Материалы и методы исследований

Модельным участком была выбрана территория, представленная естественными и антропогенно трансформированными сообществами – выпас оленей различной интенсивности (ПСК «Ижемский оленевод»), деятельность объектов нефте– и газодобычи (Средне–Харьягинское месторождение) (рис.1).

Рис. 1. Расположение модельного участка (1) в пределах Большеземельской тундры. Показаны основные месторождения углеводородов ТПНГП, границы ПСК «Ижемский оленевод» и пространственно привязанное изображение снимка landsat ETM+

В качестве основы для выполнения работы была подобрана серию снимков спутников ASTER (6.18.2001, 16_009) и landsat ETM+ за период с 1995 по 2001 года. Характеристика снимков спутника Landsat приведена в табл.1.

Таблица 1. Характеристики использованных снимков landsat ETM+.

Aster - усовершенственный космический тепловой эмиссионный и отражательный радиометр (advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflector Radiometer). Датчик установлен на искусственном спутнике Terra, который запущен в декабре 1999 года. ASTER используется, чтобы получить детальные карты температуры поверхности земли, коэфициента излучения, отражательной способности и превышения. Радиометр был построен в Японии для Министерства экономики, торговли и промышленности (Ministry of Economy Trade and Industry – METI). Из всех датчиков, установленных на спутнике TERRA, ASTER – единственный радиометр с высоким пространственным разрешением. Он воспринимает излучения в видимом, ближнем, среднем ИК (или тепловом) диапазонах, размер сцены 60х60 км.

Американский спутник Landsat–7 (спроектирован и создан компанией Lockheed Martin Missiles and Space) был успешно выведен на солнечно–синхронную орбиту с временем нисходящего пересечения экватора 10ч. 00 мин. 15 апреля 1999 г. и имеет расчетный срок эксплуатации 5 лет. Спутник продолжает серию природно–ресурсных спутников Landsat (первый аппарат этой серии был запущен в 1972г.). Миссия Landsat-7 является совместным проектом трех крупнейших американских правительственных организаций: NASA, NOAA и USGS, и призвана обеспечивать национальных и зарубежных потребителей спутниковой информацией высокого разрешения. Установленная на спутнике съемочная аппаратура – сканирующий радиометр ETM+ (Enhanced Thematic Mapper Plus), обеспечивает съемку земной поверхности в шести каналах с разрешением 30 м, в одном ИК канале – с разрешением 60 м и одновременную панхроматическую съемку с разрешением 15 м при ширине полосы обзора для всех каналов около 185 км. Основные параметры орбиты:

Номинальная высота:                              705 км;

Периодичность повторения трассы:      16 сут.;

Наклонение:                                             98.2 град.

Сканирующий радиометр ETM+ создан по контракту NASA компанией Hughes Santa Barbara Remote Sensing. Этот прибор является усовершенствованным вариантом хорошо зарекомендовавших себя сканеров TM (Thematic Mapper), которые работали на борту предыдущих спутников серии Landsat. От предшественников его отличают следующие важные свойства:

· наличие панхроматического канала высокого (15м) разрешения

· наличие теплового ИК-канала

· погрешность абсолютной калибровки – 5%

Представленные радиометры различаются количеством каналов, пространственным разрешением и спектральными диапазонами. Характеристики последних представлены в табл. 2.

Таблица 2. Характеристики спектральных диапазонов радиометров ASTER и ETM+.

В районе исследований растительные сообщества представлены преимущественно кустарниковыми тундрами (Salix lanata, S . phylicifolia), крупноерниковыми (Betula nana) тундрами, приуроченными преимущественно к ложбинам стока и плоскобугристыми болотами с кустарничково-мохово-лишайниковыми сообществами на буграх и осоковыми и пушициево-сфагновыми сообществами на плато водораздела.

Картирование нарушений растительного покрова проводили на основании анализа снимков спутника Landsat (TM и ETM) за 1987, 1988 и 2000 гг., полученные в середине вегетационного периода. Изображения были предварительно обработаны с помощью операции Tasseled Cap (TC) программного обеспечения Erdas Imagine 8.5. Для выявления годичной динамики нарушений растительного покрова модельного участка было составлено комбинированное изображение (рис.2), рассчитанное как:

Красный канал = TC 1 канал 2000 г. – TC 1 канал 1987 г.

Зеленый канал = TC 2 канал 2000 г. – TC 2 канал 1987 г.

Синий канал = TC 3 канал 2000 г. – TC 3 канал 1987 г.

Рис.2. Динамика площадных нарушений на модельной территории

за период 1987 – 2000 гг.

На полученных изображениях 1987, 1988, 2000 годов нарушения растительного и почвенного покрова читаются достаточно хорошо. Как показывает комбинированное изображение, эти нарушения отмечаются на территории буровых скважин и прилегающих к ним земель, а также на участках расположения трубопровода и дорог. Различия спектральных характеристик на изображениях 1987 и 2000 годов позволяют предположить, что на многих участках, имеющих наиболее ранние по времени нарушения (1987 г.), происходят процессы естественного самовосстановления (демутации) растительного покрова. Отчетливые различия данных контуров с «естественным фоном» позволяют отнести «восстанавливающиеся» площади к участкам с мезогемеробной или полигемеробной степенью нарушенности (Новаковская, Акульшина, 1992).

Для количественного учета изменений нарушенных площадей изображения каждого года были подвергнуты векторизации (ArcVew 3.2а, UTM, зона 40), для чего была произведена оцифровка антропогенно трансформированных участков. Затем у полигональных объектов измерялась площадь, у линейных – длина, а также толщина линий, соответствующая таковым на снимках (рис.3).

                              а                                                                           б

Рис. 3. Изменения площадных нарушений растительного покрова (1:100 000), выявленные на основании анализа космических снимков 1987 г. (а) и 2000 г. (б). Для удобства данные спроецированы на схему района (1:1 000 000), содержащую рельеф, озера,

основные водотоки.