Наименование разделов, дисциплин и тем
advertisement
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» «УТВЕРЖДАЮ» Первый проректор по учебной работе профессор Г.В. Лаврентьев «____» ___________________ 2010 г. ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА: ЗНАЧЕНИЕ ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И НАРОДНОГО ХОЗЯЙСТВА П Р О Г Р А М М А повышения квалификации научно-педагогических работников федеральных государственных образовательных учреждений высшего профессионального образования по приоритетному направлению «Проблемы подготовки кадров по приоритетным направлениям науки, техники, критическим технологиям, сервиса и других сфер, относящихся к национальным интересам России» СОГЛАСОВАНО: Проректор по качеству образовательной деятельности Г.А. Спицкая Директор ЦППКП О.П. Морозова Барнаул 2010 I. ВВЕДЕНИЕ Программа повышения квалификации «Дистанционное зондирование земли из космоса: значение для образования, науки и народного хозяйства» адресована широкому кругу научно-педагогических работников, профессиональные интересы которых связаны с подготовкой кадров в области наук о Земле, разработкой научных основ дистанционного зондирования Земли из космоса или использованием спутниковых данных для решения фундаментальных и прикладных задач рационального природопользования, охраны окружающей среды и государственного управления, метеорологии, физики и оптики атмосферы, океанологии, климатологии, почвоведения, картографии, мониторинга и прогнозирования чрезвычайных ситуаций. Поскольку важность проблемы «Земля из космоса» в России все возрастает, увеличивается число преподавателей вузов непрофильных специальностей, которые хотят понять, как используются спутниковые данные и как приборы космического базирования проводят мониторинг. Эти специалисты также могут быть слушателями данной программы. Знания, полученные слушателями в процессе обучения, могут оказать влияние на развитие приоритетных направлений науки, технологий и техники РФ «Рациональное природопользование», «Информационно - телекоммуникационные системы», «Безопасность и противодействие терроризму», критических технологий РФ «Технологии мониторинга и прогнозирования состояния атмосферы и гидросферы», «Технологии снижения риска и уменьшения последствий природных и техногенных катастроф» через публикацию результатов проведенных ими фундаментальных и прикладных исследований, а также в ходе учебного процесса в вузе через повышение качества подготовки будущих специалистов путем включения новых разделов и дополнительной литературы в содержание учебных курсов, постановки новых оригинальных лабораторных работ и разработки новых тем для практических занятий, формулировки и решения задач другого уровня для исследований, осуществляемых бакалаврами и магистрами, а также для организации диссертационных исследований. Актуальность программы. В двадцатом веке средняя температура воздуха в приземном слое атмосферы Земли увеличилась на ~ 0,6 градусов. В северной Евразии, однако, климатические изменения происходят быстрее: в первые 90 лет прошлого века температура увеличилась лишь на 0,4 C, а в последнее десятилетие – на ~ 0,7 градуса. Анализ данных за первый пятилетний период нового века показывает дальнейшее увеличение скорости роста температуры в регионе. Этот, самый быстрый за последнюю тысячу лет, рост температуры воздуха связывается с изменением на ~ 1% баланса между поглощением солнечного излучения и тепловым излучением Земли. Возможными причинами изменения баланса считаются парниковые газы (прежде всего CO2, CH4) и аэрозоли. В последние годы широко обсуждается также гипотеза, связанная с влиянием на климат космических лучей. Ярким свидетельством интереса к такого рода проблемам является организация специальной секции на последних европейских и российских конференциях по космическим лучам. Понятно, что уточнение знаний о динамике поведения Земли как системы, вычленение и оценка основных факторов – естественных и антропогенных, – определяющих ее современное состояние, а также прогнозирование характеристик системы на различные сроки в различных регионах в настоящее время возможно лишь при использовании результатов моделирования в рамках глобальных и региональных климатических моделей. Однако для старта этих моделей требуются данные по «критическим» параметрам каждой оболочки Земли с необходимым пространственным и временным разрешением. Особую важность имеют данные, позволяющие уточнять используемые в моделях параметризации между различными компонентами каждой оболочки Земли при воздействии того или иного антропогенного фактора и связей между различными элементами «системы Земля». Научным сообществом в конце 80-х – начале 90-х годов прошлого века было установлено, что основным источником требуемых для моделирования данных должна быть информация приборов, вынесенных на космические платформы. Симпозиумы и рабочие совещания экспертов в тот период, на которых анализировались получаемые спутниковые данные, их влияние на качество прогнозов, а также формулировались требования к спутниковым приборам следующего поколения, глобальным климатическим моделям и методам усвоения ими новых данных, стимулировали развитие в 90-х гг. как космического приборостроения, так и вычислительных технологий прогнозирования и мониторинга. Для достижения необходимой частоты обновления данных и их точности потребовалось дальнейшее развитие методов восстановления характеристик атмосферы и подстилающей поверхности Земли из космоса. Исследовательские работы в этом направлении, в свою очередь, повлияли на требования, предъявляемые к спутниковым приборам. Хорошим примером взаимодействия «требуемая точность - метод измерения - параметры радиометра» является история создания гиперспектрометра AIRS (Atmospheric InfraRed Sounder), которая началась в 1989 году. Сегодня AIRS вместе с СВЧ-радиометром AMSU (Advanced Microwave Sounding Unit) на платформе Aqua/EOS-NASA должен обеспечить измерение температуры атмосферы с погрешностью ~ 1 K в километровом слое даже при значительном закрытии поверхности Земли облаками. Первыми итогами почти 15-летней системной работы многочисленных международных научных коллективов при финансовой поддержке исследовательской программы Earth Observing System (EOS)/NASA, космических агенств Европы и Японии стало создание новых приборов и алгоритмов, вывод на полярную солнечно-синхронную орбиту 18 декабря 1999 г. пилотной платформы Terra. Пять приборов спутника - MODIS, ASTER, MISR, CERES, MOPITT - с февраля 2000 года начали поставлять на операционном уровне данные, необходимые для восстановления ключевых параметров атмосферы и подстилающей поверхности. После вывода на орбиту в мае 2002 г. второй платформы программы EOS — Aqua — был открыт доступ к данным не только второго спектрорадиометра MODIS, но и к данным уникального 2378-канального инфракрасного зондировщика AIRS — первого гиперспектрального прибора космического базирования, 12-канального СВЧ-радиометра AMSR-E (Advanced Microwave Scanning Radiometer for the Earth observing system). С сентября 2002 года, например, AIRS поставляет ежедневно около трех миллионов спектров высокого разрешения уходящего в космос ИК-излучения. Сегодня можно утверждать, что поставляемые со спутников Terra и Aqua данные, открыли принципиально новый этап глобальных мониторинговых наблюдений «системы Земля» из космоса. Аэрозольная оптическая толщина атмосферы над сушей, радиационный баланс на нижней границе атмосферы, микрофизические параметры облаков, альбедо подстилающей поверхности и большое число других характеристик впервые стали измеряться в глобальном масштабе на регулярной основе. Представленная исследователям в различных частях мира возможность принимать в режиме реального времени, называемом режимом Direct Broadcast (далее DB), данные 36канального спектрорадиометра MODIS/Terra и всего потока данных спутника Aqua позволила начать также региональный мониторинг подстилающей поверхности (далее ПП) Земли и атмосферы на принципиально новом количественном уровне. Уникальные пространственные и радиометрические характеристики MODIS, присутствие в космосе «почти всепогодного» зондирующего комплекса AIRS (AIRS/VisNIR/AMSU) и СВЧрадиометра AMSR-E при отсутствии российских метеорологических и природоресурсных спутников стимулировали разработку Алтайским госуниверситетом проекта космического мониторинга Сибирского региона, ориентированного на приборы программы EOS. Ключевыми элементами проекта являлись организация приема данных приборов с платформ Terra и Aqua в режиме DB, обеспечение оперативной обработки принятого потока с восстановлением (измерением) основных характеристик атмосферы и подстилающей поверхности в режиме реального времени, интеграция продуктов уровня 2 (пиксельный уровень обработки) и ГИС для дополнительной геоинформационной и комбинированной тематической обработки полученной на предыдущем этапе информации о параметрах Земли в зоне наблюдения, валидация данных с использованием доступных материалов Росгидромета, результатов научных организаций РАН и специальных подспутниковых экспериментов, экспертная оценка данных и подготовка материалов для принятия управленческих решений по реализуемым прикладным задачам. В настоящее время Центр космического мониторинга Алтайского госуниверситета, оснащенный двумя спутниковыми станциями, является современным научноисследовательским центром, решающим по оперативным данным восьми спутниковых приборов широкий круг задач в интересах образования и науки, народного хозяйства Алтайского края, мониторинга и прогнозирования чрезвычайных ситуаций природного характера региона. Отметим, что отсутствие в течение текущего десятилетия оперативных данных с российских метеорологических и природо-ресурсных спутников при стремительном росте информации в режиме DB с платформ других космических агентств привело также ряд министерств и агентств России (например, Росгидромет, МЧС, Минприроды, Роскосмос) к активному использованию спектров MODIS, поставляемых с платформ Terra и Aqua, для решения ведомственных задач. В вузах страны, однако, в настоящее время ситуация более сложная. Отсутствие наземных станций приема информации с космических платформ и вычислительных комплексов обработки в режиме «прием данных – распаковка – геолоцирование – калибровка – обработка данных до уровня 2 (пиксельный уровень) – тематические продукты», реализующих созданные и валидированные в последние годы многочисленными научными группами мира алгоритмы восстановления характеристик атмоферы и подстилащей поверхности, сдерживают широкое использование данных спутниковых приборов нового поколения и технологий оперативного космического мониторинга в учебных курсах блока наук о Земле. Сегодня лишь несколько ведущих университетов и вузов России – МГУ, МГТУ им. Баумана, МИИГАиК, Алтайский госуниверситет, университеты Астрахани, Белгорода, Красноярска, Нижнего Новгорода, Самары – оснащены необходимым оборудованием для оперативного приема спутниковых данных с нескольких платформ, что позволяет им строить учебный процесс и осуществлять развитие научных исследований на современном уровне. Отмеченные выше обстоятельства делают актуальными разработку и реализацию специальной программы повышения квалификации научно-педагогических работников федеральных государственных учреждений высшего профессионального образования. Именно на усиление кадрового потенциала страны, обеспечивающего решение задач по приоритетным направлениям науки, техники и технологий РФ «Рациональное природопользование», «Информационно - телекоммуникационные системы», «Безопасность и противодействие терроризму», критическим технологиям «Технологии мониторинга и прогнозирования состояния атмосферы и гидросферы», «Технологии снижения риска и уменьшения последствий природных и техногенных катастроф» с использованием космической информации и технологий, нацелена программа Алтайского госуниверситета «Космический мониторинг Сибирского региона: применение данных и технологий в образовании, науке и народном хозяйстве». Цели программы: обсуждение основных концепций, физических основ алгоритмов, математических технологий обработки спутниковых данных и тенденций развития дистанционного зондирования Земли из космоса, а также освоение основных технологий оперативного космического мониторинга характеристик атмосферы и подстилающей поверхности при решении фундаментальных и прикладных задач региона по данным современных радиометров спутниковых платформ Terra и Aqua. Задачи программы: – знакомство слушателей с физическими основами дистанционного зондирования Земли из космоса; – освоение математических моделей, алгоритмов и вычислительных программ - математических технологий, необходимых для проведения оперативного регионального спутникового мониторинга по данным приборов на операционных платформах, а также подходов к их валидации; – создание условий для реализации слушателями полученных знаний при решении учебных и реальных практических задач с использованием данных радиометров MODIS, AIRS/VisNIR/AMSU, AMSR-E в режиме «прием данных – распаковка – геолоцирование – калибровка – обработка данных до уровня 2 (пиксельный уровень) – обработка данных до уровня 3 (перепроецированные на сетку 4-, 8- и 16-дневные данные» в учебном центре Алтайского госуниверситета; – демонстрация практического использования оперативных спутниковых данных в различных отраслях народного хозяйства; – знакомство участников программы с планируемыми для операционной работы в рамках программ NPOESS и NPP (после 2012) года приборами, подходами к обработке и технологиями обеспечения пользователей режима DB необходимым программным обеспечением; – обсуждение рекомендаций по внесению изменений в курсы, посвященные проблемам использования данных и технологий дистанционного зондирования Земли из космоса, для блока дисциплин наук о Земле. Несмотря на то, что сегодня две станции Центра космического мониторинга («ЕОСкан» и «АЛИСА») обеспечивают прием данных восьми радиометров с нескольких спутниковых платформ, в настоящей программе повышения квалификации рассматриваются