Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Методика комплексного использования данных аэрокосмического зондирования и гис-технологий для мониторинга линейных природно-технических систем

ВАК РФ 25.00.34, Аэрокосмические исследования земли, фотограмметрия

Автореферат диссертации по теме "Методика комплексного использования данных аэрокосмического зондирования и гис-технологий для мониторинга линейных природно-технических систем"

ЯЦШР

На правах рукописи

Бродская Ирина Александровна

МЕТОДИКА КОМПЛЕКСНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДАННЫХ АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ И ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ МОНИТОРИНГА ЛИНЕЙНЫХ ПРИРОДНО-ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Специальность - 25.00.34 аэрокосмические исследования Земли, фотограмметрия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2009

Работа выполнена в Московском государственном университете геодезии и картографии на кафедре аэрокосмических съемок

Научный руководитель: кандидат технических наук

Попов Сергей Михайлович Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Сладкопевцев Сергей Андреевич кандидат технических наук Кадничанский Сергей Анатольевич

Ведущая организация: Государственный научно-внедренческий

центр геоинформационных систем и технологий (ФГУП «Госгисцентр») Росреестра

Защита состоится « 23 » декабря 2009 г. в 40' ООчж. на заседании диссертационного совета Д.212.143.01 в Московском государственном университете геодезии и картографии по адресу: 105064, Москва, К-64, Гороховский пер., 4

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета геодезии и картографии

Автореферат разослан « » ноября 2009 г.

Ученый секретарь ¡/лЛА ^'

диссертационного совета ' /

Краснопевцев Б.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Районы севера Западной Сибири - основная топливно-энергетическая база не только Российской Федерации, но и целого ряда стран ближнего и дальнего зарубежья. На территории Западной Сибири расположены крупнейшие в стране месторождения нефти и газа, обеспечивающие более половины добычи жидкого и газообразного углеводородного сырья России. Разведка, обустройство и эксплуатация месторождений нефти и газа, с последующей транспортировкой углеводородного сырья сопровождается интенсивным прямым и косвенным воздействием на состояние природных ресурсов, полезных ископаемых, грунтов, рельефа, земельных, водных, воздушных, животного мира, растительности - что является причиной их значительных изменений и приводит к ухудшению, как экологической обстановки, так и социально-экономических условий региона.

Обеспечение надежности функционирования действующих и проектируемых магистральных трубопроводов (МТ), комплексное исследование факторов воздействия на природную срсду в результате строительства и эксплуатации технических сооружений, обеспечение условий для наиболее рационального природопользования в регионе, организация системы информационно-аналитического мониторинга - это лишь часть проблем, которая, как показывают проведенные исследования, в первую очередь требует комплексного привлечения для своего решения материалов аэрокосмического зондирования и ГИС-технологий.

Однако анализ результатов использования аэрокосмической информации показывает, что эффект от применения данных дистанционного зондирования при решении перечисленных выше задач далек от желаемого уровня. Недостаточно используются материалы аэрокосмических съемок при составлении необходимых картографических произведений и организации специализированных геоинформационных систем. Особенно недостатки такого рода ощутимы при изучении воздействия различных комплексов технических сооружений на природную среду и при проведении работ, направленных на оптимизацию природопользования. Повышение эффективности использования аэрокосмической информации при анализе состояний природно-технических систем (ПТС) линейных сооружений могло

бы способствовать принятию мер по ослаблению существующих или предупреждению возможных конфликтных ситуаций разной остроты и сложности, в первую очередь в северных районах Западной Сибири с высокой «чувствительностью» природы, а также и в других регионах Российской Федерации.

В стране создана разветвленная сеть магистральных нефтепроводов, нефте-продуктопроводов и газопроводов, соединяющих крупнейшие месторождения углеводородов с потребителями, которые проходят по территории большинства субъектов Российской Федерации и требуют постоянного мониторинга. Создание новых технологий, совмещенных с современными средствами хранения, представления и обработки информации о количественных и качественных показателях воздействия инженерных сооружений нефтегазового комплекса на окружающую среду в геоинформационных системах, обеспечивает новое качество аэрокосмического мониторинга и позволяет проводить всестороннюю оценку объектов ПТС МТ, а именно:

^ получить максимально полные и достоверные данные о степени взаимодействия инженерных сооружений с компонентами природной среды; ^ информационно обосновывать эффективность проектных решений по инженерной защите линейных объектов и окружающей среды;

предотвращать дальнейшее нарастание аварий и катастроф на МТ.

Возникающая в связи с этим необходимость установления характера взаимодействия окружающей среды с объектами обустройства, обеспечивающими добычу, переработку и транспортировку продуктов углеводородов определила объекты диссертационного исследования.

Цель и задачи исследований. Целью проведенных исследований являлась разработка методики комплексной оценки состояний природно-технических систем магистральных трубопроводов на основе данных аэрокосмического зондирования и ГИС-технологий.

В ходе исследований в интересах достижения общей цели работы решались задачи:

1. Отработка технологии обработки данных ДЗЗ средствами специализированного программного обеспечения с последующей оценкой информативности

материалов аэрокосмических съемок для целей мониторинга состояний ПТС МТ.

2. Тематический анализ территории пролегания трасс магистральных трубопроводов по условиям и последствиям взаимодействия природно-территориальных комплексов (ПТК) и технических сооружений с учетом факторов возникновения опасных процессов.

3. Оценка состояния, динамики ПТС, прогноз устойчивости и выработка рекомендаций по оптимизации расположения трасс линейных сооружений с использованием разработанных методов и математических моделей.

4. Разработка структуры и содержания базы данных специализированной геоинформационной системы для информационной поддержки мониторинга линейных ПТС.

5. Создание специализированного ГИС-проекта на исследуемый магистральный трубопровод и построение информационной математической модели (фоновое состояние, стадия строительства, стадия эксплуатации технического сооружения, прогнозирование ситуации) для целей мониторинга состояний действующих и построение прогноза на проектируемые трубопроводы.

Исходная информация и методы исследований. Исходными материалами, положенными в основу диссертации, являются результаты исследований, полученные в ходе выполнения госбюджетных работ в период 2006 - 2009 гг. В работе использовались материалы аэрокосмических съёмок на территорию п-ова Ямал и Тазовского полуострова в период 1987 - 2008 гг.

Помимо результатов собственных наблюдений и разработок в работе использованы фондовые материалы, топографические и тематические карты, и литературные источники.

В процессе выполнения работы привлекались, разрабатывались и совершенствовались методы и технологические приемы:

- анализа и обобщения материалов по теории и практике аэрокосмического мониторинга, тематического картографирования, оценки устойчивости природно-территориалыгах комплексов и геоинформационным технологиям;

- сбора, обработки и анализа данных ДЗЗ, в том числе космических изобра-

жений, полученных оптико-электронными и радиолокационными сенсорами с применением методов визуального и автоматизированного дешифрирования, а также оценки динамики природно-территориальных комплексов и прогноза их устойчивости в районах прохождения трассы трубопровода;

- составления специальных тематических карт для анализа состояний ПТС по результатам дешифрирования и интерпретации;

- обработки космических цифровых изображений с помощью программного продукта ERDAS для создания экспериментальной базы данных на участок трассы МТ;

- ввода комплексной картографической информации с преобразованием ее в векторную форму и последующей обработкой с помощью программ Mapinfo Professional и GeoMedia Professional;

- формирования прикладных информационно-аналитических ГИС-проектов на отдельные районы пролегания магистральных газопроводов (МГ) Тазовского п-ова и п-ова Ямал;

- вероятностно-аналитических оценок потенциального и фактического состояния ПТК.

