Создать PDF Рекомендовать Распечатать

К методике контроля за объектами отложенного экологического ущерба

Экономика природопользования | (84) УЭкС, 11(2)/2015 Прочитано: 7045 раз
(0 Голосов:)
  • Автор (авторы):
    Румянцев Владислав Александрович, Поздняков Шамиль Рауфович, Чичкова Елена Федоровна, Дудаков Михаил Олегович, Батаршина Альфия Рагибовна
  • Дата публикации:
    12.11.15
  • ВУЗ ИЛИ ОРГАНИЗАЦИЯ:
    АНО ДПО «ИПК «Прикладная экология»
    СПбНЦ РАН

К методике контроля за объектами отложенного экологического ущерба

By the method of control of the objects of deferred environmental damage

Румянцев Владислав Александрович

Rumyantsev Vladislav Aleksandrovich

академик РАН, д.г.н., г.н.с.

СПбНЦ РАН, Институт озероведения РАН

rum.ran@mail.ru

Поздняков Шамиль Рауфович

Pozdnyakov Shamil Raufovich

 д.г.н., директор ИНОЗ РАН

СПбНЦ РАН, Институт озероведения РАН

tbgmaster@mail.ru

Чичкова Елена Федоровна

Chichkova Elena Fedorovna

к.г.н., с.н.с.

СПбНЦ РАН, ЦНИИ Робототехники и технической кибернетики chichkova@rtc.ru

Дудаков Михаил Олегович

Dudakov Mikhail Olegovich

ведущий специалист, инженер  

СПбНЦ РАН, Институт озероведения РАН

lake@limno.org.ru

Батаршина Альфия Рагибовна

Batarchina Al’fiya Ragibovna

вед. специалист

СПбНЦ РАН

alla-bat@mail.ru

Цветков Владимир Юрьевич

Tsvetkov Vladimir Juryevich

д.г.н., профессор, ректорАНОДПО «ИПК «Прикладнаяэкология»

АНОДПО «ИПК «Прикладнаяэкология»

vtsvetkov@mail.ru

Анохин Владимир Михайлович

Anokhin Vladimir Mikhailovich

д.г.н., в.н.с.

СПбНЦ РАН

  vladanokhin@yandex.ru

Аннотация

Проблема объектов отложенного экологического ущерба приобретает катастрофический характер. Методика контроля возникновения, развития и состояния этих объектов разработана в ИНОЗ РАН. Методика предусматривает использование космических данных, съемку объектов с воздуха с применением беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) и наземную съемку. В процессе полевых работ в приладожье в 2015 г. эта методика была опробована и признана пригодной для контроля за объектами отложенного экологического ущерба.

Annotation

The problem of objects of deferred environmental damage becomes catastrophic. Methods of controlling the origin, development and status of these objects is developed in the Insitute of Limnology RAS. The technique involves the use of space-based data, aerial photography with unmanned aerial vehicles and ground surveys. During fieldwork in the Lake Ladoga in 2015, this technique has been tested and found suitable for the control of objects of deferred environmental damage.

Ключевые слова

Методика, контроль, космическая информация, аэрофотосъемка, экологический ущерб.

Keywords

Technique, control, satellite data, aerial photography, and environmental damage.

Введение

Проблемы объектов накопленного (отложенного) экологического ущерба, к которым относятся хвостохранилище предприятий, полигоны промышленных отходов, бесхозные хранилища пестицидов, удобрений, навоза, санкционированные и несанкционированные свалки бытовых отходов и т.д. из-за постоянного роста их числа и объемов приобретает катастрофический характер, объекты часто содержат опасные химические соединения, представляющие угрозу для здоровья населения и жизни наземных и водных экосистем. Об этом неоднократно упоминалось в выступлениях руководителей федеральных и региональных органов, но несмотря на это положение дел практически не меняется.

Одна из причин неблагоприятного положения заключается в том, что на сегодняшний день отсутствует методика контроля за возникновением, развитием и состоянием объектов накопленного экологического ущерба. Сложность создания системы контроля заключается в том, что объекты разбросаны на огромных территориях часто в удалении от населенных пунктов на плохо просматриваемой местности и доступности, исключающих возможность контроля за счет использования только наземных средств. Для организации эффективного контроля за объектами накопленного экологического ущерба, обеспечивающего возможность принятия оперативных и адекватных мер, необходима система, базирующая на триаде методов наблюдений, а именно, космических, аэробеспилотных и наземных.

Предлагаемые методические приемы

Использование космической информации позволяет получать представление об общем количестве и месторасположении объектов, объеме и виде отходов. Однако получаемая с помощью космических средств информация может иметь неоднозначный характер. Чтобы избежать ошибочного решения в этих случаях требуется ее дополнительное подтверждение. Также не полностью идентифицируемые объекты для определения своего статуса или отклонения требуют информации, получаемой с помощью других средств наблюдений. В этом случае наиболее целесообразным является применение беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Обеспечивая видеосъемку с небольшой высоты они позволяют окончательно решать, является ли «подозреваемый» участок поверхности действительно объектом накопленного экологического ущерба или это антропогенно нарушенный, но без отходов участок земли. Кроме того БПЛА дают возможность определить пути стекания жидких отходов или фильтратов с поверхностным стоком во время дождей или снеготаяния.

Наземная съемка необходима, прежде всего, для определения состава накопленных на объекте отходов и степени их экологической опасности и угрозы для здоровья местных жителей. Кроме того, на основе наземных съемок осуществляется выбор реперных объектов для отработки методики дешифрования данных космической съемки.

В 2015 году нами были продолжены работы по разработке методики оценки состояния объектов накопленного экологического ущерба в береговой зоне Ладожского озера, на базе совместного использования данных дистанционного зондирования Земли, включающего космическую съемку и съемку с беспилотного летательного аппарата, и наземных съемок. При этом основное внимание обращалось на полигоны твердых бытовых отходов и несанкционированные свалки и карьеры. Для этой цели использовались данные съемок космическим аппаратом RapidEye за 2012-2013 годы.

На рисунке (1) представлена мозаика снимков RapidEye за 2013 г. на основе которой производилось дешифрирование на предмет обнаружения и идентификации свалок и карьеров. Проведенные исследования показали, что схожими спектральными характеристиками (повышенная яркость в видимом диапазоне) кроме свалок бытовых отходов (бумага, пластик, битое стекло), обладают также некоторые объекты инфраструктуры (бетон, железо, асфальт) и карьеры. Поэтому распознавание такого рода свалок в автоматическом режиме при помощи классификационных методов не представляется возможным. Дешифрирование снимков производилось визуальным способом по следующей методике:

1)                Отбирались яркие зоны на снимках (высокие коэффициенты отражения в красном, зеленом и голубом каналах).

2)                Отбирались менее отражающие зоны, претендующие на сельскохозяйственные, и промышленные свалки (по текстурным признакам - зернистая текстура, образующаяся за счет неровностей поверхности свалок).

3)                Проверялась форма зон (обычно свалки достаточно компактны, полигоны ТБО имеют прямоугольную форму и четко очерчены водосточными канавами). 

4)                Учитывалось месторасположение (несанкционированные свалки расположены вдоль дорог и, как правило, отделены от дорог лесной полосой; иногда свалки расположены на карьерах или вблизи карьеров из-за подъездных дорог и хорошей доступности; рядом со свалками должны находиться города, поселки, садоводства).

5)                Учитывалось наличие вблизи потенциальной свалки водного объекта (по тематическому заданию требовалось произвести отбор проб воды на токсикологический анализ).

1

Рисунок 1 - Базовый слой проекта «Ladoga» геопортала ЦНИИ РТК GeoMixer «RapidEye 2013» - мозаика снимков КА RapidEye за июль – август 2013, прибрежная зона Ладожского озера.

 В результате для территории южного побережья Ладожского озера были определены 15 целеуказаний (рисунок 2) для проведения маршрутных исследований и съемки БПЛА. К потенциально опасным объектам по результатам дешифрирования были отнесены карьеры, свалки и полигоны ТБО.

2

Рисунок 2 - Векторный слой (точки синего цвета) возможного расположения свалок.

В июне 2015 года была проведена серия полевых выездов. Основная задача маршрутных исследований заключалась в верификации данных космического дешифровании свалок.

Из 15 маршрутных описаний мест целеуказаний не правильно были распознаны три точки. Ложные целеуказания по точкам объяснялись схожестью грунтовых площадок у дорог по качеству покрытия, размерам и форме с небольшими свалками. Целеуказание по одной точке было дано ошибочно, образец будет введен в таблицу диагностических признаков, как вспаханное поле или поле под паром. Накопление ошибочных данных в таблице диагностических признаков свалок/карьеров является частью методики распознавания. Достаточное количество образцов диагностических признаков позволит избежать подобных ошибок при определении свалок в будущем.

3

Рисунок 3 -  Поле под паром.

