ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«ИНСТИТУТ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ

НАЦИОНАЛЬНОЙ АКАДЕМИИ НАУК БЕЛАРУСИ»

УДК [-027.43:[528.852.4:528.88]:553.971](476)

ЯНОВСКИЙ Александр Александрович

ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАРУШЕННЫХ

ТОРФЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ БЕЛАРУСИ ПО ДАННЫМ

ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

по специальности 25.03.13 – геоэкология

Минск, 2017

Научная работа выполнена в государственном научном учреждении

«Институт природопользования Национальной академии наук Беларуси»

Научный руководитель Бамбалов Николай Николаевич,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор,

академик, главный научный сотрудник

лаборатории биогеохимии и агроэкологии

государственного научного учреждения

«Институт природопользования Национальной

академии наук Беларуси»

Официальные оппоненты: Бровка Геннадий Петрович,

доктор технических наук, доцент, заведующий

лабораторией физико-химической механики

природных дисперсных систем

государственного научного учреждения

«Институт природопользования Национальной

академии наук Беларуси»

Орешкина Лариса Владиславовна,

кандидат технических наук, доцент, старший

научный сотрудник лаборатории

системотехники государственного научного

учреждения «Объединенный институт

проблем информатики Национальной

академии наук Беларуси»

Оппонирующая

организация

Государственное научное учреждение

«Институт экспериментальной ботаники

им. В. Ф. Купревича Национальной академии

наук Беларуси»

Защита состоится «21» ноября 2017 года в 1000

часов на заседании совета по

защите диссертаций Д 01.23.01 при государственном научном учреждении

«Институт природопользования Национальной академии наук Беларуси».

Адрес: 220114, г. Минск, ул. Ф. Скорины, 10,

e-mail: nature@ecology.basnet.by, тел. 267-41-40, факс 267-24-13.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке государственного научного

учреждения «Институт природопользования Национальной академии наук

Беларуси».

Автореферат разослан «20» октября 2017 года.

Ученый секретарь совета

по защите диссертаций

кандидат технических наук, доцент ___________________ С. И. Коврик

3

ВВЕДЕНИЕ

Информация о состоянии поверхности выбывших из эксплуатации торфя-

ных месторождений (299,1 тыс. га) и осушенных для сельского хозяйства тор-

фяных почв (946 тыс. га) Беларуси в значительной степени является устарев-

шей, при этом для вторых имеются только оценочные значения площадей де-

градированных торфяных почв по состоянию на 2000 год. Большие площади и

мозаичное расположение разных видов поверхности нарушенных торфяных ме-

сторождений делают экономически нецелесообразным проведение их темати-

ческого картографирования путем наземного обследования, однако эти особен-

ности также препятствуют его проведению путем интерактивной классифика-

ции данных дистанционного зондирования. Необходима разработка методов ди-

станционного автоматизированного картографирования, что требует использо-

вания спектрального коэффициента отражения поверхности. Зависимость вели-

чины спектрального коэффициента отражения осушенных торфяных и дегради-

рованных торфяных почв Беларуси от содержания в почве органического веще-

ства исследовалась разными авторами только в наземных условиях, а оценка

фитомассы болотных фитоценозов по их спектральному коэффициенту отраже-

ния выполнялась ранее только путем расчета уравнений регрессии на наземные

измерения фитомассы. Отсутствуют компьютерные программы, специализиро-

ванные в отношении автоматизированного тематического картографирования

поверхности выбывших из эксплуатации торфяных месторождений и осушен-

ных для сельского хозяйства торфяных почв.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Связь работы с научными программами (проектами), темами. Тема

диссертационного исследования соответствует направлению 10.10 «Методы,

технологии мониторинга и информационно-аналитические системы прогнози-

рования состояния природной среды в результате хозяйственной деятельности и

чрезвычайных ситуаций, дистанционное зондирование поверхности Земли в

целях организации и контроля природопользования и экологической безопасно-

сти» приоритетных направлений научных исследований Республики Беларусь

на 2011–2015 годы, утвержденных постановлением Совета Министров Респуб-

лики Беларусь № 585 от 19.04.2010 г.

Диссертационная работа выполнена в рамках следующих заданий государ-

ственных научных программ и проектов: ГПНИ «Природно-ресурсный потен-

циал 1.11» (2011–2015 гг.), подпрограмма 1 «Природопользование-2» (2011–

2013 гг.) «Разработка теоретического обоснования и методов переработки гу-

мифицированного сырья для получения биологически активных микроэлемент-

4

ных удобрений, гуминовых лигандов, структурообразователей почв, добавок к

мелиорантам, а также методов повышения экологической устойчивости почв и

эколого-экономической оценки использования нарушенных торфяных место-

рождений» № ГР 20111139; ГПОФИ «Природопользование» (2006–2010 гг.), за-

дание 10 «Развитие теории минерализации и гумификации в целях научного

обоснования методов консервации органогенного слоя торфяных почв, экологи-

ческой реабилитации нарушенных болот, деградированных торфяных почв и

снижения загрязнения атмосферы диоксидом углерода» № ГР 20062957;

ГКПНИ «Информационные и космические технологии» (2010–2012 гг.), задание

КИ-28 «Разработка системы методов дистанционной диагностики состояния

нарушенных торфяных месторождений и стадий их восстановления при по-

вторном заболачивании для учета потоков парниковых газов. Разработать мето-

дику оценки стадий восстановления нарушенных торфяных месторождений на

основе данных дистанционного зондирования для учета потоков парниковых

газов» № ГР 20100863; ГКПНИ «Информационные и космические технологии»

(2010–2012 гг.), задание КИ-31 «Разработка технологий решения ряда задач в

интересах сельского хозяйства Республики Беларусь с использованием данных

дистанционного зондирования Земли» № ГР 20101265; ГНТП «БАК и техноло-

гии», подпрограмма № 1 «Разработать методику и технологию картографирова-

ния деградированных торфяных почв на основе данных с беспилотных авиаци-

онных комплексов (БАК)» (2011 г.) № ГР 20115771; ГПНИ «Химические техно-

логии и материалы, природно-ресурсный потенциал», подпрограмма 5 «При-

родно-ресурсный потенциал», раздел 5.1 «Природопользование-2» (2014–

2015 гг.) «Теоретическое обоснование методов получения новых видов удобре-

ний на основе торфа, сапропеля и бурого угля, а также методов повышения эко-

логической устойчивости почв и эколого-экономической оценки использования

нарушенных торфяных месторождений» № ГР 20141651; ГПНИ «Природополь-

зование и экология» (2016–2020), подпрограмма «Природные ресурсы и эколо-

гическая безопасность» (2016–2018), задание 1.10 «Исследование органомине-

ральных взаимодействий в процессах переработки гумифицированного сырья,

теоретическое обоснование технологий получения новых видов удобрений и

методов эколого-экономического использования нарушенных торфяных место-

рождений» № ГР 20160135; образовательный проект Распределенного центра

хранения данных по наземным процессам (Land Processes DAAC) Геологиче-

ской службы США.

