Использование космоснимков в решении экологической проблемы

Автор: Ибрагимова Гузель Фархатовна

Организация: МАОУ «Гимназия №1»

Населенный пункт: Республика Башкортостан, г. Стерлитамак

Автор: Музафарова Елизавета

Организация: МАОУ «Гимназия №1»

Населенный пункт: Республика Башкортостан, г. Стерлитамак

Содержания

Введение

Основная часть

1. Цивилизация и экологические проблемы

1.1. Причина возникновения экологической проблемы вокруг

города

1.2. Источники загрязнения на полигонах ТБО и свалках

1.3. Какова опасность существования свалок

2. Использование космоснимков в решении экологической

проблемы

2.1. Способы выявления мест расположения полигонов ТБО

и свалок

2.2. Метод дешифрирования и компьютерная программа

Google Earth

2.3.Выявление мест размещения несанкционированных

свалок в окрестностях города Стерлитамак. Мониторинг

3. Карта Стерлитамакского района с размещением

обнаруженных свалок

Заключение

Список литературы

Приложения: космоснимки

«Встал утром, умылся, приведи в порядок себя и свою планету»

Антуан де Сент-Экзюпери

 

Введение

Актуальность исследования.

Воздействие ТБО на окружающую среду не заканчивается после их захоронения даже на подготовленных полигонах. Окружающая среда будет подвергаться отравляющему влиянию мусора в течении сотен лет. Это "экологическая мина замедленного действия", с основными последствиями воздействия которой столкнутся наши потомки. Задача выявления, картографирования, мониторинга мест складирования различных видов отходов — одна из наиболее актуальных в сфере охраны окружающей среды. С одной стороны, это связано с серьезным негативным воздействием свалок на все компоненты ландшафта за счет физического, химического, биологического загрязнения, а также ухудшением качества жизни населения за счет резкого снижения эстетической ценности природных комплексов и возрастания техногенных рисков. С другой стороны, это обусловлено все большей актуальностью проблемы на фоне длительного отсутствия контроля в этой сфере, резкого снижения экологической культуры населения, возросшего уровня производства и потребления, что вместе с бурным развитием композиционных, строительных и упаковочных материалов делает проблему стихийных свалок одной из наиболее острых.

 

Цель исследовательской работы

Выявление мест размещения свалок, полигонов ТБО с помощью компьютерной программы Google Earth и дешифрирования космоснимков. Современные геоинформационные технологии и снимки, полученные из космоса - эффективный инструмент борьбы со свалками. Они позволяют оперативно их обнаруживать, определять тип мусора

Объект исследования

Несанкционированные свалки, полигоны ТБО

Предмет исследования

Космоснимки компьютерной программы Google Earth

Гипотеза исследования

Многие свалки известны всем местным жителям, они видны с дорог, по которым все ездят. Но много других свалок расположены так, что их редко кто видит: в лесу, на полянах, среди кустарниковых зарослей, среди полей и т.д. И таких свалок гораздо больше, чем свалок, хорошо известных. Для выявления этих свалок можно воспользоваться космоснимком, т.к. сверху видно то, чего не увидишь, находясь на земле.

Возможно, проблема существования свалок и полигонов ТБО в течении последних лет была решена, ведь прошедший 2017 год был по указу президента России учрежден Годом экологии.

Однако при изучении текущей обстановки выяснилось, что проблема существует и требует дальнейшего разрешения.

Задачи исследовательской работы

1. Изучить космоснимки компьютерной программы Google Earth

2. Произвести дешифрирование на предмет наличия полигонов ТБО, свалок

3.Осуществить мониторинг выявленных площадей, занимаемых свалками, по годам, когда были сделаны космоснимки и определить степень изменения размеров с течением времени

4. Привлечь внимание общественности к проблеме загрязнения окружающей среды ТБО

5. Составить дальнейший план по решению экологической проблемы

Практическая значимость исследовательской работы заключается в том, что результаты исследования могут быть использованы для решения экологических проблем, связанных с ТБО. Несанкционированные свалки по своей сути — очень многочисленные, крайне пространственно распределенные и, в основном, небольшие по площади объекты. Вокруг одного поселка городского типа может располагаться от нескольких десятков до полутора сотен мест несанкционированного размещения твердых отходов. Вокруг городов это число возрастает на порядок. В связи с этим полный наземный контроль связан с огромными финансовыми, временными, человеческими затратами, а во многих ситуациях просто невозможен.

В таких условиях государственным органам остается осуществлять выборочный, единичный контроль и реагировать на конкретные сигналы. Как следствие — нет общей информационной картины во времени и в пространстве, трудно оценить сложность проблемы в целом, разработать исходя из реальной ситуации полный комплекс мероприятий по очистке, рекультивации, профилактике возникновения несанкционированных свалок

Практически единственным источником информации, дающим полную, актуальную, оперативную картину проблемы и при этом минимизирующим финансовые, временные, трудовые затраты для решения данной проблемы, являются современные данные дистанционного зондирования Земли из космоса.
 

1. Цивилизация и экологические проблемы

1.1. Причина возникновения экологической проблемы вокруг города

Изменения в нашем образе жизни, рост потребления при быстром росте производства, выпуск товаров ширпотреба, не рассчитанных на долгую службу, рост расходов на упаковку товаров и ее усложнение, переключение промышленности на выпуск предметов одноразового пользования - все эти факторы ведут к увеличению общей массы мусора. Ежегодно каждый городской житель выбрасывает от 200 до 400 килограммов, или около 2 м³ твердых бытовых отходов. Возле каждого города с населением 1 млн. человек ежегодно образуется до двух миллионов кубических метров твердых бытовых отходов (ТБО). То есть, каждые 15-20 лет вокруг каждого города образуется свалка площадью до 30 - 40гектаров. Положение усугубляется тем, что вместе с пищевыми отходами, бумагой, стеклянной, полимерной, и металлической тарой, выбрасываются разбитые ртутьсодержащие люминесцентные лампы и термометры, лекарства с просроченным сроком годности, тара с остатками лаков, красок, ядохимикатов и т.п. Все это под видом обычных малоопасных бытовых отходов вывозится на свалки, которые обычно устраивают в оврагах, выработанных карьерах, и прочих неприспособленных для этого местах, что совершенно недопустимо с эколого-гигиенической точки зрения.

 

1.2. Источники загрязнения на полигонах ТБО и свалках

Основными источниками загрязнения окружающей среды, образующимися на полигонах ТБО являются фильтрат-сложная и неоднородная по химическому составу жидкость, возникающая в результате инфильтрации атмосферных осадков, концентрирующаяся в основании полигона и имеющая ярко выраженный неприятный запах.

Свалочный газ, который образуется в результате брожения отходов в теле полигона и является результатом жизнедеятельности анаэробных организмов (большинство гельминтов-класс сосальщики, ленточные черви, круглые черви, например, аскариды. Основной состав свалочного газа – это метан (40 - 75%) и диоксид углерода (30 - 45%). Эти газы относятся к парниковым газам. Помимо этого, свалочный газ содержит большое количество токсических органических соединений, которые и являются источником неприятного запаха. Каждый год из одной тонны ТБО образуется 4 - 5 м³ свалочного газа. При скоплениях свалочного газа формируются пожаро- и взрывоопасные условия как на самих полигонах ТБО, так и в расположенных вблизи них зданиях и сооружениях. При самовозгораниях ТБО образуются токсичные вещества, в том числе, диоксины.

1.3. Какова опасность существования свалок

Известно много случаев отравлений при техобслуживании заглубленных инженерных коммуникаций неподалеку от полигонов ТБО, в том числе, с летальными исходами. Так же, свалочный газ оказывает губительное воздействие на растительность. Помимо этого, полигоны ТБО представляют санитарную опасность, так как являются благоприятной средой для жизни патогенной микрофлоры (туберкулез, дизентерия, брюшной тиф и прочее), а так же, паразитической фауны, переносчиков инфекционных заболеваний грызунов и мух.

 

2. Использование космоснимков в решении экологической проблемы

2.1. Способы выявления мест расположения полигонов ТБО и свалок

Поиск свалок на космоснимках начала с того, что нашла на снимке известные мне населенные пункты и посмотрела, как выглядят известные свалки на космоснимке. Обычно свалки расположены где-то за населенным пунктом, около животноводческих ферм, на пустырях. На космоснимках свалки выглядят как светлые пятна, но пятна не равномерной светлой окраски, а зернистой, что связано с тем фактом, что свалки всегда состоят из отдельных куч мусора, различающихся по размерам, по яркости светлого тона и т.д. Светлая окраска свалок на космоснимках связана с тем, что в составе бытового мусора преобладает бумага и полиэтиленовые пакеты.

2.2. Метод дешифрирования и компьютерная программа Google Earth

Методы , используемые при исследовании:

1) Дешифрирование космоснимков исследуемых объектов;

2) Сравнительный метод;

3) Анализ

Современные геоинформационные технологии и снимки, полученные из космоса, могут стать эффективным инструментом борьбы со свалками. Они позволяют оперативно их обнаруживать, определять тип мусора.

