Анотація до роботи:

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:

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

Публікації автора:

1. Федоровский А.Д., Якимчук В.Г. Имитационное моделирование космических исследований ДЗЗ: постановка задачи и пути решения // Космічна наука і технологія. - 2002. - Т 8, № 2/3. - С. 83-88.

2. Лялько В.І., Федоровський О.Д., Сіренко Л.Я., Рябоконенко О.Д., Костюченко Ю.В., Якимчук В.Г. Використання космічної інформації у вирішенні водогосподарських і водоохоронних завдань // Космічна наука і технологія. - 1997. - Т.3, № 3/4. - С.40-49.

3. Федоровский А. Д., Даргейко Л. Ф., Зубко В. П. , Якимчук В. Г. Оценка эффективности аппаратурных комплексов дистанционного зондирования Земли // Доповіді Національної академії наук. - 2001. - № 10. - С.120-124.

4. Федоровський О.Д., Суханов К.Ю., Якимчук В.Г. Просторово-частотний аналіз при дешифруванні космічних знімків водних ландшафтів. // Космічна наука і технологія. - 1999. - Т 5, № 4. - С. 44-45.

5. Федоровский А.Д., Якимчук В.Г., Новиков Р.И., Пахомов И.П., Суханов К.Ю., Теременко А.А. Дешифрирование космических снимков: распознавание ландшафтных зон на основе структурного анализа // Космічна наука і технологія. - 2000. - Т 6, № 2/3. - С. 39-45.

6. Федоровский А. Д., Суханов К. Ю., .Якимчук В. Г. К вопросу оценки космических снимков для дешифрирования природных ландшафтов // Космічна наука і технологія. - 1999. - Т.5, № 1. - С. 24-31.

7. Федоровский А.Д., Тимченко И.Е., Сиренко Л.А., Якимчук В.Г. Об эколого-экономической модели комплексного водопользования в гидроэнергетике // Доповіді Національної академії наук України. - 2001. - № 1. - С. 140-143.

8. Федоровский А. Д., Якимчук В. Г., Новиков Р. И, Теременко А. А. Дешифрирование космических снимков по структурным признакам при классификации ландшафтных зон // Доповіді Національної академії наук. - 2001. - №4 - С.120-123.

9. Федоровский А. Д., Даргейко Л. Ф., Зубко В. П., Якимчук В. Г.. Системный подход к оценке эффективности аппаратурных комплексов дистанционного зондирования Земли // Космічна наука і технологія. – 2001. - Т. 7, № 5-6. - С. 75-79.

10. Якимчук В. Г.. Об использовании марковской модели изображений для дешифрирования космических снимков ландшафтов // Доповіді Національної академії наук. - 2002. - № 8. - С. 110-114.

11. Федоровский А. Д., Якимчук В. Г., Никитенко О.В., Артюшенко М. В., Рябоконенко С. А. Методы фрактальной геометрии при дешифрировании ландшафтных комплексов на космических снимках // Доповіді Національної академії наук. - 2002. - № 9 - С.119-124.

12. Федоровский А. Д., Даргейко Л.Ф., Дьяченко Т.Н., Якимчук В. Г. К вопросу оценки экологического состояния аквально-наземных ландшафтных комплексов на основе системного подхода // Доповіді Національної академії наук України. – 2000. - № 5. - С. 129-131.

13. Федоровский А.Д., Тимченко И.Е., Сиренко Л. А., Якимчук В. Г. Эколого-экономическая модель комплексного водоиспользования в гидроэнергетике // Электронное моделирование. - 2001. - Т 23, № 5. - С. 91-99.

14. Федоровский А.Д., Сиренко Л.А., Звенигородский Э.Л., Иванова И.Ю., Суханов К.Ю., Якимчук В.Г. Оценка экологического состояния водоёмов с использованием космической информации // Космічна наука і технологія. - 1996. - Т.2, № 5-6. - С.103-106.