Научная новизна. В результате проведенных исследований была разработана оригинальная методика комплексного использования данных аэрокосмического зондирования в составе информационно-аналитической ГИС, в основе которой реализована математическая модель описания состояния ПТС и приемы анализа результатов мониторинга линейных природно-технических систем для оценки состояния и прогнозирования их дальнейшего развития.

В том числе разработаны (выполнены):

- способ оценки различных состояний и прогноза динамики ПТС МТ в зависимости от условий природной среды на основе физиономических характеристик, выявленных по данным ДЗЗ, цифровым тематическим и комплексным полевым наблюдениям на тестовых участках;

- оценка информационных возможностей различных видов аэрокосмических данных, применяемых при дешифрировании состояний (современных, реконструируемых или прогнозных) ПТС;

- структура и содержание базы данных информационно-аналитической ГИС мониторинга линейных ириродно-технических систем криолитозоны (север Западной Сибири);

- информационно-аналитический ГИС-проект на участок трассы действующего МГ «Ямбург-Ныда» и проектируемого МГ «Обская-Бованенково» для целей мониторинга состояний действующих и построение прогноза на проектируемые трубопроводы.

Практическая значимость работы. Разработанные методы, подходы, практические решения могут быть использованы для:

- мониторинга и накопления данных для оценки технического состояния магистральных трубопроводов, формирования планов проведения ремонтов,

- контроля и отображения параметров производственных процессов транспортировки углеводородов по широкому спектру технологических параметров с привязкой к местности,

- сбора данных для контроля и оценки параметров экономической эффективности эксплуатируемых трубопроводов,

- подготовки информации для оптимизации производственных процессов, эксплуатационных затрат, затрат на обслуживание и т.д.

- представления данных для оценки масштабов различных повреждений и стоимости восстановительных работ,

- представления картографической основы для проектирования инженерных сооружений и необходимой инфраструктуры,

- анализа состояния и динамики ПТС МТ и построения научно обоснованного прогноза.

Материалы диссертации использованы при выполнении госбюджетных тем:

1. МИИГАиК при выполнении госбюджетной темы НИР: «Разработка методов комплектования гиперспектральных и радиолокационных ДДЗ в корпоративную ГИС для целей аэрокосмического мониторинга трасс магистральных трубопроводов».

2. МИИГАиК при выполнении хоздоговорной темы ««Разработка автоматизированной технологии динамического картографирования растительного покро-

ва и других типов наземных экосистем по временным сериям данных дистанционных наблюдений на различных уровнях пространственной дифференциации».

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались: на конференциях молодых ученых и специалистов МИИГАиК (Москва, 2006, 2007, 2008 гг.); на юбилейной конференции «230 - лет МИИГАиК» (Москва, 2009 г.); на 14-й Всероссийской учебно-практическая конференции «Организация, технологии и опыт ведения кадастровых работ» (Москва, 2009 г.).

На защиту выносятся следующие научные результаты:

1. Способ оценки потенциальной опасности природных процессов с использованием экспертного анализа факторов со статистическим обоснованием на основе материалов ДЗЗ.

2. Информационно-аналитическая модель динамики природной и техногенной составляющих ПТС в пространственно-временном контексте.

3. Структура и содержание базы данных информационно-аналитической многопользовательской геоинформационной системы.

4. Методика комплексной оценки состояния природно-технических систем трасс магистральных газопроводов с использованием данных ДЗЗ в среде ГИС.

Публикации. Основные теоретические и практические результаты исследований по теме диссертации изложены в 8 печатных работах, в том числе в 4-х статьях, опубликованных в научных журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Текст изложен на 152 страницах и иллюстрирован 39 таблицами и 32 рисунками. Список использованной литературы включает 124 названия, в том числе 19 на иностранных языках.

Автор искренне признателен сотрудникам кафедры АКС и консультантам за помощь в работе, предоставление необходимых материалов и поддержку в ходе работы над диссертацией.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении содержится обоснование актуальности темы диссертации, формулируется цель и задачи работы, её научное и практическое значение. Намечены основные этапы исследования и пути решения поставленных задач.

В первой главе проведен анализ существующих теоретических и методических основ мониторинга ПТС МТ и научные подходы к их решению.

Для обеспечения устойчивого развития регионов России важно располагать комплексными данными о состоянии окружающей среды, причем эта информация должна представлять интегральный итог, отражающий взаимодействие техногенных и естественных процессов.

Современные масштабы и темпы изменения окружающей природной среды в результате антропогенного воздействия настолько велики, что охватить наземными исследованиями огромные площади в единый момент времени не представляется возможным.

Интеграция новых компьютерных ГИС-технологий, традиционных исследований средствами контактного изучения состояния ПТС и дистанционных методов является наиболее оптимальным и современным подходом к эффективной организации информационно-картографического обеспечения регионов России и рационализации системы природопользования.

Современное понятие мониторинга, помимо системы выполняемых по заданной программе регулярных наблюдений состояния и динамики природных и техногенных объектов, для своевременного выявления тенденций их изменения, включает прогнозирование (долгосрочное, краткосрочное или оперативное) чрезвычайных ситуаций на основе анализа возможных причин их возникновения, их источника в прошлом и настоящем, а также превентивные меры по отражению вероятности возникновения и развития аварийных ситуаций как - элемент управления.

В настоящее время различными научными коллективами разрабатываются новые методы получения и представления соответствующей информации для оптимизации системы мониторинга ПТС. На сегодняшний день создана и апробирована в практике научная концепция мониторинга ПТС, базирующаяся на теоретических, методологических, технологических положениях, достаточно широко освещенных в опубликованных работах ряда специалистов (Камышев, Ревзон, Хренов и др.).

Анализ данных многолетних наблюдений состояния объектов природной

среды, инженерно-технических сооружений, а также результаты работ ряда специалистов в данной области, показывают, что износ инженерных конструкций находится в прямой зависимости от интенсивности развития природных и природ-но-техногенных процессов ПТС и зонах их влияния на окружающую среду. В частности, результатом взаимодействия магистральных трубопроводов (МТ) и других промышленных объектов с многолетнемерзлыми породами криолитозоны является развитие процессов заболачивания и подтопления, карста и термокарста, овражной и поверхностной эрозии почв, морозное пучение, растрескивание и др., приводящих к возникновению аварийных ситуаций на трассе трубопровода.

В связи с этим одной из основных и первоначальных задач, решаемых в процессе мониторинга, является комплексная оценка природной и техногенной составляющих ПТС, для выявления участков, где действительно целесообразен капитальный ремонт или же полная замена сооружений или их отдельных конструкций, где необходимо только выполнение специальных защитных мероприятий по обеспечению устойчивого и экологически безопасного функционирования сооружений, а где всего лишь постановка и выполнение режимных работ по системе мониторинга ПТС.