Дешифрирование космоснимков- один из методов изучения местности по её изображению, полученному посредством космосъёмки.

Заключается в выявлении и распознавании заснятых объектов, установлении их качественных и количественных характеристик, а также регистрации результатов в графической (условными знаками), цифровой и текстовой формах.

Используемая компьютерная программа Google Earth (Google Планета Земля) имеет важные достоинства по сравнению с другими: в ней космоснимки обновляются наиболее часто и, кроме того, в программе есть возможность просматривать снимки за разные даты, что позволяет отслеживать: какие изменения происходили с наблюдаемыми свалками в разное время.

2.3.Выявление мест размещения несанкционированных свалок в Стерлитамакском районе. Мониторинг

Несанкционированные свалки по своей сути — очень многочисленные, крайне пространственно распределенные и, в основном, небольшие по площади объекты. Вокруг одного поселка городского типа может располагаться от нескольких десятков до полутора сотен мест несанкционированного размещения твердых отходов. Вокруг городов это число возрастает на порядок. В связи с этим полный наземный контроль связан с огромными финансовыми, временными, человеческими затратами, а во многих ситуациях просто невозможен.

В таких условиях государственным органам остается осуществлять выборочный, единичный контроль и реагировать на конкретные сигналы. Как следствие — нет общей информационной картины во времени и в пространстве, трудно оценить сложность проблемы в целом, разработать исходя из реальной ситуации полный комплекс мероприятий по очистке, рекультивации, профилактике возникновения несанкционированных свалок

Практически единственным источником информации, дающим полную, актуальную, оперативную картину проблемы и при этом минимизирующим финансовые, временные, трудовые затраты для решения данной проблемы, являются современные данные дистанционного зондирования Земли из космоса. Безусловно, наиболее эффективная методика мониторинга мест складирования отходов должна опираться на современные компьютерные технологии, в частности, на средства обработки данных ДЗЗ и геоинформационные системы (ГИС). Космические снимки в сочетании с выборочным наземным контролем, а также другими источниками информации (имеющимися электронными картами, цифровыми моделями рельефа), становятся основой для оперативного выявления, картографирования и мониторинга свалок.

Для мониторинга используются космические снимки сверхвысокого пространственного разрешения (0,5–1 м). К ним относятся данные со спутников WorldView-1,2, GeoEye, Pleiades-1A,1B, QuickBird, Ikonos и ряда других. Детальность и геометрическая точность этих снимков позволяют уверенно дешифрировать свалки, проводить измерения (линейные размеры, площадь), определять координаты и типы свалок (бытовые, промышленные, строительные, сельскохозяйственные, лесохозяйственные и др.).

Для свалок характерна неправильная форма, вытянутость вдоль линейных объектов — авто- и железных дорог, склонов речных долин, берегов озер и болот. Содержащиеся в свалках материалы с высокими коэффициентами отражения дают резкое повышение яркости на космических снимках — белые, светло-желтые, светло-голубые оттенки. Исключение составляют менее отражающие сельскохозяйственные, лесохозяйственные и некоторые типы промышленных свалок. Важнейший признак, отображающийся на снимках сверхвысокого разрешения, — мелкозернистая текстура (рисунок), образующаяся за счет неровностей поверхности свалок, слагаемых различными предметами. Несколько более крупная текстура характерна для промышленных и сельскохозяйственных свалок.

Для упрощения и ускорения работы по поиску свалок, а также для повышения точности их выявления по снимку на этапе дешифрирования, используются знания о возможном расположении свалок по отношению к антропогенным и природным объектам. С использованием космических снимков сверхвысокого пространственного разрешения можно визуально определять и картографировать свалки размером от 10 кв. м с очень большой степенью вероятности (до 90–95%).

Для установления фактов сокращения или увеличения площади ранее выявленных свалок, а также для контроля выполнения мероприятий по их рекультивации, очень эффективно применение изображений, сформированных из двух разновременных космических снимков на одну и ту же территорию. На таких результирующих изображениях очень контрастно выделяются именно изменившиеся в площадном отношении объекты, что гарантирует безошибочный и малозатратный мониторинг.

Необходимо продолжать мониторинг всей территории Стерлитамакского района с использованием космических снимков (в части выявления и контроля мест складирования отходов) на регулярной основе, что особенно важно для городской территории ввиду интенсивной хозяйственной деятельности.

3. Карта Стерлитамакского района с размещением обнаруженных свалок

1. file0.docx (532,3 КБ)
2. file1.pptx (19,5 МБ)

Опубликовано: 12.08.2025