Цель и задачи исследования. Цель – разработать алгоритм дистанцион-

ной автоматизированной оперативной оценки состояния поверхности нарушен-

ных торфяных месторождений Беларуси.

Для достижения цели решены следующие задачи:

– выявлены спектральные особенности шести тематических классов по-

5

верхности нарушенных торфяных месторождений Беларуси, проанализированы

комбинации каналов спектрорадиометра ASTER видимого и ближнего ИК-

диапазонов спектра в отношении эффективности их использования для автома-

тизированного картографирования данных классов;

– выполнены подспутниковые исследования для обоснования алгоритма

картографирования и верификации его результатов;

– исследована экспоненциальная зависимость усредненного для площади

0,023 га спектрального коэффициента отражения осушенных торфяных и де-

градированных торфяных почв низинного торфяного месторождения от содер-

жания в почве углерода органического вещества;

– разработан специализированный программный продукт дистанционной

автоматизированной оперативной оценки состояния поверхности нарушенных

торфяных месторождений.

Объекты исследования: поверхности нарушенных торфяных месторож-

дений Гричино-Старобинское, Гричин, Докудовское, Хольче.

Предмет исследования: зависимость спектрального коэффициента отра-

жения поверхности нарушенных торфяных месторождений от ее состояния, ре-

гистрируемая в масштабе элементарного участка сканирования спутникового

спектрорадиометра.

Научная новизна. Впервые для выбывших из эксплуатации торфяных ме-

сторождений научно обоснована целесообразность использования отношения

коэффициента отражения в диапазоне 0,63–0,69 мкм к нормализованному раз-

ностному индексу растительности для разделения перспективных, неперспек-

тивных и ограниченно перспективных для промышленной заготовки биомассы

фитоценозов.

Получены экспоненциальные зависимости усредненного для площади

0,023 га спектрального коэффициента отражения осушенных торфяных и де-

градированных торфяных почв низинного торфяного месторождения от содер-

жания в почве углерода органического вещества.

Обосновано, что для разделения торфяных и деградированных торфяных

почв пороговая обработка непосредственно спектральных каналов спутниково-

го спектрорадиометра в диапазонах 0,52–0,60, 0,63–0,69 и 0,76–0,86 мкм явля-

ется более эффективной, чем пороговая обработка их парных отношений и нор-

мализованных индексов.

Разработан содержащий асимметричное дерево решений алгоритм дистан-

ционной автоматизированной оперативной оценки состояния поверхности

нарушенных торфяных месторождений с выделением шести тематических

классов поверхности.

6

Положения, выносимые на защиту:

1. Экспоненциальные зависимости усредненного для площади 0,023 га

спектрального коэффициента отражения торфяных и деградированных торфя-

ных почв низинного торфяного месторождения от содержания в почве углерода

органического вещества, которые позволили определить начальные пороговые

значения спектрального коэффициента отражения в диапазонах 0,52–0,60, 0,63–

0,69 и 0,76–0,86 мкм для дистанционного автоматизированного картографиро-

вания данных почв.

2. Методика дистанционного автоматизированного картографирования

перспективных для промышленной заготовки биомассы фитоценозов повторно

обводненных после эксплуатации торфяных месторождений, позволяющая в

400 раз сократить время картографирования по сравнению с наземным обследо-

ванием.

3. Алгоритм дистанционной автоматизированной оперативной оценки со-

стояния поверхности нарушенных торфяных месторождений, содержащий

асимметричное дерево решений, позволяющий осуществлять мониторинг про-

цессов повторного заболачивания, развития деградации торфяных почв, оценку

пространственного расположения фитоценозов, перспективных для промыш-

ленной заготовки возобновляемой фитомассы.

Личный вклад соискателя ученой степени. Все результаты диссертаци-

онного исследования получены лично автором диссертации. Автор проводил

подспутниковые исследования на территории указанных торфяных месторож-

дений, выполнил математическую обработку результатов исследований, обос-

новал выбор спектральных каналов и их комбинаций для картографирования

тематических классов нарушенных торфяных месторождений, автоматизировал

обработку снимков спектрорадиометра ASTER, разработал и реализовал в спе-

циализированном программном продукте алгоритм автоматизированного тема-

тического картографирования поверхности нарушенных торфяных месторож-

дений Беларуси, сформулировал выводы диссертации, подготовил публикации.

Подспутниковые исследования на территории торфяного месторождения Доку-

довское выполнены совместно с канд. биол. наук О. В. Созиновым. Отбор проб

на экспериментальных севооборотах Полесской опытной станции мелиоратив-

ного земледелия и луговодства и определение содержания в них углерода орга-

нического вещества проведены д-ром с.-х. наук, проф., акад., Н. Н. Бамбаловым

и канд. техн. наук В. В. Смирновой. Химический анализ проб, отобранных на

территории торфяного месторождения Гричин, выполнен автором совместно с

канд. техн. наук В. В. Смирновой и сотрудником лаборатории А. С. Решетник.

Апробация диссертации и информация об использовании ее результа-

тов. Результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на Междуна-

родной научно-практической конференции «Почвенно-земельные ресурсы:

7

оценка, устойчивое использование, геоинформационное обеспечение» (6–

8 июня 2012 г., Минск); Международной научно-практической конференции

«Мониторинг окружающей среды: научные результаты, современные техноло-

гии и перспективы развития» (21 августа 2013 г., Минск); Международной

научно-практической конференции «Структура и морфогенез почвенного по-

крова в условиях антропогенного воздействия» (17–20 сентября 2013 г., Минск);

научной конференции молодых ученых «Природопользование: состояние и пер-

спективы развития» (26–27 марта 2014 г., Минск); Международной научной

конференции «Молодежь в науке – 2014» (18–21 ноября 2014 г., Минск);

II Международном научном семинаре «Растительность болот: современные

проблемы классификации, картографирования, использования и охраны» (24–

25 сентября 2015 г., Минск); Международной научной конференции «Проблемы

рационального использования природных ресурсов и устойчивое развитие По-

лесья» (14–17 сентября 2016 г., Минск); III Международном научно-

практическом семинаре «Современные технологии в деятельности ООПТ: ГИС,

ДЗЗ» (15–19 мая 2017 г., Национальный парк «Нарочанский»); Международной

научной конференции «Геология и минерально-сырьевые ресурсы запада Во-

сточно-Европейской платформы: проблемы изучения и рационального исполь-

зования» (31 июля – 03 августа 2017 г., Минск).

