Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 . Геоэкология и мониторинг окружающей среды 9
1.1. Предмет исследований, задачи и методы геоэкологии 9
1.2. Роль и место мониторинга окружающей среды 11
1.2.1. Государственный экологический мониторинг. Структура государственного экологического мониторинга, распределение ответственности 15
1.3. Методы мониторинга окружающей среды 17
1.3.1. Метод материальных балансов и технологических расчетов 17
1.3.2. Методы с использованием фотосъемки и видеосъемки 18
1.3.3. Картографические методы 20
1.4. Выводы о применении картографических методов мониторинга для геоэкологических исследований 22
Глава 2 . ГИС-проекты - основа мониторинга геоэкологической среды РСО-Алания 27
2.1. Изученность территории РСО-Алания по материалам предыдущих исследований и их анализ 27
2.2. Комплексная оценка геоэкологического состояния природно-техногенных ландшафтов РСО-Алания, на основе электронных карт 28
2.2.1. Особенности технологии создания электронных карт 33
2.2.2. Геоморфологическая карта 35
2.2.3. Карта землепользования 40
2.2.4. Гидрогеологическая карта 45
2.2.5. Карта защищенности грунтовых вод 50
2.2.6. Карта функционального районирования 52
2.2.7. Карта расположения мест складирования несанкционированных отходов 54
2.3. ГИС - проекты как основа для мониторинга и анализа природной и техногенной среды территории РСО-Алания 56
2.3.1. Процедура разработки ГИС проекта 58
2.3.2. ГИС-проект мониторинга качества атмосферного воздуха 60
2.3.3. ГИС-проект мониторинга качества водных источников 65
2.3.4. ГИС-проект мониторинга гидротехнических сооружений 70
2.3.5. ГИС-проект мониторинга предприятий с повышено опасными и потенциально опасными производствами 75
2.3.6. ГИС-проект радиационно опасных объектов 80
2.3.7. ГИС-проект мониторинга опасных геологических процессов 82
2.3.8. ГИС-проект санитарно-эпидемиологического состояния территории РСО-Алания 96
2.3.9. Анализ материалов санитарно-эпидемиологического мониторинга.. 123
2.4. Выводы по результатам использования ГИС-проектов для мониторинга геоэкологической среды РСО-Алания 129
Глава 3. Тематическое дешифрирование ДДЗ для геоэкологических исследований 134
3.1. Принципы современного подхода к использованию ДДЗ 134
3.2. Тематическое дешифрирование ДДЗ 138
3.3. Космические системы изучения природных ресурсов и мониторинга окружающей среды 141
3.3.1. Применение снимков Landsat 141
3.4. Методика обработки космической съемки 145
3.4.1. Геокодирование топографических планшетов и построение 3-х мерной модели местности 148
3.4.2. Геокоррекция топографических карт 150
3.4.3. Композит материалов съемок 153
3.4.4. Геокоррекция космической сцены 153
3.4.5. Тематическая обработка космической сцены 154
3.4.6. Построение роз-диаграмм 157
3.4.7. Дешифрирование структур 157
3.5. Выводы о результатах применения новой методики тематического дешифрирования ДДЗ для геоэкологических исследований 160
Глава 4 . Организационные и технологические меры по устойчивой работе разработанной системы 161
4.1. Описание инфраструктуры системы геоэкологического мониторинга 161
4.2. Организационные и технические меры по интеграции ГИС-проектов. 162
4.2.1. Топографические основы 166
4.2.2. Мониторинг качества водоёмов 168
4.2.3. Мониторинг качества атмосферного воздуха и источников его загрязнения 170
4.2.4. Мониторинг опасных геологических процессов 170
4.2.5. Кадастры природных ресурсов 172
4.2.6. Обеспечение деятельности МЧС 172
4.2.7. Мониторинг санитарно-эпидемиологического состояния территории 174
4.2.8. Поддержка и управление процессами научных изысканий 177
4.2.9. Использование результатов в учебном процессе 177
Заключение 179
Список использованных источников 182
- Роль и место мониторинга окружающей среды
- Комплексная оценка геоэкологического состояния природно-техногенных ландшафтов РСО-Алания, на основе электронных карт
- ГИС-проект мониторинга качества атмосферного воздуха
- Принципы современного подхода к использованию ДДЗ
Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ
Развитие научно-технического прогресса ведет к росту геоэкологической напряженности, за счет увеличения нагрузки на среды обитания, литосферу, гидросферу, атмосферу и человека. Существующие технологии по предотвращению и прогнозированию опасных и вредных природных и техногенных факторов не обеспечивают упреждающее принятие технических и организационных мер по минимализации риска для населения и народнохозяйственных объектов в случае возникновения природных и техногенных катастроф. Поэтому назрела настоятельная необходимость оперативного обеспечения управленческих решений, с помощью современных технических средств и новых геоинформационных технологий.
