Інструкції з виконання програми для вчителів

Науково-освітня програма GLOBE™

Інструкції з виконання програми

Зміст Інструкції з виконання програми

Привітання

У чому будуть полягати заняття з учнями за програмою GLOBE? 12

Наукові вимоги до вимірювань у програмі GLOBE 13

Програма GLOBE: виміри в просторі та часі 13

В яких галузях проводяться наукові виміри за програмою GLOBE? 14

Вступ

Виконання програми GLOBE у вашій школі 15

Структура посібника для вчителів 16

Телекомунікаційні засоби в програмі GLOBE 18

Дистанційна реєстрація даних 18

Вибір дослідної ділянки за програмою GLOBE 27

Проведення практичних робіт ЗО

Усвідомлене виконання наукового проекту учнями-учасниками

програми GLOBE 33

Допомога учням у проведенні самостійних досліджень 34

Пропаганда програми GLOBE 35

Навчальні заняття •

Планета, де ми живемо: глобальна перспектива 40

Місце, де ми живемо: локальна перспектива 44

Додаток

Перелік описів практичних робіт за програмою GLOBE 47

Перелік описів навчальних занять за програмою GLOBE 48

Перелік навичок наукових досліджень та мислення,

які розвиваються в межах програми GLOBE 50

Перелік основних концепцій, які застосовуються

в рамках програми GLOBE (за розділами) 50

Глосарій 52

Адреси, за якими розсилаються фотографії, карти, графіки і таблиці 53

•

GLOBE™ 1997 11 Інструкції з виконання програми

У ЧОМУ БУДУТЬ ПОЛЯГАТИ ЗАНЯТТЯ З УЧНЯМИ ЗА ПРОГРАМОЮ GLOBE?

Учні проводитимуть ряд досліджень, розроблених у ч е н и м и , з метою збору даних про нашу планету та її функц іонування як єдиної глобальної системи. Крім того, учні спостерігатимуть за станом навколишньо¬го середовища на пришкільній ділянці як за допомо¬гою приладів , так і користуючись органами чуття. Одержані результати спостережень будуть реєструва¬тися і заноситися на сервер (у базу даних) учнів-учас-ників програми G L O B E з а допомогою всесвітньої мережі зв 'язку Internet або електронної пошти, якщо у школи немає доступу до Internet, тобто генерувати¬меться пост ійний комп 'ютерний запис даних.

Додатково до виконання цих вимірювань у співпраці з вченими-учасниками програми G L O B E ви зможете про¬водити ряд навчальних занять, опис яких подається в да¬ному посібнику, або інші заняття за формою, яка найбільше відповідає вимогам вашого навчального плану.

Не хвилюйтесь , я к щ о ви не володієте або недо¬статньо володієте досвідом викладання природничих дисциплін . Навчальні матеріали містять описи най¬різноманітніших видів діяльності , від занять, що про¬водяться зі школярами молодших класів, які , звичай¬но, ще не мають наукового досвіду, до більш склад¬них занять з учнями , які досягай високого рівня під¬готовки. Основна інформація , необхідна для прове¬дення навчальних занять , наведена в кожному розділі.

У кожному з описів практичних досліджень і на¬вчальних занять є примітки щодо рекомендованого рівня підготовки учнів:

початковий — від 5 до 9 років; середній — від 10 до 13 років; високий — від 14 до 18.

Але немає необхідності повністю дотримуватись такого розподілу учнів на вікові категорії. Деякі види діяльності можуть бути адаптованими до різних рівнів підготовки учнів, виходячи з їх потреб і можливостей.

Безперечно , що класна кімната, в якій проводять¬ся заняття за програмою G L O B E , і дослідна ділянка, де виконуються вимірювання , стануть місцями актив¬ного науково-освітнього розвитку учнів. Школярі проводитимуть спостереження , дослідження, реєстру¬ватимуть отримані дані , набуватимуть навичок ре¬тельної роботи і контролю за точністю даних, будуть обмінюватися одержаними даними з іншими учнями і вченими, виконувати лабораторні роботи, формулю¬вати запитання , перевіряти правильність висунутих гіпотез і розробляти теорії, свідомо інтерпретуючи зібрані дані . Використовуючи різні прилади і прово¬дячи калібрування, учні намагатимуться знайти при¬чину похибки у вимірах, які проводилися за допомо¬гою цих приладів. Учні будуть працювати з реальни¬ми даними , як з ібраними самостійно, так і отримани¬ми з інших шкіл-учасників програми G L O B E .

Програма G L O B E складається з шести основних освітніх елементів: 1. Вибір місцевої ділянки для проведення досліджень і

відбору зразків. На основі рекомендацій , зазначе¬них у посібнику, слід вибрати місцеві д ілянки для в и к о н а н н я регулярних вимірювань , а також ділян¬ки відбору зразків , які зазвичай відвідуються учня¬ми л и ш е один раз. Н а п р и к л а д , г ідрологічна

дослідна ділянка повинна бути розташована біля річки, озера, морського узбережжя або ставка, які знаходяться недалеко від школи. Всі д ілянки для досліджень і відбору зразків мають бути розташо¬ваними на території дослідної ділянки за програ¬мою G L O B E (площею 15 х 15 км) , у центрі якої по¬будована ваша школа.

2. Ретельне, регулярне виконання вимірів згідно з гра­фіком. Учні починають з виконання якогось одно¬го вимірювання. Потім протягом декількох місяців вони поступово проводять нові вимірювання, набу¬ваючи необхідних для цього навичок. Учитель по¬винен пояснювати учням зміст вимірювань і мето¬ди їх правильного виконання. В більшості описів порядку проведення вимірювань зазначається час, у який необхідно проводити спостереження, і роз¬клад регулярної реєстрації даних. Для метеороло¬гічних вимірювань, що виконуються щоденно , най¬краще підходить пришкільна ділянка. Для інших вимірювань, наприклад гідрологічних, необхідно вибрати відповідну дослідну ділянку. Співробіт¬ництво з учнями, їх батьками і працівниками шко¬ли, яке дає змогу проводити вимірювання у вихідні дні та під час шкільних канікул, також має велике значення для отримання точних даних про місцеве навколишнє середовище, корисних як для вчених, так і для ваших учнів.

3. Завантаження даних. Всі отримані дані заносяться в базу даних учнів-учасників програми G L O B E . Найчастіше дані передаються за д о п о м о г о ю ме¬р е ж і Internet.

4. Проведення навчальних занять. За к о ж н о ю з тем досліджень проводиться ряд навчальних занять , які допомагають учням одержувати нові знання про наукові дисципл іни , набувати навичок повод¬ження з приладами та в и к о н а н н я вимірів , а також використовувати дані , зібрані учнями і вченими. Сподіваємося , що ви будете проводити ці заняття відповідно до наших рекомендацій або вносити зміни згідно з місцевими умовами і вимогами. Досвідом проведення цих чи інших, розроблених вами самост ійно навчальних з а н я т ь , можна обмінюватися з іншими вчителями-учасниками програми G L O B E ; ц е допоможе успішному вико¬н а н н ю всієї програми.

