Роль данных дистанционного зондирования земли в оценке влияния человека на окружающую среду

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice

Оценка влияния человеческой деятельности на окружающую среду представляет собой один из самых насущных вопросов для нашего общества и планеты в целом. Вмешательство в естественные процессы, такие как вырубка лесов, загрязнение водных ресурсов и промышленные разливы нефти, приводит к нарушению баланса природы и угрожает жизни многих видов. В этом контексте оценка влияния деятельности человека на окружающую среду требует точных и надежных методов наблюдения и анализа. Данные дистанционного зондирования становятся ключевым инструментом для мониторинга изменений в окружающей среде и оценки воздействия человека на нее. Спутниковые и аэрокосмические снимки предоставляют возможность детального анализа территорий и выявления изменений, происходящих в результате человеческой деятельности. Этот метод позволяет отслеживать распространение загрязнений, изменения в растительном покрове, а также оценивать разрушительные последствия разливов нефти и других экологических катастроф [1, 2].

Материал и методы исследования

Дистанционное зондирование представляет собой мощный инструмент для анализа изменений, происходящих на поверхности Земли. Они предоставляют возможность получения информации о состоянии окружающей среды на больших территориях без необходимости непосредственного контакта с объектами изучения. Существует два метода съёмки: активный и пассивный.

Пассивная съемка основывается на измерении электромагнитного излучения, которое отражают объекты, в различных диапазонах длин волн: от 0,4 до 2,5 мкм. Этот подход позволяет анализировать химический состав и структуру объектов, таких как леса или загрязненные водные ресурсы, по их спектральным характеристикам. Он широко используется для мониторинга изменений в фотосинтетической активности растительности. Радиолокационное зондирование использует радиоволны для измерения отраженных сигналов от поверхности Земли. Его преимуществом является возможность проникновения через облака и густую растительность, что позволяет получать данные даже в условиях недоступности для оптических методов. Радиолокационная съёмка используется для распознавания и анализа разливов нефти, поскольку, когда на поверхности воды образуется нефтяное пятно, оно изменяет свойства поверхности, что приводит к изменению обратного отражения радиоволн.

Лазерное зондирование, наконец, основано на измерении времени задержки и интенсивности отраженного лазерного излучения от поверхности Земли. Оно обеспечивает высокую разрешающую способность и точность измерений высоты объектов. Лазерное сканирование используется для выявления изменений рельефа, в частности, для мониторинга раскопок карьеров.

Эти методы дистанционного зондирования являются важными инструментами для анализа изменений на поверхности Земли, предоставляя исследователям мощные средства для изучения экосистем планеты.

Результаты и обсуждение

Данные дистанционного зондирования все чаще используются как эффективный инструмент для анализа изменений на планетарной поверхности. Рассмотрим практические примеры исследований, демонстрирующие применение данных дистанционного зондирования в обнаружении деятельности человека, негативно влияющей на окружающую среду .

• 1.    Выявление вырубок леса: в целях обнаружения зон вырубки было проведено исследование, основанное на анализе дистанционного зондирования Земли с использованием данных космических съемок Landsat 8 и Landsat 9. Проанализировав снимки, полученные 21 июля 2016 года и 5 июля 2022 года, можно заметить зоны вырубок, образовавшиеся в данный промежуток времени в Кировской области, вблизи посёлка городского типа Опарино, что иллюстрируется на Рисунке 1.

• 2.    Исследование нефтяного разлива: ученые из Института океанологии и Института космических исследований РАН, используя радиолокационное изображение, полученное 8 августа 2021 года, обнаружили, что размер загрязненной территории значительно превышает данные, предоставленные виновником экологической катастрофы, и достигает 80 км². На рисунке 2 представлено радиолокационное изображение, имеющее пространственное разрешение 20 м, полученное спутником Sentinel-1 с апертурой C-SAR в С-диапазоне.

  

  а)

  Рисунок 1. Снимок а) Landsat 8 от 21.07.2016, инфракрасный (NIR, Red, Green); б) Landsat 9 от 05.07.2022, инфракрасный (NIR, Red, Green)

  
  
  

  б)

  
  

Рисунок 2. Разлив нефти под Новороссийском 7 августа 2021 года

Эти конкретные примеры исследований демонстрируют важность данных дистанционного зондирования для анализа и мониторинга различных аспектов окружающей среды.

Заключение

Современные методы дистанционного зондирования Земли являются важным и эффективным подходом к выявлению антропогенного воздействия. Использование данных дистанционного зондирования Земли позволяет проводить исследование поверхности в разных временных промежутках без непосредственного контакта с объектом изучения.

Пассивная съемка, основанная на измерении отраженного электромагнитного излучения, является эффективным инструментом для анализа изменений в растительности и других природных объектах, способствуя выявлению и мониторингу динамики экосистем. Радиолокационная съемка, использующая радиоволны для получения изображений, обладает особыми преимуществами в обнаружении и анализе явлений, таких как нефтяные разливы, даже в сложных метеорологических условиях.