Технология ресурсной оценки пастбищных угодий северного оленя по спектрозональным спутниковым данным

Авторы патента:

G01C11/00 - Фотограмметрия; топографическая съемка местности с помощью фотографирования (фотоаппараты, комбинированные с топографическими приборами, например с теодолитами, G01C 1/00,G01C 3/00,G01C 5/00,G01C 9/00; фотоаппараты для съемки местности G03B 37/00)

Владельцы патента RU 2521755:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к области рационального природопользования и может быть использовано для ресурсной оценки природных экосистем. Сущность: на основании спектрозональных спутниковых изображений, полученных из открытых источников, проводят предварительное геоботаническое картирование с построением карт запаса отдельных групп растительных кормов оленеводческих хозяйств. Собирают и анализируют архивные космические снимки для выявления климатогенных и погодных влияний на растительный покров в рассматриваемые годы или серии лет. Выполняют полевое исследование территории на модельных участках, выделенных в процессе предварительного геоботанического картирования. Указанные полевые исследования включают описание флоры и выделение доминирующих классов растительности, почв в пределах естественных и нарушенных сообществ пастбищных угодий исследуемой территории, аэровизуальное дешифрирование ландшафтных единиц и геоботанических границ в ходе вертолетных маршрутов с выявлением нарушенных площадей и сукцессионно изменяющихся фитоценозов. Оценивают точность классификации, выполненной в процессе геоботанического картирования, сопоставляя ее с материалами полевых исследований. Создают единую топографическую основу по планово-картографическим материалам, архивным данным и результатам геоботанического картирования и полевых исследований. Единую топографическую основу создают в виде отдельных векторных слоев и растровых карт с учетом гидрографической сети, изолиний рельефа, высоты (цифровой модели рельефа), производственных объектов и инфраструктуры. Затем указанные материалы интегрируют в единую геоинформационную систему и выделяют полигональную структуру хозяйственно-геоботанических контуров пастбищных угодий оленеводческих хозяйств. Выполняют итоговую поэтапную классификацию растительного покрова в программных пакетах растравой обработки спутниковых изображений. Осуществляют геоботанические картирование территории пастбищных угодий оленеводческих хозяйств, выполняя при этом оценку матрицы сходимости данных между выделенными классами растительного покрова по материалам спутниковых изображений и данными полевых исследований. В результате вышесказанного получают уточненные геоботанические карты с оцененным статистически значимым уровнем сходимости. Далее рассчитывают проективное покрытие выделенных растительных сообществ в пределах отдельных хозяйственно-геоботанических контуров пастбищных угодий оленеводческих хозяйств. Оценивают количественные характеристики запаса кормовых единиц, выбранных из ряда: лишайниковые и зеленые кустарниковые корма, зеленые травяные корма, привлекая метод декомпозиции спектральных смесей. При этом исходят из того, что доля кормовых единиц принимается пропорционально их площади в проекции на земную поверхность. Проводят оценку долей отдельных кормовых единиц. Создают пространственно-организованную базу данных, включающую в себя полигональные структуры хозяйственно-геоботанических контуров пастбищных угодий оленеводческих хозяйств и связанные с ними через персональный идентификатор атрибутивные данные о площади отдельных классов растительности внутри выделов оленеводческих хозяйств, водных поверхностей, открытых грунтов, почв нарушенных участков, о среднем запасе кормовых единиц выделов оленеводческих хозяйств. Создают хозяйственные карты запаса кормовых единиц оленеводческих хозяйств и формируют проект обустройства пастбищных угодий оленеводческих хозяйств. Технический результат: повышение точности и оперативности ресурсной оценки пастбищных угодий северного оленя. 5 ил.

Изобретение относится к области рационального природопользования, информационным технологиям, в частности к ресурсной оценке природных экосистем.

Известен «Способ картографирования земель» (Патент RU №2308679, опубл. 20.10.2007 г., приоритет от 08.09.2005 г.), в котором дешифрированием материалов аэро- и космосъемки определяют ареалы почвенных разностей, сканируют снимки земель и их топографическую основу, совмещают полученные отображения на экране компьютера, объектизируют, генерализуют, векторизуют границы земель с разными почвенными и геоморфологическими признаками, границы почвенных разностей уточняют наложением аэроснимков почвы на аэроснимки растительности, места несовпадения границ уточняют полевыми почвенными работами, разделяют земли на зоны по видам их оптимального использования, при необходимости убирают ненужные зафиксированные съемкой объекты и детали, фиксируют полученное отображение в электронном носителе. Распечатывают на бумажном носителе в требуемом виде и масштабе.

Указанный способ не позволяет производить мониторинг и инвентаризацию пастбищных угодий оленеводческих хозяйств, а также оценить запас лишайниковых и др. видов кормов.

Известен «Способ оценки распределения и запасов ресурсных и редких видов растений в пределах крупных территориальных массивов» (Патент RU №2443977, опубл. 27.02.2012 г., приоритет от 06.08.2010 г.), включающий проведение маршрутных полевых наблюдений с использованием GPS/ ГЛОНАСС навигационных приемников для фиксации участков произрастания исследуемых популяций растений, подбор и обработку материалов спутниковой съемки, выявление связи между спектральными характеристиками фиксированных участков и результатами полевых измерений, моделирование распределения и запасов с последующей проверкой полученных результатов и оценкой запасов ресурсных и редких видов растений.

Недостатком указанного способа является выполнение анализа характеристик фитоценозов только по конкретным показателям, полученным для отдельных видов ресурсных растений.

Известны технические условия по геоботаническому обследованию оленьих пастбищ (Министерство сельского хозяйства РСФСР. М.: Росземпроект, 1985. С.136.), которые включают три этапа: подготовительные работы, в процессе которых осуществляют подборку и изучение материалов геоботанического, зоотехнического, землеустроительного обследования прошлых лет, организацию использования оленьих пастбищ, а также планово-картографический материал; полевые работы (наземное обследование, аэровизуальное обследование); камеральные работы (обработка материалов и данных проведенных наземных, аэровизуальных исследований, затем обобщение материалов полученных после обработки сведений, в ходе которых определяется емкость оленьих пастбищ, уточняются данные предшествующих расчетов, вычисляется оленеемкость).

Упомянутые работы, описанные в технических условиях, являются затратными, значительно трудоемкими, полученные в ходе выполнения работ результаты, субъективны и требуют экспертных знаний.

Задача изобретения - разработка новой технологии, позволяющей выполнять оперативную инвентаризацию ресурсов пастбищных угодий северного оленя; составлять с учетом климатических особенностей проекты землепользования оленеводческих хозяйств; осуществлять подготовку на картографической основе справочных материалов для последующего проведения расчета ущерба запасам растительных ресурсов на участках, расположенных в зоне влияния промышленных объектов.

Технология ресурсной оценки пастбищных угодий северного оленя по спектрозональным спутниковым данным позволяет:

а) выполнять оперативную работу по инвентаризации пастбищных угодий оленеводческих хозяйств с использованием автоматизированных средств, оценивать состояние растительных ресурсов и их количественные характеристики;

б) выполнять тематическое картирование растительного покрова отдельных оленеводческих хозяйств;

в) оценивать запас лишайниковых и зеленых (травяные, кустарниковые) кормов в годы, различающиеся по климатическим и погодным условиям;

г) интегрировать полученные материалы в тематические базы данных;

д) минимизировать ошибку, связанную с влиянием флуктуации погодных и климатических параметров различных лет, и исключить ошибку, связанную с визуальным дешифрированием, выполняемым при аэросъемке;

е) снизить в 10-15 раз затраты за счет устранения значительной части времени аэровизуального обследования;

ж) полученные материалы активно интегрируются в ГИС-системы для дальнейшего использования;

з) проводить оперативную оценку ущерба растительным ресурсам на участках, расположенных в зоне влияния промышленных объектов (производственные участки нефтяного и газового комплекса, добычи угля и минеральных ресурсов, транспортные и трубопроводные системы).

В этом состоит технический результат.

Технический результат достигается тем, что технология ресурсной оценки пастбищных угодий северного оленя по спектрозональным спутниковым данным согласно изобретению включает:

- предварительное геоботаническое картирование с построением карт запаса отдельных групп растительных кормов оленеводческих хозяйств на основании спектрозональных спутниковых изображений, полученных из открытых источников, сбор и анализ архивных космических снимков для выявления климатогенных и погодных влияний на растительный покров в рассматриваемые годы или серии лет;

- выполнение полевого исследования территории на модельных участках, выделенных в процессе предварительного геоботанического картирования, включающее работы по классификации растительного покрова, путем описания флоры и доминирующих классов растительности, их границ в условиях градиента экологических условий, почвенных выделов в пределах естественных и нарушенных сообществ пастбищных угодий исследуемой территории и оценки точности выполненной классификации, путем сопоставления с материалами полевого исследования, аэровизуального дешифрирования ландшафтных единиц и геоботанических границ в ходе вертолетных маршрутов с выявлением нарушенных площадей и сукцессионно изменяющихся фитоценозов;

- создание единой топографической основы по планово-картографическим материалам необходимого масштаба, архивным данным и результатам, полученным от геоботанического картирования и полевого исследования, в виде отдельных векторных слоев и растровых карт с учетом гидрографической сети, изолиний рельефа, высоты (цифровой модели рельефа), производственных объектов и инфраструктуры, с последующим интегрированием материалов в единую геоинформационную систему и выделением полигональной структуры хозяйственно-геоботанических контуров пастбищных угодий оленеводческих хозяйств;

