Файл: Лабутина Использование данных ДЗЗ для экомониторинга.pdf

Использование данных дистанционного зондирования для мониторинга экосистем ООПТ

65

точках  с  предварительно  заданными  плановыми  координатами  (Зо-
лотарев, Харьковец, 1996). В этом случае значение изменения высоты 
в точке получается непосредственно, без промежуточных интерполя-
ций, с существенно более высокой точностью, обеспечиваемой приме-
нением  аналитических  способов.  При  необходимости  расположение 
точек может соответствовать узлам регулярной сетки в плановой си-
стеме координат. Это стало возможным после появления стереоком-
параторов,  передающих  значения  измеряемых  координат  снимков 
непосредственно на вычислительную систему, что позволяет при из-
вестных  элементах  внешнего  ориентирования  снимков  производить 
взаимный пересчет координат снимков и местности непосредственно 
во время наведения стереоскопической марки на поверхность ледни-
ка.  Тем  самым  корректируются  координаты  марки  и  достигается  ее 
положение на поверхности ледника в точке с необходимыми плано-
выми координатами.

Накоплен  опыт  изучения  и  оценки  состояния  природ-

ных  и  природно-антропогенных  экосистем  ООПТ.  Напри-
мер,  в  работе  (Тишков,  Малышев,  2006)  всесторонне  рассматрива-
ется  использование  спутниковой  информации  для  дистанционного 
мониторинга  состояния  экосистем  ООПТ.  Особо  отмечен  тот  факт, 
что размеры ООПТ и использование для их мониторинга данных дис-
танционного  зондирования  тесно  связаны.  При  мониторинге  ООПТ 
различного  уровня  (регионального,  субрегионального  и  локального) 
первостепенное значение имеет пространственное разрешение, с ко-
торым  была  получена  информация.  Размеры  ООПТ  различаются  от 
нескольких сот гектаров (некоторые участки кластеров степных запо-
ведников, заказников и памятников природы) и тысяч гектаров (не-
большие участки лесных и горных заповедников, национальных пар-
ков и заказников) до сотен тысяч и миллионов гектаров (арктические, 
тундровые  и  таежные  заповедники  и  национальные  парки).  Анало-
гичным образом меняются и объекты наблюдений при мониторинге. 
Например, полосы отчуждения линейных сооружений – 30–100 м при 
их  протяженности  в  границах  ООПТ  от  нескольких  десятков  метров 
до  десятков  и  сотен  километров.  Природные  объекты  мониторинга 
более масштабны, если речь идет об оценке состояния экосистем пло-
щадью от сотни до нескольких тысяч гектаров (нефрагментированные 
массивы тундр, тайги, степей, пустынь, высокогорий), или, наоборот, 

Методическое пособие

66

имеют «миниатюрные размеры» (очаги загрязнения и механических 
нарушений – десятки и сотни метров по площади, очаги подтопления 
и изменения гидрологического режима – сотни и первые тысячи м), 
зоогенные нарушения растительности и пр. 

В  таблице  5  представлена  сводная  характеристика  возможностей 

проведения мониторинга объектов разных типов, расположенных на 
ООПТ с указанием наиболее подходящих для этой цели видов данных 
дистанционного зондирования. 

Таблица 5

Природные и техногенные объекты ООПТ для мониторинга с помощью 

спутниковых систем дистанционного зондирования  

(по Тишков, Малышев, 2006)

Процессы,  
наблюдаемые  
при  
дистанционном 
мониторинге

Многоспектральные сканирующие  
системы с пространственным  
разрешением 20–50 м

Спутниковые системы  
с пространственным разрешением  
1–8 м

природные  
объекты

техногенные  
объекты

природные  
объекты

техногенные  
объекты

Природные 
сезонные и 
погодичные 
флуктуации 
растительности

Ландшафты, 
растительные 
сообщества, 
массивы лесов  
и тундр, степные 
кластеры, участки 
болот, поймы 
средних  
и крупных рек

Состояние 
растительности 
вдоль магистраль-
ных трубопрово-
дов, ЛЭП-250, 
ЛЭП-500, вдоль 
транспортных 
коридоров 
федеральных 
трасс, плотины и 
дамбы на средних 
и крупных реках, 
сельхозугодья  
в границах ООПТ

Границы ландшаф-
тов  
и растительных 
сообществ, 
граница леса на 
северном и южном 
пределах, верхняя 
граница леса  
в горах, поймы 
малых рек. полосы 
«лес – степь»,  
«лес – болото»  
и пр.

Полосы отчужде-
ния федеральных  
и региональных 
автомобильных  
и железных дорог, 
газо- и нефтепро-
водов, состояние 
противопожарных 
полос, границ с 
сельхозугодьями, 
рекреационными 
зонами и пр.

