Методика мониторинга первичных экосистем Севера на основе

Методика мониторинга первичных
экосистем Севера на основе данных
дистанционного зондирования Земли
ПРИЛОЖЕНИЕ
к «Программе мониторинга коренных экосистем Севера
и особо охраняемых природных территорий Республики Коми»
Проект ПРООН/ГЭФ 00059042
«Укрепление системы особо охраняемых природных территорий
Республики Коми в целях сохранения биоразнообразия первичных лесов в районе верховьев реки Печора»
Отчет по теме № 1.6.4-2010
«Разработка методики ведения мониторинга первичных экосистем Севера
на основе данных дистанционного зондирования Земли»
ИСПОЛНИТЕЛЬ
_________________________________ А.В. Серов
г. Сыктывкар, 2010 г.
2
Содержание
1. Введение, термины и определения ................................................................................ 4
2. Подготовка задания на проведение мониторинга ........................................................11
3. Исходные материалы .....................................................................................................12
3.1 Общие сведения об исходных материалах .............................................................12
3.2 Общие сведения о космических снимках ................................................................25
3.3 Подбор исходных материалов ................................................................................27
3.4 Входной контроль.....................................................................................................30
4. Составление описания территории мониторинга .........................................................33
5. Подготовка рабочего проекта в геоинформационной системе (ГИС) .........................36
6. Теоретические основы построения разностных изображений и их интерпретации ...44
7. Построение разностных изображений, их оформление и устранение ошибок ...........51
7.1 Этапы работ по построению разностного изображения .........................................51
7.2 Создание разностного изображения ........................................................................52
7.3 Построение легенды разностного изображения .....................................................56
7.4 Ошибки разностных изображений и их исправление..............................................59
8. Интерпретация разностных изображений и создание карт динамики природной
среды...................................................................................................................................63
8.1 Общие сведения о спектрах объектов и закономерностях их изменения на
разностных изображениях ..............................................................................................63
8.2 Создание карт динамики природной среды.............................................................67
9. Формирование сигнальных листов ................................................................................72
10. Отчет о проведении мониторинга................................................................................73
11. Нормы выработки для мероприятий по мониторингу .................................................74
Приложения ........................................................................................................................75
Приложение 1. Форма задания на проведение мониторинга .......................................76
Приложение 2. Форма запроса на получение исходных данных ГУ «ТФИ РК» ..........79
Приложение 3. Форма запроса на получение данных лесного реестра ......................80
Приложение 4. Форма акта входного контроля .............................................................81
Приложение 5. Форма описания участка мониторинга .................................................82
Приложение 6. Форма сигнального листа .....................................................................84
Приложение 7. Форма отчета о проведении мониторинга (титульный лист) .............85
3
1. Введение, термины и определения
1.1 Задача мониторинга природных территорий может быть представлена как
«определение изменений компонент окружающей среды, классификация изменений,
выяснение масштабов изменений и определение допустимости изменений». Если территория, подлежащая мониторингу в указанном выше смысле, является протяженной,
малозаселенной и периодически или постоянно подвергается комплексному антропогенному воздействию, то решение задачи мониторинга становится весьма трудо-, время- и ресурсоемким. Это ведет к значительному увеличению стоимости процесса мониторинга традиционными средствами, но в то же время не обеспечивает его эффективности. Недостаток финансирования министерств и ведомств, на которые возложена задача охраны окружающей среды или отдельных ее компонент, влечет за собой
отсутствие регулярных обследований территории, следствием чего является несвоевременное выявление нарушений.
Обозначенный выше комплекс проблем имеет общую основу, связанную с отсутствием достаточного количества информации о состоянии и изменении окружающей
среды. Интенсивно развивающиеся в последнее время методы цифрового картографирования на основе данных дистанционного зондирования Земли могут оказать значительную помощь в решении данной проблемы.
1.2 В основе методики лежит применение карт динамики природной среды (далее
- карты динамики). Карты динамики являются тематическим картографическим материалом специального назначения, на котором условными знаками показаны: границы
территории мониторинга, объекты местности, границы участков территории подвергшейся изменению и виды изменений. Обязательным атрибутом карт динамики является временной отрезок, для которого они были составлены.
1.3 В настоящей Методике предлагается формировать карты динамики природной среды посредством создания «разностных» или «разновременных» спектрозональных изображений, представляющих собой «разности» между двумя космическими
снимками, полученными в разное время (в разностью во времени в год или более).
Суть процесса получения разностных изображений состоит в следующем: пусть
имеются два снимка, имеющих одинаковые (или достаточно близкие) по длинам волн
наборы спектральных каналов. Необходимо найти такой метод «поиска» отличий между снимками или попарно между соответственными каналами снимков, чтобы участки
территории, не изменявшие с течением времени своих отражательных спектральных
характеристик, имели как можно более значительный контраст по сравнению с участками, которые изменяли свои характеристики.
1.4 Разностное изображение является эффективным инструментом для выявления изменений ландшафтов. Изменением ландшафтов, либо просто «изменением»
далее будем называть любое изменение с течением времени внешнего вида ландшафта, которое имеет как антропогенную, так и естественную причину. Важной характеристикой изменения является его наблюдаемость – в настоящей методике рассматриваются только те изменения, которые можно наблюдать дистанционно, на космических снимках.
1.5 Периодом мониторинга называется промежуток времени, для которого осуществляется мониторинг. Период мониторинга кратен целому числу лет – 1,2,3 и так
далее. Разностное изображение и составляемая на его основе карта динамики представляет собой «разность» в состоянии территории между началом и концом периода
мониторинга. Карта динамики включает в себя все изменения, происшедшие в течение
периода мониторинга. Период мониторинга обозначается через его начало и окончание, например: 2001-2005 гг.
1.6 В первую очередь, методика направлена на выявление изменений ландшафтов, которые сохранили свой первозданный вид:
 коренных экосистем тундр, северной подзоны тайги – коренных экосистем Севера;
4


охраняемых природных территорий;
участков малонарушенных (т.н. «девственных») лесов.
Так же с успехом она может быть применена для мониторинга процесса восстановления таких территорий после того, как их естественное состояние было нарушено
из-за вмешательства человека, либо в силу разрушительных по силе природных процессов (например, лесных пожаров).
1.7 Изменения ландшафтов можно разделить на «допустимые» и «недопустимые». Понятие допустимости изменений является ключевым в Методике.
Допустимые изменения означают такие изменения, которые могут происходить в
силу целевого (разрешенного законом) использования земель, с учетом установленного режима пользования и охраны. Источником информации о допустимости либо недопустимости изменений являются нормативные правовые акты. Как правило, такие акты
имеют в своем тексте обозначение участка территории, для которой устанавливается
соответствующий режим пользования.
Недопустимыми изменениями будем называть все изменения ландшафтов, которые ведут к их деградации или которые нарушают установленный режим пользования. Иными словами, недопустимые изменения являются следствием осуществления
деятельности, не разрешенной законодательством.
1.8 Участком мониторинга называется участок земной поверхности, на котором
осуществляется мониторинг. Участок мониторинга обычно характеризуется названием
или географическими координатами.
1.9. Масштабом мониторинга характеризуется степень подробности, детальность
выявляемых изменений территории. Масштаб мониторинга в значительной степени
зависит от разрешения используемых для составления разностного изображения космических снимков. Чем более детальным является мониторинг, тем более высокое
пространственное разрешение космических снимков требуется.
Масштаб мониторинга определяется через масштаб составляемой карты динамики природной среды, например: 1:10000 и т.п.
1.10 Процесс мониторинга в настоящей Методике представляет последовательное выполнение следующих этапов, каждый из которых подробно освещается далее:
 подготовка задания на проведение мониторинга;
 сбор исходных материалов и их проверка (входной контроль);
 составление подробного описания участка мониторинга,;
 составление рабочего проекта - цифровой карты, или набора карт в геоинформационной системе (ГИС);
 создание разностных изображений из двух или более космических снимков, на
котором хорошо отображаются происшедшие с течением времени изменения
ландшафтов;
 определение изменений ландшафтов путем анализа разностных изображений;
 определение допустимости (легитимности) изменений с точки зрения природоохранных и иных ограничений;
 построение карты динамики природной среды, отображающей изменения
ландшафтов и характеристику их допустимости;
 подготовка сигнальных листов – специальных документов, описывающих каждое из недопустимых изменений, и рассылка сигнальных листов контролирующим органам;
 подготовка финального отчета.
1.11 Результатом мониторинга являются картографические материалы, используемые в процессе принятия управленческих решений. Картографические материалы
составляются в масштабе, равном масштабу мониторинга.
Результатом мониторинга являются:
 карты динамики природной среды – картографические материалы, по своему
содержанию соответствующие масштабу мониторинга , на которых специаль-
5
ными условными знаками показаны изменения участка мониторинга произошедшие в течение периода мониторинга;
 сигнальные листы – документы, содержащие информацию о конкретном изменении участка мониторинга, сведения о его соответствии действующему законодательству и предназначенные для направления контрольным органам для
формирования плана проверок.
Карты динамики природной среды, другие картографические материалы, составляемые на ее основе, не могут служить юридическим документом без проведения освидетельствования на местности. Для принятия управленческого решения необходимо
освидетельствование объекта на местности специалистом соответствующего органа
государственной власти.
Пример карты динамики природной среды приведен на рисунке 1.1, а перечень
изменений к ней в таблице 1.1.
1.12 Методика направлена на широкое использование данных, имеющихся в распоряжении органов государственной власти Республики Коми (в т.ч. в составе Автоматизированной геоинформационной кадастровой системы Республики Коми) и опирается на сложившееся в республике распределение полномочий по управлению и контролю в области природных ресурсов и охраны окружающей среды.
1.13 Методика ориентирована на использование геоинформационных систем
(ГИС) - современных программных средств обработки данных дистанционного зондирования земли и составления тематических карт. Основным методом дешифрирования космических снимков является визуальное дешифрирование, как дающее наибольшую достоверность, хотя и требующее хорошей подготовки специалистовдешифровщиков.
1.14 Перечень изменений, для картографирования которых разработана настоящая Методика, приведен в Таблице 1.2.
6
Участки территории, на которых
ведущаяся
деятельность,
возможно противоречит законодательству (недопустимые изменения)
1
Границы территорий,
в
отношении которых установлены ограничения хозяйственной деятельности
границы ООПТ
2
границы защитных лесов
3
Объекты местности
Реки
Дороги
4
Болота
6
5
Белыми пятнами показаны участки покрытые
облачностью
ЛЕГЕНДА РАЗНОСТНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ
На
карте
показаны
изменения,
в период с июня 2000 г по июль 2002 г.
Увеличение коэфф. отражения
5
Уменьшение коэфф. отражения
Рисунок 1.1 Пример результата мониторинга – карты динамики природной среды и выявленных на ней допустимых и недопустимых изменений ландшафтов. Расшифровка изменений приведена в таблице на следующей странице.
7
Расшифровка изменений к рисунку 1.1
№на
карте
1
Не установлен
2
3
Хозяйственная деятельность: строительство карье- Запрещено
ра для разработки общераспространенных полезных ископаемых
То же
Запрещено
Лесозаготовки: вырубка
Запрещено
Площадь,
га
2 га
Не установлен
Не установлен
4 га
2,5 га
4
Лесозаготовки: вырубка
Запрещено
Не установлен
15 га
5
Хозяйственная деятельность: Строительство карье- Запрещено
ра для разработки общераспространенных полезных ископаемых и подъездных путей к нему
То же
Запрещено
Не установлен
2 га
Не установлен
6 га
6
Вид изменений
Допустимость
Природопользователь
8
Комментарий
Часть карьера находится в особо защитном
участке леса. Необходимо соответствующее
разрешение.
То же
Часть вырубки попадает в пределы особо
охраняемой природной территории – заказника «Белая Кедва». Необходимо уточнение
на месте.
Часть сплошной вырубки находится в особо
защитном участке леса. Необходимо уточнение на месте.
Карьер находится в пределах водоохранной
зоны малой реки.
Часть карьера находится в особо защитном
участке леса. Необходимо соответствующее
разрешение.
Таблица 1.2
Виды изменений
№
1
Ландшафт
Лесные экосистемы северной и
средней тайги
2
Лесные экосистемы притундровой
зоны, лесотундра
Факторы / Антропогенные изменения
Лесозаготовки:

вырубки (в т.ч. под размещение различных объектов, карьеров размещение отходов);

проведение ухода за лесами.
Хозяйственная деятельность:

строительство и эксплуатация дорог;

деградация древостоев в результате подтоплений из-за насыпей и переправ на лесовозных дорогах;

рекультивация карьеров.
Эксплуатация инженерных сооружений:

разрубка просек;

комплекс изменений, связанных с реконструкций инженерных сооружений.
Геологоразведка:

прокладка коммуникаций и продуктопроводов, дорог;

прокладка геофизических профилей.
Транспортная доступность:

антропогенные пожары (гари) верховые и низовые;

чрезмерная рекреационная нагрузка.
Добыча полезных ископаемых:

комплекс изменений, связанный с эксплуатацией месторождений полезных ископаемых.
Дополнительно к указанному в п.1:
Хозяйственная деятельность:

организация промышленных складов, промышленных площадок, карьеров;

повреждение напочвенного покрова и подстилки гусеничным транспортом;

перевыпас оленьих стад на лесном содержании;

устройство скотомогильников и мест захоронений сельскохозяйственных отходов.
9
Факторы / Природные или естественные изменения
Естественные факторы:
 ветровалы;
 водная эрозия склонов, оврагообразование;
 гари естественного происхождения;
 усыхание естественное;
 массовое повреждение насекомыми – вредителями.
Дополнительно к указанному в п.1:
Естественные факторы:

сезонные подтопления.
№
3
Ландшафт
Луговые, пойменные
экосистемы
лесной и тундровой зон
4
Тундровая зона
5
Берега водотоков
6
Водные объекты
7
Нарушенные земли
Факторы / Антропогенные изменения
Хозяйственная деятельность:

эксплуатация промышленного и местного масштабов (покосы, рекультивация)

деградация вследствие несанкционированной, чрезмерной
или ненадлежащей эксплуатации (перевыпас, сенокос, пал и пр.);

строительство и реконструкция дорог;

нарушение естественного состояния слоя вечной мерзлоты.
Эксплуатация инженерных сооружений:

прокладка и реконструкция коммуникаций;
Транспортная доступность:

чрезмерная рекреационная нагрузка.
Хозяйственная деятельность:

повреждение напочвенного покрова и слоя вечной мерзлоты гусеничной техникой;

чрезмерная, либо несанкционированная сельскохозяйственная эксплуатация;

несанкционирование устройство промышленных складов и
мест размещения отходов;

неудовлетворительная рекультивация.
Эксплуатация инженерных сооружений:

прокладка и реконструкция коммуникаций.
Хозяйственная деятельность, эксплуатация инженерных коммуникаций:

эрозия склонов вследствие неудовлетворительного содержания (проектирования) инженерных коммуникаций, дорог и пр..

распашка и другие нарушения «бечевника».
Хозяйственная деятельность:

Загрязнение горюче-смазочными материалами;

устройство переправ;

образование заторов в руслах малых рек.
Хозяйственная деятельность:

динамика состояния нарушенных земель (оценка качества
рекультивации);

естественное восстановление нарушенных земель.
10
Факторы / Природные или естественные изменения
Естественные факторы:

сезонные подтопления;

деградация вследствие изменения водного
режима при миграция русел.
Естественные факторы:

деградация (изменения) тундровых экосистем по естественным причинам, например из-за
изменения водного режима.
Естественные факторы:

водная эрозия склонов;

гравитационная эрозия склонов (оползни).
Естественные факторы:

миграция русел;

эвтрофикация (т.н. «цветение»).
-
2. Подготовка задания на проведение мониторинга
2.1 Задание на выполнение работ по мониторингу является основным документом, определяющим состав и содержание работ. Задание содержит следующие сведения:
 пространственные координаты участка мониторинга; наименование объекта,
мониторинг которого проводится (например: заказник «Сэбысь»);
 карту-схему участка мониторинга, либо объекта мониторинга;
 период мониторинга – т.е. отрезок времени, в течение которого будут выявляться изменения участка территории;
 масштаб мониторинга, масштаб составляемых картографических материалов,
согласно Таблице 2.1;
 виды изменений, перечень природных, техногенных объектов, указание на компоненты природной среды, мониторинг которых проводится, согласно Таблице
1.2;
 перечень исходных данных, передаваемых заказчиком мониторинга его исполнителю (см. раздел 3 Методики);
 перечень результатов работ (см. разделы 9,10 Методики)
 сроки выполнения работ.
2.2 В задании необходимо указывать как можно более подробный перечень видов изменений, подлежащих мониторингу, согласно Таблице 1.2 Методики. На основе
перечня видов изменений формируется перечень исходной информации для мониторинга и осуществляется выбор параметров космических снимков, которые будут использованы для мониторинга, согласно Таблице 2.1.
2.3 Форма задания на проведение мониторинга и образец задания приведены в
Приложении 1.
Таблица 2.1
Масштабы мониторинга и масштабы картографических материалов
Масштаб (аббревиатура)
Обзорный (ОБЗ)
Детальный (ДЕТ)
Детальность
Выявляются изменения, имеющие размеры:

шириной 10-30 метров для линейных объектов;

площадью до 1 га для площадных объектов.
Выявляются изменения, имеющие характерные размеры:

шириной 1-5 метров при значительной протяженности;

площадью 0,1 га и менее для
площадных объектов
11
Масштаб картографического
материала
1:100000
1:10000-1:25000
3. Исходные материалы
3.1 Общие сведения об исходных материалах
3.1.1 Для целей мониторинга используются исходные материалы следующих видов:



