УДК 528.88

Методы тематического картографирования природной среды на основе данных дистанционного зондирования Земли

Methods of thematic mapping of the environment based on remote sensing data of the Earth

Хабаров Денис Андреевич, аспирант 1-го года обучения кафедры Почвоведения, экологии и природопользования, Государственный университет по землеустройству, г. Москва, khabarov177@yandex.ru

Картавых Любовь Харлампиевна, старший преподаватель кафедры Русского и иностранных языков, Государственный университет по землеустройству, г. Москва, liubov.kartavyh@yandex.ru

Попова Ольга Олеговна, к.э.н., доцент кафедры Городского кадастра,Государственный университет по землеустройству, г. Москва, oopopova@yandex.ru

Аннотация: В статье объясняется важность использования космической фотоинформации как звена в технологической цепи создания карт природной сре­ды и антропогенного воздействия. Описываются методы тематического картографирования природной среды на основе данных дистанционного зондирования.

Summary: The article explains the importance of using space photo information as a link in the technological chain of creating maps of the natural environment and anthropogenic impact. Describes methods for thematic mapping of the natural environment based on remote sensing data.

Ключевые слова: дистанционное зондирование Земли, тематическое картографирование, космические снимки, природная среда.

Keywords: Earth remote sensing, thematic mapping, satellite imagery, the natural environment.

Использование космической фотоинформации является важней­шим звеном в технологической цепи создания карт природной сре­ды и антропогенного воздействия. Основное содержание карт оп­ределяется перечнем тех сведений, которые необходимы для реше­ния поставленной задачи и формируется в процессе дешифрирова­ния материалов космических съемок. При создании карт применя­ются дешифровочные признаки, разработанные для топографическо­го и тематического дешифрирования, ландшафтно-индикационный метод дешифрирования КС, позволяющий изучать и картографиро­вать не только физиономичные компоненты природной среды, но и объекты, которые не имеют на снимках прямого отражения в фото­тоне и рисунке изображения (грунтовые воды, почвы, механи­ческий состав грунтов и др.).

Полу­ченные карты и схемы дешифрирования служат основой для изуче­ния инженерно-геологических объектов, состояния лесов и расти­тельного покрова, почв и т.д. Объектом изуче­ния являются природные комплексы различных рангов, которые бу­дут подвергаться различным изменениям под воздействием антро­погенных факторов, а предметом исследования — свойства этих комплексов, характеризующие их изменения.

Ландшафтная карта создается на основе использования ре­зультатов тематического дешифрирования космических снимков.

Методика использования КФС при создании ландшафтной карты включает:

• выявление и обособление по фотоизображению природ­но-территориальных комплексов;
• определение качественных характеристик ландшафтов на основании комплексного использования прямых и косвенных дешиф­ровочных признаков и данных полевых работ. В процессе дешифри­рования используются также литературные и фондовые материалы;
• интерпретацию опознанных объектов, выражающуюся в классификации этих объектов в зависимости от тематической нап­равленности дешифрирования.

Опознание физиономичных компонентов ландшафта проводится по прямым дешифровочным признакам. Интерпретация трудно наблю­даемых компонентов — ландшафтно-индикационным методом.

В качестве прямых дешифровочных признаков используются сочетания яркостных характеристик природно-территориальных комплексов, структура и текстура фотоизображения. Дешифрирова­ние крупных природно-территориальных комплексов контролируется по топографическим и тематическим картам [1].

Ландшафтные единицы более низкого порядка — виды ландшаф­тов и их морфологические подразделения — обособляются по соче­танию мезоформ рельефа и почвенно-растительного покрова.

Легенда строится по морфоструктурному принципу и выполня­ется в текстовой или табличной форме. Характеристика выделяе­мых природно-территориальных комплексов проводится по несколь­ким показателям: рельефу, почвообразующим и коренным породам, степени увлажнения, почвам, растительности, степени и характе­ру освоенности территории.