Во второй главе проведен аналитический обзор современных средств и методов ДЗЗ с учётом требований, предъявляемых к материалам аэрокосмических съёмок, применяемых при изучении и картографировании ПТС. Рассмотрен парк используемой и создаваемой съёмочной аппаратуры, действующих и проектируемых зарубежных КА, работающей в оптическом, ИК и радиодиапазоне. Проведён сравнительный анализ видов данных аэрокосмических съёмок и на конкретных примерах выполнена оценка информативности имеющихся материалов ДЗЗ для целей мониторинга состояния ПТС МГ. Кроме того, рассмотрены различные варианты обработки материалов ДЗЗ и выбран наиболее оптимальный алгоритм для получения изображений с улучшенными изобразительными свойствами, обладающих наибольшей информативностью для решения задач мониторинга линейных природно-технических систем.

Средства космического базирования дают возможность получать генерализованную информацию, которая необходима для решения большинства задач дис-

танционных исследований природных и антропогенных объектов.

Вид аппаратуры и требования к параметрам космической информации ДЗЗ по пространственному, радиометрическому, спектральному и временному разрешению, а также по захвату на местности, точности географической привязки и производительности определяются решаемыми по материалам аэрокосмической съёмки задачами. В данной главе приводятся оценки значений параметров аэрокосмических съёмок для решения задач мониторинга ПТС криолитозоны, а также мировые тенденции развития средств и методов ДЗЗ. На основе материалов аэрокосмических съёмок планируется решение следующих задач: S дешифрирование и обновление карт ПТС магистральных трубопроводов, S выявление и картирование участков активизации негативных природных процессов: заболачивания и подтопления грунтовыми и поверхностными водами производственных объектов, проявлений карста и термокарста, возникновения и развития овражной и поверхностной эрозии почв в зоне трубопроводов и др., S картирование нарушений линейной части трубопроводов и площадных объектов в результате активизации негативных природных процессов.

Одной из важнейших задач системы дистанционных наблюдений является выбор оптимального состава аэрокосмических материалов, позволяющих эффективно следить за состоянием ПТС изучаемого региона. Для анализа были отобраны разновременные дистанционные материалы, полученные оптико-электронными спутниковыми съёмочными системами MSS, ТМ и ЕТМ+ КА Landsat, радиолокационной съёмочной системой КА ERS-1,2, а также материалы аэрофотосъёмки.

Обработка и анализ материалов ДЗЗ по выработанной схеме реализовывал-ся средствами программного пакета ERDAS Imagine 9.1 (Leica Geosystems). Первичная обработка данных аэрокосмических съёмок состояла в их геометрической (геопривязка, трансформирование и т.д.) и радиометрической коррекции (гисто-граммные преобразования, применение фильтров и пр.). Дальнейшая статистическая обработка данных ДЗЗ производилась по алгоритму кластерного и текстурного анализа. Комплексная оценка аэрокосмических снимков, результатов их обработки и материалов тематического картографирования производилась в среде

ГИС Mapinfo Professional V 9.5 (ESTI MAP) и Geomedia Professional V 6.0 (Intergraph). На основании этой оценки делался вывод об информационных свойствах различных данных ДЗЗ.

В табл. 1 и 2 приведены примеры результатов анализа и оценки информативности цветного синтезированного спектрозонального снимка ЕТМ+, полученного сочетанием 4, 5 и 1 каналов. Аналогичный анализ проводился для остальных вариантов синтеза многоканальных данных с целью выявления наиболее информативных сочетаний спектральных каналов для решения поставленных задач. Кроме того, предложенная схема применялась и для оценки информативности материалов радиолокационных съёмок с учётом специфики получаемых изображений.

На основе проведённого анализа осуществлён выбор материалов ДЗЗ, обладающих наибольшей информативностью для решения задач мониторинга линейных ПТС МТ, которые позволяют:

S получить максимально полные и достоверные данные о состоянии взаимодействия инженерных сооружений с компонентами природной среды; S информационно обосновывать эффективность проектных решений по инженерной защите линейных объектов и окружающей среды; S блокировать дальнейшее нарастание аварий и катастроф в этой сфере и т.д.

Третья глава посвящена разработке модели формального описания динамики природной и техногенной составляющих ПТС в пространственно-временном контексте. На основе созданной математико-статистической модели разработан способ оценки потенциальной опасности природных процессов с использованием экспертного анализа факторов на основе материалов ДЗЗ.

Таблица 1

Анализ информационных свойств синтезированного космического изображения

Синтезированное спутниковое изображение

после соответствующей радиометрической коррекцией (ШТ).

V' у

ч

л"

' т

■ -с г' ' С ' ■ ' ~

"V У'** \ . .;

г/Ш*?*?' л-■ ,«. а

Результат тематической классификации.

Число кластеров при классификации 26, что соответствует 22 типам выделенных на исследуемой территории ПТК + 4 Т1та техногенных объектов инфраструктуры Ямбург-ского НГКМ (см. легенд}').

Результат текстурного анализа.

Сравнение гистограмм результата автоматизированной классификации и текстурного анализа показал, что кластерный анализ подчёркивает дифференцированность объектов местности, в то время, как текстурные признаки для данного варианта синтеза не обладают достаточной информативностью.

Рис. 1. Гистограмма распределения типов ПТК тестового участка в процентном соотношении. по горизонтальной оси - типы ПТК по вертикальной ~ занимаемая площадь (%), Чёрным цветом обозначен % занимаемой площадн согласно результатам классификации спутникового изображения. Белым - % занимаемой площади по материалам тематического картографирования.

Таблица 2

Результат оценки информативности данных ДЗЗ

Процент площади, занимаемый ПТК Оценка достоверности результатов классификации

Тин НТК 1 1 S *i Р 5 il Е" S F ц S р я И ! J 4 ь ? й « £ £ * Ï = . г э^ as s | ч 1 |f | w eL ^ 5 S 1 " ïNl i 1 § p a | £ i С g в4 oc ? г S ' 1 ? <2 J1 à Й « 5 a H fr. G и " о os *J? i g 1 ¿¡¿"•Ils ■§! S s a £ r e s-— a я 0