цифровые карты объектов местности;
данные космической съемки в цифровой форме;
тематические карты, являющиеся источниками сведений о категориях земель
(в.т.ч. лесных), угодьях, районировании, особо охраняемых участках территорий, лесах высокой природоохранной ценности и др;
 сведения территориального планирования;
 нормативные акты, накладывающие ограничения на использование тех или
иных участков территории.
В Таблице 3.1.1 приводится перечень источников исходных данных, а так же организаций, на хранении у которых они находятся.
3.1.2 Для получения исходной информации необходимо точно указывать сведения, ее идентифицирующие, такие как: географические координаты, наименования
объектов и т.п. В случае, если такие сведения неизвестны, их можно уточнить в организации, на хранении у которой находится информация. Перечень сведений, необходимых для получения (заказа) наиболее распространенных исходных, данных приведен в Таблице 3.1.2.
3.1.3 При работе с нормативно-правовыми актами необходимо обращать внимание на дату вступления в силу нормативного акта, и дату окончания действия нормативного акта – если нормативный акт имеет ограниченный период действия, отменен
или изменен. В случае затруднения необходимо обратится для консультации к юристам.
3.1.4 Во многих нормативно-правовых актах имеются ссылки на пространственные объекты. Например: село Куратово, река Вычегда, Кыртаѐльское месторождение,
Прилузское лесничество и т.п.
Так же в нормативных актах часто указываются номера кварталов лесоустроительной квартальной сети. Например кв.44-45,123-127 и т.п. Для точной идентификации кварталов необходимо учитывать дату лесоустройства. Если же она не указана, то
она может быть определена по дате принятия нормативно-правового акта. Сведения о
датах проведения лесоустройств лесничеств (до 2008 года – лесхозов) Республики
Коми можно получить в Комитете лесов Республики Коми (http://www.komles.rkomi.ru/).
Другим способом указания объекта, к которому относится (применим) нормативно-правовой акт служат: номера лицензий, кадастровые номера земельных участков и
т.п.
При работе с нормативно-правовыми актами, имеющими указания на пространственные объекты необходимо удостовериться, что существует возможность установить местоположение, либо границу этих объектов при помощи картографических, или
иных материалов.
3.1.5 Согласно действующему законодательству информация является объектом
интеллектуальной собственности. Для пользования информацией необходимо, чтобы
пользователю были предоставлены соответствующие права, такие как: право копировать информацию, право создавать на ее основе производную информацию (перерабатывать), право публиковать информацию, право передавать ее третьим лицам. Как
правило, права на использование информации передаются договором (актом) на получение информации у ее владельца (собственника).
При получении исходной информации необходимо убедиться, что имеется достаточно прав для использования ее в процессе мониторинга. Для этого должны быть пе12
реданы права на переработку информации и право на ее опубликование (если результаты мониторинга предполагается публиковать).
Следует помнить, что передача информации, например на CD диске, не влечет
за собой автоматической передачи права на еѐ использование. Права должны быть
явно переданы на основе договора, акта, либо соглашения об использовании информации (лицензии).
3.1.6 Образцы запросов на получение исходных материалов приведены в Приложениях 2,3 к настоящей Методике.
13
Таблица 3.1.1
Перечень исходных материалов
Вид исходных
материалов
Цифровые
карты объектов местности
Наименование исходных
материалов
Объекты гидрографии
Дороги
Характеристика исходных материалов
Место хранения
Объекты гидрографии на карте масштаба 1:200000 содержатся в трех слоях: HYDRL – линейные, HYDRP –
площадные, HYDRT – точечные. Для каждого объекта в
таблице атрибутивных данных указывается тип объекта,
название и другие характеристики. Указанные слои содержат практически все постоянные и временные водотоки на территории Республики Коми.
Дата состояния местности – 1990 год.
Дороги на карте масштаба 1:200000 содержатся в слоях:
ROADL- дороги линейные, ROADT – дорожные сооружения. Для каждой дороги указывается ее тип согласно топографическому условному знаку. Имеются сведения о
сезонности дорог, полученные в 2007-8 гг. В указанных
слоях содержится много недействующих и непроезжих
вследствие зарастания дорог. Слой дорог регулярно обновляется силами ГУ «ТФИ РК» путем добавления новых, недавно построенных дорог.
ГУ
«ТФИ
РК»,
код
в
архиве
TK-10 (ТК-34)
Структура данных приведена по ссылке:
http://www.agiks.ru/detail.aspx?id=628
14
ГУ
«ТФИ
РК»,
код
в
архиве
TK-10 (ТК-35)
Структура данных приведена по ссылке:
http://www.agiks.ru/detail.aspx?id=628
Вид исходных
материалов
Наименование исходных
материалов
Населенные пункты
Линейные сооружения
Промышленные объекты
Характеристика исходных материалов
Место хранения
Сведения о населенных пунктах на карте масштаба
1:200000 приведены в слоях: TOWNP – территории населенных пунктов (условные границы), TOWNT – отдельно стоящие строения. Сведения в этих слоях приведены по состоянию на 1990-1998 гг., однако в них содержится много населенных мест, не имеющих статуса
отдельного населенного пункта. Так же имеется информация об административно-территориальном устройстве
– точечные населенные пункты - в слое NP, и условные
границы населенных пунктов – в слое NPP, составленных на основе карты масштаба 1:200000. В этих слоях
содержится информация только об официально зарегистрированных населенных пунктах, в соответствии с законодательством Республики Коми об административнотерриториальном и муниципальном устройстве. Слои NP
и NPP регулярно обновляются.
Линейные сооружения, такие как: линии электропередачи, газопроводы, нефтепроводы и т.п. содержатся в слое
CONSTRL на карте 1:200000. Для каждого объекта приводится его тип. Указанный слой обладает низкой информационной полнотой, т.к. на него наносятся только
крупные сооружения. Например, в слое отсутствуют сведения о линиях электропередачи напряжением ниже 25
кВ, внутрипромысловые нефтепроводы и другие подобные объекты. Этот слой не обновляется с 1990 года,
вследствие чего устарел, однако общедоступная более
подробная информация отсутствует.
Промышленные объекты на карте 1:200000 содержатся
в слое CONSTRP – площадные объекты, CONSTRT –
точечные объекты. В силу картографической генерализации эти сведения не точны. Например, группа скважин
может показываться единственным точечным условным
знаком. Этот слой не обновляется с 1990 года.
ГУ
«ТФИ
РК»,
код
в
архиве
TK-10 (ТК-41), MO-7
Структура данных приведена по ссылкам:
http://www.agiks.ru/detail.aspx?id=628,
http://www.agiks.ru/detail.aspx?id=565
15
ГУ
«ТФИ
РК»,
код
в
архиве
TK-10 (ТК-36)
Структура данных приведена по ссылке:
http://www.agiks.ru/detail.aspx?id=628
ГУ
«ТФИ
РК»,
код
в
архиве
TK-10 (ТК-36)
Структура данных приведена по ссылке:
http://www.agiks.ru/detail.aspx?id=628
Вид исходных
материалов
Наименование исходных
материалов
Квартальная лесоустроительная сеть, лесохозяйственные границы
Сведения о рельефе
Характеристика исходных материалов
Место хранения
Квартальная лесоустроительная сеть содержится в слое
KWS, масштаба 1:200000. Для каждого квартала в ней
указаны: идентификатор, указывающий на лесничество,
участковое лесничество и номер квартала. Лесохозяйственные границы приведены в слое LESN, в котором для
каждого лесничества указаны наименование и идентификатор
Сведения о рельефе на карте 1:200000 приводятся в
виде горизонталей, отметок высот, отметок высот геодезических пунктов, отметок урезов вод. Точность представления рельефа окоо 10 метров., сплошные горизонтали на равнинной местности проводятся через 20 метров, в горной – через 40 и более. Сведения о рельефе
находятся в слоях HORIZL, HORIZT, GEOPNTT и
HYDRT. Для каждого объекта рельефа имеется поле
ABSHEIGHT, содержащее ненулевое значение – абсолютную высоту объекта.
Матрица высот ASTER GDEM содержит сведения о высотах с точностью до 10 метров, с пространственным
разрешением около 10 метров. Матрица построена путем обработки стереопар полученных сенсором ASTER
(спутник TERRA). Матрица высот содержит значительное количество ошибок (артефактов) на отдельные участки территории Республики Коми.
Матрица высот GTOPO30, матрица высот с точностью
20-30 метров и пространственным разрешением 1,1 км.
ГУ «ТФИ РК», код в архиве LX-21, LX-22.
Структура данных приведена по ссылкам:
http://www.agiks.ru/detail.aspx?id=497
и
http://www.agiks.ru/detail.aspx?id=498
Матрица высот SRTM является широко распространенным и высокоточным источником данных о рельефе по
всему миру. Однако на территорию Республики Коми
сведения SRTM отсутствуют.
16
ГУ
«ТФИ
РК»,
код
в
архиве
TK-10 (ТЕ-34, ТК-38)
Структура данных приведена по ссылке:
http://www.agiks.ru/detail.aspx?id=628
Процедура получения данных описана по
ссылке:
http://asterweb.jpl.nasa.gov/gdem-wist.asp
Получить данные на Республику Коми можно по ссылке:
http://eros.usgs.gov/#/Find_Data/
Products_and_Data_Available/gtopo30/
e020n90
-
Вид исходных
материалов
Данные космической
съемки
в
цифровой
форме
Наименование исходных
материалов
Космические
снимки
Landsat 5 (сенсор ETM)
Космические
снимки
Landsat 7 (сенсор ETM+)
Космические снимки Terra
(сенсор ASTER)
Характеристика исходных материалов
Космические снимки имеют пространственное разрешение 30 метров, состоят из 6 спектральных диапазонов,
из которых для целей мониторинга наиболее информативны четыре. Ежегодно проводится съемка до 50-60%
территории республики. Размер одного снимка составляет 180 на 220 км, что делает их привлекательными
для проведения мониторинга из-за большого пространственного охвата. Архив снимков ведется с 1986 года.
Космические снимки имеют пространственное разрешение 30 метров и 15 метров (панхроматический диапазон), состоят из 7 спектральных диапазонов и одного
панхроматического (черно-белого) диапазона, из которых для целей мониторинга наиболее информативны
четыре спектальных диапазона и панхроматический.
Ежегодно проводится съемка до 40-50% территории
республики. Начиная с 2003 года снимки, полученные
этим сенсором, имеют дефект – полосы, что серьезно
затрудняет использование снимков в процессе мониторинга. Размер одного снимка составляет 180 на 220 км,
что делает их привлекательными для проведения мониторинга из-за большого пространственного охвата.
Космические снимки имеют пространственное разрешение 15 метров (3 спектральных канала) и 30 метров (5
спектральных диапазонов). Размер одного снимка составляет 70 на 70 км, в течение года ведется съемка 1015% территории республики. Стоимость одного снимка
составляет $100, доступны так же бесплатные синтезированные изображения из 3-х спектральных каналов.
17
Место хранения
Снимки доступны бесплатно по ссылке:
http://glovis.usgs.gov/
Снимки доступны бесплатно по ссылке:
http://glovis.usgs.gov/
Бесплатные синтезированные изображения
доступны по ссылке (TerraLook):
http://glovis.usgs.gov/
Вид исходных
материалов
Наименование исходных
материалов
Космические снимки Ресурс-ДК
Бесплатные
сервисы
maps.google.com и kosmosnimki.ru
Космические
снимки
спутников IRS, ALOS и
аналоги
Космические
снимки
спутников WorldView, Ikonos и аналоги
Характеристика исходных материалов
Место хранения
Космические снимки с российского спутника Ресурс-ДК, с
пространственным разрешением 2-3 метра. Имеют 1
панхроматический диапазон, ширина полосы съемки –
28 км. Для органов государственной власти снимки доступны по цене 1,52 руб/км.кв., что в 10 и более раз ниже
зарубежных аналогов, при сопоставимом качестве.
Снимки имеют грубую пространственную привязку – до 1
км и грубее, вследствие чего их необходимо дорабатывать. Доступная съемка на заказ, что делает снимки
очень привлекательными для проведения мониторинга.
В сети Интернет размещаются несколько сервисов (сайтов), предоставляющих бесплатный доступ к данным
космической съемки для некоммерческих целей.
Сервис maps.google.com содержит снимки Landsat 5-7 на
всю территорию республики 2002-2004 годов съемки. На
настоящий момент эти снимки являются устаревшими.
Сайт www.kosmosnimki.ru (ООО «Сканэкс») предоставляет доступ к снимкам спутника IRS с разрешением 6
метров. Время съемки 2009-2010 год.
Космические снимки имеют разрешение 5-10 метров, и
сравнительно низкую стоимость. Возможность съемки на
заказ отсутствует.
ГУ «ТФИ РК» является уполномоченной по
Республике Коми организацией на представление космических снимков Ресурс-ДК
для решения задач органов государственной и муниципальной власти.
http://www.agiks.ru/
Космические снимки имеют разрешение от 0.8 до 2 метров, и высокую стоимость ($20 за км.кв и выше). Имеется возможность съемки на заказ по предоплате. Снимки
этих спутников обладают очень высокой информативностью и могут быть использованы для «адресного» мониторинга на площадях до 100 км.кв.
18
http://maps.google.com
http://www.kosmosnimki.ru
Снимки доступны для заказа через фирмы
ЗАО «Совзонд» http://www.sovzond.ru, и
ООО «Сканэкс» http://www.scanex.ru. Для
получения снимка необходимо направить в
ардес фирмы по электронной почте shape
файл с областью съемки.
Снимки доступны для заказа через фирмы
ЗАО «Совзонд» http://www.sovzond.ru, и
ООО «Сканэкс» http://www.scanex.ru. Для
получения снимка необходимо направить в
адрес фирмы по электронной почте shape
файл с областью съемки.
Вид исходных
материалов
Тематические
карты,
являющиеся
источниками
сведений
о
категориях
земель
Наименование исходных
материалов
Материалы лесоустройства исходные
Данные лесного реестра
(текущий учет лесного
фонда)
Лесоустроительные
планшеты с текущими
изменениями
Сведения об арендаторах
лесного фонда
Характеристика исходных материалов
Материалы лесоустройства представляют собой планшеты размером 50 на 50 см (как правило), масштаб от
1:10000 до 1:50000. На планшетах показаны границы
лесоустроительных выделов – участков лесного фонда
сравнительно однородных по своим характеристикам.
Специальными условными знаками на планшетах показаны защитные леса и особозащитные участки лесов, на
которых существенно ограничены виды и объемы пользования лесом. В материалах лесоустройства приводятся сведения об особо охраняемых природных территориях (ООПТ). Материалы лесоустройства не обновляются с момента проведения лесоустройства, которое
осуществляется один раз в 10-15 лет. Материалы предоставляются на платной основе.
Данные лесного реестр а содержат текущие изменения в
лесном фонде и обновляются 1 раз в год (в февралемарте за предыдущий год). Данные лесного реестра
представляют собой табличные данные, содержащие
характеристики лесного фонда, категории земель лесного фонда и другие показатели по каждому из лесоустроительных выделов. Данные лесного реестра предоставляются на платной основе в виде выписки.
Лесоустроительные планшеты представляют собой картографические материалы, аналогичные по содержанию
исходным материалам лесоустройства, но с нанесенными на них от руки текущими изменениями в лесном фонде в виде границ вырубок, гарей, ветровалов и т.п.
Сведения об арендаторах представляют собой картографический слой, обновляемый один раз в квартал.
Картографический слой составлен на основе квартальной сети Республики Коми (слой KWS).
19
Место хранения
Комитет лесов Республики Коми.
http://www.komles.rkomi.ru/
Комитет лесов Республики Коми.
http://www.komles.rkomi.ru/
Государственные учреждения Республики
Коми – лесничества. Перечень и адреса
лесничеств
приведен
по
ссылке
http://komles.rkomi.ru/page/4174/
Получить материалы можно только при
личном визите в лесничество, и с разрешения Комитета лесов Республики Коми.
ГУ «ТФИ РК» http://www.agiks.ru/
Комитет лесов Республики Коми,
http://www.komles.rkomi.ru/
Вид исходных
материалов
Наименование исходных
материалов
Сведения лесопатологического мониторинга
Сведения государственного мониторинга лесов
Сведения государственного кадастра объектов
недвижимости (бывший
земельный кадастр)
Сведения государственного фонда землеустроительной документации
Характеристика исходных материалов
Место хранения
Сведения лесопатологического (санитарного) мониторинга включают в себя картографирование гарей, ветровалов, территорий поражения энтомовредителями. Результаты мониторинга формируются в форме цифровых
картографических материалов.
Государственный мониторинг лесов проводится ежегодно, в отношении нескольких лесничеств Республики Коми. Мониторинг проводится на предмет соблюдения
действующего законодательства, и включает контроль
мест проведения рубок, контроль незаконных рубок,
объемы выполненных лесохозяйственных мероприятий.
Результаты мониторинга оформляются в виде альбомов,
содержащих космические снимки высокого разрешения и
тематические карты.
Государственный кадастр недвижимости содержит сведения о границах земельных участков и их владельцах, а
так же о других объектах недвижимости. При помощи
сведений из кадастра можно установить собственника
(владельца) объекта, в т.ч. земельного участка или участков, попадающих в зону мониторинга. Сведения об
объектах предоставляются в виде кадастрового плана
(для отдельного участка) или кадастровой карты (для
группы участков, либо территории). Информация предоставляется на платной основе.
Государственный фонд землеустроительной документации содержит сведения о территориальном землеустройстве, в т.ч. внутрихозяйственном – определяющем
деление земель на зоны различного функционального
назначения. В архиве так же содержатся материалы устройства оленьих пастбищ, представляющих обширные
по площади территории на сервере Республики Коми.
Архив содержит так же большое количество материалов
детальной аэрофотосъемки (как правило, с грифом режимного пользования).
ФГУ «Рослесозащита», филиал по Республике Коми. http://www.rcfh.ru/
20
Государственные учреждения Республики
Коми – лесничества. Перечень и адреса
лесничеств
приведен
по
ссылке
http://komles.rkomi.ru/page/4174/
Получить материалы можно только при
личном визите в лесничество, и с разрешения Комитета лесов Республики Коми.
ФГУ
«Кадастровая
палата».
http://to11.rosreestr.ru/kadastr/about_fgu/
Управление Федеральной службы
государственной регистрации,
кадастра и картографии
по Республике Коми,
http://to11.rosreestr.ru/contacts/coord/
Вид исходных
материалов
Наименование исходных
материалов
Сведения о правах на
пользование
водными
объектами и подземными
водами
Сведения об охотхозяйственных соглашениях и
рыбопромысловых участках
Сведения о лицензиях на
недропользование (в т.ч.
по общераспространенным полезным ископаемым)
Характеристика исходных материалов
Место хранения
В документах, подтверждающих права на пользование
поверхностными и подземными водами (решения, лицензии), приводятся координаты участков и сведения о
природопользователях.
В отношении поверхностых водных объектов – Министерство природных ресурсов и
охраны окружающей среды Республики Коми
http://www.mpr.rkomi.ru/
В отношении подземных вод Управление
Роснедра по Республике Коми
http://www.kominedra.org.ru/
Так же информация имеется в ГУ «ТФИ РК»
Код ресурса NP-63, дополнительная информация по ссылке
http://www.agiks.ru/detail.aspx?id=558
По охотхозяйственным соглашениям и сведениям о рыбопромысловых участках – Министерство сельского хозяйства и продовольствия Республики Коми
http://www.mshp.rkomi.ru/
По договорам аренды на пользование лесами для ведения охотничьего хозяйства –
Комитет лесов Республики Коми
http://www.komles.rkomi.ru/
В отношении твердых полезных ископаемых и углеводородов - Роснедра по Республике Коми
http://www.kominedra.org.ru/
В отношении общераспространенных полезных ископаемых – Министерство природных ресурсов и охраны окружающей
среды Республики Коми
http://www.mpr.rkomi.ru/
Так же цифровые карты распределенного и
нераспределенного фонда недр имеются в
ГУ «ТФИ РК», код ресурсов
NP62,63,64,65,66,67,68
http://www.agiks.ru/results.aspx?topic=1
&type=&year=&online=true
В охотхозяйственных соглашениях указывается участок
территории, на котором разрешается пользование объектами животного мира в целях осуществления охоты.
Так же согласно Лесному кодексу РФ для пользования
лесами в целях осуществления охоты заключается договор аренды на лесной участок.
Сведения о рыбопромысловых участках включают в себя картографические материалы, на которых отображены границы рыбопромыслового участка.
Сведения о лицензионных участках недропользования
включают вид пользования (разведка, добыча) и границы участка недропользования.
В ГУ «ТФИ РК» имеются цифровые картографические
материалы, содержащие границы лицензионных участков (распределенный фонд недр), границы месторождений (нераспределенный фонд недр).
21
Вид исходных
материалов
Наименование исходных
материалов
Схемы территориального
планирования,
градостроительные регламенты, правила землепользования и застройки
Сведения о границах
особо охраняемых природных территорий
Нормативноправовые
акты
Лесохозяйственные
ламенты
рег-
Характеристика исходных материалов
Место хранения
Схемы территориального планирования и другие документы градостроительного планирования содержат требования к использованию территории, существующие и
планируемые объекты. В них особыми условными знаками выделены территории, на которых имеются различные ограничения на использование (водоохранные
зоны, защитные леса, ООПТ и др).
Сведения о границах особо охраняемых природных территорий приведены в нормативных актах – Положениях
об особо охраняемых природных территориях. На основании этих актов Министерство природных ресурсов и
охраны окружающей среды Республики Коми и ГУ «ТФИ
РК» формируют кадастр особо охраняемых природных
территорий. В связи с неточностью сведений, содержащихся в нормативных актах установление границ некоторых ООПТ представляет определенную трудность. В
этом случае для их уточнения необходимо привлекать
материалы лесоустройства, действующие на момент
составления нормативного акта.
Лесохозяйственные регламенты лесничеств содержат
раздел «Ограничения использования лесов», содержащий развернутый перечень ограничений, накладываемых действующим законодательством.
Схемы территориального планирования и
другая градостроительная документация
находится в администрациях муниципальных образований. Список муниципальных
образований Республики Коми приведен по
ссылкам:
http://rkomi.ru/left/spismo/
Министерство природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Коми
http://www.mpr.rkomi.ru/
Цифровая карта ГУ «ТФИ РК», код в архиве OC-4
Структура данных приведена по ссылке:
http://www.agiks.ru/detail.aspx?id=220
В отношении материалов лесоустройства
прошлых лет - Национальный архив Республики Коми http://na.rkomi.ru/
22
Лесохозяйственные регламенты по каждому
из лесничеств находятся в открытом доступе по ссылке:
http://komles.rkomi.ru/page/4174/
Таблица 3.1.2
Сведения, необходимые для заказа (получения) исходных материалов
Вид исходных
материалов
Цифровые
карты объектов местности
Наименование исходных материалов
Объекты гидрографии
Дороги, Линейные сооружения
Населенные пункты
Промышленные объекты
Квартальная
лесоустроительная
сеть, лесохозяйственные границы
Сведения о рельефе
Данные
космической
съемки в цифровой форме
Тематические
карты,
являющиеся источниками
сведений
о
категориях
земель
Космические снимки Landsat 5
(сенсор ETM), Космические снимки
Landsat 7 (сенсор ETM+), Космические снимки Terra (сенсор ASTER),
Космические снимки Ресурс-ДК,
Космические снимки спутников IRS,
ALOS и аналоги,
Космические
снимки спутников WorldView, Ikonos
и аналоги
Бесплатные
сервисы
maps.google.com и kosmosnimki.ru
Материалы лесоустройства исходные
Данные лесного реестра (текущий
учет лесного фонда)
Лесоустроительные планшеты с
текущими изменениями
Сведения об арендаторах лесного
фонда
23
Перечень сведений
Наименование объекта, муниципальное
образование, географические координаты
Наименование объекта, муниципальное
образование, географические координаты, начальный и конечный пункт, перечень
кварталов
лесоустроительной
квартальной сети* по которым проходит
объект
Наименование, муниципальное образование, географические координаты
Наименование объекта, муниципальное
образование, лесничество (участковое
лесничество), географические координаты, перечень кварталов лесоустроительной квартальной сети* в которых
(вблизи которых) располагается объект
Наименование лесничества, участкового
лесничества, перечень кварталов лесоустроительной квартальной сети*, географические координаты
Географические координаты, диапазон
высот, наименование участка (урочища)
Идентификатор снимка в поисковой системе, географические координаты и дата съемки.
Географические координаты участка и
дата съемки. Существует возможность
визуального отбора через сайт в сети
Интернет..
Географические координаты, название
местности, поиск по ориентирам.
Наименование лесничества, наименование участкового лесничества, перечень
кварталов
лесоустроительной
квартальной сети*, год лесоустройства
(для архивных материалов)
Наименование лесничества, наименование участкового лесничества, перечень
кварталов
лесоустроительной
квартальной сети*
Перечень кварталов лесоустроительной
квартальной сети*
Наименование арендатора, номер договора аренды или перечень кварталов
лесоустроительной квартальной сети*.
Вид исходных
материалов
Наименование исходных материалов
Сведения лесопатологического мониторинга
Сведения государственного мониторинга лесов
Сведения государственного кадастра
объектов
недвижимости
(бывший земельный кадастр)
Сведения государственного фонда
землеустроительной документации
Сведения о правах на пользование
водными объектами и подземными
водами
Сведения об охотхозяйственных
соглашениях и рыбопромысловых
участках
Сведения о лицензиях на недропользование (в т.ч. по общераспространенным полезным ископаемым)
Схемы территориального планирования, градостроительные регламенты, правила землепользования
и застройки
Сведения о границах особо охраняемых природных территорий
Перечень сведений
Наименование лесничества, наименование участкового лесничества, перечень
кварталов
лесоустроительной
квартальной сети*
Наименование лесничества, наименование участкового лесничества
Кадастровый номер объекта недвижимости, адрес (почтовый) объекта недвижимости, наименование муниципального
образования или населенного пункта
Наименование объекта землеустройства
(земельный участок, населенный пункт,
хозяйство и т.п.)
Наименование лицензиата (держателя
лицензии), либо лица получившего разрешение. Наименование объекта на
пользование которым выдано разрешение либо лицензия.
Наименование организации, заключившей соглашение (охотхозяйства), наименование участка, координаты, перечень
кварталов
лесоустроительной
квартальной сети*.
Наименование недропользователя, наименование месторождения.
Наименование муниципального образования, населенного пункта.
Наименование особо охраняемой природной территории, перечень кварталов
лесоустроительной квартальной сети*.
*Примечание. Вместе с номерами кварталов лесоустроительной квартальной сети необходимо указывать участковое лесничество и лесничество.
24
3.2 Общие сведения о космических снимках
3.2.1 Для проведения мониторинга требуется как минимум два космических
снимка, целиком охватывающих территорию мониторинга, полученных с временным
интервалом, равным периоду мониторинга.
3.2.2 Космические снимки должны быть представлены в цифровом виде, в форме
«сетки» или матрицы. Одна «клетка» или «ячейка» сетки называется «пиксел». Для
каждого пиксела должны быть представлены сведения, позволяющие однозначно определить местоположение участка земной поверхности, который он отображает. Такие
сведения называются «сведеними о пространственной привязке». Рекомендуется использовать общераспространенный формат TIFF с файлом пространственной привязки, либо формат GeoTIFF.
3.2.3 Космический снимок состоит из набора отдельных изображений, полученных в узких диапазонах длин волн (спектра). Такой снимок называется «спектрозональным» а отдельное изображение – спектральным каналом. Каждый спектральный
канал характеризуется полосой пропускания, выражающейся в единицах длин волн микрометрах (мкм). Ширина полосы пропускания как правило не превышает 1 мкм.
Таблица 3.2.1
Рекомендуемые полосы пропускания, номера и названия спектральных каналов
и диапазонов длин волн
Условный номер спектрального канала*
1
2
3
4
Название спектральноЦентральная длина
Ширина полосы прого канала (диапазона
волны, мкм
пускания, мкм
длин волн)
Синий
0.45
0.4 - 0.5
Зеленый
0.55
0.5 - 0.6
Красный
0.65
0.6 – 0.7
Ближний инфракрасный 0.85
0.8 – 0.9
* номера и названия каналов используются только для целей настоящей Методики.
Исходные снимки должны содержать одинаковые наборы спектральных каналов.
Рекомендуется использовать снимки, полученные одним и тем же сенсором или семейством сенсоров (камер).
В случае, если используются снимки различных сенсоров, рекомендуется, чтобы
полосы пропускания не отличались по центральной длине волны и ширине полосы
пропускания более чем на 0.2-0.4 мкм от приведенных в таблице 3.2.1.
3.2.4 Яркость пиксела снимка, представляется в сетке или матрице целым или
действительным числом (для его обозначения используется аббревиатура DN – «digital
number»). Количество градаций яркости (или значений которые может принять число
DN), называется радиометрическим разрешением и является характеристикой сенсора. Радиометрическое разрешение исходных снимков должно быть одинаковым попарно в каждом из спектральных каналов и быть не менее 64.
3.2.5 Характерный размер участка земной поверхности (ширина, высота, диаметр), попадающего в один пиксел снимка, называется «пространственным разрешением снимка» и выражается в метрах. Пространственное разрешение снимка, в каждом из каналов, не должно изменяться от пиксела к пикселю. Пространственные разрешения исходных снимков должны совпадать попарно в каждом из спектральных каналов. Пространственное разрешение является характеристикой сенсора (камеры) которым был получен снимок.
3.2.6 Снимки, по возможности, должны удовлетворять следующим дополнительным условиям, несоблюдение которых может внести искажения в карту динамики.
25
Сведения, необходимые для соблюдения условий, могут быть получены из сопроводительной документации к снимкам.
 Сходные условия освещения. Снимки должны быть получены приблизительно в
одно и то же время суток, для того, чтобы солнечные лучи падали на территорию под одинаковым углом.
 Сходные условия съемки космическим аппаратом. Угол съемки (угол между
вертикальной или отвесной линией и оптической осью камеры) должен быть
приблизительно одинаков для обоих снимков. Лучше всего, если съемка в обоих
случаях вертикальная (угол близок к 0, т.н. «съемка в надир»).
 Снимки должны быть получены приблизительно в период одинаковой фазы
развития растительности. Предпочтительно, чтобы оба снимка были получены в
период максимального развития растительности – в середине лета.
3.2.7 На снимках должны полностью отсутствовать дымка или облака. В противном случае на карте динамики появятся искажения, связанные с тем, что дымка или
облака существенным образом изменяют спектральные и энергетические (яркостные)
характеристики лучей света, проходящих через них, и, следовательно, влияют на качество отображения подстилающей поверхности.
26
3.3 Подбор исходных материалов
3.3.1 Перечень исходных материалов, необходимых для проведения мониторинга
различных объектов, явлений, компонент окружающей природной среды, приведен в
Таблице 3.3.1 Методики.
Таблица 3.3.1
Объекты мониторинга и исходные материалы
Вид изменения
Все объекты мониторинга
Изменения, связанные с уничтожением либо изменением растительного древесного
покрова:

вырубки;

проведение ухода за лесами;

строительство дорог, организация
промышленных площадок, складов и карьеров;

прокладка коммуникаций и геофизических профилей;

деградация растительного покрова,
усыхание, повреждение насекомымивредителями;

изменение характера растительности из-за постоянных подтоплений;

лесные пожары, ветровалы.
Изменения, связанные с уничтожением растительного напочвенного покрова, а так же
вечной мерзлоты:

чрезмерная эксплуатация угодий
(сенокос, перевыпас);

чрезмерная рекреационная нагрузка;

контроль за проведением рекультивации (либо контроль за процессом естественного восстановления растительности на
поврежденных участках почв);

последствия эрозионных процессов;

строительство дорог, организация
промышленных площадок, складов и карьеров;

прокладка коммуникаций и геофизических профилей;

последствия изменения подпочвенного слоя вечной мерзлоты.
Исходные материалы
Информация обзорного характера:
физико-географическая характеристика, климатическая характеристика, характеристика промышленного освоения, общегеографические
картографические материалы, топографические
карты.
Картографическая основа соответствующего
масштаба.
Обзорный масштаб:
Космические снимки разрешения 10-30 метров
(красный и ближний инфракрасный спектральный диапазоны);
Детальный масштаб:
Космические снимки разрешения 1-5 метров
(красный и ближний инфракрасный спектральный диапазоны, панхроматический диапазон);
для детектирования усыхания растительности
необходим дальний инфракрасный диапазон
(например SWIR ASTER)
Картографическая основа соответствующего
масштаба.
Обзорный масштаб:
Космические снимки разрешения 8-15 метров
(зеленый, красный и ближний инфракрасный
спектральный диапазоны);
Детальный масштаб:
Космические снимки разрешения 0,8-2 метров
(зеленый, красный и ближний инфракрасный
спектральный диапазоны, панхроматический
диапазон);
27
Вид изменения
Исходные материалы
Изменения, связанные с нарушением гидрологического режима:
 подтопления;
 сезонные затопления.
Картографическая основа соответствующего
масштаба.
Обзорный масштаб:
Космические снимки разрешения 20-30 метров
(панхроматический диапазон).
Детальный масштаб:
Космические снимки разрешения 8-10 метров
(панхроматический диапазон).
Изменения рельефа:
 эрозия склонов водная;
 миграция русел рек;
 эрозия склонов гравитационная (оползни).
Картографическая основа соответствующего
масштаба.
Обзорный масштаб:
Космические снимки разрешения 10-30 метров
(синий, зеленый, красный спектральный диапазоны, панхроматический диапазон).
Детальный масштаб:
Космические снимки разрешения 1-5 метров (синий, зеленый, красный спектральный диапазоны,
панхроматический диапазон).
Картографическая основа соответствующего
масштаба.
Обзорный масштаб:
Космические снимки разрешения 10-30 метров
(ближний инфракрасный спектральный диапазон, панхроматический диапазон);
Детальный масштаб:
Космические снимки разрешения 8-10 метров
(ближний инфракрасный спектральный диапазон, панхроматический диапазон).
Изменения, связанные с эвтрофикацией
водных объектов и загрязнением их поверхности.
3.3.2 Для получения исходных материалов необходимо как можно более точно
установить характеристики документов, содержащих нужную информацию, место хранения этих документов, права (на использование, опубликование и т.п.) которые можно
получить. Перечень сведений, необходимых для заказа (получения) исходных данных
приведены в Таблице 3.1.2 Методики.
3.3.3 Предоставление информации осуществляется на основе письменной заявки
заинтересованного лица. Образцы заявок на получение информации из ГУ «ТФИ РК» и
Комитета лесов Республики Коми приведены в Приложениях 2,3. Срок выдачи информации составляет 3-4 недели. Процесс передачи информации сопровождается подписанием акта, в котором могут быть указаны права на использование передаваемой
информации.
3.3.4 Космические снимки подбираются с учетом периода мониторинга: один
снимок ближе к началу периода, другой – к его окончанию. При наличии возможности
желательно заказывать несколько снимков с разницей в дате съемки в 1 месяц, с целью исключения возможных артефактов (ошибок сенсора, небольших облаков, дымов,
самолетных следов и т.п.), которые могут быть приняты за изменения на местности. В
общем случае, чем большее количество снимков на участок территории удастся получить, тем меньше вероятность появления ошибки в процессе выполнения мониторинга.
3.3.5 В каждой конкретной работе по мониторингу необходимо использовать
снимки одного и того же сенсора, одного и того же спутника. Это связано с тем, что
спектральные диапазоны в различных сенсорах различны, сенсоры имеют разное пространственное разрешение и другие характеристики. Это вызывает определенные
трудности при совместном анализе снимков, полученных разными сенсорами.
28
3.3.6 После получения информации в обязательном порядке осуществляется ее
входной контроль в соответствии с разделом 3.4 Методики. В этом же разделе приведен перечень сопроводительных сведений (метаданных), которые должны входить в
состав исходных материалов.
29
3.4 Входной контроль
3.4.1 После поступления в распоряжение исполнителя работ по мониторингу всей
совокупности исходных данных проводится их входной контроль. Входной контроль
представляет собой проверку качества исходной информации на соответствие определенным критериям, именуемым критериями качества. Важнейшие из этих критериев
рассмотрены в настоящем разделе.
3.4.2 Основными процедурами, применимыми для большинства видов информации являются:
 проверка физической сохранности, отсутствие повреждений носителя информации (бумаги, USB-накопителей, жестких дисков);
 проверка комплектности (числа страниц, количества файлов);
 проверка на наличие сопроводительной документации, дающей сведения об
источнике информации, ее структуре, правах на ее использование.
3.4.3 Каждый картографический слой, либо группа слоев в составе цифровой
карты, должны иметь обязательную сопроводительную информацию, содержащую
сведения:
 о структуре атрибутивных данных (имена полей таблиц и описание содержащихся в них значений);
 о типах содержащихся в слое объектов;
 название системы координат;
 дата состояния местности (дата, на которую сведения карты являются достоверными);
 источник данных, на основе которого создана карта;
 базовый масштаб карты (т.е. масштаб топографической карты, наиболее соответствующий по степени подробности данной карте, либо масштаб исходной
карты, по которой был создан картографический слой).
3.4.4 Входной контроль цифровых карт осуществляется путем проверки критериев, приведенных в Таблице 3.4.1
Таблица 3.4.1
Критерии качества для входного контроля цифровых карт
Критерий качества
Система координат
задана
Единообразие
тем координат
сис-
Наличие информации о типе объекта
Что проверяется
Для каждого слоя цифровой карты
должна быть задана система координат.
Проверка наличия системы координат
осуществляется при помощи программных средств ArcView, QGIS или аналогичных. Использовать цифровые слои
без заданной системы координат запрещается.
Все цифровые слои, используемые в
рамках одного проекта (для решения
одной задачи), должны иметь одну и ту
же систему координат. Использовать в
рамках одного проекта цифровые слои в
разных системах координат запрещается.
Если в картографическом слое присутствует атрибут, определяющий тип объекта, то атрибут должен быть заполнен
для всех объектов в слое.
30
Как исправляется*
При помощи программных
средств ГИС необходимо задать систему координат для
слоя, предварительно установив ее тип на основе анализа значений координат,
либо по сопроводительной
документации.
При помощи программных
средств ГИС необходимо
преобразовать все картографические слои в одну проекцию.
Исправление невозможно.
Критерий качества
Наличие информации в обязательных
полях
Взаимное согласование контуров объектов
Что проверяется
Некоторые атрибуты объектов картографического слоя могут быть обязательными (например отметка высоты
горизонтали, наименование населенного пункта). В таких полях должны содержаться значения для всех объектов.
Слои, в которых объекты связаны пространственно-логическими отношениями
(соседство, включение, общая граница и
т.п.), должны быть взаимно согласованы.
Например, границы водоохранных зон
должны быть согласованы с границами
водных объектов; дороги – с просеками
по которым они проходят и т.п.
Корректное соотношение между значениями
атрибутов
картографических
объектов
Как исправляется*
Исправление невозможно.
Исправляется путем ручного
редактирования. Необходимо
помнить, что карты имеют
определенную точность, и
отсутствие согласования может быть следствием использования источников различных масштабов. В этом
случае, в качестве основы
(т.е. неизменяемого слоя)
выбирается тот, который
можно считать точнее.
В качестве основы для согласования контуров может
быть выбран космический
снимок. В этом случае все
слои редактируются совместно, чтобы контуры объектов совпадали с их изображением
на
космическом
снимке.
Работу по согласованию целесообразно выполнять на
этапе подготовки рабочего
проекта (раздел 5 Методики)
Исправление возможно при
наличии избыточной информации, позволяющей определить и исправить «неправильное» значение атрибута.
Между значениями атрибутов объектов
может присутствовать определенная
логика. Например, в лесоустроительных
материалах еловое насаждение V бонитета не может быть так же сухим типом
леса (например, брусничным или лишайниковым). Если это важно для последующего анализа, необходимо контролировать корректность соотношения
значений между значениями атрибутов
объектов.
Единообразие зна- Одноименные атрибуты, для обозначе- Необходимо определить печений атрибутов
ния одной и то же сущности, должны речень значений каждого из
иметь тождественные значения. Напри- атрибутов и строго этому пемер, тип объекта река не может быть в речню следовать. Такие пеодном случае обозначен как «река», а в речни принято именовать
другом случае как «р.». Другой пример: «классификаторами».
один населенный пункт обозначен как
«Верхний Воч», а другой как «Верх. Верея» - в этом случае необходимо единообразие в применении слова «Верхний»
или «Верх.»
*Доработка исходных картографических материалов осуществляется на этапе создания
рабочего проекта мониторинга в ГИС (см п. 5.14 Методики).
3.4.5 Каждый космический снимок, либо группа космических снимков должны
иметь обязательную сопроводительную информацию:
 название спутника, название сенсора;
31





дату съемки;
название системы координат;
перечень спектральных каналов;
пространственное разрешение;
сведения о пространственной привязке в виде т.н. «world-файла», либо записанные непосредственно в служебных полях файла снимка (для форматов
GeoTiff, Erdas IMG и аналогичных им).
3.4.6 Входной контроль космических снимков осуществляется путем проверки
критериев, приведенных в Таблице 3.4.2
Таблица 3.4.2
Показатели качества для входного контроля космических снимков
Показатель качества
Наличие облачности
или дымки
Наличие
сенсора
ошибок
Что проверяется
Контроль проводится путем визуального просмотра снимка в коротковолновых («синих») спектральных каналах. Тон снимка должен быть однороден по всей площади, на которой
предполагается проводить мониторинг. Облака выделяются в виде белых пятен, сопровождаемых с юга
темным пятном той же формы – тенью от облака. Дымка, как правило,
приводит к существенному снижению
контраста снимка.
Ошибки сенсора проявляются в виде
полос яркого, или наоборот, темного
цвета,
регулярно расположенных
темных пятен прямоугольных очертаний и т.п.
Как исправляется
Контраст снимка для визуального дешифрирования может быть
увеличен при помощи программных средств, таких как
ArcView, ERDAS, GRASS или
аналогичных.
Как правило, коммерческие
снимки поступают с уже исправленными ошибками сенсора. Многие ошибки сенсора могут быть исправлены при помощи специальных программных
средств. Некоторые снимки
имеют известные ошибки (например, снимки Landsat 5), которые исправить невозможно.
3.4.7 Бумажные картографические материалы, предназначенные для сканирования и последующей оцифровки, должны быть без разрывов (с утерей данных) и сгибов.
При сканировании картматериалов, ламинированных пленкой, значительно снижается
контраст, появляются «паразитные» блики. Если картографический материал предоставляется в виде «раскладушки», набора отдельных листов и т.п., необходимо убедиться что они в своей совокупности целиком покрывают территорию мониторинга.
3.4.8 Для бумажных картографических материалов необходимо иметь следующие сопроводительные сведения:
 территория охвата (в виде карты-схемы);
 проекция, в которой представлены материалы, крупномасштабные карты
(1:10000 и крупнее), как правило, представлены в местной системе координат;
 дата состояния местности;
 легенда карты (условные знаки, пометки и т.п.);
 масштаб.
3.4.9 По результатам входного контроля целесообразно составлять акт проверки,
в котором указывать наименование материала, комплектность, критерии, по которым
проводилась проверка и ее результаты. Форма акта входного контроля приведена в
Приложении 4.
32
4. Составление описания территории мониторинга
4.1 Ознакомление с территорией мониторинга является необходимым этапом
выполнения работ и осуществляется на основе собранных исходных материалов. При
ознакомлении подлежат изучению следующие характеристики территории:
 пространственное расположение территории;
 физико-географическая характеристика;
 наличие транспортной инфраструктуры, размещение объектов: населенных
пунктов, промышленных площадок и предприятий;
 виды деятельности, ведущейся на территории, в том числе виды природопользования, интенсивность и периодичность этой деятельности;
 эталонные изображения на космических снимках объектов местности: лесных
участков, лугов, болот, техногенных объектов, других ландшафтов.
4.2 В процессе ознакомления необходимо сделать вывод о возможности решить
задачу, поставленную заданием на мониторинг, с помощью собранных данных. Подробность информации должна соответствовать масштабу мониторинга. Например, если заданием предусмотрено проведение мониторинга строительства газопровода, необходимо иметь подробную картографическую информацию о расположении газопровода, временных объектов связанных с его строительством, сведения о границах, предоставленных под строительство участков и т.п.
4.3 Необходимо изучить особенности изображения на космических снимках различных объектов путем сопоставления изображений одних и тех же объектов на картах
и на снимках. Необходимо изучить составные части сложных объектов, и логику их
взаимного пространственного расположения. Требуется установить какие объекты
можно легко дешифрировать, а какие дешифрируются с трудом, либо их изображения
на космических снимках, полученных на начало периода мониторинга отсутствуют.
Следует помнить, что на картах изображения объектов подвергнуты генерализации,
вследствие которой их форма упрощается. Так же на картах могут отсутствовать некоторые детали строения объектов. Например, на карте лесная дорога показана одиночной линией, на космическом снимке же она может выглядеть состоящей из нескольких
колей («трасс»), которые то сходятся то расходятся; в полосе дороги могут располагаться лесные склады, пожарные водоемы и т.п.
4.4 Изучение установленных законодательством ограничений на пользование
участком является наиболее важным этапом при ознакомлении с участком мониторинга. Изучение ограничений осуществляется на основе нормативно-правовых актов, путем их сопоставления с имеющимся картографическим материалом и данными космической съемки. Необходимо убедиться, что на картах содержатся все необходимые
сведения для локализации, установления границ территории на которую распространяются ограничения. Например: для установления границ водоохранных зон необходимо иметь картографические изображения водных объектов и знать их протяженность; для установления ограничений для особо защитных участков лесов необходимо
иметь лесоустроительные материалы, на которых отображены границы особо защитных участков лесов; для установления ограничений хозяйственной деятельности на
расположенных на участке мониторинга ООПТ, необходимо иметь информацию о границах ООПТ; и т.д.
4.5 Результатом ознакомления с территорией мониторинга является описание
участка мониторинга. Структура описания приведена в Таблице 4.1.
Форма описания приведена в Приложении 5.
33
Таблица 4.1
Структура описания территории мониторинга
Раздел
Содержание раздела
Пространственное расположе- Пространственное расположение описывается по следующим
ние участка
признакам:

муниципальное образование;

ближайший населенный пункт (пункты);

водный бассейн или бассейны, на которых расположен
участок;

характерные размеры и площадь участка;

координаты границ участка
К описанию прикладывается карта-схема участка мониторинга.
Физико-географическая и кли- Физико-географическая характеристика содержит следующую
матическая
характеристика информацию:
участка

геологическое строение территории;

характер рельефа;

климатическая характеристика;

характеристика гидрографической сети;

характеристика почв и растительности;

экологическая характеристика.
Характеристика промышлен- Характеристика промышленного освоения включает в себя
ного освоения участка монито- описание деятельности, ведущейся на участке по следующим
ринга
видам природопользования:

недропользование (разведка и добыча);

лесопользование, ведение лесного хозяйства;

водопользование поверхностными и подземными водами;

сельское хозяйство, животноводство;

рекреационное использование участка (места сбора
грибов, ягод, и т.п.)
Необходимо охарактеризовать масштабы и интенсивность
природопользования, при наличии информации привести сведения о типичных нарушениях природоохранного законодательства. Необходимо перечислить основных природопользователей.
Перечень ограничений
Необходимо привести перечень ограничений на использование территории, которые устанавливаются законодательством: ограничения на хозяйственную деятельность в водоохранных зонах, защитных лесах; ограничения, установленные
правилами землепользования и застройки и другие.
Необходимо указать, с какой точностью на картографических
материалах могут быть отображены зоны (участки территории), на которые накладываются ограничения. Если имеются
ограничения, локализацию которых установить не представляется возможным (например нет сведений о расположении
объекта, в отношении которого установлены ограничения), то
это следует выделить особо.
34
Раздел
Содержание раздела
Анализ информативности ис- В разделе необходимо привести список исходных материалов,
ходных материалов и заклю- проанализировать их информативность с точки зрения решечение о возможности выпол- ния поставленной задачи мониторинга. Необходимо оценить
нения задач, поставленных достоверность (точность) информации путем анализа сведезаданием на мониторинг
ний, полученных из разных источников. При необходимости
указать, какой информации недостаточно, либо что требует
уточнения. Перечислить, какие объекты на космических снимках возможно легко дешифрировать, с какой точностью. Указать, какие объекты дешифрируются с затруднением.
В конце раздела необходимо сделать вывод о возможности
решения задачи, поставленной заданием на мониторинг.
Список источников, исполь- зуемых при составлении описания
35
5. Подготовка рабочего проекта в геоинформационной
системе (ГИС)
5.1 Рабочим проектом мониторинга в ГИС (далее – рабочим проектом) называется совокупность цифровых картографических материалов, оформленных условными
знаками и хранимых в виде взаимосвязанной совокупности файлов. В состав рабочего
проекта могут входить цифровые карты в векторном и растровом виде, а так же космические снимки.
В рабочем проекте содержатся исходные материалы, представленные в виде
цифровых карт, которые, в свою очередь, состоят из цифровых картографических слоев; разностные изображения и результаты их интерпретации. Таким образом, рабочий
проект содержит, как исходную информацию, так и результат мониторинга, представленный в картографическом виде.
В настоящем разделе описан процесс первоначальной подготовки рабочего проекта и включения в него исходных материалов, представленных в картографическом
виде. В последующих разделах методики будет описано, как в рабочий проект добавляются результаты обработки исходных материалов.
5.2 Создание рабочего проекта начинается с определения системы координат, в
которой будут представлены хранящиеся в нем картографические материалы. Целесообразно в качестве проекции использовать проекцию UTM зон 39 (для западной части Республики Коми) или зоны 40 (для восточной части Республики Коми). Для района
Воркуты возможно использовать проекцию UTM 41-ой зоны. В качестве альтернативы
может быть использована проекция Гаусса-Крюгера, зона 10. Использование географической системы координат не рекомендуется из-за значительных искажений форм
картографических объектов.
5.3 В состав проекта включаются картографические слои, указанные в таблице
5.1
Таблица 5.1
Типы картографических слоев рабочего проекта
Тип слоя
Базовый (или опорный)
Тематический
Природопользователи
Регламенты
Растры
Космические снимки
Матрицы высот
Содержание слоя
Слои данного типа представляют собой слои цифровой карты, содержащей объекты местности (дорожная сеть, гидрография, населенные пункты, инженерные коммуникации и т.п.).
В слое содержится информация, которая необходима для интерпретации отдельных объектов или явлений на разностном изображении (карта растительности, почвенная карта, карта месторождений подземных вод и т.п.).
Слои содержат границы лицензионных участков, земельных участков, арендных участков и другие условные границы, очерчивающие
территории, предоставленные для осуществления какой-либо деятельности в сфере природопользования (добыча и разведка полезных ископаемых, заготовка древесины и т.п.).
Слои, содержат границы объектов, с которыми связаны какие-либо
ограничения хозяйственной деятельности (ОЗУ, ООПТ и пр).
Эти слои представляют собой отсканированные копии бумажных
картографических материалов.
В слоях содержатся исходные и обработанные космические снимки, разностные изображения.
Слои являются растровыми картами, содержащими отметки высот
(сведения о рельефе).
36
Состав рабочего проекта приведен в Таблице 5.2.
Таблица 5.2
Состав слоев рабочего проекта
Порядковый
номер в
проекте*
1
Результат
2
3
Базовый
Базовый
4
5
Базовый
Базовый
6
Базовый
7
8
9
Базовый
Базовый
Базовый
10
Природопользователь
11
Природопользователь
12
Природопользователь
13
Природопользователь
14
15
16
Природопользователь
Природопользователь
Регламент
17
Регламент
18
19
Регламент
Регламент
20
Базовый
21
22
23
Базовый
Базовый
Тематический
24
Регламент
25
26
Базовый
Матрица высот
Тип слоя
Наименование картографического
слоя
(см. Таблицу 2.1)
Результат дешифирования изменений
(см. п.8.2.5 Методики)
Отметки высот, урезов воды
Отдельно стоящие строения, здания,
промышленные объекты, не выражающиеся в масштабе карты, скважины и пр.
Отдельно стоящие деревья
Объекты транспортной инфраструктуры, не выражающиеся в масштабе
карты, дорожные сооружения, мосты,
переправы
Лесоустроительная квартальная сеть,
лесоустроительные выдела
Реки линейные
Дороги линейные
Инженерные коммуникации: нефтепроводы, газопроводы, линии электропередач и пр.
Земельные участки (сведения государственного кадастра объектов недвижимости)
Лесные участки, находящиеся в аренде
Лицензионные участки недропользования (углеводороды, твердые полезные ископаемые и подземные воды,
общераспространенные полезные ископаемые)
Разрешения на поверхностное водопользование (участки)
Границы охотничьих хозяйств
Границы рыбопромысловых участков
Территориальные зоны градостроительного зонирования
Особо охраняемые природные территории
Водоохранные зоны
Санитарно-защитные зоны, прочие
зоны санитарной охраны
Реки площадные, озера, водохранилища
Рельеф линейный
Болота, грунты, пески
Сведения лесопатологического мониторинга
Защитные и эксплуатационные леса,
ОЗУ (тематическая карта)
Растительность, лес
Матрицы высот (ASTER GDEM и др)
37
Рекомендуемое
название в
проекте**
Изменения(п)
Высоты (т)
Промобъекты
(т)
Деревья (т)
Дороги (т)
Лесоустр
(п),
Выдела (п)
Реки (л)
Дороги (л)
Промобъекты
(л)
Зем (п)
Лесаренда (п)
Недрлиценз (п)
Водопольз (п)
Охотхоз (п)
Рыбпром (п)
Градостр (п)
ООПТ (п)
Водоохр (п)
СЗЗ (п)
Реки (п)
Рельеф (л)
Болота (п)
Лесопат (п)
Защ (п)
Лес (п)
-
Порядковый
номер в
проекте*
27
Растровый
28
Космич. снимки
Тип слоя
Наименование картографического
слоя
(см. Таблицу 2.1)
Растровые слои отсканированных
«бумажных» карт
Космические снимки
Рекомендуемое
название в
проекте**
-
Примечания.
* Слои с более низким порядковым номером в ГИС при отрисовке на экране компьютера
«накладываются» на слои с более высоким номером, маскируя их содержимое. Как правило,
слои с точечным характером локализации объектов должны отрисовываться позже площадных
и линейных, а линейные – позже площадных.
** ГИС позволяют задавать псевдонимы для имен слоев. В данной колонке приводятся
рекомендуемые синонимы. Буква в скобках означает характер локализации т-точечный, ллинейный, п-площадной.
5.4 Объекты в каждом слое рабочего проекта отображаются одним либо несколькими условными знаками, а так же пояснительными подписями. Набор условных знаков в значительной степени зависит от используемых в работе программных средств
ГИС.
5.5 Пояснительными подписями в рабочем проекте отображаются характеристики
объектов, важные для анализа. Карта в рабочем проекте не должна быть перегружена
пояснительными подписями – это значительно ухудшает читаемость карты.
5.6 Участки территории, в отношении которых установлены регламенты, представляют собой площадные объекты и выделяются только границами. Заливка прозрачная. Толщина и тип линий границ должны быть такими, чтобы объекты хорошо
выделялись на фоне растрового разностного изображения. Цвет границ устанавливается таким образом, чтобы зоны различных регламентов хорошо визуально отличались одна от другой.
5.7 Условные знаки для базовых картографических слоев рабочего проекта, а так
же содержание пояснительных подписей для использования в работе с бесплатной
ГИС QGIS приведены в Таблице 5.3
5.8 Элементы внешнего оформления создаются в рабочем проекте (макете печати, компоновке) и служат для удобства работы с печатной копией карты динамики и
включают в себя:
 пояснительные подписи*;
 координатную сетку;
 легенду.
* в ГИС различают пояснительные подписи, отображающиеся непосредственно на экране
компьютера (см.п 5.5), и подписи в макете печати или компоновке. Подписи в макете печати
еще называют элементами зарамочного оформления.
5.9 Элементы внешнего оформления и рабочее поле карты организуются средствами ГИС в виде компоновки, или макета печати. Компоновка предназначена для непосредственного вывода копии цифровой карты на печатающее устройство. Для каждого разностного изображения, входящего в состав карты динамики, создается своя
компоновка.
5.10 Пояснительные подписи в макете печати содержат:
 заголовок (название) карты, включающий в себя слова «Карта динамики состояния территории…», название территории и временной период, для которого
составлена карта;
 данные о космических снимках: даты съемки, название сенсора, номера или названия используемых спектральных каналов;
 данные карты-основы: название и год состояния местности;
 сведения об организации – составителе и организации – заказчике;
 сведения о системе координат;
 масштаб;
38

