CC BY
126
ПРИМЕНЕНИЕ ГИС И 3D-ТЕХНОЛОГИЙ ПРИ РЕШЕНИИ ЗАДАЧ РАЦИОНАЛЬНОГО ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ
Наталья Леонидовна Сергеева-Альбова
Югорский НИИ информационных технологий, 628011, Россия, г. Ханты-Мансийск, ул. Мира, 151, заместитель директора, тел. 8 (3467) 35-90-00, e-mail: office@uriit.ru
Владимир Александрович Хамедов
Югорский НИИ информационных технологий, 628011, Россия, г. Ханты-Мансийск, ул. Мира, 151, руководитель центра Дистанционного зондирования Земли, тел. 8(3467) 35-91-41, e-mail: havl@uriit.ru
Виктор Владимирович Абрамчук
Югорский НИИ информационных технологий, 628011, Россия, г. Ханты-Мансийск, ул. Мира, 151, ведущий научный сотрудник лаборатории информационно-космических технологий, тел. 8(3467)359-061, e-mail: gak@uriit.ru
Рассматриваются вопросы создания технологии регионального мониторинга при решении задач рационального природопользования на основе геоинформационных технологий с использованием наземных и спутниковых данных.
Ключевые слова: Ханты-Мансийский автономный округ, технология мониторинга, геоинформационные системы (ГИС).
GIS AND 3D-TECHNOLOGIES APPLICATION FOR EFFICIENT NATURAL RESOURCES MANAGEMENT
Natalya L. Sergeyeva-Albova
Deputy director of Yugra Research Institute of Information Technologies, 628011, Russia, Khanty-Mansiysk, 151 Mira St., phone: 8 (3467) 359000, е-mail: office@uriit.ru
Vladimir A. Khamedov
Head of the Centre for the Earth Remote Sensing, Yugra Research Institute of Information Technologies, 628011, Russia, Khanty-Mansiysk, 151 Mira St., phone: 8 (3467)359141, e-mail: havl@uriit.ru
Victor V. Abramchuk
Main researcher, Laboratory for Space Information Technologies, Yugra Research Institute of Information Technologies, 628011, Russia, Khanty-Mansiysk, 151 Mira St., phone: . 8(3467)359-061, e-mail: gak@uriit.ru
The issues of regional monitoring technology establishment are considered. This is to be applied for rational natural resources management using the earth and satellite data.
Key words: Khanty-Mansi Autonomous Area, monitoring technology, GIS.
Одним из основных негативных факторов воздействия на природные ресурсы Ханты-Мансийского автономного округа является загрязнение земельных и водных ресурсов нефтью и нефтепродуктами. С каждым годом продолжается рост техногенной нагрузки на экосистемы - увеличивается
протяженность промышленных и инженерных коммуникаций, увеличивается количество промышленных площадок, появляются новые районы открытой добычи полезных ископаемых. В связи с этим необходим контроль за состоянием обустраиваемых территории с целью выявления возможных аварийных разливов нефти, контроля за проведением рекультивационных работ, целевого использования земель. В условиях труднодоступности большей части территории автономного округа наиболее эффективными являются дистанционные методы контроля.
Эффективность мер по снижению негативного воздействия нефтедобычи на природные ресурсы во многом зависит от оперативности получения и использования информации о текущем состоянии природных ресурсов. Очевидно, что для оперативного получения информации необходима многоуровневая система мониторинга, основанная на совместных наземных и дистанционных (авиационных, спутниковых) наблюдениях с применением современных ГИС
и 3Б-технологий.
Авторами рассматриваются вопросы создания технологии регионального мониторинга при решении задач рационального природопользования на основе геоинформационных технологий с использованием наземных и спутниковых данных.
Технология мониторинга основана на комплексом использовании тематических баз данных о состоянии природных ресурсов, баз картографических данных, спутниковых данных, программном обеспечении ГИС, а также прикладных программ анализа изменения состояния территории округа в условиях воздействия природных и антропогенных факторов. Основными задачами мониторинга являются выявление и анализ негативных воздействий на природные ресурсы, оценка ущерба от негативного воздействия и незаконного использования лесных ресурсов.
Помимо проведения оперативной съемки для получения информации о текущем состоянии природных ресурсов, технология предполагает использование архивной информации за последние десятилетия для анализа длительных во времени процессов воздействия. В ЮНИИ ИТ накоплен архив космических снимков территорий таежной зоны Западной Сибири и Урала общим объемом более 20 Тбайт.
На рис. 1 представлена структура геопортала информационных ресурсов ЮНИИ ИТ, доступного по адресу www.geo.uriit.ru.
В качестве примера организации технологии мониторинга, на рис. 2 приведена обобщенная структурная схема системы мониторинга лесов, ориентированной на использование современных программных средств геоинформационных систем (ГИС) ERDAS Imagine, ArcGIS и др. В состав системы мониторинга входят следующие компоненты: база данных о
лесотаксационных характеристиках тестовых участков лесной территории и об уровнях воздействия на лесные комплексы природных и антропогенных факторов, база картографических данных, база спутниковых данных, а также прикладные программы анализа и прогноза изменения состояния лесов в условиях воздействия природных и антропогенных факторов.
Рис. 1. Структурная схема геопортала ЮНИИ ИТ
База картографических данных включает набор цифровых карт породного состава лесов, гидрографической сети, населенных пунктов, инфраструктуры и др. Наиболее важными для оценки состояния лесных экосистем в системе мониторинга лесных ресурсов региона являются цифровые карты породного состава лесов и карты пожарной опасности. Методические вопросы создания карт породного состава лесов на основе космических снимков разработаны авторами и изложены в ряде публикаций. В частности, в [1-3] изложена методика построения карты породного состава лесов, основанная на использовании спутниковых снимков среднего и высокого пространственного разрешения.
Для создания цифровой карты лесов региона [4] использовались широко доступные космические снимки ЬапёБа1-7 с пространственным разрешением 30 м. Классификация была выполнена по алгоритму ЗОБАТА с использованием данных трех спектральных каналов с длинами волн 0,76-0,90 мкм, 0,63-0,69 мкм, 0,52-0,60 мкм.
База атрибутивных База картографических База спутниковых
данных УС данных УС данных
Общее
программное
обеспечение
Прикладное
программное
обеспечение
Рис. 2. Обобщенная схема структуры системы мониторинга лесов
База картографических данных
В рамках решения задачи оценки состояния лесных экосистем и создания системы мониторинга состояния лесных ресурсов на основе геоинформационных технологий, наземных и спутниковых данных авторами были получены следующие результаты:
1. Разработана структура системы мониторинга состояния лесов в условиях воздействия природных и антропогенных факторов.
2. Определены совокупности показателей состояния лесных ресурсов и связей между ними и создана база атрибутивных данных о лесных ресурсах региона.
3. Создана база картографических данных для системы мониторинга лесов ХМАО с использованием разработанных методик создания цифровой карты породного состава лесов на основе спутниковых снимков и цифровой карты пожарной опасности лесных выделов на основе базы атрибутивных данных.
4. Разработаны требования к выбору спектральных каналов и пространственному разрешению спутниковых снимков для выявления негативных воздействий антропогенных и природных факторов на лесную растительность. На основе требований определен состав базы спутниковых данных.
5. Определен состав общего и прикладного программного обеспечения, необходимого для функционирования системы мониторинга состояния лесов.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Хамедов В.А., Копылов В.Н., Полищук Ю.М., Шимов С.В. Применение информационно-космических технологий в лесном хозяйстве // Матер. 4-ой Междун. конф. «Аэрокосмические методы и геоинформационные технологии в лесоведении и лесном хозяйстве» (Москва, 17-19 апреля 2007г.). - М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2007. -. С. 81-83.
2. Копылов В.Н., Полищук Ю.М., Хамедов В.А. Синтез оптических и радиолокационных космических снимков при решении задачи оперативного обнаружения лесных гарей // Матер. 3-го Междун. научн. конгресса «Гео-Сибирь-2007» (Новосибирск, 2527 апреля 2007г.). -Новосибирск: СГГА, 2007. -. С. 157-161.
3. Копылов В.Н., Полищук Ю.М., Хамедов В.А. Геоинформационная технология оценки последствий лесных пожаров с использованием данных дистанционного зондирования // Геоинформатика, 2006.- №1.- С. 56-61.
4. Хамедов В.А., Копылов В.Н., Полищук Ю.М., Шимов С.В., Сугаипова А.Н. Создание карты лесов Ханты-Мансийского округа на основе космических снимков среднего разрешения // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса: Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов. Выпуск 6. Том II. - М.: ООО «Азбука-2000», 2009. - С. 474-478.
© Н.Л. Сергеева-Альбова, В.А. Хамедов, В.В. Абрамчук, 2013
