Библиографическое описание:

Беленко В. В. Анализ данных дистанционного зондирования (ДДЗ), применяемых для ландшафтно-экологического картографирования // Молодой ученый. — 2009. — №10. — С. 34-36.

   В статье  проанализированы современные аэрокосмические системы получения данных дистанционного зондирования, наиболее полно отвечающие требованиям крупномасштабного ладшафтно-экологического картографирования.

In article modern space systems of data acquisition of the remote sounding, most full meeting the requirements of large-scale landscape-ecological mapping are analyzed.

На сегодняшний  день материалы разных видов аэрокосмических съемок применяются  в различных географических, народнохозяйственных, ландшафтных и экологических направлениях исследования Земли. Материалы дистанционного зондирования получают в результате неконтактной съемки с летательных воздушных (самолетов, дирижаблей) и космических аппаратов. Полученные данные  разнообразны по масштабу, геометрическому разрешению и различным спектральным набором (т.е. снимки, полученные в разных, а порой и достаточно в узких зонах электромагнитного спектра). Главными достоинствами аэрокосмических изображений считаются их высокая детальность, одномоментный  охват обширных территорий, возможность регулярно проводить съемки  на одну и ту же территорию. Съемки производят в видимой, ближней инфракрасной, тепловой инфракрасной, радиоволновой и ультрафиолетовой зонах электромагнитного спектра.

Поскольку на  аэрокосмических снимках одновременно изображаются  все компоненты природной среды и отражаются их взаимосвязи, они наиболее ценны для ландшафтного и экологического картографирования. Двумерная, а иногда и трехмерная  модель поверхности земли (стереоскопические снимки), отображаемая на аэрокосмических снимках, обладает очень важными свойствами: 1) адекватность по геосистемной размерности объектов мелкомасштабных исследований – ландшафтам  и вышестоящим единицам  физико-географического районирования; 2) целостность и структурная дифференцированность; 3) отражение благодаря оптической генерализации главных свойств ландшафтной структуры; 4) не только пространственная, но и пространственно-временная информативность; 5) многоярусность; 6) иерархичность; 7) широкий охват  диапазона геосистемных уровней.

Основными компонентами ландшафта являются почвы, растительность, климат, рельеф, вода, животный мир и др. Но для исследования дистанционными методами подходят лишь почвы, растительность, рельеф и вода. Ниже рассмотрим более подробно.

В настоящее время на территорию России систематически производятся космические съемки. Широкий ассортимент космических снимков и материалов их первичной обработки – по видам, масштабам, спектральным диапазонам - позволяет осу­ществлять целенаправленный ее отбор при картографировании от­дельных аспектов состояний и условий природной среды. Сущест­вующая космическая информация дает возможность использовать как для составления картографических основ, так и для создания тематических экологических карт различного содержания.

Для полного и всестороннего анализа экологических условий целесо­6разно использовать комплекс материалов космической съемки и аэросъемки: разномасштабные, разновременные, разноспектральные сним­ки

Современная космическая информация отвечает многим требованиям ландшафтно-экологического изучения и картографирования территории. Она обеспечивает изучение больших площадей, состояние которых зафиксировано практически на единый момент времени; выявление экологических условий в их взаимосвязи и взаимовлиянии  друг на друга, что позволяет рассматривать среду обитания человека, растений и животных как единую систему. Достаточно полно требованиям экологического картографирования удовлетворяют многозональные съемки в видимом диапазоне, имеющие различные узкие спектральные диапазоны (табл.1).

Таблица 1. Применения космической съемки при составлении экологических карт

Вид съемки

Спектральный диапазон, нм

Основной интерпретируемый объект при составлении экологических карт

Черно-белая в широком диапазоне

460-740

Растительность, почвы, грунты, геоморфологические объекты, подземные и поверхностные воды, ландшафты.

Многозональная

460-580

Подводная растительность, почвы, грунты.

580-680

Геоморфологические объекты, почвы, горные породы, дороги, населенные пункты.

700-890

Гидрография, увлажненность, растительность, почвы

Спектрозональная

580-810

Растительность, почвы, ландшафты

Цветная

450-700

Растительность, почвы, ландшафты

 

Следует сказать, что в последние 2-3 года начинают использовать материалы космических съемок в сантиметровом и дециметровом диапазонах, обладающих высоким пространственным и энергетическим разрешением. Для этого подходят радарные космические спутники TERRASARX, ALOS(PALSAR).

