той"модификации,"когда"раздельно"по" элементарным" признаковым" подпространствам" осуществляется" классификация" по" классам" информативности." 2. Сформулирована" и" решена" задача" оптимизации" предложенного" метода" в" смысле" нахождения" такого" правила" классификации," при" которой" мера" Манхеттена" для" выбранного" элементарного" подпространства" применительно" к" рассматриваемому" фрагменту" достигает" минимальной" величины."

"

3. Дано" математическое" обоснование" предлагаемого" метода" пофрагментной"классификации."

2. 3.

4.

"

Jensen" J.R." Unsuper" classification," in" Inductory" digital" Image" Processing" //" A" Remote" Sensing" Perspective," Prentice@ Hall," Englewood" Cliffs," NJ," 1986," pp." 215@ 222" George" N.," Sharad" W." Commutational" geometry" and" geography" //" Prof." Geog." 1984,"Vol."32,"No."3,"pp."343@354" Hodgson"M.E."Reducing"the"computational" requirements" of" the" minimum@distance" classifier" //" Remote" Sensing" of" Environment"1988,"Vol."25,"pp."117@128" Kekre"N.B.,"Sarode"T.K.,"Save"J.K."Effect"of" distance" measures" on" transform" based" image" classification" //" International" Journal" of" Engineering" Science" and" Technology" (IJEST)," 2012," Vol." 4," No." 8," pp."3729@3742" "

©"Агаев"Ф.Г.,"Халафов"Р.В.,"Джавадов"Н.Г.,"2014

" " % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

100"


ДИСТАНЦИОННОЕ"ЗОНДИРОВАНИЕ"/"REMOTE"SENSING" УДК"

" "

551."463"

"

"

Магеррамов"Э.И."/"Magerramov"E.I." Исмайлов"К.Х."/"Ismaylov"K.Kh." Джавадов"Н.Г."/"Javadov"N.G." "

АППРОКСИМАЦИОННЫЙ МЕТОД КОРРЕКЦИИ АЭРОЗОЛЬНОЙ ПОГРЕШНОСТИ ПРИ ИЗМЕРЕНИЯХ ОБЩЕГО КОЛИЧЕСТВА ВОДЯНЫХ ПАРОВ В АТМОСФЕРЕ С ПОМОЩЬЮ СОЛНЕЧНЫХ ФОТОМЕТРОВ "

"" APPROXIMATIVE METHOD OF CORRECTION OF AEROSOL ERROR UPON MEASUREMENTS OF TOTAL AMOUNT WATER VAPORS IN ATMOSPHERE BY MEANS SUN PHOTOMETERS ""

"

,

Аннотация:,В"данной"статье"рассмотрены"вопросы" коррекции" аэрозольной" погрешности" при" измерениях" общего" количества" водяных" паров" в" атмосфере" с" помощью" солнечных" фотометров." Предложен" аппроксимационный" способ" определения" коэффициентов" коррекции" в" трехволновых" солнечных" фотометрах." Показан" описательный" пример" применения" интерполяционного" и" экстраполяционного" методов" для" вычисления" корректирующих" коэффициентов." Ключевые, слова:, солнечные" аэрозоль;" водяные" пары;" интерполяция;"экстраполяция."

"

фотометры;" коррекция;"

,

Abstract:,In"the"paper"the"questions"on"correction" of" aerosol" error" upon" measurements" of" total" amount" of" water" vapors" in" atmosphere" using" are" considered." The" approximative" technique" for" determining" of" correction" coefficients" in" three" wavelengths"sun"photometers"has"been"suggested." The" explanative" example" of" utilization" of" interpolation" and" extrapolation" for" calculation" of" correction"coefficients"is"given."

"

Keywords:" sun" photometer;" aerosol;" water" vapors;"correction;"interpolation;"extrapolation."

" "

" "

Хорошо" известно," что" водяные" пары"в"атмосфере"играют"значительную" роль" в" климатообразовании," в" энергетическом" балансе" атмосферы," а" также" в" общем" гидрологическом" цикле" планеты." Кроме" вышеуказанных" «нормальных»" функций," водяные" пары" являются" основным" фактором," приводящим" к" образованию" «парникового" эффекта»." Водяные" пары" также" являются" мощным" мешающим" фактором" при" проведении" дистанционного" зондирования" как" активным,"так"и"пассивными"способами." Все" вышеуказанное" показывает" насущную" необходимость" и" актуальность" проведения" измерений" общего" количества" водяных" паров" в" атмосфере." Измерение" водяных" паров" дистанционным" методом" может" быть"

осуществлено" с" помощью" следующих" устройств"и"систем:" 1. 2. 3.

"

Микроволновые"радиометры;" GPS"системы;" Солнечные"фотометры."

"

Основополагающим" физическим" принципом," используемым" в" микроволеовых"радиометрических"и"GPS" измерениях" является" задержка" электромагнитной" волны" микроволнового" диапазона" в" упругой" среде," каковой" являются" водяные" пары." Что" касается" солнечных" фотометров," то" здесь" базовым" физическим" принципом" является" абсорбционная" спектрометрия" с" использованием" длин" волн" поглощения"водяных"паров." Хорошо"известно,"что"в"видимом"и"в" близком" инфракрасном" диапазонах" такими" длинами" волн" являются" следующие:"630"нм;"860"нм"и"940"нм." " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

101"


ДИСТАНЦИОННОЕ"ЗОНДИРОВАНИЕ"/"REMOTE"SENSING" Наиболее" широкомасштабным" мероприятием" по" измерению" общего" количества" водяных" паров" является" измерения," проводимые" в" пределах" всемирной"сети"аэрозольных"измерений" AERONET," состоящий" из" более," чем" 300" наземных" автоматических" станций," оснащенных" многоканальным" солнечным" фотометром" французского" производства" CIMEL." Измерения" общего" количества" паров" воды" в" сети" AERONET" осуществляются" " с" использованием" линии" поглощения" водяных" паров" на" длине"волны"940"нм"(рис."1)."