11 0.10 0.51 0.41 16 0,03 42 0.0008

12 0.22 0,74 0.53 10 0.08 51 0.0016

1 0.40 0.89 0.49 8 0.20 90 0.0023

21 0,42 1.03 0.61 4 0.26 78 0.0034

13 0.74 1,11 0.37 3 0.45 131 0.0034

20 0.84 1.45 0.61 22 0,13 35 0.0038

14 1.01 1.49 0,47 15 0.85 111 0,0077

9 1,02 1,96 0,94 5 0.45 56 0,0080

22 2.00 2.13 0.13 19 0.21 19 0.0112

16 2,46 2.43 0.03 2 1.11 81 0.0137

19 2,71 2,92 0,21 7 1.07 78 0.0137

7 2,99 4,06 1,07 1 0.49 33 0.0147

1S 3,08 4,69 1,61 14 0,47 14 0.0339

17 3,51 4.84 1.33 20 0.61 14 0.0435

10 5,13 5.04 0.08 17 1.33 30 0.0442

2 7,53 6,42 1,11 13 0.37 8 0.0462

5 7.70 7,25 0.45 21 0.61 13 0.0471

15 8,46 7,61 0,85 6 5,34 91 0.0586

4 9.40 9,14 0,26 12 0.53 8 0.0657

8 10,52 10.32 0.20 9 0.94 13 0.0720

3 12,03 11.58 0,45 1S 1.61 22 0.0732

6 17.72 12,39 5,34 11 0.41 1 0.4095

100.00 100.00

"»»»HMY»tVMÎ П1МЦ1

..ГГГГГП lill

Рис. 2. Диаграмма оценки достоверыо-

u i: 1 а н а> и « :: к и - te г и : ии

ТМжЛТЕ

Bciviiiciich 431 brorametil Тптяду Cocçltx сти результата классификации синтезированного спутникового изображения

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи; ^ создано математическое обоснование для построения статической и динамической модели ПТС;

^ на основе проведённого анализа существующих ГИС-технологий разработана структура пространственной и семантической составляющих БД, определены объём и виды необходимой информации для информационно-картографического обеспечения мониторинга ПТС МГ;

^ разработана концептуальная модель хранения геопространственных данных в серверной многопользовательской СУБД.

С V б С Т 1> У К Т Т I» ы

Рис. 3. Схема описания состояния ПТС в базе данных информационно-аналитического комплекса мониторинга ПТС Состояние ПТС определяется множеством параметров (рис. 3) и геометрически может быть представлено вектором в сложном «-мерном многоуровневом пространстве признаков - векторным расслоением. Все параметры ПТС можно условно разделить на 2 класса: природные и техногенные. В векторном выражении это приводит к свёртке и-мерного пространства вектора состояния ПТС к двумерному (п = 2) с базисом «Природа (тип ПТК)<-> Инженерные сооружения (например, трубопровод)» (рис. 4).

В данном случае наиболее адекватной моделью как относительно числа измерений и точностных показателей, так и ресурсов вычислительной машинной памяти является параметрическая регрессионная модель вектор-функции GTS I степени.

Значение вектор-функции GTS определяется двумя параметрами - ETC и MP, общий вид формулы многомерной регрессионной модели имеет вид:

У = cijiVj + а2х 2 + с (2)

где - природная составляющая ПТС, в рассматриваемом нами вероятностном пространстве это вероятность появления ПТК данного типа на рассматриваемом участке трассы МГ, .v2 - техногенная составляющая ПТС: вероятность возникновения нарушенных участков на территории ПТК данного типа, ava2,c -коэффициенты регрессии, У- состояние ПТС.

Рис. 4. Математическая модель ПТС, представленная в виде векторного расслоения Если созданную статическую модель ПТС поставить в зависимость от нового параметра - времени, тогда у нас появляется возможность не только моделировать описанное по факту состояние ПТС, но и получить его оценку на различных этапах её существования. Тогда (2) запишется:

5'(.1:,Л2 ) = (О + а2 Х2 (0 + С (3)

где: ^ = + л2 = Ьх Г + Ь0

¿11 ¿о - коэффициенты регрессии, характеризующие наклон и точку пересечения с осью вероятностей соответственно, I - время.

Система уравнений (3) представляет математическое выражение динамической модели состояния ПТС.

Информационной основой для моделирования текущего и прогнозируемого состояния ПТС служит геореляционная БД (ГБД), представляющая собой хранилище пространственной (растровой и векторной) и семантической информации об объектах ПТС. Реализованная на клиент-серверной архитектуре ГБД обеспечивает распределённый многопользовательский доступ к хранимой информации, не нарушая её целостности. Работа с БД, ввод, редактирование и получение информации по запросу осуществляется посредством пользовательского интерфейса.

Разработка экспериментальной модели комплекса мониторинга линейных ПТС на базе информационных технологий осуществлялась на кафедре АКС МИИГАиК на примере ПТС МГ «Ямбург-Ныда» (рис. 5).

Сер в е ¡5

природная составляющая техногенная составляющая

ПТК СООРУЖЕНИЯ

| рельеф | | тип 1

| гидрография ] | класс |

( растительность} | категория |

| | почвогрунты | ; | деформация |

I е о л р а и «тс-« »! м V й н и и и

МАТЕРИАЛЫ............¡Г"" ' 'МАТЕрИАЛЫдзз '

КАРТОГРАФИРОВАНИЯ \ растр осктор

| название ] • | тип |

[ номенклатура \ ; | СеНСОр |

| МДСШТПб | ; [ птатфврэдтосмтви. |

| тематика | ! | цицитл,«»,. |

Рис. 5. Структурная схема БД информационно-аналитического комплекса мониторинга ПТС

МГ

Как и любой другой пространственный объект, ПТС и её компоненты, можно визуально представить с помощью определённых графических примитивов (точка, линия, полигон) и их сочетаний. Применение ГИС-технологий позволяет

работать с графическим представлением геопространственных данных.

Единая интегрированная среда информационно-аналитического комплекса мониторинга ПТС объединяет преимущества работы с пространственной информацией как средствами ГИС (визуализация и редактирование графических объектов, анализ метрики и т.д.), так и СУБД (семантическое описание объектов, построение запросов различной степени сложности с использованием универсального SQL языка и т.д.) и представлять данные в графическом (например, тематические карты) и текстовом виде (отчёты, таблицы и т.п.) (рис.6).

Рис. 6. Объединение и визуализация растровых, векторных и семантических данных в среде ГИС GeoMedia Professional V6.0 на примере фрагмента трассы трубопровода «Ямбург-Ныда»

Четвертая глава содержит результаты экспериментальных работ по созданию информационно-аналитического комплекса мониторинга линейных ПТС при оценке состояния и построения прогнозов динамики ПТС МТ по данным аэрокосмического зондирования. Кроме того, рассмотрены возможности практического применения разработанной методики на основе данных ДЗЗ и ГИС-технологий.

Алгоритм построения динамической модели состояния ПТС рассмотрен на примере ПТС МГ «Ямбург-Ныда»:

1. На первом строится статическая вероятностная модель состояния ПТС,

rncläl; AUiibutci ;{

Примечания

MoffosUucl

MorfomeU Height

Sutf$ce_Moif

Heighl_Vaiiable$

Sgrf$ce_Type

Disrrteriibeimenl_6ei

Reli&f_Factoi

RelieLPtocess

Mesoicliel

Cofi'iplicating„Forms

Microteliel

Relief_Eiemei'ih

Distribution

;iil-1P

Р-збНЧНЫ

Аккумуляшеные и Озёрно-ледниковые Средмееысотные 1000-2000 Холмистая 20-200

Пологонаклонная до 10 Средняя (2-5 км) Экзогенный Ледниковые Формы Котлоеины аласы Ложбины Бугры пучения. Склоны (долин, гряд Повсеместное

заданная уравнением множественной регрессии I порядка (2). Коэффициенты регрессии рассчитываются на основе эмпирических данных (материалы полевых обследований и др.)

