current-issue

В.Б. Непоклонов (1,2), И.В. Гусев (3), О.В. Вшивкова (1), И.Ю. Васютинский (1)

(1) Московский государственный университет геодезии и картографии, Москва, Россия

(2) Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта Российской академии наук, Москва, Россия

(3) АО «Центральный научно-исследовательский институт машиностроения», Королёв, Московская обл., Россия

В статье рассмотрена возможность применения отечественной космической геодезической системы следующего поколения в интересах научно-технологического и социально-экономического развития Российской Федерации, а также представлены разработанные предложения к предполагаемым требованиям и способам их выполнения, назначению и результатам в рамках миссии перспективной отечественной космической геодезической системы. Выполнение этих требований обусловлено необходимостью комплексного улучшения знаний о Земле в геодезическом отношении, включая уточнение базовых геодезических моделей как традиционных координатных и гравитационных моделей Земли, так и динамических с потребностью дальнейшего повышения точности определения геодезических параметров с учетом их изменений во времени. Отмечено, что в перспективе при постановке и решении этой тройственной задачи упор будет приходиться на динамическую составляющую. Исходя из новых обстоятельств установлено, что перспективная отечественная космическая геодезическая система по своему облику должна существенно отличаться от работающей в настоящее время системы «ГЕО-ИК-2»: и в части орбитальной группировки, и в части наземного специального комплекса. Основным отличием орбитальной группировки должно стать использование сегмента низкоорбитальных космических аппаратов для высокоточного измерения параметров гравитационного поля Земли и их изменений во времени. Модернизированный наземный специальный комплекс должен предусматривать использование различных функциональных дополнений, в том числе использование мобильных гравиметрических комплексов, геофизических обсерваторий, станций ионосферного мониторинга, измерительных систем, действующих по принципу квантового нивелира. В качестве важных особенностей перспективной космической геодезической системы как объекта двойного назначения отмечены мультизадачность и междисциплинарность.

В последнее время в научной литературе стали уделять большое внимание компактным поверочным схемам, а также компактным стендам и установкам для осуществления первичной и периодической поверок геодезических средств измерений [1–6]. Большинство стендов имеют собственное программное обеспечение (ПО), позволяющее автоматизировать и ускорить процесс поверки геодезических приборов. В статье приведено краткое описание оптико-электронной измерительной системы (ОЭИС) для компарирования нивелирных реек с использованием многоэлементных приемников излучения и программного обеспечения (ПО), позволяющего автоматизировать процесс распознавания штрихов нивелирных реек.

Применение фотограмметрических технологий в областях медицины, связанных с анализом лица человека, является перспективной технологией, однако мало реализовано с технической точки зрения. В настоящее время оценка получаемого результата измерений осуществляется преимущественно на основе визуального анализа, проводимого медицинским специалистом, что не обеспечивает объективность анализа выявляемых изменений. В статье представлен опыт разработки российской 10-камерной фотограмметрической системы, предназначенной для количественной оценки изменения формы лица человека. Ошибки измерений составили (Средняя/СКО) 0,46/0,59 мм на маркированных точках и 1,6/2 мм на немаркированных точках. Вариабельность промеров моделей лица в среднем не превышает 1 %, в то время как по разнице цифровых моделей лица этот показатель возрастает до 3,3 %, однако не превышает клинической нормы 5 %. Это характеризует данный метод как применимый для оценки формы лица взрослых пациентов в клинических условиях и для целей доказательной медицины.

В данном исследовании приведен обзор научной литературы по концепции устойчивого развития территорий и их природно-ресурсном потенциале. Отмечен факт отсутствия устоявшихся общепринятых понятий «природно-ресурсный потенциал» и «устойчивое развитие». Рассмотрен опыт российских и зарубежных специалистов в части подходов к оценке природно-ресурсного потенциала и устойчивого развития. Продемонстрированы их преимущества и отмечены их недостатки. Выявлено, что преобладает стоимостный подход к их оценке, субъективный экспертный метод формирования весовых коэффициентов (например, метод анализа иерархий) и система частных индикаторов устойчивого развития. Также проведен анализ применения геоинформационных технологий в задачах оценки природно-ресурсного потенциала и экологической оценки. Определено место природно-ресурсного потенциала в оценке устойчивого развития регионов, сформулировано его определение в соответствующем контексте. Интегральный подход выбран в качестве основного подхода как для оценки самого природно-ресурсного потенциала (экономического субиндекса), так и для комплексного и объективного исследования текущего состояния и выполнения прогнозов по устойчивому развитию регионов. Метод энтропии для определения веса каждого показателя устойчивого развития отмечается как более достоверный и лишенный субъективизма. По итогам работы сделан вывод о необходимости создания тематической межотраслевой web-ГИС, снабженной графическим компонентом радиальных диаграмм представления природно-ресурсного потенциала, для обеспечения контроля целевых показателей устойчивого развития исследуемого региона.