" "

фотометра"на"длинах"волн"940"нм"и"942" нм;" " k @" постоянный" коэффициент;" τ a (940 ), τ a (942 ) @" оптическая" толщина" аэрозоля"на"длинах"волн"соответственно" 940" нм" и" 942" нм;" τ wv (940 )@" оптическая" толщина" водяных" паров" в" атмосфере" на" длине" волны" " " " " 940" нм;" τ (942) @" оптическая" толщина" атмосферы," за" исключением" аэрозоля," на" длине" волны" 942"нм." Далее,"вычисляется"отношение" "

γ=

"

⋅e

I ( 940 ) I 0 ( 940 ) = ⋅ I ( 942 ) I 0 ( 942 )

." """"""(3)"

−#$τ a ( 940)−τ a ( 942)+τ wv ( 940)−τ ( 942)%&

"

Учитывая,"что""τ a (940 ) ≈ τ a (942 ),"а" b

также"τ wv (940) = a ⋅ (m ⋅W ) [1] ,""где" a "и" b @" постоянные" коэффициенты;" W @" общее" количество" водяных" паров;" τ (942) ≈ 0 ,"получим" "

"

b

a(mW ) = l n

I 0 (940 ) ," """""""""(4)" τ ⋅ I 0 (942 )

"

Рис."1."Пояснение"принципа"измерения" общего"количества"водяных"паров"в" атмосфере"

Из" выражения" (4)" окончательно" получаем"

"

"

W=

"

Принцип" измерения" общего" количества" водяных" паров" в" сети" AERONET" с" помощью" солнечных" фотометров" схематически" показан" на" рис." 1." Осуществляются" солнечно@ фотометрические"измерения"оптической" толщины"атмосферы"на"длинах"волн"940" нм" и" 942" нм." Соответствующие" сигналы" на" выходе" фотометра" могут" быть" оценены"как"

I (940) 1 1 b ." ln 0 m a γ ⋅ I 0 (942)

"(5)"

"

Таким" образом," формула" (5)" позволяет" проводить" двухволновые" измерения" общего" количества" водяных" паров"в"атмосфере." Следует" отметить," что" точность" вычислений"значения" W "по"формуле"(5)" является" невысокой" и" одной" из" причин" тому" является" ненадлежащий" учет" влияния"атмосферного"аэрозоля." Наиболее" точный" учет" влияния" аэрозоля" достигается" в" трехволновых" солнечных" фотометрах" с" двухпараметрической" коррекцией," впервые"предложенных"а"работах"[2"–"4]." Вкратце," общая" идея" построения"

"

I (940 ) = k ⋅ I 0 (940 )e −[τ a (940 )+τ wv (940 )] ,""""(1)"

I (942 ) = k ⋅ I 0 (942 )e −[τ a (942 )+τ (942 )] ,""""(2)" "

где" I (940 ), I (942 ) @" соответственно," сигналы" на" выходе" солнечного" " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

102"


ДИСТАНЦИОННОЕ"ЗОНДИРОВАНИЕ"/"REMOTE"SENSING" трехволновых" солнечных" фотометров" с" двухпараметрической" коррекцией" заключается" в" следующем." Проводятся" солнечно@фотометрические" измерения" на"длинах"волн" λ1 , λ2 , λ3 "(рис."2)." Далее," осуществляется" следующее" параметрическое"преобразование"

" "

"

z=

I

k1 1

(λ1 )⋅ I 3k (λ3 ) ,"""""""""""""""(6)" I 2 (λ2 ) 2

"

где" k1 "и" k 2 коэффициенты."

@"

корректирующие"

"

Рис."2."Схематическое"представление" выбора"длин"волн"в"трехволновом" фотометре"

"

"

Написав" уравнения," подобное" (1)," (2)" для" длины" волны" λ1 , λ2 , λ3 "с" учетом" выражения"(6)"при" k = 1"получим" " "

z=

I

k1 0

(939)⋅ e

− [τ a (939 )+τ (939 )]k1

⋅ I 0k 2 (942) ⋅ e − [τ a (942 )+τ (942 )]k 2

I 0 (940) ⋅ e − [τ a (409 )+τ w (940 )]

"

Для" удобства" дальнейшего" анализа" примем" следующие" упрощающие" предположения:"

"

(7)"

τ a = τ af + τ ac ,"""""""""""""""""""""(9)" "

где"

" "

."

τ (939) = τ (942) = 0 .""""""""""""(8)"

τ af

@"

оптическая"

толщина"

мелкодисперсной"фракции"аэрозоля;"τ ac @" оптическая" толщина" крупнодисперсной"фракции"аэрозоля." С" учетом" условий" (8)" и" (9)," выражение" (7)" приобретает" следующий" вид"

Далее," в" первом" приближении," полагаем," что" имеет" место" следующее" разложение" " "

z=

I

k1 0

k2 0

(939)⋅ I (942) ⋅ e −τ I 0 (940)

a (939 )⋅ k1 − k 2 τ a (942 )+τ w (942 )+τ a (940 )

." """"""""(10)"

"

В" полученном" выражении" (10)" условие" взаимной" компенсации" измеренных" значений" атмосферного" аэрозоля"имеет"следующий"вид"

"

С" учетом" выражений" (9)" и" (11)" получим"следующую"систему"уравнений"

"

k1τ a (939 ) + k 2τ a (942 ) = τ a (940 )"(11)" " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

103"


ДИСТАНЦИОННОЕ"ЗОНДИРОВАНИЕ"/"REMOTE"SENSING" "

"

" ," "

" "

"

" "

"

k1τ af (939 ) + k 2τ af (942 ) = τ af (940 ) " "

( )

(12)" "

следующие"операции:" " 1." Устанавливаются" длины" волн" λij ;" где" i = 1, 2, 3 ;" j = 1, n ;" при" этом"

k1τ ac (939 ) + k 2τ ac (942 ) = τ ac (940 )

" ." "

коэффициентов," при" проведении" последовательных"измерений"на"длинах" волн" λ j , j = 1, n "следует" осуществить"

( )

" " (13)" " Заметим," что" уравнения" (12)," (13)" являются" математическим" условием" взаимной" компенсации" отдельных" дисперсных"составляющих"аэрозоля." Хорошо" известно," что" оптическая" толщина" атмосферного" аэрозоля" τ a (λ )" может" быть" вычислена" по" формуле" Ангстрома"

индекс" i "показывает" номер" трех" длин" волн," необходимых" для" проведения" на" длине"волны"поглощения"водяных"паров" под" номером" j ." Порядок" выбора" длин" волн"для"случая" n = 3 "показана"в"табл."1." " Таблица"1" Таблица"значений"длин"волн" λij "

"

τ a (λ ) = β ⋅ λ

−α

,"""""""""""""""""(14)"

i"

"

где" β @" аэрозольная" мутность" атмосферы,"определяемая"как"

1" 2" 3"

"

β = τ a (λ ); λ =1 мкм,"

где λ @" длина" волны" в" мкм," α @" показатель"Ангстрома." Формулу" (14)" запишем" раздельно" для" мелкодисперсных" и" крупнодисперсных"составляющих" "

"

" "

"

kλ kλ

" −α f 2 3 −α c 2 3

+k λ +k λ

" −α f ," 2 −α c 2 ."

