Экспедиционные исследования лаб природно-хозяйственных систем
Геоэкологическая оценка современного состояния объектов накопленного экологического ущерба (обводненные карьеры) Приневской низменности
Цель исследований. Анализ геоэкологической ситуации в районе расположения объектов накопленного экологического ущерба, определение закономерности возникновения источника негативных вторичных воздействий для окружающей среды применительно для жизненного цикла специфического типа обводненных выработанных карьеров общераспространенных полезных ископаемых.
Материалы и методика.
Обследованная территория (рис. 1.) входит в ландшафт Приневской низменности и расположена на правобережье р. Нева (речная долина и коренной берег) в границах Приневской равнины. Основой рельефа являются террасы низкого уровня. В разрезе геологической толщи различается комплекс ледниковых и послеледниковых слоев. В пределах района наиболее широко распространены бескарбонатные ледниковые и водно-ледниковые отложения — валунные суглинки и супеси, ленточные глины. Ленточные суглинки и глины отличаются малой фильтрационной способностью, они практически водонепроницаемы. Участок работ расположен почти полностью в контуре ленточных глин (рис. 2). Техногенное изменение среды (добыча общераспространенных полезных ископаемых) происходило на протяжении последних ста лет.
Объекты накопленного экологического ущерба представлены двумя группами элементарных природно-хозяйственных систем как стадии их развития:
- обводненные котлованы карьеров на месте добычи ОРПИ (глины) с глубинами от 2- 6 м и площадью водного зеркала от 1.5 до 24 га;
- полностью или частично рекультивированные карьеры с использованием технологии отсыпки обводненных карьеров суглинистым грунтом, смешанным с твердыми бытовыми отходами. Геоэкологические процессы, формы негативного загрязнения среды, параметры природных компонентов для этих групп существенно различаются.
 |
 |
| Рис.1 Схема расположения карьеров (№№ 1-2 участки рекультивации) | Рис.2 Схема территории исследования. Фрагмент схемы четвертичных отложений |
 |
 |
| Рис.3 Схема засыпки карьера | Рис.4 Дренажный сброс по ручью от отвала. Характерная окраска, свойственная сточным водам |
Результаты и их обсуждение
Причины возникновения объектов с признаками накопленного экологического ущерба изначально обусловлены открытой добычей кирпичных глин. Определенный период (от 20 до 35 лет) времени ОНЭУ находились в стадии обводненных карьеров на разных фазах квази-природных сукцессий малых водоемов с различной степенью гидрохимического загрязнения вод (от допустимой до опасной), интенсивными процессами эвтрофирования, высокими индексами сапробности (преимущественно альфа-мезосапробные) и с полисапробными придонными горизонтами. Ассимиляционный потенциал самовосстановления водоемов существенно ниже критических уровней современной техногенной нагрузки, включающей, прежде всего, поверхностный сток от диффузных источников водосбора.
Последующая рекультивация выработанных карьеров технологическими приемами отсыпки грунтом, смешанным с бытовых отходами, привела к формированию особого подтипа объектов накопленного экологического ущерба.
Заключение
По результатам исследований обнаружен ранее не учитывавшийся в нормативно-проектных требованиях по рекультивации обводненных карьеров процесс вторичного критического загрязнения. Дренажный сток, включающий грунтовую инфильтрацию и гидравлическое выклинивание по подошве отвала, имеет крайне высокие показатели загрязнения.
Показано, что для специфических геоэкологических условий исследованного типа объектов НЭУ (региональные водоупоры кирпичных глин на речных террасах уязвимой водной системы) неприменимы стандартные технологии рекультивации (отсыпка суглинистыми грунтами в смесях с отходами).
Для рассматриваемых типов ОНЭУ критическим параметром являются не столько коэффициенты водопроницаемости подстилающего слоя, что в первую очередь учитывается при решении на отсыпку карьеров, сколько литология и буферная емкость поглощающего комплекса породы водоупора и параметры биогенного накопления в донных грунтах.
Хотя практически единственной альтернативой природным грунтам для отсыпки карьеров являются крупногабаритные промышленные и/или бытовые отходы, их использование для специфических гидрогеологических характеристик обводненных карьеров на территории Приневской низменности и аналогичных условиях требует соблюдения ряда предупредительных мер. Тип консервации и ликвидации негативных экологических процессов на аналогичных объектах зависит, прежде всего, от состава и количества загрязняющих веществ, законсервированных в донных осадках. Комплексный подход возможен с применением наилучших доступных технологий, без прямой отсыпки смешанными грунтами. Наконец, уже сформировавшиеся участки загрязнений поддаются ингибированию путем воссоздания в разрезе окислительных режимов инженерными или химическими приемами мелиорации. Замыкать процесс рекультивации в этих условиях должен локальный мониторинг дренажного стока и конусов выноса местной гидросети.
Мероприятия лаб дистанционных методов мониторинга
Наши научные связи
ПЯТАЯ ВСЕРОССИЙСКАЯ ОТКРЫТАЯ ЕЖЕГОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ "ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА"
(Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, природных и антропогенных объектов)
Конференция в ИКИ РАН, Москва, 2007 г.
Слева направо: В.И.Горный, Н.Р.Муратова - зав. отделом Института космических исследований Республики Казахстан, Е.А.Лупян - зам. Директора ИКИ РАН, академик НАНУ В.И.Лялько – директор Центра космических исследований НАНУ, Украина, В.В.Козодеров – зав. сектором космического землеведения и рационального природопользования Музея землеведения МГУ им. М.В.Ломоносова.
Международный симпозиум по дистанционному зондированию в Главной организации дистанционного зондирования Сирии (GORS): “GORS 15 th International Symposium on Remote Sensing and Assisting Systems , 18-21 September 2006”.
Научная экскурсия в каньон в районе г. Маалюля.
Слева направо сотрудники Лаборатории: В.И.Горный, С.Г.Крицук, И.Ш.Латыпов, А.А.Тронин.
Вечер в Дамаске после пленарной сессии
Сотрудники Лаборатории: слева И.Ш.Латыпов, справа А.А.Тронин.
Участники Российско-Германского семинара “Энергообеспеченность азональных экосистем”, п. Соловецкий, 2009 г.
Слева-направо: Сидят: Д.Пиетч (Университет Тюбингена, Германия), А.Ф.Карпузов – зав. отделом науки, Роснедра), И.К.Калинина, Х.Джекел (Университет Кельна, Германия), А.В.Киселев, М.Цвейг (Министерство охраны окружающей среды Саксонии, Германия).
Стоят: Е.Ю.Воякина, И.Ш.Латыпов, В.И.Горный, Т.Е.Теплякова, С.Глатзел, Г.Юрасински (оба - Университет Ростока, Германия), Г.Вальдхов, С.Щуз, Т.Мансфельдт (все Университет Кельна, Германия)
Доклад Dr. Gerald Jurasinski (Университет Ростока, Германия) на семинаре в п. Соловецкий
На переднем плане проф. T. Mandsfeldt (Университет Кельна, Германия).
Научная экскурсия в район Сосновской тепловой аномалии. Измерение спектров отраженного солнечного излучения.
Г.Вальдхов и Х.Джекел (Университет Кельна, Германия).
Отбор проб озерной воды для изучения фитопланктона. Б.Соловецкий остров.
Е.Ю.Воякина.
Кемь. Обсуждение протокола Семинара.
Слева-направо: проф. S. Glatzel (Университет Ростока, Германия), В.И.Горный, G. Jurasinski (Университет Ростока, Германия) 
Кемьбридж – мост в г. Кемь, где проводился последний этап Российскео-Германского семинара.
Обсуждение впечатлений от Семинара в поезде по дороге из Кеми в Петербург.
Слева-направо: И.К.Калинина, Т.Е.Теплякова, проф. T. Mandsfeldt (Университет Кельна, Германия), Е.Ю.Воякина.
Германо-Российский семинар: Complex Investigations of Extrazonal Ecosystem Energy Supply. Кельн, Германия.
Март 2010 г.
Маар. Посещение района четвертичного вулканизма в районе Эйфель, (Германия).
Посещение района четвертичного вулканизма в районе Эйфель, Германия, 2010 г.
Слева направо: А.В.Киселев, S. Schuth (Университет Кельна), В.И.Горный. Крайний справа С.Г.Крицук. <br><br>
Посещение обсерватории экологической безопасности в районе г. Аахен, Германия, 2010 г.
Слева направо: А.А.Тронин, С.Г.Крицук, В.И.Горный, проф. G.Bareth, G.Waldhoff , крайний справа S. Schuth (все -Университет Кельна). 
Стенд обсерватории экологической безопасности в районе г. Аахен, Германия, 2010 г.
Элементы обсерватории экологической безопасности в районе г. Аахен, Германия, 2010 г.
Публикации лаб дистанционных методов мониторинга
Основные научные публикации:
• A.S.Selivanov, M.K.Naraeva, B.V.Shilin, V.I.Gorny. Preliminary information resulting from analysis of satellite thermal data of the surface of Mars surveyor within the framework of the Fobos experiment. Int. J. Remote Sensing, 1992, v.2, n18, p.3391-3393.
• В.И.Горный, Б.В.Шилин, Г.И.Ясинский. Тепловая аэрокосмическая съемка. - М. :Недра, 1993. -128 с.
• S.B.Mansor., A.P. Cracknell , B.V. Shilin , V.I.Gorny. Monitoring of underground coal fires using thermal infrared data. Int. J.Remote Sensing, 1994, v.15, n.8, p.1675-85.
• V.I. Gorny, S.G.Kritzuk, I.Sh.Latypov and A.A.Tronin.Geothermal zoning of European Russia on the base of satellite infra-red thermal survey. Proc. of the 30-th Int. Geological Congress, Beijing, China, 4-14 aug 1996, v.10 - New Technology for Geosciences, pp. 63-80, VSP, Utrecht, The Netherlands, 1997.
• В.И.Горный, С.Г.Крицук, И.Ш.Латыпов, А.А.Тронин, Б.В.Шилин. Дистанционный измерительный мониторинг теплопотерь городских и промышленных агломераций (на примере Ст-Петербурга и Хельсинки). Теплоэффективные технологии. Информационный бюллетень. №2, 1997. с.17-23.
• V.I.Gorny et al. Estimation of nuclear power plants influence on the Baltic Sea thermal state by using infrared thermal satellite data. International Journal of Remote Sensing. 2000. vol.21, No 12. pp.2479-2496.
• В.И.Горный, С.Г.Крицук, И.Ш.Латыпов, А.А.Тронин, Б.В.Шилин. Оценка теплопотерь атомных электростанций по материалам тепловой космической съемки. Оптический журнал. т.66. №8. Август 1999. сс.6-12.
• В.И.Горный, Т.Е.Теплякова. О влиянии эндогенного тепла Земли на формирование в бореальной зоне локальных ареалов неморальной растительности. ДАН, 2001, т.378, №5, География, с. 560-561.
• В.И.Горный, И.Ш.Латыпов. Экспериментальное подтверждение возможности создания сканирующего радиометра с синтезированной апертурой. ДАН, 2002, т.387, №1, Геофизика, с. 102-104.
• В.И.Горный. Минерагенические закономерности как результат движения плит и мантийной конвекции (по космическим материалам). Труды Всероссийской конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования земли из космоса. Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды. Москва, 16-18 ноября 2004 г. т.II. Москва. 2005. Полиграфсервис. стр. 182-197.
• В.И.Горный, Н.А.Караев, Дж. Л. Ван Гендерен, В.С.Фролов. Камуфлетные взрывы как причина формирования структур, индицирующих алмазоносные районы (по материалам дистанционных и геофизических методов). Труды Всероссийской конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования земли из космоса. Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды. Выпуск 3. Том II. Москва. ООО «Азбука-2000», 2006 г. стр.225-241.
• В.И.Горный, С.Г.Крицук. О возможности картографирования физико-географических зон тепловой космической съемкой. ДАН. Т.411. №5, 2006. сс.684-686.
• В.И.Горный. Распределение конвективного теплового потока в Беломорском регионе по данным дистанционного геотермического метода. Обе в кн. Природная среда Соловецкого архипелага в условиях меняющегося климата. Под ред. Ю.Г.Шварцмана, И.Н.Болотова. Екатиренбург; УрО РАН, 2007,-164с.
• Tronin A.A., Remote sensing and earthquakes: A review // _Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C ,Volume 31, 2006, P. 138-142.
• Tronin A. A. Processing of multi-temporal satellite data for locust mass breeding control in the West Siberia. ISPRS Mid-term Symposium 2006 , "Remote Sensing: From Pixels to Processes", Enschede, the Netherlands, 8-11 May 2006.
• Тронин А.А. Возможность применения космической тепловой съёмки для исследования землетрясений. Исследования земли из космоса. № 4, 2005, с.86-96.
• Григорьев А.В., Крицук С.Г., Мезенко А.Н., Тронин А.А., Шилин Б.В. Картирование растительности Санкт-Петербурга по материалам космической цифровой многоспектральной съемки.// Оптический журнал, Том 71, № 3, Март, 2004, c.40-47.
• Чернов В.Б., Евельсон Е.А., Горный В.И., Тронин А.А., Боровков Н.В. Проблема альтернативного водоснабжения Санкт-Петербурга из Ладожского озера. Мир строительства и недвижимости. №№ 3 и 4, 2004.
• Tronin A.A. Atmosphere-litosphere coupling. Thermal anomalies on the Earth surface in seismic processes. In book: Seismo Electromagnetics: Lithosphere-Atmosphere-Ionosphere Coupling. Edited by Edited by M. Hayakawa and O.A.Molchanov, TERRAPUB, Tokyo, 2002, pp.173-176.
• Горный В.И., Крицук С.Г., Лапытов И.Ш., Теплякова Т.Е., Тронин А.А. Измерительная технология спутникового мониторинга саранчовых. СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА. Сборник научных статей. Выпуск 5. Том I. Москва. ООО «Азбука-2000». 2008. сс.469-476.
• Горный В. И. и др. Верификация результатов дистанционного геотермического метода при изучении природы формирования азональной экосистемы Большого Соловецкого острова. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов. Сборник научных статей. Выпуск 6. Том II. –М.: ООО «Азбука – 2000», 2009. СС. 36-45.
• В.И Горный, С.Г.Крицук, И.Ш.Латыпов, А.А.Тронин. Перспективы комплексирования данных космической радиолокационной интерферометрии с 3D моделями городской среды. http://www.3d gorod.ru/userfiles/file/pk/SPb%20NIC%20ecobezopasnosti%20RAN/Gornyi_etc_-_Kosmoradiolokatsiya_i_3D_modeli_goroda.pdf
• Б.В.Шилин и др. Опыт создания и эксплуатации отечественных видеоспектрометров и перспективы их использования на малых космических аппаратах. 7-ая Всероссийской конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса» М. 16-20 ноября 2009 г. ( http://conference.transparentworld.ru/docs/materials/011209/Posters/kislitskiy.pdf)
• Марков А.В., Шилин Б.В. Проблемы развития видеоспектральной аэросъёмки. Оптический журнал, т.76, №2, 2009.
• Victor I. Gornyy, Sergei G. Kritsuk, Iscander Sh. Latypov. Remote Mapping of Thermodynamic Index of Ecosystem Health Disturbance. Journal of Environmental Protection, 2010, 1, pp. 242-250. http://www.scirp.org/journal/PaperInformation.aspx?paperID=2614
• В.И Горный, С.Г.Крицук, И.Ш.Латыпов, А.Г.Оловянный, А.А.Тронин. Знакопеременные вертикальные движения земной поверхности по данным космической радиолокационной съемки (на примере Санкт-Петербурга). Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов. Сборник научных статей. Учреждение Российской академии наук Институт космических исследований РАН. Том 7, №2, М. ОО «До Мира» 2010 г. СС. 321-332. ISSN СС. 2070-7401. http://d33.infospace.ru/d33_conf/sb2010t2/321-332.pdf
• В.И.Горный, М.И.Кислицкий, И.Ш.Латыпов. Оценка эффективности алгоритмов синтезирования апертуры сканирующего радиометра. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов. Сборник научных статей. Учреждение Российской академии наук Институт космических исследований РАН. Том 7, №2, М. ОО «До Мира» 2010 г. СС. 14-25. ISSN СС. 2070-7401. http://d33.infospace.ru/d33_conf/sb2010t2/14-25.pdf
• Б.В.Шилин, В.Н. Груздев, В.М. Красавцев, А.В. Марков, К.Н. Чиков. Действующие образцы видеоспектрометров для малого космического аппарата. Региональная экология. №3. 2010.
• Б.В.Шилин. Оценка экологических характеристик акваторий по данным видеоспектральной аэросъёмки. Региональная экология. №3. 2010.
• S.Schuth, V.I. Gornyy, J.Berndt, S.S. Shevchenko, S.A. Sergeev, A. F. Karpuzov, and T.Mansfeldt. Early Proterozoic U-Pb Zircon Ages From Basement Gneiss at the Solovetsky Archipelago, White Sea, Russia. International Journal of Geosciences. 2012, 3, 289-296. ISSN Print: 2156-8359 doi:10.4236/ijg.2012.32030 (http://www.SciRP.org/journal/ijg)
• Б.В.Шилин, В.И.Горный, В.И. Веремьев. История применения дистанционных методов при ликвидации аварии на Чернобыльской атомной станции. Современные проблемы дистанционного зондирования земли из космоса. Том 9, № 2, 2012, с.27-36. Список ВАК: №1743
• В.И.Горный, O.Ammar, A. Kafri, А.В.Киселев, С.Г.Крицук, И.Ш.Латыпов, H. Minini. Региональное геологическое строение севера Аравийской плиты и перспективы нефтегазоносности территории Сирии по данным комплексной обработки результатов спутниковых и гравиметрической съемок. Современные проблемы дистанционного зондирования земли из космоса. Том 9, № 1, 2012, с.305-312. Список ВАК: №1743
• Б.В.Шилин, О.В. Григорьева Оценка экологических характеристик морских портов по данным видеоспектральной аэросъёмки. «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». 2011, т. 9, № 1, 2012. С. 156-166. Список ВАК: №1743.
• В.И. Горный, С.Г. Крицук, И.Ш. Латыпов. Термодинамический подход для дистанционного картографирования нарушенности экосистем. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. Т.8, №2, 2011. СС. 179-194. Список ВАК: №1743
• V.I. Gornyy, S.G. Kritsuk, I.Sh. Latypov, T.E. Teplyakova and A.A. Tronin. Measuring Approach of Satellite Locust Monitoring. Journal of Earth Science and Engineering, Vol.1, No 2, 2011. pp. 126-131. ISSN: 2159-581X.
• Тронин А.А., Горный В.И., Крицук С.Г., Латыпов И.Ш. Спектральные методы дистанционного зондирования в геологии. Обзор. Современные проблемы дистанционного зондирования земли из космоса.Том 8, № 4, 2011, с.23-38. Список ВАК: №1743
• Б.В.Шилин, В.И.Горный, В.И. Веремьев. История применения дистанционных методов при ликвидации аварии на Чернобыльской атомной станции. Современные проблемы дистанционного зондирования земли из космоса. Том 9, № 2, 2012, с.27-36. Список ВАК: №1743
• А.А. Тронин, Б.В.Шилин. Полигон на Карельском перешейке для валидации космических данных. «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». т. 9, № 2, 2012. С. 48-51. Список ВАК: №1743
• Б.В.Шилин, В.Н. Груздев, А.В. Марков Лётные испытания видеоспектрометров для малых космических аппаратов. «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». т. 9, № 3, 2012. М. ИКИ РАН. С. 115-126. Список ВАК: №1743
• Б.В.Шилин, А.А. Алексеев, И.Б. Шилин. Опыт полевых видеоспектральных исследований. «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». т. 9, № 4, 2012. С. 89-95. Список ВАК: №1743
• Б.В.Шилин, Г.П. Иванова, И.Б. Шилин Тепловизионные исследования температурного поля спортсмена. «Оптический журнал», т.79, № 1, 2012. (Импакт индекс 0.5)
• Б.В.Шилин, В.Н. Груздев. Тепловая аэросъёмка как метод превентивной борьбы с наледями. «Оптический журнал», т. 80, № 12, 2012. (Импакт индекс 0.5)
• Крицук С.Г. Картирование бореальных лесов на основе спутниковых данных (на примере ООПТ Ленинградской области) Современные проблемы дистанционного зондирования земли из космоса Т. 9, № 4, 2012. СС. 255-265. Список ВАК: №1743
• Питулько В.В., Павлова Е.Ю., Крицук С.Г. Строение и динамика развития аллювиального комплекса долины нижнего течения р. Яна (в районе Янской палеолитической стоянки) Сборник материалов Международной конференции «Геоморфологические и палеогеграфические исследования полярных регионов», Санкт-Петербург, СПбГУ, 9-17 сентября 2012 г 2012 313-316 Санкт-Петербург. СпбГУ.
• Калабин Г.В., Моисеенко Т.И., Горный В.И., Крицук С.Г., Соромотин А.В. Спутниковый мониторинг реакции растительного покрова на воздействие предприятия по освоению золоторудного месторождения «Олимпиада», отрабатываемого открытым способом. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2013. № 1. сс.177-184.
• Крицук С.Г., Горный В.И., Калабин Г.В., Латыпов И.Ш. Закономерности сезонных циклов вегетационного индекса экосистем в районе Сорского горно-металлургического комплекса // Современные проблемы дистанционного зондирования земли из космоса. 2013. Т. 10. № 1. С. 228–237.
• Горный В.И., Крицук С.Г., Латыпов И.Ш., Храмцов В.Н. Верификация крупномасштабных карт термодинамического индекса нарушенности экосистем. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2013. Т. 10. № 4. С. 201–212.
Проекты лаб дистанционных методов мониторинга
TRAKT-2018 - TRAnsferable Knowledge and Technologies for high-resolution environmental impact assessment and management.
Подробнее о проекте: https://www.nersc.no/project/trakt-2018 , http://ru.niersc.spb.ru/trakt-2018.html
Участники проекта:
- NERSC - Nansen Environmental and Remote Sensing Center (Bergen, Norway)
- UHEL - University of Helsinki, Department of Physics, Division of Atmospheric Sciences (Helsinki, Finland);
- NIERSC - Nansen International Environmental and Remote Sensing Centre (St.Petersburg, Russia);
- KSC - Kola Science Center, Russian Academy of Science (Apatity, Murmansk region, Russia);
- SRCES - Science Research Center for Ecological Safety, , Russian Academy of Science (St. Petersburg, Russia) (подробнее об участии в проекте)
Результаты исследований, выполненных в рамках проекта TRAKT-2018
______________________________________
Дистанционный мониторинг энергоэффективности
______________________________________
«Разработка технологии картирования районов массового размножения саранчовых методами дистанционного зондирования для обеспечения мероприятий по экологически безопасной защите сельскохозяйственных угодий». 2005 -2007 гг.
(Горный В.И., Крицук С.Г., Лапытов И.Ш., Теплякова Т.Е., Тронин А.А. Измерительная технология спутникового мониторинга саранчовых. СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА. Сборник научных статей. Выпуск 5. Том I. Москва. ООО «Азбука-2000». 2008. сс.469-476. http://d33.infospace.ru/d33_conf/2008_pdf/2/64.pdf)
Объектом исследования явился регион южной части Западной Сибири. Целью исследований – создание технологии космического мониторинга очагов массового размножения саранчовых. В качестве основной методологии выбрано измерительное направление дистанционного зондирования Земли из космоса и максимальная автоматизация процесса обработки информации. Для этого выбраны съемочные системы спутников EOS, преимуществом которых является высокая повторяемость съемки и полное метрологическое обеспечение.
Прогноз вспышек численности саранчовых
Комплексный индекс прогноза «вспышек» численности саранчовых:
I = 1 - [a * Iа + b * Iв + c * (1 - Iс)]
где I – комплексный нормированный индекс;
Iа – нормированный индекс аридности;
Iв – нормированный вегетационный индекс;
Iс – нормированный индекс числа солнечных пятен;
a, b, c – весовые коэффициенты.
Картирование плотности числа саранчовых по материалам спутниковых съемок
Контроль надежности прогноза численности саранчовых на основе данных MODIS по результатам учетов в 2007 году
| Систематическая ошибка | 0.5 особей/м2 |
|
Среднеквадратическая ошибка
|
1.2 особей/м2 |
В основе прогноза лежит разработанная в рамках проекта трофическая математическая модель локальной миграции скоплений саранчовых
Сравнение по датам результатов моделирования миграции саранчи на о.Мадагаскар с наблюденными данными
«Разработка методики картирования просадок на территории Санкт-Петербурга по данным космических радиолокационных съемок и повторных нивелировок». 2008 г.
(В.И Горный, С.Г.Крицук, И.Ш.Латыпов, А.Г.Оловянный, А.А.Тронин. Знакопеременные вертикальные движения земной поверхности по данным космической радиолокационной съемки (на примере Санкт-Петербурга). Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов. Сборник научных статей. Учреждение Российской академии наук Институт космических исследований РАН. Том 7, №2, М. ОО «До Мира» 2010 г. СС. 321-332. ISSN СС. 2070-7401. http://d33.infospace.ru/d33_conf/sb2010t2/321-332.pdf)
С целью повышения эффективности средств, направляемых на контроль, использование и охрану памятников архитектуры, методом космической радиолокационной дифференциальной интерферометрии (КРДИ) и космической радиолокационной интерферометрии с постоянными отражателями (КРИ ПО) в масштабе 1:10 000 (детальность - 30 м) подготовлены электронные карты вертикальных деформаций поверхности зоны охраны объектов культурного наследия центра Санкт-Петербурга за последние 10 лет. Использованы цифровые материалы съемки, полученные голографическими радиолокаторами спутников ERS(SAR)-1,2 и ALOS(PALSAR). Выполнено сопоставление полученных КРДИ результатов данным с повторными нивелировками, выполненными в 1980 г. и 2003 г. Разработаны принципы районирования территории по уровню риска нарушения объектов охраны культурного наследия (ООКН). Электронные карты и карто-схемы представлены в формате, совместимом с ГИС MapInfo и переданы в информационную систему Комитета по государственному контролю, использованию и охране памятников истории и культуры Администрации Санкт-Петербурга.
Результаты позволяют судить о процессах, происходящих в подземном пространстве, о реакции подземного пространства на техногенную нагрузку и природные воздействия. Разработана методика картирования просадок на территории Санкт-Петербурга в границах зон охраны объектов культурного наследия по данным космических радиолокационных съемок.
А. Амплитуда отраженного радиолокационного сигнала. Б. Фаза отраженного радиолокационного сигнала. В. Интерферограмма. Г. Восстановленная разность фаз. Д. Изменение высоты поверхности за время между съемками.
Карта зонирования по уровню риска деформаций зданий и сооружений (по КРИ ПО, 1993г. – 1999 г. )
1. Опускание > -5 мм. 2. Изменения высот не более ±5мм. 3. Подъем > +5 мм.
4. Ср. кв. отклонение более 5 мм. 5. Зона отсутствия риска. 6. Зона риска.
7. Зона высокого риска. 8. Зеленые зоны города. 9. Здания и сооружения. 10. Улицы.
11. Акватории. 12. Границы зоны охраны объектов культурного наследия - ОЗ.
Мониторинг теплопотерь городов
Особенностью экономики СССР была чрезвычайно низкая стоимость энергии. Поэтому вопрос об энергосбережении в то время не был актуальным. В результате перехода Российской Федерации на новую экономическую систему стоимость энергии быстро приблизилась к мировому уровню, что сделало проблему энергосбережения чрезвычайно острой.
Известно, что техническое состояние систем энергоснабжения определяет уровень энергоэффективности. В свою очередь, аварии систем городского энергоснабжения являются одним из факторов, влияющих на экологическую безопасность населения. За прошедшее десятилетие произошло множество таких инцидентов. Подобные аварии приводят к повреждениям городской среды, травмам и гибели жителей городов в результате прорыва теплоносителя из подземных теплопроводов, отключению отопления и электричества в домах.
Современная стратегия энергосбережения в городах включает в себя несколько уровней дистанционного мониторинга энергопотерь:
- измерение городских (районных) энергопотерь на основе многократной инфракрасной-тепловой съемки спутниками NOAA(AVHRR) и Terra/Aqua(MODIS);
- контроль технического состояния подземных теплопроводов и линий электропередач тепловой и ультрафиолетовой аэросъемкой;
- инфракрасный энергетический аудит жилых домов, промышленных зданий, систем электроснабжения и экономическая оценка энергопотерь;
- разработка рекомендаций по снижению энергопотерь и повышению уровня экологической безопасности населения городов.
Разработана технология картографирования теплопотерь городов на основе многократной тепловой космической съемки спутниками NOAA(AVHRR) и Terra/Aqua(MODIS). Результатом являются карты теплопотерь (Вт/м2). Технология апробирована на примере Санкт-Петербурга, Хельсинки, городов Ленинградской области.
1. –дороги; 2. – границы районов теплоснабжения; 3. – зеленые зоны; 4. – промышленные зоны; 5. – теплоцентрали – а, котельные – б; 6. – жилые массивы; 7. – лесопарки; 8. – отсутствие данных; 9. – акватории.
Таблица. Сравнение энергоэффективности Санкт-Петербурга и Хельсинки по данным тепловой космической съемки
| Характеристика | Санкт-Петербург | Хельсинки |
| Энергопотери, МВт | 1190 | 70 |
| Удельные энергопотери на одного жителя , Вт/чел. | 240 | 570 |
| Удельные энергопотери на единицу площади, Вт/м2 | 4.0 | 0.4 |
| Потенциал энергосбережения (энергопотери/полный тепловой поток),% |
24 | 8 |
• Энергопотери Санкт-Петербурга в 1996 г. составили 1190 МВт, что эквивалентно экономическим потерям в $150 000 000 (в ценах 1996 г.).
• Если Санкт-Петербург (потенциал энергосбережения 24%) достигнет энергоэффективности Хельсинки (потенциал энергосбережения 8%), то ежегодно будет экономится $100 000 000.
• Эти данные позволяют с экономических позиций разработать стратегию энергосбережения.
Создан авиационный комплекс для авиационного мониторинга технического состояния подземных теплотрасс. Технология съемки и обработки результатов доведена до производственного уровня.
Комплекс включает в себя:
• Отечественный авиационный тепловизор “Малахит” с цифровой регистрацией, установленный на гироплатформу;
• Цифровую видеокамеру видимого диапазона сверхвысокого разрешения;
• Систему управления комплексом и контроля качества прохождения маршрутов во время проведения аэросъемки;
• Навигационную систему, базирующуюся на высокоточном приемнике GPS.
Навигационная система авиационного комплекса позволяет спланировать маршруты аэросъемки и выдерживать их во время полета с целью последующего создания единой цифровой тепловой мозаики территории.
Результатом, передаваемым Заказчикам является CD диск, на котором записаны: - приведенное к карте цифровое тепловое изображение территории города; - каталог аномалий на подземных теплотрассах; - отчет.
Существующие планы подземных систем теплоснабжения часто не соответствуют действительности или утеряны, что требует их актуализации.
В результате дистанционного контроля формируется каталог и схема аномалий.
Электронная карта тепловых аномалий на подземных теплотрассах (красные точки), . Выборг, Ленинградской области
Измерение теплопотерь на подземных теплотрассах
Для повышения энергоэффективности необходимо знание погонных теплопотерь (Вт/м) на подземных теплотрассах. Это выполняется с помощью наземной радиометрической съемки.
Сравнение теплопотерь на различных подземных теплотрассах ( радиометрическая съемка)
| Диаметр прямой и обратной труб | Погонные теплопотери, Вт/м | ||
|---|---|---|---|
| Теплоизоляция | Отношение:старая/новая | ||
| Старая: Азбесто-пенобетон |
Новая: Пенополиуретан |
||
| 100 мм | 120 | 50 | 2,4 |
| 150 мм | 200 | 80 | 2,5 |
| 200 мм | 105 | 75 | 1,5 |
| 500 мм | 60 | 30 | 2,0 |
Переносным тепловизором измеряется температура поверхности зданий. По этим данным рассчитывается количество теряемого тепла (Вт) и сравнивается с нормативными данными. 
Дом, построенный из силикатного кирпича.
А. Фото «глухой»стены дома. Б. Температурная карта этой стены. Видны области (желтый и красный цвета) дополнительных теплопотерь в местах размещения батарей водяного отопления с внутренней стороны стены (показаны стрелками, материалы ООО «ТТМ»)
Тема: «Изучение ареалов аэротехногенного загрязнения крупных городских и промышленных агломераций». 2007-2009 гг.
(А.А. Тронин, С.Г. Крицук, И.Ш. Латыпов. Диоксид азота в воздушном бассейне России по спутниковым данным. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2009. Т. 2. № 6. С. 217–223. http://d33.infospace.ru/d33_conf/2009,2/217-223.pdf )
Спутниковая съемочная система OMI позволяет регистрировать концентрацию диоксида азота в атмосфере. Диоксид азота выделяется в атмосферу, в основном, при работе автомобильных двигателей. Чем выше коэффициент полезного действия двигателя, тем меньше выбрасывается в атмосферу диоксида азота.
Среднегодовое содержание диоксида азота по спутниковым данным в 2006 г. Пересчёт на наземный уровень в предельно-допустимые концентрации (ПДК)
Зависимость среднегодового загрязнения атмосферы диоксидом азота от качества автомобильных двигателей в 2008 г. по Субъектам Федерации (по данным спутника OMI)
Космический мониторинг показал, что автомобильный транспорт Москвы создает угрозу здоровью населения не только самой Москвы, но и почти по всей территории Московской области и, частично, в прилегающих Субъектах Федерации.
При том же количестве автомобилей, в Центральном регионе, где эксплуатируются, в основном, отечественные легковые автомобили загрязнение атмосферы диоксидом азота – выше по сравнению с Дальневосточным регионом, где эксплуатируются, в основном, импортные автомобили.
(Victor I. Gornyy, Sergei G. Kritsuk, Iscander Sh. Latypov. Remote Mapping of Thermodynamic Index of Ecosystem Health Disturbance. Journal of Environmental Protection, 2010, 1, pp. 242-250. http://www.scirp.org/journal/PaperInformation.aspx?paperID=2614 )
Выполнен анализ методологий количественной оценки реакции экосистем (ЭС) на антропогенную нагрузку (АН). Сделан вывод, что по экономическим причинам микроскопический подход, требующий детального описания множества характеристик состояния ЭС, не реализуем в практике экологического мониторинга. Показано, что перспективным является изучение реакции термодинамических характеристик ЭС на АН в рамках макроскопического подхода. Теоретически этот вопрос наиболее полно разработан С.Йоргенсеном и Ю.Свирежевым (S.Jorgenesen, Yu.Svirezhev, 2004), которые показали, что уровень АН на ЭС измеряется темпом прироста энтропии в ЭС. Оказалось, что эти аналитические выражения без перехода на микроскопический уровень невозможно использовать для дистанционного картографирования термодинамической реакции ЭС на АН.
Исходя из законов сохранения предложен термодинамический индекс нарушенности экосистем (ТИНЭ) - IT:
Как следует из уравнения ТИНЭ есть доля ( ) эксергии поглощенной ЭС солнечной радиации ( ), расходуемая на парирование воздействия АН. Правая часть уравнения позволяет рассчитать ТИНЭ по данным дистанционных (авиационных или спутниковых) измерений.