В зависимости от задач исследования могут использоваться снимки, выполненные в более узких зонах спектра, например 460-500, 520-560, 580-620, 640-680 нм и др., или четырех зонах электромагнитного спектра: синей - 400-500, зеленой - 500-600, красной - 600-700, ближней инфракрасной 700-900 нм.

Наиболее информативными при экологическом картографировании,  являются черно-белые снимки, выполненные в зонах 460-740 или 600-700 нм, и цветные синтезированные изображения, которые могут быть получены от 2-х до 4-х зон электромагнитного спектра. Для этого подойдут данные со спутников  QuickBird, Formosat-2, ALOS (Prism, Avnir-2), Ikonos, OrbView-3.

Для целей комплексного картографирования экологических условий природной среды и ее динамики обычно используются исходные космические снимки, а также разномасштабно увеличенные (черно-белые, полученные либо в широком диапазоне электромагнитного спектра, либо в одной из узких зон видимого спектра; цветные, обладающие цветопередачей, близкой к естественной; цветные спектрозональные и синтезированные изображения, выполненные в условных цветах) [1, c.44].

Для дешифрирования некоторых экологических характеристик и специфических экологических условий лучше использовать зональные синтезированные изображения многозональныx аэрокосмических съемок.

Набор снимков исследуемого участка местности, полученных одновременно в разных зонах электромагнитного спектра, дает комплексную характеристику местности и позволяет получить достоверную и детальную информацию о природной среде не только о ее физиономичных объектах, но и некоторых скрытых компонентах ланд­шафта. При картографировании следует учитывать, что каждый уровень генерализации, так же как и каждая спектральная зона, несет определенную информацию о природной среде и, следова­тельно, характеризуется различной информативностью.

При общей оценке информативности снимка в какой-либо одной зоне элект­ромагнитного спектра в целом нельзя отдать предпочтение этому снимку, но при решении конкретных задач, например при оценке степени разли­чия морфологических элементов ландшафта, уточнении гидрогра­фических объектов, определении характера, строения и состояния растительного покрова, выделении характерных типов, видов и раз­новидностей почв и т. п., прослеживается явное преимущество тех или иных спектральных зон. Причем информативность снимков, выполненных в разных зонах спектра, изменяется не только в зависимости от решаемой задачи, но также от района и сезона съемки. И только набор снимков одного и того же участка местности, полученных одновременно в разные сезоны и в различ­ных зонах спектра, может дать многостороннюю характеристику природной среды. Так как каждому типу ландшафта в пределах определенной географической зоны свойственны свои взаимосвязи закономерности, то и признаки дешифрирования природных объектов будут иметь местный характер. Следовательно, и требо­вания к космической информации локальны. Например, для ландшафтных исследований в лесной зоне предпочтительно использовать снимки, полученные летом в зоне 600-700 нм; для уточ­нения морфологического сложения некоторых ландшафтов - сним­ки выполненные в зоне спектра 500-600 нм, для уточнения гидрографических объектов - снимки в зоне спектра 700-800 нм. Для ландшафтных исследований в полупустыне наиболее инфор­мативными спектральными зонами являются 640-740, 580­-620, 520-620 нм [1, c.41].

Геоморфология

При геоморфологических исследованиях могут использоваться снимки разных зон. Для картографирования рельефа в полупустыне наиболее информативны снимки в спек­тральной зоне 580-680 нм, полученные при съемке осенью, а в сухой степи - летом; в полупустыне летние снимки лучше в зоне спектра 520-560 нм. Литологические разности коренных и четвертичных отложений лучше отражаются в зоне спектра 520-560 нм; рыхлые четвертич­ные Отложения - в зоне 500-600 нм. Для этого наиболее пригодны  данные со следующих космических спутников:  WorldView-1, WorldView-2, GeoEye-1-оптко-электронные, Envisat, Radarsat-2 – радарные.

