ВВЕДЕНИЕ 3
1. АЭРОКОСМИЧЕСКАЯ СЪЕМКА И КЛАССИФИКАЦИЯ КОСМИЧЕСКИХ
СНИМКОВ 6
1.1 Аэрокосмическая съемка и ее виды 6
1.2 Съемочные системы 17
1.3 Классификация космических снимков 24
1.4 Физико-географическая характеристика Российской Арктики 27
1.5 Северный морской путь 33
2. ИСХОДНЫЙ МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКИ ЕГО ОБРАБОТКИ 39
2.1 Исходные данные 39
2.2 Используемое программное обеспечение 44
2.3 Методика исследования 47
3. АНАЛИЗ ИЗМЕНЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ КРОМКИ ЛЬДА В РУССКОЙ
АРКТИКИ 57
3.1 Анализ состояния ледового покрова на 2018 по опубликованным
материалам 57
3.2 Изменение площади ледяного покрова 2000 и 2018 гг 61
3.3 Влияние изменения ледового покрова на экономическое состояние
Северного морского пути 67
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 77
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 80
Для картографии и вообще для анализа изменений земной поверхности невозможно обойтись без космических снимков, они являются самым оперативным средством для решения этих задач. Космическая съемка дает возможность работы с территориями недоступных для человека.
Интерес к территории Российской Арктики растет с каждым годом. Это объясняется тем, что данная территория богата полезными ископаемыми особенно в пределах границ Российского суверенитета и данный регион обеспечивает свыше 10% национального дохода и на ее долю приходится порядка 22% экспорта России. Уменьшения площади распространения льдов напрямую связаны с изменениями климата. Вследствие этого наблюдается увеличение числа навигационных дней для судов, что, в свою очередь, дает весомый толчок для экономического развития данной территории и в целом Северного морского пути. Однако такое изменения может повлечь за собой и негативные последствия. В первую очередь, здесь подразумевается снижение популяции белых медведей, а также другие глобальные экологические проблемы, пагубно влияющие как на данный регион, так и на планету в целом.
Для отслеживания изменений земной поверхности (в рамках картографии и ее анализа) необходимы космические снимки, так как именно они являются самым оперативным средством для решения этих задач. В особенностях труднодоступности территории Российского сектора Арктики, а также тяжелых условий деятельности в ее пределах, дистанционные методы приобрели все большое значение. Методы, относящиеся к оптико-электронным, дают лишь видимые характеристики, а пассивные микроволновые радиометры дают более сложные характеристики льда. К таковым относится, например: положение кромки льда, толщина и т.д.
Актуальность работы заключается в оценке распространения площади льда для экологических изменений и экономических исследований.
Цель исследования - с использованием аэрокосмических методов выявить изменения ледовой обстановки в пределах Северного морского пути. Задачи исследования:
- раскрыть понятия аэрокосмической съемки и ее виды;
- обозначить применяемые съемочные системы;
- охарактеризовать условия Северного морского пути;
- сделать анализ состояния ледового покрова на сегодняшний день;
- рассмотреть изменения площади ледового покрова за 2000 и 2018 года;
- оценить экономические условия для развития Северного морского пути. Объект исследования - Русская Арктика в пределах границ Северного морского пути.
Предмет исследования - аэрокосмические методы изучения распространения площади льда.
Методы исследования. Для исследования и решения задач, поставленных в работе, использовались общенаучные методы (анализ, синтез и т.д.), аэрокосмические методы (дешифрирование, создание карт).
Структура работы. Работа состоит из оглавления, введения, трех глав, одиннадцати параграфов, заключения, списка литературы.
Введение раскрывает актуальность, определяет объект, предмет, цель, задачи и методы исследования.
В первой главе раскрываются понятия космической съемки, даются их классификации, описывается характеристики территории Российской Арктики и Северного морского пути.
Вторая глава посвящается описанию исходных данных для составления картографических материалов, используемого программного обеспечения и методики работы с исходными данными.
Третья глава посвящена описанию ледовой обстановки в Российской Арктике и анализу составленных материалов, рассмотрению влияния изменения ледовой обстановки на экономику Северного морского пути.
В заключении подводятся итоги, формируются окончательные выводы по рассматриваемой теме.
Поставленная в данном исследовании главная цель - выявлено изменение экстента льда с 2000 по 2018 года - была достигнута.
1. При достижении данной цели были достигнуты следующие задачи: раскрыты понятия аэрокосмической съемки и ее виды;
2. обозначены применяемые съемочные системы; раскрыты понятия Русской Арктики и Северного морского пути;
3. сделаны анализы состояния ледового покрова на сегодняшний день; продемонстрированы изменения площади ледового покрова 2000 и 2018 гг.;
4. выявлены влияния изменения ледового покрова на экономическое состояние Северного морского пути.