5. Застосування GLOBE в мережі Internet з метою отри¬мання нової інформації та налагодження контактів. У

G L O B E ™ 1997 12 І н с т р у к ц і ї з в и к о н а н н я п р о г р а м и

межах програми G L O B E було розроблено ефектив¬не (і просте у використанні) програмне забезпечен¬ня, що надає можливість спілкуватися з іншими школярами і вченими, які беруть участь у програмі. Крім того, це програмне забезпечення дозволяє уч¬ням переглядати в діалоговому режимі місцеві кар¬ти і карти світу, які відображають дані, зібрані учас¬никами програми G L O B E .

6. Сприяння самостійним дослідженням, які заплано¬вані учнями. Ми сподіваємося, що кінцевим ре¬зультатом стане те, що учні проводитимуть са¬мостійні дослідження на місцевих ділянках або з використанням програмного забезпечення G L O B E і даних, зібраних іншими учнями з усього світу. Цілком ймов ірно , що вашим учням пощастить здійснити наукові відкриття!

НАУКОВІ ВИМОГИ ДО ВИМІРЮВАНЬ У ПРОГРАМІ GLOBE

Для того, щоб результати вимірювань , які прово¬дяться в межах програми G L O B E , можна було засто¬совувати у наукових цілях, ці виміри повинні відрізнятися точністю, послідовністю, регулярністю і охоплювати достатню територію. Я к щ о всі учасники програми G L O B E , в співробітництві , зможуть подати дані , що відповідали б усім цим вимогам, ми будемо здатні зробити свій внесок у подальше розуміння світового навколишнього середовища.

Точність — основа будь-якого наукового спостере¬ження. П е р ш и м важливим кроком для нас є ретельна підготовка до проведення вимірювань. Окрім того, важливе значення має вибір приладів, які ми викори¬стовуємо, а також зберігання цього обладнання в придатному для вимірів стані. Нарешті , ми повинні прагнути до безпомилкового реєстрування даних і підготовки звітів, які вносяться в архівну базу даних.

Вимоги щодо послідовності даних означають, що дані , отримані з будь-якої школи , яка бере участь у програмі G L O B E , повинні бути придатними для ви¬користання разом з д а н и м и , представленими іншими ш к о л а м и , створюючи в поєднанні послідовну карти¬ну, яка відображає загальні характеристики навко¬л и ш н ь о г о середовища за межами індивідуальних пришкільних ділянок. Важливість цієї вимоги демон¬струється під час візуалізації даних. Крім того, дані мають бути послідовними в часі. Учні кожної школи накопичують інформацію про кліматичні умови в районі школи . Для того, щоб простежити і спрогно-зувати зміни умов навколишнього середовища, не¬обхідно, щоб зібрані в минулому дані можна було порівняти із зареєстрованими сьогодні. Ретельне до¬тримання інструкцій, зазначених в описах порядку проведення досліджень , а також точна реєстрація змін, занесених до методів вимірювань , які застосо¬вуються, я к н а й к р а щ е сприятимуть д о т р и м а н н ю ви¬мог щодо послідовності даних.

Регулярність проведення вимірів необхідна для то¬го, щоб максимально скоротити небажані інтервали в процесі реєстрації кл іматичних умов. З в и ч а й н о , вимірювання, які проводяться час від часу, також ко¬рисні, проте саме регулярні виміри надають мож¬ливість отримати більше інформації і краще з 'ясувати, шо відбувається на дослідній ділянці. Чим триваліший

період виконання регулярних вимірів і чим система¬тичніше вони проводилися, тим цінніші їх результати. Подумайте про учнів-учасників програми G L O B E , які вже через п'ять років зможуть прогнозувати зміни умов навколишнього середовища в районі вашої школи!

Якщо дані охоплюють території цілих районів, країн, континентів і, по можливості, всю нашу планету, їх цінність набагато підвищиться. Важливість цієї вимоги ілюструється на прикладі різниці між візуальними зоб¬раженнями даних, зібраних багатьма школами, і даних, зібраних лише кількома шкапами. Умови навколиш¬нього середовища змінюються залежно від багатьох па¬раметрів, наприклад, від того, на якій площі проводить¬ся збір даних, — у місцевому масштабі, на території однієї з дослідних ділянок програми G L O B E площею 15 х 15 км, всього регіону з високою густотою населен¬ня, всієї області, всієї країни або в обсязі всієї планети. Зміни характеристик навколишнього середовища в різних просторових масштабах мають істотне значення, а програма G L O B E , постійно розвиваючись і охоплюю¬чи нові школи в різних країнах світу, дасть можливість постійно підвищувати цінність колективного внеску в екологічні дослідження.

Учасники програми G L O B E , кожен зосібна і всі ра¬зом, повинні прагнути до виконання точних і послідо¬вних вимірювань показників, що характеризують умови навколишнього середовища на всій території планети.

ПРОГРАМА GLOBE: ВИМІРИ В ПРОСТОРІ ТА ЧАСІ

Ми живемо на планеті, що постійно змінюється. Кожної секунди, щодня , щомісяця , щороку. Одні зміни відбуваються циклічно , наприклад , добові змі¬ни температури, зміни висоти припливу, викликані обертанням Місяця навколо Землі, зміни пір року то­що. Інші зміни, зокрема, накопичення і розсіяння хмар та виникнення злив, інколи здаються несподіва­ними. Ріст дерев та інших рослин, а також старіння людей відбувається поступово і в одному напрямі . Іноді суттєві зміни відбуваються дуже швидко — на¬приклад, під час виверження вулканів, лісових по¬жеж. Кожному типу змін відповідає часовий масштаб.

Усі ми, а особливо вчені, бажаємо зрозуміти зміни навколо нас — чому вони відбуваються, як вони взає¬модіють і на що чекати далі? Для того, щоб зрозуміти характер змін і в деяких випадках спрогнозувати їх, необхідно вимірювати характеристики навколишнього середовища, але ми не можемо вивчати всі характери¬стики довкілля одночасно. Тому ми намагаємося вес¬ти виміри так, щоб отримати достатню кількість да¬них, які б дали змогу сформувати загальну картину то­го, що відбувається. Вимірювання , які стосуються атмосферних змін, проводяться один раз на добу; гідрологічні виміри, пов'язані з річками, озерами, за¬токами, морським узбережжям або ставками, — кож¬ного тижня, а характеристики грунтів на тій або іншій ділянці досліджуються лише один раз. Різні виміри виконуються через різні відрізки часу. Деякі спостере¬ження проводяться без підготовки — наприклад, за¬дається питання : «Якого типу хмари ми спос­терігаємо?» Інші виміри дозволяють визначити проце¬си, які відбуваються протягом визначеного проміжку часу, — скільки дощових опадів випало за минулу до¬бу? Від часового інтервалу, в якому проводяться

GLOBE™ 1997 13 І н с т р у к ц і ї з в и к о н а н н я п р о г р а м и

вимірювання , залежить, яким чином ми їх аналізуємо. Навколишнє середовище змінюється не лише в

часі, але і в просторі. Люди живуть у горах, долинах, на рівнинах, морському узбережжі, в містах і пе¬редмісті, в невеликих містечках і селах, їх оточують степи або поля. А десь поряд з містом височіють гори чи місцевість вкрита лісами, що розмежовані полями і озерами. Я к щ о ретельніше придивитися, побачимо, що в одному місці росте дерево, в іншому — трава, в третьому місці прокладена дорога, в четвертому побу¬дований дім, а в п'ятому тече струмок. Іноді ми бачи­мо, що недалеко йде д о щ , який до нас так і не дохо­дить. Очевидно, що умови навколишнього середо¬вища змінюються у просторі, залежно від відстані.

Знову ж таки, ми не можемо вивчати характеристи¬ки навколишнього середовища всюди без винятку. То¬му ми проводимо спостереження таким чином, щоб реєструвати зміни в різних просторових масштабах. Кожна з шкіл-учасниць програми G L O B E знаходиться в центрі дослідної ділянки площею 15 х 15 км. Ці ділянки можуть накладатись одна на одну або викори¬стовуватися кількома школами. Беручи участь у про¬грамі G L O B E , учні навчаються визначати характерис¬тики земної поверхні, простежуючи її зміни в просторі на відстані не менше ніж ЗО метрів. Школярі прово¬дять регулярні виміри у визначених місцях на території загальної дослідної ділянки програми G L O B E , які ма¬ють назву ділянок для досліджень. Інші виміри прово¬дяться одночасно у визначених місцях, які називають¬ся ділянками для відбору зразків. Зростання числа шкіл-учасниць програми G L O B E , відповідно, збільшує і обсяг вивченого глобального навколишнього середо¬вища, завдяки точним вимірам і спостереженням за змінами, які відбуваються в місцевому масштабі.

У зв 'язку зі змінами навколишнього середовища в часі та просторі, наша перспектива зрозуміти його за¬лежить від кількості зареєстрованих змін. Кожна шко-ла-учасниця програми G L O B E має можливість зроби¬ти суттєвий внесок у загальний банк результатів вимірювань, які проводяться в усьому світі. Виконую¬чи точні і послідовні вимірювання в межах програми G L O B E , ми допомагаємо собі та іншим краще усвідо¬мити як місцеві, так і глобальні екологічні процеси.

В ЯКИХ ГАЛУЗЯХ ПРОВОДЯТЬСЯ НАУКОВІ ВИМІРИ ЗА ПРОГРАМОЮ GLOBE?

У широкому розумінні предметом досліджень за про¬грамою G L O B E є вся планета. Збирання екологічних даних з усього світу дає можливість вченим (і учням)

краще розуміти процеси, які відбуваються на Землі, а також взаємопов'язані цикли, які складають єдину еко¬логічну систему. Незважаючи на те, що вчені вже во¬лодіють великою кількістю даних про Землю, інформа¬ція, що надається учнями-учасниками програми G L O B E , становить для них неабияку користь. З одного боку, цінність даних, зібраних учнями-учасниками, по¬лягає в тому, що вони реєструються в усьому світі, в ти¬сячах різноманітних місць. З іншого боку, учні одночас¬но проводять вимірювання кількох різних типів, що дозволяє вченим вивчати взаємодію Ґрунтової, атмо¬сферної, водної і біологічної систем. Нарешті, учні, ви¬конуючи самостійний аналіз даних, зібраних на місце¬вих дослідних ділянках, стають справжніми фахівцями (навіть світового рівня!) щодо ділянок, які вони вивча¬ють, і допомагають вченим в їх дослідженнях.

Програмою G L O B E нині визначено чотири основні сфери наукових досліджень, детальний опис кожної з яких міститься у відповідному розділі посібника.

Атмосферні дослідження. Щодня учні проводять ви¬мірювання щільності і типу хмарного покриву, темпе¬ратури повітря, кількості та кислотності (рН) опадів.

Гідрологічні дослідження. Щ о т и ж н я учні проводять вимірювання прозорості і температури води, концен¬трації розчиненого у воді к и с н ю , кислотності (рН) води, електропровідності або солоності води, луж¬ності води та концентраці ї нітратів і азоту у водой¬мищі , яке знаходиться поблизу школи .

Вивчення грунтів (Ґрунтознавство). Учні розкрива¬ють Ґрунтовий розріз, відбирають зразки Ґрунтів і аналізують їх, визначаючи характеристики різних Ґрунтових шарів. Окрім того, вони вимірюють во¬логість Ґрунту на різній глибині та в різних місцях (щодня, щотижня або щомісяця) , швидкість вбирання (інфільтрації) вологи в Ґрунт, а також проводять що¬тижневі виміри температури верхнього шару Ґрунту.

Дослідження наземного покриву і біологічні вимірю¬вання. Учні проводять спостереження за змінами біо¬логічних характеристик місцевої ділянки біологічних вимірювань, а також спостерігають за іншими ділянка¬ми для відбору проб наземного покриву, де вони ви¬значають види домінантних і співдомінантних рослин, виконують вимірювання, які допомагають вченим оцінити загальну кількість біомаси на ділянці. Крім то¬го, учні порівнюють результати вимірювань, проведе¬них на ділянці відбору зразків наземного покриву для кількісних і якісних досліджень, із зображенням тих самих ділянок, отриманих за допомогою тематичного картографічного обладнання супутника Landsat.

Програма G L O B E зумовлює щ е два додаткових напрями досліджень.

Вимірювання за допомогою GPS. Система глобально¬го позиціювання (GPS) — новий технічний засіб, що дозволяє вам і вашим учням визначати широту, довготу і висоту різних ділянок, які використовуються вашими учнями, за допомогою переносного приймача і супут¬ників, виведених на орбіту Землі. Ця інформація має суттєве значення для вчених та інших фахівців, яким необхідно знати, де саме проводилися вимірювання.

Вивчення пір року. В рамках цього дослідження прово¬дяться навчальні заняття, які допомагають учням аналізу¬вати зібрані дані з метою вивчення щорічних сезонних змін на місцевій ділянці досліджень і усвідомлювати взаємозв'язок результатів вимірювань характеристик атмо¬сфери, водного середовища, грунтів і наземного покриву.и

G L O B E ™ 1997 14 І н с т р у к ц і ї з в и к о н а н н я п р о г р а м и

Вступ

В И К О Н А Н Н Я П Р О Г Р А М И GLOBE У ВАШІЙ Ш К О Л І

Придбання і п ідготовка приладів Для проведення кожного дослідження необхідно

застосування точних, надійних, відкаліброваних при¬ладів, які повністю відповідають технічним вимогам, розробленим вченими-учасниками програми G L O B E . Це забезпечить послідовність і точність результатів вимірювань , що застосовуються міжнародною спіл¬кою науковців , які вивчають навколишнє середови¬ще. З технічними вимогами до приладів можна озна¬йомитися в частині «Набір приладів і матеріалів».

Ви можете скористатися одним з чотирьох методів придбання і підготовки приладів. 1. Придбайте всі прилади чи деякі з них:

• або окремі прилади у різних постачальників ; • або всі прилади в одного постачальника, в комплекті.

2. Використовуйте власні прилади. Я к щ о ви вже маєте прилади , які відповідають технічним вимо¬гам програми G L O B E , ви можете користуватися ними. Але спочатку необхідно впевнитися в тому, що ці прилади задовольняють вимоги точності вимірів і належним чином відкалібровані.

3. Виготовте окремі прилади самостійно. За допомо¬гою інструкцій, наведених у даному «Посібнику для вчителів», і теоретичних відомостей, одержаних під час практичних занять з підготовки вчителів, ви зможете власноруч виготовити деякі з приладів.

4. Візьміть прилади напрокат або тимчасово скорис¬тайтеся тими, які належать іншим школам, якщо во¬ни на даний момент часу застосовуються не по¬стійно. Дозволяється також використовувати деякі прилади в декількох школах-учасницях програми G L O B E одночасно. Приймач GPS (який застосо¬вується в системі глобального позиціювання) можна орендувати в межах програми G L O B E або придбати за допомогою місцевого координатора програми.

Підготовка і впровадження програми

Кожен вчитель, який бере на себе відповідальність за виконання вимірювань за програмою G L O B E , по¬винен стати учасником одного з практичних семінарів програми. Вчителі, які пройшли підготовку за програ¬мою G L O B E , зобов'язані простежити, щоб інші вчи¬телі їхньої школи також отримали необхідну підготов¬ку. Якщо ви брали участь у практичному семінарі про¬грами G L O B E і впевнено виконуєте інструкції з про¬ведення вимірів, ми радимо вам проводити ці виміри навіть у тому випадку, якщо вони безпосередньо не стосуються вашого фаху. Я к щ о ви не впевнені в пра¬вильності виконання вимірювань, то можете зверну¬тися в довідкову службу програми G L O B E або взяти участь ще в одному практичному семінарі програми.

Формування освітньої спілки

Шкільна освітня спілка Е ф е к т и в н и й та цікавий метод реалізації програми

G L O B E у школі полягає у залученні якомога більшої

кількості вчителів у процес в и к о н а н н я програми. Як¬що ви зможете розділити обсяг роботи разом зі свої¬ми колегами, вона стане легшою і ц ікав ішою. Ще важливішим є те, що колеги будуть обмінюватися з вами своїми думками і допоможуть вам колективно обговорювати проблеми і планувати заняття. Досвід неодноразово свідчив, що такі новаторські програми, як G L O B E , частіше мають успіх, я к щ о їх виконує група вчителів, які підтримують один одного.

Один із шляхів формування спілки працівників си¬стеми освіти у вашій школі полягає в розробці плану впровадження програми в школі , який докладно виз¬начає розподіл праці між вчителями школи за різними тематичними категоріями, передбаченими програмою G L O B E . До них належать: атмосферні , гідрологічні дослідження, Ґрунтознавство, дослідження наземного покриву та біологічні вимірювання тощо. Слід зазна¬чити і найголовніші етапи навчального плану, які да¬ють змогу проводити заняття з кожного напряму згідно з програмою. Також у план упровадження програми можуть бути включені розділи, присвячені підготовці і залученню до програми інших вчителів.

Ш к о л и , в яких заняття за програмою G L O B E про¬водить лише один підготовлений вчитель, можуть за¬лучити до роботи вчителів з інших шкіл, які також пройшли підготовку. Вчитель, який п р о й ш о в підго¬товку п е р ш и м , може навчати інших вчителів , а вони , в свою чергу, можуть взяти участь в одному з прак¬тичних семінарів програми. План упровадження про¬грами може також складатися з опису комп 'ютерно¬го та іншого обладнання , яке ви придбаєте і застосо¬вуватимете під час в и к о н а н н я навчальних занять.

Бажано скласти розклад всіх основних видів діяль¬ності. Наприклад, за допомогою учнів можна розроби¬ти план виконання програми G L O B E під час класно¬го заняття. Школярі можуть ділитися своїми ідеями щодо різноманітних питань , зокрема, розташування метеорологічної станції, визначення класних програм або тем, які повинні бути зазначені в плані.

З метою сприяння формуванню спілки працівни¬ків системи освіти, які проводять заняття за програ¬мою G L O B E у вашій школі , ви можете організувати штаб програми G L O B E в приміщенні ш к о л и , яке ча¬сто відвідується, наприклад , у бібліотеці або в інфор¬маційному центрі. В такому штабі ви зможете вивішу¬вати оголошення стосовно програми, демонструвати роботи учнів і навіть встановити комп 'ютер , за допо¬могою якого ви зможете швидко з ' єднатися з іншими учасниками програми G L O B E через мережу Internet.

Крім того, на помітному місці, поряд з приймаль¬нею або входом до школи , ви зможете вивішувати ого¬лошення та інші матеріали, які б висвітлювали участь школи у програмі G L O B E . Учні можуть демонструва¬ти експозиції зібраних ними даних, які мають постійно поновлюватися. Фотокартки школярів , які проводять вимірювання і відбирають зразки, а також карти, на яких визначено розташування дослідних ділянок, до¬поможуть ознайомити громадськість з обсягом вашої роботи. План, розроблений у межах однієї школи ,

G L O B E ™ 1997 15 Інструкції з виконання програми

можна розширити, залучивши районне управління си¬стеми освіти, сприяючи виконанню програми G L O B E в інших школах та об 'єднуючи діяльність учнів з по¬чатковим, середнім і високим рівнем підготовки.

Районна освітня спілка

Формування спілки окремих осіб і організацій, зацікавлених у виконанні програми G L O B E , можли¬ве не лише в обсязі системи шкільної освіти, але й на території всього району. Деякі із залучених осіб і ор¬ганізацій могли б допомогти вам у проведенні різно¬манітних занять і досліджень. Наприклад , клуб «Ро-тарі», комерційні та промислові організації можуть погодитися на допомогу щодо придбання приладів, проведення досліджень або влаштування експозиції .

Добровольц і , в тому числі і батьки учнів, можуть сприяти в и к о н а н н ю різних завдань, пов 'язаних з програмою G L O B E , і проведенню занять. Необхідно постійно зміцнювати співробітництво з найважливі¬шими представниками громадськості . Інформуйте їх про свої успіхи і плани. Повідомляйте їм про заходи і запрошуйте їх. Я к щ о вони допоможуть вам ма¬теріально або нададуть будь-які послуги, не забувай¬те висловити їм подяку в листі і згадати про їх вне¬сок під час публічних виступів. Добровольці можуть допомагати вам в наступному: • надання транспортних засобів для перевезення

учнів на ділянки досліджень і відбору зразків; • допомога в зборі даних у вихідні та під час шкіль¬

них канікул; • допомога учням у використанні ресурсів програми

G L O B E в мережі Internet з використанням до¬машніх комп 'ютер ів ;

• супроводження класу під час проведення польо¬вих занять на ділянках;

• допомога учням молодших класів у виконанні що¬денних вимірювань на метеорологічній станції:

• допомога в редагуванні і публікації бюлетеня про¬грами G L O B E , який розсилається з а адресами учасників програми і містить інформацію про ро¬боту, що проводиться учнями;

• допомога в організації виставок досягнень учас¬ників програми, в школі або в іншому громадсь¬кому приміщенні району;

• допомога в підготовці повідомлень про програму G L O B E , які друкуються в місцевих газетах.

Географічно розподілені сп і лки , які проводять освітні д о с л і д ж е н н я

Доцільно організувати географічно розподілені до¬слідницькі групи, які складають більш широку освітню спілку. Школи з різних районів країни і навіть світу мо¬жуть співпрацювати, порівнюючи різні набори даних або вивчаючи різні явища. В деяких випадках існує мож¬ливість спільного проведення занять. Для того, щоб спри¬яти формуванню географічно розподілених освітніх спі¬лок, в першу чергу важливо визначити завдання або функції, які б виконувалися всіма членами даної спілки, і географічний масштаб цієї діяльності. Одним з ефектив¬них засобів зв'язку є електронна пошта G L O B E M a i l . Ре¬зультати досліджень у вигляді повідомлення можуть бути поширені шляхом залучення вчених, які беруть участь у програмі G L O B E , та інших дослідників, які можуть про¬водити інструктаж серед інших учасників програми і до¬помагати школам у виконанні програми. Після виконан-

ня дослідження важливо подумати про те, яким чином повідомити про його результати іншим. Можна проводи¬ти презентації результатів в школі, на засіданнях шкільної ради і на громадських зборах, а також публікувати резуль¬тати роботи у вигляді статті в одному з журналів.

СТРУКТУРА ПОСІБНИКА ДЛЯ ВЧИТЕЛІВ У цьому посібнику для вчителів наведені описи

шести видів досліджень: атмосферні дослідження; гідрологічні дослідження; • вивчення грунтів (ґрунтознавство); дослідження наземного покриву і біологічні вимірю¬вання; вимірювання за допомогою системи глобального позиціювання (GPS); вивчення пір року. Всі описи досліджень мають однакову структуру,

зазначену нижче. В кожному з описів досліджень по¬дається вихідна інформація з теми досліджень («Тео¬ретичні відомості»), інструкція з виконання вимірю¬вань, описи ряду навчальних занять.

На наступних сторінках наведені детальні описи таких стандартних розділів досліджень:

перше знайомство з дослідженням; вступ; опис практичної роботи; опис навчальних занять; додаток. Необхідно відмітити, що вивчення пір року не

пов'язане з виконанням деяких додаткових вимірю¬вань і тому не містить розділу описів практичних робіт.

Стислий огляд досл і дження

Опис кожного з досліджень починається зі стис¬лого огляду, в якому зазначаються вимірювання , що повинні виконуватися учнями. Крім того, в стислому огляді рекомендується послідовність навчальних за¬нять і практичних робіт. Різні школи по-різному підходять до виконання програми G L O B E ; відрізня¬ються також потреби та можливості окремих учнів. У одних школах практичні роботи виконуються в точ¬ній відповідності до наведених описів. У інших — уч¬ням можуть знадобитися додаткові пояснення ви¬хідних наукових принцип ів , на основі яких викону¬ється практична робота.

В цілому, кожне з досліджень виконується наступ¬ним шляхом: 1. Учні знайомляться з матеріалами, в яких розпо¬

відається про вчених та їх роботи. 2. Учням пояснюють методи в и к о н а н н я практичної

роботи, після чого проводяться підготовчі на¬вчальні та практичні заняття з набуття навичок ви¬конання вимірювань.

3. Учні починають виконувати виміри. 4. Учні отримують подальші знання у відповідній га¬

лузі, вивчаючи дані , отримані ними , та зібрані ін¬шими школами світу. Потім проводяться додаткові навчальні заняття.

Перше знайомство з д о с л і д ж е н н я м

Розділ «Перше знайомство» дозволяє вам і вашим учням познайомитися з вченими, в ідповідальними за виконання даного досл ідження . До цього розділу

G L O B E ™ 1997 16 І н с т р у к ц і ї з в и к о н а н н я п р о г р а м и

входять листи та інтерв ю вчених, призначених керівними спеціалістами з відповідної теми програ¬ми. Вчитель повинен скопіювати листи та інтерв 'ю вчених, щоб роздати їх учням; можна ознайомити учнів з цими матеріалами будь-яким іншим шляхом.

Вступ

У розділі «Вступ» закладена основа для подальшо¬го досл ідження . Розділ містить важливі вихідні дані та іншу інформацію, яка допоможе вам і вашим уч¬ням оц інити наукове з н а ч е н н я в и к о н у в а н о г о дослідження . Складається із: • загального опису дослідження в перспективі («ве¬

ликим планом») ; • рекомендації з підготовки до польових робіт; • опису цілей навчання ; і • порад, які належать до оц інювання засвоєння уч¬

нями вивченого матеріалу. Вступ містить вихідну інформацію про досліджен¬

ня для вчителя, яка допомагає йому керувати учнями під час в и к о н а н н я роботи за програмою G L O B E .

Практична робота

Цей розділ містить детальний опис порядку вико¬нання необхідних вимірювань під час дослідження. Включає: • рекомендаці ї щодо вибору д ілянки для проведен¬

ня досл іджень ; • перелік п р и л а д і в , необх ідних для в и к о н а н н я

досліджень; • інструкцію з в и к о н а н н я вимірювань; • рекомендації щодо занесення інформації в базу

даних учнів-учасників програми G L O B E . В розділі «Практичні роботи» містяться точні інст¬

рукції з виконання вимірювань, з якими необхідно уважно ознайомитися перед проведенням вимірювань. Далі в цьому розділі містяться деякі рекомендації що¬до проведення практичних робіт. Технічні вимоги до приладів, необхідних для виконання практичних робіт, входять до частини «Набір приладів і матеріалів».

Навчальні заняття

У розділі «Навчальні заняття» до кожної теми до¬сліджень додається опис декількох занять , які можна проводити , щоб допомогти учням краще зрозуміти

методи застосування приладів і в и к о н а н н я практич¬них робіт, інтерпретувати зібрані ними дані і корис¬туватися д а н и м и , отриманими під час виконання програми G L O B E , водночас розвиваючи своє ро¬зуміння основних концепцій досліджень.

На початку кожного з розділів «Навчальні занят¬тя» в межах і в стандартному форматі надано зведен¬ня найбільш суттєвої інформації , за д о п о м о г о ю якої можна швидко визначити , чи відповідає те або інше заняття рівню підготовки ваших учнів , залежно від їх віку, інтересів і здібностей. Під назвою «Тривалість занять» зазвичай розуміють кількість 45-хвилинних класних занять , які рекомендуються для викладання передбаченого матеріалу. Під назвою «Рівень підго¬товки» — рівні підготовки, необхідні для засвоєння матеріалу, і відповідні вікові категорії учнів: початко¬вий рівень (від 5 до 9 років) , середній (від 10 до 13 років) і високий (від 14 до 18).

