Архив
Том 20, 2023
Том 19, 2022
Том 18, 2021
Том 17, 2020
Том 16, 2019 г.
Том 15, 2018 г.
Том 14, 2017 г.
Том 13, 2016 г.
Том 12, 2015 г.
Том 11, 2014 г.
Том 10, 2013 г.
Том 9, 2012 г.
Том 8, 2011 г.
Том 7, 2010 г.
Выпуск 6, 2009 г.
Выпуск 5, 2008 г.
Выпуск 4, 2007 г.
Выпуск 3, 2006 г.
Выпуск 2, 2005 г.
Выпуск 1, 2004 г.
Поиск
Найти:
Подписка/отписка
на рассылку новостей
ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19. № 1. С. 193-213

Возможности организации долговременного дистанционного мониторинга крупных источников антропогенных загрязнений для оценки их влияния на окружающую среду

E.А. Лупян 1 , А.М. Константинова 1 , А.В. Кашницкий 1 , Д.М. Ермаков 1, 2 , В.П. Саворский 2 , О.Ю. Панова 2 , А.А. Бриль 1 
1 Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
2 Фрязинский филиал Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН, Фрязино, Московская обл., Россия
Одобрена к печати: 16.03.2022
DOI: 10.21046/2070-7401-2022-19-1-193-213
Изучение влияния крупных источников антропогенных загрязнений (КИАЗ) на окружающую среду и организация мониторинга данного влияния представляется важной и актуальной задачей. В то же время в случае, когда требуется осуществлять контроль КИАЗ, которые могут оказывать влияние на значительные территории (сотни квадратных километров), решение этих задач практически невозможно без использования дистанционных, в первую очередь спутниковых, методов, позволяющих получать однородную объективную информацию о состоянии таких территорий. Огромная часть территорий, находящихся в зоне влияния КИАЗ в России, малонаселённая и труднодоступная, поэтому получение постоянной информации об их состоянии фактически невозможно без использования спутниковых наблюдений. В силу этого в последние годы начали активно развиваться методы и подходы, ориентированные на возможности организации дистанционного мониторинга регионов расположения КИАЗ для оценки их влияния на окружающую среду. Также активно разрабатывались методы организации обработки спутниковых данных, с использованием которых может быть организован постоянный мониторинг зон влияния КИАЗ на окружающую среду. Это в перспективе должно позволить организовывать автоматизированный долговременный дистанционный мониторинг КИАЗ. В настоящей работе представлены основные возможности организации такого мониторинга, описана созданная на основе ЦКП «ИКИ-Мониторинг» (http://ckp.geosmis.ru) экспериментальная система дистанционного мониторинга районов расположения различных КИАЗ и на примере комплексного анализа воздействия Качканарского горно-обогатительного комбината на окружающий его регион представлены возможности имеющихся подходов анализа спутниковых данных и созданной экспериментальной системы.
Ключевые слова: источники антропогенных загрязнений, техногенные отходы, отвалы, дистанционный мониторинг, растительные объекты, водные объекты, контрольные участки, спектральные индексы, центр коллективного пользования «ИКИ-Мониторинг»
Полный текст

Список литературы:

  1. Абраменко А. В. Комплексная характеристика состояния природной среды городского округа Качканар Свердловской области и ее изучение во внеурочной деятельности с обучающимися: Выпускная квалификационная работа. Екатеринбург: УГПУ, 2019. 57 с.
  2. Алексеев Ю. В. Тяжелые металлы в агроландшафте: научно-практич. пособие. СПб.: ПИЯФ РАН, 2008. 216 с.
  3. Барталев С. А., Егоров В. А., Жарко В. О., Лупян Е. А., Плотников Д. Е., Хвостиков С. А. Состояние и перспективы развития методов спутникового картографирования растительного покрова России // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12. № 5. С. 203–221.
  4. Барталев С. А., Егоров В. А., Жарко В. О., Лупян Е. А., Плотников Д. Е., Хвостиков С. А., Шабанов Н. В. Спутниковое картографирование растительного покрова России. М.: ИКИ РАН, 2016. 208 c.
  5. Березина О. А., Шихов А. Н., Абдуллин Р. К. Применение многолетних рядов данных космической съёмки для оценки экологической ситуации в угледобывающих районах (на примере ликвидированного Кизеловского угольного бассейна) // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 2. С. 144–158.
