Использование космических снимков и геоинформационных технологий для мониторинга мест складирования отходов

      Комментарии к записи Использование космических снимков и геоинформационных технологий для мониторинга мест складирования отходов отключены

Использование космических снимков и геоинформационных технологий для мониторинга мест складирования отходов

А. В. Абросимов, Д. Б. Никольский, Л. В. Шешукова

Задача обнаружения, картографирования, мониторинга мест складирования разных видов отходов — одна из самые актуальных в сфере охраны внешней среды. С одной стороны, это связано с важным негативным действием свалок на все компоненты ландшафта за счет физического, химического, биологического загрязнения, и ухудшением качества судьбы населения за счет падения эстетической сокровище природных возрастания и комплексов техногенных рисков. Иначе, это обусловлено все большей актуальностью неприятности на фоне долгого отсутствия контроля в данной сфере, падения экологической культуры населения, возросшего потребления и уровня производства, что вместе с бурным развитием композиционных, строительных и упаковочных материалов делает проблему стихийных свалок одной из самые острых.

Несанкционированные свалки по самой собственной сути — весьма бессчётные, очень пространственно распределенные и, по большей части, маленькие по площади объекты. Около одного поселка муниципального типа может размешаться от нескольких десятков до полутора сотен мест несанкционированного размещения жёстких отходов. Около городов это число возрастает на порядок.

Вследствие этого полный наземный контроль связан с огромными денежными, временными, людскими затратами, а во многих обстановках легко неосуществим. В таких условиях национальным органам остается осуществлять выборочный, единичный контроль и реагировать на конкретные сигналы. Как следствие — нет неспециализированной информационной картины во времени и в пространстве, тяжело оценить сложность неприятности в целом, создать исходя из настоящей обстановки полный комплекс мероприятий по очистке, рекультивации, профилактике  происхождения несанкционированных свалок.

Фактически единственным источником информации, дающим полную, актуальную, своевременную картину неприятности и наряду с этим минимизирующим денежные, временные, трудовые затраты для ответа данной неприятности, являются современные эти дистанционного зондирования Почвы (ДЗЗ) из космоса. Непременно, самая эффективная методика мониторинга мест складирования отходов обязана опираться на современные компьютерные разработки, например, на средства обработки данных ДЗЗ и геоинформационные совокупности (ГИС).

Космические снимки в сочетании с выборочным наземным контролем, и вторыми источниками информации (имеющимися электронными картами, цифровыми моделями рельефа), становятся базой для своевременного обнаружения, мониторинга и картографирования свалок (рис. 1).

QuickBird (03.08.2002)

QuickBird (09.08.2007)

GeoEye-1 (31.05.2009)

GeoEye-1 (18.09.2010)

Рис. 1. Мониторинг несанкционированной свалки

Первоначально объект, расположенный к востоку от Иркутска вблизи садоводств «Факел», «Рябинка» и «Химик», появился как несанкционированный карьер добычи песка (зафиксировано состояние на 3 августа 2002 г.). По состоянию на 9 августа 2007 г. интенсивность разработок снизилась, а на протяжении подъездной дороги началось складирование  мусора. По снимку от 31 мая 2009 г. видно, что большая часть территории употребляется для складирования отходов.

Наряду с этим на карте территориального планирования тут отмечен объект с атрибутом «Рекультивация существующих свалок». По факту на 18 сентября 2010 г. рекультивации не отмечается, напротив, отходы начинают размещать уже на подъездах к несанкционированной свалке. Площадь свалки, включая подъезды, образовывает 1,87 га.

Действенная методика обнаружения, мониторинга и картографирования несанкционированных мест складирования отходов обязана включать следующие необходимые шаги: подбор космических снимков с нужными временными и характеристиками, исполнение их фотограмметрической обработки, дешифрирование снимков с целью выделения свалок и загрузка взятых результатов в ГИС.

