1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И СПУТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ
ИСПОЛЬЗУЕСМЫЕ В РАБОТЕ ДЛЯ НАВИГАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СЕВЕРНОГО МОРСКОГО ПУТИ 5
1.1 Оценка значимости спутниковых данных для информационного
ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАЗВЕДКИ МЕСТНОСТИ 5
1.2 Описание спектрорадиометра Modis спутника Terra 8
1.3 Описание радиометра AMSR2 спутника GCOM-W1 11
Вывод 13
2 ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СПУТНИКОВЫХ
ДАННЫХ ДЛЯ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ В АРКТИКЕ 14
2.1 Организация доступа к данным по средствам Worldview 14
2.2 Общая информация о программе ScanMagic 18
2.3 Общая информация о программе UNESCO Bilko 23
2.4 ПРЕДОСТАВЛЕНИЕ НАВИГАЦИОННОЙ ИНФОРМАЦИИ ПО ЛЕДОВЫМ КАРТАМ
ААНИИ 26
Вывод 29
3 ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РЕАЛИЗАЦИИ ЗАДАЧИ
ПРЕДОСТАВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ НАВИГАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТРАССЫ СЕВЕРНОГО МОРСКОГО ПУТИ 30
3.1 Получение информации с помощью Terra/Modis 31
3.2. Получение информации с помощью AMSR2 39
3.1 Описание методики предоставления информации для
НАВИГАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТРАССЫ СМП 44
Вывод 47
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 48
Источники
Сегодня актуальность перевозки грузов через Северный морской путь (СМП) достаточно велика. Данная трасса является наикратчайшим водным маршрутом, связывающим восток и запад Российской Федерации, а так же Европу и страны юго-восточной Азии. Главной альтернативой СМП является проход через Суэцкий канал (рисунок 1), но его основной минус - протяженность, маршрут через Суэцкий канал в два раза длиннее, чем через СМП (СМП - 14 тыс. км., а через Суэцкий канал - 23 тыс. км.).
Рисунок 1 - схематическое изображение Северного морского пути и маршрута через Суэцкий канал
Вследствие постепенного таяния арктических льдов [1] открывается новые пути, по которым возможно движения судов российского флота. Однако, необходимо помнить и о маршрутах, которые были открыты и использовались за десятилетия до настоящего времени. Одним из таких маршрутов является проход через пролив Дмитрия Лаптева, где проходила знаменитая экспедиция ГЭСЛО в 1912г. Даже сегодня по этому пути осуществляется грузоперевозка между городами Тикси и Певек, которая не может производиться по суше, вследствие сложной географии местности и суровых климатических условий. И чем раньше может начаться навигация в этой области, тем меньшими могут стать экономические потери, так как обход по суши будет занимать больший промежуток времени, в отличие от транспортного пути через пролив Дмитрия Лаптева. Данный аспект послужил основой для выбора задачи данного проекта.
Актуальность проекта:
- необходимость информационного обеспечения при оценке ледовой обстановки для навигации на основе данных спутниковых оптических приборов и уточнение их с помощью пассивных радиометров.
Объект исследования - пролив Дмитрия Лаптева
Предмет исследования - данные оптических и пассивных микроволновых радиометров для уточнения ледовой обстановки.
Целью проекта:
- определение ледовой обстановки по данным оптических и пассивных микроволновых радиометров для трассы СМП.
Задачами проекта:
- произвести анализ спутниковых систем, данные которых будут использоваться в работе;
- определить способы обработки и преобразования спутниковых данных;
- оценить ледовую обстановку для показаний оптических радиометров и дополнить их данными пассивных микроволновых приборов;
- разработать последовательность получения информации для пользователя.
В процессе выполнения работы проанализированы данные о воздействии различных факторов на характеристики ледяного покрова в период начала и окончания навигации в Арктике.
Анализ, проводимый на этапе начала навигации выявил, что в проливе Дмитрия Лаптева возможно появление айсбергов. Это подтверждается имеющимися схемами среднего результирующего дрейфа льда за период апрель - март. Детектирование таких плавучих льдин с помощью дистанционного зондирования поможет в корректировки курса судов.
На этапе окончания навигации получены данные о начале ледообразования. Выявив время, когда пролив начнет покрываться льдом, следует ограничить доступ к этому району судам, не имеющим ледового класса, вследствие риска их серьезного повреждения льдом.
Приведены примеры дрейфа льда в пределах трассы СМП и рассмотрена возможность использования результатов для уточнения положения ледяных полей, и определения динамики мелководной прибрежной зоны.
Полученные данные в начале навигации позволили выделить поведение остаточных форм льда. При нажимном дрейфе ледяные поля остаются на мелководных участках, тем самым указывая их положение. Детализация таких участков способствует выделению зон, опасных для навигации, особенно для крупнотоннажных судов, в том числе в период отсутствия льда. Особо стоит уделить внимание прибрежным разводьям, образованным вследствие насаживания льда на мель. Когда весь пролив покрыт мелкобитым льдом, суда могут попытаться воспользоваться участками чистой воды. Но в большинстве случаев прибрежные разводья не имеют выхода и оканчиваются припаем. Даже если судно сможет развернуться в этом канале, его может забить битым льдом, тем самым закрыв судну выход.
Результаты анализа воздействия ветров разных направлений в период ледообразования и дрейфа остаточных ледяных полей могут способствовать облегчению ледовой проводки.
На примере в октября 2017 г. рассмотрен случай, когда при южном ветре ледяные поля дрейфуют к южному берегу острова Большой Ляховский и освобождают на короткий период южный участок пролива для навигации судов даже не имеющих ледового класса. Причем установлено, что в осенний период при понижении температуры происходит смерзание этих полей и увеличение ширины припая. При изменении направления ветра ледяные поля некоторое время могут оставаться в северной части пролива и будут мешать движению судов.
Дополнительная информация об использовании данных пассивных микроволновых радиометров позволяет уточнить как данные приборов видимого диапазона, так и информацию ледовых карт.
Приведенная блок-схема процесса получения спутниковой информации, дополненная текстовым описанием, может служить пользователям, как при обеспечении навигации в описанном районе, так и для других участков СМП.
Особое внимание следует обратить на пункты:
Использование псевдоцветных композитных изображений позволяет отличить снежно-ледяные поверхности от облаков.
При наличии доступа к специализированным сервисам следует иметь в виду, что данные пассивных микроволновых радиометров имеют недостаточное пространственное разрешение, указывая тенденцию ледовых процессов, а не количественные характеристики льда. Данные РСА имеют высокую стоимость, используются при построении ледовых карт высокого пространственного разрешения, которые поставляются по договорам при обеспечении ледовой проводки.
В итоге, при использовании полученных данных после анализа спутниковых снимков и ледовых карт может быть получена информация о ледовой обстановке для безопасного движения по трассе СМП, как обычных судов в навигационный период, так и в условиях ледокольной проводки.
