Принцип сравнения в геоэкологическом мониторинге территорий нефтяных месторождений средней тайги Западной Сибири

1 12 А.Г. Шарикалов , М.В. Якутия ’

1СГГА, Новосибирск

2ИПА СО РАН, Новосибирск

ПРИНЦИП СРАВНЕНИЯ В ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОМ МОНИТОРИНГЕ ТЕРРИТОРИЙ НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ СРЕДНЕЙ ТАЙГИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

С использованием дистанционных методов зондирования земли построены ландшафтно-экологические карты Мамонтовского месторождения и Юганского заповедника. На основании построенных карт проведен сравнительный геоэкологический анализ состояния экосистем на территории Мамонтовского месторождения.

/ 17

A.G. Sharikalov , M.V. Yakutin ’

Siberian State Academy of Geodesy

10 Plakhotnogo St., Novosibirsk, 630108, Russian Federation 2Institute of Soil Science and Agrochemistry

18 Sovetskaya St., Novosibirsk, 630099, Russian Federation

COMPARISON PRINCIPLE IN GEOECOLOGICAL MONITORING OF THE OIL-FIELDS TERRITORY OF MEAN TAIGA OF THE WESTERN SIBERIA

Landscape-ecological maps of the Mamontov field and the Yugan natural reservation are constructed. The comparative geoecological analysis of an ecosystems status on the Mamontov field territory is conducted with help of the constructed maps.

Нефтедобывающая промышленность в Западной Сибири относительно молода, но темпы освоения энергетических богатств данного региона, а также концентрация производства представляют значительную угрозу экологическому благополучию территории.

Целью данной работы является оценка возможности применения дистанционных методов в геоэкологическом мониторинге территорий нефтедобычи на примере Мамонтовского месторождения. Актуальность исследования обусловлена высокой степенью ранимости таёжных экосистем, а также значительным по силе продолжительности антропогенным воздействием на окружающую среду за время реализации проекта обустройства месторождения.

Объектом исследования являются нарушенные в результате нефтедобычи территории Мамонтовского месторождения в центральной части Среднеобской низменности Западносибирской равнины в подзоне средней тайги. Территория расположена на левобережье р. Оби в междуречье Большого Югана и Большого Салыма, занимает часть бассейна р. Большой Балык. Северная часть площади лицензионного участка занята поймой р. Оби. В административном отношении оно находится в Нефтеюганском районе Ханты-Мансийского автономного округа Тюменской области. Освоение месторождения началось в 1970 году. В настоящее время проект находится в третьей стадии разработки, которая характеризуется снижением добычи нефти и прогрессирующим обводнением

добываемой продукции [1]. Для сравнения в качестве территории, незатронутой хозяйственной деятельностью человека, выбрана территория Юганского заповедника (рис. 1). Его территория использовалась как “нуль отсчета” или “антропогенный фон” в данном исследовании [2].

Исследование проводилось дистанционными методами по данным двух спектрозональных спутниковых снимков Landsat 7 ETM+. Один из снимков охватывал само месторождение, а второй площадь Юганского заповедника.

Дата съемки обоих участков 2000 год. Обработка и анализ производились поочередно в программе Erdas Imagine 2010.

Изначально, все 30-метровые каналы каждого снимка были собранны в один geo-tiff файл (по средствам модуля Layer Stack). Далее для повышения детальности (spatial enhancement) был использован панхроматический канал высокого разрешения (15 метров). Так как в точности отображения границ Мамонтовского лицензионного участка и Юганского заповедника не было значительной необходимости, то были использованы официально публикуемые данные не высокой степени детальности. Область интереса (area of interest) для каждого участка была создана из shape файла, содержащего границы исследуемых территории. Космические снимки с выделенными участками представлены на рисунках 2, а и 3.

