30.08.2019 05:18

Применение данных дистанционного зондирования земли для мониторинга геоэкологической ситуации территорий со сложной геоэкологической обстано

Применение данных дистанционного зондирования земли для мониторинга геоэкологической ситуации территорий со сложной геоэкологической обстано

Применение данных дистанционного зондирования земли для мониторинга геоэкологической ситуации территорий со сложной геоэкологической обстановкой

В последнее время интерес к воде постоянно возрастает, а ситуация вокруг водных ресурсов с каждым днем становится все острее. По прогнозам специалистов уже к середине наступившего XXI века вода превратится в самый дорогой ресурс, оставив позади углеводородное топливо, цветные металлы и т.д. Вода уже сегодня превращается в стратегический ресурс.

Аральское море ранее являвшееся крупнейшим внутриконтинентальным замкнутым водоемом Земли, начиная с 1960-х гг. стремительно сокращается. Изучение динамики сокращения его акватории, а также создание прогнозов развития ситуации — задача исключительно важная как для всего Центрально Азиатского региона, так и для мира в целом.

В целях оптимизации принятия решений и составлении прогнозов развития экологической ситуации широко применяются современные методы обработки данных дистанционного зондирования Земли и ГИС-технологии.

Для решения проблемы Аральского моря, стабилизации его уровня существует ряд концепций (переброска части стока сибирских рек в бассейн Аральского моря; прекращении освоения новых крупных массивов орошения и внедрение крупномасштабных проектов экономии водных ресурсов; возведение перемычки «Каратерень-Кокарал»). Однако для решения и осуществления любой концепции необходима оперативная информация об экологической обстановке территории.

Существует большое количество методик определения границ водных объектов и их изменений – полевые исследования, анализ картографического материала и т.д. Использование данных ДЗЗ представляет собой актуальное направление исследований в этой области.

К основным методам изучения прибрежных зон с помощью данных ДЗЗ относятся:
- съемка в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах спектра, выполняемая фотографирующими и оптикоэлектронными сканирующими системами;
- тепловая съемка в инфракрасном диапазоне с помощью инфракрасных радиометров, дающая информацию о температуре водной поверхности;
- съемка в микроволновом диапазоне, выполняемая СВЧ- радиометрами, позволяющая разделять однолетние и многолетние льды, определять соленость воды;
- активная радиолокация в том же микроволновом диапазоне, дающая информацию о состоянии поверхности водоемов, волнении, приповерхностных ветрах.

В данной работе было проведено исследование изменения береговой линии Южной части Аральского моря с помощью программного комплекса ScanEx I mage Processor и разновременных космических снимков.

Всю практическую работу можно разделить на 3 основных этапа: 2010 – Сбор фактического материала. С сайта геологической службы США были скачены 8 сцен спутника Landsat ETM+ по 2 сцены за 2002, 2006, 2010 и 2011 гг.
1. Подготовка данных к дешифрированию. Сцены каждого года последовательно были загружены в программный комплекс Image Processor и последовательно выполнена тональная балансировка изображения. Затем была произведена склейка сцен и создание мозаичных покрытий для 2 видов синтеза каналов: PGB и SWIR-NIR-RED (5-4-3). Первое сочетание представляет собой изображение в реальных цветах, второе сочетание - для лучшего представления неоднородности водной поверхности.
2. Автоматизированное дешифрирование. С помощью необучаемой классификации ISODATA было проведено автоматизированное дешифрирование мозаики. Данный алгоритм базируется на кластеризации изображения, основанной на разнице между средними значениями кластеров (минимальном спектральном расстоянии между центрами классов).

С помощью фильтров программы I mage Processor были удалены «шумы» (единичные пикселы). Создан векторный слой, импортированный в MapInfo Professional для последующей обработки и анализа. Итогом послужили 14334 контура, привязанных в проекции WGS84, зона 40, северное полушарие.

Для проведения временного анализа, необучаемой классификации были подвержены оставшиеся временные срезы, с выделением 2 результирующих классов – вода и суша. Результаты классификаций были подгружены в среду MapInfo Professional и наложены на космический снимок 2011 года.
Восстановление всего Аральского моря невозможно. Прогноз изменения береговой линии с помощью использования данных дистанционного зондирования Земли представляет собой перспективное направление. По снимкам высокого разрешения, а также с использованием разновременных (за разные годы или сезоны) космических снимков можно проследить возможные направления регрессии моря.

Динамика изменения площади Аральского моря показывает, что целом в период с 2002 г. по 2010 г. уменьшение площади южной части Аральского моря оставалось постоянным (около 6% в год). Однако, в следующий период с 2010 г. по 2011 г. площадь моря уже сократилась на 31 %. Резкое уменьшение площади акватории всего лишь за год можно объяснить тем фактом, что глубина восточной части южного Арала за все время его деградации сильно уменьшилась и процессы, связанные с испарением с зеркала воды резко возросли. Если процессы деградации и скорость уменьшения площади продолжится теми же темпами, что и в период с 2010 г. по 2011 г., то к 2013-2014 гг. восточная часть южного Аральского моря перестанет существовать.

Литература:
1. Данилов-Данильян В.И. Потребление воды: экологические, экономические, социальные и политические аспекты / В.И. Данилов-Данильян, К.С. Лосев; Ин-т водных проблем РАН. - М.: Наука, 2006. – 221 с.
2. Черняев A.M., Прохорова Н.Б. Водные ресурсы, их использование и охрана.-Екатеринбург: Изд-во РосНИИВХ, 2002. - 300 с.
3. Лабутина И.А. Дешифрирование аэрокосмических снимков. - М.: Изд-во «Аспект Пресс», 2004. — 183 с.
4. USGS Global Visualization Viewer. [Электронный ресурс] – Режим доступа: www.glovi s. usgs.gov

Гусев В. А., Молочко А.В., Чумаченко А.Н.

Применение данных дистанционного зондирования земли для мониторинга геоэкологической ситуации территорий со сложной геоэкологической обстано

Опубликовано 30.08.2019 05:18 | Просмотров: 115 | Блог » RSS


Рекомендуем: