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