Растительность

Для дешифрирования растительного покрова достоверные ре­зультаты получаются при использовании спектрозональных космических снимков, а также черно-белых, выполненных в зонах спектра 660-720 или 600-700 нм, обеспечивающих наибольшую четкость и наилучшее пространственное разрешение. Спектрозональные изображения повышают достоверность дифференциации различных типологических и территориальных категорий растительного покрова. Снимки, полученные в зонах 520-560, 640-680, 820-890 нм, являются наиболее информативными при определении поврежденных энтомовредителями лесов. При инфекционных болезнях леса наиболее информативен диапазон 640-680 нм. Хорошие результаты при типологическом дешифрировании расти­тельности дают синтезированные цветные изображения. Для этого используют следующие космические аппараты: RapidEye, ALOS (Prism, Avnir-2), Resourcesat-1 (IRS-P6), Landsat-7, Kompsat-2, Ресурс ДК, Cosmo-SkyMed 1, 2, 3, 4, IRS-1C/1D.

 

Гидрогеология

При исследовании гидрогеологических условий основное внима­ние уделяется изучению распределения их индикаторов. Так как грунтовые воды и их характеристики не имеют непосредствен­ного отражения на космических снимках, то получение информации о них основано на использовании различных физиономич­ных, чaстныx и комплексных индикаторов, имеющих отражение на дистанционных материалах, и комплексном анализе физико-географических и геологических условий, обусловливающих формирование и накопление подземных вод.

При гидрогеологическом картографировании космические снимки обеспечивают выделение контуров, различающихся по рисунку изображения, интерпретация которых возможна при применении ландшафтно-индикационных закономерностей. Для этого целесообразно использование тех зональных снимков, на которых эти индикаторы наиболее четко отображаются прак­тически при обнаружении грунтовых вод и определении их характеристик наиболее частными индикаторами выступают сочетания и растительности и рельефа, поэтому наиболее информативными и снимками   при дешифрировании грунтовых вод следует считать те, которые являются информативными для определения этих фи­зиономичных компонентов ландшафта.

Почвенный покров

Наиболее информативными при изучении и картографировании почвенного покрова признаны снимки, полученные в зонах электромагнитного спектра 460-580 и 600-700 нм, и спектраль­ные снимки весеннего и осеннего сроков, в которых лучше всего отражается комплексность почвенно-растительного покрова. Для определения отдельных экологических свойств почв на наиболее информативными оказались: зона 700-740 нм - для дешифрирования влажности; 460-580 нм - для установления солончаков и засоленных почв; 520-560 нм - для определения механического состава почв. Для картографирования состояния почвенного покрова и его характеристик подходят данные со следующих космических спутников:  Ресурс ДК, Ikonos, GeoEye-1, Spot-5, EO-1 (Hyperion, ALI) (данный спутник специально предназначен для почвенного картографирования),

Большое значение для выполнения экологических наблюдений над объектами природной среды могут дать материалы повторной съемки. Синтезированные цветные изображения, полученные в ре­зультате синтеза разновременных космических снимков одной и той же местности с сопоставимыми технологическими условиями съемки, позволяют получить наглядное представление о динамике экзогенных процессов природной среды.

Требования к сезонам cъeмки при решении ряда экологических  задач, довольно разнообразны. Однако опыт показывает, что боль­шинство требований может быть удовлетворено при наличии двух вариантов съемки: 1) летняя съемка для обеспечения изучения экологических условий и их динамики в гумидных зонах и 2) трехсезонная съемка (весна-лето-осень) - для районов аридной и субаридной зон [1, c.49].

Заключение

Таким образом, в статье мы рассмотрели современные данные дистанционного зондирования, которые наиболее полно отвечают требованиям ландшафтно-экологического картографирования. Для этого применяются различные по способу съемки съемочные аэрокосмические аппараты, от  оптико-электронных до радарных, которые в последнее время все больше и больше применяются  в ландшафтно-экологическом картографировании.

 

 

 

Литература:

     1. Востокова Е.А. Экологическое картографирование на основе космической информации. М.: Недра, 1988.-223 с.

2. http://www.sovzond.ru/

Основные термины (генерируются автоматически): зонах электромагнитного спектра, природной среды, зонах спектра, экологических условий, зоне спектра, дистанционного зондирования, космических снимков, условий природной среды, узких зонах, растительного покрова, узких зонах спектра, узких зонах электромагнитного, разных зонах спектра, Похожая статья, космические снимки, синтезированные изображения, различ­ных зонах спектра, ультрафиолетовой зонах электромагнитного, разных зонах электромагнитного, ландшафтно-экологического картографирования.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос