Использование космических снимков в целях изучения состояния озер Западного ильменно-бугрового района дельты Волги

С запада к дельте Волги примыкает ильменно-бугровый район, который некоторые исследователи считают частью дельты. Он расположен в пределах Астраханской области и Калмыкии. Озера (ильмени) района – это система водоемов смешанного происхождения, глубиной не более 3 м, расположенных в понижениях между бэровскими буграми. Группы озер имеют различный уровень солености, гидрохимический состав и гидрологический режим. Весной водоснабжение ильменей осуществляется естественным путем за счет паводковых вод из Волги и ее рукавов, а после половодья в основном принудительно с помощью насосных станций. Ускоренные темпы деградации озер в последнее десятилетие обуславливают необходимость дистанционных исследований и постоянного мониторинга состояния озер района.
Для изучения и картографирования комплекса показателей состояния озер-ильменей нужно правильно выбрать съемочные материалы. Озера находятся в постоянной динамике, имеют как сезонные, так и многолетние вариации уровня воды и солености. Поэтому, во-первых, нужна многозональная съемка в видимом и ближнем инфракрасном участках спектра с пространственным разрешением 5-30 м. Во-вторых, съемка должна охватывать всю территорию и/или отдельные ее участки с повторяемостью как в течение года (как минимум, половодье и межень), так и за большой промежуток времени (5-20 лет).
Основными материалами для выполнения работы послужили многозональные снимки, полученные съемочными системами ETM+/Landsat-7, TM/Landsat-5, RapidEye, ALOS, SPOT-5 и данные полевых работ, проведенных в августе 2009 г. сотрудниками и студентами Географического факультета МГУ в продолжение многолетнего сотрудничества с Астраханским биосферным заповедником.
Предварительное опробование методик компьютерной обработки многозональных снимков привело к выводу, что ни один из вариантов не позволяет определить степень минерализации озер, то есть разделить пресные и соленые озера, необходимо использовать косвенные признаки, такие как наличие и ширина тростниковых зарослей вдоль берега, корки соли и др.
На основании данных полевых исследований и изучения космических снимков созданы таблицы дешифровочных признаков для определения степени минерализации озер-ильменей, в которых показана связь между содержанием растворенных солей и цветом водной толщи, шириной тростникового бордюра и береговой корки соли.
В рамках работ по изучению озер были составлены следующие карты:
- карты состояния ильменей на 2011, 1999 и 1986 гг.
- карты изменений состояния озер-ильменей на периоды с 1986 по 1999 и с 1999 по 2011 гг.
- карта классификации озер-ильменей по степени солености на 2011 г.
- общегеографическая карта района исследований
- карта вероятных изменений состояния озер-ильменей
В ходе исследований была четко определена связь между степенью минерализации воды в озере и ее дешифровочными признаками. Пресные, слабосоленые и соленые озера (минерализация 1-35‰) с большой долей вероятности попадания в верный класс можно разделить по таким признакам: ширине тростникового бордюра и развитости плавающей водной растительности, наличию связывающих водотоков или отложений осадочной соли по берегам. Прямая же связь между минерализацией и яркостью объекта на снимке возникает только при достижении и превышении уровня минерализации вод 35‰.
Разбиение озер на классы и визуальное определение границ их контуров позволили сделать вывод о необходимом пространственном разрешении снимков для подобного рода исследований. Пространственное разрешение 15-30 метров (Landsat-5/7) обеспечивает выделение трех классов степени минерализации, а разрешение 5-10 метров (RapidEye, SPOT-5, ALOS) позволяет не только выполнить более дробную классификацию ильменей (от пяти до восьми классов), но и с более высокой точностью определять положение их границ.
В целом по Западному ильменно - бугровому району выявлена эскалация процессов деградации озер. За последнее десятилетие их площадь (в меженный период) уменьшилась на 8%, чему способствуют различные природные и антропогенные факторы: строительство дамб для прокладки транспортных магистралей, уменьшение естественного и искусственного поступления вод из Волги, перегораживание и зарастание водотоков высшей водной растительностью. Также отмечена связь между формой гидрографа на гидропосту Астрахань в половодье и площадью водной поверхности ильменей, в сезоны с низким уровнем половодья она составляет порядка 5% от площади всего района, а с высоким уровнем достигает 23%.