15. Федоровский А.Д., Зубко В.П., Якимчук В.Г. Обоснование алгоритма формирования состава космического аппаратурного комплекса для выполнения научно-прикладной программы ДЗЗ // Космічна наука і технологія. - 2002. - Т 8, № 2/3. - С. 73-76.

16. Федоровский А. Д., Якимчук В. Г., Рябоконенко С.А.. Дешифрирование космических снимков ландшафтных комплексов с использованием марковской модели изображений // Космічна наука і технологія. – 2001. - Т. 7, № 5-6. - С. 80-84.

17. Федоровский А.Д., Якимчук В.Г., Рябоконенко С.А., Пахомов И.П., Суханов К.Ю. Дешифрирование космических снимков ландшафтных комплексов на основе структурно-текстурного анализа // Космічна наука і технологія. - 2002. - Т 8, № 2/3. - С. 76-83.

18. Федоровский А.Д., Якимчук В.Г, Козлов З.В., Колоколов А.А. Моделирование и оценка эффективности космических систем зондирования Земли // Космічна наука і технологія. - 2003. - Т 9, № 2/3. - С. 83-89.

19. Гриневецький В.Т., Сахацький О.І., Федоровський О.Д.,Ходоровський А.Я., Котляр О.Л., Якимчук В.Г. Використання тестових ділянок Димерського дослідницького полігону для верифікації результатів космічних зйомок // Український географічний журнал. - 1997. - № 2. - C.39-44.

20. Лялько В.І., Федоровський О.Д., Сіренко Л.Я., Перерва В.М., Сахацький О.І., Ходоровський А.Я., Вдовиченко І.Ю., Костюченко Ю.В., Котляр О.Л., Рябоконенко О.Д., Терещенко О.М., Щепець М.С., Якимчук В.Г. Україна з Космосу (Атлас дешифрованих знімків території України з космічних апаратів). Додаток до журналу “Космічна наука і технологія” – 1997. - T.3, №3/4. - 36 с.

21. Лялько В.І., Федоровський О.Д., Рябоконенко О.Д., Костюченко Ю.В., Якимчук В.Г. Дистанційне зондування Землі у вирішенні водогосподарських і водоохоронних завдань // Геодезія, картографія і аерофотознімання. Міжвідомчий науково-технічний збірник, вип. 58. – Львів: Держ. унів. "Львівська політехніка". - 1997. - C.144-147.

22. Дьяченко Т.Н., Федоровский А.Д., Суханов К.Ю., Якимчук В.Г. К вопросу оценки экологического состояния Килийской дельты Дуная // Диагноз состояния среды прибрежных и шельфовых зон Черного моря. – Севастополь: МГИ НАНУ. – 1996. - C.127-132.

23. Федоровський О.Д., Якимчук В.Г., Рябоконенко С.О. Дешифрування багатозональних космічних знімків ландшафтних комплексів на основі марковських властивостей зображень // Геоінформатика. - 2002. - №1. - С. 63-69.

24. Федоровский А.Д., Сиренко Л.А., Суханов К.Ю., Якимчук В.Г. Методические аспекты дешифрирования космических изображений водных растительных ландшафтов для оценки экологического состояния устьевых участков рек // Гидробиол. журнал. - 2000. - Т. 36, № 2. - С. 84-94.

25. Федоровський О.Д., Ліщенко Л.П., Якимчук В.Г. Оцінка геоекологічної ситуації в регіоні на основі ландшафтно-системного підходу // Геологічний журнал. - 2002. - №1. - С.37-40.

26. Федоровский А.Д., Сиренко Л.А., Суханов К.Ю., Якимчук В.Г. Спектральные и пространственно-частотные информативные признаки дешифрирования водных ландшафтов на аэрокосмических снимках // Гидробиол. журнал. - 2002. - Т. 38, № 1. - С. 87-95.

27. Даргейко Л. Ф., Дяченко Т. М., Федоровський О. Д., Якимчук В. Г. Системний підхід при оцінці екостану аквальних ландшафтних комплексів // "Проблеми ландшафтного різноманіття України ".- Київ: - 2000. - C. 257-261.

28. Федоровский А.Д., Якимчук В.Г., Рябоконенко С.А., Рябоконенко А.Д. Применение марковских методов для классификации ландшафтных комплексов по данным космической съемки // Ученые записки Таврического национального университета им. Вернадского. – Севастополь. - т. 15, № 1. - 2002. - C. 83-88.

29. Якимчук В.Г. Про просторово-частотний аналіз при дешифруванні космічних знімків водних ландшафтів // Нові методи в аерокосмічному землезнавстві. - Київ: Карбон-Лтд. - 1999. - С. 148-151.

30. Федоровский А.Д., Сіренко Л.Я., Якимчук В.Г. Використання космічних знімків для контролю водних об’єктів // Нові методи в аерокосмічному землезнавстві. – Київ: Карбон-Лтд. - 1999. - С. 143-148.

31. Лялько В.І., Федоровський О.Д., Сіренко Л.Я., Перерва В.М., Сахацький О.І., Ходоровський А.Я., Вдовиченко І.Ю., Костюченко Ю.В., Котляр О.Л., Рябоконенко О.Д., Терещенко О.М., Щепець М.С., Якимчук В.Г. Україна з Космосу (Атлас дешифрованих знімків території України з космічних апаратів). Видання друге, виправлене та розширене. - К., - 1999. - 38с.

32. Lyalko V.I., Fedorovsky O.D., Boev A.G., Dranowsky V.I., Knysh V.V., Korotajev G.K., Sirenko L.A., Azimov O.T., Bushuev E.І., Voolfson L.D., Efimov V.B., Kolodjazhny О.А., Kurekin О.О., Malinowsky V.V., Mychak А.G., Mojseenko К.J., Pererva V.М., Pustovojtenko V.V., Radajkina L.М., Sakhatsky О.І., Suslin V.V., Khodorovsky А.J., Kostyuchenko Y.V. Tsymbal V.М., Voloshin V.І., Gunchenko V.О., Kolokolov О.О., Коtlyar О.L., Lishchenko L.P., Ryabokonenko О.D., Teremenko О.М., Kharetchko О.G., Chepetz М.S., Yakimchuk V.G. Space for Ukraine (Atlas Thematically Interpreted Images of Ukraine's Territory Acquired in the Frame of Ukrainian-Russian "Okean-O" Program and other Space Missions). National Space Agency of Ukraine, National Academy of Sciences of Ukraine. – Kyiv, 2001. - 100 p.

33. Лялько В.І., Федоровський О.Д., Боєв А.Г., Драновський В.Й., Книш В.В., Коротаєв Г.К., Сіренко Л.Я., Азі мов О.Т., Бушуєв Є.І., Вульфсон Л.Д., Єфімов В.Б., Колодяжний О.А., Костюченко Ю.В., Курекін О.О., Малиновський В.В., Мичак А.Г., Мойсеєнко К.Я., Перерва В.М., Пустовойтенко В.В., Радайкіна Л.М., Сахацький О.І., Суслін В.В., Ходоровський А.Я., Цимбал В.М., Якимчук В.Г., Волошин В.І., Гунченко В.О., Коло колов О.О., Котляр О.Л., Ліщенко Л.П., Рябоконенко О.Д., Терещенко О.М., Харечко О.Г., Щепець М.С. Космос - Україні (Атлас тематично дешифрованих знімків території України з українсько-російського космічного апарата “Океан-О” та інших космічних апаратів). - Київ, - 2001. - 106 с.

34. Пахомов И. П., Соколов В. В., Суханов К. Ю., Федоровский А. Д., Якимчук В. Г., Структурный анализ аэрокосмических снимков для картографирования природных ландшафтов // Матеріали конференції “ГІС-Форум_99”. – Київ. – 1999. - С. 140-144.

35. Федоровський А. Д., Якимчук В. Г., Пахомов И.П., Суханов К. Ю., Друченко Л.М. Анализ космических снимков на основе марковских моделей изображений // Дистанционное зондирование земных покровов и атмосферы аэрокосмическими средствами. Сб. докладов Всероссийской научной конференции. – Муром. – 2001. – С. 241-244.

