CC BY
232
г
Результативность решения поставленных задач существенно повышается с применением современных космических систем дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Их использование позволяет создать комплексное оперативное и в целом эффективное информационно-управленческое обеспечение мониторинга особо охраняемых природных территорий (ООПТ) государств - участников СНГ, а также экологической безопасности Содружества.
На сегодняшний день ООПТ России включают 103 заповедника, 51 национальный парк и 59 заказников. В текущем году планируется создать еще 7 национальных парков, 2 государственных природных заповедника и 2 заказника федерального значения. Кроме того, будут значительно расширены территории двух существующих ООПТ федерального значения - национального парка «Русская Арктика» и Кавказского природного биосферного заповедника [1]. Национальный парк «Русская Арктика» - самая большая особо охраняемая природная территория в России - был создан 15 июня 2009 г. В его составе - северная часть острова Северный архипелага Новая Земля с прилегающими островами и государственный природный заказник федерального значения «Земля Франца Иосифа» (включен в границы
XXI век характеризуется широким применением информационных технологий, в том числе для решения задач управления и научного исследования биологического разнообразия. В этой сфере научной деятельности стремительно развиваются инновации:
■ связанные с созданием и интерактивным обновлением электронных тематических специализированных баз данных;
■ многофункциональным картографированием биоразнообразия с применением средств дистанционного зондирования Земли
и ГИС-технологий;
■ применением интерактивных WebGIS-проектов для мониторинга и контроля над использованием природных ресурсов (в том числе интегрированных через социальные сети);
■ облачными вычислениями.
«Русской Арктики» постановлением Правительства Российской Федерации от 25 августа 2016 г. № 840). Кавказский природный биосферный заповедник имени Х. Г. Шапошникова был основан 12 мая 1924 г. и занимает земли Республики Адыгея, Краснодарского края и Карачаево-Черкесии, примыкая к границе Республики Абхазия. Отдельно от основной территории государственного Кавказского заповедника в Хостинском районе города-курорта Сочи расположен Хостинский субтропический отдел заповедника - тисо-самшитовая роща.
В ближайшие годы площадь федеральных ООПТ России должна увеличиться на 18% [2].
Большое внимание уделяется развитию особо охраняемых природных территорий и других государств -участников СНГ. В частности, в Азербайджане функционируют 9 национальных парков, 11 государственных природных заповедников и 24 государственных природных заказника. В целом ООПТ составляют 10,3% территории страны, а национальные парки -3,7%. На территории Армении создано 3 заповедника, 4 национальных парка, 27 заповедных зон и 230 памятников природы. В Киргизии ООПТ занимают 1189 360 га, или 6,3% от всей площади страны. Всего здесь расположено 10 государственных заповедников, 9 государственных природных парков, 10 лесных, 23 ботанических, 19 геологических, 2 комплексных и 14 охотничьих (зоологических) заказников. Одна из жемчужин Киргизии - Биосферная территория «Иссык-Куль», которая по национальному законодательству приравнивается к статусу природных территорий с особым режимом охраны. В Казахстане ООПТ включают 10 заповедников, 12 национальных парков и 5 природных резерватов - особо охраняемых природных территорий со статусом природоохранного и научного учреждения, которые включают наземные и водные экологические системы, предназначены для защиты, восстановления и поддержания биологического разнообразия природных комплексов и связанных с ними природных и историко-культурных объектов.
Современная система ООПТ Республики Беларусь включает 1265 объектов, в том числе 1 заповедник, 4 национальных парка, 98 заказников республиканского и 275 заказников местного значения, 319 памятников природы республиканского и 568 - местного значения. Общая площадь особо охраняемых природных территорий - 1825,6 тыс. га (8,8% от площади страны).
Сегодня ООПТ - ресурс устойчивого развития стран, центры экологического образования и просвещения населения, и их дальнейшее формирование невозможно без внедрения современных космических технологий. Использование последних кардинально меняет привычный образ жизни человечества за счет повышения информативности и оперативности принятия решений, открывает новые возможности практически во всех сферах жизнедеятельности. От уровня интеграции космических информационных технологий во многом зависят перспективы экономического роста стран. Использование результатов космической деятельности в сфере повышения экологической эффективности экономик государств СНГ приобретает решающее значение.
