IV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2012

Магистральные газопроводы являются сооружением повышенной опасности и требуют постоянного контроля для предотвращения аварий, которые сопровождаются значительным негативным воздействием на экосистему, материальным ущербом. При этом даже безаварийная эксплуатация приводит к изменениям окружающей среды, в районе прохождения газопроводов. В виду охвата больших площадей территории России газодобычи, транспортировки, хранения и переработки, невозможно контролировать экологическую ситуацию существующими локальными или аэромобильными средствами. В этой связи, только космические данные, получаемые регулярно, охватывающие огромные площади, позволяют получать оценку экологического состояния исследуемой территории.

Целью данной работы является исследование космических снимков для выявления особенностей различных изменений в экосистеме за определенный промежуток времени.

Эксплуатация газовых магистралей влечет за собой интенсивный выпуск метана, который является основным парниковым газом (в 23 раза сильнее влияющий на климатообразующие факторы, чем углекислый газ). Вторым негативным фактором является окисление метана до формальдегида, который является качественной характеристикой поступления метана в атмосферу. Результатом воздействия формальдегида на растения является стрессовая ситуация, когда угнетаются синтетические процессы, и, соответственно, уменьшается содержание хлорофилла в листьях растений.

Для выявления изменений содержания хлорофилла в листьях (а именно выявление воздействия газопровода на окружающую среду) с течением времени используется нормализованный вегетационный индекс NDVI (Normalized Difference Vegetation Index - это отношение разности интенсивностей отраженного света в инфракрасном и красном диапазонах спектра к их сумме). Зеленая область спектра характеризует поглощение солнечной радиации хлорофиллом.

В данной работе были использованы снимки Томской области спутника MODIS за период 9.01-11.12 2011 года. С помощью языка программирования Python реализован алгоритм выявления изменений двух снимков (Рис. 1, Рис. 2), полученных в разное время.

Результат обработки разновременных снимков показан на рис. 3, а на рис. 4 изображено кластеризованное изображение, позволяющие наблюдать за областями, в которых за данный промежуток времени произошли изменения. Эти изменения нами будут связываться с типами поверхности, типами почв, где произошли изменения и другими источниками информации о поверхности Земли и атмосфере.

Данный алгоритм обработки данных MODIS ляжет в основу разработки информационно-аналитической гео-информационной системы (ГИСИА), которая позволит накапливать, отображать, преобразовывать и анализировать спутниковую информацию с целью оценки экологической обстановки в районе действия нефтегазового комплекса Западной Сибири. С одной стороны, оценка экологической ситуации относится к производственному процессу, результаты которого определяют организационные и управленческие решения. С другой стороны, экологическая обстановка является мерой безопасности, которая определяет непрерывную работу газотранспортной системы.

Научный руководитель - д-р техн. наук М. Ю. Катаев