Экология
Космические технологии на страже экологии
А.М. ЧЕРЕМИСОВА ИТЦ"СКАНЭКС"
В результате социально-экономической деятельности влияние человека на природу ежегодно увеличивается. Рост антропогенной нагрузки меняет облик нашей планеты. В настоящее время особенно актуальны вопросы охраны окружающей среды. Многие компании, государственные и частные, стремятся оптимизировать воздействие на окружающую природу при реализации своей хозяйственной деятельности.
Появляются современные инновационные методы решения задач экологии, для которых необходима достоверная информация о состоянии территорий. Используя материалы дистанционного зондирования (ДЗЗ; Земля и Вселенная, 2004, № 5), заинтересованные организации могут работать с объективными и актуальными данными
20
о состоянии природной среды, масштабах ее загрязнения, деятельности промышленных предприятий. Космическая съемка помогает преодолеть многие проблемы, связанные с защитой экосистем и ликвидацией последствий природных и техногенных происшествий (Земля и Вселенная, 2011, № 5).
В России инженерно-технологический центр "СКАНЭКС" разработал технологии применения данных ДЗЗ для решения экологических задач, таких как мониторинг пожаров, паводков, наводнений, зем-
летрясений, ураганов и их последствий (Земля и Вселенная, 2005, № 4; 2007, № 5; 2009, № 6). Центр оценивает воздействие различных видов хозяйственной деятельности, в том числе нелегальной, проводит наблюдение за состоянием лесов, сельскохозяйственной растительности и морских акваторий, выявляет места обитания редких и охраняемых видов животных.
На основе технологий ИТЦ "СКАНЭКС" созданы и раз в ива ют -ся сети станций приема спутниковой информации Росгидромета,
© Черемисова А.М.
Министерства по чрезвычайным ситуациям и Министерства природных ресурсов России, региональных центров космического мониторинга на базе образовательных и научных учреждений. Центр в
Ф
оперативном режиме предоставляет пользователям изображения со спутников ДЗЗ "Terra", "Aqua" (США, запущены в 1999 г. и 2002 г.), "SPOT-5 и -6" (ESA, запущены в 2002 г. и 2012 г.), "Radarsat-2" (Кана-
I
да, запущен в 2007 г.), "EROS-А и В" (Израиль, запущены в 2000 г. и 2006 г.), "UK-DMC-2" (Великобритания, запущен в 2009 г.) и "For-mosat-2" (Китай, запущен в 2006 г.).
МОНИТОРИНГ
ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ
Техногенные и природные катастрофы приводят к серьезным экологическим проблемам, например селям и разливу рек. ИТЦ "СКАНЭКС" с 2009 г. ежегодно осуществляет спутниковую съемку весенних паводков на крупнейших реках России. Центр имеет мно-Ф голетний опыт наблюде-
ния за развитием половодья и паводков. С этой целью специалисты компании разработали методики, которые постоянно совершенствуются. Для проведения оперативного спутникового мониторинга паводков на реках России используются радиолокационные и оптические спутниковые снимки различного пространственного разрешения.
Спутниковая съемка рек России начинается в осенне-зимний период, когда формируется ледяной покров. Столь ранняя съемка помогает прогнозировать возникновение мощных весенних заторов льда. Специалисты изучают серии снимков,
сделанные с определенным промежутком времени, показывающие динамику вскрытия рек и развитие половодья, в том числе образование заторов льда и уровень подъема воды. Применение космической информации позволяет оценивать масштаб ситуации, нанесенный ущерб, получать оперативный прогноз зон затопления и выявлять участки, которым угрожает затопление.
С 2010 г. на территории России проводится оперативный спутниковый мониторинг пожарной обстановки. В 2012 г. выявлено большое количество очагов пожара, оперативные данные отображаются на веб-портале SFMS "Космоснимки - Пожары" (http://fires.kosmo-snimki.ru/). Спутниковый метод контроля пожарной обстановки - сегодня один из самых объективных. Охваченные огнем районы фиксируются с помощью датчиков MODIS спутников "Тегга" и "Aqua" (Земля и Вселенная, 2000, № 6, с. 100; 2003, № 6, с. 98).
Для дальнейшей оценки масштаба и стадии распространения огня, анализа площади гарей, интенсивности пожара, оценки ущерба, нанесенного огнем, применяются оптические данные среднего и высокого пространственного разрешения. По сравнению с датчиками М001Э снимки высокой четкости в инфракрасном диапазоне повышают чувствительность обнаружения температурных аномалий и обеспечивают быстрое выявление пожаров.
ИТЦ "СКАНЭКС" проводит мониторинг очагов возгорания малой интенсивности, в основном торфяных пожаров. Поиск таких пожаров выполняется ИК-датчиками высокого разрешения на ИСЗ "ЭР0Т-5" (Земля и Вселенная, 2003, № 1, с. 84; 2003, № 6, с. 98). Можно даже детектировать торфяной пожар, когда торф не горит, а тлеет. В ходе наблюдения территорий осушенных торфяников результаты работ используются для спутникового контроля за состоянием торфя-
21
ных разработок и оперативного тушения очагов возгораний на начальном этапе.
Напряженная пожароопасная обстановка в 2012 г. во многих районах сохранялась до конца сентября. Наиболее крупные возгорания были зафиксировны на Урале, в Сибири и на Дальнем Востоке, особенно на территории Республики Саха (Якутия). Так, например, в лесах, принадлежащих природному парку "Ленские Столбы", был детектирован крупный пожар, продолжавшийся около двух недель. Огнем охватило более 60 км2. Угрозы пожара населенным пунк-
22
там и объектам экономики не было.
Материалы космической съемки позволяют в течение 24 ч получать информацию о чрезвычайных ситуациях природного и техногенного характера на всей территории России. При анализе космических снимков часто используются архивные данные, имеющиеся в базе Центра. Так, космические снимки стали важнейшим инструментом наблюдения за извержением вулкана Плоский Толбачик на Камчатке. С ноября 2012 г. по март 2013 г. серия снимков поступила на магаданскую станцию "УниСканТМ" ИТЦ
Весеннее половодье в районе г. Алатырь, Республика Чувашия (обозначено кружком). Снимок сделан 22 апреля 2012 г. ИСЗ "EROS-В". ИТЦ "СКАНЭКС".
"СКАНЭКС" со спутников "ЭРОТ-5", "иК-РМС-2" и "RADARSAT-2". На фотографиях хорошо видны лавовые потоки и парогазовые шлейфы.
Использование серии разновременных космических снимков эффективно при изучении последствий землетрясений, схода лавин и селевых потоков, в частности для координации действий спасательных служб в пострадавших районах.
Пожар на территории природного парка "Ленские Столбы", Республика Саха (Якутия). Снимок сделан 3 августа 2012г. в инфракрасном диапазоне ИСЗ "БРОГ-4". Фото СЫЕв, ЛвМ-ит, ИТЦ "СКАНЭКС".
МОНИТОРИНГ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Спутниковый мониторинг последствий деятельности промышленных предприятий заключается в сравнительном анализе разновременных изображений, основанный на комбинированном применении оперативной оптической спутниковой съемки высокого и сверхвысокого пространственного разрешения 0,5-25 м. Разработанные в ИТЦ "СКА-НЭКС" технологии
позволяют решать следующие задачи:
- контроль состояния территории для выявления фактов нелегальной хозяйственной деятельности - вырубки леса или разработки карьеров в пределах запретных зон;
- наблюдение динамики развития территории (строительство домов, разработка месторождений и хозяйственного освоения территорий);
- выявление крупных нелегальных свалок, контроль состояния полигонов для твердых бытовых отходов.
При контроле деятельности промышленных предприятий применяется геоинформационный подход, основанный на анализе изменений обстановки при изучении серии разновременных изображений. Так, по спутниковым материалам в 2012 г. на месторождении им. Р. Требса в Ненецком автономном округе были выявлены разливы нефтепродуктов. В апреле 2012 г. была зафиксирована авария на месторождении, площадь загрязнения составила около 42 тыс. км2, по данным спутника "ЭР0Т-5". После рекультивационных работ был получен снимок высокой детальности со спутника "ER0S-В" (пространственное разрешение - 0,7 м), на котором зафиксировано сокращение загрязнения на 70%. Серия разновременных снимков по-
зволила оценить ущерб, нанесенный в результате аварии. Ликвидировали последствия разлива нефти около двух дней.
Центр "СКАНЭКС" разработал концепцию космического мониторинга объектов накопленного экологического ущерба (свалок и полигонов для бытовых отходов), определения динамики их развития и оценки влияния на окружающую среду. Так, на территории Солнечногорского района Московской области вблизи населенных пунктов располагается полигон твердых бытовых отходов. Разновременная спутниковая съемка высокого разрешения показала изменения на исследуемой территории в 20052011 гг.: площадь свалки увеличилась с 6,8 га в 2005 г. до почти 20 га в 2012 г. При анализе использовались архивные
23
изображения с разрешением 0,8 м, переданные со спутников "1КО-NOS-2" (США, запущен в 1999 г.) и '^РОТ-5". Полигон твердых бытовых отходов и прилегающие территории в радиусе нескольких километров оказались экологически опасными участками, так как вблизи свалки протекает река Радомля.
Разновременные серии снимков применяются для экологического контроля состояния территории нефтегазовых провинций, функционирования факелов сжигания попутного нефтяного газа (ПНГ). Количественная оценка источников и объемов сжигания ПНГ необходима для определения соответствия работы промышленных предприятий экологическим нормам. В настоящее время задача уменьшения объемов сжигания
24
ПНГ актуальна для всех субъектов нефтегазового сектора. Сжигание ПНГ приводит к значительным выбросам загрязняющих веществ и, как следствие, к ухудшению экологической обстановки. Для детектирования факелов сжигания ПНГ используются данные с инфракрасным каналом съемки, что обеспечивает высокую вероятность определения количества факелов. Разработанные методики и технологии помогают контролировать число факелов сжигания ПНГ, ход строительства объектов, экологическую безопасность работы промышленных предприятий.
С учетом информации о силе и направлении ветра по спутниковым данным можно рассчитать площадь загрязнения поверхности, оценить экологический ущерб.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.