Река Ока, важная водная артерия на западе России, имеет большое экологическое и экономическое значение. Однако ограниченные инструменты геопространственного анализа водных объектов препятствуют всестороннему пониманию процессов, связанных с речной сетью и управлению водными ресурсами реки Оки. В данной статье описывается разработка инструментария для геопространственного анализа сети реки Оки с использованием языка программирования Python. Разработанная технология использует как различные библиотеки Python, так и сторонние инструменты, например, Folium, Django, PIL, Shutil, Fiona, Mercantile, PySheds, Mapbox и GTOPO30, чтобы предоставить полный набор инструментов для анализа данных, визуализации и моделирования речных стоков и водосборных бассейнов. Использование интерактивных карт и визуализаций помогает исследовать сложные пространственные отношения в сети реки Оки. При разработке инструментов использован подход, состоящий в прямом сопряжении алгоритмов обработки данных с графическим интерфейсом, без использования промежуточного слоя абстракции. Веб-интерфейс, созданный с помощью Django, позволяет сделать набор инструментов доступным для широкого круга пользователей.

Н.Р. Камынина (1), А.В. Курлов (1), М.В. Литвиненко (1), И.Ю. Васютинский (1), А.М. Дозмаров (1), В.Б. Непоклонов (1,2), С.В. Вяткин (1)

(1) Московский государственный университет геодезии и картографии, Москва, Россия
(2) Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта Российской академии наук

В данной статье рассматривается проблема учета пространственного фактора в математических моделях оценки рыночной стоимости земельных участков. Оценка земельных участков является важным аспектом предпринимательской деятельности, а пространственный фактор играет ключевую роль в определении ценообразующих факторов и эффективного использования земельных участков. В статье приведены различные модели оценки участков, а также объясняется их различие. Для учета пространственного фактора предлагается использовать комплекс взаимосвязанных частных критериев, таких как транспортная доступность, экологический уровень и наличие железнодорожных вокзалов. В статье проведен анализ существующих систем оценки и выделены их основные проблемы. Исходя из этого был сделан вывод, что выявление ключевых центров влияния на рыночную стоимость и разработка методологии выявления факторов, по которым можно определить значимость центров влияния, является актуальной научной задачей на текущий момент.

Камынина Н.Р., Курлов А.В., Литвиненко М.В., Васютинский И.Ю., Дозмаров А.М., Непоклонов В.Б., Вяткин С.В. Обзор проблемы учета пространственного фактора в математических моделях оценки рыночной стоимости земельных участков // Известия вузов «Геодезия и аэрофотосъемка». 2023. Т. 67. № 4. С. 76–89. DOI:10.30533/GiA-2023-039.

В статье рассматривается современное состояние фенологического картографирования. Определены нерешенные задачи по автоматизации процесса определения содержания фенологической карты на картографируемую территорию: обоснованный выбор отображаемых на карте фенологических индикаторов, определение дат наступления фенологических явлений, согласование общегеографического и тематического содержания карты, выбор цветового оформления карты. Предлагается универсальная методика автоматизированного проектирования содержания фенологической карты, состоящая из следующих этапов: выбор картографируемой территории, фенологических сезонов и субсезонов; определение фенологических индикаторов на выбранную территорию; выбор картографического издания, проектирование математической основы; разработка тематического содержания; проектирование общегеографической основы фенологических карт. Методика направлена на оперативное обеспечение широкого круга потребителей достоверными, современными и информативными фенологическим картами. В основу методики положено использование разнообразных источников, формирование картографической и тематической баз данных, применение современных ГИС-технологий и методов геоинформационного картографирования. Универсальность методики заключается в создании карт различных фенологических явлений и учете вида создаваемого картографического произведения (карта/серия карт, атлас, картографический веб-сервис). Методика может применяться в тематическом, атласном и веб-картографировании. Особое значение методика имеет в мультимасштабном тематическом картографирования для проектирования тематического и общегеографического содержания на разные масштабные уровни фенологической карты.

