3.53. Дистанционные методы мониторинга

Мониторинг состояния окружающей среды осуществляется не только контактными методами с помощью наземных средств измерений (автоматизированные системы контроля качества воздуха, стационарные посты пассивного мониторинга, лидары, телеметрия), но и дистанционными (аэрокосмическими).

Методы дистанционного зондирования являются единственным средством получения экологической информации на больших площадях с высоким пространственным разрешением в реальном масштабе времени. Удовлетворение требований оперативности, обзорности и объективности может быть оптимизировано путем сочетания многоспектральной космической съемки и сети фиксированных станций наземного базирования.

За рубежом созданы региональные мониторинговые геоинформационные системы, особенно в мониторинге загрязнения атмосферы. Геоинформационная мониторинговая система (ГМС) выполняет комплекс функций по сбору информации о текущих значениях параметров геосистем, обработке этой информации в рамках имитационных моделей экологических и климатических процессов и принятию оптимальных решений. Различают ГМС локального (стационарные средства регистрации, опробования, анализа), регионального (авиационно-космические средства) и глобального (космические средства) масштаба.

Аппаратура, установленная на искусственных спутниках Земли (ИСЗ), обеспечивает регистрацию цифровой информации в видимом, ближнем инфракрасном и тепловом диапазонах электромагнитного спектра. Решают задачи природопользования и экологического контроля: классифицируют земные покровы, фенологические фазы и болезни растений, вызываемые антропогенными воздействиями, оценивают газовый состав атмосферы, выполняют слежение за водной и ветровой эрозией почв, определяют границы снежного покрова, затопления и разливов рек, хорошо идентифицируют многие антропогенные изменения в окружающей среде, например лесные пожары (по шлейфам дыма, лесным гарям), обнаруживают крупные выбросы вредных веществ в атмосфере и Мировом океане, контролируют состояние озонового слоя и т.

Наблюдения за дымовыми выбросами позволяют установить по степени прозрачности плотность частиц в факелах. Примеси, составляющие такой факел, можно определить по поглощению радиации в соответствующих зонах поглощения различными газами.

Использование данных спутникового дистанционного зондирования открывает возможность обнаружения фактов нарушения природоохранного законодательства, локализации и установления источников загрязнения. Не исключено поэтому, что спутниковая информация станет доминирующей при контроле за аварийными и нелегальными разливами нефтепродуктов в условиях транспортных операций.

В качестве индикаторов состояния окружающей среды, последствий воздействия на нее природных и антропогенных факторов, местоположения экологических инцидентов и событий могут быть использованы характеристики ледяного покрова внутриконтинентальных водоемов и соответствующие ему радиолокационные сигнатуры по данным радиолокаторов с синтезированной апертурой — SAR.

Проблемы общего загрязнения водоемов и водотоков как главных частей бассейна, а также прослеживание этого загрязнения в сезонном аспекте и в ретроспективном плане весьма актуальны в связи с заметным увеличением антропогенной нагрузки в последнее десятилетие. Современные космические многоспектральные системы (NOAA, CZCS, МСУ-СК, МСУ-Э, Landsat ТМ и др.) позволяют использовать в качестве параметров, характеризующих состояние водных масс, температуру поверхности (с ней напрямую связаны сбросы промышленных предприятий и населенных пунктов, имеющие повышенную температуру), мутность, содержание фитопланктона, наличие прибрежной растительности. Дистанционные данные позволяют фиксировать указанные параметры в реальном масштабе времени на всей акватории, что позволяет судить о пространственно-временных вариациях загрязненности водоемов.

Анализ архивов цифровых многоспектральных данных ИСЗ NOAA показывает, что на таких изображениях отчетливо можно проследить термальные структуры водоемов и основные потоки, в том числе потоки мутности, формирующие сток загрязняющих веществ.

Поскольку появление потока мутности (взвешенных частиц) в истоках рек является важнейшим индикатором для принятия управленческих решений в нижележащей зоне, дополнительно к космическим данным следует использовать информацию датчика мутности (фотодиод с оптимальным спектральным интервалом, возможно с лазерной подсветкой ночью, термодатчик), установленного на буйковом наблюдательном посту.

В настоящее время разработаны методики и программное обеспечение расчета температуры (теплового потока с поверхности), содержания взвеси, фитопланктона и прибрежной растительности по многоспектральным цифровым космическим данным. Поэтому основными задачами дистанционного мониторинга водоемов являются: прослеживание потоков загрязненных вод, попадающих в сток рек при различной метеообстановке и в различные сезоны; выявление условий минимального и максимального расхода вод; разработка рекомендаций по квотированию нагрузок на элементы водного бассейна; контроль выполнения международных обязательств и бассейнового соглашения; прослеживание тенденций изменения экологической ситуации в последние 8—10 лет.