Рекомендации для развития мониторинга озерных систем

Рекомендации
для развития
мониторинга озерных
систем
ДТОО «Институт космических исследований
имени академика У.М.Султангазина»
Причины изменений в состоянии озерных систем:
- площадь озер зависит от водности года (в т.ч зимне-весенних осадков) и
расхода в р. Сырдарие;
- площади озер изменяются в течение года, в результате большого испарения,
частичного оттока воды обратно в р. Сырдарию из-за отсутствия
водозаборных сооружений на каналах, подающих воду в озера.
Эффективность - космическая информация позволяет проводить
регулярный мониторинг озерных систем, особенно в труднодоступных и
удаленных районах; определять их сезонные и межсезонные изменения
Риски – уязвимость, маловодность: пересыхание , обмеление
Последствия - нарушение экологической и экономической стабильности
региона
NOAA AVHRR
NOAA-16, NOAA-18
Высота орбиты
Ширина полосы обзора
Разрешение в надире
Разрядность
Число спектральных каналов
850 km
2700 km
1100 m
10 бит
5
Ch1 – 0,58-0,68 mkm
Ch2 – 0,725-1,1 mkm
Ch3 – 3,55-3,93 mkm
Ch4 – 10,3-11,3 mkm
Ch5 – 11,5-12,5 mkm
TERRA/AQUA
MODIS
Высота орбиты
705 км
Ширина полосы обзора
2330 км
36 спектральных каналов
В диапазоне от
0,405 до 14,385 мкм
Радиометрическое разрешение 12 бит
Пространственное разрешение
250 m (1-2), 500 m (3-7), 1000 m (8-36)
IRS P6
Сканер
LISS-IV
LISS-III
AWiFS
Mono
MSS
MSS
MSS
5,8
5,8
5,8
5,8
23,5
23,5
23,5
23,5
56
56
56
56
Полоса обзора, км
70
23
140
740
Радиометрическое
разрешение, бит
10
10
7
10
620-680
520-590
620-680
770-860
520-590
620-680
770-860
1550-1700
520-590
620-680
770-860
1550-1700
Пространственн
ое разрешение,
м
Спектральный
диапазон, км
Green
Red
NIR
SWIR
Green
Red
NIR
SWIR
Примеры космических снимков различного пространственного разрешения
(р.Черный Иртыш)
NOAA/AVHRR, 1000 м
IRS/LISS, 23 м
TERRA/Modis, 250 м
IRS/PAN, 5.8 м
Схема обработки спутниковой информации
Спутниковый
Спутниковый
снимок
Спутниковый
снимок
Спутниковый
снимок
снимок
Предварительная
обработка:
распаковка, (перекачивание с
сайта),
радиометрическая и
геометрическая коррекции;
спектрометрическая
калибровка данных (L1B).
Дополнительно
осуществляется
трансформация космоснимка
в географическую проекцию с
привязкой по баллистическим
данным либо по реперным
точкам с известными
координатами (L2A).
Ликвидация краевых
эффектов («расчески») для
снимков LANDSAT.
Составление мозаики из n
сцен с цветовой тонировкой
Процедуры
тематического
дешифрирования:
решение конкретных
целевых задач мониторинга,
включая: распознавание
объектов подстилающей
поверхности,
классификацию, расчеты
геометрических и
физических параметров,
анализ изменений
характеристик объектов и
т.д.
Стоимость тематической
обработки зависит от
перечня решаемых задач и
их сложности.
Блок-схема технологии космического мониторинга водных объектов,
обводнительных систем и анализа водопотребления
Исходные данные
Создание мозаик космических
снимков
ортотрансформирование с
привлечением опорного снимка;
приведение снимков к единой
проекции;
Архив спутниковых
снимков различного
разрешения
ручная сшивка изображений
(глобальная цветовая
коррекция, создание линий
сшивок, локальная цветовая
коррекция);
автоматическая сшивка
изображений
Анализ разновременных
снимков исследуемой
территории с
определением
изменений объектов
мониторинга
Определение по
космической информации
характерных параметров
объектов (длина водотока,
площадь открытого зеркала,
динамика береговой линии,
орошаемые площади т.д.)
