Введение к работе
Актуальность темы. Усиливающийся рост городов и увеличение доли городского населения приводит к расширению городских территорий с одной стороны и к нарушению природных экосистем с другой стороны. Предполагается, что к 2030 году всё население планеты будет жить в городах или в посёлках городского типа. Такой сценарий развития цивилизации ведёт к отрыву человечества от природной среды как её части и приводит к нарушению естественных экосистем. Нарушаются условия существования человека в рамках природных комплексов. Для решения задачи оптимизации взаимоотношений человека с природной средой при градостроительном проектировании капитального строительства на предпроектной и проектной стадии необходимым условием является проведение комплексных инженерно-экологических изысканий и прогноз изменения экологического состояния природной среды. Важным элементом таких изысканий является использование космических снимков. В настоящее время созданы новые технические средства дистанционного зондирования поверхности Земли, позволяющие фиксировать изображения земной поверхности с субметровым пространственным разрешением и в различных диапазонах электромагнитного спектра. Кроме того, значительно развились математические методы обработки цифровых изображений (пространственно-спектральный анализ, вейвлет-анализ, мультифрактальный анализ, радарная интерферометрия и др.), которые могут быть с успехом применены для обработки цифровых изображений застраиваемых территорий и решения широкого круга задач градостроительства. В настоящее время появились реальные возможности для разработки методики тематического дешифрирования космических изображений для целей инженерно-экологических изысканий застраиваемых территорий и реализации космического метода изучения изменений экологического состояния природной среды при градостроительном проектировании капитального строительства.
Эффективное использование космических изображений для исследования и картографирования застраиваемых территорий на сегодняшний день является нерешённой проблемой по причине отсутствия комплексной методики, опирающейся на данные дистанционного зондирования Земли из космоса. Поэтому задача разработки подобной методики актуальна и требует решения.
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является решение актуальной научной задачи, заключающейся в разработке методики тематического дешифрирования космических изображений для целей инженерно-экологических изысканий застраиваемых территорий. Поставленная цель достигается путём последовательного решения следующего комплекса задач:
-
провести анализ современного состояния космического мониторинга окружающей среды застраиваемых территорий;
-
определить типы и содержание карт, необходимых для инженерно-экологических изысканий застраиваемых территорий, создание которых возможно по данным дистанционного зондирования;
-
разработать содержание методики тематического дешифрирования космических изображений для информационного обеспечения инженерно-экологических изысканий застраиваемых территорий;
4. провести экспериментальные исследования для подтверждения теорети
ческих положений разработанной методики тематического дешифриро
вания космических изображений застраиваемых территорий.
Объектом диссертационного исследования являются космические изо
бражения застраиваемых территорий.
Предметом диссертационного исследования является разработка методики тематического дешифрирования космических изображений для целей инженерно-экологических изысканий застраиваемых территорий.
Методы исследования. Решение поставленных задач выполнено с использованием дистанционных и геоинформационных технологий, методов цифровой обработки изображений, методов математической статистики и кар-
тографии. Для верификации основных теоретических положений разработанной методики использован экспериментальный метод исследований.
Исходные материалы диссертации. В качестве исходных материалов диссертации использованы результаты научных исследований по ключевым направлениям изучаемой проблемы, нашедшие отражение в передовых научных трудах как отечественных, так и зарубежных специалистов. Также использованы:
материалы разновременных космических съёмок сверхвысокого и высокого пространственного разрешения и различных зон спектра;
топографические и тематические карты;
нормативно-правовые и методические документы Российской Федерации, Правительства Московской области, администрации Одинцовского муниципального района и города Одинцово;
результаты исследований, полученные в ходе выполнения госбюджетных работ в период 2011 - 2013 гг.;
статистические сборники;
программы автоматизированной обработки данных дистанционного зондирования.
Достоверность результатов исследований подтверждается полевыми исследованиями и апробацией разработанной методики.
Личный вклад автора заключается в формулировке общей идеи, постановке научной проблемы и способе её решения. Основные научные результаты полностью принадлежат автору.
