Дистанционные данные как базис - ГИС
реклама
Дистанционные данные как базис полноценной геоинформатики и технологий в культуре раннего предупреждения (прочтение в перспективе межрегионального проекта рациональной и безопасной деятельности в природно-техногенной системе Куйбышевского водохранилища) В.И.Бумблис, Бюро экологических исследований, БЭКИС, Казань, ГИС-Ассоциация Е.Г.Капралов, ГИС-Ассоциация В.С.Моряков, Бюро экологических исследований, БЭКИС, Казань В последнее время в обиход социально-экономических систем ведущих стран мировой экономики вошла многозначащая фраза – "There's nothing you can get used to so quickly as a good life" (Нет ничего такого, что Вы могли бы истратить так же быстро, как хорошую жизнь). Реальные ситуации продолжают приближаться к критическим порогам биологической допустимости и дефицита природных ресурсов для ныне живущих, не говоря уже об очевидных проблемах для будущих поколений. Особыми функционально опасными факторами оказываются и риски в области использования существующих и проектирования новых техногенных систем и объектов. Отношения природных и техногенных объектов и процессов, существенно взаимосвязанных в функциональном и геопространственном порядке, привели к уровню интеграции, исследование и контроль которой требует взгляда со стороны. Иначе говоря, полноценное исследование и контроль ситуаций в природно-техногенных системах требует соответствующих дистанций (удалений) между указанными системами и точками восприятия (наблюдения). В этом смысле англо-американское определение "remote sensing" (ощущение на удалении) является полноценным определением технологии исследования геопространства, чем некорректная русская версия определения - "дистанционное зондирование", которая исходит от специфических технологий физических, метеорологических и медицинских исследований, а так же от наименования одного из отечественных космических аппаратов. Постановка задач исследования геопространства в любом случае должна ограничиваться актуальными моментами или, в соответствии со смыслом древней латыни (actualis), важными аспектами деятельности в среде обитания. Исследование всего и вся, в том числе и под фундаментальной научной эгидой, невозможно в силу ограниченности реальных ресурсов жизнедеятельности, в первую очередь финансовых и материальных. В смысловом значении термин актуальный следует воспринимать как соотнесение деятельности с объективным состоянием среды, а термин актуализация геопространственных данных, как процедуру полноценного информационного обеспечения деятельности, а не просто как обновление данных. Современный этап жизнедеятельности ознаменовался появлением официальной задачи перехода от разнородных и обособленных систем информационного обеспечения деятельности в различных областях (например, тематических и ведомственных кадастров), к действительно актуальным информационным системам, которые определяют как интегральные территориальные кадастры. Указанный переход означает перестановку приоритетов между частными тематическими (ведомственными) принципами принятия решений и геопространственными. Необходимость профессиональной, а не административной или директивной, организации такого перехода находится в контексте всех документов и форумов ГИС-Ассоциации. Создание полноценных интегральных территориальных кадастров, а точнее действительно полноценных информационных ресурсов на геопространство деятельности, требует и адекватного полноценного технологического раскрытия. В первую очередь, создание территориальных кадастров на основе примитивной и традиционной интеграции (суммирования) частных тематических кадастров в принципе не обеспечивает достижения полноценных геопространственных ресурсов, даже при их связке уникальным интеллектуальным цементом. Многие тематические кадастры, например земельный, лесной или банк геолого-геофизической информации, в определенных отношениях исходят из полноценных и высокоинформативных дистанционных данных. Однако, последующая тематическая обработка и интерпретация дистанционных данных, связанная с пространственными и объектовыми выборками, приводит к разрушению пространственной и функциональной интеграции исходного содержания дистанционных данных. В результате теряется важнейшее качество дистанционных данных - естественная интеграция всех наблюдаемых объектов и процессов, независимо от их тематической классификации, которая является принципиально естественным решением проблемы информационно-аналитической интеграции ведомственных кадастров. Из этого следует, что все частные информационные тематические ресурсы должны всегда рассматриваться на фоне (основе, базисе) дистанционных данных. Следует с удовлетворением отметить, что представленный профессиональный вывод уже присутствует в ряде официальных документов федерального и регионального уровня. Показательными примерами являются "Временные требования к дистанционным основам геолого-съемочных работ" (утверждены МПР России 08.12.99) и "Единые цифровые географические основы и согласованные форматы ситуационных карт" (утверждены постановлением Кабинета Министров Республики Татарстан от 13.10.00 №728). Во вторую очередь и памятуя о том, что все объекты существуют благодаря своему окружению, даже любые частные тематические выборки из исходно полных геопространственных ресурсов, должны сопровождаться данными пространственного окружения. Например, пространственная выборка для задач организации рациональной деятельности в природно-техногенной системе Куйбышевского водохранилища должна производиться с учетом всех ландшафтов водосборного бассейна водохранилища, а не ограничиваться его береговыми водоохранными зонами. Показательным примером соблюдения рассмотренного принципа является создание в конце 90-х беспрецедентного систематизированного информационного ресурса "Евразия" (ЮгГео, Алма-Ата), когда пространство факторов геологического порядка, требующих учета для деятельности в Казахстане, было профессионально расширено на сотни км сопряженных территорий. В третью и наиболее проблематичную очередь, создание полноценных территориальных кадастров является задачей формального отображения полного множества учетных факторов и функциональных взаимосвязей реального геопространства, независимо от их тематической или целевой классификации. Решение задачи должно обеспечивать закрытие всего спектра пространственно-детальных, пространственно-координатных и пространственновременных характеристик. Проблема решения проявляется на уровне официальных государственных актов, выпущенных по инициативе государственных структур, специально уполномоченными органами именно в области геопространственной политики и деятельности. Проблема побуждает, а точнее провоцирует, остальных к принятию решений с высокой вероятностью неблагоприятных и опасных последствий. Рассматриваемая проблема является следствием директивного "сечения" исходного полноценного геопространственного ресурса плоскостью, именуемой "секретность", причем с обязательной и внешне солидной ссылкой "в интересах государственной безопасности". Например, полное множество данных с различным пространственным разрешением сечется плоскостью, "равной 2 м", а множество данных с различной точностью геодезической привязки сечется плоскостью, "равной 30 м" и т.д. В результате "остальные" пользователи "усеченных" геопространственных ресурсов принимают адекватные усеченные решения, в общем случае с повышенной вероятностью неблагоприятных и опасных последствий. Результат оказывается неизбежным, поскольку любое директивное, а не объективно и научно обоснованное сечение, может привести к исключению потенциально опасных учетных факторов. Наглядный пример – создание и развитие федеральной, региональных и промышленных систем геодинамического мониторинга, важного геопространственного ресурса для снижения масштабных социально-экономических ущербов, но требующего сантиметровой и миллиметровой точности инструментального геопространственного контроля, и по настоящее время так и не достигнуто именно по причине секретности. В строгом смысле, множество уже состоявшихся ущербов и опасных последствий оказалось спровоцированным категорией "секретность", хотя последняя изначально декларирует безопасность. К настоящему времени абсурд в области политики и практики "секретности, государственной тайны и безопасности" достиг своего апогея. С одной стороны, в очевидный ущерб обороноспособности России, происходят масштабные зарубежные продажи новейшего уникального отечественного оружия, оборонных систем и технологий тем, кто может оказаться потенциальным противником или перепродать товар реальному противнику. С другой, происходит масштабное засекречивание отечественных геопространственных ресурсов, причем не всегда полноценных, фактически от юридических и гражданских лиц России. В то же время те, от кого официально засекречиваются геопространственные ресурсы, уже обладают и притом более качественными ресурсами по перечню данных, которые Указом Президента России отнесены к государственной тайне. К стыду отечественной государственной политики в области геоинформатики, абсурдность ситуации была доказана всему мировому сообществу и мировой юриспруденции только одним распоряжением президента США Билла Клинтона в мае 2000 года. Распоряжение определяло отмену технического ограничения точности спутниковой геодезии США для внешних пользователей. В результате тысячи российских пользователей систем спутниковой геодезии (GPS) оказались за пределами федеральных законов. Указанным распоряжением было одновременно доказано, что развитие современных дистанционных технологий геодезических измерений и картографирования для массового гражданского применения уже на порядки превзошло официальные пороги традиционного засекречивания в области геодезии и картографии. По данным системных исследований пренебрежение информационным потенциалом геопространственных данных приводит к неполноценному учету множества факторов опасности природного и техногенного характера в системе раннего предупреждения. Такое пренебрежение оборачивается социально-экономическими ущербами, сравнимыми с валовым национальным продуктом (Безопасность России: Правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты: Региональные проблемы безопасности с учетом риска возникновения природных и техногенных катастроф. - М.: МГФ "Знание", 1999). Традиции принятия законодательных и административных решений и профессиональная ответственность в большинстве случаев не соотносятся с актуальными геопространственными данными. Деятельность продолжает оставаться на лоскутном уровне слабо взаимосвязанной практики, в условиях сохранения узковедомственных подходов и приоритета административных волевых директив, в условиях отсутствия актуальных и полноценных геоинформационных проектов государственного управления природно-техногенными и социально-экономическими территориальными системами. В большинстве случаев пренебрегаются стратегические принципы глобальной (геопространственной) культуры раннего предупреждения, которые уже официально определены на уровне Годового доклада о деятельности ООН (2001, документ R01.1.22) Генерального секретаря ООН Кофи К.Аннана. А пока продолжается господство исторического критерия "текущей актуальности" (достижение мгновенных локальных доходов с полным пренебрежением последствий для остальных участников жизнедеятельности и для остальных территорий). Следует отметить и отсутствие приоритета геопространственных информационных ресурсов в критериях современной институциональной и региональной экономики России. В четвертую и не менее проблематичную очередь, следует учитывать, что рациональность и безопасность деятельности в природно-техногенной среде требует не только создания полноценных геопространственных ресурсов. Как утверждают в Одессе, сами по себе данные не влияют значения. Существует множество официальных регламентов в области геоинформатики и даже регламентов о необходимости использования этих данных при разработке проектных решений (например, в сводах норм и правил для строительной деятельности). В то же время, государственная и частная административная практика принятия решений, которая в большинстве случаев сводится к распоряжению финансовыми ресурсами и материальными средствами, вообще не регламентируется, как не регламентируется и порядок обоснования государственных правовых и нормативных актов. Не регламентируется и ответственность за принятие необоснованных решений, в частности, за игнорирование объективных геопространственных ресурсов и отсутствие научного обоснования решений. Представленную проблему уже осознали в ведущих и достаточно благополучных странах мировой экономики. Например, в 1994 году Великобритания утверждает важнейший государственный акт о принципах принятия решений на основе максимально качественной научной информации и анализа рисков, дополненный в 1995 году Руководством для политиков и управляющих по обоснованным оценкам риска и последствий от планируемой деятельности. Особой проблемой оказывается культура и искусство пересечения областей геоинформатики и принятия решений. Достаточно вспомнить профессиональную ремарку Кальма, создателя современного акваланга, - "море никогда не оказывает сопротивления, но и не предупреждает об опасности". Относительно множественных проектов жизнедеятельности будет уместным вспомнить и рекомендацию академика Крылова, корифея мирового судостроения, - "проблема заключается не в разработке конкретного проекта для достижения конкретных целей, а в одновременном проектировании проблем, которые могут появиться в результате реализации традиционных проектов. Показательным абсурдным проектом, который удалось предотвратить благодаря профессионалам и в первую очередь А.Л.Яншину (в то время директору Института геологии и геофизики СО АНССР, а впоследствии - вицепрезиденту АН СССР), остается проект обращения северных рек на Юг. Для европейской части России известной неизбежностью оказались последствия создания гидроэнергетического каскада на реке Волга. Последние три десятилетия перевели технологии получения и использования геопространственных данных на качественно иной уровень относительно традиционной геодезии и картографии – актуальный, регулярный, нормализованный, многоспектральный и аналитический. Современные достижения в области геоинформационных технологий оказываются серьезным сертификатом и гарантом рациональности и безопасности принимаемых решений. Такой гарант должен быть реализован и в актуальных программах жизнедеятельности типа "Спасение (Возрождение) Волги". Предшествующее игнорирование полноценных геопространственных факторов, в первую очередь геоэкологического содержания, имело множество неблагоприятных социально-экономических последствий. Достаточно указать на перевес энергетических, транспортных и ирригационных оснований относительно масштабного уничтожения плодородных земель и поселений и нарушения естественной устойчивости ландшафтов в очевидно ущербных проектах каскада ГЭС на равнинной реке (проект "Большая Волга", 1933, и последующие проекты). Развитие информационно-аналитического обеспечения принятия решений по управлению социально-экономическим развитием региона Куйбышевского водохранилища, акватория которого располагается на территориях пяти субъектов Российской Федерации, выходит далеко за пределы традиционных задач использования и охраны водных ресурсов и традиционной геоинформатики. Проблема существенно усложняется и тем, что создание Куйбышевского водохранилища, а также интенсификация землепользования, развитие транспортных систем, создание крупных промышленных зон и разработка недр в регионе, оказались масштабными факторами преобразования, как естественных водных объектов, так и сопряженных ландшафтов бассейна в целом. По указанной причине решение задачи требует создания и ведения полноценных геопространственных ресурсов на природно-техногенную систему Куйбышевского водохранилища, на всю территорию водосборного бассейна, в определении общей гидрологии и гидрологии водохранилищ. Предшествующие разработки, по указанным проблемам и по ведомственным традициям, преимущественно ориентировались на приоритеты потребительского (водоресурсного и гидроэнергоресурсного) порядка. При этом водный фактор, как основа биосферы, не говоря уже о значимости гидросферы для геопространства в целом, оставался на второстепенных уровнях. Некорректная перестановка приоритетов обнаруживается даже на уровне Водного Кодекса РФ, в котором определение "охрана водных объектов" в большинстве случаев следует за определением "использование водных объектов". Актуальный принцип опережения решений в деятельности по отношению к последствиям для жизнедеятельности (принцип и культура раннего предупреждения) основывается на полноценном мониторинге динамики ситуаций в функциональном пространстве водохранилища. Как уже указывалось, это пространство образуется не только акваторией, объемом, берегами и водоохранной зоной, но и всей территориальной системой водосбора, а также природными и техногенными объектами и процессами, которые оказывают воздействие на водохранилище. В указанной постановке принцип предупреждения оказывается интегральным и должен распространяться на все составляющие конкретной природнотехногенной системы, в том числе и при решении сопряженных проблем геоэкологического и водохозяйственного порядка. Необходимость корректного решения задач подтверждается историей с программами контроля трансграничного переноса загрязнений по р.Волга. После декларирования программы выяснилось, что необходимое исследование гидродинамики водотоков практически не проводится, а полноценные геопространственные документы (карты) по гидродинамике, включая стоки по поверхности ландшафтов бассейна, отсутствуют. Отсутствовали и инвентаризационные геопространственные документы по размещению и использованию химических веществ сельскохозяйственного назначения на территории бассейна, которые приводят к значительным загрязнениям в паводковые и ливневые периоды, а также при орошении земель. Множество предшествующих разработок, по внутренним и внешним факторам функционирования Куйбышевского водохранилища и последствиям техногенной деятельности в регионе, не обеспечивает полноценного отображения множества объектов природнотехногенной системы, их естественной геопространственной интеграции и в динамике. Данное обстоятельство существенно ограничивает анализ ситуаций и синтез ряда тематических карт для научно-обоснованной регламентации техногенной деятельности в природно-техногенной системе водохранилища. Проблема в значительной степени устраняется дополнением традиционных методик и разработок новейшими технологиями дистанционных исследований природно-техногенных ландшафтов и адекватными методиками интерпретации дистанционных данных. В аналитическом аспекте дистанционные данные следует рассматривать как информационную основу для интеграции множества разнородных и разрозненных данных о природно-техногенной системе Куйбышевского водохранилища в рамках создаваемой геоинформационной системы. Одновременно, временной ряд дистанционных данных следует рассматривать и как перспективную основу для составления динамических ситуационных карт и для последующей системной разработки предупреждающих стратегий и тактик социальноэкономического развития региона. Решение эколого-водохозяйственных проблем природно-техногенной системы Куйбышевского водохранилища требует учета четырех основных групп факторов. Первая группа составляет реальные объекты и процессы интегральной природнотехногенной среды (геопространства) жизнедеятельности. Широко используемые термины "окружающая среда" и "географическая среда", при строгом смысловом анализе, оказываются некорректными. В первом случае термин "среда" уже означает окружение и является синонимом термина "окружение", во втором - термин "география" означает науку или процедуры графического описания реального геопространства, поэтому сочетание "географическая среда" оказывается синонимом сочетания "область географических процедур", но никак не синонимом реального геопространства. Вторая группа образуется факторами научно-прикладного характера, определяющими степень познания этой среды. Данную группу целесообразнее представить как информационноаналитическое пространство факторов, в том числе и требующих учета в жизнедеятельности, и ее следует рассматривать как систему образов реального геопространства. Третья группа включает множество официальных, формальных факторов нормативноправового и методического характера, определяющих права, обязанности, отношения и регламенты деятельности в социально-экономической системе. Четвертая группа определяется факторами достаточно сложной и в определенном отношении субъективной системы принятия решений относительно жизнедеятельности. Объективно, рациональная и безопасная жизнедеятельность в пространстве, которая в преобладающем виде ориентируется на потребление естественных ресурсов природной среды и с множеством акций по преобразованию природной среды (опять же в потребительских целях), предполагает определенную логику (согласование) функциональных взаимосвязей между всеми четырьмя указанными группами факторов. Реальная деятельность в общем для всех геопространстве оказывается далекой от идеальных объективных требований. Основные проблемы функционального несоответствия между указанными группами расположены в двух плоскостях. В одной система принятия решений не обеспечивается полноценными информационно-аналитическими ресурсами, которые отображают реальное пространство деятельности. В другой - нормативноправовая система в большинстве случаев не гарантирует, что принимаемые административные решения в социально-экономической и, в частности, водохозяйственной деятельности, будут адекватными реальному состоянию и процессам в интегральной природно-техногенной среде. Рассмотрение всех рассмотренных проблем рациональной и безопасной жизнедеятельности, в первую очередь обеспечения требований биологической допустимости жизнедеятельности и устойчивости естественных ландшафтов, приводит к первостепенному шагу – обеспечение информационной адекватности геопространственных ресурсов реальному пространству, в том числе и относительно и адекватности по динамике. Указанная адекватность достигается исключительно дистанционными технологиями, однако при этом следует учитывать, что эффективность использования дистанционных технологий существенно зависит от их информационно-аналитической интеграции с традиционными технологиями мониторинга, которые определяют как получение "наземных истин". Традиционным, наиболее информативным и интегральным индикатором содержания, динамики и взаимодействия всех составляющих (компонентов) природно-техногенной среды, является визуально воспринимаемый ландшафт. Однако естественное восприятие ландшафта ограничено как в геометрическом порядке (ограниченный обзор и перспективное отображение), так и особенностями психофизиологии зрительного восприятия, в первую очередь ограниченной спектральной и энергетической чувствительностью, в первую очередь видимым участком волнового спектра. Геометрические ограничения в определенной степени устраняются возвышением наблюдающего субъекта относительно ландшафта, что, в частности, эффективно используется при контроле паводковых ситуаций с самолетных носителей. К сожалению не все задумываются над тем, что современные технологии дистанционных исследований практически повторяют созданную природой биотехнологию пространственно-энергетический и спектральный анализ волнового пространства, обусловленного окружением, и синтез того, что мы определяем как зрительный образ. Иначе говоря, наш зрительный аппарат является дистанционным датчиком и в строгом смысле мы воспринимаем физические волновые поля, обусловленные объектами окружения, а не сами объекты. Не все задумываются и над тем, что характеристики зрительного аппарата человека являются естественными и достаточными для восприятия и оценки окружения в аспекте естественного биологического существования. Развитие цивилизации и системы познания окружающего мира привело к развитию системы восприятия в пространственном, энергетическом и спектральном порядке. Не касаясь широко известных дистанционных технологий, достаточно упомянуть об инструментальном анализе поворота вектора поляризации при отражении волнового потока от поверхности. Для геодинамически активных разломов характерны значительные контрасты электромагнитных полей и электропроводности грунтов, которые являются индикаторами перераспределения напряжений в земной коре перед критическими срывами. Поля геоэлектрических аномалий можно контролировать по изменению вектора поляризации солнечного светового потока, отраженного от дневной поверхности. Данное явление было открыто более 150 лет назад французским ученым Домиником Араго и широко используется в экономически более эффективных технологиях дистанционного контроля взаимосвязанных геоэлектрических и геофизических аномалий на дневной поверхности. В случае организации полноценных исследований природно-техногенной системы Куйбышевского водохранилища геодинамический мониторинг оказывается немаловажным, поскольку множество функционально опасных объектов находятся в береговых зонах или пересекают водотоки (нефтехранилища, плотины гидроэлектростанций, мостовые переходы, дюкеры, программа продолжения строительства Татарской АЭС и др.). Интересным является геодинамический процесс в регионе водохранилища, который обнаруживается при геологической интерпретации космических снимков (В.К.Александров, Казанская геофизическая экспедиция) древнечетвертичная долина р.Волга (начало антропогенного периода появления древних венедских племен, около 2-х млн. лет назад) находилась на 5 км восточнее современного участка от г.Казани до Камского Устья. Примером наглядного отображения активных региональных разломов в зоне водохранилища является тектонический узел на мысе Щучьи горы (в 23 км к югу от н.п.Тетюши). Говоря о геодинамике и ее энергетике будет уместным и привести тот факт, что расчетное значение энергии, освобожденной при катастрофическом Ташкентском землетрясении (1966) и которое оценивается на уровне взрыва 1010 т вещества в тротиловом эквиваленте, соответствует электроэнергии, которую выработает Нижнекамская ГЭС за период 100 лет эксплуатации в проектном режиме мощности (1,08МВт). Корректное решение любой задачи в жизнедеятельности безусловно предполагает предварительную и корректную постановку задачи. Как заявляют профессионалы, лучше приближенно решить четко сформулированную задачу, чем точно решать задачу, сформулированную приближенно, а тем более вообще не определенную. Второй случай присутствует в большинстве случаев принятия волевых административных решений. В конкретном случае задачи создания территориальных кадастров, при традиционных подходах по информационно-аналитической интеграции тематических кадастров и при традиционной разработке перечней мероприятий по "спасению р.Волга" соответственно возникает три проблемы - что взять за пространственно-функциональную основу проектов деятельности, как интегрировать тематические (ведомственные) кадастры и на каком основании определены и утверждены мероприятия для финансирования. Все три указанных проблемы элементарно решаются и контролируются, как уже указывалось, при использовании дистанционных основ. Такое решение предлагается и в директивном порядке, в частности в федеральном своде правил по инженерно-экологическим изысканиям для строительства (СП 11-102-97), которые ожидают более серьезного отношения со стороны специализированных проектных организаций и органов государственного управления. Свод правил (пп.4.1 и 4.3) четко определяет цели и содержание использования дистанционных данных. Такие данные оказываются и единственным полноценным информационным ресурсом для решения задачи, которая сформулирована в п.4.90 Свода правил и определяется как исследование чувствительности природной среды к внешним воздействиям. В данном случае использование временного ряда нормализованных дистанционных данных и синтез динамических ситуационных карт обеспечивает эффективное решение задачи в действительно в геопространственном аспекте. Статус устойчивости системы - это нахождение всех функциональных взаимосвязей составляющих системы и внешних взаимосвязанных факторов в пределах, определяющих сохранение этой системы как функциональной структуры. Поскольку понятие система предполагает конкретное пространственное и объектовое исходного бесконечного пространства и бесконечного множества объектов, понятие устойчивости предполагает соответствующие пороги внутренних взаимных связей и пороги допустимости внешних воздействий. Рассмотренные выше принципы, которые профессионально отстаиваются и со стороны ГИС-Ассоциации, а также официальные нормативы по полноценным изысканиям для строительной (техногенной) деятельности были положены в основу цикла лицензированных работ, проведенных со стороны Бюро экологических исследований, БЭКИС (Казань) по разделу "Выявление актуальных ситуаций в природно-техногенной системе Куйбышевского водохранилища по данным дистанционного зондирования" в рамках научно-исследовательской работы "Составление эколого-водохозяйственной карты Куйбышевского водохранилища" и по программам МПР России. При развитии указанного направления изысканий БЭКИС частных разработок по эффективному использованию дистанционных данных со стороны специализированных организаций геологической службы - ФГУНПП "Аэрогеология", ГУП "НИИКАМ" и Территориального научно-производственного центра (ТНПЦ) "Геомониторинг Республики Татарстан". В качестве приоритетных официальных нормативов для разработки были определены Свод правил СП 11-102-97 "Инженерно-экологические изыскания для строительства" и международные стандарты ИСО 9004-1-94 и ИСО 10005-95 по управлению качеством, Временные требования к дистанционной основе геологосъемочных работ, завершающихся созданием Геолкарты-200 (утверждены МПР России 8 декабря 1999 года, Руководящий документ "Создание региональных подсистем мониторинга окружающей среды Республики Татарстан. Разработка системотехнических заданий и проектов, внедрение, сопровождение и развитие подсистем (РД ЕГСМ РТ – Регион)" (утвержден Минприроды Республики Татарстан 05.04.2000) и постановление Кабинета министров Республики Татарстан от 13.10.2000 №728 "О системе Единых цифровых географических основ и согласованных форматов ситуационных карт для инфраструктуры Единой системы окружающей среды Республики Татарстан". Все указанные документы предписывают обязательное и эффективное использование дистанционных данных. Последние документы (1999-2000) определяют необходимость создания и ведения единых географических основ с использованием временного ряда дистанционных данных на территории изысканий и в инфраструктуре Единой государственной системы мониторинга (ЕГСМ). В качестве приоритетных фактографических данных были определены результаты многоспектральной съемки региона Куйбышевского водохранилища системой тематического картографирования ETM+ Landsat7. Приобретение данных осуществлено при официальном содействии ИТЦ "СканЭкс" и НП "Прозрачный мир мир технология доступа к данным дистанционного зондирования Земли" (Москва). Выбор сцен, полученных ETM+ Landsat7 за период 5-7 октября 1999 года, в качестве исходных данных результатов съемок имел ряд серьезных оснований. В первую очередь многоспектральные данные ETM+ LANDSAT7, распространяемые для множества потребителей, являются нормализованными по радиометрическим, геометрическим (картографическим) и геодезическим характеристикам (стандарт нормализации L1G). Далее, по классическим принципам дистанционной топографической съемки, основным требованием является отсутствие облачности, маскирующей подстилающую поверхность, хотя в ряде случаев, начальные облачные образования могут служить пространственными индикаторами топографирования геологических структур (пространства разломов, как зон повышенной геофизической ионизации). Период 5-7 октября характеризовался для природнотехногенной системы исключительно благоприятной ясной погодой, с незначительными облачностью. Следует отметить, что традиционный критерий "отсутствия закрытия облачностью" в данном случае сработал недостаточно. Осенний период характеризуется массовым сжиганием (палом) скирд соломы на убранных сельскохозяйственных угодьях, причем аэрозольные шлейфы дыма могут простираться на десятки км и маскировать подстилающую поверхность при визуальном восприятии и традиционных съемках в видимой части спектра. Неблагоприятная топографическая ситуация была преодолена переходом к составлению дистанционных (географических) основ с использованием данных съемки в ближних и среднем ИК-каналах ETM+ (спектральные диапазоны 4, 5 и 7). Помимо маскирующего действия облачных образований и дымовых шлейфов, поверхность ландшафта существенно маскируется и вегетирующими объектами (растительностью), причем максимальное маскирование имеет место при максимуме процесса вегетации. В этот же период существенно осложняется распознавание типов растительности. Действие рассмотренного фактора на информационный потенциал дистанционных многоспектральных данных ослабляется при съемках в период спада вегетационных процессов, например в осенний период. В этот же период, в результате техногенной деятельности и, в меньшей степени, в результате естественных процессов, обнажается почва и грунты, что дает возможность более надежно идентифицировать типы почв и грунтов по спектральным сигнатурам. Особым признаком, используемым для оценки рациональности техногенного использования земель, оказывается и анализ сравнительной ориентации направления вспашки и горизонталей рельефа. Проведение такого анализа, в дополнение к анализу распашки уклонов рельефа, является исключительно важным не только к оценке эрозии плодородного слоя, но и к оценке характеристик поверхностных стоков взвешенных частиц, трансформирующих гидрологию речной сети и водохранилищ. Технология съемки ETM+ Landsat7 является солнечно-синхронной, а, следовательно, и относительно однородной по азимутам и углам Солнца для ряда дистанционных данных, получаемых в ограниченные интервалы времени. Требование однородности является существенным для процедур визуального и автоматизированного распознавания (идентификации) объектов подстилающей поверхности (ландшафта) по набору спектральных признаков (спектральным сигнатурам). Технология ETM+ Landsat7 обеспечивает проведение съемок в утренние часы, когда достигается контраст ввиду различия термодинамических процессов, в частности за счет различной влажности (водности) или теплоемкости грунтов и почв. Важным обстоятельством выбора времени съемок является отсутствие осадков, по крайней мере, существенных осадков, в ретроспективный период. Для выбранного случая такой период составил порядка 4 суток. Данное условие является исключительно важным и эффективно решает задачу исключения (ослабления) влияния внешнего гидрометеорологического фактора на спектральные контрасты объектов на поверхности суши и тепловые контрасты на водной поверхности (водные составляющие существенно снижают спектральные контрасты на поверхности суши). Как следствие одновременно решается задача существенного повышения информационного потенциала данных ввиду повышения различимости объектов на уровне спектральных и пространственно-структурных признаков. В результате был достигнут высокий исходный информационный потенциал многоспектральных дистанционных на природно-техногенную систему Куйбышевского водохранилища, а относительно однородные условия получения всех сцен на территорию водохранилища обеспечили возможность составления качественной дистанционной (географической) основы (Рис.1). В строгом смысле под дистанционными основами следует понимать ряд основ, полученных по различным вариантам получения составных цветных "натурных карт" (различные комбинации и цветовое кодирование изображений спектральных каналов, инвертирование энергетических шкал между позитивным и негативным представлением). Конкретный выбор вариантов синтеза составных цветных (псевдоцветных) дистанционных основ традиционно определялся конкретными целями и направлениями тематической обработки, в первую очередь спецификой спектральных и пространственных признаков объектов, попадающих под эту обработку. Многовариантный ряд цифровых географических основ, синтезированных по многоспектральным дистанционным данным, оказывается уникальным информационным базисом для интегральных территориальных кадастров, тем более что процедура интеграции является естественной (природной) и заложена в самих принципах дистанционных исследований. Анализ распределения спектральных контрастов объектов для участков суши и водных ареалов приводит к общеизвестному заключению о существенном различии энергетических диапазонов этих контрастов. Иначе говоря, любые технологические процедуры контрастирования объектов суши приводят к нивелированию контрастов участков водных ареалов, и наоборот, Для решения указанной проблемы был применен технологический цикл выявления контура береговой линии, использование этого контура для маскирования и разделения участков суши и водных объектов, последующее раздельное контрастирование участков и заключительная пространственная интеграция результатов раздельного контрастирования. Результат такого цикла является впечатляющим для интеллектуально уровня (Рис.2) и по своим информационным результатам оказывается аналогичным переходу от традиционной цветной или цветоделенной съемки в видимой части спектра к многоспектральной съемке в каналах за пределами видимого участка с последующим синтезом составных цветных изображений. После проведения процедур предварительной многовариантной обработки исходных многоспектральных данных относительно геометрических, спектральных и энергетических характеристик, а также после пространственного расслоения территорий суши и акватории, была проведена фрагментарная интеллектуальная обработка дистанционных данных на экспертном уровне в соответствии с условиями технического задания на работы. Полная обработка данных, в том числе и с использованием хронологического ряда дистанционных данных предполагается в последующих разработках. Несмотря на экспертный характер разработки было выявлено множество обстоятельств и факторов, требующих кардинального пересмотра постановок и порядка решения задач типа "Возрождение Волги" или "Развитие водохозяйственной системы Куйбышевского водохранилища с учетом требований обеспечения геоэкологической безопасности". По своей сути необходимость пересмотра была только подтверждена проведенной работой, поскольку несоответствие предлагаемых в настоящее время проектов оздоровления бассейна реки Волга элементарно выявляется после прочтения учебников по общей гидрологии. В первую очередь общая гидрология, в том числе и гидрология водохранилищ, определяет ареал системы водохранилища как полное пространство водосбора поверхностных вод, а также пространство проекций всех горизонтов питающих подземных вод. Традиционная практика в области экологии данное обстоятельство некорректно игнорирует, ограничиваясь лишь фрагментами сброса использованных вод на поверхность рельефа. Поверхностные стоки, растворяющие множество неблагоприятных веществ сельскохозяйственных угодий и переносящих взвешенные частицы вообще выпадают из традиционной экологической практики, хотя интенсивности и концентрации в таких стоках могут на порядки превосходить стоки от традиционных источников, зарегистрированных по известной форме отчетности "2тп-водхоз". Необходимо упомянуть и о полном отсутствии геопространственной инвентаризации химических веществ, порядке и технологиях использования этих веществ в ретроспективе сельского хозяйства. Помимо классического загрязнения водных объектов происходят масштабные процессы эрозионного порядка, которые приводят к множественным трансформациям как ландшафтов, так и самих водных объектов. Во втором случае имеются в виду русловые процессы, разнообразные по причинам и последствиям (рис.3), в частности, масштабное отступление берегов и подтопление береговых зон, на которых сконцентрировано множество поселений и объектов экономики. По данным экспертов от 30 до 50% фундаментов жилых и промышленных строений в береговых зонах водохранилища являются подтопленными со всеми вытекающими последствиями (ослабление механики грунтов, нарушения в несущих конструкциях и т.п.). В результате выявления актуальных ситуаций в природно-техногенной системе Куйбышевского водохранилища подтверждаются нецелесообразные проектные решения по созданию транспортных дамб, ортогональных водотокам, глубинным и региональным разломам. Рациональная строительная практика квалифицирует такие дамбы как "тромбы", которые неблагоприятно трансформируют естественные гидрологические характеристики и процессы, ухудшают экологическую и геоэкологическую, не говоря уже о повышении опасности ситуаций в паводковые периоды и ледоходы для самих транспортных систем. Пространство информационно-аналитических задач при внедрении многопектральных дистанционных данных существенно расширяется как по содержанию, так и по качеству. Особой информационной характеристикой оказывается пространственно-временная изменчивость объектов поверхности, которая идентифицируется при дифференциальной обработке ряда дистанционных данных. Эффективным направлением оказывается анализ динамики береговых линий в долговременном и сезонном аспектах (при условии учета фактического уреза вод, обусловленного не только естественными стоками и водотоками, но и техногенными попусками в водохранилищах). Данное направление является базисом для прогнозирования затоплений в системе защиты населения и территорий от опасных факторов природного и техногенного характера. В заключение несколько слов об идеальной "модельной сути" дистанционных данных. Дистанционные данные в строгом смысле являются "натурными" моделями исследуемых территорий, точнее, результатами анализа-синтеза изображений физических (спектральноэнергетических) полей реального геопространства. История моделирования водохозяйственных и водо-земельных ресурсов в жизнедеятельности свидетельствует о преимущественных технологиях интеграции исходного разделенного множества разнородных факторов в единый функциональный образ геопространства. В качестве наглядного примера следует привести имитационные и оптимизационные модели, предложенные в 80-х годах для решения актуальных задач рационального использования водно-земельных ресурсов бассейна Аральского моря. Несмотря на заявленные важные цели, результаты моделирования обеспечивали частные и неполные решения по следующим основным причинам - отсутствие полноценной системы мониторинга разнородных учетных факторов, проблемы обеспечения информационно-технологической совместимости разнородных данных и низкая оперативность общего информационно-технологического цикла моделирования. Указанные причины в значительной степени ослабляются или устраняются, а качество технологий моделирования существенно повышается при использовании многоспектральных данных. Помимо изложенных выше информационно-технологических эффектов, на качественно более высоком уровне решаются задачи термодинамического порядка, достигаются оценки влагосодержания и влагопереноса, оценки гидродинамических характеристик водохранилища, специфики переноса, турбулентного рассеяния и аккумуляции растворенных и взвешенных загрязняющих веществ, а также тепловых загрязнений водной среды. Все изложенное выше свидетельствует о чрезвычайно высокой роли информационного потенциала многоспектральных дистанционных данных в практике обеспечения и развития жизнедеятельности в геопространстве. Естественную и высокоинформативную пространственную интеграцию образов всех объектов, представленных на временных рядах многоспектральных изображений, следует считать приоритетной и актуальной основой для всех ведомственных и иных географических информационных систем, независимо от их тематической специфики. Эффективное внедрение дистанционных данных означает и объективное информационно-аналитическое согласование множества частных решений на уровне единых цифровых географических (дистанционных) основ, существенно более полноценных и актуальных по отношению к традиционной топографии и картографии и универсально приемлемых для множества систем принятия решений в множестве ведомств и организаций. ----Наглядными примерами из предшествующей (советской) и современной (рыночной) практики являются формальные манипуляции с земельными ресурсами, с результатами проектных изысканий в областях гидро- и атомной энергетики, освоения ресурсов недр, развития транспортной инфраструктуры т.д. К показательным примерам советского периода следует отнести преднамеренное искажение отчетности по фактическому использованию земель и водопотреблению хлопковыми плантациями Узбекистана в середине 70-х годов, рыночного периода - игнорированию со стороны Минатома объективных опасных геоэкологических ситуаций в зонах строительства атомных электростанций. В случае Татарской атомной станции, строительство которой приостановлено в 1990 году, выявляется и нахождение промышленной площадки ниже плотины Нижнекамской гидроэнергетической системы, что уже является грубейшим нарушением нормативов безопасности, определенных Международным агентством по атомной энергии (МАГАТЭ).