2. Следующим шагом по материалам ДЗЗ определяется динамика природной среды: количественная оценка изменений площадей ПТК на основе их автоматизированного распознавания по космическим изображениям на определённые моменты времени. Аппроксимация зависимости изменений ПТК от времени - построение частных линейных динамик ПТК и определение коэффициентов линейной регрессии.

х1 = Ь11 + Ь0 (4)

где: Ь1,Ь0 - коэффициенты регрессии, характеризующие наклон и точку пересечения с осью абсцисс (вероятности Р) соответственно, ? - переменная - время.

3. Расчёт динамической модели осуществляется на основе созданной ранее статической модели.

Задаваясь параметром I (момент времени, на который мы хотим получить прогноз) рассчитываем значения по формуле (4) для каждого ПТК. х2 определяем как условную вероятность х2 = СО. Значения У рассчитываем на основе уравнения статической модели (2). По рассчитанным, У во втором приближении уточняем коэффициенты. Система уравнений:

У(х1(х2) = а^СО+АгХгСО + с (5)

где: х1 = Ь1( + Ь<>, х2 = х21*1(0

с новыми коэффициентами и есть искомая динамическая модель вероят-

ности нарушения равновесия ПТС.

В табл. 3 представлен результат расчёта динамической модели состояния линейных ПТС на 2010 г. на примере ПТС МГ «Ямбург-Ныда» и построение прогноза наиболее вероятного нарушения.

Для оценки устойчивости ПТК максимальную вероятность нарушения равновесия ПТС разделим на 5 интервалов, соответствующих 5 классам устойчиво-

ста ПТК к техногенному воздействию: крайне неустойчивый, неустойчивый, средней устойчивости, относительно устойчивый, устойчивый.

Возможности практического использования разработанной методики рассмотрены на примере проектируемой трассы МГ «Обская-Бованенково».

Таблица 3

Расчет динамической модели ПТС МГ «Ямбург-Ныда» для трёх типов нарушений

( = 2010 г.

Тин нарушения

НТК ВСПЛЫГИе размыв подтопление У = — 02*2 + с Наиболее вероятный тип нарушения

Статическая модель

а5 = -0.08207 = 0.24845 а, = 0.03358

п: = 1,07632 с= 0.00540 О; = 0.76294 с= -0.01333 п3 = 0.96882 с = -0.00317

4 0.00476 0.00362 0.00204 вспльггие

1 0 0.04099 0.00415 размыв

7 0 0.04780 0.00500 размыв

8 0 0.04370 0.00448 размыв

5 0.23709 0.28220 0.24491 размыв

б 0 0.04764 0.00498 размыв

9 0.01013 0.02243 0.01019 размыв

3 0.00968 0.01815 0.00895 размыв

2 0.00328 0 0 всплытие

II приближение 0е

а5 = -0.02156 а5 = 0.21410 й, = 0.02670

= 1.0165+ а2 = 0.79186 сь = 0.97500

с= 0.00251 с = -0.00578 с = -0.00169

Территория п-ова Ямал, где предполагается строительство трассы МТ «Об-

ская-Бованенково», как и территория Т азовского п-ова, находятся в пределах одной широтной географической зоны - криолитозоны, природно-климатические условия прохождения проектируемой трассы МГ «Обская-Бованенково» аналогичны условиям эксплуатации рассмотренного в данной работе трубопровода «Ямбург-Ныда». Это позволяет экстраполировать результаты анализа характера взаимодействия компонентов линейной ПТС «Ямбург-Ныда» на предполагаемую ПТС «Обская-Бованенково» на территории п-ова Ямал для построения её прогнозно-динамической модели. Такой подход позволит осуществлять грамотное проектирование, строительство и эксплуатацию инженерных сооружений и повысить эффективность управления работой МГ с учётом накопленного опыта.

Функционально, в работе информационно-аналитического комплекса мониторинга ПТС МТ можно выделить 3 этапа:

1. отбор и систематизация имеющейся информации, заполнение базы БД,

2. объединение и визуализация геопространственных данных в интегриро-

ванной ГИС среде,

3. анализ данных, комплексная оценка состояния ПТС и построение прогнозно-динамических моделей.

На первом этапе осуществляется сбор и анализ информации для занесения в БД. В частности производится:

^ подбор стандартного масштабного ряда топографических картматериалов (растровых или векторных) в государственной системе координат, служащих топоос-новой информационно-аналитического комплекса; занесение карт на сервер в БД, подбор материалов тематического картографирования в растровом или векторном виде,

^ подбор материалов аэрокосмических съёмок на интересующую нас территорию,

^ семантическое описание компонентов исследуемой ПТС.

Поскольку рассматриваемая ПТС находится в стадии проектирования, у нас нет возможности включить в описание техногенную составляющую. Проектируемый трубопровод «Обская-Бованенково» и рассмотренный выше МГ «Ямбург-Ныда» обладают идентичными техническими параметрами, поэтому в данной ситуации мы вправе прибегнуть к методу экстраполяции и принять техногенную со ставляющую и реакцию ПТС на антропогенное воздействие равными соответст вующим показателям рассмотренной ПТС МГ «Ямбург-Ныда».

Основой для построения прогнозно-динамической модели проектируемо ПТС являются материалы аэрокосмических съёмок. Анализ динамики природно среды по данным ДЗЗ, полученным на различные моменты времени, в конечнол итоге, позволяет сделать вывод об устойчивости выделенных типов ПТК.

После занесения в БД всей необходимой информации, следующим отстал работы информационно-аналитического комплекса мониторинга МТ являете объединение и визуализация геопространственных данных в интегрированно среде ГИС. Таким образом, мы получаем возможность одновременной работы графическим представлением объектов земной поверхности и с хранящейся в Б их семантической атрибутикой.

На заключительном этапе осуществляется анализ данных, комплексна

оценка состояния ПТС и построение прогнозно-динамических моделей.

По результатам автоматизированной классификации аэрокосмических изображений вычисляются суммарные площади, занимаемые каждым типом ПТК, и вероятность появления данного типа ПТК на рассматриваемой территории.

