Экология — это изучение отношений между живыми организмами, включая людей, и физической средой; человек стремится понять связи между растениями и животными и окружающим миром. Экология также предоставляет информацию о преимуществах экосистем, как использовать ресурсы Земли чтобы сохранить окружающую среду здоровой для будущих поколений.
Сегодня мировая экономика подразумевает соблюдение жёстких экологических стандартов. Тренд на экологичность к началу третьего десятилетия XXI века стал устойчивым и практически необратимым. Бережное обращение с окружающей средой, сокращение вредных выбросов в атмосферу, применение ресурсосберегающих технологий являются его наиболее яркими проявлениями.
Многие области экологии, такие как морская экология, растительность и статистическая экология, предоставляют информацию для понимания окружающего мира. Эта информация также может помочь улучшить окружающую среду, эффективность использования природных ресурсов и защищать здоровье людей.
Экология содержит 30+ направлений (отраслей).
Промышленная экология — это изучение системных отношений между обществом, экономикой и природной средой. Внимание уделяется использованию технологий для снижения воздействия на окружающую среду и согласования человеческого развития с охраной окружающей среды, признавая при этом важность социально-экономических факторов для достижения этих целей.
Исследования промышленной экологии часто определяют количество использования и круговорота материалов и энергии в обществе и их обмена (извлечение и выбросы) с природой. Такой анализ сосредоточен на разных уровнях и масштабах, от эко-промышленных парков и городов до стран и глобальной экономики.
Экосистемные услуги — это те функции природных систем, которые бесплатно приносят пользу человеку. Экологическое управление земельными ресурсами улучшает экосистемные услуги, такие как опыление, борьба с наводнениями, хранение углерода, биоразнообразие и рекреация.
Оценка состояния экологии на Земле приводит к направлению действий человека – охране и защите окружающей среды.
Для контроля воздействия человека на биосферу с конца XX века применяется экологический мониторинг или же мониторинг окружающей среды, который представляет собой комплексные наблюдения за состоянием окружающей среды, в том числе компонентов природной среды естественных экологических систем, за происходящими в них процессами, явлениями, оценка и прогноз изменений состояния.
Мониторинг классифицируется по признакам:
- По месту относительно среды
- По цели использования
- По виду негативного фактора
- По местоположению всей системы анализа
Мониторинг проводят с помощью наземных и аэрокосмических способов.
Спутниковый экологический мониторинг - наиболее точный, финансово выгодный и информативный способ. Суть - тематический анализ изображений, полученных приборными комплексами различных частотных диапазонов, установленных на космических аппаратах. Данные с современных спутниковых группировок, оснащенных широким спектральным диапазоном съемки, радиометрами, позволяют получать разностороннюю геофизическую информацию для оценки окружающей среды и предотвращения экологических катаклизмов.
За последние 20 лет в исследовании и мониторинге экологических проблем произошла революция, позволяющая широко использовать методы дистанционного зондирования в изучении экологических процессов. Спутниковые данные и инструменты, БПЛА и наземные сенсоры, которые экологи используют для анализа этих процессов, стали доступнее и многочисленнее, чем когда-либо. Общее направление этих процессов на рисунке ниже.
Какие задачи решает дзз
- Картирование экологической отрасли (экологическое картографирование) на уровне государства или региона, - обобщение экологической информации, территориальная привязка и представление в наиболее удобной для анализа и сравнения форме. Объект экологического картографирования - природно-территориальные комплексы в их современном состоянии и антропогенные факторы, воздействующие на окружающую среду.
- Мониторинг: измерение и мониторинг экологического состояния окружающей среды до глобального масштаба, оценка и анализ влияния методов управления окружающей средой на экологические структуры и процессы, выделение антропогенных факторов, воздействующих на изменчивость природной среды.
- Поддержка качества принимаемых решений в отношении защиты окружающей среды и экономического зеленого развития благодаря оперативной и точной оценке пространственно-временных закономерностей экологической уязвимости.
- Создание баз данных материалов ДЗЗ для проведения ретроспективного анализа и расчета показателей здоровья наземных систем, в том числе для использования экологического индекса, основанного на дистанционном зондировании (RSEI).