Все эти задачи были успешно решены по мере выполнения работы.
В результате проведенной работы, анализа изученной информации можно сделать ряд выводов относительно изученного материала.
В данной работе были разобраны понятия космическая съемка, космические снимки. По каким критериям они классифицируются, какие бывают съемочные системы. Были раскрыты характеристики территорий Российской Арктики, обозначены границы и субъекты Российской Федерации входящие в состав данной региона. Даны понятия Северного морского пути, раскрыты влияние пути на арктическую территорию России.
Рассмотрены характеристики съемочных систем примененных в качестве исходных данных. Также описано методика работы с исходным материалом, а именно оцифровка растрового изображения для получения картографических материалов, для последующего анализа по исследуемой теме.
Были рассмотрены материалы с микроволновых датчиков SSM/I, SSMIS, по которым были сделаны карты экстента льда Российской Арктики в пределах границ Северного морского пути. Был создан ряд сравнительных карт изменения кромки льда 2000 и 2018 годов. Исходя из реалий современного мира, где нельзя переоценить важность ИКТ-технологий был проведен расчет изменения площади льда и анализ влиянии таких изменений на окружающую среду именно с помощью программного обеспечения ArcGIS. С помощью карт рассмотрены изменение цен в проводке ледокола судна, высчитаны цены и процент уменьшение стоимости в 2018 году по сравнению с 2000 годом.
Было выявлено что 2018 год начался с низких показателей площади распространения льда, максимум сезонного льда был достигнут в марте (обычно это достигается в феврале), площадь льда совпадает с изменениями показателей среднемесячных температур. Сезонный минимум наблюдался в сентябре, так как в июле, августе и сентябре наблюдались высокие температуры. А дальше следовал процесс замерзания, с резким увеличением в ноябре.
Сравнивая 2000 и 2018 гг. заметны значительные уменьшения площади льда в летне-осенний период (июль-ноябрь), до 25%. Изменения касаются и среднемесячных температур, наблюдаются увеличение температур в этот же период. Что дает возможность выявить прямую зависимость изменения площади льда с изменения в климате Российской Арктике и в целом планеты.
Влияние уменьшение распространения льда благоприятно сказывается на развитии Северного морского пути, а также в целом на развитие Российской Арктики. Уменьшение в среднем площади на 23% в летне-осенний период, уменьшает затраты на сопровождения судна ледоколом на 55%, давая тем самым новый толчок для развития Северного морского пути как для Российской экономики так и для иностранных инвесторов. Но пагубно влияет на экологическую составляющую данных территорий, приводит к уменьшению числа млекопитающих, а также увеличивается риск появления разных природных катаклизм таких как усиление скорости ветра, которые могут увеличить риск движение судов по Северному морскому пути. Также таяние ледников увеличивает количество выбрасываемого метана в атмосферу из дна морей и океанов.
Отмечаем, что цель выпускной квалифицированной работы достигнута, все сопутствующие задачи решены, проведен анализ полученных результатов и сделан ряд выводов.
1. Приказ об утверждении тарифов на ледокольную проводку судов, оказываемую ФГУП "АТОМФЛОТ" в акватории северного морского пути. Введ. 2014-04-04 N 45-т/. М., 2014. 6 с.
2. Указ Президента РФ от 2 мая 2014 г. № 296 “О сухопутных территориях Арктической зоны Российской Федерации”
Книги и монографии
3. Антипин А.Л., Зеленина Л.И. Ледовые покрытия Арктики // Исследования в области естественных наук. 2014. № 11 - 182 с.
4. Бондур В.Г. Модели полей излучения для систем дистанционного зондирования. Курс лекций. - М.: Московский государственный университет геодезии и картографии. - 2008 - 389 с.
5. Бондур В. Г. Основы аэрокосмического мониторинга окружающей среды. Курс лекций. - М.: Московский государственный университет геодезии и картографии. - 2008, - 369 с.
6. Бондур В. Г. Современные подходы к обработке гиперспектральных
аэрокосмических изображений // Материалы научно-технической конференции «Гиперспектральные приборы и технологии». 17-18 янврая 2013 - Красногорск. - 2013 - 18 с.
7. Венц Ф. Дж., Шабель М. Точный мониторинг климата с использованием дополнительных наборов спутниковых данных— Природа. 2000. Том. 403. — 416с.
8. Гарбук С. В. Космические системы дистанционного зондирования Земли /
С. В. Г арбук, В. Е. Г ершензон // - М.: Издательство А и Б. - 1997 - 296 с.
