НИИ «Фотон» создан как структурное подразделение в Рязанском государственном радиотехническом университете (РГРТУ). Здесь занимаются обработкой аэрокосмических изображений уже более сорока лет. Интересный факт: «Фотон» в стране является практически монополистом в области обработки данных дистанционного зондирования Земли.
На первый взгляд, это даже неплохо, всегда будут бюджетные деньги на развитие.
С другой стороны, все не так просто: во-первых, денег не так много, а во-вторых, отсутствует конкуренция.
Многие годы финансирование отрасли практически отсутствовало. Да и молодежь, по словам директора НИИ обработки аэрокосмических изображений «Фотон» профессора Виктора Еремеева, разбежалась. Новые школы, по мнению специалистов, создаются не слишком активно.
Но «Фотон» не только выстоял, но и двигается вперед, несмотря на трудности со сменой оборудования, с кадрами. Одним из направлений коллектива является создание систем обработки информации от отечественных и зарубежных геостационарных спутников.
Высокодетальное наблюдение позволяет рассмотреть отдельных людей, дома, кварталы, улицы, мосты и так далее
Обработанная информация позволяет увидеть реальную картину загрязнения окружающей среды, подъема паводковых вод, распространения огня в период лесных пожаров.
По словам Виктора Еремеева, съемка производится в 10 специальных диапазонах – в тепловой области спектра и в трех видимых диапазонах: красном, синем, зеленом. Полученная информация обрабатывается. Аналогичные наблюдения проводят и зарубежные коллеги. На этот счет существует международная договоренность об обмене информацией.
Российский геостационарный спутник «Электро-Л» выведен на орбиту совсем недавно, – рассказывает Еремеев и рисует:
– Здесь – земля, здесь – экватор и плоскость экватора. Каждая страна запускает свой спутник на орбиту, находящуюся в плоскости экватора, на высоту 35000 км и определенную долготу. К запуску нашего летательного аппарата непосредственное отношение имеет НПО им. С.А. Лавочкина. Это головная фирма по межпланетным станциям. «Электро-Л» и еще 7 других спутников, отправленных на орбиту в других странах, снимают информацию со своих дисков Земли. В результате одного сеанса работы мы получаем картинку по всему земному шару. Далее происходит наша математическая обработка. Спутники передают информацию на свои станции и обмениваются ею. Работы проводятся в рамках международной программы, называемой системой глобального наблюдения Земли. Съемки производятся с разрешением 1км, – объяснил профессор и добавил, что таким образом снимаются океаны, измеряется температура океана, составляется карта температур, карта-схема течений, измеряется энергетическая яркость излучения, обнаруживаются облака, зарождение смерчей… Информация передается для составления прогноза погоды в Росгидромет, точнее, в Центр космической гидрометеорологии «Планета». Это головная организация, которая в нашей стране отвечает за использование космических снимков для прогноза погоды.
Сотрудники НИИ «Фотон» объяснили, как настраивается система нормализации информации, поступающей в искаженном виде. Характер искажений снимков зависит от многих факторов: параметров орбиты, расположения Солнца, состояния атмосферы, конструкции и характеристик съемочной аппаратуры и многого другого.
Задача сотрудников «Фотона» из полученных картинок составить карту, по которой можно точно определить координаты всех объектов наблюдаемой сцены, размеры, площадь, температуру, спектральный состав излучения объектов и другие характеристики.
Оказывается, существует даже классификация систем наблюдения Земли по детальности и охвату съемки. Так, при использовании систем регионального охвата объектом изучения является регион, область. В этом случае полоса обзора составляет 100, 300 км, но съемка идет более детальная. Высокодетальное наблюдение позволяет рассмотреть отдельных людей, дома, кварталы, улицы, мосты и так далее, т.е. разрешающая способность этих систем до метра и выше. Если разрешающая способность съемки два метра и хуже, то это считается открытой информацией. Она используется в различных отраслях народного хозяйства: градостроительстве, картографии, мониторинге чрезвычайных ситуаций.
Со спутника можно точно определить степень затопления инженерных коммуникаций (дорог, мостов) и населенных пунктов во время паводка. Такая информация позволяет оперативно принять нужные решения. В прошлом году, например, на основе информации со спутника «Метеор-М» ежедневно составлялись карты пожарной обстановки, которые передавались в Правительство Рязанской области, – рассказывает профессор.
В чем же заключается основная сложность работы «Фотона» в создании математического программного обеспечения анализа и обработки аэрокосмических снимков?
– Программу написать несложно, – объяснил Еремеев. – уровень грамотности наших сотрудников на этот счет очень высокий. Более сложно математически описать различные объекты, процессы, отображающиеся на космических снимках. При этом прикладные целевые задачи должны определять сотрудники соответствующих отраслей: лесники, работники ГО ЧС, экологи, специалисты сельского хозяйства. Здесь целый процесс, который подразумевает выстраивание определенных технологических цепочек.
Интересно, а теоретически система спутников и средств наблюдения Земли позволяет представить, например, картину состояния лесов региона?
– Лет восемь назад мы такую работу проводили. Задача ставилась такая: классифицировать леса Рязанской области – лиственные – хвойные – смешанные, вычислить объемы лесопосадок, проконтролировать вырубки, их объемы – такие технологии были. И вот что интересно: данные, которые мы собрали, не соответствовали данным, переданным от лесничеств в Управление лесного хозяйства. Например, по вырубкам информация была заниженная, а по лесопосадкам завышенная.