Використання космічної інформації у вивченні взаємодії сучасних природних та антропогенних ландшафтних процесів: Застосування супутникових спостережень для вивчення змін довкілля - кількісні оцінки

Тут розглядаються питання застосування супутникових спостережень для вивчення динаміки ландшафтів: підходи до вивчення ландшафтів із застосуванням космічної інформації, космічні знімки як ландшафтні моделі, вивчення структури ландшафтів та фізико-географічне районування. Системно-аналітичне представлення ландшафту, поняття про динаміку ландшафтів, основні способи дослідження динаміки ландшафтів та інших фізико-географічних об’єктів. А також питання вивчення антропогенного впливу на навколишнє середовище з використанням космічної інформації: модель реакції системи на зовнішнє навантаження, визначення основних змінних та індикаторів для контролю засобами ДЗЗ, модель розповсюдження забруднення, визначення інформативних ознак несприятливого і сприятливого впливу людини.

Вивчення змін екосистем, як індукованих людиною, так і пов'язаних із глобальними природними чинниками, лежить в царині екологічної безпеки. Тому основні задачі продиктовані нашим уявленням про безпечне існування, про взаємозв'язок антропогенної і природної компонент середовища, зокрема базованих на підходах "стимул-реакція".

ДЗЗ у вивченні змін екосистем: основні задачі

• Вивчення еволюції екосистем: кількісні і якісні оцінки на глобальному і регіональному рівнях
• Вивчення реакції екосистем на зовнішні навантаження: екологічні загрози і ризики, аналіз відновлення екосистем
• Вивчення стану екосистем: аналіз сталості, прогноз біологічних ресурсів, продовольча і екологічна безпека, вивчення заповідних територій
• “Екологічне картування” територій

 Втім, визначення ключових змінних і контрольованих параметрів має базуватися на уявленні про моделі еволюції екосистем.

В рамках такого уявлення модель "реакція-відгук" може бути описана формально.

Тут, як і в моделях переносу або циклу вуглецю, важливим стає оцінка розподілів складових, але трохи в іншому контексті - в контексті різноманіття видового складу систем за різними показниками.

Існує кілька методів обчислення показників різноманіття екосистем, що базуються на вирахуванні "композитних індексів".

Індекс Шеннона є важливим, що дає можливість інтерпретації не лише показників видового різноманіття, а й різноманіття функцій видів.

Використовуючи отримані кількісні показники просторово-часового розподілу, ми можемо обчислити всі статистичні показники.

 Дані спостережень добре корелюють з розрахованими показниками.

Цей формальний підхід має багато застосувань.

Практичне заняття

1.         Приклад аналізу регіональної структури і змін землекористування. Визначення інформативних ознак рослинних угруповань, підходів до класифікації угідь

2.         Методи застосування індексів стану рослинності, порівняльний аналіз індексів стану рослинності, індексу посухи, температурного індексу поверхні для вирішення задачі довгострокового аналізу продуктивності сільськогосподарських угідь

3.         Вивчення прикладів аналізу динаміки екосистем під впливом антропогенно індукованих процесів. Визначення інформативних ознак впливів і індикаторів несприятливих процесів

Завдання для самостійної роботи

Приклади вивчення динаміки ландшафтів. Порівняльний аналіз різночасових знімків та інших картографічних матеріалів

Комплексне дешифрування космічної знімку. Складання карти та легенди до неї

Контрольні запитання та завдання

1. Які основні напрями застосування методів ДЗЗ в задачах дослідження наземних екосистем та екологічного моніторингу?

2. Які матеріали космічної зйомки застосовуються для вивчення ґрунтів?

3. Які існують спектральні індекси стану рослинності?

4. Які існують спектральні індекси водного режиму?

5. Які види космічної зйомки використовують для оцінки пожежного стану лісів?

Рекомендована література:

1. Elachi C., Zyl J. Introduction to the Physics and Techniques of Remote Sensing. Second Edition. John Wiley & Sons, Hoboken, New Jersey, 2006, 557 р., ISBN-13 978-0-471-47569-9
2. Liu J.G., Mason Ph.J. Essential image processing and GIS for remote sensing. John Wiley & Sons, Oxford, Imperial College London, UK, 2009, 462 p., ISBN: 978-0-470-51032-2
3. Кронберг П. Дистанционное изучение Земли: Основы и методы дистанционных исследований в геологии: Пер. с нем. — М.: Мир, 1988. - 343 с.
4. Gao J. Digital Analysis of Remotely Sensed Imagery. McGraw-Hill, New York, 2009, 689 p., ISBN: 978-0-07-160466-6
5. Richards J.A., Jia X. Remote Sensing Digital Image Analysis. An Introduction. Fourth Edition. Springer-Verlag Berlin - Heidelberg, 2006, 454 p., ISBN-10 3-540-25128-6