Для мониторинга употребляются космические снимки очень высокого пространственного разрешения (0,5–1 м). К ним относятся эти со спутников WorldView-1,2, GeoEye, Pleiades-1A,1B, QuickBird, Ikonos и последовательности вторых. геометрическая точность и Детальность этих снимков разрешают с уверенностью дешифрировать свалки, проводить измерения (линейные размеры, площадь), определять координаты и типы свалок (бытовые, промышленные, строительные, сельскохозяйственные, лесохозяйственные и др.).

Для свалок характерна неверная форма, вытянутость на протяжении линейных объектов — авто- и железных дорог, склонов речных равнин, болот и берегов озёр. Содержащиеся в свалках материалы с высокими коэффициентами отражения дают резкое увеличение яркости на космических снимках — белые, светло-желтые, светло-голубые оттенки. Исключение составляют менее отражающие сельскохозяйственные, лесохозяйственные и кое-какие типы промышленных свалок.

Наиболее значимый показатель, отображающийся на снимках очень высокого разрешения, — мелкозернистая текстура (рисунок), образующаяся за счет неровностей поверхности свалок, слагаемых разными предметами. Пара более большая текстура характерна для промышленных и сельскохозяйственных свалок.

Для ускорения и упрощения работы по поиску свалок, и для увеличения точности их обнаружения по снимку на этапе дешифрирования, употребляются знания о вероятном размещении свалок по отношению к антропогенным и природным объектам. С применением космических снимков очень высокого пространственного разрешения возможно визуально определять и картографировать свалки размером от 10 кв. м с большой степенью возможности (до 90–95%).

Для установления фактов сокращения либо повышения площади ранее распознанных свалок, и для контроля исполнения мероприятий по их рекультивации, весьма действенно использование разновременных композитов — изображений, организованных из двух разновременных космических снимков на одну и ту же территорию (рис. 2, 3). На таких результирующих изображениях весьма контрастно выделяются как раз изменившиеся в площадном отношении объекты, среди них и свалки, что гарантирует тотальный, точный и малозатратный мониторинг.

GeoEye-1 (31.05.2009)

GeoEye-1 (10.10.2010)

Рис. 2. Разновременные снимки

Рис. 3. Мультивременной композит (ярко-розовым цветом выделяются трансформации)

направляться подчернуть, что не считая измерения площадных черт свалок по одиночным космическим снимкам, современные системы ДЗЗ разрешают измерять высоту тела свалки (точность до 1 м), и рассчитывать количество складированного мусора за счет исполнения съемки в стереоскопическом режиме (по паре космических снимков).

Не считая установления измерения и складирования самого факта отходов количественных черт свалки, по космическим снимкам возможно выяснить и последовательность ее качественных параметров, фактически выходя на составление экологического паспорта свалки, одной из составляющих которого делается определенный ранее  морфологический состав (тип мусора), а второй — определение по снимку действия свалки на компоненты вмещающего ландшафта:

  • повреждение травяного покрова, кустарников, деревьев по периферии свалки;
  • наличие стоков с территории свалки;
  • захламленность береговой линии, водной акватории объектов, прилегающих к свалке;
  • горение, тление свалки;
  • испарения от свалки (фиксируются лишь весьма замечательные потоки).

Непременно, имеется и последовательность качественных и количественных параметров  свалок, каковые на сегодня с применением космических снимков зафиксировать запрещено. В частности, к таким параметрам возможно отнести состав смеси  газов, испаряющихся с поверхности свалки, состав растворов, уходящих в стоки. В этом отношении перспективным представляется использование для этих целей беспилотных летательных аппаратов с нужной нагрузкой  в виде легких спектрометров.

Результаты дешифрирования снимков нужно донести до заинтересованных лиц и дать им возможность эргономичной работы с ними. самый современным вариантом ответа данной задачи есть создание геопространственного распределенного информационного ресурса — геопортала.

