|
Каспинфо апрель 2000 |
|
Название: Материалы сети общественного экомониторинга на Каспии Главные Пункты: * Методика оценки состояния и динамики природных очагов чумы нефтегазоносных территорий Казахстана на основе дистанционного зондирования, разработанная <ЭкоБиоМедЦентром>, Алматы. Методика может быть использована для целей мониторинга антропогенных загрязнений аридных и субаридных зон. (24.04.2000) Полный Текст Материалы сети общественного экомониторинга на Каспии МАТЕРИАЛЫ СЕТИ ОБЩЕСТВЕННОГО МОНИТОРИНГА НА КАСПИИ. Оценка состояния и динамики природных очагов чумы и других зоонозных инфекций нефтегазоносных территорий Казахстана на основе дистанционного зондирования Шейкин А.О., Жалмухамедова Ж.Д. Независимый Исследовательский "ЭкоБиоМедЦентр", Алматы Введение. Современная технология поисков, разведки, освоения и эксплуатации залежей нефти и газа оказывают неблагоприятные воздействия на ландшафты. Утечки газов, разлив нефти и буровых растворов приводят к широкомасштабным, часто необратимым трансформациям природных структур во всех средах, испытывающих техногенную нагрузку. По имеющимся данным, очаги чумы имеют положительную векторность по отношению к антропогенным, техногенным ландшафтам, и связаны прежде всего с физическими характеристиками природных объектов (колебание уровня грунтовых вод, состояние растительного покрова и др.). Учитывая огромные размеры геокомплексов, подверженных негативным техногенным воздействиям, оперативный контроль за динамикой экологической ситуации в районах нефтегазовых месторождений должен, несомненно, базироваться на широком использовании дистанционных методов изучения окружающей среды. Для повышения эффективности мониторинга очагов чумы в нефтегазоносных регионах необходимо внедрение новейших способов геохимического зондирования, предусматривающих, в частности, применение микроволновой аппаратуры. В рамках проблемы охраны окружающей среды, биологическое разнообразие традиционно изучается на популяционно-видовом, биоценотическом и биосферном уровнях. Для разработки эффективных способов определения границ, обнаружения новых участков и очагов чумы необходимо, в частности, исследовать критические уровни разнообразия, за которыми следует потеря устойчивости биосистем. Оценка критических уровней на популяционно-видовом уровне охватывает изучение динамики численности популяции, границ ареалов распространения, допустимых диапазонов изменения факторов среды обитания и др. Среда обитания: состояние растительного покрова (площадь проективного покрытия, интенсивность вегетации, запас растительной биомассы), уровень грунтовых вод, температура среды и др. Ареал распространения и численность популяции выявляются на основе корреляционных связей между этой численностью и факторами среды, классифицируемыми с помощью подспутниковых наблюдений. Все приведенное выше в особой степени касается региона Каспия. Именно здесь экологические особенности территории и характер нефтеразработок, свойства нефти представляют сложную, в принципе, неразрешимую пока проблему - сохранение экологической стабильности в этом районе видится достаточно проблематичным. Нами, в рамках, поисковой тематики, разработан и апробирован способ экологического ситуационного мониторинга - в области обеспечения эпидемиологического благополучия. Ниже приведено предварительное описание проведенной работы. Для разработки современных методов дистанционной индикации биосферы решающее значение имеет количественное выражение зависимости между оптическими характеристиками экосистем, измеренными с самолетов, спутников и свойствами отдельных элементов экосистем: растительности, почв, животного мира. Цель работы: Разработать методологию и методические подходы по обнаружению очагов чумы и аналогичных по природно-очаговой этиологии инфекций аридных, субаридных районов Казахстана на основе способов дистанционного зондирования. В связи с этим решались следующие задачи: 1.Полевое обследование тестового полигона: выявление оптической однородности ландшафтов; изучение спектральной яркости различных объектов земного покрова; наблюдения актинометрические, метеорологические, почвенные; сбор данных на химический анализ почв, водную вытяжку и т.п.; 2. эпизоотологическое и эпидемиологическое обследование природноочаговых территорий; ретроспективный анализ материалов по состоянию динамики природных очагов чумы и других инфекций; 3. точная координатная привязка ареалов распространения с помощью прибора глобального спутникового позиционирования (GPS); 4. компьютерная обработка данных полевых исследований на основе анализа спектральной яркости различных объектов и аэроснимков; 5. Разработка методов создания картографических моделей ареалов распространения инфекций. По своей природе и сущности, методам и объектам изучения эпидемиология неразрывно связана со средой обитания /1/. На возникновение и течение эпидемий, эпидемического и эпизоотического процессов (главным образом, на механизм передачи инфекции) при всех инфекционных болезнях в огромной степени воздействуют, кроме социального фактора, условия конкретной географической среды (метеорологические факторы, географическая широта местности, климат, фауна, флора и т.д.) /2, 3/. Мы придерживались концепции Е.Н. Павловского/4/, который с учениками создал стройное учение о природной очаговости трансмиссивных болезней, суть которого заключается в том, что инфекционные болезни имеют природные резервуары возбудителей среди диких животных (преимущественно грызунов и птиц), постоянно подверженных эпизоотиям. Животные восприимчивые к болезни, её возбудитель и переносчик являются сочленами особой географической категории - биоценоза, связанного с определенным биотопом, т.е. участком среды обитания животных, характеризующимся однородными экологическими условиями. Эти отношения сложились независимо от человека в процессе эволюции организмов в определенных условиях среды, в которых создаются природные очаги инфекции в виде участков земной поверхности, где циркуляция возбудителя в существующих условиях осуществляется неопределенно долгое время. Из этого вытекает основной закон эпидемиологии о том, что некоторые зоонозные болезни встречаются лишь в определенных географических ландшафтах. Аппаратурные средства и условия проведения эксперимента: в настоящей работе рассматриваются результаты аэросьёмок и контактных измерений, полученные в рамках эксперимента #4 миссии AMPS (Airborne Multisenso Pod Sistem - самолетная многодатчиковая контейнерная система) Министерства энергетики США в Казахстане в 1997 г. Цель этой миссии заключалась в использовании данных, полученных с разведывательного самолета ВВС США Орион P-3 для мирных целей и передачи технологий дистанционного зондирования Казахстану. Аэроизмерения включали: прием и регистрацию электромагнитной энергии отраженного и собственного излучения земной поверхности с помощью MSS (разработка Daedalus США), спектральный диапазон 0,42 - 5,5 мкм. Метрическая измерительная камера высокого разрешения RC-30 (разработка Daedalus США). Угловое поле 93°, камера кадровая с одним объективом, фокусное расстояние 6 дюймов (150м); емкость пленочной кассеты составляет 400футов (120м); пленка - 9 дюймов (23м) с квадратным форматом. Аэрокосмический формирователь изображения, принимающий данные в видимой и ближней ИК части спектра CASI (разработка ITRES); спектральный диапазон 420-930 нм; регистрация данных: 8 мм магнитная пленка емкостью 2 Гбайт/ 2 часа. Контактные измерения спектрального распределения энергии производились с помощью спектрометров: SD-FR (разработан Daedalus США); диапазон измерений 350-2500 нм, разрешение 1м; PS-2 (разработка Texac Instrument США); диапазон измерения 340-1070 нм, разрешение 0,5-1,4 м. Спектрометр C-S (разработка России); диапазон измерения 350-2100 нм, разрешение 5м. Точки измерения коэффициента спектральной яркости на местности зафиксировали прибором глобального спутникового позиционирования GPS, кроме того, с его помощью получены также данные по дополнительным точкам для геокоррекции. Актинометрические измерения осуществлялись стандартной аппаратурой используемой в сети станции для режимных наблюдений (прямая, рассеянная, отраженная радиация и радиационный баланс). Метеорологические измерения: температура воздуха, влажность, температура почвы по глубинам, влажность почвы (весовым путем и водная вытяжка). Фиксировалась облачность. Производилось ландшафтное описание и проективного покрытия. Описание почвенных профилей. Взятие проб на химический анализ. Полевое обследование эпизоотологического и эпидемиологического состояния территории. Космический сегмент: данные по электромагнитному излучению отраженной Землей солнечной радиации. МСУ-СК (разработка России), диапазон 500-1260 нм, поле захвата 600км Для разработки методов оценки и обнаружения очагов чумы на основе данных дистанционного зондирования (цифровой, контактной, аэро и космоинформации), как эталонная площадка и в качестве модельного участка нами выбран полигон "АКСУ" (Джансугуровский район Алматинской области Республика Казахстан) Обсуждение результатов экспериментальных данных: Объектом изучения служили различные по использованию сельскохозяйственные земли. Под пропашными культурами (зерновые, озимые и яровые) заняты относительно небольшие территории. Большая часть исследуемого региона представлена пастбищами на песчаных бугристых и бугристогрядовых равнинах; на чуротных и сазовых урочищах, по долинам стока, а также на возвышенной денудационной равнине, расположенной к западу от мелкосопочного поднятия Ушкара. - Произведена обработка данных сканера Daedalus AMS 3000 производящего сканирование в 6-ти спектральных каналах. Обработка данных проводилась в программе ERDAS Image 8.2 - Произведена геометрическая коррекция снимка (мультиспектрального изображения), полученного со сканера Daedalus в цифровом формате ( проекция географическая, создана WGS - 84). Классификация методом минимальных дистанций на основе компьютерного анализа спектральной яркости различных объектов. На основе тематических карт было выделено для одного фрагмента несколько доминирующих типов подстилающей поверхности различных сочетаний и с разной встречаемостью; - При классификации подстилающих поверхностей принимались во внимание, главным образом, их физиогномичность, морфология и те элементы внешнего строения, которые получают непосредственные отражения при дистанционной съемке видимой и в ближних областях спектра; - Учитывалась стуктура каждого типа подстилающей поверхности (процентное содержание составляющих их более мелких элементов); - Для сопоставления использованных данных по КСЯ (коэффициент спектральной яркости) подбирались результаты измерений, выполненные при высотах солнца 30° - 40° при малооблачных условиях для сходных физических характеристик поверхности; - Приведенные данные получены в результате контактных измерений, когда аппарат был нацелен прямо в надир, где вытянутость индикатрисс отражения типов поверхности мало сказывается. В дальнейшем возможно уточнение (при составлении базы данных). По данным сканера Daedalus AMS 3600 были выявлены следующие характерные площади: А - площади с редкой растительностью и мелкозернистой до глинистой поверхности без рельефа. Они обозначены фиолетовым цветом на обработанных сценах в искусственных цветах; В - более старые (неподвижные) барханы, с более густой растительностью, обозначены более "теплыми" красно-коричневыми пятнами; С - высохшие озера с трещиноватой глинистой поверхностью и очень редкой растительностью; Д - незакрепленные барханы с редкой растительностью, обозначены светло-желтым цветом. Причиной этих пятен, по-видимому, является выбивание пастбища скотом вокруг колодцев и селений. Совместные исследовательские работы на полигоне АКСУ выявили возможность определения дифференцируемых признаков коррелирующих с обитанием ряда видов грызунов - носителей чумы и других инфекций. Не претендуя на полноту ответа (работа по классификации спектральной яркости различных объектов продолжается) можно сказать о видовой приуроченности грызунов. Большие песчанки тяготеют к песчаным массивам; гребенщиковые - к понижениям, пойменным участкам; краснохвостые - к глинистым почвам. Столь же четко прослеживается приуроченность к типам растительности (по питанию грызунов). Большие песчанки по данным съемки обитают на участках с лугово-степной растительностью. Так, на снимках четко прослеживается, что оптимум обитания большой песчанки приходится на участки с залеганием грунтовых вод не менее 2-2,5 м от поверхности. Для гребенщиковых и краснохвостых песчанок этот показатель менее 1,5 м. Столь же жестко регламентируются условия обитания блох - переносчиков чумы, зачастую не связанных со своими хозяевами - грызунами по видовой специфичности. Заключение: Выполненные исследования показали возможность определения дифференцируемых признаков коррелирующих с обитанием ряда видов грызунов - носителей чумы и других инфекций. Дальнейшие работы должны включать исследования, связанные с созданием достаточно полной с экологической точки зрения системы классификации среды обитания грызунов (носителей чумы, экологических классов). Совершенствование методологии классификации, прежде всего в рамках создания эффективного интерфейса между классами, оптимального комплементного использования аэрокосмических и контактных измерений для документирования параметров среды обитания на большой территории. С учетом значительного сходства изученной территории с таковыми на северо-востоке Прикаспия не вызывает сомнения применимость предлагаемого нами способа для проведения экологического мониторинга и в этом регионе. Литература 1. Тарарин Р.А. Место и значение медико-географических и экологических исследований в эпидемиологии. // Материалы Х Всероссийской конференции по медицинской географии с международным участием, Санкт-Петербург.- 1999, С. 42 - 47 2. Шейкин А.О., ПолкановА.Ю., Жалмухамедова Ж.Д., Северская С.М., Сыздыков М.С., Дмитровский А.М. К вопросу о возможности применения дистанционного зондирования в медицинской географии. // Материалы Х Всероссийской конференции по медицинской географии с международным участием, Санкт-Петербург.- 1999, С. 106 -107 3. Шейкин А.О. Возможность описания ценоза чумы как саморегулирующейся системы при современном уровне знаний о нем. // Проблемы эволюции открытых систем.- Алматы: Дайк-Пресс, 1999.- С. 228 - 237 4. Павловский Е.Н. Природная очаговость трансмиссивных болезней в связи с ландшафтной эпидемиологией зооантропонозов.- М.-Л.: Наука, 1964. - 457 с. Резюме Дистанционное зондирование очагов чумы и аналогичных по природноочаговой этиологии инфекций аридных и субаридных районов Республики Казахстан. Представлены результаты экспериментальных контактных измерений и дистанционного зондирования, проведенные на подспутниковом полигоне АКСУ. Определена возможность выявления дифференцируемых признаков, коррелирующих со средой обитания ряда видов грызунов - носителей чумы и других инфекций. Andrei O. Scheikin, Head of Laboratory of Epidemiological and Social Ecology, Ph. D. in Biology scheikin@katehgr.almaty.kz |