Космический мониторинг таежных геосистем Байкальского региона

Представленный в данной статье материал показывает, что для повышения продуктивности карбонатных пластов - коллекторов на Непском своде в первую очередь необходимо:

- первичное вскрытие горизонтов осуществлять буровыми растворами пониженной плотности с минимальными значениями фильтрации и требуемыми реологическими и структурно-механическими свойствами;

- объекты КОС определять по комплексу данных промысловых геофизических исследований скважин, исследования керна продуктивных горизонтов;

- кислотную обработку проводить «чистой» соляной кислотой, а не её заменителями;

- методику и технологию проведения КОС разрабатывать для каждой скважины и пласта в отдельности, с учетом особенностей образования последнего.

Библиографический список

1. Технология кислотной обработки пластов: метод. указания. Иркутск, 1985.

2. Пермяков И.Г., Шевкунов Е.М. Геологические основы поисков, разведки и разработки нефтяных и газовых месторождений. М.: Недра, 1976.

3. Николаева Л.В. Исследование влияния соленасыщенных буровых растворов на проницаемость подсолевых газонефтяных пластов. (На примере месторождений Восточной Сибири): автореф. дис. ... канд. техн. наук. М., 1975.

УДК 528.946

КОСМИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ТАЕЖНЫХ ГЕОСИСТЕМ БАЙКАЛЬСКОГО РЕГИОНА Е.В. Клевцов1, А.В. Коптев2

Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Представлены результаты разработки системы космического и картографического мониторинга лесов. Осуществлена оценка информационных возможностей разнотипных данных дистанционного зондирования, используемых при мониторинге и картографировании лесных ресурсов таежного Прибайкалья. Материалы космических съемок пригодны для изучения современного состояния и структуры растительного покрова, определения породного состава лесов, выявления антропогенного воздействия на растительный покров и очагов повреждений лесов болезнями и вредителями. Также возможна идентификация эдафических вариантов растительности, связанных с условиями увлажнения, засоления, субстрата, рельефа, и оценка экологических условий лесных массивов.

Ил. 1. Табл. 1. Библиогр. 8 назв.

Ключевые слова: дистанционное зондирование Земли; космический мониторинг; многозональные снимки; ска-нерная съемка; таежные геосистемы; лесные ресурсы; лесохозяйственные карты; космофотокарты.

SATELLITE MONITORING OF BAIKAL REGION TAIGA GEOSYSTEMS E.V. Klevtsov, A.V. Koptev

National Research Irkutsk State Technical University, 83, Lermontov St., Irkutsk, 664074.

The results of the development of satellite and cartographical forest monitoring system are presented. The assessment of informational possibilities of multitype remote sensing data used in monitoring and mapping of forest resources in the taiga Trans-Baikal territory is performed. The satellite imagery data can be applied to the study of the current state and the structure of vegetation cover, determination of the species composition of forests, identification of human impacts on vegetation cover and forest damage centers of diseases and pests. Also the identification of edaphic vegetation variants associated with the conditions of moistening, salification, substrate, relief and the assessment of forest environmental conditions is possible. 1 figure. 1 table. 8 sources.

Key words: Earth remote sensing; satellite monitoring; multizone images; scanner survey; taiga geosystems; forest resources; forestry maps; satellite photomaps.

В настоящее время космический и картографиче- ших и незаменимых средств управления таежными ский мониторинг лесов становится одним из важней- геосистемами и призван решать широкий круг научных

1 Клевцов Евгений Валерьевич, кандидат географических наук, доцент кафедры маркшейдерского дела и геодезии, тел.: 405103, e-mail: v11@istu.edu

Klevtsov Evgeny, Candidate of Geography, Associate Professor of the Department of Mine Surveying and Geodesy, tel.: 405 103, e-mail: v11@istu.edu

2Коптев Александр Владимирович, аспирант кафедры маркшейдерского дела и геодезии, тел.: 405103, e-mail: kopt16@mail.ru

Koptev Alexander, Postgraduate of the Department of Mine Surveying and Geodesy, tel.: 405 103, e-mail: kopt16@mail.ru

и хозяйственных задач. В связи с этим авторским коллективом Иркутского государственного технического университета была разработана картографо-космическая система комплексного мониторинга таежных территорий и создана серия сопряженных экологических карт и космофотокарт лесных ресурсов Прибайкалья на основе использования разнообразных материалов дистанционного зондирования. В состав этой системы входят 2 блока.

