Станция космоснимков ТюмГУ позволяет принимать и обрабатывать данные со множества спутников научного и хозяйственного назначения. Она была смонтирована в августе текущего года. Сразу после пусконаладочных работ успешно был проведён пробный сеанс связи со спутниками IRS P6, Radarsat, Terra, Aqua, Spot-2, Spot-4.

Сейчас в тестовом режиме ведётся круглосуточный приём данных со спутника Terra (сканер MODIS), который парит на высоте 705 км над поверхностью Земли и позволяет получать изображения с пространственным разрешением до 250 метров на пиксель. Параллельно отрабатывается процесс каталогизации данных. Кроме того, закуплена лицензия на безлимитный приём информации со спутников Spot-2 и Spot-4 в течение 2009 года. Снимки с этих спутников ещё более детальные: до 10 метров на пиксель.

Территория, которая охватывается станцией, представляет собой круг радиусом более 2000 км. Она включает не только Тюменскую область, но и сопредельные регионы России (от озера Байкал до Финского залива), а также, частично, приграничные государства (Казахстан, Украина, Монголия, Китай и др.).

Оборудование спутников предназначено для получения изображений как в видимом, так и в ближнем инфракрасном диапазоне спектра. Последнее необходимо для отслеживания температурных градиентов (перепадов), что часто применяется на практике (например, для своевременного обнаружения лесных пожаров).

Помимо этого, оперативное получение многозональных данных дистанционного зондирования Земли позволяет решать задачи в различных областях хозяйственной деятельности:

• обновление топографических карт (вплоть до масштаба 1:25000);
• оперативное обнаружение и мониторинг нефтяных загрязнений на суше и на шельфе в районах добычи и транспортировки нефти и нефтепродуктов;
• контроль соблюдения лицензионных соглашений при освоении месторождений природных ресурсов;
• оперативная оценка состояния ледового и снежного покрова;
• мониторинг состояния сельскохозяйственных угодий как с точки зрения соблюдения правил севооборота, так и с точки зрения целевого использования земель;
• оперативная оценка состояния и степени деградации сельскохозяйственных и пастбищных земель;
• земельный кадастр;
• актуализация карт лесопользования;
• объективная и оперативная оценка ущерба от стихийных бедствий;
• мониторинг состояния гидротехнических сооружений;
• создание современных тематических карт состояния природных объектов (растительности, почвенного покрова и др.);
• создание карт, показывающих степень аварийноопасности территорий;
• создание цифровых моделей рельефа;
• оценка экологических последствий освоения территорий;
• в горных районах — организация постоянного мониторинга за состоянием ледников;
• выявление случаев нелегального рыболовства в акваториях.

Как видно из перечня, дистанционное зондирование Земли широко применяется для мониторинга, контроля и «оздоровления» экологической обстановки, что особенно актуально для Тюменской области как крупного нефте- и газодобывающего региона.

Физически станция состоит из двух компонентов: приёмный комплекс и центр обработки данных. Первый располагается на биологическом факультете и включает в себя следующие составные части.

• Антенная система, смонтированная на крыше здания (параболическая антенна диаметром 2,4 м, антенный облучатель, преобразователь частоты и опорно-поворотное устройство).
• Блок преобразования информации (упрощённо говоря — специализированный радиоприёмник, способный принимать и обрабатывать сигналы различных форматов в широком диапазоне частот).
• Рабочее место оператора. Это компьютер со специализированным ПО, который управляет антенной системой и осуществляет первичное хранение данных.

Технические характеристики радиоприёмного тракта таковы:

• несущая частота, МГц: 7750–7850, 8000–8500;
• темп передачи информации, Мбит/с: 3,75–85 (ФМ-2), 7,5–170 (ФМ-4);
• тип модуляции: ФМ-2, ФМ-4, ФМ-4С.

Дальнейшая обработка и хранение данных осуществляются в НИИ экологии, где установлены рабочие станции HP и сервер для хранения базы данных и актуальных снимков. Архив изображений записывается на DVD. Между зданиями биофака и НИИ экологии данные переносятся на съёмных жёстких дисках один-два раза в неделю.

В состав комплекса входит программное обеспечение для:

• управления приёмом и записью данных на жёсткий диск компьютера (ScanReceiver);
• предварительной обработки данных — распаковки, фрагментации, географической привязки, калибровки, визуализации и трансформации изображений (ScanMagic);
• ведения электронного каталога снимков (MagicCatalog в составе ПО ScanMagic),
• дополнительной и тематической обработки изображений (ScanEx Image Processor).

Также для обработки данных мониторинга будет использоваться программный комплекс ENVI, включая уникальный модуль объектно-ориентированного дешифрирования Feature Extraction.

Всё ПО является лицензионным и оплачено из бюджета Инновационной программы.

На основе указанных программ планируется разработка практических курсов по основам дистанционного зондирования земной поверхности для студентов географических и экологических специальностей. Учащиеся смогут освоить весь процесс работы со спутниковыми данными: от приёма в режиме реального времени до дешифрирования и составления собственных прикладных карт. Архивные снимки могут быть использованы студентами для решения научно-исследовательских задач в рамках курсовых, дипломных и грантовых работ.

Огромное значение имеет коммерческий потенциал станции. Можно выделить несколько направлений получения прибыли.

• Распространение исходных данных (собственно космических снимков) на различной стадии обработки. Рыночная цена одного изображения 60×60 км, полученного со спутников Spot-2 и Spot-4, составляет порядка 1900 $.
• Распространение результатов дешифрирования космоснимков: тематических карт, итогов космического мониторинга наводнений, лесных пожаров, рубки леса и пр.
• Создание системы оперативного космического мониторинга за чрезвычайными ситуациями и экологической ситуацией в регионе.

Получаемые данные представляют интерес для служб МЧС, природоохранных организаций и ведомств. Работой станции уже заинтересовались сотрудники Росприроднадзора, для которых были проведены презентации оборудования и его возможностей. В завершающей стадии находятся переговоры с компанией ТНК-ВР о создании совместной лаборатории космического мониторинга состояния месторождений.

В настоящее время персонал станции составляет два человека. Координирует проект Олег Сизов, научный сотрудник НИИ экологии. Общее руководство осуществляет директор института, к. б. н. Андрей Соромотин.

Ожидается, что станция будет переведена из отладочного в штатный режим работы в начале 2009 года. С 1 января начнётся срок лицензии на приём изображений со спутников Spot-2 и Spot-4, кроме того, в январе двое сотрудников НИИ экологии пройдут стажировку в учебном центре компании «СканЭкс» (Москва), где освоят эффективные методы работы с программным обеспечением.

Подводя итоги, нельзя не отметить исключительно высокий потенциал проекта. Есть все основания полагать, что комплекс «УниСкан-24» вскоре не только окупит свою стоимость, но и принесёт «дивиденды» в общенаучном и образовательном смысле. Благодаря станции можно будет развивать самый широкий спектр эколого-географических дисциплин, готовить перспективных специалистов по дистанционному зондированию земной поверхности. И, конечно, возможности станции будут использованы для улучшения экологического состояния Тюменской области.

Программное обеспечение ScanMagic