Жерді қашықтықтан зондлау әдістері

Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 15 бет
Таңдаулыға:

МЕКТЕП ГЕОГРАФИЯСЫНДА ГЕОГРАФИЯЛЫҚ АҚПАРАТТЫҚ ЖҮЙЕЛЕР (ГАЖ) ЖӘНЕ ЖЕРДІ ҚАШЫҚТЫҚТАН ЗОНДЛАУ (ЖҚЗ) ӘДІСТЕРІН ҮЙРЕТУ

КІРІСПЕ
ГАЖ (Географиялық ақпараттық жүйелер) және ЖҚЗ (Жерді қашықтықтан зондлау) қазіргі уақытта, жердің ауқымды аймақтары туралы өзекті мәліметтердің ең ақпаратты сиымды көздерінің бірі болып табылады. Аймақтардың көлемдерін, сонымен қатар көлемі бойынша ірі аумақтардың қашықтығын, елді мекендердің адам аяғы жетуге қиын жерлерде орналасқанын ескере отырып, ЖҚЗ мәліметтерін қолдану, әсіресе, Қазақстан мемлекеті үшін өте маңызды.
Зерттеу тақырыбының өзектілігі: XXI - ғасырдағы жаңа қоғамдағы негiзгi стратегиялық фактордың өмiр сүруi жаңа ақпараттық технологиялардың даму ғылыми және практикалық тапсырмаларды орындауда екені белгiлi. Ақпараттық қоғамға өту апарат көлемiнiң өсуiмен сипатталады. Тиімді жұмыс әртүрлi табиғат құрылғыларының барлық өсiмдi ағымдары, кәсіби шеберліктің деңгейiн анықтауда және тез өзгеретiн ақпараттық ортаның жағдайымен тығыз байланысты.
Сандық кеңістіктің тиімді құралы ретінде үлгілеу, талдау, интеграциялау және әртүрлі бейнелеу географиялық білім, географиялық ақпараттық жүйелер мен геотехнологиялар барған сайын және табысты идеяларға негізделген заманауи білім беру технологияларымен ұштастырылған интербелсенді оқыту - сандық дидактиканың негізі болып отыр.
Қашықтықтан зондлау технологиясын бiлiмде қолданудың маңыздылығына шолу жасай отырып, білім саласында қолданудың әртүрлi астарларын қарастырып, қолдану өзекті болып табылады: ЖҚЗ - іргелі, географ студенттердiң жоғарғы мамандық бiлiмiнде; жоғарғы маманды бiлiмдi жүйелi аналитиктер, информатиктер және программистер дайындауда; бiлiмдi басқаруда.
Мақсаты: Білімгерлерге география пәнін оқытуда ГАЖ және қашықтықтан зондлау әдістерін жергілікті жердің табиғатын зерттеу мақсатында қолдану құзыреттілігін қалыптастыру.
Міндеттері:
Жерді қашықтан зондлау тәсілдеріне сипаттама беру негізінде олардың мәні мен ерекшеліктерін талдау.
Мектеп географиясында қазіргі заманғы геотехнологияларды қолданудың маңыздылығын негіздеу.
Зерттеу жұмысының теориялық және әдіснамалық негізін Жерді қашықтықтан зондлау (ЖҚЗ) және географиялық ақпараттық жүйелер (ГАЖ) мәселелері бойынша Ресей және т.б. елдердің география ғылыми мектебінің ғалымдары Кошкарев А.В., Тикунов В.С., Шовенгердт Р.А., Берлянт А.М., Гарелик И.С., Флоринский И.В., Грохлина Т.И., Михайлова Н.Л., Гош С.К., Кашкин В.Б., Сухинин А.И., Владимиров В., Дмитриев Д.Д., Дубровская О. А., және Керімбай Н.Н., Чандра А.М., Де Мерс Майкл Н., Токарева О.С., Морозова В.А. т.б. ғалымдардың еңбектері құрайды. Дипломдық жұмысты жазу барысында осы аталған және т.б. ғалымдардың ЖҚЗ және ГАЖ технологиясына қатысты еңбектеріне сүйемел жасалды.

