Пожалуйста, обновите ваш браузер, чтобы использовать наш сервис.

Скачайте один из этих современных браузеров:

Вопросы и ответы

1. Основные сведения о сервисе

1.1. Для чего нужен данный сервис?

Наш сервис предоставляет возможность спланировать предстоящую рыбалку, подводную охоту, рекреационный дайвинг, сделать правильный выбор места отдыха, тактики и экипировки. Снижение затрат времени, ресурсов и нервов, синтез эффективности, результативности и безопасности – вот основные преимущества нашего сервиса.

Сервис поможет рыболовам оперативно принять решение о предстоящей рыбалке с учётом метеоданных в месте лова; определить границы прозрачной и непрозрачной воды с учётом рельефа дна (именно на таких участках появляется крупная рыба); оценить концентрацию фитопланктона (участки с высокой концентрацией дают начало пищевой цепочки мелкой рыбы, привлекающей крупных хищников); избежать участки с высокой концентрацией цианобактерий, вызывающих массовые заморы рыбы, а также отравление животных и людей; правильно выбрать экипировку, приманку, стратегию и тактику ловли.

Подводные охотники наконец-то перестанут тратить время на поиски ответа на мучительный вопрос «где прозрак?» и с помощью сервиса смогут найти наиболее прозрачные места нужного водоёма. Также наша информация позволит эффективно спланировать выезд на подводную охоту точно по времени и месту, учесть температуру воды, правильно подобрать снаряжение, тип и размер подводного ружья, толщину костюма, заранее продумать тактику трофейной подводной охоты.

Фри- и скуба-дайверы смогут заранее оценить условия предстоящего погружения в любом месте и в любое время. HYDRONOM® поможет сделать погружение в наиболее комфортных и безопасных условиях, что позволит насладиться красотой подводного мира в полной мере.

Сервис не предназначен для целей навигации!

1.2. Какие существуют и какие планируются услуги сервиса?

На нашем сервисе собраны не только свободнопредоставляемые данные, но и сведения из различных источников, получаемых на платной основе. Нами предоставляются спутниковые снимки, обработанные собственными программными ресурсами, данные метеослужб, картографические сведения специальных электронных ресурсов, публикации электронных справочников по действующему законодательству. Используя специальные алгоритмы обработки спутниковых данных, мы предоставляем оригинальную визуализацию на электронной картографической основе для наиболее успешного поиска нужных для промысла или отдыха участков водоёмов всего мира, а также много другой полезной информации.

Функциональные возможности сервиса:

  • • прозрачность воды (цветовая градация индекса прозрачности воды);
  • • температура поверхности воды (цветовая градация спутниковых данных);
  • • концентрация фитопланктона (цветовая градация индекса концентрации хлорофилла а);
  • • концентрация цианобактерий (цветовая градация индекса концентрации цианобактерий);
  • • ледовая обстановка (в виде композита спутниковых снимков);
  • • снимки водной поверхности (в виде адаптированного спутникового снимка);
  • • электронная карта особо охраняемых природных территорий;
  • • отклонение высоты моря (функционал в разработке);
  • • карта термоклинов (функционал в разработке);
  • • солёность воды (функционал в разработке);
  • • карта морских глубин (функционал в разработке);
  • • карта морских течений (функционал в разработке);
  • • данные морских приливов/отливов (функционал в разработке);
  • • уровень рек и водохранилищ Российской Федерации (функционал в разработке).

2. Рабочие индексы

2.1. Как получают индексы прозрачности, концентрации фитопланктона (хлорофилла а) и цианобактерий?

Спутники, данные которых используются в нашем сервисе, ведут съёмку в нескольких (до 40) спектральных диапазонах, интенсивность отражённой волны по каждому из которых содержит определённую информацию о химических и физических процессах, происходящих на поверхности и приповерхностных слоях водного объекта.

Правильный подбор значений коэффициентов отражения отдельных каналов при обработке данных спутниковых снимков по определённым алгоритмам даёт индексы, имеющие высокую степень корреляции со значениями прозрачности (глубина исчезновения диска Секки), концентрацией хлорофилла а, концентрацией цианобактерий или другими характеристиками водных объектов. Для визуализации данных каждому пикселю присваивается определённый цвет, соответствующий каждому цифровому значению индекса.

2.2. Что означает «относительность» индексов?

Доподлинно известно, что получить по спутниковым данным точное значение прозрачности по диску Секки крайне сложно. Причина в том, что отражательные значения спектральных каналов на различных участках земной поверхности при сильной разнице в типе почв или при разнице в условиях цветения водной флоры очень часто дают весьма близкие величины. И лишь внутри одной ограниченной области съёмки можно расcчитать относительную степень прозрачности соседних участков съёмки. Таким образом, любой представленный на сервисе индекс представляет собой не абсолютную характеристику (прозрачность воды по методу Секки в метрах, концентрация хлорофилла а в г/л, концентрация цианобактерий в мг/л), а исключительно относительный показатель среди соседних участков конкретной обособленной области космической съемки. Если говорить проще, то индексы имеют всегда только «относительную», сравнительную степень.

2.3. Что такое «индекс прозрачности воды»?

Классическим инструментальным методом определения прозрачности воды в глубоких водоёмах является предложенная итальянским учёным Анджело Секки фиксация глубины исчезновения из вида плоского диска белой или чёрно-белой окраски диаметром 20-40 см. Эта глубина (в единицах измерения) и есть показатель прозрачности воды в гидрологии и океанологии.

Спутниковые оценки качества воды (степени прозрачности) получают из статистических соотношений между интенсивностью спектров отражения загрязняющих веществ (например, взвешенных отложений) вблизи поверхности воды и соответствующими анализами проб воды.

Такой показатель качества воды как прозрачность по диску Секки тесно связан с данными спутникового спектрально-радиометрического наблюдения за водоёмами. Это имеет конкретный физический смысл: вода, богатая растительной жизнью, принимает разные оттенки зелёного цвета; вода в глубоких океанах имеет, как правило, тёмно-синий оттенок, что указывает на низкую концентрацию растений; а вот взвешенный в воде осадок виден из космоса оттенками коричневого цвета.

C другой стороны, озёра с большим количеством водорослей и осадка, отражают меньше синего, но больше красного света. Когда суммарная интенсивность отражающегося от озера синего света высока, а красного – низка, такой участок водоёма, как правило, имеет высокую степень прозрачности воды.

Отношение концентрации взвешенного осадка и его отражающей способности зависит от многих факторов, включая физические и оптические свойства разных типов отложений и зенитного угла датчика. Абсорбционные и рассеивающие свойства осадка влияют на отражательную способность воды. Взвешенный осадок в воде поглощает излучение с бóльшей длиной волны. Исследователи обнаружили положительную корреляцию между значением концентрации и отражательной способностью взвешенных осадков, зарегистрированной радиометрами в видимой и ближней инфракрасной областях электромагнитного спектра. Проведённые лабораторные исследования показали, что интенсивность и спектральное распределение сияния водной глади варьируется в зависимости от концентрации взвешенных отложений, типа и размера зерна взвешенного осадка, цвета и минерального состава воды.

В нашем сервисе реализован алгоритм, по которому на основании спутниковой съёмки формируется индекс, учитывающий активное поглощение взвешенными частицами и морскими водорослями света синей части спектра видимого излучения и низкое поглощение излучения зелёной части спектра.

2.4. Что такое «индекс концентрации фитопланктона (хлорофилла а)»?

Концентрация хлорофилла а в прибрежных и внутренних водоёмах является важным показателем биологической продуктивности водных бассейнов и имеет огромное значение для определения зон промысла, эвтрофикации, кислородного дефицита водоёмов (гипотоксии), а также для исследований глобальных климатических изменений.

Хотя пространственно-временное покрытие Земли с помощью оптических дистанционных датчиков доступно уже давно, доступного метода точного расчёта для аналитических целей концентрации хлорофилла при огромном разнообразии типов прибрежных и внутренних вод (районов, подверженных взаимодействию человека) в настоящее время практически нет. Для решения этой проблемы разработан новый алгоритм, применение которого к данным дистанционного зондирования даёт значительно более точные результаты по сравнению с существующими методиками. Учитывая то, что участки с высокой концентрацией хлорофилла дают начало пищевой цепочки мелкой рыбы, привлекающей в свою очередь крупных хищников, точный мониторинг промысловиками изменения концентрации хлорофилла а позволит им эффективно определять регионы с богатыми рыбными ресурсами и, соответственно, достигать больших уловов с минимальными затратами.

Принимая во внимание значительную корреляцию между концентрацией хлорофилла а и концентрацией способного к фотосинтезу планктона, на нашем сервисе для удобства относительные показатели концентрации хлорофилла а используются как «индекс концентрации фитопланктона». Данный функционал продолжает совершенствоваться с тем, чтобы в перспективе перейти от применения относительных индексов к использованию абсолютных значений концентрации, выраженных в физической величине (мг/л).

2.5. Что такое цианобактерии и в чём польза «индекса концентрации цианобактерий»?

Цианобактерии – это группа бактерий, которую из-за способности к фотосинтезу и наличия в клетках типичных для водорослей пигментов первоначально относили к растениям и называли сине-зелёными водорослями. Это единственные бактерии, способные к оксигенному фотосинтезу, в процессе которого выделяется молекулярный кислород.