- Обнаружение пространственных и временных аспектов биологического разнообразия, посредством структурных, композиционных и функциональных измерений экосистем. Интеграция данных дистанционного зондирования с полевой экологией и эволюцией для полного понимания и сохранения биоразнообразия Земли.
- Создание пространственной иерархии экосистем в регионе исследования ДЗЗ для получения понимания закономерностей и процессов состояния здоровья экосистемы, которое в свою очередь показывает взаимосвязи, протекающие в биосфере.
- Сочетание полевых оценок с дистанционным зондированием моделей ландшафта дает возможность отслеживать состояние здоровья наземных экосистем в поддержку целей устойчивого развития.
- Мониторинг засушливых и полузасушливых экосистем (~ 45% земного шара) для оказания экосистемной услуги, связанной с водоснабжением, сохранением биоразнообразия, защитой от наводнений, продовольственной безопасностью, а также хранением и улавливанием углерода.
Современные детальные задачи ДЗЗ, определенные экологическим мировым сообществом, на ближайшие годы:
- Применение дистанционного зондирования в управлении лесами и сохранении биоразнообразия.
- Применение дистанционного зондирования в оценке загрязнений почвы и водной поверхности, а также в оценке деградации земель.
- Определение метеорологических характеристик территории
- Обнаружение крупных возгораний и предотвращение появления лесных пожаров
- Новые тенденции и перспективы дистанционного зондирования в землепользовании, изменениях в землепользовании и лесном хозяйстве.
- Применение машинного обучения в морской экологии.
- Дистанционное зондирование в мониторинге и оценке городских социально-экологических систем.
- олевой мониторинг для управления водными ресурсами и экосистемами: от БПЛА до спутниковых снимков.
- Дистанционное зондирование прибрежных экосистем.
- Дистанционное зондирование и процессов на поверхности земли для изучения вечной мерзлоты.
- Ландшафтная экология в дистанционном зондировании.
- Дистанционное зондирование в мониторинге прибрежных экосистем.
- Дистанционное зондирование в экофизиологических и сельскохозяйственных приложениях.
- Методы дистанционного зондирования и искусственного интеллекта для обеспечения качества окружающей среды (EEQ).
- Дистанционное зондирование загрязнения воздуха.
- Наборы данных дистанционного зондирования и методы анализа обеспечивают масштабные подходы в пространственном и временном контексте к измерению и мониторингу экосистем на различных уровнях.
- Достижение целей устойчивого развития (ESG) на базе данных ДЗЗ на основе присвоения индикаторов качества состояния биосферы.
- Доказана эффективность применения ДЗЗ в оценке деградации земель по показателям, таких как растительный покров и изменение почвенного покрова, продуктивность земель и запасы углерода над и под землей. Пространственные показатели здоровья наземных экосистем как инструменты мониторинга и принятия решений важны в борьбе с деградацией земель.
- Связывание экологической информации между более мелкими и крупными масштабами представляет собой фундаментальную проблему в ландшафтно-экологических исследованиях, а также практическую проблему управления земельными ресурсами, поскольку некоторые экологические процессы могут быть заметны только на определенном уровне, и между уровнями может происходить взаимодействие. Применение методов дистанционного зондирования Земли решает эту проблему.
- Определение пространственно-временной неоднородности экологического состояния в крупных городских агломерациях и потенциальных связях с изменением землепользования и растительного покрова (LUCC).
- Возможность проведения независимого анализа изменений на исследуемом участке с глубиной анализа более 20+ лет за счет огромного архива накопленных материалов ДЗЗ.
Примеры применения
ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ ГОРОДА АНЬЦИН МЕТОДАМИ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ
Качество экологической среды города имеет существенное значение для избирателей. Знания о экологической обстановке местности помогают чиновникам принимать правильные решения относительно управления и планирования хозяйством.
ЗАДАЧА: провести оценку состояние окружающей среды города Аницын (Китай) с 1999 по 2019г.
РЕШЕНИЕ: для обеспечения независимой объективной оценки состояния окружающей среды применяется спутниковый экологический мониторинг. Оперативное получение космических снимков доступно на любую территорию интереса. Для оценка состояние окружающей среды города рассчитывали экологический индекс дистанционного зондирования (RSEI). RSEI (Risk-Screening Environmental Indicators) — это модель оценки экологических рисков. Индикаторы RSEI - это влажность, тепло, зелень и сухость. Для расчета индекса использовались разновременные снимки Landsat. Подробнее о применении индекса RSEI по ссылке.