В 2015 году также были выполнены маршрутные аэрофотосъемки с БПЛА в южной водосборной зоне Ладожского озера.

Исходное изображение с БПЛА представляет собой файл формата JPG без географической привязки и ориентации на север. Операция проведения геопривязки выполнялась посредством программного обеспечения (ПО) ERDAS Imagine. Использовался инструмент «Geometric Correction» - «Polynomial» - «Keyboard only», в котором посредством ручной постановки опорных точек и задания их координат рассчитывается модель пересчета файловых пиксельных координат в координаты на местности. В качестве опорных точек выбираются объекты, координаты которых доподлинно известны. Для снимков высокого пространственного разрешения в качестве таковых могут служить здания и сооружения, пересечения дорог, посаженные в определенном порядке деревья и др. Постановка координат для опорных точек осуществлялась в проекции Pulkovo-1942, имеющей минимальные искажения для Ленинградской области. В качестве выходной проекции была выбрана географическая, как более распространенная и унифицированная. Результирующий геопривязанный растр в формате IMG или GeoTIFF размещался в геопортале отдельным слоем данных.

В результате проведенного аэрокосмического контроля состояния южных берегов Ладожского озера в 2015 году были обнаружены опасные природно-техногенные объекты: полигоны ТБО, несанкционированные свалки и карьеры, часть из которых показана на рис. 4 -6.

 

а)  41                                                 

 б)   5

Рисунок 4. - Изменения  на полигоне ТБО п. Сясьстрой по данным космической съемки RapidEye  2012 (а)) и 2013  (б)) годов.

                  а)6

                   б)7

Рисунок 5. - Изменения  на полигоне ТБО п. Сясьстрой  по данным аэросъемки 2014 (а)) и 2015 (б)) годов.

8

Рисунок 6. – Свалка у дороги, вблизи реки Бозловка

Заключение

Подводя итог, следует сказать, что результаты работ 2015 под твердили возможность и эффективность совместного использования космических, аэробеспилотных и наземных средств для контроля за объектами накопленного экологического ущерба. Последующие работы в этом направлении позволяют создать эффективную методику контроля, которая несомненно найдет широкое применение на практике.

Библиографический список

1       Румянцев В.А., Поздняков Ш.Р., Чичкова Е.Ф., Уличев В.И.. Основы методики контроля над  объектами накопленного экологического ущерба // Перспективные направления развития науки   в Петербурге.  - СПб.: Санкт-Петербургский    научный центр РАН, 2015. -  С. 253-265.

2       Уличев В.И.,  Чичкова Е.Ф.,  Дудаков М.О. Экологический контроль прибрежной части Ладожского озера на основе космического зондирования Земли и наблюдений с применением беспилотного летательного аппарата // География: Развитие науки и образования: Коллективная монография по материалам международной научно-практической конференции LXVIII Герценовские чтения – СПб.: РГПУ им. А.И.Герцена, 2015. – С. 208-212.

 3       Уличев В.И., Чичкова Е.Ф., Дудаков М.О. Методика оценки экологического состояния водосбора Ладожского озера на основе космических съёмок и тестовых наблюдений с помощью беспилотного летательного аппарата // Фундаментальные проблемы воды и водных ресурсов:  Труды Четвёртой Всероссийской конференции с международным участием. -  М.: ИВП РАН, 2015. – С. 454-456.

  vakperechen

ОБНОВЛЕННЫЙ СПИСОК ВАК 2016 г.
ОТ 19.04.2016  >> ПРОСМОТРЕТЬ
tass
 
ПО ВОПРОСАМ ПУБЛИКАЦИИ СТАТЕЙ И СОТРУДНИЧЕСТВА ОБРАЩАЙТЕСЬ:
skype SKYPE: vak-uecs
e-mail
MAIL: info@uecs.ru
phone
+7 (928) 340 99 00
 

