Автоматизированные системы экологического мониторинга

Термин «автоматизированные системы» появился в начале 60-х г.г. XX в. и соответствовал зарубежному термину «электронные информационные системы». Это время характеризуется широким внедрением электронных цифровых вычислительных машин в процессы обработки информации. Основная суть термина «автоматизированный» заключается в участии человека в процессе переработки информации или подготовки и принятия решения. Поэтому наряду с термином «автоматизированная система» в технической литературе можно встретить термин «человеко-машинная система».

Надо отметить принципиальное отличие автоматизированных систем, в том числе систем мониторинга, от так называемых «ручных» систем. Смысл этого отличия заключается в том, что автоматизированные системы по сравнению с ручными позволяют решать качественно новые задачи за счёт использования современных методов математического моделирования и средств обработки информации.

Рассмотрим теперь некоторые понятия, связанные с построением автоматизированных систем мониторинга окружающей природной среды.

Если классифицировать по уровню функциональной развитости и степени автоматизации, можно выделить следующие системы:

· АСК реализует функции автоматизированного измерения и обработки параметров экологического контроля.

Автоматизированная система экологической защиты (АСЭЗ) технологической установки или технологического процесса является составной частью АСУ ТП.

Автоматизированная система контроля окружающей среды предприятия (АСКОС) является также составной частью АСУ ТП.

В литературе можно встретить термин АКСМ – автоматизированная комплексная система мониторинга. Этот термин подчеркивает, что система охватывает несколько объектов мониторинга (например: вода, воздух, предприятие и т. п.).

Принципы построения АКСМ.

АКСМ является сложной, иерархически структурированной системой.

Первым принципом создания АКСМ является системный подход, что на практике означает необходимость совокупно учитывать все факторы, влияющие на параметры АКСМ, связи между ними.

Вторым принципом можно назвать принцип декомпозиции системы. Его использование позволяет разделить проблему структурной сложной системы. Следующим принципом создания АКСМ является принцип получения максимально возможного результата (приближения к цели) при заданных ресурсных ограничениях и сохранения целостности системы.

Основой реальной эффективности работы АКСМ является надёжная работа измерительной сети системы, т.е. первичных датчиков, приборов, каналов связи.

Одним из основных источников данных для экологического мониторинга являются материалы дистанционного зондирования (ДЗ). Они объединяют все типы данных, получаемых с носителей:

§ космические (пилотируемые орбитальные станции, корабли многоразового использования, автономные спутниковые съемочные системы и т. п.);

§ авиационного базирования (самолеты, вертолеты и микроавиационные радиоуправляемые аппараты) и составляют значительную часть дистанционных данных (remotely sensed data) как антонима контактных (прежде всего наземных) видов съемок, способов получения данных измерительными системами в условиях физического контакта с объектом съемки;

§ к неконтактным (дистанционным) методам съемки, помимо аэрокосмических, относятся разнообразные методы морского (наводного) и наземного базирования, включая, например, фототеодолитную съемку, сейсмо, электромагниторазведку и иные методы геофизического зондирования недр, гидроакустические съемки рельефа морского дна с помощью гидролокаторов бокового обзора, иные способы, основанные на регистрации собственного или отраженного сигнала волновой природы.

Дистанционное зондирование осуществляется специальными приборами – датчиками. Датчики могут быть пассивными и активными, причем пассивные датчики улавливают отраженное или испускаемое естественное излучение, а активные способны сами излучать необходимый сигнал и фиксировать его отражение от объекта.

К пассивным датчикам относятся оптические и сканирующие устройства, действующие в диапазоне отраженного солнечного излучения, включая ультрафиолетовый, видимый и ближний инфракрасный диапазоны.

К активным датчикам относятся радарные устройства, сканирующие лазеры, микроволновые радиометры и др. В настоящее время в области разработки оперативных космических электронных систем дистанционного зондирования наметилась тенденция к комбинированному использованию различных многоканальных, многоцелевых датчиков с высоким разрешением, включая всепогодное оборудование. Наряду с этим по-прежнему используются неоперативные космические системы с панхроматическим фотооборудованием и многоспектральными фотокамерами, обеспечивающими высокое разрешение и геометрическую точность.

Результаты дистанционных измерений, осуществляемых с помощью бортовой информационно-измерительной аппаратуры аэрокосмической системы, представляют собой регистрацию в аналоговой или цифровой форме характеристик электромагнитного излучения, отраженного от участков земной (водной) поверхности или собственного излучения этих участков.

Снимки в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах наиболее многочисленны и находят широкое применение. В 70-80-х гг. фотоспутники «Ресурс-Ф», «Облик», «Комета» обеспечивали отечественных потребителей космическими снимками с лучшими в мире характеристиками и в достаточном объеме. «Золотой век» космической фотографии закончился в начале 90-х гг. Постепенно запуски практически прекратились. Соответственно почти иссяк единственный отечественный источник космических снимков высокого разрешения. В настоящее время производятся крайне редкие и нерегулярные запуски фотоспутников. Аналогичная участь постигла и радиолокационные системы. В настоящее время идёт интенсивное восстановление аналогичных систем.