РЕЗУЛЬТАТ: Ситуация с экологией в г.Аньцин ухудшалась с 1999 по 2009г, а затем медленно росло с 2009 по 2019г. Территории с низким качеством экологической среды в основном сосредоточены в жилых районах, а районы с лучшим индексом RSEI сосредоточены в горных районах, где отмечено и наиболее сильное улучшение экологической обстановки. Применение экологического мониторинг методами ДЗЗ обеспечило надежный фундамент для планирования и устойчивого развития г. Аньцин.
МОНИТОРИНГ ИНТЕНСИВНОГО ЦВЕТЕНИЯ ВОДЫ БАЛТИЙСКОГО МОРЯ
Периодически или постоянно вода подвергается “цветению”, - развитию водорослей на поверхности или в толще воды. процесс “эвтрофикации”
Ухудшение качества воды вызвано избыточным поступлением в водоем “биогенных элементов”, в первую очередь соединений азота и фосфора.
Данное явление (эвтрофикации) – актуальная экологическая проблема для государств региона Балтийского моря. “Цветение” воды ухудшает кислородный режим моря, вызывает замор рыбы и провоцирует неблагоприятные изменения водного режима.
Технологии спутникового мониторинга отслеживают изменения цветности и мутности воды через использование оптических сенсоров, предоставляющие информацию о видимом и ИК-диапазоне электромагнитного спектра.
ЗАДАЧА: проследить динамику изменения водорослей с 2004 по 2018г.
РЕШЕНИЕ: в работе использовались снимки спутника MODIS Terra. Для сравнения применялся индекс FCA (Areal fraction with cyanobacteria accumulations),
Индекс FCA рассчитывается как отношение числа выявленных на космических снимках скоплений водорослей к числу свободной от облачной поверхности (zero cloudiness) на пиксел в течение сезона цветения (июль-август).
РЕЗУЛЬТАТ: акватория Балтийского моря, подверженная цветению цианобактерий увеличивается до 97%, нетронутым остается только Ботанический залив. Наиболее интенсивное цветение наблюдалось в 2005 и 2008г. Наиболее тяжелая ситуация выделена на 12% площади Балтийского моря. Ниже представлены полученные карты распространения цианобактерий.
МОНИТОРИНГ ГЛЯЦИАЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ В ТРУДНОДОСТУПНЫХ ГОРНЫХ РАЙОНАХ
В качестве примера будет рассматриваться сход ледника Колка, произошедший в 22.09.2002г. в Кармадонском ущелье (Россия). Ледник Колка расположен в массиве горы Казбек. Совместный анализ космических снимков и данных наземного обследования позволяет предположить, что сошедший в 2002 г. ледово-каменный сель обусловлен большим количеством воды на ложе и внутри ледника. Ее накоплению способствовали четыре последних года интенсивного таяния.
Предшествовавшие катастрофе летние землетрясения, особенно сильные 14.07.2002 (до 5 баллов, с эпицентром в 70 км к северо-западу) и 22.08.2002 августа, способствовали не только необычному усилению обвалов висячих ледников, но и разрушительным процессам внутри ледникового тела.
Наблюдавшиеся после схода ледника выходы пара и газа и образование фумарол (трещин или отверстий в кратерах, на склонах и у подножия вулканов и являющаяся источником горячих газов) на большой высоте на холодной северной стене являются признаками активизации вулканической деятельности Казбека. На космических снимках с МКС и ASTER эти проявления хорошо видны.
Снимки ASTER были получены через день после случившегося, а на следующий день — уже доступны для ИННОТЕР через FTP-сервер благодаря партнерству с Геологической службой США.
ВЫВОД: Применение методов ДЗЗ позволяет своевременно идентифицировать важные характеристики опасных природных процессов: лавин и селевых потоков, ледниковых пульсаций, озер в нивально-гляциальной зоне - и их изменения во времени.
Гляциологический мониторинг с использованием космических снимков – источник для государственных ведомств о всех изменениях поверхности ледников, в том числе для предотвращения аналогичных катастроф.
Консультация
Заполните форму, и мы свяжемся с вами в течение 15 минут
Выполненные проекты
Заказчики
Лицензии
Наши партнеры