Данная диссертация посвящена мониторингу экологических ситуаций и опасных природных явлений, оценке техногенных воздействий на среду и их последствий, обеспечению экологической безопасности региона.
В представленной работе интегрированы на единой топогеодезической основе различные направления мониторинга окружающей среды для углубленного анализа происходящих природных и антропогенных явлений. Работа выполнена на основе геоинформационной системы Arc View GIS v.3.2.2., ArcView GIS v.9.0., Erdas IMAGINE. Дополнительно были использованы различные модули.
В мировой практике аналогом разработанного комплекса ГИС является канадская пространственная база данных. Российские аналогичные системы, как правило, узкоспециализированы и направлены на решение проблем одного ведомства.
ЦЕЛЬЮ РАБОТЫ является создание ГИС-технологии для получения необходимых баз данных геохимического и геоэкологического содержания, предназначенных для оценки состояния природно-техногенных экосистем, а также научного обоснования принятия природоохранных решений на локальном или региональном уровнях.
Достижению поставленной в работе цели способствовало решение следующих основных задач:
1. Изучение геохимических особенностей экосистем региона: гидросферы,
атмосферы и литосферы для создания баз данных по различным видам
мониторинга, включая оценку развития опасных геологических процессов
(ОПТ).
Геоэкологический анализ санитарно-эпидемиологической ситуации в регионе на базе ГИС и статистических данных.
Разработка и внедрение новой технологии геоинформационного картографирования, как основы при структурном районировании территории, для моделирования экологических процессов и анализа тенденций их развития.
Оценка эффективности управления процессами научных изысканий и изучения недр (на примере ГИС-проекта нерудного сырья).
5. Разработка методических рекомендаций по применению ГИС для
принятия рациональных, межведомственных управленческих решений.
ФАКТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
Основным источником фактического материала являются данные, полученные автором в ходе выполнения научно-исследовательских работ по темам: «Геоинформационная система экологического мониторинга территории», «Природные и техногенные ареалы Северной Осетии» при Северо-Кавказском региональном центре информатизации высшей школы (СКГТУ), под руководством проф. Гроппена В.О., «Подготовка дистанционной основы ГК-200 на листы K-38-IX, (XV)» НИИ «ИнфоТЕРРА», материалов геологических фондов РСО-Алания.
Работы по мониторингу качества атмосферного воздуха велись на основании данных Северо-Осетинского центра государственного мониторинга окружающей среды (СОЦГМОС).
Мониторинг по постам наблюдений проводится двумя организациями СОЦГМОС и Федеральным государственным учреждением «Центрводресурсы».
Для разделов: «Мониторинг опасных геологических процессов» и «Кадастр
природных ресурсов (нерудные полезные ископаемые)» были переработаны
картографические и текстовые данные ФГУГП «Севосгеологоразведка». За основу
работы взят материал изученности территории масштаба 1:50 000.