- выполнение итоговой поэтапной классификации растительного покрова в программных пакетах растровой обработки спутниковых изображений и геоботаническое картирование территории пастбищных угодий оленеводческих хозяйств с последующей оценкой матрицы сходимости данных между выделенными классами растительного покрова по материалам спутниковых изображений и данными полевого исследования. При этом получают уточненные геоботанические карты с оцененным уровнем сходимости;

- осуществление расчета проективного покрытия выделенных растительных сообществ в пределах отдельных хозяйственно-геоботанических контуров пастбищных угодий оленеводческих хозяйств;

- выполнение оценки количественных характеристик запаса кормовых единиц, выбранных из ряда: лишайниковые и зеленые кустарниковые корма, зеленые травяные корма, с привлечением метода декомпозиции спектральных смесей, исходя из того, что доля кормовой единицы принимается пропорционально их площади в проекции на земную поверхность, при этом оценку долей отдельных кормовых единиц, выбранных из ряда, проводили в соответствии с формулой

$D N_{c} = \sum_{i = 1}^{n} F_{i} * D N_{i, c} + E_{c}$

учитывая ряд ограничений:

$\sum_{i = 1}^{n} F_{i} = 1 0 \leq E_{i} \leq 1$

где DN_c- числовое выражение значения пиксела в канале с, F_i - доля i-го эталона в смеси, DN_ic - числовое выражение значений i-го эталона в смеси в канале с, n - количество эталонов, Е_с- ошибка оценки для канала с;

- создание пространственно-организованной базы данных, включающей в себя полигональные структуры хозяйственно-геоботанических контуров пастбищных угодий оленеводческих хозяйств и связанные с ними через персональный идентификатор атрибутивные данные о площади отдельных классов растительности внутри выделов оленеводческих хозяйств, водных поверхностей, открытых грунтов и нарушенных участков, среднем запасе кормовых единиц выделов оленеводческих хозяйств;

- создание хозяйственных карт запаса кормовых единиц оленеводческих хозяйств и формирование проекта обустройства пастбищных угодий оленеводческих хозяйств.

Изобретение поясняется следующими рисунками:

- на рис.1 представлены локализация модельных участков и выполненных аэровизуальных маршрутов и участков полевых исследований в пределах отдельных оленеводческих хозяйств, в частности: ОАО «Абезь», ООО «Агрокомплекс «Инта Приполярная», ОАО «Петруньское». Сверху вниз: 1 - Мыс Вылкин Нос, побережье Карского моря, 2 - долина р.Сибирчатаяха, в 2,7 км выше устья реки Сесыяю, 3 - берег оз. Тадебяямботы в месте выхода ручья Тадебяямбатывис, 4 - устье р. Фома-Ю, 5 - урочища Ручьюнюр в окр реки Бол. Роговая;

- на рис.2 - подготовленная карта растительности участка пастбищных угодий ОАО «Абезь» с выделением контуров хозяйственных выделов;

- на рис.3 - показано отношение характеристик проективного покрытия лишайникового покрова (А) и сомкнутости крон древесного яруса (Б), выполненных по спутниковым (подготовленная модель), аэровизуальным и полевым измерениям;

- на рис.4 - пример подготовленной карты запаса кормовых единиц и связанных с ней атрибутивных данные;

- на рис.5 представлена схема выполнения этапов работ.

Разработанная технология включает следующие этапы работ:

Этап I. Подбор доступных картографических материалов и предварительное тематическое картирование ландшафтных единиц и доминирующих классов растительного покрова исследуемой территории на основании спектрозональных спутниковых изображений. Наиболее часто для выполнения работ используются снимки высокого и сверхвысокого разрешения Landsat и QuickBird, полученные из открытых источников. Сбор архивных данных, опубликованных научных отчетов на территорию выполняемых работ. Для выявления климатогенных и погодных влияний на растительный покров рассматриваемого года или серии лет выполнение анализа метеорологических характеристик вегетационного периода. В ходе работы устанавливаются пары или серии изображений для последующих сравнений со сходными и различающимися характеристиками, определяемыми погодными условиями.

Этап II. Выполнение полевых исследований территории на модельных участках, подобранных по предварительной классификации. Полевые наблюдения включают описания флоры и доминирующих классов растительности, почв в пределах естественных и нарушенных сообществ пастбищных угодий исследуемого хозяйства, аэровизуальное дешифрирование ландшафтных единиц и геоботанических границ в ходе вертолетных маршрутов с акцентом на выявление нарушенных площадей и сукцессионно изменяющихся фитоценозов (Рис.1).