Госкорпорация «Роскосмос» уделяет пристальное внимание решению вопросов обеспечения экологической безопасности Российской Федерации. Согласно ст. 2 Закона «О космической деятельности», одно из основных направлений космической деятельности -дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ) из космоса, включая государственный экологический мониторинг (государственный мониторинг окружающей среды) и метеорологию [3].
Национальное агентство по космическим исследованиям Беларуси тесно сотрудничает с Роскосмо-сом, а также с Центром геоинформационных систем и Объединенным институтом проблем информатики НАН Беларуси. Одно из приоритетных направлений деятельности агентства - развитие систем дистанционного мониторинга окружающей среды. Для Беларуси, где более 60% территории покрыто природной растительностью, это важное научно-практическое направление. В последние годы актуальность изысканий в данной области значительно увеличилась в связи с существенным изменением национального законодательства в области охраны природы, а также реализацией ряда крупных инвестиционных проектов на экологически опасных производствах (строительство Белорусской АЭС, модернизация крупнейших энергетических предприятий, развитие производственной базы Республиканского унитарного предприятия «Беларуськалий» и др.). Применение спутниковой съемки значительно расширяет оперативность и масштабность исследований.
Современные космические средства дистанционного зондирования Земли дают возможность оперативно получать актуальные, полные и достоверные
сведения о состоянии природной среды и о хозяйственной деятельности, включая удаленные от центра страны территории, обеспечивают доступ к однородной и сравнимой по качеству информации одновременно для обширных зон, что практически недостижимо при использовании любых наземных и авиационных средств наблюдения. Постоянное увеличение пространственного и спектрального разрешения изображений, сделанных из космоса, уточнение координатной привязки и составление ортофотомозаик выбранной области Земли позволяют существенно повысить эффективность мониторинга и экологической безопасности ООПТ.
Одна из актуальных задач, стоящих перед человечеством,- охрана живой природы в целом и контроль за состоянием особо охраняемых природных территорий в частности, что практически невозможно осуществить без эксплуатации космических средств ДЗЗ. С их использованием ведется мониторинг состояния таких объектов природного наследия, как озеро Байкал, Золотые горы Алтая, Беловежская пуща, и других уникальных заповедников, расположенных на территории Беларуси и России.
За последние 10 лет технические характеристики космических аппаратов (КА) ДЗЗ существенно улучшились, а возможности дешифрирования получаемых из космоса данных в автоматическом или полуавтоматическом режиме значительно возросли. Это позволяет эффективно использовать показатели ДЗЗ, например для определения породного состава лесов по оптическим и радарным космическим снимкам или для мониторинга состояния водоохранных зон, контроля несанкционированного строительства промышленных и жилых объектов в их пределах.
Особое значение приобрело прогнозирование развития и фиксирование разрастания очагов лесных пожаров. Современные космические технологии позволяют осуществлять на базе отработанных алгоритмов оперативное автоматизированное выявление очагов пожаров размером вплоть до десятков квадратных метров.
Лидирующее место в Содружестве по использованию данных ДЗЗ для мониторинга особых природоохранных зон занимают Россия и Беларусь. Ученые этих стран осуществляют различные виды контроля за состоянием природных заповедников.
В настоящее время реализуется пилотный проект «Космический парк». Его цель - формирование типовой системы мониторинга, управление национальными
парками и приравненными к ним ООПТ. Проект реализуется на базе национального парка «Смоленское Поозерье». В его рамках на основе разработанной ОА «РЕКОД» системы спутникового мониторинга и автоматизированной системы управления охраняемой природной территории ведется наблюдение поверхности национального парка с передачей полученных данных на наземные средства приема и обработки информации. Это позволяет решать задачи высокоточной навигации, мониторинга местоположения и состояния различных объектов, определения границ участков и др. [4].