Работы над разделом «Санитарно-эпидемиологическое состояние территории» проводили на материалах подразделения мониторинга Центра санитарно-эпидемиологического надзора в Республике Северная Осетия-Алания. Для выполнения работ использована информация ведения социально-гигиенического мониторинга за 5 лет. При большем периоде наблюдения из-за обилия графического материала визуальный анализ затрудняется.
Методологической основой процессов обработки информации в ГИС является цифровое моделирование местности, объединяющее процессы сбора первичных данных, их обновление, обработка и формирование текстовых и картографических документов. За счет применения современных технических средств осуществлена автоматизация полевых и камеральных работ.
Обработку космоснимков проводили на топографических листах масштаба 1:200 000 K-38-IX, XV. При этом применены современные технологии автоматизированного дешифрирования. Результаты анализа использованы при проведении работ «Геологическое доизучение площадей масштаба 1:200000» НИИ «ИнфоТЕРРА» для ФГУГП «Кавказгеолсъемка».
ИДЕЯ РАБОТЫ заключается в разработке механизма оценки состояния природно-техногенной экосистемы региона на базе ГИС-технологии для применения полученных данных при решении управленческих задач, в т.ч. и в случае возникновения критических экологических обстоятельств.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА
Впервые проведено обобщение различных направлений экологического мониторинга на основе ГИС-технологий. Это позволило разработать единое информационно-аналитическое поле, которое может быть использовано для принятия решений экспертного и управленческого характера, обеспечения экстренной информационной связи при нарушениях экологического равновесия, а
8 также для хранения, анализа и интерактивного отображения сведений об экологическом состоянии природных и техногенных ресурсов территории РСО-А.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ работы заключается в возможности принятия управленческих решений на основе имеющейся ГИС-информации в республике по проблемам геоэкологии. Это возможно, поскольку:
ГИС создана на единой топографо-геодезической цифровой основе в территориально-временном разрезе.
Материалы топографических векторных карт являются многоцелевым банком данных, востребованным во всех сферах деятельности, связанных с исследованиями и эксплуатацией природных ресурсов, охраной окружающей среды, разработкой новых и уточнением действующих кадастров земли, полезных ископаемых и т.д. Топографические карты полностью готовы для обучения студентов на прикладном материале.
Топографическая основа, кадастр нерудных полезных ископаемых и блок санитарно-гигиенического состояния уже переданы в эксплуатацию. Реализация программы позволит проводить ускоренный анализ территории, сводить воедино и комбинировать по вариантам данные, ранее не сопоставлявшиеся.
Роль и место мониторинга окружающей среды
В различных видах научной и практической деятельности издавна применяется метод наблюдения — способ познания, основанный на относительно длительном целенаправленном и планомерном восприятии предметов и явлений окружающей действительности. В соответствии со ставшим уже каноническим определением, экологический мониторинг — комплекс выполняемых по научно обоснованным программам наблюдений, оценок, прогнозов и разрабатываемых на их основе рекомендаций и вариантов управленческих решений, необходимых и достаточных для обеспечения управления состоянием окружающей природной среды и экологической безопасностью. [123] В соответствии с приведенными определениями и возложенными на систему функциями мониторинг включает три основных направления деятельности (рис.1): наблюдения за факторами воздействия и состоянием среды; оценку фактического состояния среды; прогноз состояния окружающей природной среды и оценку прогнозируемого состояния. Информационная система (мониторинг) j Управление Следует принять во внимание, что сама система мониторинга не включает деятельность по управлению качеством среды, но является источником необходимой для