В процессе своей жизнедеятельности некоторые цианобактерии продуцируют нейро-, цито-, эндо- или гепатотоксины, известные в совокупности как цианотоксины; такие бактерии являются условно-патогенными. В определённых условиях цианобактерии размножаются взрывоопасно – это часто наблюдаемый эффект «цветения воды», который нередко сопровождается массовыми заморами рыбы и отравлениями животных (и даже людей). Места с высокой концентрацией цианобактерий рыбы и другие морские животные обычно обходят стороной, что позволяет коррелировать «индекс концентрации цианобактерий» и биологическую продуктивность различных участков водного объекта. Таким образом карта водоёма с «индексами концентрации цианобактерий» позволит не только выявить участки с малым количеством рыбных ресурсов, но и избежать негативного воздействия на человека токсичных продуктов активной деятельности микроорганизмов.

3. Характеристики водных объектов

3.1. Температура поверхности воды

Измерение температуры поверхности моря (sea surface temperature – SST) производится с помощью высокоточной калибровки каналов инфракрасного излучения на трёх частотах: 3,74 мкм, 10,85 мкм и 12,0 мкм (S7-S8-S9), используемых для коррекции атмосферного поглощения водяного пара. Замеры проводятся в одно разделённое окно прозрачности атмосферы в течение дня и в тройное окно в течение ночи. Для коррекции аэрозольного эффекта, под которым понимается снижение прозрачности атмосферы, уменьшение солнечной радиации, достигающей поверхности земли, что вызывают снижение температуры у поверхности, производится мониторинг одного и того же наземного пикселя с помощью двух атмосферных трасс.

Для обнаружения изменений климата и обеспечения его глобального мониторинга требуется аппаратура замеров высокого уровня точности. Прибор SLSTR спутника Sentinel-3 и система наземной обработки позволяет по данным яркости водяного покрова регулярно получать значения SST с абсолютной точностью не менее, чем 0,3°С. Важно также понимать, что прибор SLSTR возвращает температуру конкретно поверхности океана, а реальная температура воды в приповерхностном слое океана всегда как минимум на десятые доли градуса ниже, чем на самой поверхности. Это связано с незначительным (всего на несколько микрометров) проникновением сквозь водяную толщу теплового инфракрасного излучения из-за сильного его поглощения в водной среде. В плане сервиса – создание композитных снимков за 3, 7 и 15 дней для более глубокого анализа температуры поверхности воды.

3.2. Ледовая обстановка

Карта ледовой обстановки представляет собой специально выполненный композит, объединяющий в единое представление три снимка одного участка местности, сделанных каждый в определённом спектральном диапазоне. Такой способ позволяет более контрастно выделить поверхность открытой воды от участков, занесённых снегом или покрытых льдом.

К сожалению, пока ещё на фоне облаков лёд не всегда выделяется контрастно. Но даже при всём при этом имеющийся функционал помогает адекватно проследить динамику образования льда на водоёмах в начале зимы, а также процесс схода льда и освобождения из ледяного плена любимых мест в начале сезонного потепления.

3.3. Карты особо охраняемых природных территорий и природохранное законодательство стран

Законодательство многих стран достаточно жёстко регулирует нахождение и природопользование на особо охраняемых природных территориях (ООПТ). При планировании активности рядом с национальным парком, заповедником, заказником, памятниками природы и прочими ООПТ, необходимо ответственно подбирать маршрут передвижения, места стоянок вне границ названных территорий, не позволять себе нарушения режима и правил пребывания, что позволит избежать административного или даже уголовного преследования.

Наш сервис предоставляет карты с границами ООПТ, расположенных по всему миру. А в разделе «Нормативные документы» представлены актуальные нормы природоохранного законодательств четырёх государств: России, Украины, Казахстана и Беларуси.

3.4. Солёность морской воды (функционал в разработке)

Солёность морской воды – содержание минеральных солей в воде. Солёность измеряют в промилле – это количество твёрдых веществ (в граммах), растворённое в 1 кг морской воды, при условии, что все галогены заменены эквивалентным количеством хлора, все карбонаты переведены в оксиды, а органические вещества сожжены.

Солёность морской воды зависит от количества выпадающих атмосферных осадков, интенсивности испарения, а также от течений, притока речных вод, образования льдов и их таяния. При испарении морской воды солёность повышается, при выпадении осадков – уменьшается. Тёплые течения несут обычно более солёную воду, чем холодные. В береговой полосе морские воды опресняются реками. При замерзании морской воды солёность возрастает, при таянии льдов – наоборот, понижается.

Солёность в значительной степени способствует определению характеристик среды обитания. Солёность в конкретном типе среды обитания представляет собой ключевой абиотический параметр, который регулирует активность и распределение рыбы. На нашем сервисе планируется реализация возможности мониторинга солёности методом дистанционного зондирования поверхности моря из космоса.