Этап III. Создание единой картографической основы требуемого масштаба (гидрографическая сеть, производственные объекты и инфраструктура, изолинии рельефа). Подготовка полигональной структуры контуров хозяйственных выделов.

Этап IV. Выполнение управляемой поэтапной классификации растительного покрова в программных пакетах ENVI, Erdaslmagine. В качестве источника данных выступают материалы спутниковых изображений оптического диапазона электромагнитного спектра (наиболее часто данные съемки Landsat), позиционированные полевые геоботанические описания, данные аэровизуальных вертолетных наблюдений. В ходе этапа выполняется тематическое геоботаническое картирование доминирующих контуров растительного покрова территории в масштабе до 1: 50 000 (Рис.2).

Качество подготовленных геоботанических карт оценивается на основании подготовленной матрицы сходимости между выделенными классами растительного покрова по материалам спутниковых съемок и данными полевых наблюдений. Полученные уточненные материалы используются для расчета проективного покрытия выделенных растительных сообществ в пределах отдельных хозяйственных контуров с использованием операции «Summary» в программном пакете Erdaslmagine.

Этап V. Оценка количественных характеристик запаса отдельных кормовых единиц (лишайниковые и зеленые (кустарниковые, травяные) корма). При обработке изображений используются принципы декомпозиции спектральных смесей (метод SMA, Spectral Mixed Analysis) исходя из положения, что доля компонент при этом принимается пропорционально их площади в проекции на земную поверхность. Это позволяет количественно оценить вклад отдельных компонент в отражательную способность элементов изображения. В качестве «чистых компонент» использовали параметры, полученные для открытых пологих участков. В настоящее время эффективность использования методов SMA-анализа в анализе состава кормовых ресурсов оленьих пастбищ подтверждена исследователями Скандинавии [Gilichinsky М., Sandström P., Reese Н., Kivinen S., Moen J., Nilson М. Application of national inventory for remote sensing classification of ground lichen in North Sweden // ISPRS Arcive Vol.XXXVIII, Part 4-8-2-W9, «Core Spatial Databases - Updating, Maintenance ans Services - from Theory to Practice)), Haifa, Israel, 2010. Pp.146-152.], Канады [Theau J., Peddle D.R., Duguay C.R. Mapping lichen in a caribou habitat of Northern Quebec, Canada, using an enhancement-classification method and spectral mixture analysis // Remote Sensing of Enviroment. Vol.94. 2005. Рр.232-243]. Оценку долей отдельных компонент (для линейного смешивания спектров) проводили в соответствии выражения

$D N_{c} = \sum_{i = 1}^{n} F_{i} * D N_{i, c} + E_{c}$

учитывая ряд ограничений

$\sum_{i = 1}^{n} F_{i} = 1 0 \leq E_{i} \leq 1$

Оценка полученных материалов с данными полевых и аэровизуальных наблюдений для исследуемых оленеводческих хозяйств показана на рис.3.

Этап VI. Подготовка пространственно-организованной базы данных, включающей в себя полигональные объекты (векторные слои хозяйственных выделов) и связанные с ними через персональный идентификатор атрибутивные данные по площади контуров хозяйственных выделов, представленность и площадь отдельных классов растительности и земной поверхности, средний запас кормовых единиц (Рис.4).

Этап VII. Создание хозяйственных карт запаса кормов по выделам. Использование полученных материалов в качестве источника данных для перевода в хозяйственные единицы (оленеемкость, количество дней на выделе и т.д.) через ранее установленные и регионально адаптированные коэффициенты [Темноев Н.И. Геоботанические обследования на севере Якутии в связи с землеустройством оленьих пастбищ // Ботан. журн. 1961. Т.46, №10. С.1497 - 1503], подготовка проекта обустройства пастбищных угодий.

Таким образом, технология ресурсной оценки пастбищных угодий северного оленя по спектрозональным спутниковым данным представляет собой систему последовательных операций, направленных на сбор, обобщение, анализ и построение информационного продукта, составленного тематическими картами и атрибутивными базами данных. Технология апробирована в ходе выполнения исследований в рамках работы «Наземное геоботаническое обследование земельных участков, арендуемых ОАО «Абезь», ООО «Агрокомплекс «Инта Приполярная», ОАО «Петруньское» для целей северного оленеводства». Представленная технология получила высокую оценку Министерства сельского хозяйства Республики Коми и рекомендована к внедрению.