принятия экологически значимых решений информации. Термин «контроль», нередко употребляющийся в русскоязычной литературе для описания аналитического определения тех или иных параметров (например, контроль состава атмосферного воздуха, контроль качества воды водоемов), следует использовать только в отношении деятельности, предполагающей принятие активных регулирующих мер. [127] "Толковый словарь по охране природы" определяет экологический контроль как деятельность государственных органов, предприятий и граждан по соблюдению экологических норм и правил. Различают государственный, производственный и общественный экологический контроль. Законодательные основы экологического контроля регулируются Законом РФ «Об охране окружающей природной среды». [37] Статья 68. Задачи экологического контроля. 1. Экологический контроль ставит своими задачами: наблюдение за состоянием окружающей среды и ее изменением под влиянием хозяйственной и иной деятельности; проверку выполнения планов и мероприятий по охране природы, рациональному использованию природных ресурсов, оздоровлению окружающей природной среды, соблюдения требований природоохранительного законодательства и нормативов качества окружающей природной среды. 2. Система экологического контроля состоит из государственной службы наблюдения за состоянием окружающей природной среды, государственного, производственного, общественного контроля. Таким образом, в природоохранительном законодательстве государственная служба мониторинга определена фактически как часть общей системы экологического контроля. Экологический мониторинг - это серьезная и сложная проблема. Уровни его организации различны. Он может осуществляться в глобальном, национальном, региональном или локальном масштабах. Существует фоновый и импактный (уровень сильного локального загрязнения) мониторинг. В то же время изучение и контроль состояния окружающей среды включают исследование таких природных ресурсов, как разнообразные воды, атмосферный воздух, почвы, совокупность этих систем с точки зрения определения в них загрязняющих химических веществ, нарушающих сложившееся экологическое равновесие в природе.
Программа импактного мониторинга может быть направлена, например, на изучение сбросов или выбросов конкретного предприятия. Предметом регионального мониторинга, как следует из самого его названия, является состояние окружающей среды в пределах того или иного региона. Наконец, фоновый мониторинг, имеет целью зафиксировать фоновое состояние окружающей среды, что необходимо для дальнейших оценок уровней антропогенного воздействия. [41]
Программы наблюдений формируются по принципу выбора приоритетных (подлежащих первоочередному определению) загрязняющих веществ и интегральных (отражающих группу явлений, процессов или веществ) характеристик.
Определение приоритетов при организации систем мониторинга зависит от цели и задач конкретных программ: так, в территориальном масштабе приоритет государственных систем мониторинга отдан городам, источникам питьевой воды и почвам селитебных территорий; в отношении сред наблюдений первоочередного внимания заслуживают атмосферный воздух и вода пресных водоемов. Приоритетность ингредиентов определяется с учетом критериев, отражающих токсические свойства загрязняющих веществ, объемы их поступления в окружающую среду, особенности их трансформации, частоту и величину воздействия на человека, возможность организации измерений и другие факторы.
Специальные программы мониторинга включают сеть системы глобального атмосферного фонового мониторинга в шести биосферных заповедниках, сеть наблюдений за химическим составом осадков, исследования состояния снежного покрова, трансграничного переноса, а также работы в области биомониторинга для оценки допустимой экологической нагрузки на экосистемы. Допустимой считается такая экологическая нагрузка, под воздействием которой отклонение от нормального состояния системы не превышает естественных изменений и, следовательно, не вызывает нежелательных последствий у живых организмов и не ведет к ухудшению качества среды.