3.5. Отклонение высоты моря (функционал в разработке)

Топография поверхности океана или топография поверхности моря, также называемая динамической топографией океана, — это подъёмы и падения уровня воды в океане, подобные холмам и долинам земной поверхности Земли, изображенные на топографической карте. Эти отклонения выражаются как средняя высота поверхности моря (SSH) относительно геоида Земли. Основная цель измерения топографии поверхности океана - понять масштабную циркуляцию воды в океане.

Мгновенная высота поверхности моря (SSH) очевидней всего зависит от действующих на Землю приливных сил Луны и Солнца. В более продолжительные сроки на SSH влияет циркуляция океана*. Как правило, аномалии SSH, возникающие в результате этих сил, отличаются от среднего значения менее чем на ± 1 м в глобальном масштабе. Также влияние на аномалии уровня воды в океане оказывает температура, солёность, приливы, волны и атмосферное давление. Самые медленные и самые большие колебания происходят из-за изменений гравитационного поля Земли (геоид**), из-за перестановки континентов, образования морских гор и другого перераспределения твёрдой земной породы.

Поскольку изменение гравитационного поля Земли является относительно стабильным в масштабах десятилетий и даже столетий, более существенную роль в наблюдаемых изменениях SSH играет циркуляция океана. В течение всего сезонного цикла изменения в моделях потепления, охлаждения и поверхностного ветра влияют на циркуляцию и, соответственно, на SSH. Изменения в SSH могут быть измерены с помощью спутниковой альтиметрии (например TOPEX/Poseidon) и использованы для определения повышения уровня моря, а также таких свойств, как накопление тепла в океане, геострофических течений; для обнаружения и изучения вихрей в океане.

  • * Циркуляция океана — система замкнутых морских течений, проявляющихся в масштабах океанов или всего земного шара. Подобные течения приводят к переносу вещества и энергии как в широтном, так и в меридиональном направлениях, из-за чего являются важнейшим климатообразующим процессом, влияя на погоду в любом месте планеты.
  • ** Геоид – воображаемая поверхность, в каждой точке которой поле тяготения Земли одинаково. Геоид приблизительно совпадает со средним уровнем вод Мирового океана в невозмущённом состоянии и условно продолженным под материками. Отличие реального среднего уровня моря от геоида может достигать 1 м. Иными словами, геоид – это форма, которую поверхность океана могла бы принять под действием силы тяжести и вращения Земли, если бы отсутствовали другие воздействия, такие как ветры и приливы.
3.6. Термоклин и возможность его дистанционного мониторинга (функционал в разработке)

Термоклин, или слой температурного скачка – слой воды, в котором градиент температуры резко отличается от градиентов выше- и низлежащих слоёв. Может иметь мощность от нескольких до десятков метров. Возникает термоклин при наличии неперемешивающихся слоёв воды с разной температурой – обычно в водоёмах со спокойной и стоячей водой.

Считается, что в тёплое время года рыба предпочитает находится сверху или снизу прохладного термоклина, что часто используется при поиске мест, богатых водной фауной. Наличие термоклина на месте определяется с помощью водяных термометров или эхолота с функцией термоиндикации. В планах сервиса – использование для точной локализации термоклинов на водных объектах данных дистанционного зондирования Земли.

3.7. Подробная карта глубин (функционал в разработке)

Карта глубин – карта рельефа подводной части водных бассейнов: мирового океана, озёр, рек и т. п. Батиметрия (наука о подводной топографии) является ключевым элементом биологической океанографии.

Данные, полученные в результате батиметрических исследований, используются для обеспечения поверхностной и подводной навигации, а также имеют широкое научное и промысловое применение. Глубина и характеристики морского дна определяют условия существования организмов, обитающих вблизи дна, являясь фундаментальными параметрами морских экосистем. Исследователи и любители активности, связанной с водными ресурсами, используют батиметрию различного разрешения для определения потенциальных мест кормления, жизни, размножения рыбы и других морских обитателей.

Наш сервис планирует использовать свободно распространяемые данные General Bathymetric Chart of the Oceans (GEBCO). Эта общая батиметрическая карта океанов, создатели которой работают под эгидой Международной гидрографической организации (МГО) и Межправительственной океанографической комиссии (МОК), предоставляет наиболее авторитетные общедоступные сведения по батиметрии Мирового океана.

Помимо этого в ряде открытых источников имеются данные отдельных треков кораблей, получающих сведения о глубине маршрута следования с помощью съёмок дна установленными на борту сонарами. Такие сведения позволяют с помощью спутниковых данных и специальных методов обработки получать карты глубин водоёмов или отдельных их участков.

3.8. Карта морских течений (функционал в разработке)

Карта морских течений в нашем сервисе реализована на основании данных Global Total Surface and 15m current from altimetric geostrophic current and modeled ekman current reprocessing (Глобальные океанические поверхностные течения и течения 15-метровой глубины на основе переработки данных альтиметрии по Геострофическим течениям и течениям Экмана) (Copernicus-Globcurrent), предоставляемых свободно в рамках исследований океана Европейской программы Copernicus. Данные предоставляются на ежедневной основе с задержкой в один день.

3.9. Получение и использование данных о морских приливах и отливах (функционал в разработке)

Очень часто рыбалка или подводная охота происходит в водоёмах, подверженных приливам и отливам. При этом необходимо учитывать влияние, которое оказывает это явление природы на поведение морской фауны. Известно, что приливные воды несут много питательного планктона, также во время прилива улучшается кислородный режим, рыба начинает активно перемещаться в поисках корма; с отливом, наоборот, активность рыбы падает, она прячется в укромных местах в ожидании следующего прилива.

Ежегодно издаются региональные морские альманахи с расчетными таблицами приливов/отливов в крупных портах или портах, находящихся в особых приливных условиях; для остальных мест даётся привязка к одному из крупных портов и величины поправок, позволяющие произвести необходимые расчёты. Таким образом информация в альманахах достаточно выборочная, ибо рассчитана специально для нужд судоходства, а отнюдь не для применения в потенциальных местах рыбалки или подводной охоты.

В настоящее время существуют ресурсы, владеющие оперативными сведениями о морских приливах и отливах. Такие ресурсы специализируются на сборе и обработке информации, поступающей от морских станций-буёв, а также данных с кораблей. Использование данных таких ресурсов в принципе позволит создать карту приливов/отливов в режиме, приближённому к режиму реального времени.

3.10. Мониторинг уровня рек и водохранилищ Российской Федерации (функционал в разработке)

На портале официального открытого источника ЕСИМО (Единой государственной системы информации об обстановке в Мировом океане) собирается и анализируется информация, полученная в ежедневном режиме, в том числе, от сети гидрологических постов со всей страны.

Гидропосты осуществляют изучение гидрологического режима, измерение количественных и качественных характеристик водных объектов. Вся информация переносится в соответствующие таблицы и графики, откуда можно узнать о ежедневных изменениях уровня рек и водохранилищ, отклонения от средних значений за 10 лет, максимальные и минимальные уровни, данные последних трёх лет и проч.

4. Особенности картографических материалов сервиса

4.1. По какой причине контуры некоторых изображений видны, а данных внутри контура нет или почти нет?

Достаточно часто над территорией пролёта спутников во время съёмки фиксируется облачность разной интенсивности. С помощью специального алгоритма фильтрации облака со снимка удаляются, но, если облачность занимала большую площадь, то полезных данных для последующей визуализации просто может не хватить, либо не быть вовсе.

4.2. Почему при отображении температуры воды пиксели водной поверхности иногда попадают на территорию суши?

Разрешение карт, на которые накладываются обработанные спутниковые данные, существенно выше разрешения снимков спутника Sentinel-3 или MODIS спутников Aqua и Terra, которые предоставляют данные о температуре водной поверхности. По этой причине размер пикселя спутниковых данных достаточно велик и может незначительно пересекать край береговой линии на карте.

4.3. Почему над некоторыми территориями сведения о температуре воды предоставляются ежедневно, а по прозрачности данные обновляются реже?

Частота обновления сведений напрямую зависит от частоты пролёта определённых спутников над одной и той же территорией. К примеру, спутники Sentinel-2 и Landsat-8, которые обеспечивают данные для расчёта индекса прозрачности воды, совершают пролёт над одной территорией в среднем 2 раза в месяц. Учитывая то, что в группировку Sentinel-2 входит 2 спутника, а в Landsat-8 — ещё один, средняя частота получения снимков над одной и той же точкой составляет примерно один раз в 5 дней. А вот спутники Aqua и Terra, передающие данные о температуре воды, пролетают над одной точкой намного чаще – один раз в сутки.

4.4. Почему на картографических материалах часто имеются «дыры» разнообразных форм, в которых нет данных?

В результате обработки снимка и последующей автоматической классификации его значений по категориям, часть значений распознаются алгоритмом в качестве облака или его тени, при этом соответствующие пиксели уже не входят в конечный композит, и на их месте образуется своеобразное прозрачное «окно».

4.5. С какой целью пользователю помимо самого актуального (последнего на данный момент) снимка также предоставляется архив снимков?

Для того, чтобы правильно понимать процессы, проходящие в водной среде, таких, к примеру, как миграция рыб или фитопланктона, степень схода льда или перемещение тепловых масс в морях и океанах, единовременная фиксация текущей обстановки недостаточна. Подобные процессы необходимо рассматривать только в динамике, которая как раз обеспечивается за счёт данных со снимков территории за предыдущие дни.

4.6. Почему на двух снимках за соседние даты значения в одной и той же области иногда подкрашены разными цветами?

Ввиду того, что нами используется относительная характеристика — индекс, нередко возникает ситуация, когда конкретной точке на снимке одной даты соответствует минимальное значение индекса, а на снимке другой даты – максимальное (или просто другое) значение индекса. При этом абсолютное значение прозрачности в точке фактически может остаться неизменным, но за счет изменения прозрачности близлежащих территорий индексы для разных дат приобрели разное значение. К примеру, вчера в точке Х прозрачность была минимальной для данной территории, а сегодня, за счет замутнения соседних участков территории, прозрачность точки стала выше прозрачности соседних участков. Озвученная проблема действительно существует, и мы пытаемся её разрешить математическими методами.

4.7. Почему при изображении индексов и на снимках поверхности воды иногда прослеживаются полосы?

Это не дефект, а фактически вынужденный эффект, связанный с устройством детекторов спутника. Для каждого спектрального диапазона Sentinel-2 для поля зрения в 300 км с разрешением 10 м необходимо порядка 30 000 элементарных детекторов. Современные технологии не позволяют производить такое количество весьма компактных детекторов. Поэтому в настоящее время используется 12 линейных наборов детекторов, которые для покрытия всего поля зрения собраны вместе.

Так как каждый линейный набор окружён ребром жёсткости, соединить части вместе без промежутков между линейными наборами невозможно. Было решено сместить 10 штук в фокальной плоскости так, как показано на рисунке ниже. Нечётные фишки смотрят вперёд, а чётные фишки смотрят назад, с разницей в углах, которая может достигать 3 градуса для некоторых полос. На изображении Sentinel-2A мы видим видимую поверхность с зеркальным отражением солнца на поверхности моря (также называемый sunglint – солнечный блик). Для данного явления характерно быстрое изменение в зависимости от угла обзора. Бертран Фужни из CNES рассчитал амплитуду этого эффекта как функцию детектора для разных скоростей ветра. Когда ветер слабый, sunglint образует небольшое пятно с большим изменением угла, что увеличивает эффект. Поэтому «дефект», который мы наблюдаем, связан только с разницей в угле наблюдения. Это явление вообще не видно над землёй, поскольку там эффекты, связанные с углом обзора детектора, намного слабее, за исключением некоторых особых случаев.

4.8. Что подразумевается под пикселем изображения?

Изображение, выводимое на карту, представляет собой матрицу (сетку) конечного размера, заполненную «точками» определённой яркости, цвета и степени прозрачности. Эти «точки» носят название пикселей. Если быть точным, то пиксели обычно представляют собой расположенные по строкам и столбцам прямоугольники одинакового размера. Чем больше пикселей приходится на единицу площади, тем изображение более детализировано (или, как говорят, имеет более высокое разрешение). При увеличении масштаба изображения пиксельная структура начинает проявляется заметней – пиксели видны более детально, «превращаясь» в крупные зёрна.

5. Характеристики спутников и установленного на них оборудования

5.1. Данные каких спутников используются в сервисе?

В рамках работы сервиса используются данные следующих спутников: Landsat-8, Sentinel-2, Sentinel-3, Aqua и Terra.

Landsat-8 – американский спутник дистанционного зондирования Земли, восьмой в рамках программы Landsat (седьмой, выведенный на орбиту). Изначально назывался Landsat Data Continuity Mission (LDCM), создан совместно NASA и USGS. Выведен на орбиту 11 февраля 2013 года. Landsat-8 получает изображение в видимом, а также в ближнем и дальнем инфракрасных диапазонах волн с разрешением снимков от 15 до 100 метров на точку. Производит съёмку суши и полярных регионов. В сутки фиксирует порядка 400 сцен. Благодаря наличию детекторов, снимающих в дальнем инфракрасном диапазоне, Ladnsat-8 позволяет определять температуру объектов земной поверхности. Пролёт над одной и той же территорией совершается раз в 16 дней, ближе к полюсам – чаще.

Sentinel-2 – семейство спутников дистанционного зондирования Земли Европейского космического агентства, созданное в рамках проекта глобального мониторинга окружающей среды и безопасности «Коперник» (Copernicus). Спутники предназначены для мониторинга использования земель, растительности, лесных и водных ресурсов. На данный момент на орбиту выведены два представителя данного семейства спутников Sentinel-2A и Sentinel-2B, но по заверениям Европейской спутниковой ассоциации к 2021 году планируется запуск ещё двух спутников. Спутники Sentinel-2 несут на своём борту мультиспектральный инструмент (MSI), снимающий поверхность Земли в 13 спектральных диапазонах: в видимом, ближнем инфракрасном (VNIR) и коротковолновом инфракрасном (SWIR). Пространственное разрешение (в зависимости от спектрального диапазона) составляет 10, 20 и 60 м. Пролёт над одной и той же территорией происходит с частотой раз в 5 суток, причём съёмка производится под одним и тем же углом. Возле полюсов и на территориях с большими значениями широты полосы съёмки Sentinel-2 над некоторыми территориями пересекаются намного чаще, при этом некоторые районы спутники обозревают два и более раз в течение 5 суток (правда, под разными углами наблюдения).

Sentinel-3 – семейство спутников дистанционного зондирования Земли Европейского космического агентства, созданное в рамках проекта GMES программы «Коперник». Предназначено для оперативного мониторинга океана, суши и ледяного покрова в режиме, близкому к режиму реального времени. Миссия Sentinel-3, рассчитанная на 20 лет, в настоящее время представлена группировкой из двух одинаковых полярных орбитальных спутников, смещенных на 180° относительно друг друга. Каждый спутник имеет на своём борту следующие измерительные приборы:

  • • Наземный температурный радиометр SLSTR (Sea and Land Surface Temperature Radiometer) измеряет температуру поверхности моря, проводит измерения в 11 спектральных диапазонах, разрешение снимков 500 метров.
  • • Прибор по определению цвета океана и Земли OLCI (Ocean and Land Colour Instrument) – спектрометр среднего разрешения, пять камер которого обеспечивают широкоформатные съёмки поверхности Земли в 21 спектральном диапазоне: от видимого света до ближнего инфракрасного излучения. Часть каналов используется для измерения степени поглощения излучения водяным паром, для изучения аэрозольных эффектов и для оценки поглощения излучения хлорофиллсодержащей биомассой океана.
  • • Альтиметр SRAL SAR Altimeter является основным инструментом, обеспечивающим точные топографические измерения над морским льдом, ледяными пластами, реками и озёрами. Он использует двухчастотные диапазоны Ku и C и поддерживается приёмником DORIS, а также микроволновым радиометром для атмосферной коррекции.
  • • Прибор DORIS (Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellite) – инструмент, предназначенный для высокоточного позиционирования спутника на орбите.

Спутники Terra и Aqua являются частью программы NASA в качестве системы наблюдения за Землёй и предназначены для исследования, соответственно, суши и воды. На борту каждого спутника установлены шесть уникальных научных приборов, предназначенных, в частности, для определения температуры поверхности морской воды и изучения её других свойств. На своём борту оба спутника среди прочих инструментов исследования имеют спектрорадиометр среднего разрешения MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectoradiometer), дающий изображения поверхности Земли в разных спектральных диапазонах (36 спектральных полос). Спутники Aqua и Terra совершают пролёт над одной и той же территорией с частотой один раз в два дня. Разрешение приборов при этом составляет в зависимости от канала 500 м, 1 и 5 км.

5.2. Что такое каналы частот спутников?

Под каналом частот понимают интервал частот электромагнитных волн, который принимает детектор спутника. Современные спутники оснащаются детекторами, использующих для одновременного приёма до 40 каналов частот.

5.3. Электромагнитное излучение и его диапазоны, понятие спектра излучения объекта

Электромагнитное излучение условно делят по диапазонам частот. Между диапазонами нет резких переходов, границы между ними размыты и они иногда перекрываются. Поскольку скорость распространения излучения в вакууме величина постоянная, то частота колебаний жёстко привязана к длине волны в вакууме.

  • • радиоволны – длина волны более 0,1 миллиметра;
  • • инфракрасное излучение – длина волны от 1 миллиметра до 780 нанометров (нм);
  • • видимое излучение – излучение с длиной волны 780-380 нм, которое человеческий глаз способен воспринимать;
  • • ультрафиолетовое излучение – длина волны в интервале 380-10 нм;
  • • рентгеновское и гамма- излучения – длина волны менее 10 нм.

Под спектром излучения понимается интенсивность электромагнитного излучения объекта в зависимости от частоты излучения.

5.4. Что такое спектральный диапазон детектора спутника?

То, что мы понимаем под светом представляет собой электромагнитное излучение определённой длины волны. Каждый объект во вселенной излучает свет определённой длины волны, поглощает свет (потеря светом энергии при прохождении его через вещество объекта) и отражает свет. Интенсивность собственного излучения малых тел столь незначительна, что им обычно пренебрегают. Интерес же представляет солнечный свет, отражённый от расположенных на земной поверхности объектов, с учётом того, что часть света объекты поглощают.

Детектор спутника, в зависимости от индивидуальных настроек, улавливает из всего спектра частот свет лишь определённой, узкой полосы излучения.