Методика использования  КФС  при  создании  геоморфологической карты предполагает проведение геоморфологического де­шифрирования, включающего:

• выявление на космических снимках крупных морфоструктур­ных форм мега- и макрорельефа (по структуре и тону фотоизобра­жения);
• выделение внутри крупных морфоструктурных элементов в результате детального их изучения по КФС элементов более низ­кого порядка, фиксацию элементов разломной тектоники, отдель­ных форм рельефа;
• проведение возрастной генерализации форм рельефа одного генезиса (определяются по особенностям морфологии рельефа, от­раженным в фотоизображении на космических снимках).

Кроме материалов геоморфологического дешифрирования КФС при составлении карты используются существующие картографи­ческие материалы, литературные источники, данные полевых работ и других методов геолого-геоморфологических исследований.

При построении легенды используются те же принципы, что и при составлении карты традиционными методами.

Дешифрирование космических фотоснимков для изучения и картографирования грунтовых вод и четвертичных отложений (по­верхностных отложений) основывается на использовании преиму­щественно косвенных дешифровочных признаков, т.е. распознаются с помощью фотоизображения физиономичных ин­дикаторов, опознаваемых на космических фотоснимках по прямым дешифровочным признакам. По прямым дешифровочным признакам опознание четвертичных отложений возможно только в тех случа­ях, когда отсутствует маскирующий растительный покров [2].

При составлении карты болот и заболоченных земель исполь­зуются результаты дешифрирования космических фотоснимков, по­левые наблюдения, фондовые и картографические материалы.

Методика использования КФС включает:

• выявление и обособление по фотоизображению болот и их систем, группы комплексов (грядово-мочажинный и грядово-озер­ковый), гидрографической системы болот, характера состояния и использования в настоящее время, участков открытых и залесен­ных массивов. Используются прямые дешифровочные признаки — форма болотных впадин, тон, структура и рисунок фотоизображе­ния;
• определение качественных характеристик выделенных кон­туров болот на основании комплексного использования прямых и косвенных дешифровочных признаков и материалов полевых работ, а также определение болотных фитоценозов, видов болот;
• интерпретацию стадий развития болот, их водно-минераль­ного питания, мощности торфяных отложений, уровня залегания грунтовых вод в пределах болотного массива и заболоченных зе­мель. Интерпретация выполняется по косвенным дешифровочным признакам, т.е. используется ландшафтно-индикационный метод дешифрирования — взаимосвязь между размерами и формами болот, их местоположения, с определенными стадиями развития и свойствами болот.

Легенда карты выполняется в табличной, либо текстовой форме на основе предварительно составленной по полевым, фондо­вым и литературным данным классификации болот и растительного покрова заболоченных земель изучаемой территории. Легенда включает показатели: экологический тип растительности, болот­ные формации, вид болота (по современному растительному покро­ву), размещение болот в рельефе, мощность торфяной залежи, уровень залегания грунтовых вод (первый водоносный горизонт), характер современного использования, рекомендуемое рациональ­ное использование.

Для заболоченных земель приводятся для каждого типа растительности преобладающие растительные сообщества, размеще­ние их в мезорельефе, механический состав поверхностных отло­жений, уровень залегания первого водоносного горизонта, совре­менное использование, рекомендуемое экономически эффективное использование угодий.

Изучение и картографирование лесов с использованием КФС за последнее десятилетие характеризуется стабилизацией методо­логических и методических подходов, смещения их в сторону ут­верждения ландшафтных принципов в дешифрировании и картографи­ровании. На основе использо­вания космических снимков достаточно уверенно картографируются леса с подробной характеристикой породного состава, а также молодняки, редины, вырубки, гари, болота. Фотометрические определения оптических характеристик позволяют производить разделение древесной растительности по породам, а также выявлять различия внутри пород, связанные с условиями произрастания леса, а методы автоматизированного дешифрирования позволяют получать также таксационные показате­ли, такие как, запас, полнота, возраст, высота и диаметр дре­весной растительности. Все это говорит о том, что с помощью космической фотоинформации высокого разрешения вполне реально создание карт растительности, в которых дается оценка по приведенным выше показателям и отражаются тенденции и результаты развития растительного покрова, пространственное размещение и возможные изменения в структуре фитоценозов; ины­ми словами, показывается степень и характер тех изменений в растительности, которые прогнозируются, главным образом, как результат хозяйственной деятельности человека [3].

Методика использования КФС при составлении карты расти­тельности включает:

• разделение участков, занятых древесной растительностью и незалесенных территорий. Выполняется по прямым дешифровочным признакам — тону и структуре фотоизображения;
• интерпретация типов леса, кустарничково-травяной расти­тельности; экологически обусловленных сочетаний древесной и кустарничковой растительности. Интерпретация выполняется по косвенным дешифровочным признакам, т.е. ландшафтно-индикацион­ным методом дешифрирования.

Роль прямых и косвенных дешифровочных признаков может из­меняться в зависимости от принадлежности территории к тому или иному физико-географическому району, а также от состава и ка­чества использованных материалов. Характер фотоизображения растительного покрова и его сочетаний с сельскохозяйственными угодьями будет также своеобразным для каждого природного райо­на.

При дешифрировании привлекаются отраслевые картосхемы лесных массивов, лугов, болот и их описания, фактический мате­риал полевых наблюдений.

Структура легенды определяется природными особенностями территории, сложностью самого растительного покрова и масшта­бом составляемой карты.

Использование космической фотоинформации в настоящее вре­мя, также нашло широкое применение при изучении и картографировании почвенного покрова и его структуры. Изучение почвен­ного покрова дистанционными методами можно разделить на две части. Во-первых, почвенно-географическое дешифрирование, т.е. определение почвенных генетических разностей, почвенных комп­лексов, районирование и картографирование почв. Во-вторых, де­шифрирование отдельных свойств почвенного покрова — влажности, температуры, гумусности, засоленности, механического состава и факторов почвообразования. Почвы распознаются частично по прямым признакам, определяемым свойствами собственно почвенно­го покрова, частично по косвенным индикаторам. Основное пред­назначение почвенных карт — рациональное планирование исполь­зования земельных ресурсов и разработки мероприятий пре­пятствующих возникновению экзогенных и других процессов, при­водящих к разрушению почв.

Прослеживая приоритетные направления исследований послед­них десятилетий: комплексное изучение и картографирование при­родных ресурсов, охрана природы, изучение динамики природной среды и организация экологического мониторинга, экологическая экспертиза и рациональное природопользование — можно легко убедиться, что ни одно из них не мыслится без широкого исполь­зования информационно-методического арсенала космического при­родоведения.

Материалы дистанционного зондирования Земли, и в част­ности, космические съемки дают наисовременнейшую и объективную информацию о состоянии многих компонентов природной среды, и, следовательно, могут служить базой для их изучения и картогра­фирования. Возможность периодического получения космической информации через заданный промежуток времени позволяет изучать также и динамику изменений природной среды, давая возможность, тем самым, использовать эту информацию для различных модельных построений.

Литература

1. Верещака Т.В., Курбатова И.Е. Эколого-географические исследования по топографическим картам: методологические подходы. – В кн.: Картография XXI века: теория, методы, практика. М.: ИГРАН РАН, РГО. 2001 С. 338 – 339
2. Кравцова В.И. Космические методы исследования почв / Учебное пособие для студентов вузов. М.: Аспект Пресс. 2005 190 с.
3. Сизов А.П., Хабаров Д.А., Хабарова И.А. Новые подходы к разработке методики формирования семантической информации мониторинга земель на основе обработки и анализа картографической информации // Известия вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. №4. 2018. С. 434-441.