Первичные  
и вторичные 
сукцессии 
растительности

Аллювиальные 
ландшафты, 
дельты, острова, 
высокогорья, 
крупные гари и 
ветровалы (десятки 
и сотни тыс. га). 
полосы схода 
селевых потоков  
и пр.

Эродированные 
сельскохозяйствен-
ные земли, сбитые 
пастбища, отвалы,  
спущенные и вновь 
созданные 
водохранилища, 
нарушенные при 
строительстве 
линейных 
сооружений земли 
и пр.

Меловые 
обнажения,  
поймы малых рек, 
экотоны  
растительных 
сообществ, 
острова леса в 
тундре, березовые 
и осиновые колки в 
лесостепи, морены, 
ложбины стока, 
мелкие гари

Локальные 
нарушения 
целостности 
растительного 
покрова, следы 
гусеничного 
транспорта, 
заброшенные 
скважины, зимники, 
места форсирова-
ния берегов рек 
наземным 
транспортом, пятна 
разливов нефти  
и др.

Использование данных дистанционного зондирования для мониторинга экосистем ООПТ

67

Последствия 
климатических 
изменений

Зональные 
экотоны: тундра – 
тайга, хвойные и 
широколиственные 
леса, дубравы – 
степи, лиственнич-
ники – степи, 
верхняя граница 
леса и субальпий-
ской растительно-
сти в горах

Очаги активизации 
техногенной 
эрозии, участки  
с нарушениями 
мерзлотного 
режима почво-
грунтов вдоль 
трубопроводов  
и пр.

Граница раститель-
ных сообществ, 
природные 
пастбища 
копытных, 
местообитания 
редких видов, 
убежища крупных 
хищников, водоемы 
на ООПТ

Зоны влияния 
конкретных 
линейных 
сооружений  
и хозяйственных 
объектов на ООПТ

Последствия 
природных 
катастроф

Крупные участки 
нарушений (сотни 
метров и более): 
гари, оползни, 
сели, осыпи,  
карст и пр.

Участки нарушений 
(сотни метров  
и более) в границах 
влияния техноген-
ных объектов

Участки нарушений 
(метры – десятки 
метров)

Участки нарушений 
в границах влияния 
техногенных 
объектов

Последствия 
техногенных 
процессов, в 
т.ч. локального, 
регионального 
и глобального 
загрязнения

Участки техногенных нарушений  
(сотни метров и более): разливы нефти, 
гибель растительности в зонах влияния 
атмосферных выбросов, кислотных 
дождей и пр.

Локальные нарушения (метры –  
десятки метров): пятна разливов нефти,  
участки загрязнения растительности,  
техногенные геохимические аномалии 
грунтов

Последствия 
антропогенных 
изменений ги-
дрологического 
режима

Зоны подтопления, дренирования, изме-
нения паводкового режима, затопления 
водохранилищами, подтопляющего 
влияния на растительность, трансфор-
мации ледового режима водоемов и пр.

Зона локального влияния изменения 
гидрологического режима

Биотические 
катастрофы  
и инвазии  
чужеродных 
видов

Крупные очаги инвазии чужеродных  
видов, размножения животных-
вредителей сельского и лесного хозяй-
ства, заросли растений, содержащих 
наркотические и психотропные веще-
ства, фронтальное движение саранчи, 
катастрофически сбитые пастбища и др.

Локальные очаги хвое- и листогрызущих 
насекомых, катастрофические миграции 
животных, участки зоогенных поврежде-
ний растительности, локальные заросли 
растений, содержащих наркотические  
и психотронные вещества, и др.

Возможности  организации  системы  мониторинга  на 

охраняемой  территории  с  помощью  данных  дистанционного 
зондирования показаны авторами (Лабутина и др., 2009) на примере 
изучения распространения зарослей лотоса в Астраханском заповед-
нике. Известно, что дельта Волги обладает уникальным особенностя-
ми, связанными прежде всего с ее формированием в условиях суще-
ственных колебаний уровня приемного бассейна, Каспийского моря, 
которые  сказываются  на  природных  и  хозяйственных  геосистемах. 
Отмечается  значительное  усиление  антропогенного  воздействия  на 
природные комплексы дельты и взморья в связи с расширением по-

Методическое пособие

68

исковых работ, а местами и добычей углеводородного сырья. В то же 
время нижняя часть дельты Волги и устьевого взморья еще в 1975 г. 
была включена в Список Конвенции о водно-болотных угодьях, име-
ющих международное значение (Рамсарская конвенция) и подлежит 
охране. Авторы отмечают особую актуальность мониторинговых ис-
следований в дельте, опирающихся на применение данных дистан-
ционного зондирования и разработку геоинформационных методов 
получения  на  их  основе  географически  надежных  результатов.  Все 
компьютерные этапы работ выполнялись средствами системы ILWIS.