Разработанная при выполнении диссертационного исследования компью-

терная программа используется в учебном процессе кафедрой ботаники факуль-

тета биологии и экологии ГрГУ им. Янки Купалы при проведении лекционных

и лабораторных занятий по курсу «Болотоведение».

Опубликование результатов диссертации. Основные результаты диссер-

тации опубликованы в 18 научных работах, из которых: 9 статей в научных из-

даниях Республики Беларусь и Российской Федерации, включенных в Перечень

научных изданий, утвержденных ВАК (8 авторских листов); 8 статей в сборни-

ках материалов научных конференций и семинаров: международных (7 статей)

и республиканских (1 статья); тезисы 1 доклада. Общий объем публикаций со-

ставляет 10,3 авторских листов. Получены 2 свидетельства о регистрации ком-

пьютерных программ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из пе-

речня сокращений и условных обозначений, введения, общей характеристики

работы, шести глав, заключения, библиографического списка и приложений.

Полный объем диссертации составляет 173 страницы, работа содержит 29 ри-

сунков на 25 страницах, 21 таблицу на 8 страницах, 9 приложений на 21 стра-

ницах. Библиографический список на 16 страницах включает 169 источников и

20 публикаций соискателя.

8

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

В первой главе проанализированы современное состояние поверхности

нарушенных торфяных месторождений Беларуси и проблемы дистанционной

оперативной оценки состояния их поверхности. Актуальность работы для

народного хозяйства страны обусловлена большими площадями нарушенных

торфяных месторождений и их негативным воздействием на окружающую сре-

ду. Обоснована необходимость автоматизации дистанционной оценки состояния

поверхности нарушенных торфяных месторождений; сформулирована цель и

определены задачи исследования.

Во второй главе рассмотрены объекты и методы исследования. Работа вы-

полнена на типичных для Беларуси крупных торфяных месторождениях: Гри-

чино-Старобинское, Гричин, Докудовское, Хольче. Выбранные нарушенные

торфяные месторождения содержат все исследуемые в работе тематические

классы поверхности, а именно: водоемы, сомкнутую высокую древесную расти-

тельность, участки тростника и кустарников, прочую растительность, осушенные

торфяные и деградированные торфяные почвы. Определение содержания угле-

рода органического вещества (Сорг) в пробах торфяных и деградированных тор-

фяных почв выполнено для почв с зольностью выше 90 % – по методике

И. В. Тюрина в модификации В. И. Никитина, для почв с зольностью менее

90 % – по методике Анстета в модификации В. В. Пономаревой и Т. А. Никола-

евой. Коррекция местоположения центров площадей геоботанических описаний

и точек отбора проб почвы в системе координат снимков ASTER выполнена на

основе GPS-координат наземных контрольных точек. Статистическая обработка

результатов исследований выполнена с помощью программной среды вычисле-

ний R, а также с помощью специализированных статистических пакетов языка

программирования Python.

В третьей главе представлены результаты наземных исследований осу-

шенных торфяных и деградированных торфяных почв. Показано, что сельско-

хозяйственные поля, расположенные на исследованных осушенных торфяных

месторождениях, характеризуются высокой пространственной изменчивостью

содержания в почве органического вещества: в пределах одного поля может

находиться множество отдельных участков торфяных и деградированных тор-

фяных почв. Обосновано, что функция распределения содержания Сорг для

сельскохозяйственных полей, содержащих участки торфяной и деградирован-

ной торфяной почвы, существенно отличается от гауссовой.

В четвертой главе представлен разработанный и реализованный в специа-

лизированном программном продукте алгоритм дистанционной автоматизиро-

ванной оперативной оценки состояния поверхности нарушенных торфяных ме-

сторождений (рисунок 1).

9

Снимок ASTER L1A

↓

Радиометрическая калибровка

↓

Коррекция пропущенных строк

↓

Атмосферная коррекция

↓

Тематическая обработка

↓

Векторизация и геометрическая коррекция

↓

Проецирование в картографическую проекцию

↓

Векторная тематическая карта состояния поверхности

Рисунок 1. – Алгоритм обработки снимков ASTER при дистанционной

автоматизированной оценке состояния поверхности нарушенных торфяных

месторождений

Выделение тематических классов поверхности нарушенных торфяных ме-

сторождений проводится с помощью асимметричного дерева решений путем

совместной пороговой обработки VNIR каналов и их парных комбинаций (рису-

нок 2). Последовательность картографирования определяется наличием у каж-

дого тематических класса выраженных и устойчивых спектральных особенно-

стей, отсутствующих у выделяемых после него тематических классов.

Разработанный программный продукт «Оценка поверхности торфяных ме-

сторождений» (рисунок 3) позволяет провести все этапы обработки спутнико-

вых снимков, от минимального из предлагаемых спутниковым оператором

уровня обработки до векторных тематических карт нарушенных торфяных ме-

сторождений, с картографированием водоемов, сомкнутой высокой древесной

растительности, перспективных для промышленной заготовки биомассы фито-

ценозов, прочей растительности, торфяных почв, деградированных торфяных

почв. Программный продукт также позволяет исследовать зависимость величи-

ны спектрального коэффициента отражения поверхности торфяного месторож-

дения от ее состояния.

Программный продукт «Оценка поверхности торфяных месторождений»

позволяет в автоматизированном режиме выполнять полную радиометрическую

коррекцию каналов спектрорадиометра ASTER видимого и ближнего ИК-

диапазонов спектра (VNIR каналов), включающую радиометрическую калиб-

10

ровку, коррекцию пропущенных строк и атмосферную коррекцию. Последняя

проводится с помощью улучшенного метода DOS. Геопривязка снимков ASTER

осуществляется с помощью рассчитываемых непосредственно программой RPC

коэффициентов на основе либо таблиц геометрической коррекции, входящих в

состав снимков ASTER уровня обработки L1A, либо предоставляемых пользова-

телем координат наземных контрольных точек.

Выделение водоемов:

канал 3𝑁 < 0,07 и NDVI < 0,4 и NDWI > −0,3 и NDGI > −0,1 ↓

Выделение сомкнутой высокой древесной растительности:

NDVI > 0,6 и ((канал 2

NDVI) < 0,05 и канал 1 < 0,04) или

((канал 2

NDVI) < 0,045 и канал 1 < 0,045)

↓

Выделение перспективных для промышленной заготовки

биомассы фитоценозов:

NDVI > 0,3 и (канал 2

𝑁𝐷𝑉𝐼) < 0,08

↓

Выделение прочей растительности:

NDVI > 0,3 ↓

Выделение торфяных почв:

(0,02 ≤ канал 2 ≤ 0,05) или (0,01 ≤ канал 1 ≤ 0,04) или

(0,03 ≤ канал 3N ≤ 0,095)

↓

Выделение деградированных торфяных почв:

(0,05 ≤ канал 2 ≤ 0,6) или (0,04 ≤ канал 1 ≤ 0,55) или

(0,095 ≤ канал 3N ≤ 0,7)

Рисунок 2. – Схема выделения тематических классов поверхности нарушенных

торфяных месторождений по радиометрически скорректированным VNIR каналам

спектрорадиометра ASTER

11

Ри

сун

ок 3

. – Р

абоч

ий

ин

тер

фей

с п

рог

рам

мы

«О

цен

ка

пов

ерхн

ости

тор

фя

ны

х м

есто

рож

ден

ий

»

12

Программный продукт «Оценка поверхности торфяных месторождений»

использован автором для радиометрической коррекции и геопривязки снимков

ASTER с целью:

– исследования зависимости спектрального коэффициента отражения тор-

фяных и деградированных торфяных почв низинного торфяного месторождения

от содержания в почве Сорг;

– автоматизированной оценки пространственного расположения перспек-

тивных для промышленной заготовки биомассы фитоценозов выбывшего из

эксплуатации торфяного месторождения;

– автоматизированного картографирования торфяных и деградированных

торфяных почв осушенного для сельского хозяйства торфяного месторождения.

В пятой главе рассмотрены автоматизированные оценка состояния и ис-

следования спектрального коэффициента отражения поверхности нарушенных

торфяных месторождений по снимкам спектрорадиометра ASTER, проведенные

с помощью программного продукта «Оценка поверхности торфяных месторож-

дений». Показано, что при автоматизированной оценке по спутниковым сним-

кам пространственного расположения перспективных для промышленной заго-

товки возобновляемой биомассы фитоценозов, поверхность выработанного

торфяного месторождения, содержащего осушенные и повторно обводненные

участки, целесообразно разделить на 3 тематических класса: первый – «пер-

спективные для промышленной заготовки биомассы фитоценозы» (продуктив-

ность 10 и более т/га сухого вещества в год), второй – «ограниченно перспек-

тивные для промышленной заготовки биомассы фитоценозы» (сомкнутая высо-

кая древесная растительность, для использования древесной фитомассы требу-

ется дополнительное оборудование для ее заготовки и измельчения и большее

предварительное высушивание собранной фитомассы), третий – «неперспек-

тивные для промышленной заготовки фитомассы участки поверхности торфя-

ного месторождения» (травянистые фитоценозы осушенных участков торфяно-

го месторождения, а также открытая почва и водоемы).

Из 10 комбинаций каналов спектрорадиометра ASTER видимого и ближне-

го ИК-диапазонов спектра (канал 1, канал 2, канал 3N, канал 1 / канал 2, ка-

нал 1 / канал 3N, канал 3N / канал 2, NDVI ((канал 3N – канал 2)/(канал 3N + ка-

нал 2)), NDWI ((канал 1 – канал 3N)/(канал 1 + канал 3N)), NDGI ((канал 1 – ка-

нал 2)/(канал 1 + канал 2)) и канал 2 / NDVI) наиболее эффективное разделение

данных тематических классов получено при использовании отношения ка-

нал 2 / NDVI, поскольку оно показывает наименьшее перекрытие диапазонов

своих значений для рассматриваемых тематических классов и по результатам

теста Ван-дер-Вардена обладает наименьшим p-значением (6,684×10-4

и

3,254×10-4

для снимков с датой съемки, соответственно, 16.08.2015 и

19.07.2014). Данное отношение составило основу методики дистанционного ав-

13

томатизированного картографирования перспективных для промышленной за-

готовки биомассы фитоценозов, позволяющей в 400 раз сократить время полу-

чения тематической карты по сравнению с наземным обследованием. Сравне-

ние значений площади перспективных для промышленной заготовки биомассы

фитоценозов, рассчитанных по разногодичным спутниковым снимкам, показало

различие 5 %. Разработанная методика обеспечивает возможность физически

обоснованной коррекции начальных пороговых значений используемых кана-

лов и их комбинаций при применении к другим торфяным месторождениям.

Для ОАО «Торфобрикетный завод Лидский» создана тематическая карта

выбывшей из эксплуатации юго-западной части торфяного месторождения До-

кудовское площадью 913 га с выделением участков, перспективных для про-

мышленной заготовки фитомассы для производства топливных пеллет или для

добавления фитомассы к торфяным брикетам. Количество возобновляемой фи-

томассы, пригодной для промышленной заготовки зимой 2015–2016 гг. на дан-

ной территории, составило 4262 т сухого вещества.

Обосновано, что для автоматизированного картографирования осушенных

торфяных и деградированных торфяных почв низинного торфяного месторож-

дения пороговая обработка непосредственно каналов 1, 2 и 3N спектрорадио-

метра ASTER является более эффективной по сравнению с пороговой обработ-

кой их парных отношений и нормализованных индексов (канал 1 / канал 2, ка-

нал 1 / канал 3N, канал 3N / канал 2, NDVI, NDWI и NDGI), поскольку по резуль-

татам теста Ван-дер-Вардена они характеризуются наименьшими p-значениями,

равными, соответственно, 1,038×10-6

, 9,374×10-7

, 1,015×10-6

для снимка ASTER с

датой съемки 01.10.2011 и 3,586×10-5

, 3,571×10-5

, 3,904×10-5

– с датой съемки

22.04.2008. Таким образом, различие усредненных в спектральных диапазонах

VNIR каналов ASTER значений спектрального коэффициента отражения торфя-

ных и деградированных торфяных почв является более существенным, чем раз-

личие их изменения между данными спектральными диапазонами.

Для спектральных диапазонов 0,52–0,60, 0,63–0,69 и 0,76–0,86 мкм при

площади элементарных участков сканирования 0,023 га выполнена аппрокси-

мация экспоненциальной (a×eb×Сорг

+c) и степенной (a×Соргb+c) функциями зави-

симости величины спектрального коэффициента отражения осушенных торфя-

ных и деградированных торфяных почв низинного торфяного месторождения от

содержания в почве Сорг (по снимку с датой съемки 01.10.2011). Значения пара-

метров наилучшей аппроксимации экспоненциальной функции являются более

точными, чем значения параметров наилучшей аппроксимации степенной

функции, поскольку им соответствуют существенно более узкие доверительные

интервалы. Значения данных параметров для каналов 1, 2 и 3N спектрорадио-

метра ASTER равны, соответственно, 5,22758 × 𝑒−0,06775×Сорг + 3,06945,

5,36357 × 𝑒−0,06261×Сорг + 4,08216 и 8,07136 × 𝑒−0,02726×Сорг + 5,89693. На

14

рисунке 4 показана зависимость величины спектрального коэффициента отра-

жения элементарных участков сканирования от содержания в пробах почвы Сорг

для канала 2 ASTER.