Вычисленные вероятности нормируются и по ним определяются параметры линейных регрессий для каждого типа ПТК относительно времени анализируется устойчивость ПТК (табл. 4). Таблица 4

Определение параметров линейной регрессии по нормированным вероятностям появления ПТК

ПТК уравнение линейной регрессии Рпчгт = + Ьс

води. об. 1 Р„вг„ = 0.000841 - 1.43040

води. об. 2 Ргягп = 0.00284? - 5.45143

6 Ргот = 0.00125? - 2.30813

16 Р„г„, = 0.00121? — 2.27097

9 Рглт = 0.00141? — 2.65318

20 Рпат =0.00179? -3.44079

5 РП<1Г„ = 0.00601?-11.86726

21 Рл,т = -0.00128? + 2.62037

17 = -0.01210? + 24.29696

12 Ркогт = -0.00301? + 16.18946

18 Рпвт = -0.01837? + 36.91145

15 Рпдт = 0.0074« - 14.65304

4 = -0.00277? + 5.68994

10 Р»агт = -0.00197? +4.04379

1 Рпс,.,„ = -0.00330? + 6.74261

7 Р„г„„ = -0.00379?+ 7.62442

8 рпогт ~ -0.00554? + 11.08189

13 = 0.00169? - 3.26690

11 = -0.00035? + 0.80619

3 Р„0,.„ =0.01607?-31.71559

ннж. соор. Р„„,.„, =0.02139?-42.21774

Рис. 7. Линейная аппроксимация динамики ПТК для наиболее и наименее устойчивых типов ПТК

I - минимальные изменения ПТК - максимальные изменения ПТК

Проведённый анализ показал, что наибольшей устойчивостью обладают ПТК плоских водораздельных сухих поверхностей и участков высоких пойм, а также пологие умеренно расчленённых поверхностей ложбин стока. Наименьшей степенью устойчивости обладают ПТК расчленённых и заболоченных склоновых и приводораздельных поверхностей, плоских заболоченных участков низких пойм с морозобойными полигонами.

По результатам анализа устойчивости ПТК рассчитывается прогнозно-

динамическая модель, на основании которой строится схема устойчивости ПТК.

Применение подобных схем позволит учесть факторы природной среды при проектировании трубопровода и выбрать наиболее оптимальную трассу и параметры инженерных конструкций для их эффективного функционирования, а также обеспечить максимально возможную устойчивость ПТС (рис. 8).

Рис. 8. Схема устойчивости ПТК к техногенному воздействию с легендой (справа)

Основные научные и практические результаты, полученные в ходе диссертационных исследований заключаются в следующем:

1. Разработана технология систематизации, обработки и оценки информативности данных ДЗЗ для выявления потенциальной опасности природных процессов и определения динамических состояний природнотехнических систем и их элементов. На основе экспертного факторного статистического анализа типы ПТК были дифференцированы на группы с различной степенью устойчивости и подверженности изменениям в результате техногенной нагрузки (крайне неустойчивый, неустойчивый, средней устойчивости, относительно устойчивый, устойчивый).

2. Разработана параметризированная модель динамики переменных состав-

класс устойчивости цветовая схема

1 крайне неустойчивый

2 неустойчивый 1

3 средней устойчивости СП

4 относительно устойчивый _шш

5 Устойчивый

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ляющих ПТС в пространственно-временном контексте, позволяющая описывать изменение переменных как функцию состояния виртуальных факторов.

3. Реализована одна из основных задач, формулируемая при разработке информационно-аналитической ГИС - сформировать информационный базис для реальной комплексной оценки состояния территории и построения прогнозных моделей при проектировании различных магистральных линейных сооружений.

4. Создан информационно-аналитический ГИС-проест, позволивший:

- оцепить состояние и динамику действующей трассы МГ «Ямбург-Ныда», расположенной на территории Тазовского п-ова,

- построить прогноз на проектируемый магистральный газопровод «Обская-Бованелково», расположенный на п-ове Ямал.

Всесторонний учёт особенностей взаимодействия инженерно-технических компонентов ПТС с условиями природной среды позволяет осуществлять эффективное и грамотное управление на всех стадиях проектирования, строительства и эксплуатации трасс магистральных линейных сооружений, построенное на принципах наиболее экологически безопасных технологий.

СПИСОК РАБОТ, опубликованных по теме диссертации:

В том числе в периодических изданиях, рекомендованных ВАК:

1. И.А. Бродская, С.М. Попов. Возможности использования данных аэрокосмического зондирования и ГИС-технологий для оценки состояния магистральных трубопроводов. Геодезия и аэрофотосъемка, №6,2007, с. 78-86.

2. И.А. Бродская. Интеграция ГИС-технологий, традиционных исследований и методов аэрокосмического зондирования для мониторинга магистральных трубопроводов. Геодезия и аэрофотосъемка, №3, 2008, с. 141-150.

3. И.А. Бродская, А.Е. Алтынов, С.М. Попов, H.H. Хренов. К вопросу использования материалов гиперспектральной и радиолокационной съёмки для мониторинга линейных природно-технических систем. Тезисы докладов международной научно-технической конференции «Геодезия, картография и кадастр -XXI век», посвящённой 230-летию основания Московского государственного

университета геодезии и картографии, 2009, с. 116-117.

4. И.А. Бродская, А.Е. Алтынов, С.М. Попов, А.Ф. Стеценко. Разработка ра бочего макета системы картографирования динамики и оценки состояния расти тельных покровов по ДЗЗ. Тезисы докладов международной научно-технической конференции «Геодезия, картография и кадастр - XXI век», посвященной 230 летию основания Московского государственного университета геодезии и карто графии, 2009, с. 127-128.

5. И.А. Бродская. Организация базы данных информационно аналитического комплекса мониторинга природно-техиических систем. Тезисы докладов международной научно-технической конференции «Геодезия, картогра фия и кадастр - XXI век», посвященной 230-летию основания Московского го сударственного университета геодезии и картографии, с. 165-166.

6. И.А. Бродская, И.В. Алмазов, А.Ф. Стеценко. Использование статистических признаков для распознавания лесных угодий по материалам аэрофотосъем ки. Геодезия и аэрофотосъемка, №5, 2009, с. 72-78..

7. И.А. Бродская. Производство аэросъемочных работ НП АГП «Мереди-ан+». «Пространственные данные», №3, 2009 г., с. 42-44.

8. И.А. Бродская, А.Е. Алтынов, С.М. Попов. Методика и алгоритмы построения прогнозов динамики состояния природно-технических систем магистральных трубопроводов. Геодезия и аэрофотосъемка, №6,2009, с. 77-84.

Подписано в печать 16.11.2009. Гарнитура Тайме Формат 60x90/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Объем 1,5 усл. печ. л. Тираж 80 экз. Заказ №298 Цена договорная Отпечатано в типографии МИИГАиК 105064, Москва, Гороховский пер,, 4

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Бродская, Ирина Александровна

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

1 ПРОБЛЕМЫ МОНИТОРИНГА ПРИРОДНО-ТЕХНИЧЕС-КИХ СИСТЕМ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ И ПОДХОДЫ К ИХ РЕШЕНИЮ.

1.1 Особенности и научные подходы к мониторингу линейных при-родно-технических систем.

1.2 Тенденции и перспективы в области мониторинговых систем обработки, анализа и представления геопространственных данных.

1.3 Физико-географические условия строительства и эксплуатации газопроводов севера Западной Сибири.

1.4 Технологические особенности проектирования, строительства и эксплуатации трасс магистральных трубопроводов в условиях криолитозоны.

1.5 Воздействие на окружающую среду при обустройстве и эксплуатации трасс магистральных газопроводов.

1.5.1 Основные процессы, влияющие на магистральные газопроводы криолитозон ы.

1.5.2 Причины и экологические последствия аварий магистральных трубопроводов.

Выводы.

2 СОВРЕМЕННЫЕ СРЕДСТВА И МЕТОДЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ДЛЯ МОНИТОРИНГА ПРИРОДНО-ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ.

2.1 Анализ требований к видам дистанционной информации ДЗЗ, применяемой при изучении и картографировании ПТС.