=λ =λ

−α f 11 −α c 11

k11 ⋅ λ k11 ⋅ λ

" " "

−α f 31 −α c 31

+ k 21 ⋅ λ + k 21 ⋅ λ

" −α f ,"""""(20)" 21 −α c 21 ."""""""(21)"

=λ =λ

"

3." Осуществляется" переход" на" длины" волн" столбца" 2" или" 3." Для" определения" корректирующих" коэффициентов" k12 "и" k 22 "составляется" система"уравнений,"аналогичная"системе" (20),"(21)." В" случае" применения" экстраполяционного" аппроксимационного" метода" составляется" система" уравнений," аналогичная"(20),"(21)."

С"учетом"выражений"(12),"(13),"(16)," (17)" нетрудно" получить" следующую" систему"уравнений" −α f 1 1 −α c 1 1

930"нм" 940"нм" 950"нм"

определяются"значения" k11"и" k 21."

"

"

810"нм" 820"нм" 830"нм"

"

τ af (λ ) = β f ⋅ λ ,""""""""""""""""""(16)" τ ac (λ ) = β c ⋅ λ−α c ." """""""""""""""""(17)"

"

710"нм" 720"нм" 730"нм"

нм"

система" уравнений" (20)," (21)" для" длин" волн" столбца" (табл." 1)" j = 1 "и"

−α f

"

3"

λ = 940"

" " 2." Приведен" поясняющий" пример" использования" α f "и" α c решается"

"""(15)"

"

"

""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" 1" 2" λ = 720 " λ = 820" нм" нм"

j"

"

""""""(18)" """""(19)"

"

Рассмотрим" предлагаемый" аппроксимационный" метод" коррекции" влияния" аэрозоля" при" проведении" измерений" общего" количества" водяных" паров" на" длинах" волн" λ1 = 720 "нм;"

"

−α

λ2 = 820

"нм;" λ3 = 940 "нм." Согласно" предлагаемому" аппроксимационному" вычисления" корректирующих"

" "

−α

−α

k12 ⋅ λ12 f + k 22 ⋅ λ32 f = λ22 f ,""""(22)" −α c −α c k12 ⋅ λ12 + k 22 ⋅ λ32 = λ−22α c .""""""(23)"

" "

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

104"


ДИСТАНЦИОННОЕ"ЗОНДИРОВАНИЕ"/"REMOTE"SENSING" После" решения" системы" уравнений" (22)," (23)" строятся" графики" корректирующих" коэффициентов" в" зависимости" от" номера" текущей" длины" волны"поглощения"водяных"паров." В" качестве" примера" на" рис." 3" показан" применение" экстраполяционного" метода" определения" корректирующих" коэффициентов." Как" видно" из" представленного" рисунка," вычисленные" точки" s1 "и" s 2 ," где" s1 = (k11 ; j = 1) ;"

" "

интерполяционные" точки" s 2 , s5 ," ординаты" которых" являются" искомыми" коэффициентами"коррекции."" Таким" образом," использование" операций" интерполяции" и" экстраполяции" позволяет" существенно" уменьшить" объем" вычислений," необходимых"для"определения"значений" корректирующих"коэффициентов." В" заключение" сформулируем" основные" выводы" и" положения" проведенного""исследования:" "

s 2 = (k12 ; j = 2)

"образуют" прямую" линию" 1," экстраполяция" которого" до" значения" j = 3 "позволяет" вычислить"

1.

корректирующие" коэффициенты" k13 "и"

2.

k 23 ." Аналогично" вышеописанному" при" применении" интерполяционного" аппроксимационного" метода" составляется"система"уравнений"

"

Литература,

"

−α

−α

−α

k13 ⋅ λ13 f + k 23 ⋅ λ33 f = λ23 f ," (24)" −α c −α c k13 ⋅ λ13 + k 23 ⋅ λ33 = λ−23α c ."""""""""""(25)"

"

1. Alexandrov" M.D.," Scimid" B.," Turner" D.D.," Cairus" B.," Oines" X.," Lacis" A.A.," Gutman" S.I.," Westwater" E.R.," Smirnov" A.," Eilers" J." Columnar" water" vapor" retrievals" from" multifilter"rotating"shadow"band"radiometer" data" //" Journal" of" Geophysical" Research," v." 114," D02306," doi:" 10.1029/2008JD010543," 2009" 2. Асадов" Х.Г.," Исаев" А.А." Общая" теория" трехволновых" озонометрических" измерений" //" Измерительная" техника," 2005,"№"8,"с."66@68." 3. Асадов" Х.Г.," Сулейманов" Ш.Т." Синтез" трехволновых" измерителей" малых" компонентов" атмосферы" //" Метрология," 2007,"№"9,"с."3@10." 4. Asadov" H.H.," Syleymanov" Sh.." Synthesis" of" multi@wavelengths" corrected" meters" of" low" gas" components" in" UV" band" /" XIV" International" Symposium." Atmospheric" and" Ocean" Optics." Atmospheric" physics." Buryatiya"2007."Abstracts"–"Tomsk:"Institute" of"Atmospheric"Optic"SB"RAS,"2007,"p."162."

"

"

Предложен" аппроксимационный" способ" определения" коэффициентов" коррекции" в" трехволновых" солнечных"фотометрах." Показан" описательный" пример" применения" интерполяционного" и" экстраполяционного" методов" для" вычисления" корректирующих" коэффициентов."