светло синий сочетает в себе геоинформационные и веб-разработки, и разрешает пользователям взять удаленный доступ к актуальной пространственной и описательной информации с возможностями анализа и редактирования данных, каковые сравнимы  с возможностями настольной ГИС. Для решения задач по мониторингу мест складирования отходов, геопортал обязан снабжать доступ к разновременным космическим снимкам и созданным на их базе композитам, и к итогам дешифрирования свалок в виде контуров с определенным комплектом атрибутивной информации (тип свалки, категория, площадь, дата обнаружения, повышение/уменьшение площади за период мониторинга и др.). Геопортал должен иметь возможность просмотра базисной картографической базы, что обеспечит адресную привязку распознанных мест складирования отходов для сельских территорий и городских и объектную привязку – для межселенных территорий. К самые важным инструментам геопортала возможно отнести:

  • возможность вывода обобщенной статистических данных по определенным параметрам (тип свалки, дата обнаружения, категория, территориальная принадлежность и т. д.);
  • возможность внесения информации (уточнение информации по полевым данным, и нанесение новых объектов пользователями);
  • автоматическая генерация паспорта объекта (указываются характеристики, размещение, принадлежность земельного надела, выполняется расчет ущерба по утвержденным методикам).

На рис. 4, 5 как пример приведен интерфейс специального геопортала Центра космических разработок ИрГТУ, созданного экспертами компании «Совзонд» совместно с кафедрой маркшейдерского дела Иркутского национального технического университета, в рамках которого была реализована совокупность мониторинга мест складирования отходов на территории Иркутского района и Иркутска.

Рис. 4. Геопортал Центра космических разработок  ИрГТУ. Распознанная несанкционированная свалка жёстких бытовых отходов

Рис. 5. Геопортал Центра космических разработок ИрГТУ. Распознанная несанкционированная свалка строительного мусора

Кроме мониторинга и выявления состояния несанкционированных свалок выполнялся мониторинг организованных полигонов жёстких бытовых отходов (ТБО), пример которого приведен на рис. 6. Тут главными параметрами выступают: изменение площади полигона ТБО, соответствие фактических границ полигона разрешительной документации и состояние территории полигона.

Полигон ТБО расположен вблизи дороги, соединяющей село и объездную трассу Иркутска Баклаши. В 2002 г. с 23 июня по 3 августа площадь свалки изменилась с 0,097 до 0,295 га. В будущем отмечается рост площади складирования, свалка широко применяется в 2009–2010 гг. — заметно, как происходит перераспределение отходов в центре полигона.

Площадь полигона ТБО по состоянию на 10 октября 2010 г. образовывает 1,453 га.

QuickBird (23.06.2002)

QuickBird (03.08.2002)

GeoEye-1 (31.05.2009)

GeoEye-1 (10.10.2010)

Рис. 6. Мониторинг полигона ТБО

Созданный геопортал представляет собой специальный геоинформационный сервис, снабжающий мониторинговой информацией по местам складирования отходов организации и муниципальные службы. При организации широкого пользовательского доступа к такому сервису, с добавлением инструмента принятия заявок, этот ресурс может обеспечить своевременный сбор поступающей от обитателей региона актуальной информации по снова появляющимся фактическому выполнению и несанкционированным свалкам рекультивационных мероприятий. Наровне с внесением информации пользователями, для обеспечения функционирования совокупности нужно продолжать мониторинг всей территории с применением космических снимков (в части контроля и выявления мест складирования отходов) на регулярной базе, что особенно принципиально важно для муниципальный территории ввиду интенсивной хозяйственной деятельности.

Серьёзным элементом в развитии геопортала Центра космических разработок ИрГТУ в части мониторинга мест складирования отходов будет дополнительный сервис мониторинга муниципального мусоровозного транспорта при помощи ГЛОНАСС-разработок, что разрешит отслеживать перемещение техники и сопоставлять эти сведенья с космическими снимками территории, данными по размещению несанкционированных свалок и картографической базой.

Перечень литературы: 

  1. Охотин А. Л. Лазерное сканирование в маркшейдерии как база создания ГИС горного предприятия. Материалы региональной научно-практической конференции «Геоинформационные разработки: от теории к практике», Иркутск, 2007.
  2. Тимофеева С. С., Шешукова Л. В., Охотин А. Л. Мониторинг свалок жёстких бытовых и промышленных отходов в Иркутском районе согласно данным космическим снимков //Вестник ИрГТУ. Иркутск, 2012. №9.

В Казахстане не хватает мест для складирования мусора


Подобранные по важим запросам, статьи по теме: