CC BY
115
УДК 528.8
Д.С. Дубовик1, М.В. Якутия12 1СГГА, Новосибирск 2ИПА СО РАН, Новосибирск
МЕТОДЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ В ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОМ МОНИТОРИНГЕ ПАСТБИЩ ТУВИНСКОЙ КОТЛОВИНЫ
Целью исследования было создание ландшафтно-экологической карты Тувинской котловины по данным дешифрирования космических снимков. Степные экосистемы занимают 16,4 % дешифрированной площади, из них 19,9 % деградированы.
D.S. Dubovikl, M.V. Yakutinl, 2 ¡Siberian State Academy of Geodesy (SSGA)
10 Plakhotnogo St., Novosibirsk, 630108, Russian Federation 2Institute of Soil Science and Agrochemistry (ISSA)
18 Sovetskaya St., Novosibirsk, 630099, Russian Federation
REMOTE SENSING METHODS IN GEOECOLOGY MONITORING OF PASTURES IN TUVIN DEPRESSION
The purpose of the present research consist in construction of a landscape-ecology map on Tuvin depression. The map was compounded under the data of a decoding of space snapshots. The area of steppe pastures has compounded 16,4 % from the general area. The hardly degraded pastures compound 19,9 % from common area of pastures.
Одним из наиболее эффективных методов моделирования геосистем является их картографирование, поскольку карта является натурной моделью геосистемы, на которой удобно фиксировать результаты полевых исследований, на карте выделяются закономерности строения и развития геосистем, на карте, при удачном построении легенды, хорошо выявляется иерархия геосистем, карта позволяет определить многие свойства геосистем количественными методами. Наконец карта может быть трансформирована в электронную форму, введена в состав самых разнообразных ГИС и стать удобным средством мониторинга [1, 2].
Успех или неудача картографирования сложных природных и социальных объектов и явлений действительности во многом определяется тем, насколько обоснованно и логично построены легенды создаваемых карт. А в основе удачных легенд обычно лежит удачно составленная классификация
картографируемых объектов. Поэтому проблема классификации исследуемых объектов является узловой в тематическом картографировании. Это особенно справедливо при создании карт на основе системного (картографируемые
объекты рассматриваются как системы), а также комплексного
(разрабатываются серии карт) подхода к объектам картографического моделирования. Также важно выдержать баланс в количестве
классификационных градаций картографируемых объектов. Оптимальным для классификации рельефа является иерархический ряд в 6-8 градаций. Но
определяющим фактором удачной классификации является все-таки не число градаций, а принцип их выделения [2].
Земля является важнейшим природным ресурсом, составляющим основу экономического развития общества. Успех любого планирования зависит от наличия подробной и точной информации, как о самих земельных ресурсах, так и об их использовании. Работы по составлению соответствующих карт должны вестись систематически и быть хорошо структурированы, для чего необходимо, прежде всего, определение классов земельных ресурсов.
Цель данной работы состояла в анализе соотношения площадей природных и антропогенно-трансформированных объектов в равнинной части Тувинской котловины Республики Тыва. С этой целью была составлена ландшафтноэкологическая карта Тувинской котловины в масштабе 1 : 200 000.
В качестве основы для картографирования территории было решено использовать данные Landsat. Были выбраны два снимка ETM+ 2002 года, близкие по дате съёмки (2002-07-16 и 2002-08-08), с приемлемым облачным покрытием, вместе покрывающие всю котловину. Снимки были тщательно визуально изучены в различных комбинациях спектральных каналов, после чего было окончательно решено синтезировать их в комбинацию RGB 7, 5, 3. Путём объединения с панхроматическим каналом, разрешение снимков было увеличено до 15 м.
Исходные изображения предварительно уже были единым образом систематически скорректированы радиометрически и трансформированы в проекцию Меркатора на WGS 84 (уровень обработки 1G).
Перед объединением этих снимков (создание мозаики изображений) было изучено, на сколько совпадают контуры объектов в зоне перекрытия. Было установлено, что данная операция не внесла дополнительных искажений, оцениваемых в масштабе работы. В процессе создания мозаики, был вырезан и сохранён участок местности, приблизительно соответствующий Тувинской котловине.
Для оценки и повышения точности созданная мозаика была трансформирована в Erdas по точкам, опознаваемым на ней, и на топографических картах масштаба 1 : 200 000. Равномерно по изучаемой области было опознано 49 точек, плановые и высотные координаты которых были взяты с картографических листов М-46-IV, М-46-V, М-46-XI в метрах, затем пересчитаны на геодезическом калькуляторе программы Photomod в нужную проекцию (из проекции Гауса-крюгера, (Пулково 1942, зона 16) в которой составлена карта; в проекцию Меркатора (WGS 84, зона 46, в которую изначально были трансформированы снимки)).
В процессе работы была отбракована 21 точка, как не точно опознанные. В результате трансформирование мозаики, полученной из двух снимков Landsat7, было проведено методом полиномов 1-го порядка по 28 точкам. Проекция мозаики снимков не изменялась.