1. Географиялық ақпараттық жүйе технологиясы

Қашықтықтан зондлау қазіргі уақытта ГАЖ - технологиясының ақпараттық негізін құрайды. Бұл ақпараттың қайнар көзі дәстүрлі карталарда үстем болады. Ендігі олардың негізгі мәселелері ГАЖ- де карта жаңарту болып табылады. Қашықтықтан зондлау жердің ауқымды аймақтары туралы өзекті мәліметтердің ең ақпаратты сиымды көздерінің бірі болып табылады. Аймақтардың көлемдерін, сонымен қатар көлемі бойынша ірі аумақтардың қашықтығын, елді мекендердің адам аяғы жетуге қиын жерлерде орналасқанын ескере отырып, ЖҚЗ мәліметтерін қолдану, әсіресе, Қазақстан мемлекеті үшін өте маңызды.
Жерді қашықтықтан зондлаудың (ЖҚЗ) география ғылымындағы маңыздылығы қоршаған ортаның әртүрлi үдерістері мен құбылыстарының өзара байланысын зерттеудегі заманауи геотехнологиялар болуында. Оның болашақ жүйесi, ақпараттық және құрылымдық жағынан да жан-жақты болуы керек: ғылымдық ойлау жүйесi, адамға кейбiр қоғамдық мәселелер немесе құбылыстарды шешуде көмектеседi, негiзгi құрамбөлiктерiн бөлек қараумен қатар, олардың басқа мәселелермен байланысын айқындау; кең көлемде ойлау, қоршаған ортаны әртүрлi бейнеде бiрдей қабылдау.
Басқа жағынан, жекелеген аймақтардың қайталанатын барлау сеанстарының нәтижелері туралы мәліметтердің жинақталуы уақыт бойынша өтіп жатқан үдерістерді аңдып, олардың динамикасын зерттеуге рұқсат етеді.
Қашықтықтан зондлаудың ғарыштық суреттері - атмосфералық және ғарыштық ұшу аппараттарымен суретке түсірілген, нәтижесіндегі жер бетінің электро магниттік спектр диапазонындағы суреті.
Қазақстан Республикасында ЖҚЗ екі ғарыштық аппараттан "KazeOSat-1", "KazeOSat-2" сонымен қатар спутниктерді басқару жерүсті кешенінен және ЖҚБ мәліметтерін қабылдау, өңдеу және таратуға арналған мақсатты кешеннен тұрады.
Қазіргі кезде әлемде және Қазақстанда ЖҚЗ технологиясымен қатар, Ғаламдық позициялау жүйесін (GPS) пайдалану кеңінен іске асырылуда. GPS жүйесі қазірдің өзінде автомобиль, теңіз көлігі, авиацияда - координаттар мен маршруттарды анықтау үшін, геологиялық және картографиялық жұмыстар үшін және т. . Сонымен бірге, кеңістіктік мәліметтерді жинау, сақтау, өңдеу, қол жеткізу, көрсету және тарату үдерісіндегі маңызды құрал - географиялық ақпараттық жүйе (ГАЖ). Ол оқу процесіне заманауи ғарыштық технологиялар енгізілген функционалдық мүмкіндіктердің үлкен жиынтығына ие.
Мектеп географиясы курсында GPSGLONASS навигаторларын интернетпен бір әдістемелік кешенде пайдалануға болады. GPS пайдалану мектеп географиясы курсының аймақтық және өлкетану компонентін жаңа мағынамен, мазмұнмен және географиялық мотивациямен толтыра алады. Тұрақты навигатор студентке немесе география мұғаліміне келесі әрекеттерді орындауға мүмкіндік береді:
· Нүктенің географиялық координаталарын минуттың мыңнан бір бөлігінің дәлдігімен анықтау. Бұл кез келген навигатордың негізгі функциясы. Интернеттен географиялық, табиғи, өлкетану, тарихи, мәдени немесе басқа да маңызы бар әртүрлі объектілердің координаттарын алуға болады.
· Қажетті нүктеге дейінгі қашықтықты және оған бағытты анықтау. Кез келген қабылдағыштың таптырмас қызметін мектептегі саяхаттар кезінде, жеке ғылыми-зерттеу жұмыстарын орындау кезінде пайдалануға болады. Функция нүктелік режимді іздеуде навигатордың экрандағы көрсеткі арқылы белгілі координаттары бар кез келген объектілерге бағыттау, сондай-ақ объектінің орналасқан жеріне дейінгі нақты қашықтықты көрсету мүмкіндігіне негізделген. навигатордың иесі.
Оның жердегі орнының абсолютті биіктігін анықтау. Жергілікті төбелерге бару және картадағы нақты навигатор көрсеткіштерін карталардағы ресми деректермен салыстыру.
· Өтілген жолды траектория түрінде сызу.
Географияда қолдануға арналған бұл GPS функциясы ерекше қызықты. Далалық зерттеу кезінде GPS құрылғысы зерттеу нысанының абсолюттік биіктігін және координаттарын анықтауда таптырмас құрал. Далалық зерттеу практикасы кезінде GPS әр секунд сайын қозғалыс бағыты бойынша нүктелерді бекіту және әрбір нүктеге осы нақты орынға қатысты әртүрлі уақыттық және кеңістіктік сипаттамалардың жиынтығын тағайындау мүмкіндігіне негізделген. Нәтижесінде жол деп аталатын, яғни көптеген жеке нүктелерден тұратын қисық үздіксіз сызық - қозғалыс траекториясы қалыптасады.
Ғарыштық технологияларды пайдаланатын сабақтар оқытуды дараландыруды қамтамасыз етеді, студенттерге GPS қабылдағышпен жұмыс істеудің практикалық дағдыларын береді, студенттердің іс-әрекетін заманауи зерттеулерге жақындатуға көмектеседі, географиялық білім аймағын кеңейтеді, география пәнінің практикалық маңыздылығын арттырады, және шығармашылық ойлауды күшейтеді.
География пәнін оқып үйрену кезінде білімгерлер қазіргі кездегі, бәрі жылдам өзгеретін әлемде, адамдардың әлеуметтік, мәдени, саяси және экономикалық қызметтерге белсенді қатысуына, сонымен қатар өмір бойы оқып үйренуіне мүмкіндік туғызатын базалық факторлардың бірі сандық ақпараттануға көшуі болып табылуда
Ғаламдану Қазақстанның алдына жаңа талаптар қоюда, жылдам өзгеретін өзара байланыстағы әлемге икемделуге бейімделу үшін әрбір азаматқа құзыреттің кең ауқымы қажет болады. Ғаламдану Қазақстанның алдына жаңа талаптар қоюда, жылдам өзгеретін өзара байланыстағы әлемге икемделуге бейімделу үшін әрбір азаматқа құзыреттің кең ауқымы қажет.
Жаңартылған География пәнін оқып үйренуде әлемнің инновациялық технологияларын көрсету және білімгерлерде білімге деген қызығушылығын тудыратын қазіргі заманғы білім беру технологияларын пайдалану есебінен оқытудың әдістері мен тәсілдері айтарлықтай өзгерді.

