Дистанционное зондирование территории Казахстана — сверху видно все

Спрос на услуги системы дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) растет с каждым днем

Данные дистанционного зондирования используют для изучения природных ресурсов Земли, решения задач в метеорологии, в сельском хозяйстве, в геодезии и картографии, при мониторинге поверхности земли и океанов, а также слоев атмосферы, в военной области. О том, как все это работает в Казахстане, журналисту «МК» рассказали сотрудники департамента дистанционного зондирования Земли АО «Национальный центр космических исследований и технологий».

Спрос на услуги системы дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) растет с каждым днем

Отечественный БПЛА

Так, по словам заведующей лабораторией геоинформатики, геомоделирования и ГИС-технологий АО «НЦКИТ» Майры Разаковой, дистанционное зондирование предоставляет возможность получать данные об опасных, труднодоступных и быстродвижущихся объектах, а также позволяет проводить наблюдения на обширных участках местности.

Что касается Казахстана, то в республике Институт космических исследований был открыт в 1991 году по инициативе академика У.М. Султангазина, и с этого момента направление ДЗЗ у нас стало развиваться полным ходом, хотя это и были на тот момент, первые шаги в изучении Земли из космоса отечественной наукой.

Это потом уже началось развитие новых технологий, алгоритмов, писали специальные программы. В дальнейшем необходимость изучения Земли из космоса возникла уже на более детальном уровне, нежели это было на момент создания института, да и космические снимки со спутников тогда были не из дешевых. Так появились идеи создания отечественного беспилотного летательного аппарата для решения задач картографии. Тем более что очень многие вещи требовали детализации — например, те задачи, что стояли перед строительством, те, что присутствовали в поиске тех или иных объектов, да много чего еще... Так что уже с момента создания беспилотного летательного аппарата появилось много просьбзаказов.

«Так, например, алматинскому музею искусств имени Кастеева необходимо было отснять древние курганы для того, чтобы получить их трехмерную визуализацию. Что и было нами сделано. А потом уже на мониторах их сотрудники исследовали эти снимки с курганными объектами, вращая их, поворачивая под каким угодно углом и т.п., то есть проводили с ними множество необходимых манипуляций, что, конечно, никто не смог бы делать с курганами реальными. Кстати, благодаря сделанной съемке была обнаружена существенная деталь — один из курганов являлся главным и основным в изучаемой цепочке и был заключен в огромный странный квадрат. Что, конечно же, находясь рядом, обнаружить никак невозможно. Иными словами, «большое видится на расстоянии». И таких случаев было немало», — говорит Разакова.

Следующим этапом в деятельности лаборатории стала работа по изучению в горах близ Алматы таких явлений, как сели и паводки в труднодоступных местах. В качестве примера можно привести селевой поток, что сошел в мае 2018 года — с помощью беспилотника его уже можно было отследить, увидеть, где и как он проходит, и даже попробовать разобраться в причинах, по которым он произошел на высоте 1600 метров над уровнем моря. Кстати, накануне можно было просмотреть это природное явление на космосъемке, на которой была отмечена эрозивная, то есть без всякой зелени, поверхность земляного покрова. Тогда как на съемках беспилотного аппарата все выглядело совсем иначе — огромные валуны, камни, грязевые потоки, галька, которую разнесло на многие десятки метров вокруг. Все в режиме реального времени, в том числе и разрушенные сооружения. «Понятно, что для «Казселезащиты» наша съемка оказалась очень важной и необходимой, плюс ко всему тот объем селевого потока, что был подсчитан учеными нашей лаборатории, совпал с прогнозом по всем ранее предполагаемым параметрам. А еще аэросъемка позволила вычислить объем ущерба, размеры пострадавшей территории. Все вместе дало основу для «Казселезащиты» свои дальнейшие действия проектировать с учетом полученных от нас данных», — подчеркивает Майра Разакова.

Майра Габбасовна, к слову, несколько лет проработала в департаменте геологии и занималась дешифрированием снимков (выявление по космосъемке объектов, представляющих интерес для той или иной отрасли). И когда обнаруживались места выхода определенной геологической породы на поверхность, то на место отправлялись беспилотники со специальной камерой, которая фиксировала и выдавала их спектральный анализ. Плюс создавалась цифровая модель, которая подсказывала выходы других геологических пород на поверхность, минералогическое содержание в них. Но при этом все геологические изыскания необходимо было проводить совместно с геологами, которые выполняли свои наземные работы, занимаясь сейсмикой либо бурением. Таким образом, космическое дистанционное зондирование или, если говорить в целом, дистанционное зондирование — это серьезное подспорье для выявления прямых и косвенных признаков геологических проявлений. И вот такие вспомогательные данные очень важны.

А еще, по ее словам, у лаборатории была интересная совместная работа с институтом земледелия и растениеводства. Речь шла об исследовании влияния удобрений на сельхозкультуры. «Снимки, которые мы им предоставили, получились очень точные, на них было видно весьма ясно и четко, как будущий урожай зависит от количества и места внесенных удобрений. Для кого-то такие моменты покажутся несущественными, но только не для аграриев. Да и нам было интересно почерпнуть что-то новое в этом проекте», — рассказывает заведующая лабораторией.