Рисунок 4. – Зависимость величины спектрального коэффициента отражения

элементарных участков сканирования от содержания в пробах почвы Сорг для канала 2

ASTER

На основе полученных экспоненциальных зависимостей определены

начальные (верхние и нижние) пороговые значения каналов 1, 2 и 3N ASTER для

автоматизированного картографирования торфяных и деградированных торфя-

ных почв. Они равны, соответственно 0,010 и 0,040, 0,020 и 0,050, 0,030 и 0,095

для торфяных почв; 0,040 и 0,550, 0,050 и 0,600, 0,095 и 0,700 для деградиро-

ванных торфяных почв. Верхние граничные значения для деградированной

торфяной почвы соответствуют верхним границам возможных значений спек-

трального коэффициента отражения песка в спектральных диапазонах соответ-

ствующих каналов ASTER при воздушно-сухой влажности песка. Оценка ре-

зультатов картографирования торфяных и деградированных торфяных почв по-

казала точность 71 % при использовании полученных пороговых значений и

15

89 % при их коррекции.

Создана тематическая карта торфяных и деградированных торфяных почв

южной части торфяного месторождения Гричин площадью 6356 га. Площадь

картографированных торфяных почв составила 608 га, деградированных торфя-

ных почв – 1098 га.

В шестой главе обоснованы требования к технологии обработки снимков

Белорусского космического аппарата Национальным оператором для автомати-

зированного тематического картографирования поверхности нарушенных тор-

фяных месторождений, в том числе и для адаптации к ним программного про-

дукта «Оценка поверхности торфяных месторождений». В частности, необхо-

димо совершенствование этапа их геометрической коррекции, чтобы предот-

вратить появление дополнительных радиометрических и/или геометрических

артефактов. Также необходимо предоставление RPC моделей микрокадров в

стандартной ориентации, что позволит использовать существующее бесплатное

с открытым исходным кодом программное обеспечение для обратного пересче-

та из географических координат в координаты микрокадра при уточнении ге-

опривязки точек подспутниковых исследований и для коррекции геопривязки

микрокадров при их объединении на основе гомологичных точек. Показано, что

спектральные характеристики соответствующих каналов ASTER и Белорусского

космического аппарата в целом различаются, поэтому при адаптации также по-

требуется скорректировать полученные в диссертационной работе начальные

пороговые значения используемых в методике каналов и их комбинаций. Одна-

ко с учетом большего числа мультиспектральных каналов и наличия панхрома-

тического канала, точность и детализация результатов тематического картогра-

фирования по снимкам Белорусского космического аппарата, после адаптации

программного продукта, будут существенно выше, чем по снимкам ASTER.

16

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные результаты диссертации

1. Установлено, что для автоматизированного картографирования осушен-

ных торфяных и деградированных торфяных почв низинного торфяного место-

рождения пороговая обработка непосредственно значений спектрального коэф-

фициента отражения в диапазонах 0,52–0,60, 0,63–0,69 и 0,76–0,86 мкм является

более эффективной по сравнению с пороговой обработкой их парных отноше-

ний и нормализованных индексов, поскольку они характеризуются отсутствием

перекрытия диапазонов своих значений и наименьшими вероятностями ошибки

первого рода (p-значениями) по результатам теста Ван-дер-Вардена, равными со-

ответственно 1,038×10-6

, 9,374×10-7

и 1,015×10-6

для снимка с датой съемки

01.10.2011 и 3,586×10-5

, 3,571×10-5

и 3,904×10-5

– с датой съемки 22.04.2008 [2, 7,

17].

2. Установлены экспоненциальные зависимости усредненного для площади

0,023 га спектрального коэффициента отражения торфяных и деградированных

торфяных почв низинного торфяного месторождения от содержания в почве уг-

лерода органического вещества (по снимку с датой съемки 01.10.2011), равные:

5,22758 × 𝑒−0,06775×Сорг + 3,06945 для диапазона 0,52–0,60 мкм

(канал 1),

5,36357 × 𝑒−0,06261×Сорг + 4,08216 для диапазона 0,63–0,69 мкм

(канал 2),

8,07136 × 𝑒−0,02726×Сорг + 5,89693 для диапазона 0,76–0,86 мкм

(канал 3N спектрорадиометра ASTER) [8, 12, 15].

3. Полученные экспоненциальные зависимости позволили определить

начальные (верхние и нижние) пороговые значения спектрального коэффициен-

та отражения в диапазонах 0,52–0,60, 0,63–0,69 и 0,76–0,86 мкм, необходимые

для проведения дистанционного автоматизированного картографирования почв

и соответственно равные:

0,010 и 0,040, 0,020 и 0,050, 0,030 и 0,095 для торфяных почв;

0,040 и 0,550, 0,050 и 0,600, 0,095 и 0,700 для деградированных торфяных

почв.

Точность картографирования торфяных и деградированных торфяных почв

составила 71 % при использовании полученных пороговых значений и 89 % при

их коррекции [7, 17].

4. Установлено, что из 10 парных комбинаций каналов спектрорадиометра

ASTER видимого и ближнего ИК-диапазонов спектра наилучшие результаты по

разделению перспективных, неперспективных и ограниченно перспективных

для промышленной заготовки биомассы фитоценозов получены при использо-

17

вании отношения коэффициента отражения в диапазоне 0,63–0,69 мкм к норма-

лизованному разностному индексу растительности, поскольку оно показывает

наименьшее перекрытие диапазонов своих значений для рассматриваемых те-

матических классов и по результатам теста Ван-дер-Вардена обладает

наименьшим p-значением, равным 6,684×10-4

для снимка с датой съемки

16.08.2015 и 3,254×10-4

– с датой съемки 19.07.2014 [9, 16].

5. Разработана методика дистанционного автоматизированного тематиче-

ского картографирования перспективных и ограниченно перспективных для

промышленной заготовки биомассы растительных сообществ выбывших из

эксплуатации торфяных месторождений, содержащих осушенные и повторно

обводненные участки, позволяющая в 400 раз сократить время получения тема-

тической карты и расчета площадей фитоценозов по сравнению с наземным

учётом фитомассы [9].