Система управления охраняемой природной территории состоит из следующих структурных блоков:
■ информационно-аналитический центр с автоматизированными базой данных парка и системой поддержки принятия решений;
■ системы спутникового навигационного обеспечения на основе ГЛОНАСС/GPS;
■ геоинформационная система (ГИС) ООПТ, в основе которой лежит базовый картографический комплект парка, включающий топографические и тематические электронные карты разного масштаба и тематической направленности.
На основе дешифрирования космических снимков сверхвысокого и высокого разрешения российская компания «Иннотер» выполнила работу по актуализации материалов лесоустройства и современной таксации (отрасль лесохозяйственных знаний, занимающаяся способами определения объема срубленных и растущих деревьев, запаса насаждений и прироста как отдельных деревьев, так и целых насаждений) лесов национального парка «Бузулукский бор». В рамках этой работы для решения задач лесотаксации было проведено дешифрирование космических снимков высокого разрешения [5].
Опыт сотрудничества российских операторов ДЗЗ с национальными парками доказал свою высокую эффективность и перспективы развития системы космического мониторинга, позволяющей реализовать принцип непрерывного наблюдения территорий ООПТ. Также российские специалисты провели дешифрирование снимков дистанционного зондирования Земли горных хребтов Чувал, Лиственничный и Тулымский камень Государственного природного заповедника «Вишерский». Геоинформационная база данных последнего содержит сведения о территории в растровом и векторном форматах. Результаты работы являются
Рис. 2. Карта растительности болот
Рис. 1. Обобщенные сведения о применении ДЗЗ и ГИС-технологий в практике работы ООПТ Беларуси Березинского биосферного заповедника
основой для дальнейших дистанционных исследований заповедника.
Использование собственного КА позволило Республике Беларусь существенно ограничить закупку импортных снимков. На сегодняшний день в работе Белорусской космической системы дистанционного зондирования Земли используется информация, поступающая с двух спутников: Белорусского космического аппарата (БКА) и российского КА «Канопус-В».
Перспективными национальными проектами на основе данных дистанционного зондирования и геоинформационных систем в области охраны природы стали: создание многофункциональной цифровой карты растительности Беларуси, формирование блока дистанционного мониторинга в Национальной системе мониторинга окружающей среды, развитие ведомственных корпоративных геоинформационных систем природоохранных учреждений (рис. 1).
Экспериментальные площадки для отработки геоинформационных систем, построенных на использовании данных дистанционного зондирования Земли в Республике Беларусь,- Березинский биосферный заповедник, национальные парки «Нарочанский» и «Беловежская пуща». Там разрабатывают и применяют новые технологии, направленные на изучение и инвентаризацию биологического и ландшафтного разнообразия ООПТ, проводят мониторинг динамики
растительного покрова, лесохозяйственной деятельности, фитопатологической ситуации, лесных и торфяных пожаров и др. В рамках Государственной программы «Развитие системы особо охраняемых природных территорий Республики Беларусь на 20152019 гг.» создается единая серверная ГИС ООПТ для всех национальных парков и Березинского биосферного заповедника.
В рамках программы Союзного государства «Мо-ниторинг-СГ» реализуется проект по спутниковому наблюдению болот Березинского биосферного заповедника для их охраны и восстановления. В ходе проекта разработана методика организации и ведения баз спутникового мониторинга, в процессе подготовки - автоматические алгоритмы дешифровки данных со снимков. Сформирована ГИС ООПТ, позволяющая получать оперативную информацию о состоянии болот заповедника (рис. 2).
На основе космических снимков национального парка «Нарочанский» созданы тематические ГИС-кар-ты, которые используются специалистами учреждения для решения управленческих задач, оценки влияния рекреации на природные комплексы парка, наблюдения за изменениями в лесном фонде (рис. 3). Также идет работа над созданием многофункционального интерактивного картографического комплекса «Атлас национального парка «Нарочанский», охватывающего
все аспекты природоохранной и хозяйственной деятельности. В 2017 г. вышла работа «Растительность и биотопы национального парка «Нарочанский», которая обобщает результаты применения материалов ДЗЗ и геоинформационных технологий, а в 2018-м планируется издание аналогичной работы для национального парка «Беловежская пуща» (рис. 4).
В 2016 г. был заключен договор между национальным парком «Беловежская пуща» и предприятием «Геоинформационные системы» Национальной академии наук Беларуси на безвозмездное предоставление права использования материалов и данных Белорусской космической системы дистанционного зондирования Земли для научного обеспечения природоохранной деятельности и мониторинга управления ресурсами Беловежской пущи. Таким образом, специалисты национального парка получают актуальные космические снимки с БКА, кроме того, им будет передан пакет архивных снимков, сделанных КА ранее. На основе данных ДЗЗ специалисты НАН Беларуси осуществляют наполнение ГИС тематическими картами, которые характеризуют биологическое разнообразие данного заповедника.
Данные дистанционного зондирования широко применяются при разработке научных и технико-экономических обоснований, а также режимов охраны и использования более 25 ООПТ; разработке планов управления национальными парками, заказниками, Рамсарскими территориями; подготовке отчетов по оценке воздействия на окружающую среду и развитию системы мониторинга в 30-километровой зоне вокруг Белорусской АЭС; мониторинге торфяных месторождений (общей площадью более 50 тыс. га), где проведены мероприятия по повторному заболачиванию; исследовании биоразнообразия в труднодоступных и опасных регионах (30-километровая зона вокруг ЧАЭС, болота Полесья) (рис. 5, 6).
Реализуется киргизско-китайский проект по осуществлению мониторинга озера Иссык-Куль с помощью средств ДЗЗ.
Развитие ООПТ в государствах - участниках СНГ, внимание руководства этих стран к вопросам сохранения национальных природных богатств позволяют говорить о растущей востребованности использования данных космического дистанционного зондирования Земли при осуществлении мониторинга особо охраняемых природных территорий. Республика Беларусь, Российская Федерация, Республика
Рис. 3. Карта изменения лесного покрова территории национального парка «Нарочанский» за период 1985-2016 гг.
Азербайджан и Республика Казахстан обладают космическими аппаратами ДЗЗ, что создает основу для выполнения крупной межгосударственной инновационной программы мирового уровня в области глобального спутникового мониторинга ООПТ государств -участников СНГ. Этот опыт и технологии могут быть успешно распространены на мониторинг других важных, с точки зрения экологии, территорий.
В настоящее время под эгидой Межпарламентской ассамблеи СНГ и под руководством Исполкома СНГ ведется работа по созданию новой нормативной правовой основы сотрудничества государств -участников СНГ в области исследования и использования космического пространства в мирных целях,
Рис. 4. Карта биотопов в соответствии с общеевропейской системой ЕШ5 национального парка «Беловежская пуща»
Рис. 5. Геоботаническая карта зоны наблюдения БелАЭС - основа проектирования системы мониторинга растительного мира
что позволит направленно развивать сотрудничество в космической сфере. Но реально работающими эти документы станут только при заинтересованности государств - участников СНГ в реализации совместных космических проектов. Одним из таковых может стать создание Единой системы автоматизированного мониторинга ООПТ государств - участников СНГ, включая объекты, входящие в Список природного наследия ЮНЕСКО, с использованием космических ап паратов дистанционного зондирования Земли стран
Опыт белорусских и российских ученых позволяет говорить о большой эффективности применения космических средств для оперативного мониторинга состояния ООПТ. Первым шагом должна быть разработка концепции построения и создания Объединенной системы автоматизированного мониторинга особо охраняемых природных территорий Союзного государства (ОСАМ ООПТ СГ) с последующим выполнением системного проекта. Успешная его реализация станет основой для Единой системы автоматизированного мониторинга ООПТ государств - участников СНГ (ЕСАМ ООПТ СНГ). Это значительно повысит действенность сохранения живой природы Содружества, обеспечит специалистам-экологам наших стран оперативный доступ к информации о состоянии природных национальных парков, заповед-
Содружества.
Рис. 6. Оперативная оценка пожароопасности торфяных болот особо охраняемых природных территорий
Источник: earthengine.google.com
ников и заказников. В первую очередь система поспособствует повышению защиты трансграничных ООПТ. Основные задачи, которые может решать ЕСАМ
ООПТ СНГ:
• содействие в формировании международной системы экологической безопасности;
• укрепление межгосударственного сотрудничества в сфере обеспечения экологической безопасности и гармонизации экологического законодательства Союзного государства, государств - участников СНГ и стран - членов Совета Европы;
• повышение экологической эффективности экономик СНГ;
• выявление ценных природных территорий, нуждающихся в охране;
• взаимодействие со специализированными институтами Организации Объединенных Наций по вопросам, связанным с политикой в сфере экологической безопасности;
• выявление нарушений режима ООПТ (в том числе незаконной рубки леса, рыбной ловли, охоты, движения транспортных средств по заповедной территории, не связанного с деятельностью ООПТ, нелегального посещения зон заповедного режима, проведения несанкционированных поисковых работ, незаконного строительства и др.);
• создание цифровых карт высокого разрешения;
• составление архива снимков ДЗЗ;
• формирование картографического комплекта ООПТ;
• создание геоинформационных слоев (водного, лесного, экологического, застройки, историко-культурного);
• определение границ участков ООПТ, межевание;
• выявление мест скопления и контроль за состоянием животных в различные периоды года;
• обнаружение экологических нарушений на ООПТ (свалок мусора, незаконного строительства и проведения других несанкционированных работ);
• оценка состояния растительности;
• анализ повреждения лесных массивов вредителями и болезнями;
• мониторинг лесных пожаров;
• наблюдение и прогнозирование процессов заболачивания и опустынивания, засоления, всех видов карста, береговых геоморфологических процессов, степных пожаров и т.д.;
• выявление локальных источников загрязнения вод и почв, а также последствий их воздействия на экосистемы путем комплексного дешифрирования космических снимков высокого и среднего разрешения;
• повышение роли экологического воспитания и образования населения, продвижение идей здорового образа жизни;
• анализ и обобщение всех видов наблюдений;
• подготовка рекомендаций;
• решение оперативных вопросов.
Безусловно, создание такой системы требует значительных усилий, в первую очередь - разработки механизмов финансирования совместных проектов, передачи и обмена данными, обеспечения информационной безопасности. Однако опыт партнерства в рамках научно-технических программ Союзного государства позволяет говорить о реальной реализуемости подобного проекта.
Реализация сценариев по созданию ОСАМ ООПТ СГ и ЕСАМ ООПТ СНГ позволит обеспечить политический и экологический эффект для развития стран и повысит вклад государств - участников СНГ в институты и действующие соглашения ООН и ЮНЕСКО, международные конвенции по биологическому разнообразию и борьбе с опустыниванием, Рамочную конвенцию по климатическим изменениям, Киотский протокол, а также усилит экологическую безопасность стран Содружества.
Дмитрий Груммо,
заместитель директора по научной и инновационной работе Института экспериментальной ботаники НАН Беларуси, кандидат биологических наук
Денис Коробушин,
заместитель начальника отделения Центрального научно-исследовательского института машиностроения, профессор Академии военных наук, член-корреспондент Российской академии космонавтики им. К. Э. Циолковского, кандидат политических наук
Елена Малашенкова,
начальник лаборатории Центрального научно-исследовательского института машиностроения, Россия, г. Королев Московской обл.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Год экологии в России // http://ecoyear.ru.
2. Министерство природных ресурсов и экологии Российской Федерации // http://www.mnr.gov.ru.
3. Закон РФ «О космической деятельности» от 20.08.1993 г. № 5663-1 (в ред. Федерального закона от 13.07.2015 г. № 216-ФЗ).
4. Открытое а кционерное общество «Научно-производственная корпорация «РЕКОД» // http://rekod.ru.
5. «Инновационное агентство «Иннотер» // http://www.innoter.com.
ЕЪе^ http://innosfera.by/2018/10/Monitoring