1. Картографический блок, состоящий из серии карт и космофотокарт ряда опорных экологических полигонов и репрезентативных участков в разных природных условиях Байкальского региона в масштабах 1:200000-1:500000.

2. Космический блок, включающий прием, сравнительный анализ и обработку разных видов космической информации.

Практическое создание и совершенствование такой системы основывается на решении следующих задач:

- формирование картографо-космического и геодезического банка данных в интересах системы комплексного мониторинга таежных геосистем Сибири;

- разработка, совершенствование и развитие методов инженерно-экологического картографирования таежных геосистем;

- интеграция различных научных разработок по приему, обработке и дешифрированию спутниковой информации о состоянии и динамике таежных геосистем Сибири;

- развитие ресурсно-экологического картографирования лесных ресурсов региона [1].

Разрабатываемые авторами экологические карты представлены природохозяйственными и лесохозяй-ственными картами административных районов или лесосырьевых баз предприятий Иркутской области, Республики Бурятия и Усть-Ордынского Бурятского автономного округа. Таким образом, блок карт этого уровня может быть использован как в научных целях, так и для обеспечения задач лесохозяйственного комплекса. Он же предлагается в качестве одного из видов первичной информации, на базе которой будет функционировать ГИС «Таежные экосистемы Сибири» [2, 3].

Авторами предложен новый тип картографической продукции, учитывающий достоинства и недостатки имеющихся картографических источников, - инженерно-экологические (лесохозяйственные) карты. Лесохо-зяйственные карты создаются на точной топографической основе масштабов 1:50 000 - 1:200 000 с использованием лесотаксационных и других отраслевых материалов, опубликованных статистических источников, с применением космической информации и других современных картографических средств. Важным элементом содержания этих карт является квартальная лесоустроительная сеть, точно привязанная к топографическим элементам карты и географическим координатам. В ходе выполненных работ параллельно были проанализированы дешифровочные возможности и информационная емкость различных типов дистанционных материалов [4, 5].

Основные результаты оценки информационных возможностей разнотипных данных дистанционного зондирования (ДДЗ), выявленных нами при мониторинге и картографировании лесных ресурсов таежного Прибайкалья, сводятся к следующему.

Снимки сверхвысокого разрешения (выше 2 м) позволяют выявить даже незначительные изменения в лесном покрове, но небольшой размер сцены и крайне редкое покрытие съёмкой лесного фонда России препятствуют их широкому применению. Наземными станциями российских организаций принимаются снимки EROS A и EROS B, а также снимки российского спутника «Ресурс-ДК1».

При проведении мониторинга лесохозяйственной деятельности на сравнительно больших площадях более привлекательными являются снимки высокого разрешения от 2 до 10 м. Больший размер кадра сокращает расходы на привязку и обработку снимков. Снимки со спутников Cartosat-1 (IRS-P5), Resourcesat (IRS-P6), IRS-1C/1D, SPOT 2/4 принимаются на российские наземные станции. Использование снимков с разрешением 2-2,5 м позволяет выявить лесосеки и их границы, лесные дороги и лесовозные усы, магистральные и пасечные волоки, погрузочные площадки, верхние и нижние склады, изреживание полога при выборочных рубках (снижение полноты насаждений примерно до 0,7) [6].

Среднемасштабные снимки высокого разрешения в радиодиапазоне, полученные радарами с синтезированной апертурой, установленной на ИСЗ ERS и JERS, отличаются от остальных видов съемки своей всепогодностью, обусловленной абсолютной прозрачностью атмосферы для волн этого диапазона спектра. Она может производиться ночью, при сплошной облачности, тумане, дожде. Радиолока-ционные снимки являются новым перспективным направлением в лесном деле.

Снимки среднего разрешения (10-30 м), как правило, являются многоканальными, что позволяет использовать разные цветовые синтезы и преимущества дешифрирования в различных спектральных каналах. Более низкое разрешение становится преимуществом при создании генерализованных карт в средних масштабах - 1:100 000, 1:50 000.

Важная область применения многоканальных снимков среднего разрешения - определение породного состава лесов. Для получения достоверных данных вместе со снимками необходимо иметь набор эталонов - наземных площадок с известным породным составом для выработки алгоритма распознавания в начале работы и проверки итогов в конце. Кроме того, можно использовать материалы лесоустройства. Отдельные виды деревьев и группы пород определяются с разным уровнем достоверности. Легко отделить друга от друга лиственные и темнохвойные группы пород. Сложнее - лиственные и светлохвойные. Близкие по спектральным характеристикам ель и пихту, сосну и лиственницу, берёзу и осину, как правило, разделить невозможно.