"

Рис."3."Графическая"интерпретация" аппроксимационного"метода" вычисления"коэффициентов"коррекции" "

После" решения" системы" уравнений" (24)," (25)" вычисляются" коэффициенты" коррекции" k13 "и" k 23 ." Далее," строятся" кривые" 1" и" 2" путем" соединения" точек" s1 , s3 "и" s 4 , s 6 "прямыми" линиями" 1" и" 2" (рис." 3)." По" пересечению" этих" линий" перпендикуляром" j = 2 "находятся"

"

©"Магеррамов"Э.И.,"Исмайлов"К.Х.," Джавадов"Н.Г.,"2014" % " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

105"


ДИСТАНЦИОННОЕ"ЗОНДИРОВАНИЕ"/"REMOTE"SENSING" УДК"

551.510;"535"

" "

"

"

Мамедбейли"А.Г."/"Mamedbeyli"A.G." Исмайлов"К.Х."/"Ismaylov"K.Kh." Сафаралиев"З.Г."/"Safaraliev"Z.G." "

ВОПРОСЫ ОПТИМИЗАЦИИ АДАПТИВНЫХ СОЛНЕЧНЫХ ФОТОМЕТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ АЭРОЗОЛЯ И ВОДЯНЫХ ПАРОВ В АТМОСФЕРЕ "

QUESTIONS ON OPTIMIZATION OF"" ADAPTIVE SUN PHOTOMETRIC MEASUREMENTS OF AEROSOL AND WATER VAPORS IN ATMOSPHERE ""

"

,

Аннотация:, В" настоящей" статье" рассмотрены" некоторые" вопросы" оптимизации" адаптивных" солнечных" фотометрических" измерений" аэрозоля" и" водяных" паров" в" атмосфере." Осуществлена" оптимизация" процесса" адаптивного" измерения" оптической" толщины" атмосферного" аэрозоля" с" помощью" солнечного" фотометра" с" учетом" наложенных" ресурсных" ограничений." Также" оптимизирован" процесс" адаптивного" измерения" водяных"паров"в"атмосфере"с"помощью"солнечного" фотометра" с" учетом" наложенных" ресурсных" ограничений." "

Ключевые, слова:, оптимизация;" аэрозоль;" водяные"пары;"солнечный"фотометр;"измерения"

,

Abstract:, In" the" paper" some" questions" on" optimization" of" adaptive" sun" photometric" measurements" of" aerosol" and" water" vapors" in" atmosphere" are" considered." The" optimization" of" the" process" of" measurement" of" atmospheric" aerosol’s" optical" depth" by" help" of" sun" photometer" taking" into" account" the" imposed" resource" limitations"has"been"carried"out."The"optimization" of"the"process"of"adaptive"measurements"of"water" vapors" in" atmosphere" by" help" of" sun" photometer" taking" into" account" the" imposed" resource" limitations"has"been"carried"out."

"

Keywords:" optimization;" aerosol;" water" vapors;" sun"photometer;"measurements"

"

Хорошо"известно,"что"процесс"сбора" измерительных" данных" во" времени" всегда" сопровождается" определенными" ограничениями," накладываемыми" или" на" время" проведения" измерительного" эксперимента," или" на" материально@ технические" средства," используемые" в" процессе" измерения." Система" дистанционного" зондирования," работающая" в" адаптивном" режиме," изменяет" скорость" сбора" данных" для" регистрации" наиболее" интересных" и" аномальных"данных,"соблюдая"при"этом" ограничения," наложенные" на" энергетические" и" другие" ресурсные" показатели." При" этом" реализация" адаптивного" режима" всегда" связана" с" определенными" трудностями," вызванными" отсутствием" в" системе" данных" о" характере" исследуемого" объекта," а" также" ограниченными" возможностями" " управления" процессом" измерения." Часто" указанная" проблема" рассматривается" с" точки" зрения" теории"

" "

"

информации" или" разрабатывается" вероятностная" модель" процесса" сбора" данных" и" процедура" оптимизации" этого" процесса." При" этом" учитывается" стационарные" и" нестационарные" свойства" процесса," зашумленность" получаемого" сигнала" дистанционного" зондирования" и" др." факторы." Для" построения" адаптивных" сенсоров" для" работы" в" сетевых" структурах" мониторинга" окружающей" среды" обычно" применяются" измерители" с" возможностью" самоперестройки" и" самоограничения."В"этом"случае"высокая" эффективность"работы"мониторинговых" сетей" достигается" за" счет" адаптивного" измерения" при" соблюдении" ограничений" на" выделенные" энергетические" ресурсы" или" на" ширину" полосы" используемых" частот." При" этом" во" временных" промежутках" отсутствия" интересных" или" аномальных" признаков" в" изучаемой" сцене" скорость" сбора"

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

106"


ДИСТАНЦИОННОЕ"ЗОНДИРОВАНИЕ"/"REMOTE"SENSING" информации" уменьшается," а" при" появлении" таких" признаков" увеличивается." Адаптивный" метод" сбора" данных" также" включает" проблему" «активного" обучения»," применения" статистических" моделей" для" выработки" таких" решений," при" которых" можно" было" бы" достичь" максимального" количества" измерительной"информации." Адаптивное" управление" фотометрическими" устройствами" широко" применяются" в" дистанционном" зондировании"атмосферы"[1@3]." В" работе" [1]" рассматривается" возможность" построения" адаптивного" Фурье@спектрометра" с" применением" предложенного" принципа" адаптивно" сменяемой" характеристики" фильтрации" в" различных" временных" промежутках." Такое" построение" устройства" позволяет" значительно" уменьшить" объем" вычислений," необходимых" для" работы" устройства" и" построить" интегрированные" конструкции" систем" выделения"спектральных"сигнатур." В" работе" [2]" рассматривается" возможность" построения" адаптивных" двухрешатчатых" систем" лазерной" спектроскопии," применяемых" в" молекулярных" исследованиях." Адаптивное" построение" системы" позволяет" исключить" апостериорную" обработку" данных," сложную" фазочувствительную" электронику," требуемую"экспертную"оценку"в"области" частотной"метрологии." В" работе" [3]" сообщается" о" разработке" адаптивного" фотометра," предназначенного" для" анализа" эмиссионного" спектра" пламени" исследуемого" вещества." В" этом" устройстве" применен" адаптивный" алгоритм" фильтрации," позволяющий" достичь" высокого" отношения" сигнал/шум" на" выходе" фотометра" несмотря" на" большую" величину" постоянного" времени" фотоприемника" и" значительного" временного" дрейфа" сигнала."

