Методи фотограмметричного та картографічного супроводу багаторівневої системи моніторингу ерозійних ґрунтових процесів

Abstract

Робота присвячена розробці методологічних та методично-організаційних підходів, вдосконаленню методів та технологій для реалізації багаторівневої системи дистанційного моніторингу ерозійної небезпеки ґрунтів з використанням геоінформаційних технологій. Запропоновано сучасну класифікацію методів дослідження ерозії ґрунтів, серед яких чільне місце займають дистанційно-геоінформаційні, в яких передбачено комплексне застосування дистанційного зондування: космічне та аерознімання, наземне цифрове знімання та короткобазисні методи фотограмметрії. Запропоновано методику виявлення природних та антропогенних змін території за космічними зображеннями. Засобами геоінформаційного аналізу виконано оцінку глобальних моделей поверхні Землі SRTM та ASTER GDEM, а на підставі їх опрацювання запропоновано методику побудови серії карт локальних водозборів, акумуляції стоку, крутизни, довжини та експозиції схилів, які є визначальними для отримання числових параметрів у моделях ерозії. Новим рішенням є використання індексних карт рослинності, отриманих з багатоспектрального космічного знімка, для розрахунку фактора використання земель С. Обґрунтовано можливість та експериментально підтверджено доцільність використання матеріалів аерознімання з гелікоптера Мі-8 для моніторингу змивних процесів на субрегіональному та локальному рівнях. Для проведення моніторингу на сублокальному та детальному рівнях вдосконалено методику наземного цифрового знімання, а для визначення об’ємів змитих ґрунтів вперше розроблено і виконано калібрування лабораторного мікростокового майданчика. Работа посвящена разработке методологических и методико-организационных подходов, совершенствованию методов и технологий для реализации многоуровневой системы дистанционного мониторинга эрозии почв с использованием геоинформационных технологий. Предложено современную классификацию методов исследования эрозии почв, среди которых ведущее место занимают дистанционно-геоинформационные, в которых предусмотрено комплексное применение дистанционного зондирования в широком спектре: космическая и аэросъемка, наземная цифровая съемка и короткобазисные методы фотограмметрии. Методами математической статистики исследовано влияние углов наклона поверхности сельськохозяйственных угодий Львовской области на количество смытых почв. Установлено, что полная корреляционная зависимость существует между с/х угодиями разного степеня эродованости и углами наклона меньшими 10°. Предложено методику обнаружения природных и антропогенных изменений территории по космическим изображениям, на основание которой приведено оценку динамики изменений природной среды на территории бассейна реки Западный Буг. Средствами геоинформационного анализа выполнено оценку глобальных моделей поверхности Земли SRTM и ASTER GDEM, а на основе их обработки предложено методику построения серии карт локальных водосборов, аккумуляции стока, крутизны, длины и экспозиции склонов, которые являются определяющими для получения числовых параметров в моделях эрозии. Новым решением является использование индексных карт растительности, полученных по мультиспектральным космическим снимкам, для расчета фактора использования земель С. Обосновано возможность и экспериментально подтверждено целесообразность использования материалов аэросъемки с вертолета Ми-8 для мониторинга смывных процессов на субрегиональном и локальном уровнях. Для количественной оценки смыва почвы предложена методика расчета среднемноголетних эрозионных потерь почвы, в основу которой положены с одной стороны общепринятые подходы к оценке факторов, влияющих на интенсивность процессов, а с другой - использован новый в ерозионных исследованиях метод R-функций. Автором предложена и реализована методика автоматического построения ЦМР VLL-методом (Vertical Line Locus) по матеріалам аэрофотосъемки на ключевые участки эрозии. Для проведения мониторинга на сублокальном и детальном уровнях усовершенствовано методику наземной цифровой съемки, а для определения объемов смытых почв впервые разработано и выполнено калибровку лабораторной микростоковой площадки. The work is dedicated to development of methodological and organizational approaches, improving methods and technologies for the realization of a multilevel system of remote monitoring of soil erosion risk using GIS technology. Modern classification of methods of soil erosion investigation is proposed. Among them a prominent places are occupied by a remote-geoinformation methods, which provides integrated application of remote sensing in a wide spectrum: space and aerial survey, ground digital survey and close range photogrammetry techniques. Methodology of identification of natural and anthropogenic changes of territory using space images obtained from satellite LandSat (2000) and Terra Aster (2003-2010) is proposed. By the means of GIS analysis it is performed the assessment of global models of the Earth's surface SRTM and ASTER GDEM, and on the basis of their processing it is proposed methodology of series of maps creation for local watersheds, flow accumulation, slope, length and slope exposure, which are crucial for determination of numerical parameters of erosion models. The new solution is application of index vegetation maps obtained from the multispectral satellite images to calculate the factor of land use C. It is substantiated the possibility and experimentally verified the feasibility of using materials of aerial survey implemented from the MI-8 helicopter for monitoring of washing processes at the subregional and local levels. The method of terrestrial digital survey is improved to carry out monitoring on the sublocal and detailed levels, and for determination of the values of washed soils the laboratory microflowing sites was developed and calibrated for the first time.