2 Жерді қашықтықтан зондлау әдістері

Жерді қашықтықтан зондтау - зерттеу объектісінде болуды қажет етпейтін жер бетін зерттеу әдісі, өйткені ол қашықтықта орындалады. Бұл әдістің арқасында зерттелетін объектілердің қасиеттерін өлшеуге болады. Қашықтықтан зондтау Жердің жасанды серіктерінен алынған деректерді пайдаланады. Әуе кемелерінің [1] көмегімен алынған мәліметтер де қолданылады. Жерді қашықтықтан зондтау процесін жеті қадаммен сипаттауға болады, олар 1-суретте көрсетілген.

1-сурет - Жерді қашықтықтан зондтау үдерісінің схемасы [1]

Біріншіден, бұл процесс электромагниттік энергия көзін қажет етеді. Бұл көз негізінен Күн болып табылады, бірақ ол Жердің жылулық сәулеленуі немесе спутниктің микротолқынды сәулеленуі болуы мүмкін.
Екінші қадам - дәл осы электромагниттік энергияның атмосфера қабаты арқылы өтуі. Электромагниттік энергия атмосфера арқылы өткенде, ол таралады, жұтылады және түрленеді.
Үшінші нөмір зерттеу объектісімен өзара әрекеттесуін, атап айтқанда, электромагниттік толқындардың жұтылуын немесе шағылуын көрсетеді. Содан кейін екінші қадам қайтадан жасалады.
Келесі қадам электромагниттік энергия туралы алынған ақпаратты жинау болып табылады. Бұл әрекетті платформаға орнатылған сенсор орындайды, бұл жағдайда платформа спутник болып табылады.
Содан кейін қашықтықтан зондтау деректері қабылдау станциясына жіберіледі. Қабылдау станциясында қабылданған мәліметтерді алғашқы өңдеу жүргізіледі.
Алтыншы қадам - арнайы бағдарламалық қамтамасыз етуде шығарылатын деректерді интерполяциялау және талдау.
Талдау нәтижесі мәселелерді шешу үшін пайдаланылуы мүмкін, ол үшін Жерді қашықтықтан зондтау жүргізілді [2,3].
Қашықтықтан зондтауда қолданылатын датчиктер сәулеленуді тек адам көзіне көрінетін спектрде ғана емес, сонымен қатар адам көру мүмкін емес диапазонда да анықтауға қабілетті. Бұл мүмкіндік адам көзі жетпейтін нәрсені көруге жаңа жол ашады. Бұл біз көріп үйренген объектілердің электромагниттік толқындарды бір-бірінен басқаша көрсететіндігіне байланысты, сондықтан нәтиже де әртүрлі. 2-суретте Жерді қашықтықтан зондтауда қолданылатын электромагниттік спектрдің бөлігі көрсетілген [4].

2-сурет - қашықтықтан зондтауда қолданылатын электромагниттік спектрдің бөлігі [4]

Экспозиция түріне қарай қашықтықтан зондтауда қолданылатын барлық сенсорларды пассивті және белсенді деп бөлуге болады. Пассивті датчиктер табиғи радиацияны, яғни күн радиациясын немесе зерттеу объектісі шығаратын жылу радиациясын ұстайды. Белсенді датчиктер зерттелетін объектіні жарықтандырады және зерттелетін объект шығаратын толқындарды тіркейді [4]. Датчиктердің осы екі түрінің арасындағы айырмашылықты 3-суретте анық көруге болады.