Разработанная методика дистанционного картографирования ТИНЭ апробировалась на Уральском тестовом полигоне (УТП).
|
Карта вегетационного индекса (NDVI), построенная |
|
 |
 |
|
|
Карта ТИНЭ для территории УТП по данным спутниковым съемок |
Сравнение чувствительности к воздействию АН нормализованного ТИНЭ и NDVI (на примере г. Карабаш на территории УТП) |
|
|
1. Буроугольный разрез Коркино. |
1. Нормализованный ТИНЭ: . |
Разработанная методика дистанционного картографирования ТИНЭ лежит в русле макроскопического подхода и является значительно более простой и менее затратной при выполнении спутникового мониторинга реакции ЭС на воздействие АН, чем микроскопический подход, требующий расчета большого количества индексов и их последующей генерализации.
Особый интерес, представляет более глубокое изучение реакции растительности на воздействие ионизирующих излучений.
Оценка возможностей применения гиперспектральной аэросъемки для решения задач экологической безопасности
(Б.В.Шилин и др. Опыт создания и эксплуатации отечественных видеоспектрометров и перспективы их использования на малых космических аппаратах. 7-ая Всероссийской конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса» М. 16-20 ноября 2009 г. ( http://conference.transparentworld.ru/docs/materials/011209/Posters/kislitskiy.pdf )
Марков А.В., Шилин Б.В. Проблемы развития видеоспектральной аэросъёмки. Оптический журнал, т.76, №2, 2009.
Б.В.Шилин, В.Н. Груздев, В.М. Красавцев, А.В. Марков, К.Н. Чиков. Действующие образцы видеоспектрометров для малого космического аппарата. Региональная экология. №3. 2010.
Б.В.Шилин. Оценка экологических характеристик акваторий по данным видеоспектральной аэросъёмки. Региональная экология. №3. 2010.)
Стенд для настройки оптико-электронных систем дистанционного зондирования.
Б.В.Шилин, В.Н. Груздев, С.А. Плахов, В.Н. Суриков. Дистанционное наблюдение Земли в ультрафиолетовом диапазоне. Тезисы доклада. Материалы У11 научно-техническая конференция «Системы наблюдения, мониторинга и дистанционного зондирования Земли», Адлер, 13-17 сентября 2010. М. 2010.
Экспедиции лаб дистанционных методов мониторинга
Экспедиционные исследования особенностей энергообмена в экосистемах Соловецкого архипелага и Кенозерского национального парка. 2004 г.
Горный В. И. и др. Верификация результатов дистанционного геотермического метода при изучении природы формирования азональной экосистемы Большого Соловецкого острова. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов. Сборник научных статей. Выпуск 6. Том II. –М.: ООО «Азбука – 2000», 2009. СС. 36-45. http://d33.infospace.ru/d33_conf/2009,2/36-45.pdf
Слева-направо: С.Д.Петров, В.И.Горный, Л.П.Романюк, И.Ш.Латыпов.
Экспедиция на Соловках. Июль, 2007 г.
Слева направо: В.В.Кулибаба, Т.Е. Теплякова, И.К Калинина, С.Д.Петров, А.А.Тронина, Е.Р. Тронина, И.Ш.Латыпов, А.Н.Соболев – сотрудник Соловецкого музея – заповедника, В.И.Горный – нач. экспедиции, А.К.Дертев – зам. Директора ВНИГРИ, И.В.Токарев – сотрудник Санкт-Петербургского отделения Института геоэкологии РАН, А.И.Токарева, Петрова и Д.С.Петров – Ген. Директор ООО «ТТМ», А.А.Тронин.
Изучены особенности термики «холодных» и «теплых» озер на Б.Соловецком острове. Выполнены экспедиционные исследования в Лешмозерской части Кенозерского национального парка в пределах двух контрастных по ночной температуре земной поверхности областей, закартированных на основе тепловой космической съемки спутником NOAA(AVHRR). Выявлено, что «нагретая» область характеризуется значительным количеством неморальных видов растительности и занчительно большим биоразнообразием по сравнению с «холодной» областью. Выполнен анализ истории заселения этого края, который подтвердил выводы, полученные при экспедиционных исследованиях. Начаты экспедиционные исследования в районе п. Советский Выборгского района Ленинградской области, где на берегу Финского залива находятся дача семейства Нобелей, характеризующаяся большим количеством интродуцированных южных видов растений, несколько особо охраняемых территорий и в непосредственной близости от них целлюзно-бумажный комбинат «Выбргская целлюлоза». Выполнены ботанические исследования, отбор проб на химический анализ.
Карта Ленинградской области. Красной линией показан район экспедиционных исследований. Красным кружком показано расположение усадьбы Нобелей.
Марта Людвиговна Нобель-Олейникова (1881-1973) - последняя владелица имения Нобелей - Кирьола.
Марта Людвиговна Нобель-Олейникова, - известная деятельница медицины.
О ней напоминает мемориальная доска на здании бывшей факультетской хирургической клиники Санкт-Петербургского государственного медицинского университета им. академика И. П. Павлова (в 1898-1918 гг. - Женский медицинский институт).
 |
 |
| Бухта на Докторском острове | Бетонные сооружения на Докторском острове |
 |
 |
| Каменная кладка на Докторском острове | Колодец (?) на Докторском острове |
 Группа вековых лип у причала и маленькое деревце тиса ягодного Taxus baccata у стены домика на территории бывшей усадьбы Нобелей |
 |
Аллея в бывшей усадьбе Нобелей |
|
 |
 |
Каменная кладка по периметру Докторского островаБетонные сооружения на Докторском острове
