Оценка степени рекультивации земель нарушенных территорий горнопромышленных регионов по данным дистанционного зондирования

Одной из проблем горнодобывающих регионов является деградация земель в результате разработки полезных ископаемых, особенно открытыми способами добычи. Это приводит к выводу из общего пользования сотни и тысяч гектар плодородных земель. Несмотря на наличие законодательных актов, регламентирующих проведение работ по восстановлению природного состояния земель, на практике применяются методы, связанные с минимальными затратами, либо вообще не проводится рекультивация. Также очень сложно поверить состояние данных земель и оценить степень рекультивации. Применение классических методов полевых исследований в виде отбора срезов почвенного грунта, оценки специалистами-ботаниками состояния растений и т.п. позволяют сформировать точечные индикаторы состояния, которые практически невозможно аппроксимировать на большие территории, т.к. это приводит к существенной ошибке вычислений. Часто большая часть территорий вообще остается без обследования. Современные системы дистанционного зондирования Земля позволяют оценивать большие по протяженности территории на основе анализа состояние растительности и почвы за счет использования специализированных индексов [1,2]. Современные сенсоры обеспечивают сканирование поверхности в узком инфракрасном диапазоне (0,69–0,73, называемом крайний красный или red-edge), который особенно чувствителен для анализа растительной биомассы. В настоящее время разработаны специализированные индексы, которые позволяют восстанавливать физические параметры состояния земельных угодий в узких волновых диапазонах, выявлять первичные образования гумусовых отложений и появления биомассы. В докладе представлено исследование горных отвалов угледобывающих предприятий на примере Кузбасса по данным дистанционного зондирования Земли. Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 12-07-31001 и гранта Губернатора Кемеровской области для поддержки молодых ученых. В рамках исследования обосновано проведение оценки состояния территорий по космоснимкам в двух направлениях: анализ по массиву ретроспективных снимков (период 10-20 лет) и анализ «вглубь» по снимкам различного разрешения (от среднего до сверхвысокого масштаба). Приведен алгоритм восстановления физических характеристик объектов и явлений по данным дистанционного зондирования с использованием как традиционных геофизических параметров, сопоставимых с данными контактных измерений, так и интегральных характеристик (индексов). Условно характеристики разделяются на обобщенные физические характеристики, выраженные в устойчивых единицах, и спектральную отражательную способность объектов[3]. Приводятся результаты расчета и обоснование применения в исследовании таких вегетационных индексов, как классический нормализованный разностный вегетационный индекс (Normalized Difference Vegetation Index), почвенный вегетационный индекс (Soil Adjusted Vegetation Index), 1-3 индексы Вогельмана для области ближнего инфракрасного склона (Vogelmann Red Edge Index 1, Index 2, Index 3), нормализованный разностный инфракрасный индекс (Normalized Difference Infrared Index, NDII). Показаны результаты обработки снимков. Приводится обоснование применения индексов SWVI и SAVI при исследовании зон самозарастания горных отвалов. Показана картина формирования горного отвала в динамике за 20 лет и появления гумусового слоя и биомассы в случае отсутствия рекультивационных работ на объекте исследования. Рассматривая растительность в качестве индикатора уровня техногенной нагрузки на природную среду региона, дается наглядное представление изменения экологической обстановки в результате техногенного воздействия.

Литература:

1. De Jong, Steven M., van der Meer, Freek D. Remote Sensing Image Analysis Including The Spatial Domain. NEW YORK, BOSTON, DORDRECHT, LONDON, MOSCOW: Kluwer Academic Publishers, 2004.
2. Чабан Л.Н., Вечеру Г.В., Гаврилова Т.С. Исследование возможностей классификации растительного покрова по гиперспектральным изображениям в пакетах тематической обработки данных дистанционного зондирования // Труды МФТИ. 2009. 1(№3). С. 171-180.
3. Ческидов В.И. и др. Пути повышения эффективности и экологической безопасности открытой добычи твердых полезных ископаемых. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2010