Использование методов дистанционного зондирования Земли и геоинформационных систем в учебно-исследовательской деятельности

1.

Использование методов дистанционного
зондирования Земли (ДЗЗ)
и геоинформационных систем (ГИС)
в учебно-исследовательской
деятельности
А.М. Волков – зам.заведующего лабораторией ООПТ и БР НИИ БЖД,
методист ДЭБЦ «Росток», г.Уфа

2.

Дистанционное
зондирование
Земли (ДЗЗ) —
наблюдение
поверхности Земли
авиационными и
космическими
средствами,
оснащёнными
различными
видами съёмочной
аппаратуры.

3.

Наиболее
интересные
спутники
Ресурс - П
Landsat_7
Sentinel- 2A, 2B
WorldView-3
Sentinel-1A, B
Landsat_8

4.

Космоснимки высокого разрешения (1 м на точку)
Google Maps, Bing Maps, Nokia Maps, Yahoo Maps, Яндекс-карты,
Космоснимки.ру, Геопортал Роскосмоса, ArcGis_online
Многоканальные космоснимки разрешением 10-30 м на точку:
Landsat 4-5, Landsat 7, Landsat 8, Sentinel _2
Радарные (всепогодные) снимки: Sentinel-1
Спектральные измерения: CO, CH4, O3, NO2, SO2, HCHO, and aerosols
Программы для первичной
работы с космоснимками:
Google Earth
SAS_Planet
ГИС-программы для работы со
спектрозональными космоснимками:
ArcGis 10
Quantum Gis 2.14 - 3.0

5.

Программа Google Earth Pro – Гугл Планета Земля Про
http://www.google.com/earth/

6.

Программа SAS Планета
http://sasgis.ru/

7.

Объекты мониторинга и исследований:
- Несанкционированные свалки
- Полигоны ТБО
- Погибшие и погибающие лесные массивы, очаги болезней леса
- Береговые линии рек и озёр
- Эрозионные склоны
- Источники сбросов и выбросов
- Рубки леса – законные и незаконные
- Нарушенные земли (карьеры)
- Пашни, пастбища, обнажение минерального субстрата
- Болота
- Объекты экономики

8.

Дистанционный мониторинг
несанкционированных свалок ТКО и карьеров
Методика выявления свалок с помощью космоснимков
http://www.rgo-rb.ru/2016/04/metodika-vyyavleniya-svalok-s-pomoshhyukosmosnimkov/

9.

Свалка около
д.Подымалово
0,8 га
Свалка около
д.Дмитриевка,
1,3 га
Свалка около
д.Новотороевка
Свалка около
д.Вавилово
0,2 га
0,8 га

10.

11.

Зарастание свалок
травянистой
растительностью
20.05.2011
06.07.2011
01.06.2013
18.05.2014

12.

Использование снимков Landsat в экологическом
мониторинге

13.

Наличие инфракрасных каналов резко повышает контрасты земной
поверхности на снимках Landsat

14.

Использование снимков со спутников Landsat 5, 7, 8
для изучения собственного теплового излучения полигонов ТБО
Описание съемочной аппаратуры Landsat 8
Основные характеристики многоканального радиометра OLI (Operational Land Imager)
№
канала
Спектральный
диапазон, мкм
Разрешени
е, м
Динамический диапазон,
бит/пиксель
Размер
сцены,
(длина)
км х
(ширин
а) км
Повторяемость съемки одной
территории
1
0,43 - 0,45
30
16
16 суток
2
0,450 - 0,51
170 х
185
3
0,53 - 0,59
4
0,64 - 0,67
5
0,85 - 0,88
6
1,57 - 1,65
7
2,11 - 2,29
8
0,50 - 0,68 (PAN)
15
9
1,36 - 1,38
30
Основные характеристики ИК-радиометра TIRS (Thermal Infrared Sensor)
№
канала
Спектральный диапазон,
мкм
Разрешение,
м
Динамический диапазон,
бит/пиксель
Размер
сцены,
(длина)
км х
(ширин
а) км
Повторяемость съемки одной
территории
10
10,6 - 11,19
100
16
16 суток
11
11,5 - 12,51
170 х
185

15.

https://earthexplorer.usgs.gov/
http://libra.developmentseed.org/
https://eos.com/landviewer/

16.

Космические снимки Sentinel_1_2
https://scihub.copernicus.eu/dhus/#/home
Программа обработки: Sentinel-1Toolbox

17.

Методика выявления теплопотерь промышленных
и гражданских объектов с использованием
спектрозональных космических снимков
Температурные аномалии – участки поверхности Земли , которые на
тепловых космических снимках имеют характеристики значительно более
теплых объектов в сравнении с окружающими объектами и поверхностями.
Такие тепловые аномалии на зимних тепловых космических снимках, как
правило, свидетельствуют о значительных утечках тепла.
Источником информации о тепловых аномалиях могут быть
спектрозональные (многоканальные) космические снимки со спутников
Landsat_8 (10 канал) и Sentinel_2 (12 канал). Указанные каналы съемки несут
информацию о собственном тепловом излучении участков поверхности
Земли.

18.

Г.Уфа. Снимок Landsat-8. Дата съемки 28.01.2017 г.
Тепличное хозяйство
Алексеевского совхоза
Сбросы с
очистных
сооружений
Сбросы
с ТЭЦ

19.

Северная часть города Уфы. Снимок Sentinel-2. Дата съемки 17.03.2017 г.
Городская
свалка
Тепличное хозяйство
Алексеевского совхоза
Цеха УМПО и
БашРЭС

20.

Южная часть города Уфы. Снимок Sentinel-2. Дата съемки 17.03.2017 г.
Вычислительный центр
«Башнефтегеофизика»
Когресс-холл
Медьстальконструкция
Новый источник
тепловыделений

21.