Комплексная оценка геоэкологического состояния природно-техногенных ландшафтов РСО-Алания, на основе электронных карт
В различных видах научной и практической деятельности издавна применяется метод наблюдения — способ познания, основанный на относительно длительном целенаправленном и планомерном восприятии предметов и явлений окружающей действительности. В соответствии со ставшим уже каноническим определением, экологический мониторинг — комплекс выполняемых по научно обоснованным программам наблюдений, оценок, прогнозов и разрабатываемых на их основе рекомендаций и вариантов управленческих решений, необходимых и достаточных для обеспечения управления состоянием окружающей природной среды и экологической безопасностью. [123] В соответствии с приведенными определениями и возложенными на систему функциями мониторинг включает три основных направления деятельности (рис.1): наблюдения за факторами воздействия и состоянием среды; оценку фактического состояния среды; прогноз состояния окружающей природной среды и оценку прогнозируемого состояния. Информационная система (мониторинг) j Управление Следует принять во внимание, что сама система мониторинга не включает деятельность по управлению качеством среды, но является источником необходимой для принятия экологически значимых решений информации. Термин «контроль», нередко употребляющийся в русскоязычной литературе для описания аналитического определения тех или иных параметров (например, контроль состава атмосферного воздуха, контроль качества воды водоемов), следует использовать только в отношении деятельности, предполагающей принятие активных регулирующих мер. [127] "Толковый словарь по охране природы" определяет экологический контроль как деятельность государственных органов, предприятий и граждан по соблюдению экологических норм и правил. Различают государственный, производственный и общественный экологический контроль. Законодательные основы экологического контроля регулируются Законом РФ «Об охране окружающей природной среды». [37] Статья 68. Задачи экологического контроля. 1. Экологический контроль ставит своими задачами: наблюдение за состоянием окружающей среды и ее изменением под влиянием хозяйственной и иной деятельности; проверку выполнения планов и мероприятий по охране природы, рациональному использованию природных ресурсов, оздоровлению окружающей природной среды, соблюдения требований природоохранительного законодательства и нормативов качества окружающей природной среды. 2. Система экологического контроля состоит из государственной службы наблюдения за состоянием окружающей природной среды, государственного, производственного, общественного контроля. Таким образом, в природоохранительном законодательстве государственная служба мониторинга определена фактически как часть общей системы экологического контроля. Экологический мониторинг - это серьезная и сложная проблема. Уровни его организации различны. Он может осуществляться в глобальном, национальном, региональном или локальном масштабах. Существует фоновый и импактный (уровень сильного локального загрязнения) мониторинг. В то же время изучение и контроль состояния окружающей среды включают исследование таких природных ресурсов, как разнообразные воды, атмосферный воздух, почвы, совокупность этих систем с точки зрения определения в них загрязняющих химических веществ, нарушающих сложившееся экологическое равновесие в природе.
Программа импактного мониторинга может быть направлена, например, на изучение сбросов или выбросов конкретного предприятия. Предметом регионального мониторинга, как следует из самого его названия, является состояние окружающей среды в пределах того или иного региона. Наконец, фоновый мониторинг, имеет целью зафиксировать фоновое состояние окружающей среды, что необходимо для дальнейших оценок уровней антропогенного воздействия. [41] Программы наблюдений формируются по принципу выбора приоритетных (подлежащих первоочередному определению) загрязняющих веществ и интегральных (отражающих группу явлений, процессов или веществ) характеристик.
Определение приоритетов при организации систем мониторинга зависит от цели и задач конкретных программ: так, в территориальном масштабе приоритет государственных систем мониторинга отдан городам, источникам питьевой воды и почвам селитебных территорий; в отношении сред наблюдений первоочередного внимания заслуживают атмосферный воздух и вода пресных водоемов. Приоритетность ингредиентов определяется с учетом критериев, отражающих токсические свойства загрязняющих веществ, объемы их поступления в окружающую среду, особенности их трансформации, частоту и величину воздействия на человека, возможность организации измерений и другие факторы.
Специальные программы мониторинга включают сеть системы глобального атмосферного фонового мониторинга в шести биосферных заповедниках, сеть наблюдений за химическим составом осадков, исследования состояния снежного покрова, трансграничного переноса, а также работы в области биомониторинга для оценки допустимой экологической нагрузки на экосистемы. Допустимой считается такая экологическая нагрузка, под воздействием которой отклонение от нормального состояния системы не превышает естественных изменений и, следовательно, не вызывает нежелательных последствий у живых организмов и не ведет к ухудшению качества среды.