6. Практическое применение сервиса при планировании рыбалки, подводной охоты и рекреационного дайвинга

6.1. Локализация потенциальных рыбных мест на основе анализа температуры поверхности воды и концентрации хлорофилла

Существует, как минимум, два способа локализации рыбных мест.

 1. Считается, что на снимках с отображениям концентрации хлорофилла и температуры воды удалённых от прибрежных районов обнаруживаются общие отклонения в значениях из-за обратной зависимости между двумя этими характеристиками. Прохладные воды, обнаруженные на снимках SST, являются индикатором наличия более высоких концентраций питательных веществ. В соответствии с этим характерная особенность воды с высоким содержанием хлорофилла отчетливо видна на изображении фитопланктона. На основе взаимосвязи биологических и физических процессов были получены экспериментальные прогнозы с учётом общих отклонений на составных изображениях «хлорофилл – SST» (Solankiet al., 2000). В окрестностях как тепловых, так и цветовых зон наблюдались высокие уловы; таким образом прогнозы оказались успешными, а от рыбаков были получены положительные отзывы.

 2. Сравнение изображений SST и хлорофилла показывает несколько дополнительных фронтальных структур на изображениях хлорофилла, которые могут быть связаны с рыбными популяциям. Второй метод использует эти цветовые градиенты. Относительно слабые температурные колебания (градиенты) являются особенностью снимков SST в тропических водах летом в результате быстрого потепления поверхностных вод. На рисунке показано изображение хлорофилла 17 ноября 2003 года с вращением водной массы против часовой стрелки. Соответствующее SST-изображение (рисунок b) не очень отчетливо показывает это вращательное движение, а, кроме того, ядро вихря на изображении вообще не обнаруживается. Как оказалось, рыба склонна к сосредоточению именно вдоль гребня вихря (промысловые дорожки 1–9 на рисунок а). Фактически именно для этого района были зарегистрированы уловы в 2-10 раз выше среднего значения.

6.2. Локализация потенциальных рыбных мест по степени прозрачности воды

Cтепень прозрачности воды выделяет потенциально перспективные зоны для погружения подводных охотников по причине того, что граница мутной и прозрачной воды часто является местом выхода крупной хищной рыбы. Степень прозрачности воды также часто определяет выбор приманки и метода лова.

6.3. Индикация степени мутности

Для тех участков рек, озёр и прочих водоёмов, где высокая степень мутности не является типичной, появление на карте помутнения может служить индикатором места выброса в воду стоков с загрязняющими веществами.

6.4. Локализация потенциальных рыбных мест по содержанию в воде хлорофилла а

Повышенное значение содержания хлорофилла а однозначно говорит о местах значительного количества фитопланктона, который привлекает по пищевой цепочке мелких, а затем и более крупных хищных рыб. Особое внимание следует обращать на границы низкого и высокого содержания фитопланктона. Это один из самых знáчимых показателей при поиске мест с высокой концентрацией рыбы.

6.5. Значение рельефа дна водоёмов

Сведения по топографии дна водоёма очень важны для поиска рыбы, выбора места рыбной ловли или подводной охоты, планирования тактики и выбора снаряжения.

6.6. Значение индекса концентрации цианобактерий

Анализ индекса концентрации цианобактерий помогает избежать участки водоёмов с высоким содержанием этих условно-патогенных микроорганизмов. Рыбы и другие водные обитатели такие места обычно обходят стороной. Также индекс предупреждает подводных охотников и дайверов от погружений в местах интенсивного роста цианобактерий, токсины которых могут негативно воздействовать на человека.

6.7. Значение сведений о течениях

Направления океанических течений показывают возможные (в краткосрочной перспективе) направления перераспределения температурных масс воды. В совокупности с другими данными они дают представление о потенциальном развитии апвеллинга и даунвеллинга, и, как следствие, направление миграции всей пищевой цепочки относительно вод мирового океана.

6.8. Влияние солёности воды на распространённость водной фауны

Солёность сильно влияет на развитие, рост и поведение рыбы. У многих рыб оплодотворение, ранний эмбриогенез, резорбция желточного мешка и многие другие физиологические явления зависят от степени солёности воды. Также содержание соли влияет на скорость метаболизма, гормональную стимуляцию рыб и, как следствие, на рост популяции. Скачки солённости для рыб со слабой осморегуляцией представляют сильнейший стресс, который, в частности, не позволяет многим рыбам заходить в пресную воду или вынуждает их выбирать траекторию передвижения, в которой солёность воды меняется не так резко.

6.9. Значение уровня рек и водохранилищ

Резкие колебания уровня рек и пресноводных водохранилищ – особый, чаще неблагоприятный фактор изменения прозрачности воды, а также активности рыбы в худшую сторону. Такие колебания являются следствием паводковых сезонных явлений, выпадения обильных осадков, регулирования гидрорежимов на плотинах и дамбах.