" "

Принципы" адаптивного" управления"также"находят"применение"в" солнечной"фотометрии."Как"указывается" в" работе" [4]," в" целях" адаптивного" управления"режимом"работы"фотометра," измеряющего" оптическую" толщину" облаков" используется" принцип" адаптивного" выделения" порогов" в" отношении"характеристик"ослабленного" сигнала"рассеяния." Таким" образом," как" видно" из" вышеизложенного" краткого" обзора" областей" применения" принципа" адаптивного" управления" в" фотометрии," такое" управление" позволяет" достичь" высокой" эффективности" опто@ электронных" средств" фотометрии" и" спектрометрии." Далее," в" настоящей" статье" мы" рассмотрим" возможность" проведения" адаптивных" измерений" различных" компонентов" атмосферы" с" помощью" солнечного"фотометра." В" общем" случае" процесс" солнечно@ фотометрических" измерений" может" быть" выражен" с" помощью" следующего" интегрального"уравнения" " λ2

"

Φ1 ( m ) = ∫ E0 ( λ ) ⋅ λ1

,"

"""""(1)"

⋅S ( λ ) e x p %&−m⋅ τ ( λ )'( d λ "

где" E0 (λ ) @" внеатмосферное" излучение" на" длине" волны" λ ;" S (λ ) @" аппаратная" функция" или" чувствительность;" m @" оптическая" воздушная" масса;" τ (λ ) @" оптическая" толщина" атмосферы;" λ1 , λ2 @" пределы" полосы" длин" волн," в" пределах" которого"осуществляются"измерения." Допустим," что" солнечным" фотометром" следует" проводить" измерения" оптической" толщины" аэрозоля,"значения"которой"изменяются" в" широких" пределах." Примем," что" с" целью" ограничения" появления" избыточных"разрядов"кодовых"слов"при" преобразовании" достаточно" сильных" входных" световых" сигналов" задается" " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

107"


ДИСТАНЦИОННОЕ"ЗОНДИРОВАНИЕ"/"REMOTE"SENSING" интегральное" ограничение" чувствительность"фотометра" "

"

"

"

на"

" "

"

С" учетом" выражений" (6)" и" (8)" имеем" "

− m ⋅ e x p [− mτ (S )]⋅ E0 S + γ = 0 .""""(9)"

τ m ax

∫ S (τ )dτ = C1 ; C1 = const ."""""""""(2)"

"

"

Из"выражения"(9)"находим"

0

"

"

Если" S (τ ) "является" монотонной" и" непрерывной"функцией,"то"верно"также" " S m ax

"

"

"

τ (s ) =

"

"

Обозначив"

∫ τ (S )dS = C2 ; C2 = const ,"""(3)"

"

"

0

где"

[

τ (S ) = S (τ )

" "

] ."

"

"

"

& ( A1 − C2 ) m # ! ." """""""(12)" S ma x %$ "!

" "

С" учетом" выражений" (12)" и" (9)" получаем" "

Используя" выражения" (3)" и" (5)" составим" уравнение" безусловной" вариационной"оптимизации"

τ (S ) =

"

"

E0 ⋅ S e x p %&−m⋅ τ ( S )'( dS + ""(6)"

0

Sm a x

"

τ ( S ) dS

0

"

где" γ @"множитель"Лагранжа." Уравнение" (6)" запишем" следующем"виде"

"

в"

Sm a x

∫ F1 (E0 , S , m,τ , )dS ."

"""""(7)"

0

"

Хорошо" известно," что" функционал" Φ1 (m ) "достигает" экстремума" по"

τ (s )opt

,"

удовлетворяющей"

следующему"условию" "

"

"

"

"

dF1 (E0 , S , m,τ , γ ) = 0 ." dτ (S )

d 2 F (E0 , S , m,τ , γ ) = m 2 ⋅ e x p [− mτ (S )]."""""(14)" 2 dτ (S ) "

Таким" образом," решение" (13)" приводит" функционал" (6)" к" его" минимальной" величине." Отсюда" можно" сделать" качественный" вывод" о" том," что" функционал" Φ1 (m ) "при" проведении" адаптивных" измерений" достигнет" наибольшей" величины" в" том" случае," если" между" τ "и" S "будет" установлена" обратная"зависимость." Рассмотрим" аналогичную" задачу" адаптивного" измерения" водяных" паров." Хорошо" известно," что" оптическая" толщина" водяных" паров" в" атмосфере" определяется"как"

"

Φ11 (m ) =

# m E0 S 1 & .""(13)" ln$ m % e x p [( A1 − C2 )]!"

Для" выяснения" типа" экстремума," получаемого" при" решении" (13)" находим" 2@ю"производную"(6)."Имеем"

Sm a x

функции"

1 l n (m ⋅ E ⋅ S )," """"(11)" m

γ =e x p $

0

"

"

"

"

с"учетом"ограничительного"условия"(3)"и" выражения"(10)"находим"

∫ E0 ⋅ S e x p [− m ⋅τ (S )]dS .""(5)"

Φ11 ( m ) =

"

"

Sm a x

Φ1 (m ) =

∫ 0

"(4)"

С" учетом" выражений" (2)" –" (4)" формулу" (1)" при" работе" фотометра" на" фиксированной"длине"волны"напишем"в" следующем"виде" "

" Sm a x

A1 =

" −1

1 [l n (mE0 S ) − l n γ ]."""""""(10)" m

"

""""(8)"

" " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

108"


ДИСТАНЦИОННОЕ"ЗОНДИРОВАНИЕ"/"REMOTE"SENSING" " "

τ w (λ ) = a(mW )b ,""""""

"

"(15)"

где" a "и" b @" постоянные" коэффициенты," характеризующие" опто@электронный" тракт"фотометре."" С" учетом" выражения" (15)" запишем" функционал," аналогичный" выражению" (5)"для"случая"измерения"водяных"паров"

Φ 2 (m )

выражению" (3)," условие" имеет" " "

"

"

Sm a x

∫ W (S ) dS = C3 ."""""""""""""""(17)"

"

0

"

"

С" учетом" выражений" (16)" и" (17)" функционал" безусловной" оптимизации" имеет"вид"

" Sm a x

Аналогично" ограничительное" следующий"вид:"

∫ E0 ⋅ S ⋅ e x p [− a [m ⋅W (S )] ]dS ."(16)" b

0

" "

Sm a x

Sm a x

∫ E0 ⋅ S ⋅ e x p [− a [m ⋅W (S )] ]dS + γ ∫

Φ 21 (m )

b

0

W (S ) dS ."