Научная новизна исследований, проведённых в рамках диссертационной работы, заключается в следующем:
1. Определены типы и содержание карт, необходимых для инженерно - экологических изысканий застраиваемых территорий, создание которых возможно по данным дистанционного зондирования.
2. Разработана методика тематического дешифрирования космических изображений для информационного обеспечения инженерно-экологических изысканий застраиваемых территорий.
Практическая значимость работы. Разработанная методика может быть использована в качестве инструмента поддержки принятия управленческих решений в области инженерно-экологических изысканий застраиваемых территорий. Методика может применяться в качестве дополнения к федеральным нормативным документам СП 11-02-97 «Инженерно-экологические изыскания для строительства» и СП 47.13330.2012 «Инженерные изыскания для строительства. Основные положения».
Основные результаты диссертации, представляемые к защите:
-
Методика тематического дешифрирования космических изображений для целей инженерно-экологических изысканий застраиваемых территорий.
-
Авторские оригиналы карт на исследуемую территорию, составленные по данным космической съёмки сверхвысокого пространственного разрешения.
3. Рекомендации по практической реализации разработанной методики.
Соответствие диссертации Паспорту научной специальности. Полу
ченные результаты диссертационной работы соответствуют 4-ому пункту
«Теория и технология дешифрирования изображений с целью исследования
природных ресурсов и картографирования объектов исследований» Паспорта
специальности 25.00.34 «Аэрокосмические исследования Земли, фотограммет
рия».
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были доложены, обсуждены и получили одобрение на:
- 66-ой юбилейной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных МИИГАиК, посвященной 50-летней годовщине первого полёта человека в космос - Лётчика-Космонавта СССР Героя Советского Союза Юрия Алексеевича Гагарина (5-6 апреля 2011 г.);
67-ой научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных МИИГАиК (3-4 апреля 2012 г.);
IV-ой Международной научно-практической конференции «Науки о Земле на современном этапе» (25 апреля 2012 г.);
68-ой научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных МИИГАиК (9 - 10 апреля 2013 г.).
Материалы диссертации использованы при выполнении госбюджетной темы: Научно-исследовательская работа, проводимая при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в 2012-2013 гг. в Инновационном научно-образовательном центре «Геомониторинг» при Московском государственном университете геодезии и картографии в сотрудничестве с Мичиганским Технологическим университетом (Michigan Technological University) «Исследования и разработка открытого сетевого геоинформационного инструмента и образовательного контекста на основе применения данных и технологий дистанционного зондирования для поддержки принятия решений в чрезвычайных ситуациях природного и техногенного характера (ГИОК ДЗЧС)» (соглашение № 14.В37.21.1243).
Результаты исследований внедрены в учебный процесс Московского государственного университета геодезии и картографии при изучении студентами дисциплин «Инженерная экология», «Экология», «Применение данных дистанционного зондирования Земли для оценки окружающей среды и чрезвычайных ситуаций», «Методы решения обратных задач дистанционного зондирования», в учебный процесс Колледжа архитектуры и менеджмента в строительстве №17 при изучении студентами профессиональных модулей по специальностям 120703 «Информационные системы обеспечения градостроительной деятельности» и 270802 «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений», о чём свидетельствуют акты о внедрении в учебный процесс (Приложение В к диссертации), а также учитываются в Национальном объединении изыскателей (НОИЗ) при разработке изменений и дополнений в СП 47.13330.2012 «Инженерные изыскания для строительства. Основные положения» (Приложение В).
Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трёх глав, заключения, списка принятых сокращений и аббревиатур, библиографического списка литературы, списка иллюстративного материала и приложений. Текст изложен на 149 страницах машинописного текста, содержит 8 таблиц и иллюстрирован 26-тью рисунками. Список использованной литературы включает 109 наименований, в том числе 8 на иностранных языках.
Автор выражает благодарность научному руководителю - профессору, доктору технических наук, лауреату премии Правительства Российской Федерации за разработку и внедрение методов аэрокосмического мониторинга природной среды Малинникову В.А., а также всем коллегам за оказанную помощь в подготовке диссертационной работы.
