Исследование изменчивости береговой зоны восточной части Финского залива на основе спутниковых данных и ГИС-технологий

Исследования береговой зоны и акватории восточной части Финского залива имеет важное значение для изучения её эколого-геологического состояния и мониторинга происходящих изменений. Геодинамические и литодинамические процессы в этом районе подвержены воздействию как природных, так и антропогенных факторов. Актуальность исследований обусловлена необходимостью оценки состояния берегоукрепительных сооружений и в целях разработки новой схемы берегоукрепления Курортного района.
Для проведения ретроспективного анализа изменчивости в береговой зоны восточной части Финского залива использовались космические снимки среднего, высокого и сверхвысокого пространственного разрешения, материалы аэрофотосъёмки прошлых лет из архивов НИИКАМ (1959–1990 г), доступные картографические материалы материалы полевых наблюдений.
В последнее десятилетие произошло скачкообразное развитие зарубежных мультиспектральных систем дистанционного зондирования. Основными тенденциями являются повышение разрешающей способности аппаратуры и увеличение числа спектральных каналов. На основе данных с современных спутников QuickBird, GeoEye, WorldView-2 и WorldView-3 производятся детальные исследования строения береговой зоны на ключевых участках береговой зоны восточной части Финского залива в пределах Курортного района Санкт-Петербурга.
Наличие дополнительных спектральных каналов в новейших сканерах спутников WorldView-2 и WorldView-3 имеют существенные преимущества при изучении береговых зон. Канал 1 (фиолетовый, или coastal blue), в диапазоне частот от 0,4 до 0,45 мкм позволяет проследить особенности прибрежной субаквальной полосы. По сравнению с синим каналом (0,45–0,51 мкм) он менее подвержен поглощению водной толщей, однако сильнее рассеивается атмосферой, что позволяет использовать его при атмосферной коррекции. При включении этого канала в алгоритмы классификации изображений представляется возможным получить информацию о строении прибрежья до глубин 10–20 м в условиях высокой прозрачности воды, отсутствия ряби и атмосферной дымки. Эти условия учитываются при подборе и заказе современных спутниковых снимков.
В результате проводимых исследований разрабатываются и наполняются базы геоданных, включающие каталоги исходных космических снимков на исследуемый район и результаты их тематической обработки. Тематическое дешифрирование производится с использованием методов обработки изображений: сегментации, автоматической классификации изображений и классификации с обучением.
Анализ временной изменчивости береговой линии проводится с использованием ретроспективных данных ДЗЗ и имеющихся картографических материалов. При этом применяются методы статистической обработки векторных данных, в частности, разработанный USGS пакет дополнений к ArcGIS «Digital shoreline analysis system» (DSAS).
В результате комплексного подхода к тематическому дешифрированию и анализу ряда космических изображений получаются следующие геоинформационные продукты: векторные слои, содержащие информацию о положении береговой линии в разное время, численные характеристики изменения положения береговой линии; растровые слои — синтезированные цветовые композиты исходных космоснимков, результаты тематической обработки изображений; растровые и векторные карты и схемы прибрежной части береговой зоны, схемы строения подводных валов и особенностей подводного рельефа.
В дальнейшем планируется наращивание базы пространственных данных по изменчивости береговой зоны восточной части Финского залива.
Работы выполняются в рамках сотрудничества с ГГУП СФ «Минерал» по проекту создания Генеральной схемы берегозащиты Курортного района Санкт-Петербурга по заказу Комитета по природопользованию, охране окружающей среды и обеспечению экологической безопасности Санкт-Петербурга.