  6. Бузников А. А., Тимофеев А. А. Региональный экологический мониторинг: метод и аппаратно-программный комплекс для дистанционной оценки загрязнения индикаторных видов растительности тяжёлыми металлами // Региональная экология. 2010. № 3(29). С. 9–17.
  7. Горный В. И., Крицук С. Г., Латыпов И. Ш. Термодинамический подход для дистанционного картографирования нарушенности экосистем // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2011. Т. 8. № 2. С. 179–194.
  8. Горный В. И., Крицук С. Г., Латыпов И. Ш., Храмцов В. Н. Верификация крупномасштабных карт термодинамического индекса нарушенности экосистем // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2013. Т. 10. № 4. С. 201–212.
  9. Горный В. И., Киселев А. В., Крицук С. Г., Латыпов И. Ш., Тронин А. А. Термодинамический подход к спутниковому картированию накопленного экологического ущерба лесных экосистем // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 4. С. 124–136. DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-4-124-136.
  10. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Свердловской области в 2015 году» / М-во природных ресурсов и экологии Свердловской обл. Екатеринбург, 2016. 312 с.
  11. Государственный доклад «О состоянии окружающей среды на территории Свердловской области в 2020 году» / М-во природных ресурсов и экологии Свердловской обл. Екатеринбург, 2021. 329 с.
  12. Григорьева О. В., Дроздова И. В., Шилин Б. В. Экспериментальное обоснование возможностей видеоспектральной дистанционной индикации кратковременного стресса растительности // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 7. С. 78–88. DOI: 10.21046/2070-7401-2018-15-7-78-88.
  13. Ермаков Д. М., Деменев А. Д., Мещерякова О. Ю., Березина О. А. Особенности разработки регионального водного индекса для мониторинга воздействия изливов кислых шахтных вод на речные системы // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 6. С. 222–237. DOI: 10.21046/2070-7401-2021-18-6-222-237.
  14. Калабин Г. В., Евдокимова Г. А., Горный В. И. Оценка динамики растительного покрова нарушенных территорий в процессе снижения воздействия комбината «Североникель» на окружающую среду // Горный журн. 2010. № 2. C. 74–77.
  15. Калабин Г. В., Моисеенко Т. И., Горный В. И., Крицук С. Г., Соромотин А. В. Спутниковый мониторинг реакции растительного покрова на воздействие предприятия по освоению золоторудного месторождения «Олимпиада», отрабатываемого открытым способом // Физико-техн. проблемы разработки полезных ископаемых. 2013. № 1. C. 177–184.
  16. Калабин Г. В., Горный В. И., Крицук С. Г. Спутниковый мониторинг реакции растительного покрова на воздействие предприятия по освоению Сорского медно-молибденового месторождения // Физико-техн. проблемы разработки полезных ископаемых. 2014. № 1. С. 153–161.
  17. Калабин Г. В., Горный В. И., Крицук С. Г. Оценка состояния окружающей среды территории Качканарского ГОКа по данным спутникового мониторинга // Физико-техн. проблемы разработки полезных ископаемых. 2016. № 2. С. 179–187.
  18. Калабин Г. В., Горный В. И., Давидан Т. А., Крицук С. Г., Тронин А. А. Реакция тундровой экосистемы на снятие техногенной нагрузки со стороны рудника «Валькумей» // Физико-техн. проблемы разработки полезных ископаемых. 2018. № 2. C. 146–153.
  19. Константинова А. М., Балашов И. В., Кашницкий А. В., Лупян Е. А. Унифицированная технология дистанционного мониторинга природных и антропогенных объектов // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 4. С. 41–52. DOI: 10.21046/2070-7401-2021-18-4-41-52.
  20. Крицук С. Г., Горный В. И., Калабин Г. В., Латыпов И. Ш. Закономерности сезонных циклов вегетационного индекса экосистем в районе Сорского горно-металлургического комплекса // Современные проблемы дистанционного зондирования земли из космоса. 2013. Т. 10. № 1. С. 228–237.