6. Разработан алгоритм дистанционной автоматизированной оперативной

оценки состояния поверхности нарушенных торфяных месторождений, реали-

зованный в специализированном программном продукте, который с помощью

асимметричного дерева решений позволяет разделять водоемы, сомкнутую вы-

сокую древесную растительность, перспективные для промышленной заготовки

биомассы фитоценозы, прочую растительность, осушенные торфяные почвы,

деградированные торфяные почвы. Программный продукт выполняет все этапы

обработки спутниковых снимков от минимального из предлагаемых спутнико-

вым оператором уровня обработки до векторных тематических карт нарушен-

ных торфяных месторождений, что позволяет осуществлять оперативный кон-

троль состояния поверхности нарушенных торфяных месторождений и монито-

ринг ее изменения под воздействием антропогенных и природных факторов [1,

3–6, 10, 11, 13, 14, 18–20].

Рекомендации по практическому использованию результатов

Разработана и согласована с ОАО «Торфобрикетный завод Лидский» «Мето-

дика дистанционного автоматизированного тематического картографирования

перспективных для заготовки энерготехнологической фитомассы растительных

сообществ повторно заболоченного после эксплуатации торфяного месторожде-

ния» (от 30.05.2017), с помощью которой создана тематическая карта перспектив-

ных для промышленной заготовки биомассы фитоценозов выбывшей из эксплуа-

тации юго-западной части торфяного месторождения Докудовское. Производ-

ственный отдел ОАО «Торфобрикетный завод Лидский» подтвердил возможность

практического использования тематической карты для учета пригодной для про-

мышленной заготовки фитомассы выбывшей из эксплуатации части торфяного

месторождения Докудовское (Справка от 17.05.2017).

18

Научная и инженерная части разработанного автором программного про-

дукта «Оценка поверхности торфяных месторождений» защищены Свидетель-

ствами о регистрации компьютерной программы, соответственно, № 821 и

№ 816 от 16.10.2015 в Национальном центре интеллектуальной собственности

Республики Беларусь (компьютерные программы «Автоматизированная оценка

состояния поверхности повторно заболоченных и осушенных торфяных место-

рождений» и «Автоматизированное тематическое картографирование поверхно-

сти нарушенных торфяных месторождений»).

Государственное предприятие «НИИ Белгипротопгаз» подтвердило пер-

спективность практического использования программного продукта «Оценка

поверхности торфяных месторождений» в торфяной промышленности Респуб-

лики Беларусь при проектировании мероприятий по рациональному использо-

ванию выбывших из промышленной эксплуатации торфяных месторождений и

их участков (Справка от 18.08.2017).

Государственное учреждение «Республиканский центр по гидрометеороло-

гии, контролю радиоактивного загрязнения и мониторинга окружающей среды»

подтвердил возможность практического использования программного продукта

«Оценка поверхности торфяных месторождений» для оперативной оценки со-

стояния сельхозугодий в сочетании с данными наземных наблюдений, проводи-

мых Белгидрометом на территории Беларуси (Справка от 17.08.2017).

Научно-исследовательская лаборатория экологии ландшафтов географиче-

ского факультета Белгосуниверситета подтвердила возможность практического

использования компьютерной программы «Автоматизированная оценка состоя-

ния поверхности повторно заболоченных и осушенных торфяных месторожде-

ний» для проведения дистанционных почвенно-мониторинговых исследований

осушенных торфяных и деградированных торфяных почв Полесья (Справка от

29.06.2016).

Осуществлено внедрение компьютерной программы «Автоматизированная

оценка состояния поверхности повторно заболоченных и осушенных торфяных

месторождений» в учебный процесс кафедры ботаники факультета биологии и

экологии ГрГУ им. Янки Купалы для проведения лекционных и лабораторных

занятий по курсу «Болотоведение» (Акт № 03-8/225 от 25.11.2015).

19

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ СОИСКАТЕЛЯ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ

Статьи в научных журналах

1. Яновский, А. А. Методические предпосылки дистанционного картогра-

фирования деградированных торфяных почв Беларуси / А. А. Яновский // При-

родопользование : сб. науч. тр. / Ин-т природопользования НАН Беларуси. –

Минск, 2012. – Вып. 21. – С. 192–198.

2. Пространственная неоднородность почвенного покрова, формирующе-

гося при использовании мелиорированных торфяных почв Полесья /

А. А. Яновский, В. В. Смирнова, В. А. Ракович, Н. Н. Бамбалов // Природополь-

зование : сб. науч. тр. / Ин-т природопользования НАН Беларуси. – Минск,

2013. – Вып. 23. – С. 76–82.

3. Яновский, А. А. Автоматизация радиометрической коррекции спутнико-

вых снимков при картографировании деградированных торфяных почв Белару-

си / А. А. Яновский // Природопользование : сб. науч. тр. / Ин-т природопользо-

вания НАН Беларуси. – Минск, 2014. – Вып. 26. – С. 85–91.

4. Яновский, А. А. Автоматизация картографирования деградированных

торфяных почв Беларуси по спутниковым снимкам среднего пространственного

разрешения / А. А. Яновский, Н. Н. Бамбалов // Природопользование : сб. науч.

тр. / Ин-т природопользования НАН Беларуси. – Минск, 2014. – Вып. 26. –

С. 92–100.

5. Яновский, А. А. Автоматизация картографирования повторно заболочен-

ных участков выработанных торфяных месторождений Беларуси по спутнико-

вым снимкам среднего пространственного разрешения / А. А. Яновский,

Н. Н. Бамбалов // Вестн. Полоц. гос. ун-та. Сер. F, Строительство. Прикл. науки.

– 2014. – № 8. – С. 110–116.

6. Яновский, А. А. Автоматизация картографирования поверхности нару-

шенных торфяных месторождений Беларуси по спутниковым снимкам среднего

пространственного разрешения / А. А. Яновский // Молодежь в науке – 2014 :

прил. к журн. «Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі» : в 5 ч. / Нац. акад.

наук Беларуси [и др.] ; редкол.: С. А. Усанов (гл. ред.) [и др.]. – Минск : Бела-

руская навука, 2015. – Ч. 1. Серия хим. наук. – С. 87–90.

7. Яновский, А. А. Дистанционное разделение осушенных торфяных и де-

градированных торфяных почв Полесья пороговой обработкой спектральных

данных / А. А. Яновский // Природопользование : сб. науч. тр. / Ин-т природо-

пользования НАН Беларуси. – Минск, 2017. – Вып. 31. – С. 105–112.

8. Яновский, А. А. Дистанционная оценка спектрального коэффициента

отражения поверхности осушенных торфяных почв Полесья по спутниковым

снимкам среднего пространственного разрешения / А. А. Яновский // Исследо-

вание Земли из космоса. – 2017. – № 5. – С. 35–48.

20

9. Яновский, А. А. Автоматизированная экспресс-оценка пространственно-

го расположения растительных сообществ перспективных для заготовки энер-

готехнологической фитомассы / А. А. Яновский, О. В. Созинов // Растительные

ресурсы. – 2017. – № 4. – С. 555–580.

Материалы конференций

10. Яновский, А. А. Выбор граничного значения содержания в торфяной

почве органического вещества для картографирования деградированных торфя-

ных почв Беларуси / А. А. Яновский // Почвенно-земельные ресурсы: оценка,

устойчивое использование, геоинформационное обеспечение : материалы Меж-

дунар. науч.-практ. конф., Минск, 6–8 июня 2012 г. / Мин-во обр. Респ. Беларусь

[и др.] ; редкол.: И. И. Пирожник (гл. ред.) [и др.]. – Минск, 2012. – С. 266–268.

11. Яновский, А. А. Соотношение мониторинга и картографирования при

решении проблемы деградированных торфяных почв Беларуси [Электронный

ресурс] / А. А. Яновский // Мониторинг окружающей среды: научные результа-

ты, современные технологии и перспективы развития : материалы Междунар.

науч.-практ. конф., Минск, 21 авг. 2013 г. / Мин-во природ. рес. и охр. окруж.

среды Респ. Беларусь [и др.]. – Минск, 2013. – 1 электрон. опт. диск (CD-ROM).

12. Яновский, А. А. Особенности проведения подспутниковых измерений

при картографировании деградированных торфяных почв Беларуси /

А. А. Яновский // Структура и морфогенез почвенного покрова в условиях ан-

тропогенного воздействия : материалы Междунар. науч.-практ. конф., Минск,

17–20 сент. 2013 г. / Мин-во обр. Респ. Беларусь [и др.] ; редкол.: И. И. Пирож-

ник (гл. ред.) [и др.]. – Минск, 2013. – С. 226–228.

13. Яновский, А. А. Перспективы использования снимков с белорусского

спутника для автоматизированной оценки состояния поверхности повторно за-

болоченных и осушенных торфяных месторождений Беларуси / А. А. Яновский

// Природопользование: состояние и перспективы развития : материалы науч.

конф. молодых ученых, Минск, 26–27 марта 2014 г. / Нац. акад. наук Беларуси

[и др.] ; редкол.: А. К. Карабанов (отв. ред.) [и др.]. – Минск, 2014. – С. 132–134.

14. Яновский, А. А. Автоматизированное тематическое картографирование

поверхности повторно заболоченных после разработки торфяных месторожде-

ний Беларуси по снимкам спектрорадиометра ASTER / А. А. Яновский // Расти-

тельность болот: современные проблемы классификации, картографирования,

использования и охраны : материалы II Междунар. науч. семинара, Минск, 24–

25 сент. 2015 г. / Нац. акад. наук Беларуси [и др.] ; редкол.: А. В. Пугачевский [и

др.]. – Минск, 2015. – С. 128–130.

15. Яновский, А. А. Дистанционная оценка спектрального коэффициента

отражения поверхности осушенных торфяных почв Полесья по спутниковым

снимкам среднего пространственного разрешения / А. А. Яновский // Проблемы

21

рационального использования природных ресурсов и устойчивое развитие По-

лесья : сб. докл. Междунар. науч. конф., Минск, 14–17 сент. 2016 г. : в 2 т. / Нац.

акад. наук Беларуси [и др.] ; редкол.: В. Г. Гусаков (гл. ред.) [и др.]. – Минск,

2016. – Т. 2 – С. 132–136.

16. Созинов, О. В. Оперативная оценка по спутниковым снимкам пригод-

ности фитоценозов на торфяниках к заготовке надземной фитомассы /

О. В. Созинов, А. А. Яновский // VIII Галкинские Чтения : материалы Между-

нар. науч. конф., Санкт-Петербург, 2–3 февр. 2017 г. / БИН РАН [и др.] ; под ред.

д.б.н. Т. К. Юрковской. – Санкт-Петербург, 2017. – С. 108–111.

17. Яновский, А. А. Дистанционное выделение деградированных торфяных

почв Полесья пороговой обработкой спектрального коэффициента отражения /

А. А. Яновский // Геология и минерально-сырьевые ресурсы запада Восточно-

Европейской платформы: проблемы изучения и рационального использования :

материалы Междунар. науч. конф., посвящ. 215-летию со дня рождения

И. Домейко, Минск, 31 июля – 03 августа 2017 г. / Нац. акад. наук Беларуси [и

др.] ; редкол.: А. К. Карабанов [и др.]. – Минск, 2017. – С. 353–356.

Тезисы докладов

18. Яновский, А. А. Автоматизация картографирования поверхности нару-

шенных торфяных месторождений Беларуси по спутниковым снимкам среднего

пространственного разрешения [Электронный ресурс] / А. А. Яновский // Мо-

лодежь в науке – 2014 : материалы XI Междунар. науч. конф., Минск, 18–21 но-

ября 2014 г. / Нац. акад. наук Беларуси [и др.]. – Минск, 2014. – 1 электрон. опт.

диск (CD-ROM).

Свидетельства о регистрации компьютерных программ

19. Яновский, А. А. Автоматизированная оценка состояния поверхности

повторно заболоченных и осушенных торфяных месторождений: свидетельство

о регистрации компьютерной программы в Национальном центре интеллекту-

альной собственности Республики Беларусь № 821 / А. А. Яновский. – Опубл.

16.10.2015.

20. Яновский, А. А. Автоматизированное тематическое картографирование

поверхности нарушенных торфяных месторождений: свидетельство о регистра-

ции компьютерной программы в Национальном центре интеллектуальной соб-

ственности Республики Беларусь № 816 / А. А. Яновский. – Опубл. 16.10.2015.

22

РЭЗЮМЭ

Яноўскі Аляксандр Аляксандравіч

Ацэнка стану паверхні парушаных тарфяных радовішчаў Беларусі па

дадзеных дыстанцыйнага зандавання

Ключавыя словы: паверхня парушаных тарфяных радовішчаў, тэматыч-

нае картаграфаванне, дыстанцыйнае зандаванне, дэградаваныя тарфяныя глебы,

біямаса балацяных фітацэнозаў, спектральны каэфіцыент адлюстравання, спек-

трарадыёметр ASTER.