Предварительная обработка:
16000
радиометрическая коррекция,
геопривязка
число пикселей
14000
12000
10000
8000
6000
4000
2000
0
1989
2001
2011
год
озеро Камышлыбаш
170,00
167,70
площадь, кв.км
165,00
158,69
160,00
155,30
155,00
155,84
153,54
152,43
150,00
145,00
140,00
август
сентябрь октябрь
апрель
июнь
июль
месяцы
Соотношение пространственных характеристик исходных
космических снимков и масштаба результирующих карт
Масштаб карт
Разрешение
космоснимка
(размер пикселя
в м)
Полоса обзора
(в км)
Спутник
1: 1000 000
250
1000-2000
MODIS
1: 100 000
20-30
150 - 200
Landsat
Стоимость услуг по заказу прицельной съемки, приему и предварительной
обработке данных дистанционного зондирования Земли
Источники информации
Стоимость, тенге
Характеристики съемочного прибора
Космический
аппарат
TERRA,
AQUA
LANDSAT
Съемочный
прибор
Стандартная обработка
Пространствен
ное
разрешение, м
Кол-во
спектр.
каналов/ спектр.
диапазон, мкм
Полоса
захвата, м
Уровень
обработки
1 сцена
MODIS
250, 1000
2/(0,6-0,8)
2300
L1B (hdf)
10300
TM,ETM+
30
6/(0,45-1,75)
185
L2A (geotiff)
175000
LISS-3
23
4/(0,52-1,7)
140
185000
1B (hdf)
L2A (geotiff)
Resoursesat
AWIFS
56-70
4/(0,52-1,7)
740
215000
Технология комплексного мониторинга озерных систем
Наземные обследования
Космический мониторинг
Выбор репрезентативных озерных систем
Подбор снимков низкого и среднего
разрешения за период 1980 – 2012 гг.
Детектирование водных объектов (озера)
Расчет площадей водных зеркал
Анализ сезонной и многолетней
изменчивости площадей водного зеркала
Определение тенденций (цикличности) в
изменениях зеркал озер
Результаты совместного анализа данных наземных
обследований и дистанционного зондирования
Рекомендации по космическому мониторингу озерных систем
1. Выбор объекта мониторинга
2. Определение периода съемки – весна (максимум наполнения), лето
(минимум наполнения)
режим
3. Определение сезонных изменений площади зеркала – март –
ноябрь, периодичность 1 раз в месяц
степень водности года
4. Определение многолетних изменений площади зеркала – ежегодно
в одно и тоже время, например осень (октябрь)
тенденции
5. Определение площади болотных угодий – июнь, октябрь
6. Определение состояния растительного покрова прилежащей
территории
степень водности года
Рекомендации по космическому мониторингу водных объектов
Объекты
Озера
Параметры
Параметры космосъемки
Площадь открытого Уровень и масштаб: Обз-1000; Осн-200;
зеркала
Разрешение, м: 170-500; 30; 5-15
Спектр. диапазоны, мкм: 0.4-1.1 3.5 – 70см
Съемочный прибор: MODIS; ETM+; LISS-III;
ASTER; PAN; IKONOS,
Площадь водосбора
Сезон съемки: - Бесснежный
Динамика изменения Уровень и масштаб: Обз-1000; Осн-200; Дет-25;
границ
зеркала Разрешение, м: 170; 30; 5-15;
внутри сезона и Спектр. диапазоны, мкм: 0.7-1.1
межсезонные.
Съемочный прибор: LISS-III; ASTER; PAN; DMC
Сезон съемки: Бесснежный
Примеры космического мониторинга озерных систем
Оценка площади водного зеркала водоемов
Камышлыбашская
Правобережная
Левобережная
Акшетаушская
Снимок IRS LISS (23 м)
11 июля 2008 г.
озеро Камышлыбаш
170,00
озеро Раимколь
площадь, кв.км
165,00
158,69
160,00
155,30
155,00
155,84
153,54
152,43
150,00
145,00
140,00
август
сентябрь октябрь
апрель
июнь
июль
месяцы
площадь, кв.км
167,70
9,00
8,00
7,00
6,00
5,00
4,00
3,00
2,00
1,00
0,00
7,59
7,90
7,44
6,24
август
сентябрь
октябрь
апрель
6,40
6,11
июнь
июль
месяцы