Авиационные и вертолетные системы наблюдения

Наряду с космическими средствами дистанционного зондирования важную роль в получении необходимой информации играют авиационные средства, позволяющие получать более точные и менее зависимые от метеоусловий данные, по сравнению с данными ИСЗ. Это является важным для районов с высокой повторяемостью сплошной облачности, закрывающей от 30 до 70% земной поверхности.

В качестве носителей аппаратных комплексов и отдельных видов аппаратуры в нашей стране могут использоваться легкие авиационные носители (самолет Ан-28, вертолет Ка-26), средние авиационные носители (самолеты Ан-26, Ан-30, ИЛ-114 и их модификации. вертолет Ми-8МТВ), а также тяжелые авиационные носители (самолеты Ту-134, Ил-18, Ил-76). При базировании самолетных лабораторий в аэропортах, находящихся в непосредственной близости от районов исследований, они могут обеспечить высокую поисковую эффективность работы при минимуме экономических затрат.

Авиационный уровень предлагает включать действующие самолетные и вертолетные комплексы, способные функционировать в удаленной от места базирования зоне. Этот уровень может включать:

- авиационные средства наблюдения подводной и надводной обстановки ВМФ;

- авиационные средства контроля биоресурсов Минсельхозпрода РФ;

- самолетные комплексы контроля ледовой обстановки Главсевморпути;

- самолетные и вертолетные средства МЧС России;

- привлекаемая транспортная авиация разработчиков месторождений на шельфе.

Авиационные лаборатории должны быть оборудованы следующими основными измерительными комплексами:

- ИК-радиометрическим (тепловизор и ИК-радиометр);

- радиолокационным;

- лидарным, комплексом пространственно-частотной спектрометрии;

- комплексами многозональной, топографической и видеоаппаратуры;

- гиперспектрометром.

Аппаратурные комплексы должны иметь бортовые системы оперативной обработки данных в реальном масштабе времени.

Для оперативной передачи данных на суда и береговые информационные центры авиационные лаборатории необходимо оснастить современными средствами связи, а для оперативного управления полетом и точной привязки результатов измерений к подстилающей поверхности - навигационной системой типа GPS.

В состав аэрогеофизического комплекса дистанционного экологического мониторинга, разработанного в ГНПП «Аэрогеофизика» и применяемого в производственных масштабах, входят:

- газовая аэросъемка с определением концентраций NО₂, SО₂, CH₄ в приземном слое атмосферы;

- аэрозольная аэросъемка с определением концентраций элементов-загрязнителей в атмосферном аэрозоле;

- аэрогамма-спектрометрия с картированием характера и степени загрязнения исследуемой территории естественными и искусственными радионуклидами.

Комплексные экологические аэрогеофизические съемки выполняются на вертолете МИ-8Т по сети прямолинейных маршрутов с интервалом 100 - 250 м между ними. Высота съемочных полетов (150 м) определяется интервалом от минимально разрешенной до максимально допустимой по методике крупномасштабных аэрозольных съемок. Работы выполняются в относительно стабильной метеорологической обстановке, т.е. при ветре не более 5 м/с и влажности до 90%.

Для проложения маршрутов и плановой привязки результатов работ используется система космической навигации.

Газовая аэросъемка выполняется с использованием цифровых высокочувствительных трассовых газоанализаторов на NО₂, SО₂, CH₄ (с возможностью расширения этого меню). Приборы предназначены для оперативного измерения суммарной концентрации газов вдоль установленной трассы (направления) и определения средней концентрации по рассчитанной или заданной длине этой трассы. При этом погрешность измерений составляет не более 15%.

В результате строятся карты концентраций анализируемых газовых компонентов, детально иллюстрирующие интегральные уровни загрязнения воздушной среды в период проведения аэросъемки.

Аэрозольная аэросъемка. Методика отбора проб атмосферного аэрозоля реализована таким образом, что одна проба характеризует элемент исследуемой площади размером от 2x2 до 1х1 км. Проба содержит от одного до четырех фильтров в зависимости от числа маршрутов, проходящих над данным элементом площади, при этом в состав одной пробы включаются фильтры, отобранные в разные дни с разных маршрутов (в течение одного съемочного дня по разреженной сети закрывается вся территория города). Подобная технология позволила практически исключить возможность внесения систематической погрешности в результаты измерений. Время экспозиции одного фильтра составляет около 60 секунд, что с учетом степени средней загрязненности городской атмосферы обеспечивает навеску на фильтр от сотен и десятков (К, А1, Fе, РЬ) до сотых долей (Со, Мп и др.) мкг/пробу. Смена фильтров в процессе полета выполняется автоматически.

Отобранный на фильтры аэрозоль анализируется в лабораторных условиях атомно-абсорбционным и атомно-эмиссионным с индуктивно связанной плазмой анализами на определение концентраций в нем до 60 химических элементов.

Лабораторным исследованиям на определение концентраций химических элементов-загрязнителей подвергаются также и фоновые фильтры (2-3% от общего количества).

В результате заказчики получают набор карт распределения в атмосферном аэрозоле элементов-загрязнителей, а также суммарной аэрозольной компоненты.

Аэрогамма-спектрометрическая съемка выполняется по стандартной методике с использованием 512-канального цифрового спектрометра.

По результатам съемки строятся карты распределения естественных (K, U, Th, Rn²²²) и искусственных (Сs¹³⁷) радионуклидов.

Уникальная аппаратура и оригинальная технология обработки данных, разработанные в «Аэрогеофизике», позволяют выполнять по данным аэрогамма-спектрометрии картирование распределения на изучаемой площади локальной составляющей свободного радона, контролирующего геодинамические зоны (зоны современных разломов). Подобная информация представляет ценность при инженерно-изыскательских работах, а также при определении мест первоочередного контроля службами санэпиднадзора подвальных помещений уже построенных зданий.

Несмотря на то, что все виды аэросъемочных работ могут вы­полняться отдельно, именно совместное, комплексное их использование дает максимальный эффект при минимизации затрат (авиация оплачивается один раз). При этом необходимо иметь в виду, что в зависимости от конкретно решаемых задач комплекс может быть дополнен, например, тепловой ИК-аэросъемкой и другими аэрогеофизическими методами.

Материалы дистанционных комплексных аэросъемок передаются заказчикам как на бумажном носителе, так и в электронном виде в
любом требуемом формате, в том числе в виде готовых слоев ГИС.