Основными исходными материалами выполненных работ служи-

ли  на  первых  этапах  аэрофотоснимки,  позже  космические  снимки, 
полученные  в  разные  годы  съемочными  системами  с  разным  про-
странственным разрешением, а также многолетние полевые наблю-
дения  совместно  с  сотрудниками  заповедника,  служившие  базовой 
информацией при компьютерной обработке снимков. 

Картографированию  особенностей  пространственного  рас-

пространения  лотоса  орехоносного,  занесенного  в  Красную  книгу 
России,  было  уделено  особое  внимание,  в  частности,  оценивалась 
возможность  определения  по  дистанционным  данным  площади 
зарослей  как  показателя  экологического  состояния  рамсарского 
водно-болотного  угодья.  Материалами  для  изучения  особенностей 
распространения  лотоса  и  создания  разновременных  карт  Дам-
чикского  участка  заповедника  и  его  охранной  зоны  и  приустьево-
го взморья Волги в целом служили космические снимки за период 
1977–2009 гг. 

Сравнение  двух  методов  обработки  космических  данных  –  ком-

пьютерной  классификации  и  составления  карт  с  применением  как 
компьютерного,  так  и  визуального  дешифрирования  –  показало, 
что  при  определении  площади  зарослей  оба  метода  дают  сопоста-
вимые  результаты,  а  при  изучении  изменений  в  пространственном 
распределении сообществ преимущество имеет картографирование. 
На акватории Дамчикского участка наметилась тенденция разруше-
ния некоторых старых зарослей наряду с укрупнением относительно 
молодых и формированием новых. Сопоставление компьютерными 
средствами фрагментов разновременных снимков Landsat 5 террито-
рии заповедника позволило выявить не только сезонные изменения 
в распространении лотоса, но и очень существенные различия в пло-
щади и состоянии отдельных зарослей в снимках разных лет. 

Использование данных дистанционного зондирования для мониторинга экосистем ООПТ

69

В результате картографирования сообществ лотоса на всем при-

устьевом взморье в 1987 и 2009 гг. было установлено, что за этот пе-
риод  площадь  растительных  сообществ  с  участием  лотоса  возросла 
на  17,8  тыс.  га.  Одновременно  с  приростом  произошло  разрушение 
зарослей, существовавших ранее, на площади 10,7 тыс.га. Появление 
новых  зарослей  и  разрастание  существовавших  отмечено  в  север-
ной половине ареала распространения, а разрушение происходило в 
основном в его южной части.

Результаты изучения и картографирования распространения лото-

са позволили сделать вывод о возможности мониторинга зарослей по 
дистанционным данным, определить  три  уровня  наблюдений и  сро-
ки  их  проведения,  рекомендовать  космические  снимки  для  исполь-
зования на каждом из уровней. Мониторинг распространения лотоса 
орехоносного  на  приустьевой  акватории  дельты  Волги  предполагает 
определение  площади  и  картографирование  зарослей,  сопоставляя 
наземные наблюдения и данные космической съемки разной перио-
дичности  и  различного  пространственного  разрешения.  Ежегодные 
наблюдения  на  детальном  и  локальном  уровнях  позволят  фиксиро-
вать  изменения,  вызванные  метеорологическими  и  гидрологически-
ми условиями года, а также тенденции разрушения или разрастания 
отдельных  зарослей  и  причины,  вызывающие  их.  На  региональном 
уровне наблюдения с периодичностью в 5–7 лет могут обеспечить вы-
явление  многолетних  изменений  массивов  лотоса  в  разных  частях 
дельты под влиянием как антропогенных, так и природных факторов. 
Использование площади сообществ лотоса в качестве единственного 
показателя его распространения недостаточно, поскольку она не дает 
представления  об  особенностях  и  изменениях  мест  произрастания 
этого  растения.  Преимущества  в  этом  отношении  имеет  карта.  Точ-
ность определения изменений площади сообществ с участием лотоса, 
вычисленная по картам, зависит от пространственного и временного 
масштабов: надежные данные об изменениях суммарной площади и 
особенностях распространения лотоса можно получить лишь для про-
тяженной территории и за значительный промежуток времени. 

Комплексное картографирование аквальных ландшаф-

тов мелководной акватории на Дамчикском участке Астраханского 
заповедника и создание серии электронных карт – еще один пример 
успешного применения космических снимков, материалов полевых 
обследований и методов картографирования на основе ГИС (Лабути-