Д о д а т о к

У додатках містяться аркуші реєстрації даних, які можна копіювати для того, щоб учні могли використо¬вувати їх під час збору даних. Використання цих ар¬кушів сприяє точному виконанню інструкцій прове¬дення вимірювань і нагадує учням про реєстрацію всіх необхідних результатів спостережень. У деяких додат¬ках також подано зведені таблиці або довідкові ма¬теріали, які учні можуть брати з собою, виконуючи вимірювання. Крім того, передбачені копії аркушів введення даних в інформаційну базу даних учнів-учас-ників програми G L O B E . Формат цих аркушів відповідає формату аркушів в мережі Internet, якими користуються учні під час введення даних, зібраних в межах програми G L O B E . Якщо у вашої школи немає доступу до Internet і ви використовуєте електронну по¬шту або інші засоби передавання звітів даних, ці ар¬куші сприятимуть кращому розумінню вами і вашими учнями категорій даних, які необхідно надавати згідно з вимогами програми G L O B E . Автори склали глосарій спеціальних термінів, які застосовуються під час вико¬нання досліджень. Крім того, додаток включає й інші супровідні матеріали, які допомагають проводити дослідження. Додаткові відомості, стосовно одного або декількох досліджень, можна знайти в частині «Набір приладів та матеріалів».

Адресна сторінка сервера даних GLOBE в мережі World Wide Web

G L O B E ™ 1997 17 І н с т р у к ц і ї з в и к о н а н н я п р о г р а м и

ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНІ ЗАСОБИ В ПРОГРАМІ GLOBE

Учні -учасники програми G L O B E застосовують комп 'ютерні засоби зв 'язку для передавання зібраних даних і вивчення інших даних про дослідження , які вони проводять. У межах програми G L O B E застосо­вуються комп 'ютерна мережа зв 'язку Internet і г іпер-текстова система пошуку World Wide Web.

Нижче наводиться стислий опис порядку користу­в а н н я м е р е ж е ю Internet.

Операція 1. Під'єднайте ваш комп'ютер до мережі Interner. Internet — м е р е ж а , я к а о б ' є д н у є к о м п ' ю т е р и усього світу. Встановлений у вашій школі комп 'ютер може бути з ' єднаним з мережею Internet шляхом те­л е ф о н н и х ліній зв 'язку. Під час виконання цієї пер­шої операції вам може знадобитися допомога місце¬вого фахівця з комп 'ютерного обладнання і забезпе¬чення.

Операція 2. Встановіть браузер — програму пере­гляду, яка дозволяє вам користуватися мережею Internet і системою пошуку World Wide Web. К о р и с ­т у ю ч и с ь м е р е ж е ю Internet р а з о м з W o r l d Wide Web, ви маєте можливість отримувати інформац ію від ти¬сячі різних комерц ійних п ідприємств , університетів , державних установ і окремих осіб. Усі ці під¬приємства і установи пропонують один або декілька вихідних вузлів к о м п ' ю т е р н о г о зв 'язку , які назива¬ються адресними або домашніми сторінками. Останні містять і н ф о р м а ц і ю про установи та їх продукцію або послуги (більшість адресних сторінок мають зрозумілі візуальні позначки і прості у викорис¬танні) . Для того , щоб отримати доступ до цих адрес­них с т о р і н о к в м е р е ж і Internet, необх ідно встанови¬ти на комп 'ютер і особливе програмне забезпечення , що називається браузером, або програмою перегля¬ду. Існують р ізноманітні браузери (деякі з них роз¬повсюджуються б е з к о ш т о в н о ) , але будь-який з них дасть вам змогу виконати необхідне завдання — от­р и м а т и д о с т у п до Internet. Під час вибору та інста¬ляції браузера, а також встановлення початкового з ' є д н а н н я з м е р е ж е ю Internet, вам м о ж е знадобити¬ся допомога місцевого фахівця з к о м п ' ю т е р н о г о об¬л а д н а н н я і з абезпечення .

Операція 3. Тепер ви зможете скористатися сторінкою програми G L O B E у World Wide Web. Учасники програ­ми G L O B E користуються загальнодоступною сторін­кою програми (http://www.globe.gov). Ця адресна сто¬рінка — вихідний вузол зв'язку, за допомогою якого користувачі отримують форми для завантаження даних, інформацію про результати наукових досліджень і деякі цікаві візуально зображені дані, які допомагають учням засвоювати новий матеріал і вести дослідження.

Школа , яка бере участь в програмі G L O B E , як правило , відкриває нову, власну адресну сторінку. Це дуже важливий елемент співробітництва в межах програми G L O B E .

Нижче наведено декілька зразків сторінок програ¬ми G L O B E в мережі Internet. Одна з них, сторінка введення даних , використовується під час заванта¬ження даних. На інших сторінках наведені зразки візуальних зображень даних або карт, розроблених на основі ДОВІДКОВИХ даних, зібраних учнями.

ДИСТАНЦІЙНА РЕЄСТРАЦІЯ ДАНИХ

Вступ

Усі ми сприймаємо н а в к о л и ш н є середовище за допомогою органів чуття. Органи дотику і смаку ви¬магають безпосереднього контакту з тим, що ми відчуваємо, зору і слуху — дозволяють сприймати предмети на відстані. Проте ми можемо сприймати об 'єкти або явища , віддалені від наших очей і вух, тобто реєструвати дані дистанційно . Користуючись мікроскопом, телескопом, к інокамерою з плівкою, м ікрофоном, підсилювачем, гучномовцем, в ідеокаме-рою або телевізійною камерою, ми р о з ш и р ю є м о наші можливості реєстрування даних. Ці технічні засоби дають нам можливість бачити на більшій відстані, помічати найменші дрібниці та відчувати слабкіші сигнали, ніж ті, які ми сприймаємо за допомогою приладів.

Наші можливості дистанційної реєстрації даних асоціюються з рухомим «комплектом обладнання» , який містить джерело енергії, засоби обробки та зберігання даних, — ми повертаємо голову, щоб ди¬витися в різних напрямках , пересуваємося , щоб кра¬ще побачити або почути той або інший об 'єкт , прий¬маємо р ішення на основі зареєстрованої інформації та запам 'ятовуємо зображення і звуки. Для того , щоб краще побачити навколишнє середовище, ми може¬мо піднятися сходами або забратися на пагорб — і поле зору збільшиться. В минулому сторіччі єдиним засобом, який надавав можливість побачити Землю з висоти пташиного польоту, була повітряна куля. Піс¬ля винаходу фотографічної камери в середині мину¬лого століття люди почали робити аерофотозн імки з повітряних куль. Одна з перших аерофотографій бу¬ла зроблена 1860 р. у Бостоні , штат Массачусетс , з висоти 400 м над містом. Особливо вражаюча фото­картка була зроблена 1906 р. під час землетрусу і по¬жежі в С а н - Ф р а н ц и с к о за д о п о м о г о ю флотилії з 17 повітряних зміїв, прив ' я заних до човна, який сто¬

яв на якорі в затоці С а н - Ф р а н ц и с к о . До 1960 р. найбільш поширені системи дис¬

