Оценка изменений рельефа береговой зоны по разновременным данным воздушного лазерного сканирования и аэрофотосъёмки (на примере Анапской пересыпи)

Изучение ландшафтов береговой зоны морей и океанов, их динамики представляет собой актуальную задачу, поскольку даже незначительные изменения отдельных элементов ландшафтов прибрежных территорий могут приводить к необратимым нарушениям хрупких природных сообществ, складывавшихся на данной территории в течение долгого времени. (Косьян, Крыленко, 2014)
Использование космических снимков для создания карт береговых зон обычно не обеспечивает полной трехмерной картины местности. Этот недостаток устраним с помощью создания стереомодели местности и построения по ней цифровой модели рельефа (ЦМР). Использование технологии воздушного лазерного сканирования позволяет облегчить и сделать более точным процесс построения ЦМР, и кроме того, дает возможность автоматизированно анализировать не только рельеф по ЦМР, но и трехмерный образ элементов ландшафта по «облаку точек». (Бойко, Погорелов, 2012)
В качестве объекта исследования выбран уникальный морской береговой ландшафт «Анапская пересыпь», изучение которого ведется учёными Южного отделения Института океанологии РАН и географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова уже долгое время.
Песчаные пляжи и дюнный пояс Анапской пересыпи, имеющие большую рекреационно-бальнеологическую ценность, испытывают сильнейшую антропогенную нагрузку, что приводит к деградации экосистем пересыпи. Для обеспечения их сохранности и разработки мер по защите необходим мониторинг состояния ландшафтов. По материалам спутниковой съемки высокого разрешения выполняется детальное картографирование ландшафтно-морфологической структуры пересыпи (Кравцова, Чалова, 2016), а для изучения изменений дюнного рельефа, характеризуемого в докладе, привлекается воздушное лазерное сканирование.
Данные воздушного лазерного сканирования и аэрофотосъёмки на территорию Анапской пересыпи были предоставлены Е.С. Бойко (ЗАО «СевКавТИСИЗ»). Съёмки были осуществлены 21 ноября 2013 года и 9 октября 2015 года. Облака точек были уравнены и классифицированы Е.С. Бойко, после чего по ним были построены ЦМР с пространственным разрешением 1 метр. Далее, В.В. Крыленко (ЮО ИО РАН) была получена предварительная карта изменений высот на всю территорию Анапской пересыпи.
Целью работы было изучение изменений рельефа береговой зоны Анапской пересыпи и их количественная оценка по разновременным данным воздушного лазерного сканирования и аэрофотосъёмки.
На первом этапе анализировалась созданная В.В. Крыленко карта изменений высот. С помощью совместного анализа данных аэрофотосъёмки и «облаков точек» на карте были выделены контуры с наиболее значительными изменениями.
Затем, в рамках полевых обследований участка Анапской пересыпи от мыса Железный Рог до станицы Благовещенской, проводилась верификация предварительной карты изменений высот: отмечались участки с действительными изменениями и участки, на которых изменения, отображенные на карте, не соответствовали реальной ситуации на местности. Участки с действительными изменениями были разбиты на 3 класса в зависимости от генезиса происходящих на них изменений: участки с природным, антропогенным или смешанным генезисом изменений. Для каждого из классов выделены разные типы изменений.
На каждом из выбранных участков заново проводилась автоматизированная фильтрация «точек земли» из облака точек, подбирались оптимальные значения пространственного разрешения ЦМР для достижения наибольшей достоверности получаемой затем карты изменения высот. На картах изменения высот удалось отобразить такие процессы, как развевание наветренных склонов вдольбереговых дюнных валов, сопровождающееся образованием песчаных надувов на гребнях дюн и аккумулятивных песчаных шлейфов на подветренных склонах, а также зафиксировать уничтожение дюн при выравнивании территории под строительство. Карта изменения высот позволяет дать количественную оценку объёмов перенесенного материала на каждом из выделенных участков.
В перспективе планируется применить отработанные на ключевых участках методики обработки разновременных «облаков точек» и создания по ним ЦМР для анализа всей береговой зоны Анапской пересыпи.