  21. Лупян Е. А., Прошин А. А., Бурцев М. А., Кашницкий А. В., Балашов И. В., Барталев С. А., Константинова А. М., Кобец Д. А., Мазуров А. А., Марченков В. В., Матвеев А. М., Радченко М. В., Сычугов И. Г., Толпин В. А., Уваров И. А. Опыт эксплуатации и развития центра коллективного пользования системами архивации, обработки и анализа спутниковых данных (ЦКП «ИКИ-Мониторинг») // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 3. С. 151–170. DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-3-151-170.
  22. Лупян Е. А., Константинова А. М., Балашов И. В., Кашницкий А. В., Саворский В. П., Панова О. Ю. Разработка системы анализа состояния окружающей среды в зонах расположения крупных промышленных объектов, хвостохранилищ и отвалов // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 7. С. 243–261. DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-7-243-261.
  23. Лупян Е. А., Прошин А. А., Бурцев М. А., Кашницкий А. В., Балашов И. В., Барталев С. А., Бриль А. А., Егоров В. А., Жарко В. О., Константинова А. М., Кобец Д. А., Мазуров А. А., Марченков В. В., Матвеев А. М., Миклашевич Т. С., Плотников Д. Е., Радченко М. В., Стыценко Ф. В., Сычугов И. Г., Толпин В. А., Уваров И. А., Хвостиков С. А., Ховратович Т. С. Система «Вега-Science»: особенности построения, основные возможности и опыт использования // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 6. С. 9–31. DOI: 10.21046/2070-7401-2021-18-6-9-31.
  24. Саворский В. П., Лупян Е. А., Горный В. И., Ермаков Д. М., Панова О. Ю., Константинова А. М. Методы и инструменты анализа данных ДЗЗ для выявления изменений растительного покрова, вызванных техногенными отходами и отвалами // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 6. С. 31–47. DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-6-31-47.
  25. Титов А. Ф., Казнина Н. М., Таланова В. В. Тяжелые металлы и растения. Петрозаводск: Карельский науч. центр РАН, 2014. 194 с.
  26. Cleugh H. A., Leuning R., Mu Q., Running S. W. Regional evaporation estimates from flux tower and MODIS satellite data // Remote Sensing of Environment. 2007. V. 106. P. 285–304.
  27. Copernicus Sentinel-5P data products. TROPOMI Level 2 Ultraviolet Aerosol Index products. Version 01 / European Space Agency. 2018. https://doi.org/10.5270/S5P-0wafvaf.
  28. Copernicus Sentinel-5P data products. TROPOMI Level 2 Carbon Monoxide total column products. Version 02 (2021а) / European Space Agency. 2021. https://doi.org/10.5270/S5P-bj3nry0.
  29. Copernicus Sentinel-5P data products. TROPOMI Level 2 Nitrogen Dioxide total column products. Version 02 (2021b) / European Space Agency. 2021. https://doi.org/10.5270/S5P-9bnp8q8.
  30. Feng L., Hu C., Chen X., Cai X., Tian L., Chen L. Human induced turbidity changes in Poyang Lakebetween 2000 and 2010: Observations from MODIS // J. Geophysical Research. 2012. V. 117. No. C7. https://doi.org/10.1029/2011JC007864.
  31. Feyisa G. L., Meilby H., Fensholt R., Proud S. R. Automated water extraction index: a new technique for surface water mapping using Landsat imagery // Remote Sensing of Environment. 2014. V. 140. P. 23–35. https://doi.org/10.1016/j.rse.2013.08.029.
  32. Fisher A., Flood N., Danahe T. Comparing Landsat water index methods for automated water classification in eastern Australia // Remote Sensing of Environment. 2016. V. 175. P. 167–182. DOI: 10.1016/j.rse.2015.12.055.
  33. Follette-Cook M., Gupta P. Remote Sensing of Trace Gases // NASA Remote Sensing for Air Qualty Applications. March 20–23, 2018, Jakarta, Indonesia. 2018. 51 p.
  34. Gao B. C. A normalized difference water index for remote sensing of vegetation liquid water from space // Imaging Spectrometry. 1995. V. 2480. P. 225–236. https://doi.org/10.1016/S0034-4257(96)00067-3.
  35. Gornyy V. I., Kritsuk S. G., Latypov I.Sh. Remote Mapping of Thermodynamic Index of Ecosystem Health Disturbance // J. Environmental Protection. 2010. V. 1. P. 242–250.
  36. Hu C. A novel ocean color index to detect floating algae in the global oceans // Remote Sensing of Environment. 2009. V. 113. P. 2118–2129. https://doi.org/10.1016/j.rse.2009.05.012.
  37. Hu M., Ma R., Cao Z., Xiong J., Xue K. Remote Estimation of Trophic State Index for Inland Waters Using Landsat-8 OLI Imagery // Remote Sensing. 2021. V. 13. Art. No. 1988. 24 p. DOI: 10.3390/rs13101988.
  38. Khudsar T., Mahmooduzzafar I. M., Sairam R. K. Zinc-induced changes in morpho-physiological and biochemical parameters in Artemisia annua // Biologia Plantarum. 2004. V. 48. No. 2. P. 255–260.
  39. Krupa S. G., Arndt U., Dempster J. P., Manning W. J. The Hohenheim long-term experiment: Effects of ozone, sulphur dioxide and simulated acidic precipitation on Tree Species in a Microcosm // Environmental Pollution. 1990. V. 68. No. 3–4. P. 193–481.
  40. Loupian E. A., Bourtsev M. A., Proshin A. A., Kashnitskii A. V., Balashov I. V., Bartalev S. A., Konstantinova A. M., Kobets D. A., Radchenko M. V., Tolpin V. A., Uvarov I. A. Usage Experience and Capabilities of the VEGA-Science System // Remote Sensing. 2022. V. 14. No. 1. Art. No. 77. 19 p. https://doi.org/10.3390/rs14010077.
  41. McFeeters S. K. The use of the normalized difference water index (NDWI) in the delineation of open water features // Intern. J. Remote Sensing. 1996. V. 17. No. 7. P. 1425–1432. https://doi.org/10.1080/01431169608948714.
  42. Mustafa T. M., Modher H., Hassoon K. I., Abd M. H. Using water indices (NDWI, MNDWI, NDMI, WRI AND AWEI) to detect physical and chemical parameters by apply remote sensing and GIS techniques // Intern. J. Research — IJRG. 2017. V. 5. No. 10. P. 117–128. https://doi.org/10.5281/zenodo.1040209.
  43. Pahlevan N., Ackleson S., Shaeffer B. Toward a satellite-based monitoring system for water quality // EOS: Trans. American Geophysical Union. 2018. V. 99. DOI: 10.1029/2018EO093913.
  44. Papathanaopoulou E., Simis S. Satellite-assisted monitoring of water quality to support the implementation of the Water Framework Directive // EOMORES white paper. 2019. 28 p. DOI: 10.5281/zenodo.3463050.
  45. Romanowska E., Igamberdiev A. V., Parys E., Gardeström P. Stimulation of respiration by Pb2+ in detached leaves and mitochondria of C3 and C4 plants // Physiologia Plantarum. 2002. V. 116. No. 2. P. 148–154. DOI: 10.1034/j.1399-3054.2002.1160203.x.
  46. Running S., Mu Q., Zhao M. MOD16A2 MODIS/Terra Net Evapotranspiration 8-Day L4 Global 500m SIN Grid V006 / NASA EOSDIS Land Processes DAAC. 2017. DOI: 10.5067/MODIS/MOD16A2.006.
  47. Vassilev A., Berova M., Zlatev Z. Influence of Cd2+ on growth, chlorophyll content, and water relations in young barley plants // Biologia Plantarum. 1998. V. 41. No. 4. P. 601–606.
  48. Wang X., Yang W. Water quality monitoring and evaluation using remote sensing techniques in China: a systematic review // Ecosystem Health and Sustainability. 2019. V. 5. No. 1. P. 47–56. https://doi.org/10.1080/20964129.2019.1571443.
  49. Xu H. Modification of normalised difference water index (NDWI) to enhance open water features in remotely sensed imagery // Intern. J. Remote Sensing. 2006. V. 27(14). P. 3025–3033. DOI: 10.1080/01431160600589179.
  50. Zhang K., Thapa B., Ross M., Gann D. Remote sensing of seasonal changes and disturbances in mangrove forest: a case study from South Florida // Ecosphere. 2016. V. 7(6). P. 1–23.
  51. Zhang T., Ren H., Qin Q., Zhang C., Sun Y. Surface water extraction from Landsat 8 OLI imagery using the LBV transformation // IEEE J. Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing. 2017. V. 10(10). P. 4417–4429. DOI: 10.1109/JSTARS.2017.2719029.