Мэта працы: распрацаваць алгарытм дыстанцыйнай аўтаматызаванай

аператыўнай ацэнкі стану паверхні парушаных тарфяных радовішчаў Беларусі.

Метады даследавання і выкарыстаная апаратура: вымярэнне GPS-

каардынат наземных кантрольных кропак з дапамогай GPS-навігатараў (Garmin

GPSMAP® 60CSx, Garmin Oregon® 550), методыка І. В. Цюрына ў мадыфікацыі

В. І. Нікіціна, методыка Анстэта ў мадыфікацыі В. В. Панамаровай і

Т. А. Мікалаевай, радыёметрычная і геаметрычная карэкцыі спадарожнікавых

здымкаў, праграмнае асяроддзе вылічэнняў R, спецыялізаваныя статыстычныя

пакеты мовы праграмавання Python.

Атрыманыя вынікі і іх навізна: паказана эфектыўнасць парогавай апра-

цоўкі спектравых каналаў спадарожнікавага спектрарадыёметра ў дыяпазонах

0,52–0,60, 0,63–0,69 і 0,76–0,86 мкм для падзелу тарфяных і дэградаваных тар-

фяных глебаў, а таксама адносіны канал 2 / NDVI для падзелу перспектыўных,

неперспектыўных і абмежавана перспектыўных для прамысловай нарыхтоўкі

біямасы фітацэнозаў; даследавана залежнасць асераднёнага для плошчы

0,023 га спектральнага каэфіцыента адлюстравання асушаных тарфяных і

дэградаваных тарфяных глебаў нізіннага тарфянога радовішча ад утрымання ў

глебе вугляроду арганічнага рэчыва; распрацаваны алгарытм дыстанцыйнай

аўтаматызаванай аператыўнай ацэнкі стану паверхні парушаных тарфяных ра-

довішчаў, які быў рэалізаваны ў спецыялізаваным праграмным прадукце.

Рэкамендацыі па выкарыстанні: для ААТ «Торфабрыкетны завод

Лідскі» створана тэматычная карта перспектыўных для прамысловай нарых-

тоўкі біямасы фітацэнозаў выбыўшай з эксплуатацыі часткі тарфянога радовіш-

ча Дакудаўскае.

Галіна ўжывання: торфабрыкетныя заводы і торфапрадпрыемствы, ар-

ганізацыі, што ажыццяўляюць экалагічны маніторынг парушаных тарфяных ра-

довішчаў і асушаных тарфяных глебаў.

23

РЕЗЮМЕ

Яновский Александр Александрович

Оценка состояния поверхности нарушенных торфяных месторождений

Беларуси по данным дистанционного зондирования

Ключевые слова: поверхность нарушенных торфяных месторождений,

тематическое картографирование, дистанционное зондирование, деградирован-

ные торфяные почвы, биомасса болотных фитоценозов, спектральный коэффи-

циент отражения, спектрорадиометр ASTER.

Цель работы: разработать алгоритм дистанционной автоматизированной

оперативной оценки состояния поверхности нарушенных торфяных месторож-

дений Беларуси.

Методы исследования и использованная аппаратура: измерение GPS-

координат наземных контрольных точек с помощью GPS-навигаторов (Garmin

GPSMAP® 60CSx, Garmin Oregon® 550), методика И. В. Тюрина в модифика-

ции В. И. Никитина, методика Анстета в модификации В. В. Пономаревой и

Т. А. Николаевой, радиометрическая и геометрическая коррекции спутниковых

снимков, программная среда вычислений R, специализированные статистиче-

ские пакеты языка программирования Python.

Полученные результаты и их новизна: показана эффективность порого-

вой обработки спектральных каналов спутникового спектрорадиометра в диапа-

зонах 0,52–0,60, 0,63–0,69 и 0,76–0,86 мкм для разделения торфяных и дегради-

рованных торфяных почв, а также отношения канал 2 / NDVI для разделения

перспективных, неперспективных и ограниченно перспективных для промыш-

ленной заготовки биомассы фитоценозов; исследована зависимость усреднен-

ного для площади 0,023 га спектрального коэффициента отражения осушенных

торфяных и деградированных торфяных почв низинного торфяного месторож-

дения от содержания в почве углерода органического вещества; разработан ал-

горитм дистанционной автоматизированной оперативной оценки состояния по-

верхности нарушенных торфяных месторождений, реализованный в специали-

зированном программном продукте.

Рекомендации по использованию: для ОАО «Торфобрикетный завод

Лидский» создана тематическая карта перспективных для промышленной заго-

товки биомассы фитоценозов выбывшей из эксплуатации части торфяного ме-

сторождения Докудовское.

Область применения: торфобрикетные заводы и торфопредприятия, орга-

низации, осуществляющие экологический мониторинг нарушенных торфяных

месторождений и осушенных торфяных почв.

24

SUMMARY

Yanovskiy Aleksander Aleksandrovich

Disturbed peatlands of Belarus surface condition estimation by

remote sensing data

Keywords: surface of disturbed peatlands, thematic mapping, remote sensing,

degraded peat soils, biomass of peatland plant communities, spectral reflectance,

spectroradiometer ASTER.

The object of the research is to develop an algorithm for remote automated op-

erational assessment of the surface condition of disturbed peatlands of Belarus.

The methods of the research and the facilities: measurement of GPS coordi-

nates of ground control points by means of GPS-navigators (Garmin GPSMAP®

60CSx, Garmin Oregon® 550), I. V. Tyurin's method in V. I. Nikitin's modification,

Anstet's technique in V. V. Ponomareva and T. A. Nikolaeva's modification, radio-

metric and geometric corrections of satellite images, R programming environment,

specialized statistical packages of the Python programming language.

The results and their novelty: the efficiency of thresholding of the spectral

bands of the satellite spectroradiometer in the ranges of 0,52-0,60, 0,63-0,69 and

0,76-0,86 μm is shown for the separation of peat and degraded peat soils, and of the

relation band 2 / NDVI – for the separation of perspective, unpromising and limited

perspective for industrial harvesting of biomass phytocenosis; the dependence of the

averaged over an area of 0,023 hectares spectral reflectance of the drained peat and

degraded peat soils of a fen peatland on the soil content of organic carbon was stud-

ied; the algorithm for remote automated rapid assessment of the surface condition of

disturbed peatlands was developed and implemented in the specialized software

product.

Recommended application: the thematic map of the cutover peatland Doku-

dovskoe phytocenosis, promising for biomass industrial harvesting has been created

for the OAO «Torfobriketnyiy zavod Lidskiy».

Field of application: peat briquetting plants and peat enterprises, organizations

that carry out ecological monitoring of disturbed peatlands and drained peat soils.