2.2. Мировые тенденции используемой и создаваемой аппаратуры действующих и проектируемых зарубежных КА ДЗЗ.

2.2.1 Используемая и создаваемая съемочная аппаратура ДЗЗ действующих и проектируемых зарубежных КА работающей в оптическом и ИК диапазоне.

2.2.2 Используемая и создаваемая съемочная аппаратура ДЗЗ действующих и проектируемых зарубежных КА в радиодиапазоне

2.3 Сравнительный анализ и оценка аэрокосмической информации для целей мониторинга состояния ПТС МГ.

2.3.1 Возможности применения данных ДЗЗ для мониторинга состояния ПТС МГ.

2.3.2 Анализ информационных свойств данных ДЗЗ для целей монит-ринга состояния ПТС МГ.

2.3.3 Ог}енка информативности данных ДЗЗ для целей мониторинга состояния ПТС МГ.

Выводы.

3 РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ЗАВИСИМОСТИ СОСТОЯНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПТС ОТ ХАРАКТЕРА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПРИРОДНОЙ И ТЕХНОГЕННОЙ СОСТАВЛЯЮЩИХ

3.1 Математическая модель взаимодействия природной и техногенной составляющих ПТС.

3.2 Разработка динамической модели состояния ПТС.

3.2.1 Анализ устойчивости и построение динамической модели ПТС

3.2.2 Алгоритм построения динамической модели ПТС.

3.3 Реализация разработанной модели на базе современных информационных технологий.

3.3.1 Возможности использования современных ГИС-технологий для решения задач мониторинга.

3.3.2 Разработка структуры баз данных информационноаналитического комплекса анализа состояния ПТС МГ.

3.3.3 Информационно-картографическое обеспечение мониторинга ПТСМГ.

3.3.4 Концептуальная модель хранения геопространственных данных в комплексной базе данных.

Выводы.

4 ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ H ПОСТРОЕНИЕ ПРОГНОЗОВ

ДИНАМИКИ ПРИРОДНО-ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ.

4.1 Оценка состояния МГ по данным аэрокосмического мониторинга.

4.1.1 Определение вероятностных характеристик состояния ПТС.

4.1.2 Построение регрессионной модели общей вероятности нарушения равновесия ПТС.

4.1.3 Построение частных регрессионных моделей и определение логической составляющей общей вероятности нарушения равновесия ПТС.

4.2 Построение прогнозов динамики ПТС МГ на основе данных аэрокосмического мониторинга.

4.3 Возможности практического использования разработанной методики линейных ПТС на примере проектируемой трассы магистрального трубопровода «Обская-Бованенково».

Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Методика комплексного использования данных аэрокосмического зондирования и гис-технологий для мониторинга линейных природно-технических систем"

Актуальность темы. Районы Западной Сибири - основная топливно-энергетическая база не только Российской Федерации, но и целого ряда стран ближнего и дальнего зарубежья. На территории Западной Сибири расположены крупнейшие в стране месторождения нефти и газа, обеспечивающие более половины добычи жидкого и газообразного углеводородного сырья России. Разведка, обустройство и эксплуатация месторождений нефти и газа сопровождается интенсивным прямым и косвенным воздействием на состояние природных ресурсов, полезных ископаемых, грунтов, рельефа, земельных (в том числе -почвенных), водных, воздушных, животного мира (промысловых и одомашненных видов животных), растительности (лесов, кормовых и промысловых видов), - что является причиной их значительных изменений и приводит к ухудшению, как экологической обстановки, так и социально-экономических условий региона.

Обеспечение прироста запасов углеводородного сырья, комплексное исследование факторов воздействия на природную среду в результате строительства и эксплуатации технических сооружений, повышение уровня технологии освоения месторождений нефти и газа, обеспечение условий для наиболее рационального природопользования в регионе, организация системы экологического мониторинга - это лишь часть проблем, которая, как показывают проведенные исследования, в первую очередь требует комплексного привлечения для своего решения материалов аэрокосмических съемок и ГИС-технологий.

Однако анализ результатов использования аэрокосмической информации показывает, что эффект от применения данных дистанционного зондирования при решении перечисленных выше задач далек от желаемого уровня. Недостаточно используются материалы аэрокосмических съемок при составлении необходимых картографических документов и организации баз географических данных.

Особенно недостатки такого рода ощутимы при изучении воздействия различных комплексов технических сооружений на природную среду и при проведении работ, направленных на оптимизацию природопользования. Повышение эффективности использования аэрокосмической информации при анализе состояний природно-технических систем (ПТС) могло бы способствовать принятию мер по ослаблению существующих или предупреждению возможных конфликтных ситуаций разной остроты и сложности, в первую очередь в районах нефтегазодобычи Западной Сибири, а также и в других регионах Российской Федерации,

Цель и задачи исследований. Целью проведенных исследований являлась разработка методики комплексной оценки состояний природно-технических систем магистральных трубопроводов на основе данных аэрокосмического зондирования и ГИС-технологий.

В ходе исследований в интересах достижения общей цели работы решались задачи:

1. Отработка технологии обработки данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) средствами специализированного программного обеспечения с последующей оценкой информативности материалов аэрокосмических съемок для целей мониторинга состояний ПТС МТ.

2. Тематический анализ территории пролегания трасс магистральных трубопроводов по условиям и последствиям взаимодействия природно-территориальных комплексов (ПТК) и технических сооружений с учетом факторов возникновения опасных процессов.

3. Оценка состояния, динамики ПТС, прогноз устойчивости и выработка рекомендаций по оптимизации расположения трасс линейных сооружений с использованием разработанных методов и математических моделей.

4. Разработка структуры и содержания базы данных специализированной геоинформационной системы для информационной поддержки мониторинга линейных ПТС.

5. Создание специализированного ГИС-проекта на исследуемый магистральный трубопровод и построение информационной математической модели (фоновое состояние, стадия строительства, стадия эксплуатации технического сооружения, прогнозирование ситуации) для целей мониторинга состояний действующих и построение прогноза на проектируемые трубопроводы.

Исходными материалами, положенными в основу диссертации, являются:

- результаты исследований полученные в ходе выполнения госбюджетных работ в период 2005-2009 гг.,

- фондовые материалы производственных предприятий,

- материалы аэрокосмических съёмок на территорию п-ова Ямал и Тазовско-го полуострова.

- топографические и тематические карты,

- литературные источники.

В процессе выполнения работы привлекались, разрабатывались и совершенствовались методы и технологические приемы:

S анализа и обобщения материалов по теории и практике аэрокосмического мониторинга, тематического картографирования, оценки устойчивости при-родно-территориальных комплексов (ПТК) и ГИС-технологиям;

•S сбора, обработки и анализа данных ДЗЗ, в том числе космических изображений, полученных оптико-электронными и радиолокационными съёмочными системами с применением методов визуального и автоматизированного дешифрирования, а также оценки динамики ПТК и прогноза их устойчивости в районах прохождения трассы трубопровода;

S составления специальных тематических карт для анализа состояний ПТС по результатам дешифрирования и интерпретации;

S обработки космических цифровых изображений средствами программного пакета ERDAS Imagine для создания экспериментальной базы данных на участок трассы МТ;

S ввода комплексной картографической информации с преобразованием ее в векторную форму и последующей обработкой с помощью программ Mapinfo Professional и GeoMedia Professional;

•S формирования прикладных информационно-аналитических ГИС-проектов на отдельные районы пролегания магистральных газопроводов (МГ) Та-зовского п-ова и п-ова Ямал;

V" вероятностно-аналитических оценок потенциального и фактического состояния ПТК.