Многозональные снимки в разных диапазонах полезны при оценке современного состояния и структу-

ры растительного покрова, определении породного состава лесов, выявлении антропогенного воздействия на растительный покров и очагов повреждений лесов болезнями и вредителями. Также возможны идентификация эдафических вариантов растительности, связанных с условиями увлажнения, засоления, субстрата, рельефа, и оценка экологических условий лесных массивов [7].

Интегральные снимки позволяют определять возрастные группы леса, следить за восстановлением на вырубках и гарях, антропогенным воздействием на растительный покров.

Сканерная съемка дает возможность систематического получения изображения всей поверхности Земли в течение длительного времени при быстрой передаче его на приемные станции в реальном масштабе времени. По этим ДДЗ удобно осуществлять контроль над лесными пожарами, прогноз пожароопасной ситуации и выработку стратегия борьбы с лесными пожарами, выполнять оценку биомассы растительности, выявлять ее сезонную динамики, волну, проводить геоботаническое районирование.

Важной сферой применения снимков среднего разрешения является отслеживание долговременных изменений в лесном покрове. Так, спутники серии ЬДЫРвЛТ работают уже почти 40 лет (рис. 1). Накоплен огромный архив свободно доступной съёмки всей территории суши. Используя её, можно проследить динамику лесного покрова за несколько десятилетий.

Вплоть до начала нынешнего века для изучения лесов Прибайкалья нами чаще всего использовались цветные спектрозональные космические фотоснимки. Обладая разрешением на местности до 4 м, они фиксировали любые нарушения растительного покрова -гари, вырубки, просеки и т.п. Использованная при съемке зона спектра позволяла четко дифференциро-

вать таежные пространства по преобладающим породам леса (сосна, лиственница, кедр, пихта, ель, береза, осина), а также прослеживать условия лесовосста-новления на старых вырубках и гарях.

Среди материалов, представляемых Байкальским региональным центром приема ДЗЗ Земли, наиболее подходящей для оценки состояния лесов является информация съемочных систем ETM+ спутника LANDSAT-7 и MODIS КА спутника TERRA. Наиболее высокую вероятность распознавания преобладающих пород леса обеспечивают снимки LANDSAT-7. Значения точности дешифрирования колеблются в пределах от 60% для смешанных насаждений до 70% (лиственные) и 90% (хвойные). Менее пригодны для распознавания состава лесных пород снимки MODIS КА TERRA, но они позволяют различать и точно определять местонахождение вырубок, гарей, лесовозных дорог и просек.

Для оценки и прогнозирования динамики лесных сообществ необходимо использовать ряд показателей, отражающих влияние природных и антропогенных факторов на состояние лесов. К таким показателям относятся: лесистость - отношение площади земель, покрытых лесом, к общей площади территориальной единицы наблюдения; целостность - отношение площади земель, покрытых лесом, к площади лесных земель; доля участия коренных пород; доля участия спелых пород и т.п. Показатели являются относительными характеристиками, что обеспечивает сопоставимость данных.

В Прибайкалье эти показатели существенно зависят от интенсивности и способа лесозаготовок, противопожарных и лесовосстановительных мероприятий, поэтому представляется целесообраз-ным их расчет для административно-хозяйственных единиц территориального деления (административные районы,

лесхозы, лесничества). В таблице обобщены данные для районов Среднего Приангарья: Братского, Нижнеилимского, Усть-Илимского, Чунского; и части районов Верхнего Приангарья: Ангарского, Иркутского, Шеле-ховского, Усольского, Черемховского.

сурсно-экологическому картографированию таежных экосистем Сибири;

- отработана методика комплексного картографирования таежных геосистем на основе ДЗЗ;

- создана фундаментальная система формирования

Показатели состояния лесов Верхнего и Среднего Приангарья

Район лесистость, % целостность, % доля коренных пород, % доля спелых насаждений, %

Верхнее Приангарье 70 86 19 26

Среднее Приангарье 89 74 55 67

Таким образом, подтверждается возможность получения по космическим снимкам показателей, позволяющих произвести оценку состояния лесного покрова в Прибайкалье.