лишь пять исследовательских приборов – MODIS, AIRS, VisNIR, AMSU, AMSR-E, регистрирующих излучение системы «атмосфера – подстилающая поверхность Земли» в оптическом, ИК- и СВЧ-диапазонах. Выбор этих приборов обусловлен не только имеющейся в Центре возможностью принимать данные этих уникальных радиометров в режиме реального времени и осуществлять полный цикл обработки, восстановление принципиальных для северной Евразии параметров, но и тем фактом, что эти радиометры являются базой новой группы приборов, предназначенных для работы уже на операционном уровне в рамках многолетней Национальной программы США глобального космического мониторинга NPOESS (National Polar-orbiting Operational Environmental Satellite System) и NPP (NPOESS Preparatory Project). Созданные на их базе операционные приборы — VIIRS (Visible Infrared Imager/Radiometer Suite), CrIS (Cross-track Infrared Sounder), ATMS (Advanced Technology Microwave Sounder) – заменят через несколько лет инструменты, действующие на спутниках серии NOAA. Основные направления работы по программе. Программу предваряет инвариантный блок, раскрывающий процессы модернизации в высшем профессиональном образовании современной России и призванный сформировать у слушателей представление о ведущих тенденциях развития отечественного профессионального образования, обеспечить понимание новых приоритетов государственной политики в этой области, знание нормативно-правовой базы современной профессиональной школы. Целевые ориентиры данного блока заключаются также в том, чтобы рассмотреть психолого-педагогические аспекты профессиональной деятельности вузовского педагога в контексте происходящих в обществе и системе высшего образования перемен, дать мощный импульс профессионально-личностному развитию преподавателей, обновлению их профессионального мировоззрения, перестройке мотивационной, ценностно-смысловой, когнитивной, операциональной и других сфер личности, инициировать внутренние механизмы саморазвития в условиях модернизации высшей школы. Программа предусматривает лекционные занятия, семинары, выполнение работ оригинального лабораторного практикума, в котором используются принимаемые в реальном времени данные ряда спутниковых приборов. Слушатели обеспечиваются комплектом методических материалов. В процессе обучения им будет доступен архив статей (более 1000 базовых работ) и книг, шестилетний ряд калиброванных интенсивностей MODIS для северной Евразии. Поскольку ключевым элементом программы является освоение слушателями концептуальных подходов и технологий оперативного регионального космического мониторинга первой четверти XXI века, в учебном процессе планируется активное использование поступающих несколько раз в сутки с платформ Terra и Aqua данных самых современных радиометров космического базирования, работа слушателей в Центре космического мониторинга университета. Оригинальным элементом программы является проведение оперативного мониторинга территории, которая представляет особый интерес для слушателя, коллективное обсуждение установленных им особенностей или возможной программы мониторинга региона, подготовка ряда тематических продуктов с использованием освоенных в процессе обучения технологий для последующего применения в учебном процессе или научных исследованиях. Учебным планом программы предусматривается самостоятельная работа слушателей, в ходе которой будут задействованы спутниковые станции «ЕОСкан», «АЛИСА», оперативные данные ряда приборов с действующих платформ, а также другие ресурсы программы. Требования к начальной подготовке слушателей. Предполагается, что слушатели программы имеют начальную математическую и физическую подготовку в объеме, излагаемом в течение первых двух курсов на естественно-научных факультетах университета. Это позволяет рассмотреть в рамках данной программы достаточно широкий спектр относительно простых по своей постановке, но вместе с тем, вполне актуальных в научном и практическом плане задач. Вместе с тем, поскольку преподаватели, реализующие программу, будут оперативно реагировать на запросы и интересы слушателей, возможно повышение физического и математического уровня обсуждения ключевых вопросов программы для некоторых из них. Возникающие при обучении трудности с физической, математической или информационной подготовкой будут решаться посредством индивидуальных консультаций. Ресурсное обеспечение программы. Программу «Дистанционное зондирование земли из космоса: значение для образования, науки и народного хозяйства» реализует научная школа АлтГУ «Физика космоса» под руководством доктора физикоматематических наук, профессора А.А. Лагутина. При проведении занятий будут использованы: – аппаратно-программные комплексы «ЕОСкан» и «АЛИСА» для приема в режиме реального времени данных приборов спутниковых платформ Terra, Aqua и NOAA; – компьютерный класс с 15 рабочими местами, 2 многопроцессорных компьютера, обеспечивающих быстродействие ~ 5 Гфлоп; – вычислительный пакет IMAPP, модифицированные базовые алгоритмы PGE 02 04, 06, 07, 11 – 13, 16, 22, 23, 30 и вычислительный пакет AIRS/AMSU/HSB версии 4.0.9.102, ГИС GRASS; – электронный архив данных MODIS (2002 – 2008 гг.) и всего потока с платформы Aqua (2005 -2008 гг.), архив цифровых изображений ASTER/Terra (разрешение 15 м), метеорологические данные глобальных моделей усвоения (GDAS) и прогнозирования (GFS), данные численной региональной модели прогноза погоды ММ5. Итогом участия слушателей в настоящей программе является защита аттестационных работ. Их тематика отличается прикладной направленностью, связана с реалиями вузовской образовательной практики. Темы работ сформулированы таким образом, чтобы участники программы смогли осуществить рефлексивную реконструкцию имеющегося у них профессионального опыта в контексте новых научных подходов и образовательных проблем, которые стали предметом обсуждения в системе повышения квалификации. Не менее значимым для авторов программы и реализующих ее преподавателей Алтайского госунивероситета является обратная реакция слушателей на представленный материал – своеобразная инверсия, когда слушатели на основе творческого использования нового опыта проектируют различные фрагменты образовательного процесса на материале преподаваемой учебной дисциплины. На завершающем этапе работы слушатели примут участие в заседании «круглого стола», где обсудят содержательные, методические, организационные и другие аспекты реализации программы, внесут коррективы и предложения по ее дальнейшему совершенствованию и обозначат возможные перспективы. Авторы программы: А.А. Лагутин, д-р физ.-мат. наук, проф. (руководитель); С.А. Комаров, д-р физ.-мат. наук, проф.; И.А. Суторохин, д-р физ.-мат. наук, проф.; О.В. Старцев, д-р техн. наук, проф.; Ю.А. Никулин, канд. физ.-мат. наук, доц.; Р.И. Райкин, канд. физ.-мат. наук, доц. Сроки реализации программы «ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА: ЗНАЧЕНИЕ ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И НАРОДНОГО ХОЗЯЙСТВА»: 29 марта – 09 апреля 2010 г. № п/п I. II. III. IV. V. VI. ГОУ ВПО «АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» «УТВЕРЖДАЮ» Первый проректор по учебной работе, профессор Г.В. Лаврентьев «____»____________________2010 г. Учебный план ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА: ЗНАЧЕНИЕ ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И НАРОДНОГО ХОЗЯЙСТВА Цель: повышение квалификации Категория слушателей: научно-педагогические работники высших учебных заведений Срок обучения: 10-12 дней Форма обучения: очная Режим занятий: 6-8 часов в день В том числе: Всего Формы Наименование разделов, дисциплин и тем практич., семиначасов контроля лекции ры, лабораторные Процессы модернизации в высшем профессиональном обра8 8 зачет зовании современной России Дистанционное зондирование Земли из космоса: современ8 4 4 зачет ное состояние и ближайшие перспективы Физические основы дистанционного зондирования Земли из 10 6 4 зачет космоса Алгоритмы восстановления характеристик атмосферы и под16 8 8 зачет стилающей поверхности по данным спутниковых приборов Технологии оперативного регионального спутникового мо10 4 6 зачет ниторинга Примеры использования оперативных данных дистанционного зондирования Итоговый контроль Итого: 16 защита проектов 12 защита итоговых аттестацион-ных работ 4 72 Директор ЦППКП 4 34 34 О.П. Морозова ГОУ ВПО «АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» «УТВЕРЖДАЮ» Первый проректор по учебной работе, профессор Г.В .Лаврентьев «______»_____________ 2010 г. Учебно-тематический план ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА: ЗНАЧЕНИЕ ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И НАРОДНОГО ХОЗЯЙСТВА Цель: повышение квалификации Категория слушателей: научно-педагогические работники высших учебных заведений Срок обучения: 10-12 дней Форма обучения: очная Режим занятий: 6-8 часов в день В том числе: № п/п 1 I. 1.1. 1.2. 1.3. Наименование разделов, дисциплин, тем 2 Процессы модернизации в высшем профессиональном образовании современной России Приоритеты государственной образовательной политики в современных условиях Правовые акты об образовании: федеральные и региональные проблемы реализации Современные стратегии профессионально-личностного развития преподавателя высшей школы Всего часов лекции семинары, практические, лабораторные 3 4 5 8 8 2 2 2 2 4 4 Формы контроля 6 1 II. 2.1. 