Исследование изменчивости природно-территориальных комплексов Тазовского полуострова на основе данных многоспектральной и радиолокационной космической съемки

Рассмотрены особенности изучения внутрисезонной изменчивости природно-территориальных комплексов (ПТК) в Арктической зоне Российской Федерации (АЗРФ) средствами многоспектрального и радиолокационного космического мониторинга. Из-за особых условий освещенности и высокой облачности возможности космических аппаратов (КА) с оптическими приборами на борту ограничены для съемки территорий АЗРФ. Для обеспечения космического мониторинга природных территорий АЗРФ необходима разработка методик с использованием радиолокационных методов, не зависящих от условий съемки. На примере отдельно взятого региона АЗРФ — Тазовского полуострова — проанализирована внутрисезонная изменчивость наиболее характерных типов ПТК (кустарничко-лишайниковые тундры; сфагновые болота; ивняки травяные; песчаные отмели и антропогенные объекты). Методы исследования включают интерферометрическую обработку исходных радиолокационных данных SAR КА Sentinel-1В и обработку данных КА Sentinel-2А, 2В по алгоритмам классификации и расчета спектральных вегетационных индексов. На основе результатов классификации поверхностей полигона Тазовского полуострова, проведенной по многоспектральной космической информации, выбраны четыре опорных участка ПТК. Анализ стабильности и изменчивости поверхностей на выбранных участках полигона проведен на основе рассчитанных рядов интерферометрической когерентности для каждого типа ПТК в бесснежный период 2021 года. Для интерпретации полученных результатов использованы статистически обработанные ряды метеорологических наблюдений за температурой воздуха и осадками и данные вегетационных индексов. Результаты исследования могут быть наиболее востребованными в производственно-экологическом мониторинге нефтегазовой отрасли и охране окружающей среды с целью соблюдения техносферной безопасности и выявления степени антропогенной нарушенности территорий АЗРФ.

1. Кобелева Н. В. Крупномасштабное эколого-фитоценотическое картографирование на основе аэроснимков и ГИС-технологий (на примере центральной части Тазовского полуострова) // Изв. Самарского научного центра Российской академии наук. 2012. Т. 14, № 1-6. С. 1607—1617.

2. Московченко Д. В., Арефьев С. П., Глазунов В. А., Тигеев А. А. Изменение состояния растительности и геокриологических условий Тазовского полуострова (восточная часть) за период 1988—2016 гг. // Криосфера Земли. 2017. Т. 21, № 6. С. 3—13. DOI: 10.21782/KZ1560-7496-2017-6(3-13).

3. Московченко Д. В., Глазунов В. А., Тигеев А. А. Исследование динамики растительного покрова восточной части Тазовского полуострова // Экологический мониторинг и биоразнообразие. 2016. № 1(11). С. 91—96.

4. Арефьев С. П. Реакция деревьев и кустарников восточной части Тазовского полуострова на потепление климата // Экологический мониторинг и биоразнообразие. 2016. № 1(11). С. 5—9.

5. Минаков Е. П., Чичкова Е. Ф. Мониторинг чрезвычайных ситуаций с использованием дистанционного зондирования Земли // Изв. вузов. Приборостроение. 2009. Т. 52, № 4. С. 23—27.

6. Чичкова Е. Ф., Кочин Д. А., Рогачев С. А. Информационно-аналитический сервис и технологии мониторинга потенциально опасных зон по данным спутникового многоспектрального зондирования // Космические аппараты и технологии. 2023. Т. 7, № 2. С. 132—141. DOI: 10.26732/j.st.2023.2.06.

7. Мазуров Б. Т., Аврунев Е. И., Хамедов В. А. Оперативный мониторинг лесных земель северных регионов на основе использования оптических и радарных космических снимков // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14, № 4. С. 103—111.

8. Мышляков С. Г. Возможности радарных снимков Sentinel-1 для решения задач сельского хозяйства // Геоматика. 2016. № 2. С. 16—24.

9. Копылов В. Н., Полищук Ю. М., Хамедов В. А. Синтез оптических и радиолокационных космических снимков при решении задачи оперативного обнаружения лесных гарей // Гео-Сибирь. 2007. Т. 3. С. 157—162.

10. Балдина Е. А., Трошко К. А., Николаев Н. Р. Радиолокационные данные Sentinel-1 и возможности их обработки для дешифрирования форм рельефа острова Котельный // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. 2016. № 3. С. 78—85.

11. Antonova S., Kääb A., Heim B., Langer M., Boike J. Spatio-temporal variability of X band radar backscatter and coherence over the Lena River Delta, Siberia // Remote Sensing of Environment. 2016. Vol. 182. P. 169—191. DOI:10.1016/j.rse.2016.05.003.

12. Трошко К. А., Балдина Е. А., Мартьянов А. С., Денисов П. В. Географическая интерпретация временных изменений когерентности по радиолокационным данным Sentinel-1 (на примере острова Котельный) // Матер. 17-й Всерос. открытой конф. „Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса“. М., 11—15 ноября 2019 г. М.: Ин-т космических исследований РАН, 2019. С. 461.

13. Regmi P., Grosse G., Jones M. C., Jones B. M., Walter A. K. Characterizing post-drainage succession in thermokarst lake basins on the Seward Peninsula, Alaska with TerraSAR-X backscatter and Landsat-based NDVI data // Remote Sens. 2012. N 4. P. 3741—3765. DOI:10.3390/rs4123741.

14. Строительство поглощающих скважин № 1п, 2п, 3п месторождения Каменномысское-море. Оценка воздействия на окружающую среду. М., 2022. 274 с. [Электронный ресурс]: <https://seaprojects.gazprom.ru/d/textpage/9b/155/ovos_1p-2p-3p.pdf>.

15. Валеева Э. И., Московченко Д. В. Зональные особенности растительного покрова Тазовского полуострова и его техногенная трансформация // Вестн. экологии, лесоведения и ландшафтоведения. 2008. № 9. С. 174—191.

16. Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2021 год. М.: Росгидромет, 2022. 104 с. [Электронный ресурс]: <https://www.meteorf.gov.ru/images/news/20220324/4/Doklad.pdf>.

17. Rouse J. W., Haas R. H., Schell J. A. et al. Monitoring the vernal advancements and retrogradation of natural vegetation // NASA/GSFC, Final Report. Greenbelt, MD, USA, 1974. P. 1—137.