ГИС-проект мониторинга качества атмосферного воздуха
Мониторинг атмосферного воздуха предназначен для наблюдений за состоянием атмосферного воздуха, его загрязнением и за происходящими в нем природными явлениями, а также оценки и прогноза состояния атмосферного воздуха, его загрязнения. На состояние атмосферного воздуха влияют стационарные выбросы промышленных предприятий и передвижные источники загрязнения. [80] Увеличение автомобильного парка и рост числа перевозок обуславливает необходимость поиска путей снижения воздействия автотранспорта на окружающую среду. В связи с этим весьма актуально создание системы мониторинга влияния выбросов от автотранспорта на атмосферный воздух в пределах городской территории, учитывающей возможности конкретных автомагистралей, перекрестков, площадей и улиц. Аналитические данные, полученные в результате проведения мониторинга, позволяют провести выбор эффективных природоохранных мероприятий, определить их приоритетность и, тем самым, сформировать эффективную среднесрочную и долгосрочную природоохранные программы. Более того, систематизированные многолетние мониторинговые исследования могут быть положены в основу генерального плана Владикавказа. Мониторинг атмосферного воздуха делится на две части, мониторинг и мониторинг источников загрязнений.
Работы по мониторингу качества атмосферного воздуха проводились на основании данных Северо-Осетинского центра государственного мониторинга окружающей среды (СОЦГМОС). Были получены адреса расположения пунктов замера воздуха, прибором космической навигации (GPS) фирмы GARMIN определены их координаты. Точность определения не выходила за рамки 10 метров. Стандартными средствами ГИС пункты геокодированы (рис. 17), введена атрибутивная информация (таблица 1). Мониторинг атмосферного воздуха производится в программе ASOIZA, ставшей стандартом для всего Северного Кавказа. Программа обладает средствами экспорта данных в текстовый файл, принимаемый геоинформационными системами так же, как и .dbf - файл. Отчётность по замерам воздуха производиться два раза в год - за пол-года и за год, в эти же периоды формируются текстовые файлы которые связываются с .dbf - файлом слоя постов наблюдений. Для отображения по годам создаются дополнительно виды в которых уже существующие слои связываются с текстовыми файлами средних содержаний примесей за год по постам. Слой постов наблюдений связывается с текстовым файлом посредством поля номеров постов с уникальными значениями.
Описание структуры данных. Файл проекта находится в каталоге C:\MAP\AIR\air.apr, файлы постов наблюдений в формате Arc VIEW располагаются C:\MAP\AIR\postl. . Слои топоосновы располагаются в каталоге C:\MAP\AIR\ZONE_8, т.е. новая карта не создается с «нуля», а «перекраивается» уже имеющаяся, что экономит время и снижает вероятность ошибок.
Работы по разработке ГИС-мониторинга источников загрязнения атмосферы проводились на основе данных Комитета природных ресурсов. Были выбраны объекты подлежащие мониторингу. Для соблюдения режимных ограничений расположение объектов изменено и искажены данные выбросов в атмосферу (рис. 18).
Как и в случае с постами наблюдения за качеством атмосферы топооснова берётся из уже готового проекта. Файл источников загрязнения один и тот же, но устанавливаются связи по уникальным полям с текстовым файлом результатов наблюдений. Текстовые файлы с годичными данными ING99 и ING_00 формируется штатной программой Комитета природных ресурсов. Связь производится по уникальному полю номеров источников.
Описание структуры данных. Файл проекта находится в каталоге C:\MAP\AIR\air.apr, файлы источников загрязнения в формате ArcVIEW располагаются C:\MAP\AIR\istoch. . Слои топоосновы располагаются в каталоге C:\MAP\AIR\ZONE_8, т.е. как и в предыдущем случае новая карта не создаётся с «нуля», а «перекраивается» уже имеющаяся, что экономит время и снижает вероятность ошибок. Перечень ингредиентов приведен в таблице 2. ї Источники загрязнения воздуха на териитории г.Владикавказ 10 12 3 4 5 километры Л источники загрязнения атмосферы 1 расграфка планшетов 1:50000 контура населенных пунктов автомагистрали, дороги, зимники, тропы, пути реки, ручьи, каналы М озера, реки, водохранилища ГИС-проект мониторинга качества водных источников Мониторинг водных объектов предназначен для регулярных наблюдений за гидрохимическими показателями их состояния и обеспечивает сбор, передачу и обработку полученной информации в целях своевременного выявления негативных процессов, прогнозирования их развития, предотвращения вредных последствий и определения степени эффективности осуществляемых водоохранных мероприятий. Источниками загрязнения водных ресурсов являются: - неочищенные сточные воды от промышленных предприятий; - неочищенные хозяйственно-бытовые сточные воды от объектов жилья и социально-культурной сферы; - ливневые и талые воды с растворенными вредными веществами. Наиболее распространенными загрязняющими веществами в поверхностных водах являются нефтепродукты, фенолы, легкоокисляемые органические вещества, соединения цинка, меди, железа, а также аммонийный и нитритный азот, формальдегид и прочее. [58] Около трети всей массы загрязняющих веществ вносится в водоисточники с поверхностным и ливневым стоком с территорий, часто неблагополучных в санитарном отношении населенных мест. [30, 31] Тревожным является тот факт, что часто в ливневой коллектор самовольно «врезаются» объекты производственной сферы, осуществляя при этом сброс неочищенных и неконтролируемых сточных вод. Состояние водных источников и систем централизованного водоснабжения таково, что невозможно в полной мере гарантировать требуемого качества питьевой воды, подаваемой населению по городским водопроводным сетям.
Принципы современного подхода к использованию ДДЗ
Топографическое и объектное дешифрирование, методами которых пользуются в большинстве случаев, не дают возможности полноценного описания, классификации, построения иерархической структуры объектов земной поверхности [46]. Приемы тематического дешифрирования, позволяющие достичь более подробного уровня описания с учетом иерархической структуры и взаимосвязей компонентов природной среды, более узкоспециализированы и предполагают вовлечение в обработку эмпирических априорных данных. Это отражается на универсальности методического обеспечения работ подобного типа.
Автором разработаны и внедрены новые методы анализа дистанционной информации с использованием математического аппарата как основы создания базовых карт для ведения природно-ресурсного мониторинга, структурно-тектонической карты и цифровых геологических карт с последующей их интеграцией в геоинформационных системах.
Обоснование этой методики выведено в отдельную главу диссертации. 3.1. Принципы современного подхода к использованию ДЦЗ.
Дистанционные методы понимают как любое изучение объекта, осуществляемое на расстоянии, без непосредственного с ним контакта. При аэрокосмических методах исследования информация о местности передается с помощью электромагнитного излучения, которое характеризуется такими параметрами, как интенсивность, спектральный состав, поляризация и направление распространения. Сущность аэрокосмических методов заключается в фиксации физических параметров излучения, функционально зависящих от геофизических характеристик, свойств, состояния и пространственного положения объекта исследований. Электромагнитное излучение разных спектральных диапазонов содержит взаимодополняющую информацию об объектах и явлениях на земной поверхности. Одновременная регистрация излучения в нескольких спектральных зонах (многозональный принцип) позволяет получить наиболее разностороннюю характеристику местности. Ведущее место в аэрокосмических методах занимает изучение объекта по снимкам, поэтому главная их задача заключается в целенаправленном получении и обработке снимков. Съемочная аппаратура позволяющая одновременно получать снимки в нескольких спектральных зонах, называется многозональной, а в десятках и сотнях очень узких спектральных зон -гиперспектральной. [39]
Принцип множественности аэрокосмических исследований предусматривает использование не одного снимка, а их серий, различающихся по масштабу, обзорности и разрешению, ракурсу и времени съемки, спектральному диапазону и поляризации регистрируемого излучения. Перспективна интеграция картографического и аэрокосмического методов в единый картографо-аэрокосмический метод исследований, в котором для познания объекта используют и снимок и карту.