Анализ снимков производился в режиме автономной классификации (unsupervised classification), результат контролировался визуально. Изображение разделялось на ряд классов с последующим объединением в наиболее общие типы экосистем для дальнейших исследований. Для генерализации данных использовались внутренние ресурсы Erdas Imagine. Сначала, с помощью модуля Clump были вычислены «соседние» пиксели, а затем объекты, не выражающиеся в масштабе карты, были «поглощены» по средствам Eliminate [3]. По результатам работы были составлены ландшафтно-экологические карты Мамонтовского месторождения и Юганского заповедника, с помощью которых стало возможно определить площади основных классов экосистем на территории Мамонтовского лицензионного участка и Юганского заповедника. Для каждого класса экосистем определялся процент от общей площади, а также оценивалось изменение площади класса на территории месторождения по сравнению с заповедником. Хотя автономная классификация имеет свои ограничения, в данном исследовании её результат был вполне удовлетворительным. Классифицированные изображения представлены на рис.

Рис. 1. Мамонтовское месторождение и Юганский заповедник

2, б и 4. В табл. 1 представлены результаты анализа площадей различных выделов на сравниваемых территориях.

Рис. 2. Космический снимок Мамонтовского лицензионного участка

Таблица 1 Площади основных типов экосистем по спутниковым данным

Экосистемы Мамонтовское месторождение Юганский заповедник Изменение площади при антропогенном воздействии

S, га Б, % г а Б, % Б, %

Леса хвойные 31087 30,85 248316 37,33 6,48

Леса смешанные 33854 33,60 233775 35,15 1,55

Водные объекты 1833 1,82 22549 3,39 1,57

Болота 23772 23,59 160475 24,13 0,53

Объекты инфраструктуры 2859 2,84 0 0,00 -2,84

Территории без растительности 7349 7,29 0 0,00 -7,29

Общая площадь 100754 100,00 665115 100,00 0

В результате проведенного исследования были сделаны выводы о том, что на территории Мамонтовского нефтяного месторождения значительно (более, чем на 6 %) снижена доля хвойных лесов. При этом 53 % от общей площади хвойных насаждений на территории Мамонтовского месторождения составляют древостои, среди которых преобладают сосновые породы. В меньшей степени представлены кедр и ель [4]. В меньшей степени снижена площадь смешанных лесов (на 1,6 %), водных объектов (на 1.6 %) и болотных экосистем (0,5 %).

Рис. 3. Космический снимок Юганского заповедника

Почти 3 % территории находится под объектами инфраструктуры. Это автомобильные дороги, подъездные дороги, электросети, трубопроводы, кусты эксплуатационных скважин, кустовые и дожимные насосные станции, центральные пункты сбора и первичной подготовки нефти, установки компрессорного газлифта, компрессорные станции, базы производственного и материально-технического снабжения. Значительная доля территорий лицензионного участка занята территориями, лишенными растительности. Предположительно, важный вклад в это вносит критический износ оборудования и, как следствие, периодические масштабные разливы нефти [4].

Таким образом, использование данных дистанционного зондирования Земли позволяет достаточно быстро провести геоэкологический мониторинг территории нефтедобычи. При этом современные фотограмметрические программные продукты позволяют максимально упростить этот процесс.

В результате мониторинга Мамонтовского лицензионного участка установлено, что наиболее сильное влияние оказывается на лесные экосистемы, являющиеся в то же время наиболее ранимыми. Значительные территории превращаются в антропогенные пустыни преимущественно в результате разливов нефтепродуктов.

...................... і Метры

26X300 0

Рис. 4. Классифицированная территория Юганского заповедника

Хотя в настоящее время проект находится на стадии завершения нефтедобычи, очевидно, требуется активизация природоохранной деятельности для сохранения и восстановления ландшафтов, нарушенных за весь период его функционирования.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Проект обустройства Мамонтовского месторождения. III очередь. - Сургут: СургутНИПИнефть, 1994. - 164 с.

2. Виноградов, Б.В. Аэрокосмический мониторинг экосистем / Б.В. Виноградов. - М.: Наука, 1984. - 320 с.

3. Erdas Field Guide, August 2GG9 [Electronic resource] - Англ. - Режим доступа: http://www.erdas.com/tabid/84/currentid/1G5G/default.aspx

4. Проект установления водоохранных зон и прибрежных полос рек в границах Мамонтовского месторождения нефти Нефтеюганского района Тюменской области. -Тюмень: ТюменьГипроВодХоз, 1993. - 43 с.

© А.Г. Шарикалов, М.В. Якутия, 2010