Застосування лазерів у військовій справі

До теперішнього часу склалися основні напрямки, за якими йде впровадження лазерної техніки у військову справу. Цими напрямками є:

1.Лазерная локація (наземна, бортова, підводна).

2. Лазерна зв'язок.

3. Лазерні навігаційні системи.

4. Лазерне зброю.

5. Лазерні системи ПРО і ПКО, що створюється в рамках стратегічної оборонної ініціативи - СОІ.

 

 

Розділ 3. Геоінформаційні технології в екологічному моніторингу

1 Дистанційне зондування Землі (ДЗЗ)

Дистанційне зондування Землі (ДЗЗ) з космічних і літальних апаратів на даному етапі є однією з пріоритетних космічних технологій, що широко розвивається в розвинених країнах світу, оскільки дозволяє вирішувати поставлені завдання в сотні і тисячі разів оперативніше і дешевше, ніж при застосуванні традиційних наземних методів. Світовий комерційний ринок матеріалів ДЗЗ складає близько 1 млрд. доларів і має тенденцію щорічного зростання приблизно на 15%.

Для коректної інтерпретації матеріалів аерокосмічних зйомок необхідно проведення субсинхронних з ними наземних вимірів параметрів довкілля на незначних за площею наземних полігонах з метою побудови калібрувальних залежностей між фізичними та хімічними характеристиками рослин, грунтів, вод - з одного боку, та одержаними дистанційно спектральними яскравостями цих видів земних утворень - іншого боку.

Структура комп'ютерної обробки та використання інформації ДЗЗ повинна складатися з трьох блоків даних (дистанційних та наземних) про стан довкілля - ГІС, яка обробляє вказані дані, створюючи банки даних та обчислюючи крайові умови для моделей енергомасообміну в геосистемах -моделювання енергомасообміну в геосистемах для прогнозування екологічного стану, пошуків корисних копалин та прийняття управлінських рішень по оптимальному природокористуванню.

Слід відзначити, що подібний системний підхід до обробки інформації ДЗЗ започатковано вперше в світовій практиці саме українськими вченими, що знайшло відображення в ряді публікацій в міжнародних виданнях і отримало підтримку на останніх Міжнародних наукових форумах з ДЗЗ.

Тенденція протікання глобальних природних та техногенних процесів на Землі в останні роки характеризується зростанням несприятливого впливу на людину (повені, засухи, вулканізм та забруднення навколишнього середовища).

Збільшуються просторові масштаби, сила та динаміка цього впливу, а річні втрати від їх наслідків складають понад 100 млрд. доларів та багато тисяч життів.

Тому в останній час світовою громадськістю, міжурядовими установами та урядами багатьох країн приділяється особлива увага створенню діяльних механізмів міжнародного співробітництва з метою ефективного прогнозування та мінімізації шкідливого впливу на природу та людство подібних несприятливих природних і техногенних явищ та катастроф.

Пріоритетне місце у вирішенні схожих проблем надається методам оперативного огляду Землі у різних діапазонах електромагнітних хвиль, які здійснюються з космічних та літальних апаратів (як найбільш оперативним і економічним), тематичній комп'ютерній інтерпретації матеріалів цих зйомок з використанням ГІС-технологій з метою виявлення провісників або зародження несприятливих процесів та явищ, а також використанню одержаних даних (поряд з контактними вимірами необхідних характеристик геосистем) для математичного моделювання енергомасообміну в геосистемах для прогнозування протікання несприятливих процесів та обгрунтування оптимальних технологій мінімізації втрат від цих процесів.

Подібний міждисциплінарний підхід у міжнародному співробітництві для запобігання втрат від несприятливих природних та техногенних явищ і процесів визнано Міжнародною конференцією з систем раннього попередження природних катастроф (Потсдам, 1998) - стратегією 21-го століття.

Особлива увага приділяється використанню ДЗЗ та ГІС-технологій для обгрунтування та підтримки сталого розвитку природи.

В поточному році, коли спеціалісти з ДЗЗ входять в еру вільного комерційного розповсюдження космознімків однометрової розрізнювальної здатності (ІКОNАS) та гіперспектральних знімків, велике значення набуває розробка методів, програм та технологій фізичної інтерпретації матеріалів мультиспектральних зйомок з метою суттєвого підвищення вірогідності їх інтерпретації для одержання фізичних параметрів геосистем. У зв'язку з цим для підвищення достовірності та однозначності оцінки фізичних параметрів земних покровів за матеріалами ДЗЗ пропонується використовувати: по-перше, нові методи ДЗЗ (наприклад, SАR-поляриметрія, SАR-інтерферометрія, лазерна флюорометрія, мультиспектральні зйомки у видимому та ІЧ-діапазонах та ін.); по-друге, комбінувати дані радарних зйомок із зйомками у видимому та ІЧ-діапазонах, інтерпретуючи їх на основі принципів синергізму.