дату создания карты.
5.11 Координатная сетка создается преимущественно в градусных единицах. Шаг
сетки выбирается исходя из назначения карты: если предполагается, что карта будет
использована для поиска объектов с использованием GPS приемников, то сетка должна быть достаточно подробной.
5.12 Легенда (палитра) разностного изображения дается пояснительной подписью, в которой указывается тип легенды и приводятся цвета, соответствующие участкам территории, которые подверглись наибольшим и наименьшим изменениям. В случае, если была выбрана палитра, которая отражает направление изменения коэффициента отражения (например, градиентом цвета), тогда в легенде указываются цвета,
показывающие как наибольшее положительное, так и наибольшее отрицательное изменение коэффициента отражения.
Более подробно оформление разностных изображений рассматривается в разделе 7 Методики.
5.13 Учитывая, что карта, содержащая результаты мониторинга в рабочем проекте, представляет собой сложный комплекс, состоящий из большого набора растровых карт и векторных слоев, необходимо обеспечить самодокументируемость карты:
 использовать осмысленные названия слоев, таблиц атрибутивных данных и полей таблиц;
 использовать для ввода справочной информации или пояснений имеющиеся в
большинстве программных средств ГИС возможности по формированию метаданных;
 в случае применения классификаторов и кодификаторов для атрибутивных
данных обеспечить наличие расшифровки кодов;
 в случае применения классификаторов и кодификаторов, при формировании
легенды для работы в ГИС, заменять значения кодов на их смысловые значения.
5.14 Если на этапе входного контроля были выявлены ошибки во взаимном согласовании контуров объектов, то на этапе создания рабочего проекта целесообразно
выполнить корректировку взаимного положения контуров. Для корректировки положения контуров используются возможности программных средств ГИС (например метод
«rubber sheeting»). Картографические материалы корректируются в целом, по всем
элементам содержания. Сдвиг отдельных элементов содержания не допускается. Особое внимание необходимо обратить на точность корректировки картматериалов, содержащих зоны регламентов.
Корректировка взаимного положения слоев проводится в следующей последовательности:
1. Выбираем опорный слой, т.е. такой который может считаться наиболее точным.
Как правило наиболее точными являются слои цифровых топографических
карт, слои, имеющие крупные масштабы и т.п. Наименее точными являются
слои цифровых лесоустроительных материалов (из-за значительного количества ошибок). В качестве опорного слоя может быть использован космический
снимок.
2. При помощи средств редактирования ГИС необходимо добиться правильного
взаимного расположения объектов, совмещения участков их границ и т.п. между
опорными слоем и остальными слоями. При этом опорный слой не редактируется, а изменения вносятся в остальные слои. В случае, если есть основание
полагать, что границы участков пространственно совпадают с тем или иным географическим объектом необходимо обеспечить топологически корректное совмещение соответствующих частей векторных объектов.
5.15 Участки территории, в отношении которых установлены определенные виды
регламентов, при отсутствии надлежащих картографических материалов могут быть
построены посредством геомоделирования, на основании объектов содержащихся в
базовых слоях. К таким регламентам относятся все виды ограничений, накладываемых
на территории, располагающиеся вблизи определенных объектов: дорог, рек, водоза39
боров и т.п. В этом случае границы участков могут быть вычислены при помощи
средств ГИС, в первую очередь – при помощи построения буферов вокруг таких географических объектов.
5.16 По окончании формирования рабочего проекта рекомендуется создать печатную копию основных слоев карты (либо несколько карт с разным тематическим содержанием), оформленную условными знаками и подписями, с целью контроля ошибок
подготовки данных для мониторинга.
40
Таблица 5.3
Условные знаки базовых картографических слоев рабочего проекта в QGIS
Порядковый
номер в
проекте
1
Изменения (см. п.8.2.5 Проекта)
Площадной, с прозрачной заливкой и красным
контуром толщиной 1,5 мм
2
Отметки высот, урезов воды
Точечный, круг, черного цвета, 3 мм.
3
Отдельно стоящие строения, здания, промышленные объекты не выражающиеся в
масштабе карты, скважины и пр.
Отдельно стоящие деревья
Объекты транспортной инфраструктуры
не выражающиеся в масштабе карты, дорожные сооружения, мосты, переправы
Точечный, прямоугольник, черного цвета, 3x5
мм.
4
5
Наименование картографического слоя
6
Лесоустроительная квартальная сеть, лесоустроительные выдела
7
Реки линейные
8
Дороги линейные
Содержание пояснительной подписи*
Условный знак
Точечный, круг, зеленого цвета, 3 мм.
Указываются в соответствии с условными знаками принятыми для топографических карт. В
случае, если технические возможности ГИС не
позволяют их отобразить - точечный, прямоугольник, черного цвета, 3x5 мм.
Площадной, с прозрачной заливкой и серым
(80%) контуром толщиной 0,2 мм (выдела) и 0,8
мм (кварталы)
Линейный, голубого цвета, толщина линии 0,40,5 мм.
Отображаются условными знаками, принятыми
для топографических карт. В случае, если технические возможности ГИС не позволяют их
отобразить - линейный, черного цвета, толщиной 0,2 мм для второстепенных дорог и 0,5 мм
для основных.
41
Номер изменения показывается
красным цветом и жирным шрифтом, высота подписи 6-8 мм.
Абсолютная высота, черный цвет,
высота подписи 4-6 мм.
-
-
Номер выдела, номер квартала, высота подписи 4-6 мм.
Собственное имя. Подпись отображается синим цветом и располагается вдоль линии реки. Высота подписи 4-6 мм.
-
Порядковый
номер в
проекте
9
Условный знак
Инженерные коммуникации: нефтепроводы, газопроводы, линии электропередач и
пр.
Отображаются условными знаками, принятыми
для топографических карт. В случае, если технические возможности ГИС не позволяют их
отобразить - линейный, черного цвета (пунктир,
либо точечный), толщиной 0,5 мм.
Площадной, с прозрачной заливкой и серым точечным контуром толщиной 1,5 мм
-
Площадной, с прозрачной заливкой и зеленым
точечным контуром толщиной 1,5 мм
Площадной, с прозрачной заливкой и коричневым точечным контуром толщиной в 1,5 мм
Арендатор, высота подписи 5 мм.
Точечный, либо площадной, в зависимости от
характера локализации. Площадной, с прозрачной заливкой и синим точечным контуром толщиной 1,5 мм
Площадной, с прозрачной заливкой и серым
(60%) точечным контуром толщиной 1,5 мм
Площадной, с прозрачной заливкой и синим точечным контуром толщиной 1,5 мм
Площадной, с заливкой наклонными линиями
без контура, цвет – оранжевый.
Площадной, с прозрачной заливкой и красным
точечным контуром толщиной 2 мм
Площадной, с прозрачной заливкой и синим
пунктирным точечным контуром толщиной 2 мм
Площадной, с прозрачной заливкой и красным
точечным контуром толщиной 2 мм
Площадной объект с голубой заливкой и синим
контуром. Толщина контура 0,4-0,5 мм.
Горизонтали отображаются коричневой линией
толщиной 0,2 мм.
Природопользователь, высота подписи 5 мм.
10
Земельные участки (сведения государственного кадастра объектов недвижимости)
11
Лесные участки, находящиеся в аренде
12
Лицензионные участки недропользования
(углеводороды, твердые полезные ископаемые и подземные воды, общераспространенные полезные ископаемые)
Разрешения на поверхностное водопользование (участки)
13
Содержание пояснительной подписи*
Наименование картографического слоя
14
Границы охотничьих хозяйств
15
Границы рыбопромысловых участков
16
17
Территориальные зоны градостроительного зонирования
Особо охраняемые природные территории
18
Водоохранные зоны
19
20
Санитарно-защитные зоны, прочие зоны
санитарной охраны
Реки площадные, озера, водохранилища
21
Рельеф линейный
42
Правообладатель, высота подписи 5
мм.
Природопользователь, высота подписи 5 мм.
Природопользователь, высота подписи 5 мм.
Природопользователь, высота подписи 5 мм.
Название, либо номер зоны (если
есть), высота подписи 5 мм.
Название ООПТ, высота подписи 8
мм.
Наименование, высота подписи 5
мм.
Абсолютная высота, высота подписи
4 мм. Подпись ориентирована вдоль
горизонтали и располагается поверх
горизонтали.
Порядковый
номер в
проекте
22
Наименование картографического слоя
Болота, грунты, пески
25
Сведения лесопатологического мониторинга
Защитные и эксплуатационные леса, ОЗУ
(тематическая карта)
Растительность, лес
26
Матрицы высот (ASTER GDEM и др)
23
24
27
28
Содержание пояснительной подписи*
Условный знак
Площадной, с точечной заливкой без контура,
цвет – синий.
Площадной, с прозрачной заливкой и красным
точечным контуром толщиной в 2,5 мм
Площадной объект без контура со сплошной заливкой зеленым цветом.
Рельеф показывается методом цветового диапазона – пониженные участки отображаются зеленым, возвышенные – коричневым. Артефакты
растровых моделей рельефа (т.е. пропуски значений высот) показываются белым цветом.
-
Растровые слои отсканированных «бумажных» карт
Космические снимки
* если цвет не указан, то он совпадает с цветом основного объекта
Тип ОЗУ в сокращенном виде, либо
цифрой, высота подписи 4 мм.
-
-
43
6. Теоретические основы построения разностных изображений
и их интерпретации
6.1 В настоящем разделе описываются теоретические основы формирования
разностных изображений, и изучается метод определения изменений ландшафтов с их
помощью. Определение разностного изображения дается в п.1.3 Методики.
Общая идея получения разностного изображения показана на рисунке 6.1
А ) Общая идея разностного изображения
Снимок №1
Лето 2001 года
-
Снимок №2
Лето 2004 года
=
Разностное изображение,
показывающее
изменение
ландшафтов за 3 года
Б) Изменение участка территории на снимках, полученных с интервалом в несколько лет
В) Общий вид разностного изображения, на котором различными цветами показана степень (сила) изменения ландшафта
Рисунок 6.1 Общая идея разностного изображения (пояснения в тексте).
44
6.2 Для успешного создания разностного изображения необходимо выполнение
ряда условий для исходных снимков:
 сходные условия освещения;
 сходные условия съемки космическим аппаратом;
 снимки должны быть получены приблизительно в период одинаковой фазы развития растительности;
 на снимках должна полностью отсутствовать дымка или облака;
 снимки должны быть как можно более точно пространственно привязаны.
6.3 В силу наличия искажений снимков, возможность выделять (классифицировать) пиксели по «двоичному» критерию наподобие «изменен» - «не изменен» представляется весьма проблематичной. Следовательно, нашей целью должно
быть не создание некоего метода, позволяющего однозначно установить наличие или
отсутствие изменений, а метода, позволяющего установить вероятность того, что тот
или иной участок территории (пиксел снимка) подвергнулся изменениям естественного
или антропогенного характера.
6.4 Большинство методов спектрального анализа и классификации космических
снимков являются формальными вычислительными процедурами. Следовательно, при
определенных ограничениях эти процедуры могут быть использованы и для «совместной» классификации двух снимков, с целью поиска отличий на них. Рассмотрим рисунок 6.2, на котором приведена скаттерограмма «псевдо»-спектрального снимка, состоящего из двух каналов. Первый канал получен из канала №3 снимка спутника
Landsat 5, (сенсор TM) в 1985 г, а второй канал получен из канала №3 снимка спутника
Landsat 7, (сенсор ETM+) в 2000 году. Оба снимка с достаточной степенью удовлетворяют требованиям к исходным снимкам, приведенным выше. Пиксели, которые отображают участки территории не подвергнувшиеся изменениям, будут тяготеть к некоторой «центральной линии» проходящей приблизительно по диагонали скаттерограммы*. Пиксели, соответствующие значительно измененным участкам территории и, следовательно, имеющие значительно отличающуюся яркость в каждом из каналов будут
располагаться на некотором удалении от «центральной линии». Это расстояние будет
тем большим, чем больше с течением времени изменился коэффициент отражения
участка территории. Таким образом, расстояние d или угол θ, показанные на рисунке
6.2, могут являться «мерой» степени или вероятности изменений.
* Скатерограммой называется график, по одной оси которого расположены значения пикселей (DN, см. п. 3.2.4 Методики) одного космического снимка (Снимок №1), а по другой оси –
другого снимка (Снимок №2). Каждая точка на скатерограмме соответствует пикселям, представляющим один и тот же участок территории на снимке №1 и на снимке №2. В качестве снимков 1 и 2 при построении скатерограммы могут выступать два канала одного и того же снимка.
45
Рисунок 6.2. Скатерограмма разностного изображения. Пояснения в тексте.
6.5 Метод спектральной классификации, позволяющий рассчитывать расстояние
d, известен как метод управляемой классификации по «евклидову расстоянию», а метод, основанный на определении угла θ, известен как метод управляемой классификации по «спектральному углу».
6.6 Метод «евклидова расстояния» реализован в коммерческом программном
обеспечении (ERDAS Imagine, IDRISI и др.), таким образом что вычисляется расстояние не от прямой, а от некоторой точки, расположенной в «псевдо»-спектральном пространстве. Очевидно, что без создания новой вычислительной процедуры, «штатными
средствами», данный метод для вычисления расстояния d неприменим. Однако, создание такой процедуры несложно. Сначала, при помощи средств вычисления статистики, которые имеются в любом программном продукте, предназначенном для анализа изображений, вычислим средние значения величин пикселей в каждом из каналов S1 и S2 (см. пример на рис 6.2). На основании уравнения прямой и расстояния от точки
до прямой, принимая во внимание, что мы вычисляем некоторое «условное» расстояние и, следовательно, нормированием уравнения можно пренебречь, получим следующую формулу:
d' = S1*DN1 - S2*DN2
(1)
где DN1 и DN2 – значения пикселей в соответствующих спектральных каналах. Применив формулу (1), мы получим изображение, каждый пиксел которого будет
содержать число d' , пропорциональное расстоянию d. Величина d' может принимать
значения как большие, так и меньшие нуля. Для точек, располагающихся ниже прямой
d' <0, а для точек находящихся выше прямой d' >0. Если считать, что Снимок №1 получен раньше Снимка №2, то d' <0 будет означать, что коэффициент спектрального
отражения с течением времени уменьшился (т.е. объект «потемнел»), а d' >0 показывает, что коэффициент отражения увеличился. Такое поведение величины d' может
быть использовано для дополнительного отбора изменений. Например развитие подтоплений связано в уменьшением коэффициента отражения и, следовательно, значения d' для вновь подтопленных участков будут отрицательными. Метод «евклидова
расстояния» не требует какого-либо вмешательства оператора и, поэтому, на его основе может быть реализована полностью автоматическая процедура создания разностных изображений.
6.7 Использование метода спектрального угла для создания разностных изображений не требует проведения вычислений «вручную». Управляемая классификация по
этому методу, которую можно использовать для создания разностных изображений,
реализована в программном продукте IDRISI. Для создания разностного изображения
достаточно только определить несколько эталонных участков на исходных снимках,
46
которые, как предполагается, не подвергались изменениям, а затем провести управляемую классификацию. В процессе классификации программное обеспечение создаст так называемый «rule image», который и будет содержать значения угла θ. Заметим, что угол θ, в реализации алгоритма в программе IDRISI всегда положителен, что
не позволяет проводить дополнительный отбор пикселей по направлению изменения
коэффициента отражения.
6.8 Кроме методов управляемой спектральной классификации существует еще
одна группа методов, которую можно использовать для сравнения разновременных
снимков. Эти методы изначально были предназначены для поиска объектов с различными спектральными аномалиями. Для решения поставленной задачи был протестирован один из методов этой группы, называемый «LS-fit mapping method», реализованный в программном продукте IDRISI. Метод позволяет проводить «предсказание» или
моделирование значений одного спектрального канала, на основе информации, содержащейся в других спектральных каналах. Значения пикселей моделируемого спектрального канала представляются в виде линейной комбинации значений соответственных пикселей другого спектрального канала. Коэффициенты линейного уравнения
определяются методом наименьших квадратов. Затем формируется специальный
снимок, содержащий отклонения «предсказанного» значения от реального. Отклонения
могут быть как больше, так и меньше нуля. Таким образом, мы видим, что это модифицированный метод классификации по спектральному расстоянию. В нем снимается
ограничение, которое было использовано при получении формулы (1). «Центральная
линия» скаттерограммы (см. рис 6.2) теперь может и не проходить через начало системы координат. Это снижает требования к точности радиометрической калибровки
исходных снимков. Такая техника вычислений полностью соответствует поставленной
перед нами задаче. Для моделирования можно использовать попарно соответственные каналы двух снимков, полученных в разное время. В результате тестирования
данного метода получилось разностное изображение, по своим характеристикам практически не отличающееся от аналогичного изображения, полученного методом «евклидова расстояния».
6.9 Дополнительно к описанным выше методам, был опробован метод, основанный на нахождении разности вегетационных индексов NDVI, который в настоящее
время широко используется для поиска изменений на местности. Однако, получаемое
при помощи этого метода разностное изображение сложно для визуальной интерпретации и требует дальнейшей обработки и квалифицированного дешифрирования.
6.10 В зависимости от вида изменений спектрального коэффициента отражения
изменения будут по-разному выглядеть на разностных изображениях, полученных для
разных диапазонов длин волн. Так, смена типа растительного покрова будет лучше
заметна в ближней инфракрасной области спектра (0.8-1.0 мкм, 4 канал сенсоров TM и
ETM+ или 3-ий канал сенсора ASTER). Строительство новых объектов, сопровождающееся отсыпкой строительных площадок или дорог, будет лучше всего видно в зеленой части спектра, в зоне поглощения хлорофилла - 0.5-0.7 мкм. Следовательно, для
отображения всех возможных изменений желательно использовать широкополосные
панхроматические снимки, такие как SPOT, 8-ой канал ETM+ и подобные им. При отсутствии панхроматических снимков, можно использовать «псевдо»-панхроматические
снимки, полученные путем суммирования отдельных спектральных каналов спектрозональных снимков. Автором были протестированы панхроматические снимки SPOT, загрубленные до разрешения 30 м и псевдо-панхроматические изображения, полученные путем сложения 2,3 и 4 каналов сенсора TM. Было установлено, что большинство
типов изменений территории в целом одинаково хорошо отображаются на разностных
снимках, полученных с использованием исходных снимков обоих сенсоров. Представляет интерес возможность создания «псевдо»-панхроматических изображений на основе комбинации нескольких спектральных каналов, отобранных таким образом, чтобы
изменения наиболее распространенных типов отображались на разностных изображениях наиболее отчетливо.
47
6.11 Результат создания разностных снимков с использованием «псевдо»панхроматического изображения методами «спектрального расстояния» и методом
«спектрального угла» приведен на рис 6.3. На рис 6.3 А) показано разностное изображение, полученное методом «спектрального расстояния», для d' >0, а на рис 6.3 Б)
для d' <0. На рис 6.3 В) приведено изображение, полученное методом «спектрального
угла» при помощи программы ENVI. Чем более темным является пиксел, тем больше
изменения спектрального коэффициента отражения и тем выше вероятность того, что
на данном участке произошли изменения. В нижней левой части рисунков хорошо заметно изображение карьера, автомобильной дороги, идущей к нему, промышленной
площадки и небольших карьеров, из которых был взят песок для строительства дороги.
Стрелками показаны подтопленные участки территории, которые на более раннем
снимке являлись заболоченными лугами на окраине болота и в пойме реки. Как было
установлено при проведении полевых обследований, это подтопление носило естественный характер: незадолго до получения более позднего снимка прошли обильные
дожди, что привело к поднятию уровня рек и грунтовых вод. Сравнивая рис 6.3 А),Б),В)
можно видеть, что возможность отбора по характеру направления изменения коэффициента отражения приводит к значительному улучшению читаемости изображений.
48
Рисунок 6.3. Сравнение способов получения разностных изображений. Пояснение в тексте.
6.13 В таежной зоне, где 90% всех изменений территории связаны с уничтожением лесного покрова, т.е. с увеличением спектрального коэффициента отражения участка территории, на основании такого разделения можно условно классифицировать
все изменения на два типа: вырубка леса (все изменения с d' >0) и подтопление (все
изменения с d' <0). Однако, если временной период между двумя снимками значителен, то участки территории, на которых расположены восстанавливающиеся после вырубок темнохвойные леса, будут так же иметь d' <0. Детальный разбор возможных изменений и их отображений на разностных снимках не является целью настоящей работы.
6.14 Разностные изображения будут отягощены искажениями, присутствие которых устранить невозможно. Во-первых, необходимо учитывать, что наиболее доступные в настоящий момент среднемасштабные снимки имеют пространственное разрешение 15-30 метров, в то время как часто встречающиеся объекты – лесные и лесовозные дороги имеют ширину 10-15 м, которая не выражается в масштабе снимка. Это
приводит к появлению «эффекта размывания»: вдоль изображения линейного объекта
наблюдаются значительные колебания яркости пикселей. Во-вторых, точное пространственное совмещение снимков таким образом, чтобы два пиксела различных снимков
отображали в точности один и тот же участок земной поверхности, недостижимо. Чем
хуже пространственное разрешение снимка, тем большие искажения возникают в силу
неточного совмещения. Суммарное воздействие данных искажений хорошо заметно
на изображении системы тонких параллельных полос – просек геофизических профилей в нижней части рисунка 6.3 А).
6.15 Получение разностного изображения является важной задачей на пути к
созданию картографических материалов, отражающих изменения территории. Однако,
вместе с указанием на вероятность изменения, карты динамики природной среды
должны так же указывать на ограничение использования того или иного участка территории. Источниками информации об ограничениях являются: нормативные акты, градостроительные правовые регламенты, лесоустроительные материалы. Нормативные
акты могут устанавливать ограничения режима природопользования на участках территории, расположенных вблизи определенных объектов. Вдоль рек устанавливаются
водоохранные или нерестоохранные зоны, вдоль дорог – лесозащитные полосы и т.д.
Нормативные акты определяют границы особо охраняемых природных территорий. Градостроительные правовые регламенты содержат описания ограничений определенных видов хозяйственной деятельности на том или ином участке территории. На
лесоустроительных картах – планах насаждений, отображаются особо защитные уча49
стки леса, устанавливаемые в соответствии с нормативными актами. В силу того, что
картографические лесоустроительные материалы масштаба 1:25000 и крупнее, созданы практически на каждый участок территории России и не имеют грифа режимного
пользования «секретно», то они фактически являются единственным доступным на настоящий момент источником сведений о локализации ограничений на местности.
6.16 Для создания карты динамики природной среды, особо защитные участки
леса с лесоустроительных материалов оцифровываются, а затем осуществляется совмещение разностного изображения и полученных контуров средствами ГИС. Разностные изображения, построенные в «серой» палитре, плохо читаются, поэтому целесообразно создать цветосинтезированное изображение в RGB формате. В канал R помещается разностной снимок, а в каналы G и B изображение самого раннего из исходных снимков. На таком изображении изменения, произошедшие на местности с течением времени, в зависимости от направления изменения коэффициента отражения
будут «подсвечены» или красным или синим цветом, а не изменившиеся участки территории останутся серыми.
На рисунке 6.4 приведен фрагмент карты динамики природной среды, вовлеченной в освоение Средне-Тиманского бокситового рудника, расположенного в центральной части Республики Коми.
Рисунок 6.4. Фрагмент цветной карты динамики природной среды, полученной на
основе космических снимков спутника Landsat 5 и 7 и материалов лесоустройства.
Граница особо охраняемой природной территории показана черной линией.
6.17 Карты динамики природной среды могут быть использованы для подготовки
планов проведения проверок деятельности природопользователей, в процессе проведения экологической экспертизы и связанных с ней общественных слушаний. Интерес
они могут представлять для проведения топографического мониторинга, т.е. для планирования «фрагментарного» обновления картографических материалов различных
масштабов, как альтернативы применяемой в настоящий момент сплошной съемке.
50
7. Построение разностных изображений, их оформление и устранение ошибок
7.1 Этапы работ по построению разностного изображения
7.1.1 В таблице 7.1.1 приведено содержание и результаты работ по построению
разностного изображения, его оформлению условными знаками и контролю качества
выполненных работ.
Таблица 7.1.1
Содержание и результаты работ
№
1
Название работ
Пространственная
привязка снимков
2
Создание разностного изображения
3
Построение
легенды разностного изображения
4
Контроль качества
разностного
изображения
Содержание работ
Выполнение пространственной и
взаимной привязки снимков и контроль качества привязки, преобразование системы координат
Создание разностного изображения
путем обработки исходных снимков
Результаты работ
Космические снимки точно совмещены друг с другом и представлены в системе координат
карты динамики
Разностное
изображение
сформировано
Оформление разностного изображения специальными условными
знаками, подчеркивающими изменения ландшафтов.
Проведение контроля качества разностного изображения по ряду показателей. Исправление ошибок.
Разностное
изображение,
оформленное условными знаками.
51
Разностное изображение удовлетворяет показателям качества.
7.2 Создание разностного изображения
7.2.1 Перед созданием разностного изображения исходные снимки должны быть
как можно более точно пространственно привязаны и совмещены друг с другом. Как
правило, снимки одного и того же сенсора хорошо совмещаются. В случае, если качество совмещения недостаточно, необходимо программными средствами осуществить
взаимную привязку снимков, выбрав один из них в качестве базового (основного), а
другой в качестве привязываемого (совмещаемого).
Для контроля качества совмещения необходимо, при помощи программных
средств обработки изображений, заменить какой-либо из спектральных каналов одного
снимка, на одноименный спектральный канал другого снимка. Лучше всего для этого
подходят красный или ближний инфракрасный спектральные каналы. В случае, если
снимки совмещены недостаточно хорошо, то, при визуальном просмотре, тонкие протяженные объекты, такие как дороги и реки будут двоиться. При этом каждый из двойников объекта будет окрашен в свой цвет.
7.2.2 Снимки должны быть представлены в системе координат, в которой проводится составление карты динамики, и которая выбрана основной в рабочем проекте.
Если система координат снимков отлична от проекции карты динамики, требуется провести преобразование проекции снимков и, при необходимости, после контроля совмещения, их взаимную привязку. В случае, если автоматизированное преобразование
проекции осуществить не удается (например проекция исходных снимков неизвестна),
то необходимо провести привязку снимков к топографической карте-основе соответствующего масштаба по контрольным точкам, а затем взаимную привязку снимков.
7.2.3 Широко распространенные среднемасштабные космические снимки как
правило имеют пространственную привязку несколько хуже 100 м. Для контроля качества привязки необходимо при помощи программных средств ГИС совместить их с
цифровой картой-основой. В случае если видимые средние смещения более графической точности карты-основы, необходимо осуществить дополнительную привязку
снимков к карте основе. В этом случае, сначала необходимо осуществить взаимную
привязку снимков по контрольным точкам, а затем каждого из снимков к карте-основе.
При такой последовательности действий определение контрольных точек для привязки
к карте-основе придется проводить только один раз.
7.2.4 Процесс создания разностного изображения складывается из нескольких
последовательно выполняемых этапов:
 формирование зоны перекрытия между двумя снимками;
 собственно формирование разностного изображения, осуществляемое путем
применения так называемой «растровой алгебры»;
 визуализация разностного изображения и визуальная оценка качества;
 формирование легенды разностного изображения;
 устранение ошибок разностного изображения.
7.2.5 Формирование зоны перекрытия заключается в том, что из каждого снимка
выделяется подмножество пикселей, которое удовлетворяет двум условиям:
 участок территории, сопоставленный пикселю, отображается так же и на другом
снимке.
 пиксели на обоих снимках находятся в пределах рабочей области соответствующих снимков, а не на «полях», оставшихся после пространственной привязки.
Указанные действия выполняются путем выделения части исходного изображения одного снимка, при помощи маски («mask») и вырезания части изображения на каждом из снимков по маске. В дальнейших манипуляциях используются только выделенные зоны.
52
7.2.6 Для каждого из соответственных спектральных каналов исходных снимков
создается свое разностное изображение. Общее количество разностных изображений
будет равно количеству соответственных спектральных каналов.
7.2.7 Формирование разностного изображения проводится путем применения
формулы (1) последовательно ко всем соответственным пикселям в попарно каждом
из спектральных каналов двух исходных изображений.
d' = S1*DN2 - S2*DN1
(1)
где DN1 и DN2 – значения пикселей в соответствующих спектральных каналах
Снимка №1 и Снимка №2, а S1 и S1 - средние арифметические величины DN в каждом
из спектральных каналов Снимка №1 и Снимка №2.
Величина d' может принимать значения как большие, так и меньшие нуля. Если
считать, что Снимок №1 получен раньше Снимка №2, то d' <0 будет означать, что коэффициент спектрального отражения участка территории с течением времени уменьшился (т.е. участок потемнел), а d' >0 показывает, что коэффициент отражения увеличился, т.е. участок территории стал более светлым.
Чем больше величина d' по абсолютному значению, тем больше вероятность того, что на участке территории, который отображает данный пиксел, произошли какие
либо изменения и коэффициент отражения участка увеличился или уменьшился с течением времени. Чем ближе d' к нулю, тем больше вероятность того, что никаких изменений на участке территории, который отображает данный пиксел, не происходило,
а коэффициент отражения незначительно изменился в силу различных условий съемки, при которых получены исходные снимки.
7.2.8. Величины в формуле (1) рассчитывают при помощи имеющихся в программных продуктах ГИС средств растровой алгебры. Сначала рассчитываются величины S1 и S2. Затем формируется новый растровый слой, по своим размерам совпадающий с зоной перекрытия. Затем к этому слою при помощи средств растровой алгебры применяется формула (1). Конкретная реализация алгоритма в большой степени
зависит от применяемого программного обеспечения.
Результирующий снимок (разностное изображение) будет иметь один канал.
Результат расчета показан на рисунке 7.2.1.
7.2.9 С целью контроля качества, полученное разностное изображение визуализируется при помощи средств обработки изображений, в виде RGB растрового изображения следующим образом (при условии, что снимок №1 получен ранее снимка
№2):
 в канал R загружается полученное разностное изображение;
 в каналы G, B загружается соответствующий спектральный канал исходного
изображения снимка №1;
 гистограммы в каждом из каналов выравниваются («histogram stretching») по
уровню 2%.
Полученное изображение может быть легко визуально интерпретировано: на таком изображении участки территории, в зависимости от направления изменения коэффициента отражения будут подсвечены или красным, или синим цветом. Если изменения коэффициента отражения, следовательно, и самого участка территории незначительны, то цвет участка будет близок к серому.
Результат построения изображения приведен на рисунке 7.2.2
53
Рисунок 7.2.1. Результат построения разностного изображения по формуле (1).
Различными оттенками, пропорционально величине d', показаны изменения спектральной яркости с течением времени.
54
Рисунок 7.2.2. Результат визуализации разностного изображения (см. п 7.2.9).
Участки территории, в зависимости от направления изменения коэффициента отражения подсвечены или красным или зеленым цветом
55
7.3 Построение легенды разностного изображения
7.3.1 Разностное изображение может быть представлено в «серой» (оттенки серого) или «цветной» палитре.
Рекомендуется использовать «серую» палитру, так как в этом случае обеспечивается наилучшая читаемость растрового изображения разностного снимка и дополнительной тематической нагрузки, которая может быть представлена в цвете.
Цветная палитра для разностного изображения может быть создана несколькими
способами:
 методом градиента цвета
 методом выделения цветового диапазона
7.3.2 Метод градиента цвета. В качестве цветной палитры может быть использована палитра, представляющая собой плавное линейное или нелинейное изменение
цвета от красного и синего - до белого. Если будет избрана нелинейная зависимость
между цветом и значением пиксела разностного изображения, то наибольший градиент изменения цвета должен соответствовать наиболее большим положительным или
отрицательным значениям пиксела разностного изображения. В этом случае контраст
между участками территории с различным изменением коэффициента отражения будет наибольшим.
Результат оформления разностного изображения методом градиента цвета показан на рисунке 7.3.1, палитра изображения – на рисунке 7.3.2
7.3.3 Метод выделения цветового диапазона. Основан на присвоении одного и
того же цвета всем пикселям, попадающим в некоторый диапазон значений. Остальным пикселям может быть присвоен белый цвет или они могут быть «прозрачными».
Для применения этого метода необходимо опытным путем установить диапазон значений пикселей, который соответствует наиболее значимым изменениям на местности.
Только эти пиксели и будут видны на результирующем изображении. Может быть выделено несколько диапазонов (например для положительных и отрицательных DN) и
им присвоены различные, контрастные цвета.
Результат оформления разностного изображения методом цветового диапазона
показан на рисунке 7.3.3.
7.3.4 В случае, если в состав карты динамики входят несколько разностных изображений, необходимо использовать для всех них одинаковый тип палитры.
56
Рисунок 7.3.1 Разностное изображение, оформленное методом градиента цвета.
ПАЛИТРА РАЗНОСТНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ
Увеличение коэфф. отражения
0
Уменьшение коэфф. отражения
Рисунок 7.3.2 Палитра (легенда) разностного изображения, оформленная методом градиента цвета.
57
Рисунок 7.3.3 Разностное изображение, оформленное методом цветового диапазона (серый цвет). Показаны только изменения определенной степени интенсивности.
58
7.4 Ошибки разностных изображений и их исправление
7.4.1 Контроль качества разностного изображения осуществляется визуально.
Ошибки, связанные с неточностью совмещения снимков, необходимо устранить путем
повторного совмещения снимков. Если ошибки, связанные с различиями в условиях
съемки, существенны и затрудняют визуальную интерпретацию изображения, то, возможно, необходимо использовать в качестве исходных другие снимки.
7.4.2 Разностные изображения, как правило, отягощены ошибками двух видов,
влияние которых полностью исправить не представляется возможным.
7.4.3 Ошибка первого вида является следствием того, что многие объекты, видимые на снимках, на самом деле имеют характерные пространственные размеры меньше пространственного разрешения снимка. Так, среднемасштабные снимки имеют
пространственное разрешение 15-30 метров, в то время как часто встречающиеся изменения территории – лесные и лесовозные дороги имеют ширину порядка 10-15 м,
т.е. не выражаются в масштабе снимка. Это приводит к появлению «эффекта размытости», суть которого проиллюстрирована на Рисунке 7.4.1.
На рисунке 7.4.1 А) показано изображение новой лесовозной дороги в 3-ем спектрально канале сенсора ETM+. Стрелкой указано направление дороги. Вдоль дороги,
