Сравнительный анализ результатов дистанционного определения вегетационных индексов и данных биоиндикационных исследований в задачах экологического мониторинга техногенного воздействия на природную среду

В задачах оценки экосистемных изменений в результате техногенного воздействия на природную среду традиционно используются методы биоиндикации. Однако масштабные исследования территории данными методами являются очень трудоемкими и долговременными. В условиях труднодоступности таежных территорий Западной Сибири более перспективным представляется использование дистанционных методов на основе космических снимков (КС).
В [1] представлены результаты наземных биоиндикационных исследований изменения состояния лесной растительности в таежной зоне Западной Сибири с использованием кедра и ели сибирской в качестве биоиндикаторов. Для исследований были выбраны 13 тестовых участков на территории левобережного Приобья, которые находятся в зоне воздействия факелов для сжигания попутного газа на Приобском нефтяном месторождении, являющемся одним из наиболее крупных в Ханты-Мансийском автономном округе. Добыча нефти на этом месторождении поддерживается на достаточно высоком уровне, при этом в факелах сжигается ежегодно до 2 млрд. куб. м попутного газа. Установлено, что по мере приближения к факелам состояние древостоев ухудшается.
В данной работе рассмотрены вопросы использования данных дистанционного зондирования Земли из космоса для оценки воздействия химического загрязнения атмосферы на состояние кедровых лесов. В качестве объектов исследования использованы участки территории, идентифицированные на КС как кедровые выделы и находящиеся в местах расположения контрольных точек отбора проб при проведении наземных исследований методами биоиндикации [1]. Выделы отображаются на цифровой карте в виде полигонов векторного слоя, полученного в результате классификации и векторизации данных КС со спутника Landsat (пространственное разрешение 30 м) с датой съемки 19.06.1988 г. Указанный КС выбран в качестве базового, так как в 1988 г. эксплуатация нефтяного месторождения только началась и воздействие факелов еще не успело проявиться.
Оценка изменения состояния кедровых выделов произведена на основе анализа значений вегетационных индексов NDVI и ARVI, рассчитанных по разновременным космическим снимкам со спутника Landsat с датами съемки 19.06.1988 г. и 11.09.2001 г. Для обработки и анализа данных использован инструментарий, предоставляемый программным пакетом ERDAS Imagine и геоинформационной системой ArcGIS.
Проведенное сравнение трендов средних значений вегетационных индексов и трендов биоиндикационных показателей по данным [1], показало хорошее соответствие дистанционной оценки экосистемных изменений состояния лесной растительности данным биоиндикационных наземных исследований в таежной зоне. Этот результат иллюстрирует возможность замены трудоемких и долговременных наземных исследований более доступными дистанционными данными, что крайне важно в условиях труднодоступности таежных территорий Сибири.
Полученные результаты наряду с результатами наземных исследований могут быть использованы в дальнейшем при картировании зон экологических рисков, в частности, для установления концентраций загрязняющих веществ, соответствующих границам зон экологического риска разного уровня.
Работа выполнена при поддержке ФЦП «Научные кадры инновационной России» (проект по Государственному контракту от 20 сентября 2010 г. № 14.740.11.0409).
1. Кокорина Н.В.,. Касаткин А.М, Полищук Ю.М. Биоиндикация атмосферного загрязнения при сжигании попутного газа в факелах на нефтяных месторождениях в среднетаежной зоне Западной Сибири // Вестник Тюменского госуниверситета. – 2009. – № 3. – С. 65–72.