9. Кашкин В. Б. Дистанционное зондирование Земли из космоса. Цифровая обработка изображений / В. Б. Кашкин, А. И. Сухинин // - М.: Логос. - 2001 - 246 с.
10. Книжников Ю. Ф. Тутубаена О. В. Кравцова В. И. Аэрокосмические методы в географических исследованиях. - М.: Академия, 2004. 336 с.
11. Леонов, А.Л. Технологии построения ГИС от ESRI и ДАТА+ /А.Л. Леонов. — Москва: ООО "Дата+", 2005. — 5с.
12. Лимонов, А.Н. Лекции по дисциплине «Дистанционное зондирование и кадастровое картографирование» /А.Н. Лимонов, Л.А. Гаврилова. — Москва: 2012. — 109с.
13. Николаева, А.Б. Северный морской путь: Проблемы и перспективы /А.Б. Николаева. — Институт экономических проблем им. Г.П. Лузина КНЦ РАН. — 108с.
14. Обиралов, А.И. Фотограмметрия и дистанционное зондирование /А.И. Обиралов, А.Н. Лимонов, Л.А. Гаврилова. — Москва: Колосс, 2006. — 335с.
15. Пазовский, В.М. Северный морской путь: оценки зарубежных
специалистов /В.М. Пазовский. — Владивосток: Дальневосточная
государственная морская академия имени адмирала Г. И. Невельского, 2002.
16. Репина И.А., Тихонов В.В., Алексеева Т.А., Иванов В.В., Раев М.Д., Шарков Е.А., Боярский Д.А., Комарова Н.Ю. Электродинамическая модель излучения арктического ледяного покрова для решения задач спутниковой микроволновой радиометрии. // Исследование Земли из космоса. 2012. № 5. 36 с.
17. Савиных В. П. Оптико-электронные системы дистанционного зондирования: Учеб. для вузов / В. П. Савиных, В. А. Соломатин // - М.: Недра. - 1995 - 315 с.)
18. Северный морской путь: дорога в будущее. Экономика, № 236 (4199), от 02.11.2006 г.
19. Толстохатько, В.А. ФОТОГРАММЕТРИЯ И ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ /В.А. Толстохатько, В.А. Пеньков. — Харьков: 2013. — 113с.
20. Шалькевич, Ф.Е. Методы аэрокосмических исследований : курс лекций /Ф.Е. Шалькевич. — Мн: БГУ, 2005. — 161с.
21. Штырова, В.К. Дешифрирование аэро- и космических снимков /В.К. Штырова, В.А. Данилов. — Саратов: СГУ, 74с.
Электронные ресурсы
22. Архитект Дизайн [Электронный ресурс] /. — Электрон. журн. — Режим доступа: https://www.architect-design.ru/item.716.html, свободный
23. Вести Ямал [Электронный ресурс] /. — Электрон. журн. — Режим доступа: https: //vesti-yamal. ru/ru/vesti_arktiki/temp176450, свободный.
24. Вокруг Света [Электронный ресурс] /. — Электрон. журн. — Режим
доступа: https ://vokrugsveta. ua/ecology/v-arktike-ischezla-bolshaya-chast-
mnogoletne go-lda-18-10-2018
25. Мир знаний [Электронный ресурс] /. — Электрон. журн. — Режим
доступа: http://mirznanii. com/a/287113/po-geografii-na-temu-rossiyskiy-sektor-
arktiki, свободный
26. МИР24 [Электронный ресурс] /. — Электрон. журн. — Режим доступа: https://mir24.tv/news/16318988/samye-starye-ldy-arktiki-ne-vyderzhali- globalnogo-potepleniya
27. Научная Россия [Электронный ресурс] /. — Электрон. журн. — Режим
доступа: https://scientificrussia.ru/articles/soderzhanie-metana-v-atmosfere-
opasno-povyshaetsya, свободный
28. Национальный ТУ «Днепровская политехника» [Электронный ресурс] /. — Электрон. журн. — Режим доступа: http://gis.nmu.org.ua
29. РИА Новости [Электронный ресурс] /. — Электрон. журн. — Режим доступа: https://ria.ru/20100415/221448502.html, свободный
30. Руксперт [Электронный ресурс] /. — Электрон. журн. — Режим доступа: https://ruxpert.ru/Российская_Арктика, свободный
31. Сделано у нас [Электронный ресурс] /. — Электрон. журн. — Режим доступа: https://sdelanounas.ru/blogs/102880/, свободный
32. Севпростор [Электронный ресурс] /. — Электрон. журн. — Режим доступа: http://sevprostor.ru/poleznoe-interesnoe/arctic/542-arctic, свободный
33. Образование GURU [Электронный ресурс] /. — Электрон. журн. — Режим доступа: https: //obrazovanie. guru/nauka/biologiya/vliyanie-cheloveka-na- prirodu-negativnoe-vozdej stvie. html, свободный.
