Спутниковые методы определения характеристик ледяного покрова морей. Практическое пособие

В издании систематизированы сведения научно-методического характера, касающиеся различных аспектов дистанционного зондирования ледяного покрова морей. Рассматриваются вопросы предварительной обработки изображений, математические методы, используемые при анализе спутниковых снимков с целью классификации ледяного покрова, практические технологии применения спутниковых данных о ледяном покрове при обеспечении безопасной хозяйственной деятельности на акватории арктических морей. Изложены принципы дистанционного зондирования в различных диапазонах спектра - видимом, инфракрасном, микроволновом.
Особое внимание уделено спутниковым методам, используемым при определении основных характеристик ледяного покрова - сплоченности, возраста, толщины льда, скорости его дрейфа.
Подробно рассмотрены вопросы обнаружения и трассирования с помощью спутниковых средств ледяных образований, потенциально опасных для шельфовых инженерных сооружений и морских транспортных средств. Специальный раздел, основанный на многолетнем опыте ледовых экспертов ААНИИ, посвящен визуальным методам дешифрирования ледяного покрова;
раздел содержит большое количество иллюстративного материала - аннотированные спутниковые изображения ледяного покрова, фотографии различных видов льда с борта ледокола и вертолета. Подробно изложены вопросы интерпретации спутниковых изображений ледяного покрова на основе применения метода нейронных сетей и байесовской классификации. Показано, как спутниковые изображения могут быть использованы для изучения механики деформирования и разрушения морского ледяного покрова.
Книга предназначена для ледовых экспертов, специалистов в области дешифрирования спутниковых изображений ледяного покрова морей, профессионально занимающихся интерпретацией спутниковых изображений ледяного покрова. Книга может быть использована в качестве учебного пособия в области послевузовского образования: при обучении на профильных курсах ледовых экспертов, для повышения квалификации. Издание рассчитано также на специалистов, занятых обеспечением безопасной хозяйственной деятельности на шельфе арктических и замерзающих морей.

Оглавление
Предисловие
Глава 1. Морской лед как объект исследования
1.1. Физические свойства и химический состав воды, снега и морского льда
1.1.1. Соленость морской воды
1.1.2. Замерзание морской воды
1.1.3. Соленость морского льда
1.1.4. Аномальные свойства воды
1.1.5. Свойства снега
1.1.6. Свойства льда
1.1.7. Образование ледяного покрова в море
1.2. Основные виды морского льда. Международная номенклатура ВМО по морскому льду
1.3. Ледяной покров полярных областей и морей умеренных широт
Список литературы
Глава 2. Дистанционные методы изучения морского льда
2.1. Авиационные наблюдения за ледяным покровом
2.1.1. История развития авиационных методов наблюдения за ледяным покровом
2.1.2. Возможности авиационных методов наблюдения за ледяным покровом
2.2. Спутниковые методы видимого диапазона
2.2.1. Электромагнитный спектр
2.2.2. Альбедо
2.2.3. Спутниковая аппаратура видимого диапазона
2.2.4. Спутниковые лазеры видимого диапазона
2.3. Спутниковые методы инфракрасного диапазона
2.3.1. Законы излучения нагретых тел
2.3.2. ИК-радиометрия
2.3.3. Спутниковые ИК-радиометры
2.3.4. Алгоритмы определения температуры поверхности воды и морского льда по данным ИК-диапазона
2.3.5. Особенности измерения ТПМ и ТПЛП с ИСЗ в высоких широтах
2.4. Спутниковые методы микроволнового диапазона
2.4.1. СВЧ-радиометрия
2.4.2. Радиолокация
2.4.3. Скаттерометры
2.4.4. Спутниковая альтиметрия
Список литературы
Глава 3. Характеристики ледяного покрова, определяемые по данным дистанционного зондирования
3.1. Визуальные методы дешифрирования видов льда на спутниковых изображениях
3.1.1. Основные принципы и признаки дешифрирования
3.1.2. Изображение морских льдов в осенне-зимний период
3.1.3. Изображение морских льдов в летний период
3.1.4. Изображение морских льдов в Антарктике
3.2. Использование математических методов обработки изображений при дешифрировании видов льда по данным PCA
3.2.1. Предварительная обработка РСА-изображений
3.2.2. Вычисление ко- и кроссполяризационного отношений
3.2.3. Алгоритмы автоматизированного определения видов морских льдов по спутниковым РСА-изображениям
3.2.4. Анализ результатов автоматизированного определения видов морских льдов по РСА-изображениям
3.3. Сплоченность ледяного покрова
3.3.1. Определение сплоченности по данным спутниковых радиолокаторов
3.3.2. Алгоритмы определения сплоченности по данным СВЧ-радиометров
3.4. Толщина льда
3.4.1. Определение толщины морского льда по данным пассивных наблюдений в ИК-диапазоне
3.4.2. Определение толщины морского льда по данным пассивных наблюдений в СВЧ-диапазоне
3.4.3. Определение толщины льда с помощью спутниковых альтиметров
3.5. Методы оценки дрейфа льда по данным дистанционного зондирования
3.6. Механика деформирования и разрушения морского ледяного покрова по аэрофото- и спутниковым изображениям и контактным измерениям
3.7. Обнаружение опасных ледяных образований
3.7.1. Обнаружение ледяных островов
3.7.2. Обнаружение многолетних ледяных полей
3.7.3. Обнаружение айсбергов
3.7.4. Обнаружение гряды торосов
3.7.5. Обнаружение стамух
Список литературы
Глава 4. Применение спутниковой информации о параметрах морского льда для обеспечения безопасности хозяйственной деятельности на шельфе и в открытой части полярных морей и замерзающих морей умеренных широт
4.1. Использование спутниковой информации в интересах судоходства
4.1.1. Характеристики ледяного покрова, существенно влияющие на безопасность и эффективность судоходства, и их регистрация с помощью ИСЗ
4.1.2. Технологии составления навигационных рекомендаций с использованием спутниковой информации
4.1.3. Опыт практического применения спутниковой информации в обеспечении эффективной навигации
4.2. Спутниковый экологический мониторинг в полярных районах
4.3. Спутниковый мониторинг районов эксплуатационных работ на морских месторождениях углеводородного сырья
Список литературы
Список сокращений и условных обозначений
Приложение. Номенклатура морских льдов