Окремого розгляду заслуговує можливість підвищення ефективності застосування дистанційних методів дослідження природних систем шляхом комплексування даних зйомок у різноманітних спектральних діапазонах. Провідні західні галузеві аналітики вважають синергетичні підходи найбільш перспективним напрямком при одержанні, обробці та інтерпретації космічної інформації.

В Центрі аерокосмічних досліджень Землі НАНУ створено ряд сучасних супутникових технологій, що дозволяють вести оперативний аерокосмічний моніторинг стану довкілля, в тому числі і внаслідок впливу добувної промисловості, а також Чорнобильської катастрофи.

Виявлення забруднення довкілля за допомогою матеріалів аерокосмічних зйомок грунтується на явищі змін спектральної яскравості рослинності у видимому діапазоні під впливом дії на рослини токсикантів (радіонуклідів, важких металів, агрохімікатів тощо).

Таким чином, фіксуючи подібні зміни яскравості рослин у часі та по площі, можна забезпечити оперативний і економічний екологічний моніторинг довкілля і запропонувати заходи по раціональному природокористуванню та обгрунтовані управлінські рішення.

Інший блок актуальних для України задач впливу експлуатації та реструктуризації вугільних шахт на довкілля може також вирішуватись більш швидко та з меншими затратами у порівнянні з традиційними наземними методами, якщо для цього залучити аерокосмічні радіолокаційні зйомки земної поверхні з метою оперативного моніторингового контролю просадок земної поверхні, підтоплення і заболочення земель та розробки на цій основі комп'ютерного розвитку вказаних процесів та заходів по обгрунтованій мінімізації впливу цих негативних процесів на розвиток довкілля.

З цією метою нами були проведені детальні аерозйомочні роботи по радіолокаційному зондуванню Західного Донбасу, де розміщені зрошувальні системи та шахтні поля. Було виявлено підтоплення значних територій за рахунок завищених норм зрошення та втратами води з каналу Дніпро-Донбас та тенденція зростання площі підтоплених земель у багатолітньому плані. На глибину залягання ґрунтових вод суттєво впливають 8 розміщених тут вугледобувних шахт з їх водовідводним господарством та з просадками земної поверхні на ділянках, де вже відпрацьовані вугільні пласти. Ці ділянки або заповнюються водами, або мають мінімальні від земної поверхні глибини залягання ґрунтових вод (до 1-2 м).

Для того, щоб оперативно визначити інтенсивність процесів сучасного просідання земної поверхні в Донбасі під час масового закриття вугільних шахт, ми залучаємо найсучаснішу технологію так званої супутникової радарної інтерферометрії, яка дозволяє визначати вертикальні переміщення земної поверхні з точністю до міліметрів за рік. Це дозволить окреслити ділянки, найбільш небезпечні для підтоплення і завчасно запропонувати управлінські заходи по найбільш раціональному та економічному природокористуванню.

З цією метою ряд співробітників проходить стажування в Інституті космічних досліджень Європейського космічного агентства в Італії, який володіє унікальним програмним забезпеченням, що дозволяє обробляти за методикою INSAR матеріали багаторічних зйомок, виконаних радарами КА ЕRS-1 i ЕRS-2.

Для підвищення ефективності впровадження нових методів, технологій та апаратури ДЗЗ у вирішенні актуальних для України природоресурсних і природоохоронних задач, враховуючи сучасні тенденції розвитку світового аерокосмічного землезнавства, доцільно передбачити більш широке використання в роботах з ДЗЗ, що проводяться в Україні:

• космознімків високої просторової розрізнювальної здатності (видимий діапазон: до 1 м - в панхромі, до 3 м - спектральні; інфрачервоний діапазон: до 10м; радіодіапазон: до 5 м);

• гіперспектральних знімків (видимий діапазон: до 100 каналів шириною до З нм; близький інфрачервоний діапазон: до 30 каналів шириною до 50 нм; радіодіапазон: до 10 каналів - від міліметрового до метрового діапазону);

• нових методів і апаратури зйомок: поляриметричні та інтерферометричні зйомки радіолокаторами з синтезованою апертурою, лазерна флюорометрія;

• нових методів і технологій комплексної комп'ютерної тематичної інтерпретації матеріалів ДЗЗ, відзнятих в різних діапазонах, що базуються на застосуванні принципів синергізму, з метою підвищення достовірності та однозначності оцінки фізичних параметрів земних покровів;

• ГІС-технологій та обробки матеріалів ДЗЗ з метою створення банків даних та наступного комп'ютерного моделювання енергомасообміну в геосистемах для вирішення задач оптимального природокористування.

2 Методи отримання інформації про об’єкти природи