Методы дистанционного зондирования Земли из космоса сегодня активно применяются для решения как научных, так и практических задач геологии. Дистанционная информация является одним из важных элементов при исследованиях окружающей среды. Среди основных направлений использования методов ДДЗ в геоэкологии можно выделить следующие: структурный и метаструктурный анализ поверхности Земли; анализ локальных и глобальных геоинформационных аномалий; геологическое изучение площадей и составление геологических карт; геоэкологический мониторинг экзогенных геологических процессов: а) гравитационных (склоновых); б) карстово-суффозионных и их техногенных аналогов; в) эрозионно-абразионных; г) криогенных; прогнозирование полезных ископаемых: а) региональная стадия - оценка прогнозных ресурсов полезных ископа емых нефтегазоносных и рудных провинций, рудоносных зон и областей; б) детальная (поисковая) стадия - зональный прогноз с выявлением нефтегазоносных и рудных зон, рудных районов и узлов; 136 в) локальная (разведочная) стадия прогноза - разведка месторождений, оценка запасов; контроль за использованием лицензионных участков; анализ и картография рельефа; литология; геоботаника; инфраструктура окружающей среды; планетарная картография Основными позициями современного использования ДДЗ являются. 1. Вся обработка и практически все использование ДДЗ производится в цифровом виде. Это относится так же к космическим и авиационным фотографическим системам. Даже традиционное "ручное" дешифрирование ДДЗ производится с использованием компьютеров. Работа с ДДЗ сегодня - это одна из областей геоинформационных технологий. 2. Все материалы дешифрирования ДДЗ и другие получаемые из них данные готовятся для использования в составе пространственных баз данных геоинформационных систем. 3. В процессе использования ДДЗ дополнительно привлекаются самые различные данные другого типа, организованные в виде баз данных ГИС. Это могут быть данные полевых обследований, различные карты, другие данные дистанционного зондирования, геофизические и геохимические поля, характеризующие те или иные природные среды и т.д. Эти данные используются непосредственно в процессе дешифрирования ДДЗ или вовлекаются в совместную обработку с ними. Дешифрирование и вообще процесс использования ДДЗ сегодня следует рассматривать не как отдельный изолированный процесс, а как часть процесса комплексной интерпретации и использования данных. 4. Работа с ДДЗ производится не с отдельными снимками, а с виртуальной мозаикой многих кадров. В редких случаях приходится физически сливать в 137 единую структуру данных (в один файл) многие частные изображения, занимаясь построением реальной мозаики (аналог фотоплана) на большую территорию. 5. "Улучшающая" обработка изображения - не отдельный процесс, оторванный от процесса тематической обработки и дешифрирования ДДЗ, а подручная обработка прямо в процессе дешифрирования или другого использования. Ее обычно не следует выделять в отдельную стадию с четкими границами, она "расплывается" по всему процессу тематического использования снимка. 6. Картографические проекции и системы координат более не трактуются как нечто навсегда заданное для изображения; они преобразуются по мере необходимости, как для отдельных точек или объектов, так и для целого изображения ДДЗ. 7. Для комплексного анализа данных, включающих ДДЗ, часто применяются технологии экспертных систем и им подобные, объединяющие неформальные знания экспертов и формальные методы анализа. 8. Из процесса использования ДДЗ исключен как самостоятельная стадия процесс сбора результатов дешифрирования отдельных снимков и перенос их на единую топооснову. 9. Значительная часть обработки, особенно "улучшающих" преобразований, проводится без внесения изменений в файлы данных на диске (в оперативной памяти или временных файлах), поэтому не происходит накопления промежуточных результатов обработки и возможна отмена выполненных преобразований.