Сурет 3 - Қашықтықтан зондтау түрлері: 1 - пассивті; 2 - белсенді [4]
Жерді қашықтықтан зондтаудың бірнеше әдістері бар.
Қолданылатын түсіру жабдықтарына байланысты: фотосуреттер, термиялық түсірулер, сканерлік түсірулер, радиолокациялық түсірулер.
Фотосуретке түсіру әдісі. Басқарылатын кемелер мен орбиталық станциялар фотосурет арқылы қашықтықтан зондтауды орындау үшін пайдаланылады, сонымен қатар автоматты жерсеріктерді де пайдалануға болады. Бұл әдіс жоғарыда аталған құрылғылардан алынған кескіндерді алудан тұрады. Ғарыштан спутниктерден алынған кескіндер бір суретте үлкен аумақтарды көрумен және қамтуымен ерекшеленеді. Қолданылатын жабдық түріне байланысты суретке түсіру әдісі электромагниттік спектрдің және оның аймақтарының көрінетін диапазонында ғана емес, сонымен қатар жақын инфрақызыл диапазонда да орындалады [5].
Түсірілім жасалатын биіктікке және объективтің фокустық қашықтығының мәніне байланысты алынған кескіндердің масштабының мәні өзгереді. Ғарыш аппараттарының оптикалық осін өзгерту қызықтыратын Жер бетінің жоспарлы ғана емес, сонымен қатар перспективалық кескіндерін алуға мүмкіндік береді.
Қазіргі әлемде 60% немесе одан да көп қабаттасатын спутниктік суреттерді алуға мүмкіндік беретін жоғары ажыратымдылықтағы фотографиялық жабдықты пайдалану әдеттегідей.
Дегенмен, қашықтықтан зондтаудың фотографиялық әдісінің айтарлықтай кемшілігі бар, ол суреттері бар пленканы Жерге қайтару қажеттілігі болып табылады. Сондай-ақ борттағы пленка қоры шектеулі екенін есте ұстаған жөн. Осыған қарамастан бұл әдіс ақпараттылығы жоғары [6, 7, 8].
Сканерлеу әдісі. Қызығушылықты оятатын объектіні сканерлеу арқылы қашықтықтан зондтауды орындау үшін мультиспектрлі оптикалық-механикалық жүйелер - сканерлер қолданылады. Бұл сканерлер әртүрлі мақсаттар үшін жасанды жер серіктеріне орнатылады. Сканерлерді қолдану арқылы ретімен түсірілген бірнеше бөлек кескіндерден тұратын кескінді қалыптастыруға болады.
Сканерлеу - сканер болып табылатын сканерлеу элементінің көмегімен кескіндердің сканерлеуін алу процесі. Сканер жер бедерінің элементін тасымалдаушының қозғалысы бойынша элемент бойынша түсіріп, линзаға сәуле ағынын жібереді. Осыдан кейін жарық сигналын электрлік сигналға өзгертетін нүктелік сенсорға, ол байланыс арналары арқылы қабылдау станцияларына келеді [9].
Жерді қашықтықтан зондтаудың сканерлік әдісімен зерттелетін аумақ үздіксіз таспада көрсетіледі. Алынған таспа сканерлер деп аталатын жолақтардан тұрады. Сканерлеулер, өз кезегінде, пикселдер деп аталатын жеке элементтерден тұрады. Сканер кескіні - радиоарналар арқылы Жерге жіберілетін жарықтық деректерінің реттелген пакеті. Бұл деректер магниттік таспаға жазылған. Содан кейін оларды кадрлық формаға ауыстыруға болады. Сканер кескіндерін барлық спектрлік диапазондарда алуға болады.
Сканерлеу процесі және оның әртүрлі әдістері 4-суретте егжей-тегжейлі суреттелген.

4-сурет - Жер бетін сканерлеудің әртүрлі әдістері Сканерлердің негізгі сипаттамалары бұрыш болып табылады [9]

Сканерлеу және лездік көру бұрышы. Көру бұрышының мәні түсірілетін жолақтың еніне ғана емес, сонымен қатар алынған кескіндердің рұқсатына да байланысты. Сканерлеу бұрышына қатысты сканерлерді екі топқа бөлуге болады: дәл және шолу. Дәл сканерлердің сканерлеу бұрышы +-5° дейін азайтылады. Сауалнама сканерлері үшін сканерлеу бұрышының мәні +-50 дейін көтерілген кезде. Ажыратымдылық мәні түсірілген жолақтың еніне кері пропорционал [8, 9].

3 Ғарыштық суреттер негізіндегі мониторинг әдістері

Ғарыштық суреттер бойынша су нысандарын анықтау әдістері. Жерді қашықтықтан зондтау саласындағы ғылым жетістіктерінің арқасында су нысандарын бақылау, төтенше жағдайлар қаупін анықтау және алдын алу, мүмкін болатын зиянды анықтау және т.б. мүмкін болды. Су нысандарын бақылау және талдау үшін ақпараттың жоғары болуына байланысты радиолокациялық спутниктердің деректері және жоғары егжей-тегжейлі оптикалық бейнелеу құрылғыларының деректері жиі пайдаланылады [10].
ЖҚЗ деректері суды немесе дымқыл объектілерді зерттеуде су нысандарынің шекарасын белгілеу үшін қолданылады. Сондай-ақ қашықтықтан зондтау деректерін пайдалана отырып, су нысандарынің сапасын, ластану дәрежесі мен түрін анықтауға, су тасқыны мен су тасқынын бақылауға және болжауға және басқа да ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.