Несмотря на то, что уже существует ряд концепций многоцелевых баз и банков данных кадастра, для условий современного Вьетнама необходима разработка новой концепции и соответствующей методики. Это вызвано тем обстоятельством, что земля как ресурс в стране весьма ограничена в количественном и качественном отношениях, а надлежащее использование земельных ресурсов для устойчивого развития является обязательным требованием процесса индустриализации и модернизации страны. Поэтому очевидна необходимость иметь многоцелевую, многоотраслевую и многофункциональную базу кадастровых данных.
Для создания многоцелевой базы данных (БД) о земле применение информационных технологий является обязательным, а также является одним из важных направлений деятельности в сфере природных ресурсов и окружающей среды Вьетнама в текущем периоде. Применение информационных технологий в области управления земельными ресурсами достигло ряда определенных успехов. Однако есть много недостатков, поэтому необходимо создать долгосрочную стратегию с конкретными
целями и методами, чтобы иметь многоцелевую БД о земле в соответствии с современной иерархической моделью – от центрального до местного уровня. Создаваемая БД будет являться одним из основных инструментов управления в земельной отрасли. Таким образом, совершенствование многоцелевой системы земельных
БД направлено на обеспечение предоставления информации об экологических ресурсах и удовлетворение растущего спроса в государственном управлении, социально-экономическом развитии, защите и безопасности научных исследованиях, подготовке кадров, международном сотрудничестве, а также других потребностях общества.

Нгуен Т.Т., Сизов А.П., Васютинский И.Ю., Непоклонов В.Б., Литвиненко М.В. Применение геоинформационных технологий при создании многоцелевой кадастровой базы данных (на примере Социалистической Республики Вьетнам) // Известия вузов «Геодезия и аэрофотосъемка». 2023. Т. 67. № 4. С. 102–115. DOI:10.30533/GiA-2023-018.

Целью исследования является разработка методики оценки точности измерительного канала растрового преобразователя перемещений с фазовым интерполятором на основе дискретного преобразования Фурье (ДПФ). Рассмотрен принцип работы интерполяторов на основе дискретного преобразования Фурье, который заключается в нахождении коэффициентов ряда Фурье комбинации квадратурных сигналов с последующим вычислением фазы первой гармоники, пропорциональной измеряемому перемещению. Рассмотрена структурная схема и характеристика преобразования накапливающего преобразователя перемещений с фазовым интерполятором на основе ДПФ. Показано, что для вычисления коэффициентов ряда Фурье, фазы первой гармоники и значения измеряемого перемещения в интерполяторе необходимо применение программируемого контроллера с требуемым числом аналоговых входов и соответствующим программным обеспечением. Для измерительного канала с фазовым растровым интерполятором на основе ДПФ определена структура его инструментальной погрешности и в соответствии с предлагаемой методикой обоснован выбор рационального шага квантования измеряемого перемещения, при котором погрешность квантования не увеличивает результирующую погрешность преобразования перемещения более чем на 5 %.

Осипова Н.С., Шилин В.А., Савиных В.П., Майоров А.А., Можаров Г.А. Методика оценки точности и выбор рационального шага квантования измерительного канала растрового преобразователя перемещений с фазовым интерполятором на основе дискретного преобразования Фурье // Известия вузов «Геодезия и аэрофотосъемка». 2023. Т. 67. № 4. С. 116–124. DOI:10.30533/GiA-2023-040.

В данной статье рассматривается элементная база датчика дальности базового типа с целью его модернизации. Датчики дальности базового типа получили широкое распространение в современном мире. Существует множество вариантов датчиков дальности, основной проблемой которых является недостаточная дальность действия. Базовые датчики дальности с круговым обзором нуждаются в увеличении расстояния обнаружения цели. Для увеличения дальности действия прибора необходимо осуществить модернизацию. Метод замены элементной базы рассматривается как один из способов быстрой и эффективной модернизации. В данной работе он был выбран для подтверждения эффективности и обозначения важности правильного подбора компонентов. В качестве компонента замены выбран источник излучения. В качестве сравнения основных характеристик существующих источников излучения выполняется подбор элементной базы для модернизации прибора. Рассмотрены несколько оптических схем, к которым был применен метод. К ним подобраны источники. Энергетические расчеты с применением более мощных источников подтверждают увеличение дальности действия прибора. На основании энергетического расчета прибора осуществляется выбор оптимальных источников излучения, позволяющих увеличить дальность действия у нескольких исходных схем. Путем перебора подходящих источников излучения сформированы таблицы с характеристиками лазерных диодов. Такие таблицы дают возможность варьировать дальность действия существующих систем, выбирая подходящий источник. Получен график зависимости дальности действия от мощности источника. Для различных конструкций оптических схем оптимальными представляются разные источники. Что связано с положением компонентов в схеме, а также с параметрами и характеристиками самих источников и приемника.

Ю.В. Бажанов (1,2), Е.И. Вяжанский (1,2), Г.А. Можаров (1), И.И. Олейников (1,2), В.П. Савиных (1)

(1) Московский государственный университет геодезии и картографии, Москва, Россия

(2) АО «Научно-производственная корпорация «Системы прецизионного приборостроения»

В статье представлен расчет спектрометра скрещенной дисперсии для анализа спектров отражения космических объектов. Разработка данной системы дает дополнительный признак для идентификации космических объектов, т.к. позволит судить о составе их поверхности. Из-за короткого времени наблюдения слабого, быстро перемещающего источника излучения требуется широкая щель спектрометра, в результате изображение с заданным спектральным разрешением значительно растягивается, а использование схемы скрещенной дисперсии позволяет распределить его по отдельным спектральным порядкам на матричном приемнике. За основу взята схема Черни-Тернера, где дифракционная решетка находится в параллельных пучках, а расстояние равно 0,85 от фокуса второго зеркала для минимизации поперечных аберраций. Используя приведенные в работе соотношения, получена предварительная схема, при этом оптимизация ведется с помощью программы ZEMAX при условии равенства радиусов зеркал. В работе рассмотрены различные виды поверхностей зеркала, включая поверхности с одной плоскостью симметрии. Лучшие результаты получены при использовании поверхности свободной формы. Использование оптической схемы скрещенной дисперсии с одним зеркалом и одной дифракционной решеткой значительно упрощает компоновку, уменьшает габариты и увеличивает надежность. Отсутствие пропускающих оптических элементов позволяет в данной схеме использовать спектрометр в нескольких спектральных диапазонах путем замены дифракционной решетки. Это дает возможность вести наблюдения как в видимой, так и в ближней инфракрасной областях спектра, что будет способствовать более точным определением состава поверхности космического объекта.

Эксплуатация космического аппарата не возможна без его пространственной ориентации, обеспечивающей определенное положение осей аппарата относительно некоторых заданных направлений. Ориентация необходима, в частности, для направления солнечных батарей, обеспечивающих аппарат электрической энергией, на Солнце, для проведения научных экспериментов, для навигационных измерений и передачи информации на Землю. Важнейшим элементом системы ориентации космического аппарата является построитель местной вертикали (ПМВ) – бортовой прибор космического аппарата, определяющий направление на центр Земли или в общем случае на центр планеты, вокруг которой обращается космический аппарат. Принципы построения ПМВ могут быть различны, однако на практике для ориентации по Земле получили распространение оптико-электронные ПМВ, работающие в инфракрасной области спектра электромагнитных волн 8-16 мкм, соответствующем собственному тепловому излучению Земли, что позволяет определять горизонт Земли независимо от положения Солнца. По сей день в действующих ПМВ используется оптико-механическое сканирование, предполагающее использование подвижных механических узлов в составе ПМВ. В статье рассмотрены схемы и принципы построения ПМВ, параметры и характеристики существующих технических решений, отмечены их достоинства и недостатки. Предложено новое запатентованное техническое решение ПМВ на основе панорамной зеркально-линзовой системы в сочетании с использованием матричных фотоприемников, обеспечивающее малые габариты и энергопотребление, возможность работы ПМВ в широком диапазоне высот орбит, включая низкие.