Село Киргиз-Мияки на
тепловом снимке
Sentinel_2.
Дата съемки 25.03.2016
г.
На снимке видно, что
источником
повышенных
теплопотерь являются
здания фермы.

22.

Полигон ТБО около
д.Фомичево 30.03.2007 г.
Инфракрасный канал
съёмки
Полигон ТБО около
д.Фомичево 30.03.2007 г.
Канал съёмки – диапазон
видимого света

23.

Разработка метода дешифрирования на космоснимках очагов
бактериальной водянки берёзы (А. Яковлева, 10 б кл., СОШ 101,
руководитель А.М.Волков)
Вид очага БВБ на космоснимке
Признак
бактериальной
водянки
Очаг бактериальной
водянки
Распределение температур и очагов
БВБ по космоснимку Landsat-8

24.

Очаги бактериальной водянки в природном парке
«Аслы-Куль»

25.

Мониторинг изменения вегетационного индекса древесной
растительности на месте разлива газоконденсата в районе д.Сергеевки
на основе обработки спутниковых снимков Landsat-8 (М. Русаков,
руководитель И.М. Морозова)

26.

Мониторинг многолетней динамики русла р. Белой по результатам
автоматического дешифрирования акватории реки на космических
снимках (Д. Шигапова, Лицей № 161, руководитель И.М. Назмутдинова)
Спутник Landsat – 5.
Дата съёмки 16.08.1985 г.
Спутник Landsat – 8.
Дата съёмки 21.08.2016 г.

27.

Использование карт изменений лесного покрова Земли
для постановки исследовательских задач
http://www.globalforestwatch.org/map/3/15.00/27.00/ALL/grayscale/loss,forestg
ain?begin=2001-01-01&end=2014-12-31&threshold=30

28.

Результаты обработки
спутниковых данных о
динамике плотности
лесного полога за 2001 2014 г.г.

29.

30.

Динамика зарастания пашни
лесом в Салаватском
районе
1985 г.
2017 г.

31.

Дистанционный мониторинг многолетней динамики
границы леса и горной степи
в Башкирском заповеднике

32.

Снимок Landsat-5 дата
03.09.1985 г., каналы 4-3-2
Снимок Landsat-8 дата
07.09.2016 г. каналы 4-3-2

33.

Результаты полуавтоматической
классификации снимков Landsat
Landsat-5,
03.09.1985 г.
Результаты классификации горных степей.
Landsat_8, каналы 3-2-1. 07.09 2016 г.
Landsat-8
07.09.2016 г.

34.

Распределение летних дневных температур, построенное на основе
теплового (6) канала снимка Landsat – 5 на дату 06.07.2010 г.

35.

Российские интернет - ресурсы дистанционной информации
о Земле
Геопортал Института космических исследований РАН
http://pro-vega.ru/maps/

36.

37.

«Земля из космоса-2018/2019»: Пожары: обнаружение, прогнозирование и предотвращение
катастроф
03 СЕНТЯБРЯ 2018
Конкурс для школьников
ГК «СКАНЭКС» при поддержке ГК «Роскосмос» объявляет о старте ежегодного Всероссийского конкурса для школьников по работе с
космическими снимками «Земля из космоса».
Конкурс проводился группой компаний «СКАНЭКС» с 2000 года совместно с НП «Прозрачный мир» под названием «Живая карта». За
время проведения в нем приняли участие несколько тысяч человек из сотен населенных пунктов России и ближнего зарубежья. С
2016 года конкурс проходит при поддержке государственной корпорации по космической деятельности «Роскосмос». В последнем
конкурсе приняли участие 186 команд из более чем 100 населенных пунктов России и Казахстана.
Изменилось не только название, но и структура проведения конкурса. Он проходит в два тура – очный и заочный. Заочный тур
состоит из двух этапов. Для того чтобы победить в заочном туре и принять участие в очном, необходимо принять участие в обоих
этапах заочного тура, выполнив все задания.
В 2018–2019 учебном году участники с помощью космических снимков будут исследовать природные катастрофы (пожары),
их последствия и влияние на окружающую среду.
За последние 40–50 лет количество масштабных природных катастроф возросло в 4,5 раза. Среди важнейших задач, стоящих перед
мировым сообществом — совершенствование методов прогнозирования катастроф и оперативная ликвидация их последствий.
Незаменимым в данном случае является применение возможностей дистанционного зондирования Земли. Спутниковый мониторинг
позволяет оперативно реагировать на возникновение техногенных и природных ЧС, объективно оценивать их масштабы и степень
нанесенного ущерба, эффективно бороться с последствиями аварий и катастроф, повышать достоверность прогноза наступления
кризисных ситуаций. Исследованию всех этих задач и возможностей и будет посвящен конкурс «Земля из космоса-2018/2019».
Для того чтобы принять участие в конкурсе, необходимо заполнить анкету и прислать ее на электронный адрес [email protected]. Задания конкурса будут опубликованы на страничке конкурса — http://www.scanex.ru/thematic/other/konkurszik/ в конце октября.
Участниками могут стать школьники любого возраста и места проживания; к рассмотрению принимаются как командные (не более
трех человек в команде), так и индивидуально выполненные работы. Победители конкурса награждаются призами и именными
дипломами. Все участники конкурса и их руководители получат памятные дипломы.
Связаться с оргкомитетом Конкурса можно по электронной почте: [email protected]
Следить за новостями конкурса, задавать вопросы организаторам и искать полезную информацию можно на официальной
страничке конкурса в социальной сети VKontakte
.

38.

Олимпиада Национальной
технологической инициативы
http://nti-contest.ru/profiles/

39.

Координаты для связи:
Волков Александр Михайлович
Тел. 8-927-342-77-01
Эл.почта: [email protected]