""(18)"

0

" Подобно" выражениям" (7)" и" (8)" имеем" "

"

Sm a x

Φ 21 (m ) =

d 2 F (E0 , S , a, m,W , b, γ ) ."""""""""(20)" =0 dW (S )

Из" условия" (20)" получаем" следующее"трансцендентное"уравнение"

∫ F2 (E0 , S , a, m,W , b, γ )dS ."(19)"" 0

"

[ [

b −1

b

− a ⋅ mb ⋅ b ⋅W (S ) ⋅ E0 ⋅ S ⋅ e x p − a mW (S ) Решение" трансцендентного" уравнения" (21)" относительно" W (S )" приближенными" методами" и" интегрирование"этого"решения"с"учетом" выражения" (17)" позволяет" вычислить" величину" γ ," значение" которой" обозначим" как" γ 0 ." В" этом" случае" уравнение" (21)" приобретает" следующий" вид:"

"

[

b

]

"

γ0 b −1

W (S )

.""""""""""(21)"

выражение" (22)" значительно" упрощается" и" принимает" следующий" вид:" " "

A1 ⋅ S ⋅ e x p [− a ⋅ m ⋅W (S )] = γ 0 ." "(23)" Из"выражения"(23)"находим"

"

"

A1 ⋅ S ⋅ e x p − a [m W (S )] =

]] + γ = 0

," "(22)" "

b

где" A1 = am ⋅ b ⋅ E0 = const ." Уравнение" (22)" является" трансцендентным"уравнением"и"не"имея" точное" аналитическое" выражение" невозможно" судить" об" оптимальном" виде" функции" W (S ) ." Однако," если" учесть," что" для" случая" проведения" измерений" водяных" паров" на" длине" волны" 870" нм" верна" оценка" b ≈ 1 ," то"

& γ # − a ⋅ m ⋅W (S ) = l n $$ 0 !! ." % A1 ⋅ S " & A ⋅S # 1 W (S ) = l n $$ 1 !! ." " am % γ 0 "

"(24)" "(25)"

"

Нетрудно" проверить," что" при" решении" (25)" функционал" (18)" достигает" минимальной" величины." Следовательно," при" проведении" адаптивных" фотометрических" измерений" водяных" паров" на" длине" волны" 870" нм" оптимальным" следует" считать" установление" обратной" " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

109"


ДИСТАНЦИОННОЕ"ЗОНДИРОВАНИЕ"/"REMOTE"SENSING" зависимости" между" параметрами" W "и" S ." "Таким" образом," проведенное" исследование"позволяет"выявить"общую" закономерность," заключающуюся" в" том," что" при" проведении" адаптивных" аэрозольных" измерений," а" также" при" измерении" водяных" паров" следует" обеспечить" обратную" зависимость" между" чувствительностью" фотометра" и" измеряемым"параметром." В" заключении" сформулируем" основные" выводы" и" положения" проведенного"исследования:"

" "

солнечного" фотометра" следует" обеспечить" обратную" зависимость" между" чувствительностью" фотометра" и"измеряемым"параметром." "

Литература, ,

1. Jiao" Y.," Bhalotra" S.R.," Kung" H.L.," Miller" D.A.B."Adaptive"imaging""spectrometer" in" a" time@domain" filtering" architecture" //" Optics"Exspress,"2003,"" Vol." 11," No." 17," pp."1960@1965" 2. Ideguchi" T.," Poisson" A.," Guelachvili" G.," Picque" N.," Hansch" T.W." Adaptive" real@ time"dual@comb"spectroscopy." 3. Holiczer" A." Adaptive" filter" for" measurement"data"processing"in"a"flame" photometer." http://proceedings.spidigitallibrary.org/ procesing.aspx?articleid=862924" 4. Barja" B.," Bennouna" Y.," Toledano" C.," Antuna"J.C.,"Cachorro"V.,"Hernandez"C.,"de" Frutos"A.,"Estevan"R."Cloud"optical"depth" measurements" with" sun@photometer" in" Camaguey" Cuba" //" Optica" Pura" Y" Aplicada," 2012," Vol." 45," No." 4," " pp." 389@ 396"

"

1. Осуществлена" оптимизация" процесса" адаптивного" измерения" оптической" толщины" атмосферного" аэрозоля" с" помощью" солнечного" фотометра" с" учетом" наложенных" ресурсных" ограничений." 2. Осуществлена" оптимизация" процесса" адаптивного" измерения" водяных" паров" в" атмосфере" с" помощью" солнечного" фотометра" с" учетом" наложенных"ресурсных"ограничений." 3. Выявлена" общая" закономерность," заключающаяся" в" том," что" при" проведении" измерений" атмосферного" аэрозоля" и" водяных" паров" с" применением" адаптивного"

"

©"Мамедбейли"А.Г.,"Исмайлов"К.Х.," Сафаралиев"З.Г.,"2014 " " " " % % % % %

%

% % % % % % % % " "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

110"


С"ЮБИЛЕЕМ"/"CONGRATULATIONS"ON"THE"ANNIVERSARY" " "

ПОЗДРАВЛЯЕМ,С,75ÄЛЕТНИМ,ЮБИЛЕЕМ,

ЕФИМОВА,ГЕННАДИЯ,НИКОЛАЕВИЧА,, ,

"

"

14" ноября" 2014" г." исполнилось" 75" лет" Геннадию" Николаевичу" Ефимову" –" известному" российскому" геодезисту," специалисту" в" области" математической" обработки"наблюдений."" Геннадий" Николаевич" родился" в" Севастополе" в" семье" служащих," в" 1963" г." окончил" МИИГАиК," получив" специальность" астрономо@геодезист." Несколько" позднее" по" завершении" специальных" курсов" получил" квалификацию" программиста" и" в" 1998" году" специалиста"по"компьютерным"сетям."" Начальная" стадия" трудовой" деятельности" Геннадия" Николаевича" протекала" в" Алма@Атинском" аэрогеодезическом" предприятии" (Предприятии" №6)" Главного" Управления" Геодезии" и" Картографии" при" Совете" Министров" СССР." Здесь" он" прошел" трудовой" путь" от" инженера" до" ведущего" разработчика" алгоритмов" и" программ" для" ЭВМ." Первым" важным" итогом" его" деятельности" явилась" программа" уравнивания" линейно@угловых" геодезических" сетей" объемом" до" 2000" пунктов."" В" 1971" году" Геннадий" Николаевич" переводится" в" Московское" аэрогеодезическое" предприятие" (Предприятие" №7)" на" должность" главного" инженера" Головного" информационно@вычислительного" центра." Здесь"он"начинает"координировать"работы"по" формированию" и" уравниванию" Европейской" астрономо@геодезической" сети" (ЕАГС)," включавшей" в" себя" сети" Восточно@ Европейской" части" СССР" и" социалистических" государств" Восточной" Европы." Его" усилиями" разработаны" методика," технология" и" алгоритм" уравнивания" ЕАГС." Решая" эту"

важную" задачу," Геннадий" Николаевич" получил" широкую" международную" известность." Следующим" важнейшим" результатом" его" деятельности" явились" уравнивания" Астрономо@геодезической" сети" (АГС)"и"Главной"высотной"основы"(ГВО)"СССР," а" позднее" России." В" это" период" Геннадий" Николаевич" являлся" заместителем" начальника" вычислительного" цеха," а" с" 1992" года" –" его" начальником." С" момента" начала" образования" Российской" Федерации" Геннадий" Николаевич" организует" и" осуществляет" работу" по" уравниванию" ГВО" стран" СНГ." Разработанная" им" программа" имеет" возможность" уравнивать" нивелирные" сети"практически"неограниченного"размера."С" 2004" по" 2010" гг." Геннадий" Николаевич" проводит" исследования" картографических" проекций" и" систем" координат" в" Институте" географии" РАН." Одновременно" он" решает" задачи" методического" и" программного" обеспечения" создания" и" поддержки" местных" систем" координат" для" линейно@протяженных" объектов." Важнейшим" результатом" работ" Геннадия" Николаевича," является" каталог" координат" АГС" в" новой" государственной" системе" СК@95." Другими" словами" Геннадий" Николаевич" является" одним" из" основных" создателей" этой" системы." В" настоящее" время" Геннадий" Николаевич" выполняет" ответственные" работы" по" определению" пунктов" АГС" в" государственной" системе" координат"ГСК@2011." Геннадий" Николаевич" Ефимов" является" Лауреатом"Премии"Ф.Н.Красовского"1983"года" и" лучшим" рационализатором" геодезии" и" картографии." За" плодотворный" труд" Геннадий" Николаевич" награжден" правительственными" наградами" Заслуженный" работник" геодезии" и" картографии" РСФСР," медалью" «850@летия" Москвы»." " За" высокие" достижения" в" производственной" и" научно@ исследовательской" деятельности," позволившей" существенным" образом" улучшить" условия" жизни" людей," он" награжден"Орденом"Почета."" Редакция" журнала" и" вся" геодезическая" общественность" от" всего" сердца" поздравляет" Геннадия" Николаевича" с" его" замечательным" юбилеем," желает" ему" крепкого" здоровья," как" физического,"так"и"творческого"долголетия,"а" также" продолжения" славных" дел" на" благо" российской"геодезии"и"картографии."

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

111"


НАШИ"АВТОРЫ"/"AUTHORS" Агаев, Фахраддин, Гюльяли, оглы," д.т.н.," проф.," директор" Института" Космических" Исследований" Природных" Ресурсов," г." Баку" /" Agaev" Fahraddin," prof.," Director" of" the" Space" Research" Institute" of" Natural" Resources," Baku," e@mail:" asadzade@rambler.ru" Алиева, Амида, Джабраил, гызы," аспирант" Национального" Аэрокосмического" Агентства," г." Баку" /" Aliyeva" Amida," graduate" student" of" the" National" Aerospace" Agency," Baku," e@mail:" asadzade@rambler.ru" Алиева, Егана, Новруз, гызы," к.т.н.," нач." отдела" Института" Космических" Исследований" Природных" ресурсов," г." Баку" /" Aliyeva" Yegana," Ph.D.," beg." Department" of" Space" Research" Institute" of" Natural" Resources," Baku," e@mail:" asadzade@rambler.ru" Василенко,А.Ю.," аспирант" кафедры" общей" и" исторической" геологии" Геологического" факультета" Киевского" национального" университета" имени" Тараса" Шевченко" /" Vasylenko"A.U.," postgraduate" student" ," The" department" of" general"and"historical"geology,"The"Faculty"of" Geology," Taras" Shevchenko" National" University"of"Kyiv,"e@mail:"an_vass@ukr.net" Джавадов, Натиг, Гаджиага, оглы," д.т.н.," профессор," Генеральный" директор" ПО" «Промавтоматика»," г." Баку" /" Javadov" Natig," Ph.D.," Professor," Director" General" "Promavtomatika"," Baku," e@mail:" asadzade@rambler.ru" Исмайлов, Камал, Хейраддин, оглы," д.т.н.," доцент" Национальной" Академии" Авиации," г." Баку" /" Ismailov" Heyraddin," Ph.D.," associate" professor" of" the" National" Aviation" Academy," Baku," e@mail:" asadzade@rambler.ru" Исмайлов, Наги, Явер, оглы," диссертант" Азербайджанской" Государственной" Нефтяной" Академии" /" Ismailov"Nagi,"dissertator"of"Azerbaijan"State" Oil" Academy," Baku," г." Баку," e@mail:" asadzade@rambler.ru" Каган, Александр, Яковлевич, –" ведущий" научный" сотрудник." Геофизический" центр" РАН" /" " Kagan"

" "