Для уверенности, после трансформирования, были измерены несколько опознаваемых точек на полученном, исходном изображении и листах топографической карты. Ошибки между точками, измеренными на
трансформированном снимке и топографической карте, в среднем, не превышали 60-70 метров. Ошибки между исходным изображением (до трансформирования) и картой в среднем не превышали 150-200 метров.
Исходя из того, что точность взаимного расположения контуров на карте должна составлять не менее 0,4 мм, и точность их абсолютного положения - 0,5 мм, по полученному растровому изображению, считаем возможным, составить карту, которая будет соответствовать масштабу 1 : 200 000.
В процессе дешифрирования, для опознания некоторых объектов вспомогательно использовалась: топокарта, программа google earth, имеющиеся снимки просматривались в других комбинациях каналов, изучались полученные по снимкам растительные индексы). В частности при выделении отдельных участков горной местности, покрытых хвойными лесами, вспомогательно использовались изображения в комбинациях каналов 7, 4, 2, а также 5, 3, 2; а при отнесении степных территорий к классу «выбитых пастбищ» и, местами при выделении участков луговой растительности в равнинных частях котловины, просматривались и изучались изображения индекса NDVI.
Граница котловины проведена по горным склонам, где участки равнинной местности уже практически отсутствуют и начинает доминировать хвойная лесная растительность. С запада граница проведена по хребту Адар-Даш, с юга граница котловины проходит по склонам хребтов Западный и Восточный Тану-Ола, с севера по склонам Куртушибинского и Уюкского хребтов.
Классификация выделяемых площадей проходила следующим образом. Вся сильно пересечённая местность (склоны гор и их отроги, выходящие в котловину) были выделены в общий контур растительность горных склонов. В пределах горных склонов были выделены участки, занятые сплошным хвойным лесом. Выделение контуров растительности горных склонов определялась в основном по снимку согласно дешифровочным признакам. Чаще всего границы данного выдела показана по тем местам, где уклон местности начинает превышать 4,7-6,5°. Луговые экосистемы с близким расположением грунтовых вод и густой растительностью были выделены в отдельный класс. Пашня и населённые пункты, а также водные объекты, легко распознаются соответственно своими формами, структурой и цветом изображения. Болота на снимке выделяются более тёмным цветом. Цвет болотной растительности также значительно темнее и на изображении растительных индексов по сравнению с луговыми экосистемами.
Главной задачей исследования было оценить местоположение и площади деградированных степных пастбищ. Они выделены в пределах равнинных степных территорий в отдельный класс. Впоследствии предполагается уточнение площадей этих участков, и разделение всех участков деградированных пастбищ на несколько градаций.
На данном этапе работы завершено дешифрирование северной части Тувинской котловины, (вплоть до Верхнего и Малого Енисея), показана дорожная сеть и гидрография (рис. 1 ). На рис. 2 приведен фрагмент ландшафтно-экологической карты северной части Тувинской котловины.
Рис. 1. Тувинская котловина (северная часть котловины дешифрирована)
Рис. 2. Фрагмент ландшафтно-экологической карты северной части Тувинской
котловины
В табл. 1 приведены данные предварительной классификации и указаны площади различных выделов в северной части Тувинской котловины.
Таблица 1 Предварительная классификация и площади объектов в северной
части Тувинской котловины
№ Тип местности Площадь, км2 Проценты от дешифрированной площади
1 Степные пастбища в удовлетворительном состоянии 641,7 13,7
2 Деградированные степные пастбища 127,8 2,7
3 Пашня 148,6 3,2
4 Луга 252,2 5,4
5 Болота 6,4 0,1
7 Водные объекты 298,5 6,4
8 Острова на р. Енисей 104,8 2,2
9 Населённые пункты 28,6 0,6
10 Хвойные леса предгорий 277,5 5,9
11 Растительность горных склонов 2 819,8 59,8
Общая площадь северной части Тувинской котловины по данным дешифрирования составила 4705,9 км2. Травяные экосистемы занимают 1021,7 км2 (21,7 % площади равнинной части). Общая площадь пашни составляет
л
148,6 км (3,2 % площади равнинной части). Степные пастбища занимают 769,5
л
км (16,4 % площади равнинной части котловины), из них сильно
деградированы 19,9 %.
Одним из лимитирующих факторов отгонного животноводства является наличие водопоев. Именно там наблюдается максимальное нарушение и сбитые пастбища, на которых фиксируется смена коренного растительного сообщества сорными видами растений с преобладанием ядовитых - слабопоедаемых и непоедаемых [3]. По данным составленной ландшафтно-экологической карты оказалось, что в северной части Тувинской котловины основные площади сильно деградированных пастбищ, также как во всей Тыве, приурочены к населенным пунктам и водопоям.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Исаченко, А.Г. Ландшафтоведение и физико-географическое районирование / А.Г. Исаченко. - Москва, 1991. - 265 с.
2. Ступин, В.П. Картографирование морфосистем / В.П. Ступин. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2008. - 148 с.
3. Ондар С.О. Проблемы устойчивости экосистем и оценка их современного состояния / С.О. Ондар, Н.И. Путинцев, А.Ч. Ашак-оол и др. / Кызыл: ТувИКОПР СО РАН, 2000. - 182 с.
© Д.С. Дубовик, М.В. Якутия, 2010