34. Are.na [Электронный ресурс] /. — Электрон. журн. — Режим доступа: https://www.are.na/block/3188770
35. ArcGIS for desktop [Электронный ресурс] /. — Электрон. журн. — Режим
доступа: http: //desktop. arcgis. com/ru/arcmap/10.3/manage-data/editing/what-is-
editing-.htm, свободный
36. ARCTICINFO [Электронный ресурс] /. — Электрон. журн. — Режим
доступа: http: //www. arctic-
info.ru/news/section/poteplenie_v_arktike_i_perspektivy_severnogo_morskogo_puti, свободный.
37. arcticshipbuilding.com [Электронный ресурс] /. — Электрон. журн. —
Режим доступа:
http://www. arcticshipbuilding.com/assets/files/Presentation/2018/4%20 ShtrekAA. pdf , свободный
38. ATMOSPHERIC SCIENCE DATA CENTER [Электронный ресурс] /. —
Электрон. журн. — Режим доступа:
https://eosweb.larc.nasa.gov/GUIDE/source_documents/dmsp_f11.html, свободный
39. Gigabaza.ru [Электронный ресурс] /. — Электрон. текстовые дан. — Режим доступа: https://gigabaza.ru/doc/165454.btml, свободный
40. Gridded Precipitation Maps GPROF 2010v2 [Электронный ресурс] /. —
Электрон. журн. — Режим доступа:
bttp://rain.atmos.colostate.edu/RAINMAP10v2/ssmis_description.btml, свободный
41. Gridded Precipitation Maps GPROF 2010v2 [Электронный ресурс] /. —
Электрон. журн. — Режим доступа:
http://rain.atmos.colostate.edu/RAINMAP10v2/ssmis_description.btml, свободный
42. helionews [Электронный ресурс] /. — Электрон. журн. — Режим доступа: https://belionews.ru/36990, свободный
43. Jet Propulsion Laboratory California Institute of Technology [Электронный
ресурс] /. — Электрон. журн. — Режим доступа:
https://rkwok.jpl.nasa.gov/icemotion/, свободный
44. meereisportal.de [Электронный ресурс] /. — Электрон. журн. — Режим доступа: https://www.meereisportal.de/en/
45. MixedNews [Электронный ресурс] /. — Электрон. журн. — Режим доступа: http://mixednews.ru/archives/122698, свободный
46. National Show & Ice Data Center [Электронный ресурс] /. — Электрон. журн. — Режим доступа: https://nsidc.org/data/seaice_index/, свободный.
47. NOAA [Электронный ресурс] /. — Электрон. журн. — Режим доступа: https://ngdc.noaa.gov/eog/sensors/ssmi.html, свободный
48. NSIDC [Электронный ресурс] /. — Электрон. журн. — Режим доступа: https://nsidc.org/arcticseaicenews/2018/03/
49. Pandia [Электронный ресурс] /. — Электрон. журн. — Режим доступа: https: //pandia. ru/text/77/482/6274. php, свободный
50. Present5 [Электронный ресурс] /. — Электрон. журн. — Режим доступа: https://present5.com/modul-1-aero-i-kosmicheskie-semki-zemli-lekciya/, свободный.
51. Refdb.ru [Электронный ресурс] /. — Электрон. журн. — Режим доступа: https://refdb.ru/look/1529691.html
52. RT на русском [Электронный ресурс] /. — Электрон. журн. — Режим
доступа: https://russian.rt.com/inotv/2018-09-10/Washington-Post-globalnoe-
poteplenie-prevrashhaet, свободный
53. studfiles.net [Электронный ресурс] /. — Электрон. журн. — Режим доступа: https://studfiles.net/preview/4600726/, свободный
54. studopedia.su [Электронный ресурс] /. — Электрон. журн. — Режим
доступа: https://studopedia. su/5 20972 snimki-v-vidimom-i-blizhnem-krasnom-
svetovom-diapazone. html
55. studwood.ru [Электронный ресурс] /. — Электрон. журн. — Режим
доступа: https://studwood.ru/2388331/geografiya/programmnye_produkty,
свободный
56. Wikipedia [Электронный ресурс] /. — Электрон. журн. — Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Г еосинхронная_орбита, свободный
57. Vuzlit.ru [Электронный ресурс] /. — Электрон. журн. — Режим доступа: https://vuzlit.ru/1054280/deshifrirovanie_aerokosmicheskih_fotosnimkah, свободный