Технология ресурсной оценки пастбищных угодий северного оленя по спектрозональным спутниковым данным, включающая предварительное геоботаническое картирование с построением карт запаса отдельных групп растительных кормов оленеводческих хозяйств на основании спектрозональных спутниковых изображений, полученных из открытых источников, сбор и анализ архивных космических снимков для выявления климатогенных и погодных влияний на растительный покров в рассматриваемые годы или серии лет, выполнение полевого исследования территории на модельных участках, выделенных в процессе предварительного геоботанического картирования, включающего работы по классификации растительного покрова, путем описания флоры и доминирующих классов растительности, их границ в условиях градиента экологических условий, почвенных выделов в пределах естественных и нарушенных сообществ пастбищных угодий исследуемой территории, оценку точности выполненной классификации путем сопоставления с материалами полевого исследования, аэровизуального дешифрирования ландшафтных единиц и геоботанических границ в ходе вертолетных маршрутов с выявлением нарушенных площадей и сукцессионно изменяющихся фитоценозов, создание единой топографической основы по планово-картографическим материалам необходимого масштаба, архивным данным и результатам, полученным от геоботанического картирования и полевого исследования, в виде отдельных векторных слоев и растровых карт с учетом гидрографической сети, изолиний рельефа, высоты, производственных объектов и инфраструктуры, с последующим интегрированием материалов в единую геоинформационную систему и выделением полигональной структуры хозяйственно-геоботанических контуров пастбищных угодий оленеводческих хозяйств, выполнение итоговой поэтапной классификации растительного покрова в программных пакетах растравой обработки спутниковых изображений и геоботаническое картирование территории пастбищных угодий оленеводческих хозяйств с оценкой матрицы сходимости данных между выделенными классами растительного покрова по материалам спутниковых изображений и данными полевого исследования, при этом получают уточненные геоботанические карты с оцененным статистически значимым уровнем сходимости, осуществление расчета проективного покрытия выделенных растительных сообществ в пределах отдельных хозяйственно-геоботанических контуров пастбищных угодий оленеводческих хозяйств, выполнение оценки количественных характеристик запаса кормовых единиц, выбранных из ряда: лишайниковые и зеленые кустарниковые корма, зеленые травяные корма, с привлечением метода декомпозиции спектральных смесей, исходя из того, что доля кормовых единиц принимается пропорционально их площади в проекции на земную поверхность, при этом оценку долей отдельных кормовых единиц, выбранных из ряда, проводили в соответствии с формулой: ,
учитывая ряд ограничений: ,
где DN _c- числовое выражение значения пиксела в канале с, F _i - доля i-го эталона в смеси, DN _ic - числовое выражение значений i-го эталона в смеси в канале с, n - количество эталонов, Е _с- ошибка оценки для канала с; создание пространственно-организованной базы данных, включающей в себя полигональные структуры хозяйственно-геоботанических контуров пастбищных угодий оленеводческих хозяйств и связанные с ними через персональный идентификатор атрибутивные данные о площади отдельных классов растительности внутри выделов оленеводческих хозяйств, водных поверхностей, открытых грунтов, почв нарушенных участков, среднем запасе кормовых единиц выделов оленеводческих хозяйств, создание хозяйственных карт запаса кормовых единиц оленеводческих хозяйств и формирование проекта обустройства пастбищных угодий оленеводческих хозяйств.

Изобретение относится к области спутниковой радионавигации и может быть использовано для определения координат мест локальных повреждений объектов электрических сетей при диагностических работах на электрических сетях без вывода их из эксплуатации.

Фотограмметрическая мира // 2457435

Изобретение относится к конструкциям фотограмметрических мир и может быть использовано для тестирования разрешающей способности аппаратуры, используемой для проведения дистанционной фотосъемки земной поверхности.

Способ составления приливных карт // 2450245

Изобретение относится к области картографии, а именно к составлению приливных карт, полученных при инструментальном определении уровня моря, путем анализа приливных колебаний по временным рядам наблюдений и может быть также использовано при обработке временных рядов наблюдений в гидрометеорологии, а более конкретно относится к способам печатания, размножения, копирования и макетирования, а более конкретно к способам изготовления отдельных видов печатной продукции, например рисунков, а именно к изготовлению географических, морских или синоптических карт - преимущественно к составлению приливных карт.

Способ оценки распределения и запасов ресурсных и редких видов растений в пределах крупных территориальных массивов // 2443977

Изобретение относится к области применения дистанционных методов исследований и может быть использовано для выявления местообитаний и картирования распространения ресурсных и редких видов растений и учета их запасов.

Способ определения грансостава раздробленной породы в карьерах // 2388998

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к открытой разработке месторождений полезных ископаемых. .

Аппаратно-программный комплекс для изготовления цифровых планов и карт // 2371768

Способ расстановки бергштрихов на оригинале рельефа, компьютерный способ распознавания на оригинале рельефа частей горизонталей, проходящих через области с малыми уклонами, и компьютерный способ распознавания минимальных контуров, составленных горизонталями и рамкой оригинала рельефа // 2364940

Изобретение относится к области создания карт рельефа местности путем обработки изображений. .

