№ 5 (2023)

Обложка

Весь выпуск

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ОБРАБОТКИ И ИНТЕРПРЕТАЦИИ КОСМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

Исследование возможностей декомпозиции H-α для двойной поляризации при радиолокационном мониторинге залесения

Дмитриев А.В., Чимитдоржиев Т.Н., Кирбижекова И.И., Номшиев Ж.Д.

Аннотация

Оценка процессов залесения и восстановления леса после пожаров актуальна для значительной территории России, в т.ч. в связи с проблемой углеродной нейтральности. В работе рассмотрены возможности радиолокационного мониторинга процесса залесения на основе декомпозиции Клауда–Потье временных рядов данных L-диапазона с двойной поляризацией. Предварительная сегментация производится на основе минимальных значений обратного радарного рассеяния за весь период наблюдений. Это позволяет выделить в отдельный класс безлесные участки и редколесье, как существовавшие до начала исследования, так и образовавшиеся позднее. Далее выполняется поляриметрическая декомпозиция методом Клауда–Потье для получения параметров H (энтропия) и α (угол рассеяния), и формирования из них временных рядов. Исследования показали принципиальную возможность мониторинга динамики залесения на плоскости H-α, где точки тестовых участков образуют характерные временные треки. В качестве эталона для оценки скорости изменений на плоскости H-α использован зрелый плотный лес, характеристики которого считаются постоянными.

Исследование Земли из космоса. 2023;(5):3-12
pages 3-12 views

Оценка влажности почвы по радарным данным на основе множественной регрессии

Родионова Н.В.

Аннотация

Задача оценки влажности почвы дистанционными (спутниковыми) методами остается актуальной вплоть до настоящего времени. Для оценки влажности почвы в работе построены регрессионные модели на основе корреляции радарных данных с наземными измерениями влажности почвы. В качестве наземных выбраны измерения на двух станциях в Германии (Falkenberg и Gevenich), входящих в всемирную сеть данных по влажности почвы ISMN (International Soil Moisture Network). В качестве радарных используются данные спутника Sentinel-1. Построены множественные регрессии с коэффициентом детерминации до 0.91. Предлагается использовать в регрессиях не только радарные, но и метеоданные, что позволяет увеличить коэффициент детерминации и уменьшить стандартную ошибку регрессии. Для возможного распространения регрессий, полученных для одной территории, на другую территорию, в работе предложены два критерия: близость значений гидротермального коэффициента Селянинова (ГТК) и схожесть текстуры почвы. По этим условиям выбраны две станции в Рязанской области и Калмыкии, архивная информация которых по влажности почвы содержится в базе данных ISMN до 1998 г. Каждая из выбранных станций удовлетворяет только одному из выбранных критериев.

Исследование Земли из космоса. 2023;(5):13-22
pages 13-22 views

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА

Исследование возможности восстановления интенсивности осадков по измерениям МТВЗА-ГЯ

Сазонов Д.С.

Аннотация

В настоящей работе представлен алгоритм восстановления интенсивности осадков над поверхностью океана по данным отечественного микроволнового сканера-зондировщика МТВЗА-ГЯ. Основой разработанного алгоритма является регрессионная модель ALG'85, в которой для оценки интенсивности осадков используется индекс рассеяния на высокочастотном радиометрическом канале порядка 90 ГГц. В работе проведено моделирования индекса рассеяния на основе данных МТВЗА-ГЯ и его сравнение с данными реанализа GPM IMERG. Для восстановления интенсивности осадков предложено использовать полином четвертой степени. Полученные количественные оценки показывают, что разброс СКО достигает 50%, а коэффициент корреляции не превышает 0.75. Качественное сравнение указывает на существенную разницу между восстановленными осадками и данными GPM IMERG и на наличие смещения области осадков. В результате анализа был сделан вывод, что одной из причин может быть некорректное сведение лучей диаграмм направленности для различных частотных каналов прибора МТВЗА-ГЯ.

Исследование Земли из космоса. 2023;(5):23-35
pages 23-35 views

Влияние квазидвухлетней цикличности на динамику стратосферных полярных вихрей по данным спутниковых наблюдений

Зуев В.В., Масленникова Э.А., Савельева Е.С.

Аннотация

Период существования полярных озоновых аномалий зависит от фазы квазидвухлетней цикличности (КДЦ). КДЦ определяет расположение субтропической критической линии ветра, которое влияет на распространение планетарных волн в стратосферу. В результате, во время западной фазы КДЦ наблюдается усиление полярного вихря, а во время восточной – его ослабление, что проявляется в сроках, продолжительности и интенсивности разрушения стратосферного озона. Полярные озоновые аномалии формируются внутри устойчивого полярного вихря в период с конца зимы по весну в результате протекания гетерогенных и фотохимических реакций разрушения озона в присутствии солнечного излучения. Работа посвящена исследованию влияния фаз КДЦ на разных изобарических уровнях на динамику стратосферных полярных вихрей на основе спутниковых данных Goddard Space Flight Center NASA. Показано, что преобладающее влияние на динамику полярных вихрей оказывает КДЦ на уровне 30 гПа. В динамике антарктического полярного вихря это проявляется с сентября по декабрь, особенно в октябре и ноябре, а в динамике арктического полярного вихря – на протяжении всего периода его существования.

Исследование Земли из космоса. 2023;(5):36-44
pages 36-44 views

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОСМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ О ЗЕМЛЕ

Литосферные магнитные аномалии по данным спутниковой миссии CHAMP над западным гималайским синтаксисом и окружающими территориями

Абрамова Д.Ю., Абрамова Л.М.

Аннотация

Исследуется распределение литосферных магнитных аномалий над территорией Индо-Азиатской коллизии, в частности, области Тарима и Западного Гималайского синтаксиса (WHS), полученных по измерениям на германском спутнике Земли CHAMP в разные годы его миссии. Приводятся карты литосферных магнитных аномалий модуля полного вектора Ta для этих областей. Обсуждается отражение в аномальном магнитном поле последствий процесса субдукции Индийской литосферной плиты под Евразийскую плиту в контексте современных представлений о региональной геолого-тектонической структуре и геофизике. Наблюдаемое на картах Ta изменение знака аномалий магнитного поля над северной частью Индийской плиты трактуется как результат мантийного прогрева нижней коры, подъема изотермы Кюри и, как следствие, потери исходной намагниченности низов земной коры. С целью детального изучения территории WHS и его окружения построены карты литосферного магнитного поля на возможно более низком уровне орбиты CHAMP, что позволило увеличить их разрешение за счет приближения к источникам поля. Обсуждается связь выявленных региональных аномалий с тектоническими процессами в этой сейсмически активной области и другими имеющимися к настоящему времени геофизическими данными. Интерпретация полученной информации показала, что образы литосферных магнитных аномалий четко коррелируют с современными представлениями о расположении крупномасштабных геолого-тектонических структур.

Исследование Земли из космоса. 2023;(5):45-57
pages 45-57 views

Выявление зон гидротермально-измененных пород с использованием данных WorldView-2 на участке Талман (Талманская площадь, юго-восточное Забайкалье, Россия)

Ишмухаметова В.Т., Нафигин И.О., Устинов С.А., Лапаев Д.С., Минаев В.А., Петров В.А.

Аннотация

Работа направлена на практическое применение данных космической съемки для выбора перспективных участков при геолого-разведочных работах в условиях средне-низкогорного рельефа и резко континентального климата. Изложены результаты обработки и анализа данных WorldView-2 в пределах Талманской площади с целью выявления зон гидротермально-метасоматических изменений горных пород, перспективных на выявление золото-полиметаллического оруденения. Выбор площади исследования обусловлен достаточной геологической изученностью и отсутствием техногенных образований, влияющих на результат обработки материалов космической съемки. Для повышения спектральной информативности данных WorldView-2 использован метод отношения спектральных каналов, по результатам которого создан псевдоцветной RGB композит, отображающий спектральные характеристики объектов дневной поверхности Земли, в частности, минералов группы оксидов/гидроксидов, содержащих переходные ионы железа (Fe3+ и Fe3+/Fe2+). Сопоставление результатов обработки спутниковых данных наряду с геологической информацией позволило идентифицировать спектральные аномалии, как индикаторы наличия околорудных изменений, являющихся важным поисковым критерием гидротермальных месторождений.

Исследование Земли из космоса. 2023;(5):58-70
pages 58-70 views

Зависимость вегетации озимых культур от рельефа и почв на востоке Ставропольского края

Дорошенко В.В.

Аннотация

Всего картографировано 7444 полей общей площадью 857.9 тыс. га на территории пяти восточных засушливых районов Ставропольского края. По состоянию на 2021 г. пашня занимает более 55% территории исследования и расположена преимущественно в западной ее части. Озимыми культурами занято 4693 поля общей площадью более 487 тыс. га (56.9% от общей площади полей). Картографирование контуров полей производилось на основе космоснимков “Sentinel-2” (“естественные цвета”). Расчет морфометрических характеристик полей производился на основе ЦМР “SRTM3”. Маска озимых культур за период 2011–2021 гг. и еженедельные композиты с данными о значении NDVI за весну (март–май) были получены с помощью сервиса “Вега-Science”. Площади выявленных по данным ДЗЗ полей сопоставимы с данными официальной статистики. Поля располагаются на землях с крутизной до 5°, преобладает крутизна 1–2° (около 90% общей площади). Большинство полей имеют преобладающую южную экспозицию, поля с северной экспозицией отсутствуют. На территории зоны исследования расположено 13 родов почв, преобладают каштановые глубокие почвы. Средний NDVI за март–май 2011–2021 гг. показывает наибольшие значения на полях, расположенных на луговых почвах, наименьшие значения NDVI наблюдаются на солонцах и солончаках. Выявлено, что значение NDVI снижается при увеличении размеров поля, оптимальный размер поля – до 150 га. Наибольшие значения NDVI выявлены на полях с крутизной 1–2°, южной экспозицией и луговыми, каштановыми и светло-каштановыми почвами. Проанализировано влияние годовых сумм осадков на значение NDVI.

Исследование Земли из космоса. 2023;(5):71-84
pages 71-84 views

Картографирование пахотных земель в агроландшафтах Волгоградской области по данным дистанционного зондирования

Синельникова К.П., Берденгалиева А.Н., Матвеев Ш., Балынова В.В., Мелихова А.В.

Аннотация

В настоящее время все большее внимание уделяется развитию технологий спутникового мониторинга землепользования и состояния агроландшафтов. Отсутствие актуальных сведений о границах отдельных сельскохозяйственных полей не позволяет в полной мере оценить состояние пахотных земель и произвести их учет. Доступные статистические источники имеют расхождения и не обладают сведениями о пространственном распределении используемых и неиспользуемых сельскохозяйственных полей. Целью данной работы является установление пространственного размещения обрабатываемых и не обрабатываемых пахотных земель Волгоградской области по данным дистанционного зондирования. В работе представлены результаты картографирования актуальных границ пахотных земель Волгоградской области по состоянию на 2021 г. При дешифрировании пахотных угодий были использованы данные высокого разрешения Sentinel-2 и Google Earth PRO в геоинформационной программе QGIS3. В результате картографировано 6.05 млн га пахотных земель. Проведено сравнение полученных данных с данными официальной статистики на 2021 г., в результате которого, отмечено превышение на 12% в сравнении с результатами дешифрирования. Отмечается, что за последние 20 лет по статистическим данным площади пашни и залежей практически не меняются. При сравнении результатов дешифрирования с данными о пахотных землях сервиса “Вега” отмечена разница в 4%, что является достаточно высокой точностью. Согласно Всероссийской сельскохозяйственной переписи 2016 г. площадь используемой пашни превышена на 8%. По данным цифровой модели местности SRTM вычислены морфометрические параметры пашни на всей территории региона. Определено, что сельскохозяйственные поля находятся преимущественно на склонах западной экспозиции (37%), что обусловлено преобладанием общего уклона рельефа к западу. Большая часть (78%) площадей полей находятся на склонах крутизной до 1°, а около 2% занимают площади более 3°. На крутых склонах отмечается водная эрозия. Наиболее ровный рельеф в Заволжье на территории Прикаспийской низменности. С использованием дистанционных методов проведена оценка площадей залежных земель: около 960 тыс. га. По различным источникам отмечается от 4.8 до 891 тыс. га неиспользуемой пашни. Полученная геоинформационная основа позволит в полной мере провести учет и оценить состояние обрабатываемых и не обрабатываемых пахотных земель, а также разработать проекты рационального использования земельных ресурсов для повышения урожайности и препятствия деградации агроландшафтов.

Исследование Земли из космоса. 2023;(5):85-96
pages 85-96 views