АРХИВ НОМЕРОВ

(01) УЭкС, 1/2005
(02) УЭкС, 2/2005
(03) УЭкС, 3/2005
(04) УЭкС, 4/2005
(05) УЭкС, 1/2006
(06) УЭкС, 2/2006
(07) УЭкС, 3/2006
(08) УЭкС, 4/2006
(09) УЭкС, 1/2007
(10) УЭкС, 2/2007
(11) УЭкС, 3/2007
(12) УЭкС, 4/2007
(13) УЭкС, 1/2008
(14) УЭкС, 2/2008
(15) УЭкС, 3/2008
(16) УЭкС, 4/2008
(17) УЭкС, 1/2009
(18) УЭкС, 2/2009
(19) УЭкС, 3/2009
(20) УЭкС, 4/2009
(21) УЭкС, 1/2010
(22) УЭкС, 2/2010
(23) УЭкС, 3/2010
(24) УЭкС, 4/2010
(25) УЭкС, 1/2011
(26) УЭкС, 2/2011
(27) УЭкС, 3/2011
(28) УЭкС, 4/2011
(29) УЭкС, 5/2011
(30) УЭкС, 6/2011
(31) УЭкС, 7/2011
(32) УЭкС, 8/2011
(33) УЭкС, 9/2011
(34) УЭкС, 10/2011
(35) УЭкС, 11/2011
(36) УЭкС, 12/2011
(37) УЭкС, 1/2012
(38) УЭкС, 2/2012
(39) УЭкС, 3/2012
(40) УЭкС, 4/2012
(41) УЭкС, 5/2012
(42) УЭкС, 6/2012
(43) УЭкС, 7/2012
(44) УЭкС, 8/2012
(45) УЭкС, 9/2012
(46) УЭкС, 10/2012
(47) УЭкС, 11/2012
(48) УЭкС, 12/2012
(49) УЭкС, 1/2013
(50) УЭкС, 2/2013
(51) УЭкС, 3/2013
(52) УЭкС, 4/2013
(53) УЭкС, 5/2013
(54) УЭкС, 6/2013
(55) УЭкС, 7/2013
(56) УЭкС, 8/2013
(57) УЭкС, 9/2013
(58) УЭкС, 10/2013
(59) УЭкС, 11/2013
(60) УЭкС, 12/2013
(61) УЭкС, 1/2014
(62) УЭкС, 2/2014
(63) УЭкС, 3/2014
(64) УЭкС, 4/2014
(65) УЭкС, 5/2014
(66) УЭкС, 6/2014
(67) УЭкС, 7/2014
(68) УЭкС, 8/2014
(69) УЭкС, 9/2014
(70) УЭкС, 10/2014
(71) УЭкС, 11/2014
(72) УЭкС, 12/2014
(73) УЭкС, 1/2015
(74) УЭкС, 2/2015
(75) УЭкС, 3/2015
(76) УЭкС, 4/2015
(77) УЭкС, 5/2015
(78) УЭкС, 6/2015
(79) УЭкС, 7/2015
(80) УЭкС, 8/2015
(81) УЭкС, 9/2015
(82) УЭкС, 10/2015
(83) УЭкС, 11/2015
(84) УЭкС, 11(2)/2015
(85) УЭкС,3/2016
(86) УЭкС, 4/2016
(87) УЭкС, 5/2016
(88) УЭкС, 6/2016
(89) УЭкС, 7/2016
(90) УЭкС, 8/2016
(91) УЭкС, 9/2016
(92) УЭкС, 10/2016
(93) УЭкС, 11/2016
(94) УЭкС, 12/2016
(95) УЭкС, 1/2017
(96) УЭкС, 2/2017
(97) УЭкС, 3/2017
(98) УЭкС, 4/2017
(99) УЭкС, 5/2017
(100) УЭкС, 6/2017
(101) УЭкС, 7/2017
(102) УЭкС, 8/2017
(103) УЭкС, 9/2017
(104) УЭкС, 10/2017
(105) УЭкС, 11/2017
(106) УЭкС, 12/2017
(107) УЭкС, 1/2018
(108) УЭкС, 2/2018
(109) УЭкС, 3/2018
(110) УЭкС, 4/2018
(111) УЭкС, 5/2018
(112) УЭкС, 6/2018
(113) УЭкС, 7/2018
(114) УЭкС, 8/2018
(115) УЭкС, 9/2018
(116) УЭкС, 10/2018
(117) УЭкС, 11/2018
(118) УЭкС, 12/2018
(119) УЭкС, 1/2019
(120) УЭкС, 2/2019
(03) УЭкС, 3/2019
(04) УЭкС, 4/2019
(05) УЭкС, 5/2019
(06) УЭкС, 6/2019
(07) УЭкС, 7/2019
(08) УЭкС, 8/2019
(09) УЭкС, 9/2019
(10) УЭкС, 10/2019
(11) УЭкС, 11/2019
(12) УЭкС, 12/2019

 Федеральная служба по надзору в сфере связи и массовых коммуникаций

№ регистрации СМИ ЭЛ №ФС77-35217 от 06.02.2009 г.       ISSN: 1999-4516