Якимчук Владислав Григорович. Методологія системного аналізу дистанційного зондування землі для вирішення задач екології та господарської діяльності

brief description

Якимчук Владислав Григорович. Методологія системного аналізу дистанційного зондування землі для вирішення задач екології та господарської діяльності: дисертація д-ра техн. наук: 05.07.12 / Центр аерокосмічних досліджень Землі Інституту геологічних наук НАН України. - К., 2003. , табл.

Якимчук В.Г. Методологія системного аналізу дистанційного зондування Землі для вирішення задач екології та господарської діяльності. -Рукопис
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.07.12 - Дистанційні аерокосмічні дослідження. - Центр аерокосмічних досліджень Землі Інституту геологічних наук НАН України, Київ, 2003.
Вирішена проблема побудови методології системного аналізу дистанційного зондування Землі для вирішення задач екології та господарської діяльності (ЕГД). Методологія включає моделі системи дистанційного зондування Землі (ДЗЗ), які враховують технічні та економічні фактори і передбачають можливість їх адаптації. Розроблено критерій оцінки ефективності систем ДЗЗ для вирішення задач ЕГД на основі визначення функцій належності як зваженої суми функцій відповідності характеристик задач ЕГД і параметрів космічної системи (КС) ДЗЗ. Розроблено імітаційну модель системи ДЗЗ для вирішення задач ЕГД, яка включає модулі візування земної поверхні, реєстрації інформації, передавання і приймання інформації, системи керування. Модель враховує економічні фактори впровадження ДЗЗ в задачі ЕГД. Імітаційна модель реалізує метод адаптивного балансу впливів, що відображає причинно-наслідкові зв'язки в системі ДЗЗ. Для моделі системи ДЗЗ розроблено метод її адаптації, інформацією для якого слугують критерії оцінки якості космічних зображень. Розроблені математичні структурно-текстурні моделі елементів ландшафтних зон об'єктів задач ЕГД для автоматизованого дешифрування космічних зображень. Розроблено методи системного підходу до вирішення задач оцінки екологічної ситуації і комплексного водокористування з використанням космічної інформації. За допомогою імітаційної моделі системи ДЗЗ виконано моделювання і отримано оцінку ефективності КС "Січ-1М" при виконанні задач, підпрограм і програми ЕГД, розробленої в Центрі аерокосмічних досліджень Землі ІГН НАН України. Розроблено метод оптимізації системи ДЗЗ для вирішення задач ЕГД шляхом моделювання за різними сценаріями з використанням різних варіантів побудови апаратури КС ДЗЗ. Розроблено метод моделювання, як статистичний експеримент за різними сценаріями з використанням різних варіантів побудови апаратури КС ДЗЗ, для оптимізації системи ДЗЗ при вирішенні задач ЕГД

Виконані дослідження стали основою розроблення методології системного аналізу дистанційного зондування Землі для розв’язання задач ЕГД. Методологія передбачає створення адаптованої моделі системи ДЗЗ і моделей елементів об'єктів зондування задач ЕГД як природних комплексів, так і структурно-текстурних, а також критерію оцінки ефективності вирішення задач ЕГД.
Отримано такі основні результати:

Запропоновано новий метод оцінки ефективності вирішення господарських і екологічних задач ДЗЗ на основі критерію як функції належності у вигляді зваженої суми функцій відповідності характеристик задач ЕГД і параметрів КС ДЗЗ. Критерій реалізований у моделі системи ДЗЗ і дозволяє давати оцінки її ефективності та вибирати оптимальний варіант КС ДЗЗ.
Уперше розроблено імітаційну модель системи ДЗЗ для розв’язання задач ЕГД, як складної системи, що відображає причинно-наслідкові зв'язки в системі ДЗЗ. Модель системи ДЗЗ включає модулі візування земної поверхні, реєстрації інформації, передавання і приймання інформації, системи керування. Модель враховує економічні фактори впровадження даних ДЗЗ в задачі ЕГД.. Імітаційна модель реалізує метод адаптивного балансу впливів, у якому компоненти, що складають складну систему, знаходяться в стані рівноваги, який підтримується функціями впливу, що зв'язують ці компоненти.
Запропоновано новий метод адаптації моделі системи ДЗЗ із використанням інформації про параметри модельованої системи. Метод реалізує алгоритми ідентифікації функцій впливу, визначених експертами, і уточнення їх за архівними даними і натурними вимірюваннями. Для вирішення задачі фільтрації помилок прогнозування моделі системи ДЗЗ використано оптимальну фільтрацію, запропоновану Калманом. Методи дозволяють оперативно адаптувати модель до умов польоту космічного апарату та якості одержуваної інформації апаратурою КС ДЗЗ.
Уперше на космічних зображеннях, отриманих за допомогою різних КА (IRS, SPOT, Landsat, Океан-О), проведено порівняльне оцінювання різних критеріїв оцінки якості космічних зображень для вирішення задач ЕГД. Обрано критерій, для якого була визначено аналітичну залежність з імовірністю дешифрування об'єктів задач ЕГД. Критерій дає оцінку якості космічних знімків і використовується для адаптації імітаційної моделі системи ДЗЗ у частині модуля якості космічної інформації, визначеної за значеннями параметрів КС ДЗЗ.
На основі просторових спектрів і марковських моделей космічних зображень розроблено нові математичні структурно-текстурні моделі елементів ландшафтних зон об'єктів задач ЕГД. Моделі дозволили застосовувати автоматизоване дешифрування ландшафтних зон на космічних знімках.
Розроблено новий метод вирішення задач оцінки екостанів та ситуацій, у томі числі особливостей комплексного водокористування з використанням космічної інформації. Метод передбачає створення моделей на основі системної динаміки, прогнози яких щодо водного режиму й екостану досліджуваних об’єктів зондування задач ЕГД використовуються при дешифруванні і сприяють підвищенню ефективності системи ДЗЗ.
За допомогою створеного програмного продукту, що реалізує імітаційну модель системи ДЗЗ, виконано моделювання, що дозволило проаналізувати різні варіанти використання КС "Січ1-М" при виконанні окремих задач ЕГД і програми ДЗЗ у цілому. Отримано оцінку ефективності КС "Січ1-М" для виконання програми задач ЕГД, розробленої в ЦАКДЗ ІГН НАН України.
Розроблено метод оптимізації системи ДЗЗ на основі статистичного експерименту з моделлю за різними сценаріями з використанням різних варіантів побудови апаратури КС ДЗЗ при вирішенні задач ЕГД.