VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

На территории нефтедобычи Западной Сибири происходит систематическое нарушение растительного покрова в результате механических повреждений поверхности при строительстве объектов инфраструктуры, аварийных разливов нефти и нефтебуровых растворов, пожаров, а также из-за воздействия загрязнения атмосферы при сжигании попутного газа в факелах. Данные дистанционного зондирования Земли из космоса позволяют оперативно отслеживать изменения состояния и структуры растительного покрова, в том числе на основе нормализованного вегетационного индекса (NDVI). NDVI рассчитывается по значениям коэффициентов спектральной яркости пикселей изображения в красной и ближней инфракрасной областях электромагнитного спектра. Для анализа выбран именно этот индекс, так как он имеет хорошую чувствительность к изменениям биомассы растительности и отлично подходит для того, чтобы оценивать её с количественной точки зрения. Так, густой растительности соответствует значение NDVI 0,7, разряженной – 0,5, открытой почве – 0,025, облакам – 0, снегу и льду – -0,05, воде – -0,25, искусственным материалам, как бетон или асфальт – -0,5. Оценивая данные значения на имеющихся снимках можно с уверенностью сказать о структуре исследуемой территории.

Целью данной работы является оценка изменения состояния растительного покрова на территории нефтедобывающих месторождений на основе значений NDVI.

В работе использованы тематические продукты MODIS MOD13Q1 Vegetation Indices 16-Day Global 500m, содержащие значения вегетационного индекса NDVI, усреднённого за 16 дней, предоставляемые онлайн-архивом NASA EOSDIS. Для корректного отображения данных изображения на экране компьютера значения вегетационного индекса в предоставляемых файлах хранятся с масштабным коэффициентом 10000.

Анализ изменений вегетационного индекса проведен посредством инструментария свободно распространяемой геоинформационной системы QGIS, предназначенного для расчета статистических показателей в пределах выбранных полигонов. Также в работе была использована программа Modis Reprojection Tool. позволяющая переводить продукты MODIS в форматы GEOTIFF, HDFEOS, RAW BINARY с выбором выходной проекции, размера пикселей и слоев, необходимых для перевода. Программа понадобилась для корректного перевода слоя NDVI из hdf формата в tif, с охранением синусоидальной проекции данного снимка.

Исследования проводились на 4 участках нефтедобычи в ХМАО (Усть-Балыкское, Приобское, Самотлорское месторождения) и месторождениях Томской области (Васюганская группа месторождений – Первомайское, Ломовое, Оленье, Катыльгинское, Лонтыньяхское). В качестве фонового участка выбран фрагмент территории Юганского заповедника, созданный в среде QGIS путем задания его известных координат.

Исследуемые области

Изучаемые области находятся на снимках с номерами (21,02) и (21,03) согласно схеме расположения фрагментов MODIS. Для возможности работы с растровыми и векторными данными одновременно (наложением), после загрузки снимки были переведены в систему координат векторных данных.

Посредством использования инструментария QGIS значения вегетационного индекса переведены в стандартный диапазон (от -1 до 1). После, для каждой исследуемой области рассчитано среднее значение NDVI по годам за период с 2000 по 2014 г. с интервалом в два года на основе тематических данных MODIS, полученных по снимкам с датами съемки 27.07-13.08. Данные представлены в виде таблицы.

Значения NDVI для каждой области

Область/Год	2000	2002	2004	2006	2008	2010	2012	2014
Васюганская группа месторождений	0,7534	0,7531	0,7415	0,7372	0,7412	0,7385	0,7399	0,7405
Усть-Балыкское	0,7695	0,7611	0,7647	0,7706	0,7644	0,7696	0,7641	0,7647
Приобское	0,7829	0,8116	0,7755	0,7956	0,7935	0,7766	0,7600	0,7755
Самотлорское	0,6276	0,6657	0,6847	0,6528	0,6491	0,6482	0,6500	0,6847
Заповедник	0,7704	0,7777	0,7708	0,7725	0,7660	0,7838	0,7679	0,7708

Для большей наглядности полученные средние значения NDVI по годам представлены на графиках, на основе которых построены линии трендов, отображающие характер изменения вегетационного индекса для каждой исследуемой области.

Изменение средних значений NDVI исследуемых областей по годам

Как видно из рисунка, тренды для Юганского заповедника и Усть-Балыкского месторождения идут параллельно оси х. На Усть-Балыкском месторождении половина пробуренного фонда скважин находится в простое по причине малодебитности, высокой обводнённости и по техническим причинам. Для Васюганской группы месторождений линия тренда немного падает. Стоит отметить, что на указанных трех участках величины средних значений NDVI не имеют значительных колебаний. На Самотлорском месторождении происходит возрастание индекса, что может быть связано с проводимой на данном месторождении рекультивацией земель и процессами самовосстановления. Видно, что Самотлорское месторождение имеет большую разницу по значению индекса с остальными (ниже примерно на 0,1 относительно группы других). Это вызвано наличием множества болот в составе общей площади месторождения (около 1000 км), а как описывалось ранее, значение NDVI для воды небольшое. Для Приобского месторождения, на котором ведется интенсивная добыча нефти, линия тренда падает более значительно, в основном за счет показателя 2012 г. Полученные данные показывают, что территория Приобского месторождения требует детального изучения по космическим снимкам более высокого пространственного разрешения для выявления факторов, вызвавших падение индекса в 2012 г.

Научный руководитель – канд. техн. наук О.С. Токарева

Код для цитирования: Скопировать