Alexandr" Yakovlevith" –" Leading" Researcher." Geophysical" Center," Russian" Academy" of" Sciences," Тел.:" +7" (495)" 930@51@39." E@mail:" v.kagan@gcras.ru" Капцюг, Виталий, Борисович," секретарь" правления" общественной" организации" «Санкт@Петербургское" общество" геодезии" и" картографии»" /" Kaptüg"Vitali"B.,"Secretary"to"the"Board"of"the" Public" organization" (NGO)" «The" St." Petersburg" Society" for" Surveying" &" Mapping»," ntk:" " " " " 8@911@706@13@28," E@mail:" vbk@ag@yandex.ru"" Кафтан, Владимир, Иванович," доктор" технических" наук," главный" научный" сотрудник" Геофизического" центра"Российской"академии"наук"/"Кaftan" Vladimir," Doctor" of" Technical" Sciences," Chief" Researcher." Geophysical" Center," Russian" Academy"of"Sciences,"Тел.:"+7"(495)"930@51@ 39."E@mail:"v.kaftan@gcras.ru""" Кужелев, П.Д.," доцент," к.т.н" Московского" государственного" университета" геодезии" и" картографии" /" Kugelev" P.D.," Associate" Professor," PhD," Moscow" State" University" of" Geodesy" and" Cartography,"E-mail:"cvj2@mail.ru" Лобанов, Александр, Анатольевич,, к.т.н.," доцент," Московский" государственный" технический" университет" радиотехники," электроники" и" автоматики" (МГТУ" МИРЭА)" /" Lobanov" Alexandr,"Ph.D.,"Associate"Professor,"Moscow" State" Technical" University" of" Radio" Engineering," Electronics" and" Automation" (MSTU"MIREA),"E@mail:"cvdisser@list.ru""" Магеррамов, Эльчин, Ибад, оглы," директор" Института" аэрогеодезии" и" картографии," г." Баку," Maharramov" Elchin," director"of"the"Institute"of"Aerial"Geodesy"and" Cartography," Baku," e@mail:" asadzade@rambler.ru" Майоров, Андрей, Александрович," доктор" технических" наук," профессор," ректор" Московского" государственного" университета" геодезии" и" картографии" /" Ph.D." Professor," Rector" of" Moscow" State" University" of" Geodesy" and" Cartography" of" Russia,"E@mail:"miigaiknir@yandex.ru""

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

112"


НАШИ"АВТОРЫ"/"AUTHORS" Мамедбейли, Ателлай, Габибулла, оглы," нач." отдела" НИИ" Аэрокосмической" Информатики," г." Баку" /" Mamedbeyli" Atellan," Department" of" Aerospace" Research" Institute" of" Informatics," Baku," e@mail:" asadzade@rambler.ru" Морозов, Владислав, Николаевич," доктор" технических" наук," главный" научный" сотрудник." Геофизический" центр"РАН"/""Morozov"Vladislav"Nikolaevith" –" Doctor" of" Technical" Sciences," Chief" Researcher." Geophysical" Center," Russian" Academy"of"Sciences,"Тел.:"+7"(495)"930@51@ 39."E@mail:"v.morozov@gcras.ru"" Певнев, Анатолий, Кузьмич," доктор" технических" наук," профессор" " кафедры"" инженерной" геодезии" МГСУ," главный" научный" сотрудник" Института" физики" Земли" РАН" /" Pevnev" Anatoly," Ph.D.," professor" of" engineering" geodesy," MGSU," chief"researcher"at"the"Institute"of"Physics"of" the" Earth," тел.:" 8@916@912@77@54," e@mail:" an.pevnev@yandex.ru" Сафаралиев, Зульфигар, Гусейнага, оглы," аспирант" Национального" Аэрокосмического" Агентства," г." Баку" /" Safaraliev" Zulfugar," graduate" student" of" the" National" Aerospace" Agency," Baku," e@mail:" asadzade@rambler.ru" Симонян, Владимир, Викторович," доцент," кандидат" технических" наук," доцент" кафедры" инженерной" геодезии" МГСУ" /" Simonyan" Vladimir," Associate" Professor," Ph.D.," assistant" professor" of" engineering"geodesy,"MGSU,"тел.:"8@915@284@ 32@47,"e@mail:"simonyan@korolev@net.ru" Татаринов, Виктор, Николаевич, –" доктор" технических" наук," заведующий" лабораторией." Геофизический" центр" РАН" /" " Tatarinov" Viktor" Nikolaevith," Doctor" of"

" "

Technical" Sciences," Head" of" the" Laboratory." Geophysical" Center," Russian" Academy" of" Sciences," nел.:" +7" (495)" 930@51@39." E@mail:" v.tatarinov@gcras.ru" Тустановская, Л.В.," Геологический" факультет" Киевского" национального" университета" имени" Тараса" Шевченко," г." Киев" /" " Tustanovskaya" L.," Geological" Department" of" the" Kiev" National" Taras" Shevchenko" University," Kiev," tustanovska@univ.kiev.ua"" Халафов, Рашад, Вахид, оглы," аспирант" Национального" Аэрокосмического" Агентства," г." Баку" /" Khalafov" Rashad," graduate" student" of" the" National" Aerospace" Agency," Baku," e@mail:" asadzade@rambler.ru"" Цветков, Виктор, Яковлевич," доктор" технических" наук," профессор," советник" ректората," Московский" государственный" технический" университет" радиотехники," электроники" и" автоматики" (МГТУ" МИРЭА)" /" Tsvetkov" Victor," doctor" of" Technical" Sciences," Professor," Advisor" to" the" Rectorat" " of" the" Moscow" State" Technical" University" of" Radio" Engineering," Electronics" and" Automation" (MSTU"MIREA),"E-mail:"cvj2@mail.ru" Шевчук,В.В.," доктор" геолого@ минералогических" наук," профессор" кафедры" общей" и" исторической" геологии" Геологического" факультета" Киевского" национального" университета" имени" Тараса" Шевченко" /Shevchuk"V.V.," doctor" of" Geological" and" Mineralogical" Sci.," Professor," The" department" of" general" and" historical" geology," The" Faculty" of" Geology," Taras" Shevchenko" National" University" of" Kyiv," e@ mail:"kzg@univ.kiev.ua""

"

" "

Международный"научно@технический"и"производственный"журнал"«Науки"о"Земле»,"№3/2014"

113"

Geoscience №3-2014  

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

Read more
Read more
Similar to
Popular now
Just for you