2.2. III. 3.1. 3.2. 3.3. IV. 4.1. 4.2. 4.3. V. 5.1. 5.2. 5.3. 5.4. 2 Дистанционное зондирование Земли из космоса: современное состояние и ближайшие перспективы Целевые ориентиры и основные направления реализации программы «Дистанционное зондирование Земли из космоса» Зондирование Земли из космоса: современное состояние и ближайшие перспективы (обзор проблемы) Физические основы дистанционного зондирования Земли из космоса Зондирование с использованием солнечного излучения в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне Зондирование с использованием уходящего излучения в тепловом инфракрасном и микроволновом диапазонах Элементы теории переноса в случайно-неоднородных и фрактальных средах Алгоритмы восстановления характеристик атмосферы и подстилающей поверхности по данным спутниковых приборов Методы анализа и интерпретации косвенных измерений Мониторинг характеристик атмосферы Мониторинг характеристик подстилающей поверхности Технологии оперативного регионального спутникового мониторинга Современные подходы к обработке спутниковой информации, поступающей в режиме DB Программное обеспечение для проведения оперативной обработки данных MODIS Программное обеспечение для оперативной обработки данных, поступающих с платформы Aqua Интеграция спутниковых и ГИС-технологий 3 4 5 8 4 4 2 2 6 2 4 10 6 4 4 2 2 4 2 2 2 2 16 8 8 2 6 8 2 2 4 4 4 10 4 6 2 2 2 2 2 2 4 2 2 6 зачет зачет зачет 1 VI. 6.1. 6.2. 2 Примеры использования оперативных данных дистанционного зондирования 3 4 5 16 4 12 Мониторинг атмосферы Мониторинг подстилающей поверхности 8 8 2 2 6 6 Итоговый контроль Итого Директор ЦППКП защита итоговых аттестационных работ 4 72 6 защита проектов 34 34 О.П. Морозова II. ТЕМАТИКА ИТОГОВЫХ АТТЕСТАЦИОННЫХ РАБОТ Биосфера из космоса: интерпретация радиационных образов природных объектов по их многоспектральным образам. Исследования Земли из космоса: научный план программы EOS. Информационно-динамические аспекты описания природных явлений по наблюдениям из космоса. Радиоизлучение Земли как планеты. Орбиты спутников дистанционного зондирования Земли. Микроволновые методы дистанционного зондирования земных покровов. Спутниковые технологии в управлении качеством среды обитания. Оптические модели атмосферы современных исследований Земли из космоса. Перенос коротковолнового солнечного излучения в атмосфере Земли. Дистанционное зондирование глобальной пространственно-временной изменчивости аэрозоля и его воздействия на климат. Альбедо системы почва-растительность по данным многоугловых дистанционных измерений отраженной солнечной радиации. Распознавание типов снежного и ледового покровов по микроволновым измерениям со спутника. Атмосферная коррекция спутниковой информации. Радиационное возмущающее воздействие, обусловленное аэрозолем: спутниковые оценки. Алгоритм мониторинга тропосферного аэрозоля над поверхностью суши с использованием данных MODIS. Определение температуры земной поверхности по спутниковым измерениям уходящего теплового излучения высокого спектрального разрешения. Космический мониторинг аномалий подстилающей поверхности Земли. Космический мониторинг лесных пожаров. Диагноз гроз по синхронной информации спутниковых радиометров микроволнового и инфракрасного диапазонов. Диагноз возможных ливней и града по спутниковым данным уходящего теплового излучения Земли. Мониторинг характеристик снежного покрова по данным спутниковых приборов. Совместное оценивание атмосферного профиля температуры и излучательной способности земной поверхности на основе спутниковых измерений микроволнового диапазона. Методы восстановления скорости приводного ветра по данным спутниковых СВЧ-раддиометров. Зондирование гидрологического состояния почв с использованием данных спутниковых СВЧ-радиометров. Структура спутниковой системы оперативного регионального мониторинга атмосферы. Интеграция технологий ГИС и систем обработки данных дистанционного зондирования Земли. Космические методы исследования почв. Дешифрирование космических снимков. Космические методы картографирования. Изучение сезонной динамики растительности с использованием спутниковой информации. Использование данных дистанционного зондирования при чрезвычайных ситуациях. Космические снимки. Роль спутниковых технологий и данных при обеспечении гидрометеорологической безопасности жизнедеятельности России. Структура космического сегмента мониторинга лесов России. Методы дистанционного зондирования в сельском хозяйстве. Спутниковая метеорология России сегодня. Возможности приборов платформы Terra/EOS при получении информации о состоянии окружающей среды. Оперативный спутниковый мониторинг для информационного обеспечения кадастровых работ III. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 3.1. Основная литература 1. Бухаров М.В., Алексеева А.А. Диагноз возможных ливней и града по измерениям уходящего теплового излучения Земли со спутника NOAA // Метеорология и гидрология. – 2004. – № 9. – С. 21 – 30. 2. Васильев А.В., Мельникова И.Н. Коротковолновое солнечное излучение в атмосфере Земли. Расчеты. Измерения. Интерпретация. – Спб.: НИИХ СпбГУ, 2002. – 388 с. 3. Гершензон В.Е., Смирнова Е.В., Элиас В.В. Информационные технологии в управлении качеством среды обитания / Под ред. В.Е. Гершензона. – М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 288 с. 4. Гонсалес Р., Вудс Р. Цифровая обработка изображений. – М.: Техносфера, 2006. – 1072 с. 5. Злобин В.К., Еремеев В.В. Обработка аэрокосмических изображений. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. – 288 с. 6. Кашкин В.Б., Сухинин А.И. Дистанционное зондирование Земли из космоса. Цифровая обработка изображений: Учебное пособие. – М.: Логос, 2001. – 264 с. 7. Козодеров В.В., Косолапов В.С., Садовничий В.А. и др. Космическое землеведение: информационно-математические основы. – М.: Изд-во МГУ, 2000. – 576 с. 8. Комаров С.А., Миронов В.Л. Микроволновое зондирование почв. – Новосибирск: Научно-издательский центр СО РАН, 2000. – 289 с. 9. Кравцова В.И. Космические методы исследования почв: Учебное пособие для студентов вузов. – М.: Аспект Пресс, 2005. – 190 с. 10. Лабутина И.А. Дешифрирование аэрокосмических снимков: Учеб. Пособие для студентов вузов. – М.: Аспект Пресс, 2004. – 184 с. 11. Лагутин А. А., Волков Н. В., Тюменцев А. Г. Спектр генерации электронов в галактических источниках // Известия РАН. Сер. Физ. - 2009. - T. 73 – С. 620. 12. Лагутин А.А. Дистанционное зондирование Земли из космоса: программа повышения квалификации научно-педагогических работников образовательных учреждений ВПО и методические материалы. – Барнаул: Изд-во Алт. ун-та, 2008. – 49 с. 13. Лагутин А.А., Лагутин Ал.А., Шмаков И.А., Никулин Ю.А. Специализированная ГИС оперативного мониторинга окружающей среды территории и прогнозирования источников природных ЧС // Вычислительные технологии. – 2007. – Т. 12. 3. – С. 54 – 64. 14. Лагутин А.А., Никулин Ю.А., Жуков А.П. и др. Математические технологии оперативного регионального спутникового мониторинга характеристик атмосферы и подстилающей поверхности. – Ч. 1. MODIS // Вычислительные технологии. – 2007. – Т. 12. – № 2. – С. 67 – 89. 15. Лагутин А.А., Никулин Ю.А., Лагутин Ал.А. и др. Математические технологии оперативного регионального спутникового мониторинга характеристик атмосферы и подстилающей поверхности. – Часть 2. AIRS // Вычислительные технологии. – 2007. – Т. 12. – № 5. – С. 78 – 102. 16. Лагутин А.А., Никулин Ю.А., Шмаков И.А. и др. Восстановление характеристик подстилающей поверхности Сибирского региона по данным спектрорадиометра MODIS // Вычислительные технологии. – 2006. – Т. 11. – Ч. 1. – С. 61-71. 17. Минин И.Н. Теория переноса излучения в атмосферах планет. – М.: Наука, 1988. – 264 с. 18. Оптико-электронные системы экологического мониторинга природной среды: Учебное пособие для вузов / В.И. Козинцев, В.М. Орлов, М.Л. Белов и др. Под ред. В.Н. Рождествина. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. – 528с. 19. Покровский И.О., Покровский О.М. Определение альбедо системы почварастительность по данным многоугловых дистанционных измерений отраженной солнечной радиации // Исслед. Земли из космоса. – 2003. – № 5. – С. 6 – 19. 20. Рис У.Г. Основы дистанционного зондирования. – М.: Техносфера, 2006. – 336 с. 21. Сушкевич Т.А. Математические модели теории переноса. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. – 661 с. 22. Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач. – М.: Наука, 1979. – 288 с. 23. Трифонова Т.А., Мищенко Н.В., Краснощеков А.Н. Геоинформационные системы и дистанционное зондирование в экологических исследованиях. – М.: Академический Проект, 2005. – 352 с. 24. Успенский А.Б., Романов С.В., Трощенко А.Н. Моделирование дистанционных измерений вертикального распределения озона в атмосфере по данным спутниковых ИК-зондировщиков высокого спектрального разрешения // Исслед. Земли из космоса. – 2003. – № 1. – С. 49 – 57. 25. Учайкин В.В., Лагутин А.А. Стохастическая ценность. – М.: Энергоатомиздат, 1993. – 176 с. 26. Чернов А.А., Чернавский Г.М. Орбиты спутников дистанционного зондирования Земли. Лекции и упражнения. – М: Радио и связь, 2004. – 200 с. 27. Earth Science Satellite Remote Sensing. Vol. 1: Data, Computational Processing and Tools / Ed. J.J. Qu, W. Gao, M. Kafatos, R.E. Murphy. Tsinghua University Press, Beijing and Springer-Verlag, 2006, 418 p. 28. Earth Science Satellite Remote Sensing. Vol. 2: Data, Computational Processing and Tools / Ed. Qu J.J., Gao W., Kafatos M., Murphy R.E., Salomonson V.V. Tsinghua University Press, Beijing and Springer-Verlag, 2006, 335 p. 29. Lagutin A.A., Nikulin Yu. A., Zuev V.V. et al. Monitoring of atmospheric ozone profile over Siberian Region using MODIS data // SPIE, 2006, vol. 6160, p. 451 – 459. 30. Neteler M., Mitasova H. Open source GIS: A GRASS GIS approach. Springer, 2004, 424 p. 31. Rodgers C.D. Inverse methods for atmospheric sounding: Theory and practice. World Sci., N-Y, 2000, 238 p. 32. Space science. / Ed. Harra L.R., Mason K.O. Imperial College Press, 2004, 525 p. 3.2. Дополнительная литература Алексеева А.А., Бухаров М.В. Диагноз гроз по синхронной информации спутниковых радиометров микроволнового и инфракрасного диапазонов // Метеорология и гидрология. – 2005. – № 6. – С. 29 – 38. Капралов Е.Г., Кошкарев А.В., Тикунов В.С. и др. Основы геоинформатики: В 2 кн. Кн.1. – М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 352 с. Кондратьев К.Я. Атмосферный аэрозоль как климатообразующий компонент атмосферы. 2. Дистанционное зондирование глобальной пространственно-временной изменчивости аэрозоля и его воздействия на климат // Оптика атмосф. и океана. – 2004. – Т. 17. – № 1. – С. 25–35. Кондратьев К.Я., Тимофеев Ю.М. Метеорологическое зондирование атмосферы из космоса. – Л.: Гидрометиздат, 1978. – 280 с. Лурье И.К., Костиков А.Г. Теория и практика цифровой обработки изображений. Серия: Дистанционное зондирование и географические информационные системы / Под ред. Берлинга А.М. – М.: Научный мир, 2003. – 176 с. Шанда Э. Физические основы дистанционного зондирования. – М.: Недра, 1990. – 208 с. Ackerman S.A., Strabala K.I., Menzel W.P. et al. Discriminating clear sky from cloud with MODIS // J. Geophys. Res., 1998, vol. 103, № D24, p. 32141 – 32157. Aumann H.H., Broberg S., Elliott D. et al. Three years of Atmospheric Infrared Sounder radiometric calibration validation using sea surface temperatures // J. Geophys. Res., 2006, vol. 111, D16S90. Aumann H.H., Chahine M.T., Gautier C. et al. AIRS/AMSU/HSB on the Aqua mission: design, science objectives, data products, and processing systems // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens., 2003, vol. 41, № 2, p. 253 – 264. Giglio L., Descloitres J., Justice C.O., Kaurman Y.J. An enhanced contextual fire detection algorithm for MODIS // Remote Sens. Environ., 2003, vol. 87, p. 273 – 282. Hall K., Riggs G.A., Salomonson V.V. et al. MODIS snow-cover products // Remote. Sens. Environ., 2002, vol. 83, p. 181 – 194. Kawanishi T., Sezai T., Ito Y. et al. The Advanced Microwave Scanning Radiometer for the Earth Observing System (AMSR-E), NASDA's contribution to the EOS for global energy and water cycle studies // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens., 2003, vol. 41, № 2, p. 184 – 194. Kelly R.E., Chang A.T., Tsang L., Foster J.L. A prototype AMSR-E global snow area and snow depth algorithm // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens., 2003, vol. 41, № 2, p. 230 242. King M.D., Menzel W.P., Kaufman Y.J. et al. Cloud and aerosol properties, precipitable water and profiles of temperature and water vapor from MODIS // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens., 2003, vol. 41, № 2, p. 442 – 458. Njoku G., Jackson T.J., Chan V et al. Soil moisture retrieval from AMSR-E // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens., 2003, vol. 31, № 2, p. 215 – 229. Remer A., Kaufman Y.J., Tanre D. et al. The MODIS aerosol algorithm, products and validation // J. Atmos. Sci., 2005, vol. 62, № 4, p. 947 – 973. Seemann S.W., Li J., Menzel W.P., Gumley L.E. Operational retrieval of atmospheric temperature, moisture and ozone from MODIS infrared radiances // J. Appl. Meteor., 2003, vol. 42, № 8, p. 1072 – 1091. Suskind J., Barnet C.D., Blaisdell J.M. Retrieval of atmospheric and surface parameters from AIRS/AMSU/HSB data in the presence of clouds // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens., 2003, vol. 41, № 2, p. 390 - 409. Vermote F., Saleous N.S.El., Justice C.O. Atmospheric correction of MODIS data in the visible to middle infrared: first results // Remote Sens. Environ., 2002, vol. 83, p. 97 – 111. Wan Z., Zhang Y., Zhang Q., Li Z.-L. Validation of the land-surface temperature products retrieved from Terra Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer data // Remote Sens. Environ., 2002, vol. 83, p. 163 – 180. Wang K., Liu J., Zhou X. et al. Validation of the MODIS global land surface albedo product using ground measurements in a semidesert region on the Tibetan Plateau // J. Geophys. Res., 2004, vol. 109, D05107.