Лесные пожары в таежной зоне - наиболее распространенные чрезвычайные ситуации. Для борьбы с ними необходимы правильная оценка нанесенного ущерба и выявление факторов их возникновения. Этим целям служат ДЗЗ, отражающие реальную географическую ситуацию, обладающие высокой обзорностью и способностью комплексно изобразить ландшафтную структуру, включая основные природные и антропогенные объекты. Они являются одним из лучших материалов для оценки современного состояния ландшафта, антропогенного влияния на него, пространственного размещения природно-технических систем. Наиболее полно воспринимаются гари. Космический снимок позволяет определить их размещение и границы, в значительной мере восстановление на них растительного покрова. Яркость и цвет объекта дают возможность различить их возраст [8].

По космическим снимкам установлено, что лесные пожары чаще возникают в более освоенных районах, но по площади они относительно невелики, т.к. часто их удается вовремя локализовать. Более обширные гари обнаруживаются в малоосвоенных территориях, где борьба с пожарами связана с затруднениями в своевременном обнаружении очага и большими удалениями от него сил и средств пожаротушения.

Повышенный риск возникновения лесных пожаров отмечается на вырубках. Этому способствуют слабая пожароустойчивость подроста хвойных пород и сильное иссушение поверхности в пожароопасный период (май-начало июня), т. к. отсутствие на вырубленных площадях затеняющего почву древостоя приводит к более раннему (на 1-1,5 месяца) испарению с поверхности снежного покрова, таянью снега и стоку вешних вод.

На труднодоступных слабоосвоенных территориях причиной возникновения пожаров часто выступают геологоразведочные работы. Антропогенную обусловленность пожаров подтверждает приуроченность гарей к базам геологов и охотничьим зимовьям.

Таким образом, фундаментальные научные и научно-технические результаты создания системы космического мониторинга лесных ресурсов Байкальского региона сводятся к следующему: - разработана методология системного подхода к ре-

базы данных комплексного мониторинга таежных геосистем Сибири;

- созданы научно-технические предпосылки обновления материалов лесоустройства таежных территорий Сибири на основе точных цифровых топографических карт и космической информации.

Разработанные методики создания карт имеют прикладное значение и применимы для проблемных в экологическом плане районов. Ряд специальных карт, показывающих очередность и возможность решения экологических проблем, предназначен для таежного региона и населенных пунктов этой зоны.

Научные и научно-практические результаты создания картографо-космической системы комплексного мониторинга лесных ресурсов, отработанные для регионов Прибайкалья и Забайкалья, вполне репрезентативны для тиражирования на многие таежные территории Сибири (Красноярский край, ЗападноСибирский регион, Саха-Якутия, Бурятия, Читинская область и др.) и в целом для территории России. Кар-тографо-космические основы комплексного мониторинга Сибири уверенно рекомендуются для аналогичных разработок в других хозяйственных отраслях: прежде всего, в земельном кадастре, для инвентаризации и рационального использования рекреационных и других ресурсов в сибирских регионах России.

Разработанные и переданные для внедрения эко-лого-лесохозяйственные карты имеют фундаментальное значение для формирования базы данных по управлению лесопользованием в сибирских регионах, т.к. определено место специальных карт-документов оперативного назначения для управления отраслевым и локальным мониторингом.

На основе созданной картографо-космической системы комплексного мониторинга получены следующие научные и научно-практические результаты:

- выполнена комплексная инвентаризация современного состояния таежных геосистем региона, их ресурсного потенциала, масштабов и интенсивности их хозяйственного использования;

- на примере Байкальского региона отработана оптимальная картографо-космическая система оценки, использования, охраны и воспроизводства лесных ресурсов территорий в целях устойчивого функционирования таежных геосистем Сибири;

- выполнены методические разработки создания комплексных инвентаризационных карт и космофотокарт лесных геосистем крупных регионов Сибири;

- разработаны, составлены и изданы карты на репрезентативные таежные территории и экологические полигоны Байкальского региона в масштабах 1:200000

- 1:500000;

- подготовлена серия региональных инженерно-экологических карт региона, разработанных, составленных и изданных творческим коллективом. К таковым, в частности, относятся ресурсно-экологические и инженерно-экологические карты территорий ряда рай-

онов Иркутской области, Республики Бурятия и Усть-Ордынского Бурятского автономного округа.

Карты переданы для практического внедрения и использования в ОАО ПО «Усть-Илимский лесопромышленный комплекс», ОАО «Братсккомплексхол-динг», в лесхозы Иркутского и Братского управления лесами, в административные органы и хозяйственные структуры Иркутской области.

1. Пластинин Л.А., Ступин В.П. [и др.]. Картографо-космическая система комплексного мониторинга природных ресурсов в геосистемах байкальского региона // Дистанционные исследования и картографирование структуры и динамики геосистем. Иркутск, 2002. С. 51-54.

2. Батуев А.Р., Бардаш А.В. [и др.]. Комплексное цифровое природно-ресурсное картографирование Прибайкалья // География на рубеже веков. Иркутск, 2001. С. 190-191.

3. Котельникова Н.В., Мазуров С.Ф. [и др.]. Региональные аспекты геоинформационного картографирования районных муниципальных образований Иркутской области: материалы IX научн. совещ. по прикл. географии. Иркутск: Изд-во института географии им. В.Б. Сочавы СО РАН, 2009. С. 139141.

4. Лесохозяйственная карта Братского района // Настенная двулистная карта. Масштаб 1:200 000 / Пластинин Л.А.,

ческий список

Клевцов Е.В. [и др.]. Иркутск, 2001.

5. Лесохозяйственная карта сырьевой базы Усть-Илимского ЛПК // Масштаб 1:500 000 / Пластинин Л.А., Клевцов Е.В. Иркутск, 2002.

6. Аксёнов Д.Е., Ярошенко А.Ю. Космические снимки для задач лесного хозяйства. // Земля из космоса. 2009. № 1. С. 10-15.

7. Клевцов Е.В. Материалы дистанционного зондирования Земли в оценке состояния лесов Прибайкалья // Геодезия, картография и кадастр земель Прибайкалья. Иркутск, 2004. С. 160-162.

8. Коптев А.В. Космическая информация в составе оперативного мониторинга лесов таежной зоны Приангарья // Проблемы освоения мин. базы Восточной Сибири: сб. науч. тр. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2009. Вып. 9. С. 160-162.

УДК 550.42

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ ЛАНДШАФТОВ НЕКОТОРЫМИ МИКРОЭЛЕМЕНТАМИ В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ ЗОЛООТВАЛА ТЭЦ-9

П.В. Кузнецов1, В.И. Гребенщикова2

Институт геохимии им. А.П. Виноградова Сибирского отделения РАН, 664033, г. Иркутск, ул. Фаворского, 1 а.

Дана оценка техногенного поступления B, Mo, Mn, Co, Cu и Zn в составе твердых атмосферных осадков в ландшафты, расположенные в зоне влияния золоотвала ТЭЦ-9. Установлены степень и характер загрязнения почв, природных вод и донных отложений. Дана оценка способности к водной абиогенной миграции элементов из золоотвала с поверхностным стоком. Ил. 1. Табл. 8. Библиогр. 21 назв.

Ключевые слова: золоотвал; микроэлементы; миграция; загрязнение.

ECOLOGICAL ASSESSMENT OF LANDSCAPE COMPONENT POLLUTION WITH SOME MICROELEMENTS IN THE INFLUENCE ZONE OF THE THERMAL POWER STATION-9 ASH DUMP (ANGARSK) P.V. Kuznetsov, V.I. Grebenshchikova

Institute of Geochemistry named after A.P. Vinogradov, Siberian Branch of RAS, 1a, Favorsky St., Irkutsk, 664033.

The article assesses technogenic migration of B, Mo, Mn, Co, Cu and Zn in the composition of solid atmospheric precipitations into the landscapes located in the influence zone of the ash dump of thermal power station-9. The degree and character of contamination of soils, natural waters and bottom sediments are determined. The assessment of the ability of the elements from the ash dump to abiogenous water migration with the surface runoff is given. 1 figure. 8 tables. 21 sources.

Key words: ash dump; trace elements; migration; pollution.

1Кузнецов Петр Викторович, ведущий инженер, тел. (3952) 511471, e-mail: petr-kp@mail.ru Kuznetsov Petr , Leading Engineer, tel.: (3952) 511471, e-mail: petr-kp@mail.ru

2Гребенщикова Валентина Ивановна, доктор геолого-минералогических наук, зав. лабораторией проблем геохимического картирования и мониторинга, тел. (3952) 426600, e-mail: vgreb@igc.irk.ru

Grebenshchikova Valentina, Doctor of Geological and Mineralogical Sciences, Head of the Laboratory of Problems of Geochemical Mapping and Monitoring, tel.: (3952) 426600, e-mail: vgreb@igc.irk.ru