Дистанционное зондирование Земли как способ оценки качества окружающей среды урбанизированных территорий

Введение. Пространственное зонирование урбанизированной территории по уровню антропогенной нагрузки с использованием наземных методов исследований характеризуется существенными временными затратами. С конца XX века альтернативой этому служит использование технологий дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Цель исследования. Геоинформационное зонирование и оценка уровня техногенных изменений территорий по индексу NDVI (Normalized Difference Vegetation Index). Материалы и методы. Объектом исследования являлись города Воронежской области и их пригородные десятикилометровые территории. Для пространственного анализа площади антропогенно измененных территорий на примере городов Воронежской области создан архив многоканальных космических снимков, полученных со спутников Landsat-7 и Landsat-8. Сбор данных произведен на базе сайта Геологической службы США. Космические снимки сгруппированы в два периода (2001 г. и 2016 г.). В зависимости от индекса NDVI выделены территории с высокой и низкой антропогенной нагрузкой, зоны природного каркаса, водные объекты. Результаты исследования. Установлено, что наименьшая доля площадей природного каркаса и неудачное их расположение среди изученных городов Воронежской области наблюдаются на территории города Воронежа. Наибольшая площадь территории, занятая природным каркасом, выявлена в пределах городского округа города Борисоглебска. Данный факт объясняется рациональной политикой региональных и муниципальных властей в сфере обеспечения экологической и гигиенической безопасности населения на данной территории. Обсуждение результатов. Сегодня еще невозможно в полной мере использовать данные космического мониторинга для оценки риска здоровью населения, обусловленного воздействием техногенных факторов, и они могут применяться только совместно с наземным мониторингом - инструментальным и лабораторным контролем показателей качества окружающей среды, в том числе в рамках социально-гигиенического мониторинга. Вывод. Анализ изменения доли площадей с сильной антропогенной нагрузкой по отношению к природному каркасу, выполненный по космическим снимкам 2001 г. и 2016 г., позволил сделать вывод об увеличении техногенной нагрузки на окружающую среду городов.

дистанционное зондирование Земли, космические снимки, NDVI-анализ, урбанизированные территории, пространственное зонирование, геоинформационные системы, уровень антропогенной нагрузки, природный каркас, Earth remote sensing, satellite images, NDVI analysis, urban areas, spatial zoning, geographic information systems, anthropogenic burden, natural framework

1. Попова А.Ю., Зайцева Н.В., Май И.В. Опыт методической поддержки и практической реализации риск-ориентированной модели санитарно-эпидемиологического надзора: 2014-2017 гг. // Гигиена и санитария. 2018. Т. 97. № 1. С. 5-9.

2. Попова А.Ю., Зайцева Н.В., Май И.В. К вопросу об имплементации оценки качества жизни населения в систему социально-гигиенического мониторинга // Анализ риска здоровью. 2018. № 3. С. 4-12.

3. Студеникина Е.М., Стёпкин Ю.И., Клепиков О.В. и др. Проблемные вопросы использования географических информационных систем в социально-гигиеническом мониторинге и риск-ориентированном надзоре // Здоровье населения и среда обитания. 2019. № 6 (315). С. 31-36.

4. Епринцев С.А., Шекоян С.В. Изучение параметров качества окружающей среды урбанизированных территорий в условиях повышенной антропогенной нагрузки // Геополитика и экогеодинамика регионов. 2014. Т. 10. № 2. С. 520-525.

5. Епринцев С.А., Архипова О.Е. Анализ экологической комфортности урбанизированных территорий Воронежской области по данным дистанционного зондирования Земли // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: География. Геоэкология. 2018. № 4. С. 85-91.

6. Раклов В.П. Методы использования ГИС-технологий при контроле состояния полигонов твердых бытовых отходов // Велес. 2017. № 2-1 (44). С. 65-71.

7. Новикова О.Г. Возможности данных дистанционного зондирования Земли в сфере мониторинга экологических и гидрологических процессов // Мелиорация и водное хозяйство. 2015. № 6. С. 50-53.

8. Днепровская В.П., Ященко И.Г., Перемитина Т.О. Комплексное исследование техногенной нагрузки с использованием спутниковых и наземных данных // Булатовские чтения. 2017. Т. 4. С. 134-142.

9. Яблоков В.М. Геоинформационный анализ структуры и динамики природно-экологического каркаса Москвы на основе открытых геоданных // Вестник Московского университета. Серия 5: География. 2018. № 1. С. 42-48.

10. Костылев В.А., Покидышева Ю.В., Барсуков К.Г. Возможности и проблемы использования данных дистанционного зондирования (ДДЗ) при мониторинге лесных пожаров // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. 2015. Т. 3. № 4-2 (15-2). С. 58-62.

11. Гизатуллин А.Т., Алексеенко Н.А., Моисеева Н.А. Разработка алгоритма превентивной оценки пожарной опасности природных территорий по данным дистанционного зондирования // Геодезия и картография. 2019. Т. 80. № 1. С. 102-109.

12. Серебрякова Е.Д., Трухина Н.И., Покидышева Ю.В. Перспективы использования методов ДДЗ в природопользовании // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. 2015. Т. 3. № 4-2 (15-2). С. 119-124.

13. Сысоева Т.Г., Ковалевская Н.М., Хворова Л.А. Анализ состояния растительности на основе индекса NDVI и данных спутника Landsat 8 // Труды молодых ученых Алтайского государственного университета. 2016. № 13. С. 149-152.

14. Катаев М.Ю., Бекеров А.А., Шалда П.В., Медвецкий Д.В. Сравнение методов обнаружения изменений временного хода вегетационного индекса NDVI // Электронные средства и системы управления. Материалы докладов Международной научно-практической конференции. 2016. № 1-2. С. 8-10.

15. Рахманин Ю.А., Леванчук А.В., Копытенкова О.И. Совершенствование системы социально-гигиенического мониторинга территорий крупных городов // Гигиена и санитария. 2017. Т. 96. № 4. С. 298-301.

16. Попова А.Ю., Зайцева Н.В., Май И.В. и др. Нормативно-правовые и методические аспекты интеграции социально-гигиенического мониторинга и риск-ориентированной модели надзора // Анализ риска здоровью. 2018. № 1. С. 4-12.

17. Савельев С.И., Трухина Г.М., Бондарев В.А. и др. Развитие социально-гигиенического мониторинга на региональном уровне // Гигиена и санитария. 2016. Т. 95. № 11. С. 1033-1036.

18. Новикова Н.Н., Пахомов Л.А., Пермитина Л.И. и др. Возможности Научного центра оперативного мониторинга Земли (НЦ ОМЗ) по проведению оперативного спутникового мониторинга состояния окружающей среды по данным российских и зарубежных космических систем // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2004. Т. 1. № 1. С. 221-227.

19. Интервью с В.А. Заичко, заместителем начальника управления автоматических космических комплексов и систем Федерального космического агентства // Геоматика. 2015. № 2. С. 12-21.

20. Зеленцов В.А., Потрясаев С.А., Пиманов И.Ю. и др. Использование данных космического радиолокационного зондирования при анализе зон затопления в половодье // Инженерные изыскания. 2018. Т. 12. № 7-8. С. 54-60.

21. Асмус В.В., Бедрицкий А.И., Стасенко В.Н. и др. Развитие в Росгидромете космической подсистемы наблюдений и системы геофизического мониторинга // Метеорология и гидрология. 2017. № 7. С. 35-49.

22. Васильев А.И., Стремов А.С., Коваленко В.П. и др. Методика сопоставления базовых продуктов МСС КА "Канопус-В" и Landsat ETM+ // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 4. С. 36-48.

23. Архипов С.А., Бакланов А.И., Линько В.М. Гиперспектральная съемочная аппаратура для космического аппарата “Ресурс-П” // Исследование Земли из космоса. 2014. № 3. С. 78-89.

24. What’s the Better Life Index? Better Life Index. - URL: http://www.oecdbetterlifeindex.org/about/better-life-initiative/ (accessed: 24.01.2019)

25. U.S. Geological Survey. https://www.usgs.gov (accessed: 25.01.2020)