по направлению стрелки получен профиль яркости, который показан на рисунке 7.4.1
В). На рисунке 7.4.1 С) показана гистограмма изображения и штриховкой выделен диапазон в котором наблюдается разброс значений. Диапазон настолько велик, что некоторые участки дороги на снимке выглядят очень темными, как лесопокрытые территории. Это приводит к значительному размытию изображения дороги.
Если мы получим другой снимок, то для соответственных участков местности и
профиль яркости и расположение отдельных пикселей-пятен, из которых складывается
изображение дороги, будет иным. При формировании разностного изображения это
приведет к еще большему размытию изображения, что отрицательно скажется на его
визуальном восприятии.
Для того, чтобы уменьшить влияние данного эффекта, необходимо использовать
снимки с пространственным разрешением, превышающим характерные размеры объектов, которые мы собираемся по ним дешифрировать.
Рисунок 7.4.1. Эффект размытости изображений линейных объектов, ширина которых не выражается в масштабе снимка.
7.4.4 Источником ошибки второго вида, является тот факт, что точное пространственное совмещение снимков практически недостижимо. Это возникает в силу того,
что два снимка практически невозможно получить при совершенно одинаковом положении сенсора (а точнее его оптической оси) в пространстве. Эффект неточного совмещения проиллюстрирован на рисунке 7.4.2. Расстояние между центрами пикселей,
соответствующих одному и тому же участку территории на двух снимках, меньше пространственного разрешения снимка, однако пиксели охватывают различные участки
территории. Вертикальной штриховкой показана часть объекта земной поверхности,
59
попадающая в пиксель снимка №1. Горизонтальной штриховкой показана часть объекта, попадающая в пиксель снимка №2. Очевидно, что количество отраженного излучения попадающее в каждый пиксель от одного и того же объекта, а, следовательно, и
яркость каждого из пикселей будут различны. При создании разностного изображения
наличие данного эффекта приведет к появлению яркой или, наоборот, темной каймы
вдоль границ объектов.
Рисунок 7.4.2. Эффект неточного совмещения пикселей разновременных снимков.
Для того, чтобы уменьшить влияние данного эффекта, необходимо, как и в предыдущем случае, использовать снимки с пространственным разрешением, превышающим характерные размеры объектов, которые мы собираемся по ним дешифрировать, а так же более точно проводить взаимную пространственную привязку снимков.
7.4.5. Пример разностного изображения, отягощенного эффектами размытости и
неточного совмещения приведен на рисунках 7.4.3 и 7.4.4. Можно видеть, что по краям
линейных объектов наблюдается яркая кайма. Данная кайма показывает, что вдоль
линейных объектов имеется значительное изменение отражательных свойств (вырубка
леса), чего на самом деле нет.
Рисунок 7.4.3. Разностной снимок, отягощенный эффектом размытости и неточного совмещения. Стрелками показана кайма.
60
Рисунок 7.4.4. Разностной снимок, отягощенный эффектом размытости и неточного совмещения. Вдоль узких, не выражающихся по ширине в масштабе снимка просек, наблюдается темная кайма.
7.4.6 В силу условий съемки на цветном разностном изображении, может возникнуть «рябь» - незначительная вариация темных или светлых пикселей голубого и
красного цвета. Это является показателем низкого качества разностного изображения.
Для устранения ряби можно воспользоваться следующими приемами:
 применением порогового фильтра;
 применением адаптивного фильтра Фроста.
Применение порогового фильтра. К исходному (черно-белому) разностному изображению применяется пороговый фильтр следующего вида:
|d'|>K , где K некоторое число, подбираемое экспериментально. В результате из
разностного изображения будут исключены пиксели, со значениями DN близкими к нулю. Применять фильтр необходимо с осторожностью, т.к. в результате его работы из
разностного изображения могут быть исключены участки территории со значительно
изменившимися отражательными характеристиками, но максимальные размеры которых близки к пространственному разрешению снимка.
Для выбора числа K можно использовать гистограмму разностного изображения
(см рисунок 7.4.5).
Рисунок 7.4.5. Выбор числа K для порогового фильтра. Чем ближе значение пикселя к нулю, тем меньше вероятность того, что у территории, которую он отображает,
произошли изменения коэффициента отражения в силу естественных или антропоген61
ных причин. Все пиксели, попадающие в заштрихованную область, будут удалены.
Ширина заштрихованной области равна 2K.
Применение адаптивного фильтра Фроста. Применение адаптивной фильтрации
является наилучшим способом устранения незначительных, шумовых флуктуаций яркости, при одновременном сохранении на изображении мелких деталей, таких как протяженные и тонкие линии. Рекомендуется использовать адаптивный фильтр Фроста с
окном размером 5x5 пикселей и фактором увеличения (damping factor) равным 0.5.
7.4.6 Разностное изображение, представленное в серой палитре, для улучшения
читаемости может быть разделено на два изображения, для d' <0 и для d' >0. В этом
случае на первом изображении будут показаны только те участки территории,
где коэффициент спектрального отражения участка территории с течением времени
уменьшился, а на втором изображении, наоборот, те участки, где коэффициент спектрального отражения участка территории с течением времени увеличился.
62
8. Интерпретация разностных изображений
и создание карт динамики природной среды
8.1 Общие сведения о спектрах объектов и закономерностях
их изменения на разностных изображениях
Спектр. коэфф. отражения
8.1.1 Для того, чтобы успешно проводить интерпретацию разностных изображений, необходимо иметь общие представления о спектрах участков территории (объектов) и особенностях их изменения с течением времени. Рассмотрим три наиболее часто встречающихся в северной части России вида объектов: лесопокрытые территории
(леса), вода и открытые участки грунта (дороги, промплощадки и т.п.). Каждый из них
обладает характерным спектром (см. рисунок 8.1.1).
8.1.2 Вода имеет наиболее простой спектр. Она характеризуется очень низким
спектральным коэффициентом отражения <1%. При этом, чем более мы смещаемся в
красную область спектра, тем ниже этот коэффициент. Поэтому на космических снимках водные поверхности или сильно обводненные участки территории (например центральные зоны болот) выглядят гораздо темнее, по сравнению с другими объектами.
8.1.3 Открытые участки грунта и горные породы имеют коэффициент отражения
плавно увеличивающийся от 5% в синей части спектра до 50-60% в красной части
спектра.
8.1.4 Растительность имеет своеобразный спектр. В синей части спектра спектральный коэффициент отражения ее близок к коэффициенту отражения для грунта.
Затем он возрастает до длин волн 0.6 мкм и тут значительно уменьшается – это зона
поглощения видимого света хлорофиллом, содержащемся в листьях растений. Начиная с 0.7 мкм коэффициент отражения значительно увеличивается и становиться
больше, чем коэффициент отражения для грунта. В ближней инфракрасной зоне спектра наблюдается значительная вариация коэффициента отражения для различных типов деревьев. Для лиственных пород он значительно выше, чем для хвойных. Эти различия обусловлены строением листьев этих деревьев.
Длина
волны,
мкм
Рисунок 8.1.1. Сравнение спектров растительности, открытого грунта и воды. По
вертикальной оси отложены значения спектрального коэффициента отражения, по горизонтальной оси – длина волны в мкм.
63
8.1.5 На рисунке 8.1.2 показано, как выглядят объекты на снимках, полученных в
различных спектральных диапазонах. Водные поверхности всегда выглядят одинаково
– они являются наиболее темным объектом на снимке. И растительность и грунты в 3ем и 4-ом каналах выглядят по-разному. Так, в третьем канале растительность значительно темнее открытых участков грунта, а в четвертом канале, наоборот, растительность значительно светлее, чем грунты.
Рисунок 8.1.2. Различия в коэффициентах отражения объектов в различных диапазонах спектра.
8.1.6 В ближней инфракрасной области коэффициент отражения растительности
в большой степени зависит от строения листьев и поэтому коэффициенты отражения
лиственных и хвойных пород значительно различаются. Коэффициент отражения
хвойных пород близок к коэффициенту отражения грунтов, а коэффициент отражения
для лиственных пород значительно выше, следовательно, в ближнем инфракрасном
спектральном канале лиственные насаждения выглядят светлее хвойных. Этот факт
можно использовать для оценки успешности лесовосстановления на вырубках. Коэффициент отражения лиственных лесов в значительной мере зависит от фенофазы. В
разгар лета, при максимальном развитии листвы, он максимален, в весеннее и в осеннее время он снижается.
8.1.7 При анализе изменений коэффициента отражения со временем необходимо
помнить, что из-за среднего пространственного разрешения мы наблюдаем отраженный свет, интенсивность которого определяется интегральным коэффициентом отражения данного участка. В случае с лиственным лесом в период развития листвы интегральный коэффициент является комбинацией коэффициента отражения листвы и коэффициента отражения подстилающей поверхности (почвы). Если нет возможности
получить снимок в период максимального развития растительности, следует избегать
возникновения таких ситуаций - выбирать в качестве эталонов высокополнотные участки леса (что можно установить по однородному тону в видимом диапазоне длин волн
- 2,3-ем канале).
Рассмотрим теперь, как выглядят разностные изображения участков территории,
вид которых был изменен происходящими на них природными процессами и деятельностью человека (см. Таблицу 8.1.1).
64
Таблица 8.1.1
Изменения местности и их отображение на разностных изображениях
Ситуация
Видимый диапазон (3
канал TM)
Ближний инфракрасный
(4 канал TM)
Комментарий
Осыхание водного
объекта, обнажение
грунта в русле.
На разностном изображении отражается красным цветом.
Осыхание
водного
объекта привело к
значительному увеличению коэффициента отражения и,
следовательно, «высветлению» участка с
течением времени.
Зарастание
ранее
существовавшей
вырубки.
На разностном изображении в 3 канале
отображается синим
цветом, в 4 канале
изменения не заметны.
Вырубка, уже зараставшая к моменту
получения
первого
снимка, продолжает
зарастать. Коэффициент отражения в 3ем канале уменьшается. При этом смены пород не наблюдается, что видно из
неизменѐнного
коэффициента отражения в 4-ом канале.
Вырубка сделана уже
после
получения
первого снимка, поэтому в 3-ем канале
коэффициент отражения возрос. В 4-ом
канале коэффициент
отражения
только
незначительно изменился из-за эффекта
влияния подстилающей
поверхности.
Смены пород не произошло.
В 4-ом канале коэффициент отражения
изменился
более
значительно, чем в
предыдущем случае,
т.к. участок восстанавливается
лиственными породами.
Новая
вырубка
хвойного леса и успешное лесовосстановление хвойными
породами.
На разностном изображении отражается красным цветом
как в 3-ем, так и в 4ом каналах.
Вырубка
хвойного
леса и успешное
лесовосстановление
лиственными породами
На разностном изображении отражается красным цветом
как в 3-ем, так и в 4ом каналах.
65
Ситуация
Видимый диапазон (3
канал TM)
Ближний инфракрасный
(4 канал TM)
Комментарий
Строительство дороги и промплощадки
На разностном изображении в 3 канале
отображается ярко
красным цветом, в 4
канале изменения
не заметны.
Строительство дороги и отсыпка площадки привели к значительному
увеличению коэффициента
отражения в 3-ем
канале. В 4-ом канале коэффициент отражения практически
не изменился из-за
того, что строительство проводилось на
территории, занятой
хвойными лесами.
Строительство дороги по болоту.
На разностном изображении в 3 канале
отображается красным цветом, в 4 –
канале синим.
Строительство дороги привело к увеличению коэффициента
отражения в 3-ем
канале, вследствие
уничтожения болотной растительности и
из-за того, что материал отсыпки имеет
более высокий коэффициент отражения, чем грунт. В 4ом канале хорошо
видно
потемнение,
вызванное
уничтожением
болотной
растительности,
вследствие чего коэффициент отражения данного участка
уменьшился.
66
8.2 Создание карт динамики природной среды
8.2.1 Определение карт динамики природной среды и разностных изображений
приведено в пп.1.2-1.3 Методики.
8.2.2 Процесс создания карт динамики природной среды включает в себя решение следующих задач:
 поиск участков территории, на которых ведется хозяйственная деятельность,
связанная с перестройкой естественных ландшафтов, приблизительное определение вида и масштаба изменения;
 определение допустимости (законности) деятельности, связанной с перестройкой (изменением) естественных ландшафтов;
 картографирование участков территории, связанных с перестройкой (изменением) естественных ландшафтов.
8.2.3 Поиск участков территории проводится путем визуального осмотра карты и
выделения тех участков территории, которые отличаются от соседних значительно более темным тоном или цветом, в зависимости от палитры разностного изображения.
Чем больший контраст имеют такие участки, чем больший они имеют размер, тем
больше вероятность, что на данном участке территории произошли какие-либо изменения.
Важное значение имеет форма участков: если они имеют четкие контуры, формы,
близкие к прямоугольной, или выглядят как тонкие протяженные линии, то наиболее
вероятно, что эти изменения вызваны антропогенными причинами.
Изменения территории антропогенного характера группируются вблизи ранее
существовавших объектов: населенных пунктов, дорог, старых вырубок. Во всех случаях изменений необходимо пытаться установить (предположить) причинноследственные связи между видом и характером изменений и ведущейся на обследуемом участке деятельностью. Необходимо также установить природопользователя,
осуществляющего деятельность на данном участке, либо вблизи него. Эта информация находится в картографических слоях имеющих тип «Природопользователь», см.
таблицу 5.2.
При анализе изменения необходимо получить ответы на следующие вопросы:
 какой вид деятельности предположительно вызывал указанное изменение
(строительство, рубка леса и т.п.);
 насколько сильно выражено изменение;
 имеются ли поблизости антропогенные объекты (дороги, строения и т.п.), на каком расстоянии они находятся;
 имеются ли поблизости участки, находящиеся в ведении природопользователей, деятельность которых связана с нанесением существенного урона окружающей среде (например, разработка карьеров).
Порядок поиска изменений приведен на рисунке 8.2.1.
67
Разностное изображение
Визуальный осмотр
Участок территории, выделяющиийся тоном или цветом
Визуальный осмотр близлежащей территории
Участок имеет однородный тон и
значительно выделяется по сравнению с окружающей территорией?
Д
а
Н
ет
Это результат ошибок
снимка или условий съемки
Д
а
Форма участка близка
к
прямоугольной,
участок тонкая линия?
Визуальный осмотр близлежащей территории
Да
Рядом расположены
объекты, созданные
человеком
Антропогенное
изменение
Н
ет
Визуальный осмотр близлежащей территории
Нет
Да
Н
ет
Рядом расположены
объекты, созданные
человеком
Вероятно,
это
антропогенное
изменение
Скорее всего, это
не антропогенное
изменение
Рисунок 8.2.1 Порядок поиска изменений на карте динамики территории.
8.2.4 После того, как были установлены антропогенно-измененные участки территории можно приступить к определению допустимости изменений.
Понятие «допустимости» означает, что деятельность ведется на законных основаниях и имеет характер не противоречащий ограничениям хозяйственной деятельности, действующим на территории. Наиболее простой формой ограничения является
запрещение деятельности (например в особо охраняемых природных территориях, лесах первой группы, водоохранных зонах и т.п).
Предварительно необходимо внимательно изучить характер ограничений для каждой из отображенных на карте зон, который приводится в описании территории мониторинга (раздел 4 Методики). Затем, последовательно просматривая антропогенно68
измененные участки по карте, определяем зоны, в которые полностью или частично
они попадают. После этого, на основании характера ограничений в той или иной зоне,
выносим суждение о допустимости ведения данного вида деятельности. Перечень
слоев, в которых содержится информация о различных ограничениях на пользование
территорией, приведен в Таблице 5.2, тип слоя «Регламент».
Примеры определения изменений приведены на рисунках 1.1 и 6.4.
Порядок определения допустимости изменений приведен на диаграмме 8.2.2.
Карта динамики
Антропогенно-измененные участки
Все участки просмотрены
Выбор текущего участка
Д
а
Попадает ли участок в
зону (зоны) регламентов?
Н
ет
Определение вида деятельности,
ведущейся на участке, и видов
деятельности, запрещенных регламентом
Да
Возможно, ведется недопустимая деятельность
Вид деятельности, ведущейся на участке, запрещен или
ограничен регламентом?
Нет
Рисунок 8.2.2. Порядок определения допустимости изменений.
8.2.5 Картографирование участков территории, связанных с перестройкой (изменением) естественных ландшафтов, осуществляется в отдельном картографическом
слое – CHANGES (“изменения”), который добавляется к слоям рабочего проекта.
Структура атрибутивных данных слоя приведена в таблице 8.2.1.
Пример заполнения атрибутов слоя приведен в таблице после рисунка 1.1.
69
Таблица 8.2.1
Структура атрибутивных данных слоя изменений
Название атрибута
(поля таблицы)
Номер на карте
Вид изменений
Допустимость
Природопользователь
Площадь
Комментарий
Примечание
Каждое изменение имеет свой уникальный идентификатор – номер,
отображаемый на карте.
Указывается вид изменений в соответствии с таблицей 8.2.2, виды
изменений перечислены в таблице 8.1.1
Указывается установленная допустимость изменений – «разрешено»,
«запрещено», «требует уточнения». «Требует уточнения» вносится в
поле в крайнем случае, когда обследование по снимкам имеющегося
пространственного разрешения не позволяет однозначно установить
масштаб или вид изменений.
Указывается природопользователь в пользовании у которого находится участок, на котором обнаружены изменения (под участком понимается: арендный участок лесопользования, лицензионный участок недропользования, земельный участок и т.п.). Если на участке действуют
несколько природопользователей, то они указываются через запятую.
Площадь участка, на котором обнаружены изменения, в гектарах.
Комментарий содержит текстовое описание картографируемой ситуации, содержащее ответы на следующие вопросы:

какой вид деятельности предположительно вызывал
указанное изменение (строительство, рубка леса и т.п.);

насколько сильно выражено изменение;

имеются ли поблизости антропогенные объекты (дороги, строения и т.п.), на каком расстоянии они находятся;

имеются ли поблизости участки, находящиеся в ведении природопользователей, деятельность которых связана с
нанесением существенного урона окружающей среде (например, разработка карьеров).
Таблица 8.2.2
Сокращения в поле «вид изменений»
Вид изменений
Осыхание водного объекта, обнажение грунта в русле.
Зарастание ранее существовавшей вырубки.
Новая вырубка без лесовосстановления
Новая вырубка хвойного леса и успешное лесовосстановление хвойными породами.
Вырубка хвойного леса и успешное лесовосстановление лиственными породами.
Строительство дороги и промплощадки, карьера, вырубка леса для линейных
сооружений
Строительство дороги по болоту.
Сокращение
Водн.
Восст.
Выруб.
Выруб.хв.
Выруб.листв.
Стр.
Стр.
8.2.6 Каждому изменению присваивается уникальный номер, который так же
подлежит отображению на картографических материалах. Номера присваиваются по
порядку.
Каждое изменение, которое считается недопустимым, либо которое необходимо
уточнить обводится на карте окружностью красного цвета. Номер изменения помещается снаружи окружности.
Пример отображения изменения на карте динамики приведен на рисунке 8.2.3
70
3
4
Рисунок. 8.2.3 Фрагмент карты динамики природной среды, содержащей разностное изображение, особо охраняемые природные территории и изменение отмеченное номером и окружностью темно-красного цвета.
71
9. Формирование сигнальных листов
9.1 Сигнальный лист представляет собой документ, содержащий следующий
сведения:
 условное наименование участка;
 карта-схема участка, где обнаружено возможное нарушение регламентов (природоохранного законодательства) с указанием места локализации несоответствия;
 географические координаты центральной точки участка;
 указание, какое именно нарушение, возможно, имело место; при необходимости
приводятся ссылки на соответствующее законодательство;
Форма сигнального листа приведена в Приложении 6.
9.2 На каждый участок территории, где обнаружена деятельность, которая не соответствует установленным ограничениям (регламентам) и, возможно, противоречит
действующему законодательству, составляется отдельный сигнальный лист.
9.3 Совокупность сигнальных листов составляет план проверок (освидетельствований).
К плану проверок прилагается перечень контрольных органов, которым рекомендуется выслать сигнальные листы. Конкретный перечень зависит от выявленных видов
возможных нарушений и может включать в себя:
 природоохранную прокуратуру;
 государственный орган, осуществляющий надзор в сфере недропользования;
 государственный орган, осуществляющий надзор в сфере охраны и защиты лесов;
 государственный орган, осуществляющий надзор в сфере охоты и рыболовства;
 и др.
9.4 С целью взаимодействия с контрольными органами рекомендуется заключать
соглашения о взаимодействии, предметом которых является обмен информацией, необходимой для проведения мониторинга, и получение результатов мониторинга.
72
10. Отчет о проведении мониторинга
10.1 По результатам проведения мониторинга составляется отчет. Содержание
отчета приведено в Таблице 10.1
Таблица 10.1
Содержание отчета о проведении мониторинга
Раздел отчета
Содержание
Задание на проведение мониторинга
План участка мониторинга
Исходные материалы
В раздел отчета включается текст задания на проведение
мониторинга
Раздел содержит план участка мониторинга в соответствии с заданием на проведение мониторинга
Приводится развернутый перечень исходной информации с указанием:

наименования данных;

источники данных;

года, на который данные являются актуальными (для карт – год состояния местности);

информация, специфичная для каждого
типа исходных данных (например для космического снимка – название сенсора и т.п.)
Исходная информация приводится в разрезе типов исходных данных.
Раздел содержит описание территории мониторинга
Карта, или набор карт, содержащий исходные данные и
космический снимок. Состав слоев проекта мониторинга и
структуры атрибутивных таблиц.
В разделе приводится карта, содержащая разностное
изображение и результат его интерпретации.
Описание участка
Проект мониторинга
Разностное
изображение и его интерпретация
План проверок
Заключение
В разделе приводятся сигнальные листы, с указанием
контролирующих ведомств, которым требуется их направить.
В разделе делается общий вывод о масштабах и характере изменений, происшедших за период мониторинга.
Раздел
методики
2
3
4
5
8
9
-
10.2 Ответственное лицо со стороны Заказчика работ принимает решение о направлении отдельных сигнальных листов, либо всего отчета в целом соответствующим
контрольным органам, указанным в плане проверок.
10.3 В Приложении 7 содержится форма титульного листа для отчета о проведении мониторинга.
73
11. Нормы выработки для мероприятий по мониторингу
11.1 Выполнение работ по мониторингу включает в себя затраты, перечисленные в Таблице 11.1, так же в таблице приводятся нормы выработки на выполнение
этапов работ.
Таблица 11.1
Затраты и нормы выработки на проведение мониторинга
Статья затрат
Приобретение космических снимков
Составление описания
участка мониторинга
Подготовка проекта в
геоинформационной
системе
Построение разностных изображений
Создание, интерпретация и оформление
карт динамики природной среды
Подготовка сигнальных листов
Формирование отчета
Комментарий
Космические снимки спутников Landsat 5,7 используемые для мониторинга обзорного масштаба являются бесплатными.
Космические снимки для мониторинга крупного масштаба с российского спутника «Ресурс-ДК» для органов государственной власти поставляются по цене 1,56 руб/км.кв., для коммерческих организаций – 52
руб/км.кв. Зарубежные снимки для мониторинга крупного масштаба
поставляются по цене 15-24 долл/км.кв.
Выработка 5 чел.-дней/участок
Выработка зависит от площади участка мониторинга. Для участков
площадью до 1000 га – 5 чел.-дней/участок; от 1001 до 10000 га – 8
чел.-дней/участок; до 100001 до 50000 га – 15 чел.-дней/участок; свыше 50000 га – 25 чел.-дней/участок.
Выработка 2 чел.-дней/участок
Выработка 5 чел.-дней/участок
Выработка 2 чел.-дней/участок
Выработка 5 чел.-дней/участок
11.2 Для проведения мониторинга в первый раз требуется наличие как минимум
двух космических снимков. Для второго и последующего мониторинга необходимо наличие одного снимка.
74
Приложения
75
Приложение 1. Форма задания на проведение мониторинга
ЗАДАНИЕ №_________________ от «____»______________ 20___ г.
Объект мониторинга _______________________________________________________
Пространственные координаты участка мониторинга (либо имя файла в котором содержатся координаты) _____________________________________________________
_________________________________________________________________________
Период мониторинга с ___________________ год по ____________________ год
Масштаб (обзорный, детальный)______________________________________________
Перечень природных, техногенных объектов, указание на компоненты природной среды, мониторинг которых проводится
__________________________________________________________________________
Перечень исходных данных, передаваемых заказчиком мониторинга его исполнителю
Вид исходных
данных, согласно п.2.1
Методики
Цифровые
карты объектов местности
Данные
космической
съемки в цифровой форме
Тематические
карты
Наименование исходных
данных
Состав данных (наименование картографических слоев,
космоснимков др.
информация)
Объекты гидрографии
Дороги, Линейные сооружения
Населенные пункты
Промышленные объекты
Квартальная лесоустроительная сеть, лесохозяйственные границы
Сведения о рельефе
-
Перечислить передаваемые Исполнителю
космические снимки
Материалы лесоустройства исходные
Данные лесного реестра
(текущий учет лесного
фонда)
Лесоустроительные
планшеты с текущими изменениями
Сведения об арендаторах
лесного фонда
Сведения лесопатологического мониторинга
Сведения государственного мониторинга лесов
76
Передаются заказчиком/приобретаются самостоятельно
Вид исходных
данных, согласно п.2.1
Методики
Наименование исходных
данных
Состав данных (наименование картографических слоев,
космоснимков др.
информация)
Передаются заказчиком/приобретаются самостоятельно
Сведения государственного кадастра объектов недвижимости (бывший земельный кадастр)
Сведения государственного фонда землеустроительной документации
Сведения о правах на
пользование
водными
объектами и подземными
водами
Сведения об охотхозяйственных соглашениях и
рыбопромысловых участках
Сведения о лицензиях на
недропользование (в т.ч.
по
общераспространенным полезным ископаемым)
Схемы территориального
планирования,
градостроительные регламенты, правила землепользования и застройки
Сведения о границах особо охраняемых природных
территорий
Перечень результатов работ
Раздел отчета
Содержание раздела
Задание на проведение мониторинга
План участка мониторинга
Исходные данные
В раздел отчета включается текст задания на проведение мониторинга
Описание участка
Проект мониторинга
Разностное изображение и его интерпретация
Раздел содержит план участка мониторинга в соответствии с заданием
на проведение мониторинга
Приводится развернутый перечень исходной информации с указанием:
 наименования данных;
 источники данных;
 года, на который данные являются актуальными (для карт – год
состояния местности);
 информация, специфичная для каждого типа исходных данных
(например для космического снимка – название сенсора и т.п.)
Исходная информация приводится в разрезе типов исходных данных.
Раздел содержит описание участка
Масштаб картографических материалов __________________________
Карта, или набор карт, содержащий исходные данные и космический
снимок. Карты оформляются условными знаками, в соответствии с Методикой мониторинга.
Масштаб картографических материалов __________________________
В разделе приводится карта, содержащая разностное изображение и
результат его интерпретации, оформленные условными знаками,
в масштабе _________________________________________
77
Раздел отчета
План проверок
Заключение
Содержание раздела
В разделе приводятся сигнальные листы, с указанием контролирующих
ведомств, которым требуется их направить.
В разделе делается общий вывод о масштабах и характере изменений,
происшедших за период мониторинга.
Сроки выполнения работ
_______________________________________________________
Приложение.
Карта-схема участка мониторинга на _____________ листах.
CD (DVD) диски с исходными данными _____________________ шт.
Задание утвердил ____________________________________
(организация, должностное лицо, печать, подпись, дата)
Задание составил _____________________________________
(организация, исполнитель, дата)
78
Приложение 2. Форма запроса на получение
исходных данных ГУ «ТФИ РК»
НА БЛАНКЕ ОРГАНИЗАЦИИ
Директору ГУ «ТФИ РК»
Ермакову А.А.
Заявление
Для выполнения работ по мониторингу ______________________________________
(объект)
прошу предоставить сведения Автоматизированной геоинформационной кадастровой
системы Республики Коми на участок согласно прилагаемой карте-схеме (шейп-файлу,
координатам).
Работы по мониторингу выполняются на основе государственного контракта №
________ от _________ (указывается в случае бесплатного получения данных для работы по республиканскому государственному контракту).
Наименование и номер информационного
ресурса
Наименование части информационного
ресурса
* Перечень информационных ресурсов и их описание находится по ссылке
http://www.agiks.ru/results.aspx?topic=&type=&year=&online=false
Приложение.
Карта-схема участка мониторинга на ________________ листах
Шейп-файл, каталог координат на СD диске.
__________________________________________
Печать, подпись, дата.
79
Приложение 3. Форма запроса на получение данных лесного реестра
Исх._________________
Республики Коми
В Комитет лесов
ЗАЯВЛЕНИЕ
О ПРЕДОСТАВЛЕНИИ ВЫПИСКИ
ИЗ ГОСУДАРСТВЕННОГО ЛЕСНОГО РЕЕСТРА*
Прошу выдать сведения: план насаждений, материалы таксации
Цель : проведение мониторинга объекта ____________________________ (указать)
Лесничество, кварталы: ___________________________________________________
Выдела: все
в виде выписки из государственного лесного реестра
Анкета заинтересованного лица:
№
Заинтересованное лицо
1
Ф.И.О. физического лица / полное наименование юридического лица
2
ИНН и реквизиты документа удостоверяющего личность / документы о регистрации юридического лица
3
Адрес фактический/юридический
4
Ф.И.О. уполномоченного представителя
5
Документ, подтверждающий полномочия доверенного лица
Для получения сведений бесплатно / сведений отнесенных к категории ограниченного доступа
6
7
Контактный телефон
Место получения: в Комитете лесов Республики Коми
Подпись заинтересованного лица
_______________________________________________________
М.П.
Подпись сотрудника принявшего заявление
_______________________________________________
* Образец заявления о предоставлении выписки из государственного лесного реестра и анкета
заинтересованного лица приведены в Приказе МПР РФ от 31.10.07. № 282 «Об утверждении
административного регламента исполнения государственной функции по ведению государственного лесного реестра и предоставления государственной услуги по предоставлению выписки из государственного лесного реестра».
80
Приложение 4. Форма акта входного контроля
АКТ ВХОДНОГО КОНТРОЛЯ № ________________ от «___» ______________ 20___ г.
Организация-исполнитель работ по мониторингу _____________________________________
Номер договора _________________________________________________________________
Наименование объекта мониторинга ________________________________________________
Наименование исходных данных
Источник данных (организация), дата
получения
Комплектация
(составные части)
Обнаруженные ошибки**
Заключение*
* в заключении указывается: соответствуют ли данные условиям задания на мониторинг, перечисляются виды необходимой доработки либо делается вывод о невозможности доработки и возвращении материалов исполнителю.
** указываются конкретно.
Общее заключение ________________________________________________________________ ***
*** делается общий вывод о возможности выполнить задание на мониторинг на основе упомянутых в акте исходных данных.
Материалы проверил и составил настоящий акт __________________________________________________________
(имя, фамилия, подпись)
81
Приложение 5. Форма описания участка мониторинга
ОПИСАНИЕ УЧАСТКА МОНИТОРИНГА
Объект (участок) мониторинга ______________________________________
Пространственное расположение
Муниципальное образование ________________________________________________
Ближайшие населенные пункты _____________________________________________
Бассейн реки (рек) _________________________________________________________
Площадь участка __________________________________________________________
Карта-схема
Масштаб __________________
Физико-географическая и климатическая характеристика
Геологическое строение территории
_________________________________________________________________________________
Характер рельефа
_________________________________________________________________________________
Климатическая характеристика
_________________________________________________________________________________
Характеристика гидрографической сети (режим рек и т.п.)
________________________________________________________________________________
Характеристика почв и растительности
_________________________________________________________________________________
82
Экологическая обстановка
________________________________________________________________________________
Характеристика промышленного освоения, организации-природопользователи
Недропользование (разведка, и добыча)
_________________________________________________________________________________
Лесопользование, ведение лесного хозяйства
_________________________________________________________________________________
Водопользование поверхностных и подземных вод
_________________________________________________________________________________
Сельхозпользование, животноводство
_________________________________________________________________________________
Рекреационное использование участка (места сбора грибов, ягод, туризм и т.п.)
_________________________________________________________________________________
Типичные нарушения природоохранного законодательства
_________________________________________________________________________________
Установленные законодательством ограничения на хозяйственную деятельность (регламенты)*
Объект
Ограничения (включая перечень материалов,
на которых указаны объекты, либо участки
территории, с которыми связаны ограничения)
Водоохранные зоны
Защитные леса
по категориям защитности
Особо защитные участки лесов (ОЗУ)
по видам ОЗУ
Особо охраняемые природные территории
территория №1
территория №2
….
Другие объекты, зоны
* указываются только те ограничения, которые имеются на участке.
Анализ информативности исходных материалов и заключение о возможности
выполнения задач, поставленных заданием на мониторинг
__________________________________________________________________________
Список источников, используемых при составлении описания
__________________________________________________________________________
83
Приложение 6. Форма сигнального листа
Кому _____________________
СИГНАЛЬНЫЙ ЛИСТ №___________ от _______________
Муниципальное образование _______________________ (район, округ, поселение)
Объект мониторинга _________________________________________ (название)
Период проведения мониторинга _________________________________________
В процессе проведения мониторинга по данным космической съемки были обнаружены
следующие возможные нарушения природоохранного законодательства:
№ на карте
Вид нарушения
Локализация нарушения*
Природопользователь,
основание для осуществления природопользования (договор аренды лесного участка, лицензия на
недропользования и т.п.),
вид природопользования
*информацию о локализации нарушения необходимо приводить исходя из известных ориентиров: дорог, рек, населенных пунктов; при размещении объекта на лесных землях необходимо
указывать квартал и выдел.
Просим на основании соглашения между ____________________________________
от ___________________________ №__________________________
(указать соглашение на основании которого происходит обмен информацией, см.
п.9.4Методики)
в пределах вашей компетенции, провести натурное обследование, запросить информацию у природопользователя (указать какую конкретно) с целью выяснения наличия
или отсутствия нарушения природоохранного законодательства.
Результат проверки просим сообщить в наш адрес.
Приложение:
1.
Карта с указанием участков территории, на которых обнаружены возможные нарушения в масштабе 1: _______________
2.
Отчет о проведении мониторинга.
___________________________________________
Печать, подпись, дата
84
Приложение 7. Форма отчета о проведении
мониторинга (титульный лист)
Титульный лист
«Название организации - заказчика мониторинга»
УТВЕРЖДАЮ
_____________________________________________________
(подпись руководителя организации-заказчика, печать)
ОТЧЕТ
о проведении мониторинга
Объект _________________________________
Период мониторинга с __________________________ по _______________________
ИСПОЛНИТЕЛЬ
_________________________________________________
(название организации-исполнителя работ)
_________________________________________________
(подпись руководителя организации-исполнителя, печать)
г. Сыктывкар, год выполнения работ
85