Еще одним из интересных результатов работы беспилотников были снимки моренного озера, названного именем Маншук Маметовой. Обычно моренные озера располагаются высоко в горах, образовавшись от таяния ледников. Этот же водоем представлял собой опасность в случае его неожиданного прорыва — селевой поток мог натворить много бед. Для того чтобы этого избежать, с помощью беспилотного летательного аппарата было заснято зеркало водной поверхности озера, само озеро было картировано, то есть определены его точные координаты и уровень поверхности воды у берегов. Это позволило после всех вышеописанных манипуляций отслеживать водные колебания высокогорного водоема с весьма высокой точностью и в режиме реального времени.

Зачем создавать беспилотные летательные аппараты самим? Не проще ли купить уже готовые дроны? Но в том-то и дело, что дрон для любительской фотосъемки и для научных целей — совсем не одно и то же. Не говоря уже о технологической независимости в таком важном деле.

«Если же говорить о беспилотниках, то они «родом» из нашей лаборатории. Потому как те же дроны — это изначально было не совсем то, что нам нужно. Так что высокотехнологичные аппараты, автопилотируемые, согласно написанной для них специальной программе, не только выдают высококондиционные изображения, но и в полной мере оправдывают возложенные на них задачи, в том числе возврата в исходную точку что бы с ними ни случилось», — заключила Разакова.

ДЗЗ для аграриев

О том, что дистанционное зондирование Земли наиболее часто может и должно применяться в сельском хозяйстве, говорит ведущий научный сотрудник департамента дистанционного зондирования Земли АО «НЦКИТ» Дмитрий Малахов. «До недавних пор это был мониторинг и анализ зернопроизводства в трех зерносеющих регионах Казахстана — Костанайской, Северо-Казахстанской и Акмолинской областях. Однако в последнее время мы «переходим» на юг, поскольку там большее разнообразие сельскохозяйственных культур — озимая пшеница, технические и масличные культуры», — рассказал он.

Вот только многие из аграриев пока не совсем в курсе, что есть такая возможность — ДЗЗ, специализирующаяся в области сельского хозяйства. В противном случае, без сомнения, использование этой системы сильно бы облегчило им жизнь, да и серьезно улучшило бы состояние урожайности.

Круг вопросов, которые при этом могут быть охвачены системой ДЗЗ, — это состояние посевов, наличие сорняков, заболевания сельскохозяйственных культур и в итоге само количество урожая. Причем на севере такая закономерность проявилась бы больше, чем на юге, ввиду огромных площадей, занятых под сельхозкультуры. Ведь в таких случаях ДЗЗ обеспечивает широкий обзор, а главное, объективный взгляд на все сельскохозяйственные угодья. Тогда как на юге находятся поля более раздробленные по своему составу и ареалу.

«Еще мы занимаемся пастбищными проблемами, обрабатывая снимки, которые помогают при анализе как их состояния, так и продуктивности. Проще говоря, например, если дело касается сельскохозяйственных пастбищ, то это вопросы того, сколько голов скота на них можно содержать, кормить. Для этого мы проводим наземные исследования, выбирая в первую очередь поле или участок на нем, где растительность представлена в относительно нетронутом виде. После этого там производятся инструментальные измерения, снимаются показания определенных индексов, делается спектроскопия. Далее — дело за снимками сверху, которые потом сравниваются с теми данными, что были получены на земле, после чего происходит их корреляция, и уже потом можно делать какой-то прогноз. Например, по той же урожайности, состоянию и другим параметрам участка, что избавляет от дальнейшей необходимости посещать это поле или этот участок снова», — пояснил Дмитрий Малахов.

А вот лесными угодьями, к сожалению, департамент пока не занимается. С одной стороны, лес на территории Казахстана составляет от силы лишь четыре процента от всей площади республики — вроде бы небольшие масштабы для работы. С другой, напротив, столь малое количество лесных насаждений, из которых, к слову, почти половина приходится на саксауловые заросли, сдерживающие наступление пустыни, должно бы насторожить и заставить обратить пристальное внимание на состояние казахстанских лесов. Однако спрос на ДЗЗ по вопросам лесных угодий пока весьма невелик.

Тогда как, по словам Малахова, что касается степных просторов, им доводилось работать и с Фондом спасения Арала, и с АСБК (Казахстанская ассоциация сохранения биоразнообразия). «А еще в 2017 году совместно АСБК и с АО «НК «Казакстан Гарыш Сапары» мы делали пастбищную карту всего Казахстана. АСБК предоставили тогда наземные данные по распространению сайги, джейрана, маршруты их миграций. С ними же мы делали ДЗЗ по территории государственного национального природного парка в долине реки Или Алтын-Эмель и по Актюбинской области», — рассказал он.