Способ определения географических координат изображений объектов на поверхности планеты при съемке с пилотируемого космического аппарата // 2353902

Изобретение относится к космической технике. .

Способ определения поступательного перемещения вертолета на посадке и устройство для его осуществления // 2334945

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для систем автоматического управления вертолетом на этапе посадки (висения). .

Способ определения состояния защитных лесных насаждений // 2330242

Изобретение относится к способам определения состояния защитных лесных насаждений с использованием аэрокосмической съемки. .

Способ определения географических координат области наблюдения перемещаемой относительно космического аппарата аппаратуры наблюдения, система для его осуществления и устройство размещения излучателей на аппаратуре наблюдения // 2524045

Изобретение относится к космической технике. Способ определения географических координат области наблюдения перемещаемой относительно КА аппаратуры наблюдения включает навигационные измерения движения КА, определение положения центра масс и ориентации КА, определение пространственного положения аппаратуры наблюдения. Дополнительно осуществляют формирование управляющих команд на излучение импульсных ультразвуковых сигналов не менее чем тремя ультразвуковыми излучателями, размещенными в разнесенных точках на свободно перемещаемой относительно КА аппаратуре наблюдения, осуществляют прием излученных импульсных ультразвуковых сигналов не менее чем тремя ультразвуковыми приемниками, размещенными в разнесенных точках на КА. По излученным и принятым ультразвуковым сигналам измеряют время задержки ультразвуковых сигналов. Синхронизацию моментов излучения и приема импульсных ультразвуковых сигналов осуществляют по радиоканалу. Осуществляют измерение температуры в местах размещения ультразвуковых излучателей и в местах размещения ультразвуковых приемников. По полученным временам задержки принятия ультразвуковых сигналов и измерениям температуры определяют расстояния от ультразвуковых излучателей до ультразвуковых приемников. Определяют географические координаты области наблюдения по положению центра масс КА относительно планеты, ориентации КА относительно планеты и пространственному положению аппаратуры наблюдения относительно КА, рассчитанному по расстояниям от ультразвуковых излучателей до ультразвуковых приемников. Система определения географических координат области наблюдения перемещаемой относительно КА аппаратуры наблюдения включает блок определения положения центра масс КА, блок определения ориентации КА, блок определения географических координат области наблюдения. Дополнительно введены не менее чем три ультразвуковых излучателя и не менее чем один датчик температуры, установленные на аппаратуре наблюдения, не менее чем три ультразвуковых приемника и не менее чем один датчик температуры, установленные на КА, блок формирования команд управления излучателями, контроллеры, радио-трансиверы, блок усиления сигналов, блок автоматической регулировки усиления, многоканальный аналого-цифровой преобразователь, блок измерения времени задержки сигналов, синхронизатор, блок определения пространственного положения аппаратуры наблюдения относительно КА. Устройство размещения излучателей на аппаратуре наблюдения содержит разъемное соединение, одна из разъемных частей которого жестко соединена с аппаратурой наблюдения. Дополнительно введены не менее чем три штанги, на каждой из которых размещены ультразвуковые излучатели. Штанги жестко соединены с другой из разъемных частей разъемного соединения. Оси излучения ультразвуковых излучателей параллельны оси чувствительности аппаратуры наблюдения. Расстояния от ультразвуковых излучателей до оси чувствительности аппаратуры наблюдения выбираются по предложенной формуле в зависимости от размеров объектива аппаратуры наблюдения и иллюминатора КА, через который выполняется наблюдение, и минимального расстояния от аппаратуры наблюдения до иллюминатора. Технический результат - в обеспечении определения с высокой точностью географических координат области, наблюдаемой через аппаратуру наблюдения, свободно перемещаемую в условиях невесомости относительно КА и не имеющую с ним механической связи, при обеспечении возможности использования различной сменной аппаратуры наблюдения. 3 н.п. ф-лы, 3 ил.

Способ наблюдения поверхности планеты из космоса и космическая спутниковая система для осуществления этого способа // 2535375

Группа изобретений относится к информационным спутниковым системам (ИСС) различного назначения, задачи которых в общем аспекте сводятся к обеспечению обзора (непрерывного или периодического) планеты, в частности Земли. В предлагаемой ИСС спутники для обзора области заданного широтного пояса с более низкими широтами выводят на орбиты с наклонением меньшим, чем наклонение орбит, на которые выводят спутники для обзора области с более высокими широтами. Высокоширотными спутниками осуществляют также обзор областей с указанными более низкими широтами. Целесообразность такого построения ИСС обусловлена тем фактом, что полосы обзора вдоль соседних трасс спутников сближаются и перекрываются с ростом широты. Орбиты спутников могут быть выбраны близкими к круговым со средней высотой, различной для высокоширотных и низкоширотных спутников. Существенным условием построения ИСС является равенство скоростей регрессии линии узлов орбит всех спутников. Это условие обеспечивает сохранение структуры ИСС (заданного разнесения плоскостей орбит по долготе восходящего узла). Тем самым достигается уменьшение потребного числа спутников в ИСС и/или потребной ширины полосы обзора. При заданном числе спутников в ИСС и фиксированной ширине полос обзора повышаются характеристики наблюдения (снижение периодичности обзора, повышение точности навигационного поля и др.). Техническим результатом группы изобретений является повышение эффективности ИСС путем уменьшения неоднородности по широте условий наблюдения спутниками поверхности планеты. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ бесконтактных измерений геометрических параметров объекта в пространстве и устройство для его осуществления // 2551396

Изобретение относится к способу бесконтактных измерений геометрических параметров объекта в пространстве. При реализации способа на поверхности объекта выделяют одну и/или более обособленную зону, для которой можно заранее составить несколько разных упрощенных математических параметрических моделей на основании заранее известных геометрических закономерностей исследуемого объекта, характеризующих форму, положение, движение, деформацию. Наносят маркеры на поверхность объекта, группируя по обособленным зонам в обособленные группы. Далее регистрируют изображения центральной проекции указанных маркеров. И на их основании с учетом заранее известных геометрических закономерностей исследуемого объекта и с использованием методов многомерной минимизации расхождений определяют искомые геометрические параметры объекта. Технический результат - повышение точности и достоверности измерений геометрических параметров объекта при использовании одной камеры, особенно в условиях стесненного окружающего пространства и ограниченного оптического доступа. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 14 ил.

Способ и устройство для определения положения // 2551557

Группа изобретений относится к горному делу и может быть использована для определения и контроля местоположения элементов конструкции выемочного комплекса в очистном забое. Техническим результатом является обеспечение возможности одновременно отслеживать прямолинейность очистного забоя, регистрировать вертикальное и горизонтальное отклонение секций крепи и конвейера, автоматически контролировать ход секций крепи и/или следить за добычной машиной. Предложен способ определения положения механизмов в очистном забое при подземной разработке, включающий следующие этапы: устанавливают видеокамеру в области верхняка секции крепи с направлением взгляда в основном в направлении вентиляционной струи или против нее, ориентируют видеокамеру таким образом, чтобы точка схода изображения с камеры находилась в области правого или левого верхнего угла изображения с камеры, предусматривают освещенные маркировки на механизмах вдоль очистного забоя в области изображения с камеры и управляют ими, а также определяют положения механизмов с помощью электронной обработки маркировок, находящихся на изображении с камеры. Предложены также система и видеокамера для осуществления указанного способа. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ полетной калибровки мультиспектральной аппаратуры космического базирования // 2561231

Изобретение относится к способу калибровки элементов внутреннего ориентирования съемочной аппаратуры космического базирования, которая включает в себя мультиспектральный и монохроматический каналы. Способ включает предварительную калибровку монохроматического канала; съемку одного и того же района земной поверхности как монохроматическим каналом, так и мультиспектральным каналами; трансформацию мультиспектрального изображения в монохроматическое; приведение трансформированного изображения к масштабу монохроматического изображения. Далее определяют смещение и разворот указанных изображений относительно друг друга. Производят уточнение углов между осями системы автономной ориентации космического аппарата и осями мультиспектрального канала с учетом полученных смещений и разворота. На основании этого определяют истинное угловое положение мультиспектрального канала в инерциальной системе координат. Технический результат состоит в повышении точности калибровки элементов внутреннего ориентирования мультиспектральной съемочной аппаратуры космического аппарата в процессе его полета по околоземной орбите. 4 з.п. ф-лы.

Способ определения скорости движения фронтальной части ледника с космического аппарата // 2568152

Изобретение относится к области дистанционного мониторинга опасных природных процессов и может быть использовано для определения скорости движения фронтальной части ледника. Сущность: определяют неподвижные характерные точки на склонах ледника. Осуществляют с космического аппарата съемку ледника и неподвижных характерных точек и получают изображение. Фиксируют контрольный створ в виде линии, проходящей через неподвижные характерные точки. В случае пересечения изображения ледника и контрольного створа измеряют по полученному изображению расстояние от контрольного створа до максимально удаленной крайней точки языка ледника. В случае если изображение ледника и контрольный створ не пересекаются, измеряют расстояние от контрольного створа до минимально удаленной крайней точки языка ледника. Повторяют съемку с космического аппарата при возникновении условий съемки. Определяют изменение расстояния от контрольного створа до крайней точки языка ледника. Рассчитывают скорость движения фронтальной части ледника. Технический результат: определение скорости движения ледника дистанционно, без присутствия специалистов на леднике или его склоне. 2 ил.

Способ картографирования ледниковой геоморфологии // 2570334

Изобретение относится к области картографирования и может быть использовано при составлении гляциологических карт. Сущность: получают спутниковое изображение исследуемого района. Получают цифровую модель возвышений исследуемого района. Идентифицируют равнины и гряды на цифровой модели возвышений. Идентифицируют болота и леса на изображении, полученном с помощью спутника. Формируют гляциологическую карту на основе идентифицированных равнин, гряд, болот и лесов. Дополнительно определяют текстуру льда, пределы прочности и модули деформации льда при сжатии и изгибе, строят вертикальные профили ледяного покрова. Кроме того, устанавливают регрессионные зависимости, связывающие пределы прочности льда при сжатии и изгибе и его температуру. При формировании гляциологической карты для конкретного района выделяют ледяные поля, имеющие разную текстуру льда, пределы прочности и модули деформации льда при сжатии и изгибе. Кроме того, осуществляют построение рельефа дна, используя неориентированный граф Кронрода-Риба. При этом выявляют изоморфные подграфы посредством нахождения ближайших подграфов по евклидову расстоянию между вершинами различных графов. Определяют вершины эталонного графа Кронрода-Риба для восстанавливаемого рельефа путем вычисления среднего значения координат и высот (глубин) для каждой вершины подграфов Кронрода-Риба. Технический результат: расширение функциональных возможностей ледникового геоморфологического картографирования и повышение достоверности построения рельефа дна.

Способ определения влияния гранулометрического состава породы на параметры экскавации // 2570797

Изобретение относится к открытой разработке месторождений полезных ископаемых. При реализации заявленного способа формируют фотопланограммы путем многократного фотографирования взорванной породы непосредственно в забое. Определяют гранулометрический состав и выбирают критерий гранулометрического состава. Затем создают эталонные фотопланограммы путем разделения всего диапазона изменения величины критерия гранулометрического состава пород на 3-5 групп. Осуществляют хронометражные исследования технологического параметра выемочно-погрузочных работ в процессе экскавации. Фиксируют соотношение технологического параметра выемочно-погрузочных работ и критерия гранулометрического состава раздробленной породы, визуально сравнивая фактический грансостав в забое с эталонными фотопланограммами, на которых этот критерий определен заранее. Устанавливают математическую зависимость изменения исследуемого технологического параметра выемочно-погрузочных работ от критерия гранулометрического состава раздробленной породы, при этом возможные ошибки визуального разделения грансостава компенсируют большим количеством опытов, а достоверность результата подтверждают расчетом с применением методов математической статистики. Технический результат - снижение трудоемкости определения грансостава и обеспечение оперативности получения результата. 8 ил., 1 табл.

Параллельное или выполняемое последовательно в онлайн- и оффлайн- режимах формирование реконструкций для трехмерного обмера помещения // 2572637

Измерительное приспособление для автоматического трехмерного обмера помещения содержит съемочный аппарат, выполненный с возможностью получения видеоизображений низкого разрешения. Съемочный аппарат также выполнен с возможностью автоматического получения снимков высокого разрешения в геометрически подходящих точках помещения. При этом автоматическое получение снимков высокого разрешения осуществляется на основе трехмерной реконструкции помещения, формируемой по видеоизображениям низкого разрешения в режиме реального времени. Технический результат заключается в повышении качества реконструкции помещения путем оптимальной ориентации съемочного аппарата. 3 н.и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ определения точек геодезических координат с помощью лазерного устройства, установленного на роботизированном коптере с dgps приёмником // 2572790

Изобретение относится к области геодезии для межевания и определения границ земельных участков, в частности для создания геодезических сетей различного назначения на основе использования системы спутниковой навигации. Технический результат - автоматизация создания геодезических сетей. Для этого дополнительно устанавливают лазерное устройство в блок подвески с позиционными стабилизаторами в нижней части роботизированного коптера точно под геометрической осью антенны, например с DGPS (Глонасс, Галилео) приемником, рядом располагают видеокамеру, позволяющую оператору визуально наводить с помощью горизонтального перемещения роботизированного коптера проектируемый лазерный луч на середину геодезической марки и удерживать роботизированный коптер в течение короткого промежутка времени в этом положении до установки DGPS приемником точности своего пространственного положения, затем запоминают координаты данной точки центрирования и последовательно перемещают роботизированный коптер по обследуемому участку (точкам), снимая координаты всех необходимых пунктов. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.