танційної реєстрації даних Ґрунтувалися на принципі звичайної фотографічної з й о м к и , хоча інфрачервона плівка та радіолокація були вже винайдені і застосо¬вувались під час Другої світової в ійни. Космічні сис¬теми дистанційної реєстрації даних почали викорис¬товуватися з 1960 p., після запуску першого супутни¬ка з телев із ійною і н ф р а ч е р в о н о ю обсерваторією (TIROS 1). Спочатку супутники серії T I R O S застосо¬вувалися з метою отримання зображення хмарного покриву; за ними з 'явилися метеорологічні супутни¬ки Національного управління С Ш А з досліджень океанів і атмосфери ( N O A A ) . Виведені на полярні орбіти, вони використовуються і тепер. П е р ш и м кос¬мічним супутником, який дистанц ійно реєстрував дані про земну поверхню, став супутник для вивчен¬ня технології використання ресурсів Землі (ERTS 1), запущений Нац іональним управлінням С Ш А з аеро¬навтики і досліджень космічного простору ( N A S A ) в липні 1972 р. Пізніше цьому супутнику було при¬своєно назву Landsat І, він став першим із серії су¬путників Landsat, призначених для отримання зобра¬жень і картографування поверхні Землі. Зараз різні країни і м іжнародні організаці ї використовують

G L O B E ™ 1997 18 І н с т р у к ц і ї з в и к о н а н н я п р о г р а м и

Програма GLOBE: зразок екрана введення даних

НОАА, Системна лабораторія прогнозів, Боулдер, штат Колорадо

GLOBE™ 1997 !9 Інструкції з виконання програми

Зразок візуального зображення даних, зібраних учнями

Зразок контурної візуалізації даних, зібраних учнями

Зразок візуалізації довідкових даних

кілька десятків супутників, які реєстру­ють характеристики навколишнього се­редовища.

Спочатку цими технічними засоба­ми, через їх високу вартість, могли ко­ристуватися лише великі державні та приватні організації. Проте бурхливий розвиток настільних обчислювальних систем і значне збільшення кількості супутників, запущених багатьма країна­ми, відкрили можливість доступу до су-путникових технологій для людей з усього світу. Тепер невеликі вищі освітні заклади і комерційні підприємства, по­чаткові і середні школи, екологічні гру­пи і навіть окремі особи (землеміри) використовують супутникові засоби дистанційної реєстрації даних.

Різноманітні зображення, отримані за допомогою систем дистанційної реєстрації даних, наведені в багатьох розділах нашого підручника. Деякі з них виглядають як фотокартки, а інко­ли це дійсно фотокартки. «Блакитна ку­ля» — мабуть, найвідоміша фотокартка Землі, зроблена з космосу, — була відзня­та астронавтами з борту «Аполлона-17», під час польоту на Місяць у грудні 1972 р. (мал.ІМР-І-1). Інші зображення скоріше подібні до абстрактних картин. У наш час більшість зображень, отри­маних шляхом дистанційної реєстрації даних, — це вже не фотографії, а циф­рові зображення. Вони реєструються твердотілими детекторами і перетво­рюються в потоки цифрової інформації, які передаються, записуються і виво­дяться на екран комп'ютера. Прилади дистанційної реєстрації даних, встанов­лені на супутнику Landsat, дозволяють одержувати цифрові зображення такого типу. В будь-якому разі, коли це стає можливим, школі-учасниці програми GLOBE надається зображення дослід­ної ділянки програми GLOBE, в центрі якої знаходиться ця школа, отримане за допомогою картографічного тематично­го обладнання (ТМ), встановленого на супутнику Landsat.

Які характеристики дослідної ділянки програми GLOBE вимірює карто­графічне (ТМ) обладнання супутника?

Датчики ТМ реєструють відбите від Землі у космос сонячне світло у ви­димій та інфрачервоній частинах спект­ра. Комплект картографічного тематич­ного обладнання також містить датчи­ки, які реєструють інфрачервоне випро­мінювання і світло самої Землі, але ці можливості супутникового обладнання не використовуються в межах програми GLOBE.

Видиме світло становить собою елек­тромагнітне випромінювання або світ-

GLOBE™ 1997 20 Інструкції з виконання програми

Мал. ІМР-І-1. «Блакитна куля» — фотографія, зроблена на борту •Алоллона-17» у грудні 1972 р.

лові хвилі, які можуть сприйматися оком людини на основі принципу дистанційної реєстрації даних. Відо­мо, що завдяки зору ми одержуємо приблизно 90% інформації про оточуючий світ. Але видима частина спектра є лише невеликою частиною дуже широкого діапазону випромінювання (мал. ІМР-І-2). В цьому безперервному діапазоні випромінювання різні хвилі характеризуються за їх довжиною. Довжина хвилі, як правило, вимірюється в мікронах (мкм) (1 мкм = = 1 х 106 м, тобто 0,000001м) або нанометрах (нм) (1 нм = 1 х 10'м, тобто 0,000000001 м). Найкоротші хвилі, довжина яких становить приблизно 10* м, на­зиваються гамма-хвилями, а найдовшими хвилями є радіохвилі і хвилі, які приймаються телевізійним об­ладнанням; їх довжина близько 10'" мкм (100 м). Ви­дима частина спектра знаходиться приблизно в сере­дині загального спектра випромінювання; наймен­шою довжиною хвилі в ній відрізняється фіолетове світло (400 нм), а найбільшою — червоне (700 нм).

З обох сторін видимої частини (смуги) спектра ви­промінювання розташовані хвилі іншої довжини, дис­танційна реєстрація яких має суттєве значення. Хвилі, довші за видиме світло, складають три частини інфра-

Мал. ІМР-І-2. Довжина електромагнітних хвиль

Джерело: GLOBE

Довжина хвиль видимого світла: синє: 4,5 х І О-' м; зелене: 5,5 х 10' м; червоне: 6,5 х 10"' м.

Довжина xewii, позначена на схемі спектра електромагнітного випромінювання, знаходиться в центрі діапазону (або смуги) довжини хвиль відповідного типу. Спостерігаються поступові переходи між хвилями різних типів. Уявіть собі райдугу зі смугами світла червоно­го, оранжевого, жовтого, зеленого, синього і фіолетового кольорів. Кольори видимого світла, які відповідають хвилям різної довжини, по­ступово переходять один в інший. З метою, передбаченою керів­ництвом програми, використовується довжина хвиль, позначених на схемі (тобто тих. які знаходяться в середині відповідних смуг).

GLOBE™ 1997 21 Інструкції з виконання програми

Мал. ІМР-І-3.

Щоб краще зрозуміти, що таке довжина хвиль випромінювання, можна уявити собі океанські xewti. Довжина хвилі вимірюється від гребеня однієї хвин до гребеня наступної. Пригадайте хвилі, які ви ба­чиш на поверхні озера або моря. Яка відстань між гребенями цих хвиль?

червоного діапазону — ближню, середню і теплову. Зображення дослідної ділянки програми GLOBE, от­римане за допомогою тематичного картографічного обладнання, реєструється в трьох смугах видимого світла (синього, зеленого і червоного), в одній смузі ближнього інфрачервоного випромінювання і в одній з двох смуг середньої частини інфрачервоного діапазо­ну. Ці дані про видиме й інфрачервоне випромінюван­ня використовуються з метою оцінки розповсюджен­ня і санітарного стану сільськогосподарських культур, лісів та інших видів рослинного покриву.

У кожній смузі випромінювання тематичне карто­графічне (ТМ) обладнання вимірює інтенсивність світла, яке реєструється детектором на певній ділянці земної поверхні, та виражає цю інтенсивність числом від 0 до 255. У двійковій системі обчислення число 255 записується за допомогою восьми цифрових знаків, а кожний з цих знаків називається бітом. Це означає, шо обладнання ТМ передає дані у вось-мибгговому форматі. Детектори і оптичне обладнан­ня ТМ сконструйовано таким чином, шо з орбіти ви­сотою 705 км, на яку виведено супутник Landsat, індивідуальний детектор обладнання може виміряти інтенсивність світла, що відбивається від ділянки земної поверхні площею 30 х 30 м. Тому говорять, що просторове розділення обладнання ТМ становить 30 м. Світність об'єктів на земній поверхні, розміри яких менше ніж 30 м, усереднюється; ці об'єкти не­можливо розрізнити безпосередньо на зображенні, отриманому за допомогою обладнання ТМ.

Супутникові зображення

Зображення великої ділянки земної поверхні мож­на отримати, зібравши виміряні дані інтенсивності світла, відбиті багатьма ділянками площею ЗО х 30 м кожна. Якщо ви подивитесь на екран телевізора, га­зетну ілюстрацію або малюнок у книзі крізь збільшу­вальне скло, ви побачите невеликі окремі кольорові крапки. Наші очі, як правило, бачать цю безліч кра­пок як неперервне зображення. Кожна з цих крапок називається елементом зображення, або пікселом. Для того, щоб отримати цифрове зображення на ос­нові даних обладнання ТМ, комп'ютер використовує кожне із зареєстрованих значень інтенсивності світла, визначаючи на його основі яскравість одного елемен­та зображення (піксела) на екрані. Після остаточної побудови зображення кожен піксел зображення на екрані комп'ютера відповідає певній ділянці на по­верхні Землі. Цим ПОЯСНЮЄТЬСЯ структура у ВИГЛЯДІ

сукупності квадратів, яка спостерігається при значно­му збільшенні цифрового зображення (мал. ІМР-І-5).

На мал. ІМР-І-6 — ІМР-І-9 показані декілька зо­бражень однієї ділянки земної поверхні — міжнарод­ного торгового порту в м. Портсмут, штат Нью-Гемпшир. Вони отримані за допомогою супутника з різним просторовим розділенням для того, щоб про­демонструвати залежність якості зображення від розмірів елемента зображення (піксела).

Із зменшенням розмірів піксела кількість інфор­мації, необхідної для побудови зображення ділянки однієї площі, значно збільшується. Через обмеження, пов'язані з доступним обсягом комп'ютерної пам'яті, недоцільно використовувати зображення з високим розділенням під час вивчення ділянок дуже великої площі. Тому перед тим, як приймати рішення про використання тих або інших супутників чи інших ди­станційних датчиків, слід зважити на мету досліджен­ня. В межах програми GLOBE розмір елементів зоб­раження, отриманого супутником Landsat, що стано­вить 30 х 30 м, цілком достатній. Під час застосуван­ня елементів такого розміру зображення всієї до­слідної ділянки програми GLOBE площею 15 х 15 км складатимуться з 512 пікселів по вертикалі і 512 — по горизонталі. Для того, щоб завантажити таке зобра-

Мал. ІМР-І-4. Зображення ділянки поверхні, поділене на елементи зображення (піксели).

Супутникове обладнання «бачить» земну поверхню як групу елементів різних розмірів, з яких складається зображення.

GLOBE™ 1997 22 Інструкції з виконання програми

ження , отримане в кожній з п'яти смуг спектра, які реєструються супутниковим обладнанням , знадо­биться лише 256 кілобайт пам'ят і , тобто це зобра¬ження вільно поміститься на одній комп 'ютерній дискет і .

Наші очі сприймають як кольорові , так і чорно-білі зображення . Я к щ о зображення будується з вико­ристанням даних обладнання ТМ, отриманих лише в одній смузі спектра, його можна відтворити за допо¬могою 256 різних відтінків сірого, які в нашому сприйнятті відповідають різним ступеням яскравості (мал. І М Р - І - 9 і І М Р - І - 1 0 ) . Всю гаму кольорів, які сприймає око л ю д и н и , можна відтворити шляхом складання трьох різних кольорів — червоного, зеле¬ного і синього на екрані комп 'ютера , або жовтого, червоного і синього шляхом зм ішування фарб (мал. І М Р - І - 1 1 ) . На комп 'ютерному екрані або в на¬друкованому зображенні кожен елемент (піксел) ста¬новить собою сукупність червоного, зеленого і си¬нього кольорів. Це дозволяє одночасно переглядати зображення в трьох різних смугах довжин хвиль, які реєструються обладнанням ТМ. Я к щ о інтенсивність

світла в червоній смузі, яка реєструється обладнан¬ням ТМ, відповідає кількості червоного кольору в елементі зображення , інтенсивність зеленого світ¬ла — кількості зеленого кольору, а інтенсивність си¬нього — кількості синього кольору, остаточне зобра¬ження наближатиметься до того, яке сприймали б наші очі, якщо б ми дивилися на Землю з космосу. Таке зображення називається видимим. Але кількість червоного кольору в кожному елементі зображення може визначатися , наприклад , інтенсивністю світла в ближньому інфрачервоному діапазоні , зареєстрова¬ною обладнанням ТМ, кількість зеленого кольору — інтенсивністю червоного світла, а кількість синьо¬го — інтенсивністю зеленого світла. Результатом стає зображення в хибних кольорах, яке п р и б л и з н о відповідає зображенню, що утворюється на чутливій до в и п р о м і н ю в а н ь в і н ф р а ч е р в о н о м у д іапазоні плівці. На мал. І М Р - І - 1 2 показане таке зображення поверхні землі та води в Празі. Можливі й інші су¬купності довжин хвиль, відображені р ізними кольо¬рами, але в кожному випадку наше с п р и й м а н н я об¬межується сукупністю трьох кольорів , тобто кожне

G L O B E ™ 1997 23 І н с т р у к ц і ї з в и к о н а н н я п р о г р а м и

S P O T Multispectral Scanner

Мал. IMP-I-8

2O m pixel S P O T Panchromatic Band

Мал. IMP-I-9

lO m pixel

З о б р а ж е н н я д ілянки території штату Н ь ю - Г е м п ш и р , отримане спектрозональним сканувальним пристроєм з розд іленням 20 и, встановленим на французькому супутнику SPOT. На цьому зобра­женні можна розр і знити дороги і будівлі.

З о б р а ж е н н я тієї ж д ілянки території штату Н ь ю - Г е м п ш и р , от­римане панхроматичним пристроєм реєстрації з о б р а ж е н ь з розді ­л е н н я м 10 м, розташованим на французькому супутнику SPOT.

Джерело: використовується з дозволу д-ра Барі Рока і д-ра Гері Лаутена, Університет штату Н ь ю - Г е м п ш и р , програма контролю за станом лісів Tarth Day Forest Watch

G L O B E ™ 1997 24 І н с т р у к ц і ї з в и к о н а н н я п р о г р а м и