Дистанционное зондирование ледников Восточного Саяна по данным Landsat Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 528.8

ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ ЛЕДНИКОВ ВОСТОЧНОГО САЯНА ПО ДАННЫМ LANDSAT

Андрей Евгеньевич Михайлов

Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, студент, тел. (950)052-54-22, e-mail: andmik19@mail.ru

Евгений Валерьевич Клевцов

Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, кандидат географических наук, доцент, тел. (3952)40-51-03, e-mail: v11@istu.edu

Эдуард Юрьевич Осипов

Лимнологический институт СО РАН, 664033, Россия, г. Иркутск, ул. Улан-Баторская, 3, кандидат географических наук, старший научный сотрудник лаборатории геологии оз. Байкал, тел. (3952)42-53-12, e-mail: eduard@lin.irk.ru

Дано описание технологии полуавтоматического дешифрирования ледниковых образований Восточного Саяна по данным многоканальных снимков Landsat с использованием ГИС-технологий, приведены морфометрические характеристики ледников Восточного Саяна за период 1986-2010 гг., количественно оценены изменения площади ледников.

Ключевые слова: Восточный Саян, ледники, снимки Landsat, ГИС, изменения ледников.

REMOTE SENSING OF THE GLACIERS

IN THE EASTERN SAYAN MOUNTAINS USING LANDSAT DATA

Andrey E. Mikhaylov

Irkutsk National Research Technical University, 83, Lermontov St., Irkutsk, 664033, Russia, Student, phone: (950)052-54-22, e-mail: andmik19@mail.ru

Evgeny V. Klevtsov

Irkutsk National Research Technical University, 83, Lermontov St., Irkutsk, 664033, Russia, Ph. D., Associate Professor, phone: (3952)40-51-03, e-mail: v11@istu.edu

Eduard Yu. Osipov

Limnological Institute Siberian Branch of the Russian Academy of Science, 3, Ulan-Batorskaya St., Irkutsk, 664033, Russia, Ph. D., Senior Researcher, Laboratory of the Lake Baikal Geology, phone: (3952)42-53-12, e-mail: eduard@lin.irk.ru

The article describes semi-automatic image interpretation technology for glacial formations in the Eastern Sayan mountains according to the multichannel Landsat images and GIS-technologies. Morphometric characteristics of glaciers in Eastern Sayan during the period of 1986-2010 are provided. The changes in glaciers area are evaluated.

Key words: Eastern Sayan, glaciers, Landsat images, GIS, changes in glaciers.

Введение

Систематический мониторинг ледников на международном уровне с конца XIX века получил широкое развитие. С этого времени стал накапливаться большой массив информации об изменении площадей, объемов и длин ледников во времени, а также их распределение в пространстве. Наиболее полная информация была получена по ледникам Альп и Скандинавии, на которые сохранились исторические наблюдения за ледниками. Меньше всего исследованы ледники внутри континентов, которые являются, как правило, небольшими по размеру и наиболее подвержены влиянию климатических колебаний. Систематический мониторинг этих объектов является важной задачей изучения природных изменений Земли. Задачей наших исследований было картирование ледниковых изменений в Восточном Саяне на рубеже XX-XXI веков с помощью использования современных технологий ГИС и дистанционного зондирования.

Методика

Для картирования ледников была использована технология полуавтоматического дешифрирования с использованием классифицированного изображения. Подобные изображения были построены по снимкам Landsat (сканеры TM, ETM+), полученным на территорию Восточного Саяна за период 1986-2010 гг. Снимки Landsat являются многоканальными с пространственным разрешением 15-30 м. Для дешифрирования было использовано соотношение каналов 3 и 5, красного и коротковолного инфракрасного (TM3/TM5) в программе ENVI. Данная методика основана на контрасте высокой отражательной способности снежно-фирново-ледовых образований в видимой части спектра и сильным поглощением в коротковолновом диапазоне (SWIR). Эта методика считается оптимальной при картировании открытых, затененных и заморененных участков ледников (Osipov, Osipova, 2014; Осипов, Осипова, 2015). Оптимальные пороговые соотношения каналов были рассчитаны экспериментально в ходе геостатистического анализа для выборки из 5-10 ледников. Полученные значения составили для разных снимков от 1,8 до 2,2. Для исключения ошибочно классифицированных изолированных объектов был использован инструмент «сглаживание» (SMOOTHING) по 3 пикселям. Классифицированные таким образом пикселы были конвертированы в полигональные объекты, которые далее редактировались в программе ArcView. Рабочее окно программы ArcView с ледниками в районе Пика Топографов (Восточный Саян) приведено на рисунке. Для исключения небольших снежников полигоны площадью менее 0,02 км2 были исключены из дальнейшего анализа. Автоматическая классификация часто генерирует ошибки на затененных участках ледников, а также включает в ледниковые контуры прилегающие к ним снежники и озера. Для минимизации таких ошибок было использовано ручное редактирование (коррекция) границ ледников в программе ArcView. Для измерения топографических характеристик лед-

ников была использована глобальная модель рельефа SRTM с разрешением 60 метров, полученная по данным 2000 года (Farr et а1., 2007).

Рабочее окно программы ЛгсУ1е,№ с ледниками в районе Пика Топографов (Восточный Саян)

Результаты

По данным дешифрирования снимков Landsat был создан каталог ледников Восточного Саяна за период 1986-2010 гг. и количественно оценено изменение ледниковой площади. Каталог 1986-90 годов включает 130 ледников общей площадью 20,9 км , со средними высотами 1460-3300 метров над уровнем моря. Каталог ледников 2010 года включает 171 ледник общей площадью 18,6 км , расположенных на высотах 1470-3430 метров. На долю ледников менее 0,1 км приходится 48-69% числа и 16-31% площади, на долю ледников более 1 км 1-2% числа и 7-13% площади. По результатам анализа ледниковых изменений было установлено, что в 1990-2000 гг. наблюдалась наиболее высокая скорость таяния ледников, а в 2000-2010 гг. площадь оледенения Восточного Саяна, наоборот, незначительно увеличивалась, главным образом, за счет самых маленьких ледников.

Заключение

Была отработана технология автоматизированного дешифрирования ледниковых объектов на основе использования снимков среднего разрешения (15-30 м) Landsat. В результате дешифрирования снимков Landsat были карто-

графированы ледники Восточного Саяна за период 1986-2010 гг., оценены изменения ледниковой площади, связанные с климатическими изменениями на рубеже XX-XXI вв.

Исследования были выполнены при поддержке Российского Фонда Фундаментальных исследований (грант №15-05-04525).

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Osipov E. Y., Osipova O. P. Mountain glaciers of southeast Siberia: current state and changes since the Little Ice Age // Annals of Glaciology. - 2014. - Vol. 55 (66). - P. 167-176.

2. Осипов Э. Ю., Осипова О. П. Динамика оледенения в горах юга Восточной Сибири за последние 160 лет // Лёд и снег. - 2015. - Т. 55. - №2 (130). - С. 33-41.

3. Farr T. G., Rosen P. A., Caro E., Crippen R., Duren R., Hensley S., Kobrick M., Paller M., Rodriguez E., Roth L., Seal D., Shaffer S., Shimada J., Umland J., Werner M., Oskin M., Burbank D., Alsdorf D. The Shuttle Radar Topography Mission // Rev. Geophys. - 2007. -Vol. 45. - P. 1-33.

© А. Е. Михайлов, Е. В. Клевцов, Э. Ю. Осипов, 2018