36. Федоровський О.Д., Суханов К.Ю. Якимчук В.Г. Д’яченко Т.Н.. Методичні аспекти класифікації аквальних ландшафтів в зоні шельфу./ Глобальная система наблюдений Черного моря. – Севастополь: МГИ НАН України. - 2000. - С. 24-29 .

37. Пахомов І.П., Соколов В.В., Суханов К.Ю., Федоровский О.Д., Якимчук В.Г. Застосування структурно-текстурних методів для автоматичного дешифрування аерокосмічних знімків сільськогосподарських угідь // ГІС-форум 2000. – Київ. – 2000. - С. 39-45.

38. Новиков Р.И., Федоровский А.Д., Якимчук В.Г. Использование космической информации для экологического мониторинга аквально-наземных ландшафтов // Проблеми ландшафтного різноманіття України. – Київ. - 2000. - С. 130-133.

39. Рябоконенко С.А., Федоровский А.Д., Якимчук В.Г. Марковская модель изображений при дешифрировании космических снимков ландшафтных комплексов // Сборник тезисов "Первой украинской конференции по перспективным космическим исследованиям". – Киев. - 2001. - С. 102.

40. Федоровский А.Д., Якимчук В.Г., Рябоконенко С.А. Использование марковских свойств изображений при дешифрировании космических снимков ландшафтных комплексов // ГІС-форум 2001. – Київ. - 2001. - С. 60-63.

41. Федоровский А.Д., Якимчук В.Г., Артюшенко М.В. “Имитационное моделирование и оценка социально-экономической эффективности космических исследований” // 2 Украинская конференция по перспективным космическим исследованиям. – Кацивели. - 2002. – С. 72-75.

42. Федоровский А.Д., Якимчук В.Г, Козлов З.В. Оценка эффективности аппаратурных комплексов ДЗЗ // Тези доповідей Міжнародної науково - практичної конференції “Інформаційні технології управління екологічною безпекою, ресурсами та заходами у надзвичайних ситуаціях”. – Рыбачье. - 2002. - С. 50-52.

43. Суханов К.Ю., Якимчук В.Г., Сіренко Л.Я. Автоматизація обробки результатів космічної зйомки водних ландшафтів на базі нечіткої логіки // Нові методи в аерокосмічному землезнавстві. – Київ: Карбон-Лтд. – 1999 - С. 152-155.

44. Пахомов И.П., Федоровский А.Д., Якимчук В.Г., Суханов К.Ю. Опыт использования структурного анализа аэрокосмических снимков для картографирования природных ландшафтов // Матеріали Третьої Української наради користувачів аерокосмічної інформації. Київ. – 2000. - С. 98-104.

45. Федоровский А.Д., Якимчук В.Г., Пахомов И.П., Суханов К.Ю., Рябоконенко С.А. Дешифрирование космических снимков ландшафтных комплексов на основе структурного анализа // Системы контроля окружающей среды. - Севастополь. - 2002. - С. 235-243.

46. Fedorovsky А.D., Yakimchuk V.G., Pakhomov I.P., Sukhanov K.Yu., Rjabokonenko S.A.. The Analysis of Space Images of Landscape Zones on a Basis of the Markov Models. // Proc. Fifth International Conf. Remote Sensing Marine and Castal Environments. - California (USA). – 2001. - Р. 88.

47. Fedorovsky A.D., Hodorovsky A.J.,Yakimchuk V.G. Analysis of Fault Zones Localization and Distribution of Radionuclides in Bottom Sediments of Reservoir // Proc. Seventh International Conf. Remote Sensing for Marine and Coastal Enviroments. - Miami, Florida (USA). – 2002. - P. 40.

48. Fedorovsky A.D., Suhanov K.Yu., Yakimchuk V.G. The estimation of ecological condition of natural water systems with use of system approach // Proc. International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing. – Budapest (Hungary). - Vol. XXXII, Part 7. – 1998. - P. 706-707.