Глядя на Землю из космоса

Направления исследований Института оптики атмосферы СО РАН, сформулированные академиком Владимиром ЗУЕВЫМ, включали многие аспекты, связанные с взаимодействием оптического излучения с атмосферой. Институт был и остается единственной организацией в России, способной выполнить практически любые фундаментальные и прикладные исследования в этой области физики.

Владимир Евсеевич предвидел важность исследований земной поверхности и атмосферы из космоса. Еще в 1981 году в институте была создана группа, а затем и лаборатория дистанционного зондирования атмосферы космическими средствами (заведующий – В.В. Фомин). Один из наиболее ярких примеров ее работы – сложнейшие комплексные исследования, цель которых состояла в калибровке отечественных оптико-электронных приборов дистанционного зондирования земной поверхности из космоса. Задача, сформулированная космическим ведомством СССР, состояла в том, чтобы «научить» приборы превращать измеряемые в космосе параметры оптического излучения в количественные характеристики земной поверхности (например, температуру) с высокой точностью.

К сожалению, с распадом СССР в стране были свернуты работы по созданию и эксплуатации спутниковых группировок, входящих в систему дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) из космоса. Однако в нашем институте приняли решение продолжить работы, связанные с использованием спутниковых данных для изучения и мониторинга характеристик атмосферы и земной поверхности. Это было возможно только на основе зарубежных средств ДЗЗ. Получить оперативный доступ к этой информации удалось потому, что в Москве появилась частная структура, имевшая лицензию на право производства станций приема данных с метеорологических спутников NOAA (США). Обращение академика В.Е. Зуева к руководству РАН и СО РАН с предложением приобрести станцию – поддержали, средства выделили, и одну из первых таких станций в ИОА СО РАН поставила фирма «СканЭкс». В 1997 году мы начали принимать спутниковые данные, учиться их обрабатывать и даже искать им практическое применение. Очень важно, что мы не упустили время и в период отсутствия отечественных спутников ДЗЗ приобрели необходимый опыт и знания, используя зарубежные источники данных.

Таким образом, ИОА СО РАН стал одним из немногих институтов на постсоветском пространстве, где были продолжены исследования, связанные с дистанционным зондированием Земли из космоса. Это обеспечило преемственность научных кадров: сейчас в рамках этого направления работают и те, кто стоял у его истоков – В.В. Белов, М.В. Энгель, Ю.В. Гриднев, Н.В. Кабанова, так и молодые ученые – М.В. Тарасенков, А.В. Зимовая.

В 2011 году институт получил новую современную станцию приема спутниковых данных Orbital Systems 2.4 XLB, USA. Одна из важнейших научных задач, над решением которой работает наш научный коллектив, – создание программно-информационных средств атмосферной коррекции космических изображений. Даже те космические снимки, которые получены в условиях идеальной видимости, когда облака полностью отсутствуют в атмосфере, нуждаются в коррекции. В противном случае характеристики земной поверхности и расположенных на ней объектов будут определены неточно. Поэтому создание современных средств атмосферной коррекции является неотъемлемой частью работ по дистанционному зондированию Земли.

Наши успехи в решении этой проблемы признаны Российским космическим агентством, с которым ИОА СО РАН активно сотрудничает в течение нескольких лет. С 2017 года по заказу Роскосмоса в институте создается специальное программное обеспечение для атмосферной коррекции изображений земной поверхности, получаемых с возрождающейся отечественной спутниковой системы дистанционного зондирования.

С помощью разрабатываемого программного комплекса планируется увеличение точности решения целого ряда задач. В их числе: получение данных о температуре земной поверхности, необходимых для метеорологов и климатологов; раннее обнаружение различных чрезвычайных ситуаций и стихийных бедствий – лесных пожаров и наводнений (кстати, эффективность разработанного в ИОА СО РАН алгоритма распознавания очагов возгораний – выше, чем у зарубежных аналогов). Важно отметить, что еще до заключения договора с Роскосмосом эффективные алгоритмы раннего обнаружения лесных пожаров в течение более десяти лет успешно использовались для мониторинга пожароопасных ситуаций на территории Томской области. Среди других применений создаваемого ПО: мониторинг состояния различных сельскохозяйственных культур, занимающих обширные территории, распознавание различных объектов на земной поверхности с помощью изучения их отражательных свойств.

Представители Роскосмоса высоко оценили результаты, полученные нашим научным коллективом. Внедрение программного обеспечения для тематической обработки изображений земной

поверхности позволит повысить конкурентоспособность отечественных систем дистанционного зондирования Земли.

Д.ф.-м.н. Владимир БЕЛОВ,
к.ф.-м.н. Михаил ТАРАСЕНКОВ