Научная новизна. В результате проведенных исследований была разработана оригинальная методика комплексного использования данных аэрокосмического зондирования в составе информационно-аналитической ГИС, в основе которой реализована математическая модель описания состояния ПТС и приемы анализа результатов мониторинга линейных природно-технических систем для оценки состояния и прогнозирования их дальнейшего развития. В том числе разработаны (выполнены):

•S способ оценки состояний и прогноза динамики ПТС МТ в зависимости от условий природной среды на основе физиономических характеристик, выявленных по данным ДЗЗ, цифровым тематическим и комплексным полевым наблюдениям на тестовых участках;

•S оценка информационного потенциала различных видов аэрокосмических данных, применяемых при дешифрировании состояний (современных, реконструируемых или прогнозных) ПТС;

S структура и содержание базы данных информационно-аналитической ГИС мониторинга линейных природно-технических систем криолитозоны (север Западной Сибири);

S информационно-аналитический ГИС-проект на участок трассы действующего МГ «Ямбург-Ныда» и проектируемого МГ «Обская-Бованенково» для целей мониторинга состояний действующих и построение прогноза на проектируемые трубопроводы.

Материалы диссертации использованы при выполнении хоздоговорных и госбюджетных тем:

1. «Разработка методов комплексирования гиперспектральных и радиолокационных ДДЗ в корпоративную ГИС для целей аэрокосмического мониторинга трасс магистральных трубопроводов», МИИГАиК, 2007-2009 гг.;

2. «Разработка автоматизированной технологии динамического картографирования растительного покрова и других типов наземных экосистем по временным сериям данных дистанционных наблюдений на различных уровнях пространственной дифференциации», МИИГАиК, 2008 г.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались: на конференциях молодых ученых и специалистов МИИГАиК (Москва, 2006, 2007, 2008 г.г.); на юбилейной конференции «230 - лет МИИГАиК» (Москва, 2009 г.); на конференции ГИС-Ассоциации (2009 г.).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Текст изложен на 152 страницах и иллюстрирован 39 таблицами и 32 рисунками. Список использованной литературы включает 124 названия, в том числе 19 на иностранных языках.

Заключение Диссертация по теме "Аэрокосмические исследования земли, фотограмметрия", Бродская, Ирина Александровна

1. Экспериментальная часть работы посвящена реализации разработанной методики на примере построения оценочной модели ПТС МГ «Ямбург-Ныда», расположенного на территории Тазовского п-ова, на основе материалов ДЗЗ и ГИС-технологий с использованием выработанных алгоритмов. Параметры ста тической вероятностной модели состояния ПТС, заданной уравнением множе ственной регрессии I порядка рассчитываются на основе эмпирических данных (данные тематического картографирования, материалы полевых обследований и др.). Динамика природной среды определяется по материалам ДЗЗ, получен ным на различные моменты времени. Созданная таким образом модель позво ляет не только моделировать описанное по факту состояние ПТС, но и полу чить его оценку на различных этапах её существования.2. Возможности практического использования разработанной методики рассмотрены на примере проектируемой трассы МГ «Обская-Бованенково».Природно-климатические условия прохождения проектируемой трассы аналогичны условиям эксплуатации рассмотренного МТ «Ямбург-Ныда», что позволяет экстраполировать результаты анализа характера взаимодействия компонентов линейной ПТС «Ямбург-Ныда» на предполагаемую ПТС «Обская Бованенково». Такой подход позволит осуществлять грамотное проектирова ние, строительство и эксплуатацию инженерных сооружений и повысить эф фективность управления работой МГ с учётом накопленного опыта.3. Однотипные природно-территориальные комплексы обладают близки ми значениями устойчивости к антропогенным воздействиям, ответными реак циями на них и режимами восстановления нарушенных компонентов. Анализ структуры параметров и функционирования ПТК служит основой проектирова ния устойчивых ПТС, контроля и управления ими.С другой стороны, создание линейных ПТС требует знания объекта как в плане его функционирования, так и в плане его дальнейшего взаимодействия с

4. Построение прогнозно-динамической модели состояния ПТС позволяет оценить степень подверженности выделенных типов ПТК к основным видам техногенных воздействий, произвести районирование территории по степени ее общей устойчивости в процессе эксплуатации с построением соответствующих карт-схем. Применение подобных схем позволит учесть факторы природной среды при проектировании МТ, оптимизировать размещение трассы и парамет ры инженерных конструкций для их эффективного функционирования, а также обеспечить максимально возможную устойчивость ПТС. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Проведенные исследования позволяют утверждать, что поставленные в диссертационной работе научно-практические задачи комплексного использо вания данных аэрокосмического зондирования в составе информационно аналитической ГИС, в основе которой реализована математическая модель описания состояния ПТС и приемы анализа результатов мониторинга линейных природно-технических систем для оценки состояния и прогнозирования их дальнейшего развития решены в полном объеме.Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

1. Разработана технология систематизации, обработки и оценки информа тивности данных ДЗЗ для целей выявления потенциальной опасности природ ных процессов и определения динамических состояний природно-технических систем и их элементов с последующей их дифференциацией на группы с раз личной степенью устойчивости и подверженности к изменениям в результате усиления техногенной нагрузки (благоприятные, сложные, неблагоприятные и крайне неблагоприятные) на основе экспертного и факторного статистического анализа.Проведенная оценка информативности аэрокосмической информации при дешифрировании элементов ПТС, позволила определить оптимальный вариант обработки материалов ДЗЗ с помощью специализированного программного обеспечения ERDAS Imagine.2. Разработана параметризированная модель динамики переменных со ставляющих ПТС в пространственно-временном контексте, позволяющая опи сывать изменение переменных как функцию состояния природных и антропо генных факторов.В ходе исследований создано математическое обоснование модели фор мального описания динамики природной и техногенной составляющих ПТС в пространственно-временном контексте. На основе созданной математикестатистической модели разработан способ оценки потенциальной опасности природных процессов с использованием экспертного анализа факторов на ос нове материалов ДЗЗ.

3. Прогнозно-динамическая модель состояния ПТС позволила оценить степень подверженности выделенных типов ПТК к основным видам техноген ных воздействий, произвести районирование территории по степени ее общей устойчивости в процессе эксплуатации с построением соответствующих карт схем. Применение подобных схем позволит учесть факторы природной среды при проектировании МТ, оптимизировать размещение трассы и параметры ин женерных конструкций для их эффективного функционирования, а также обес печить максимально возможную устойчивость ПТС криолитозоны.4. Реализована одна из основных задач, возникающая при разработке ин формационно-аналитической ГИС - формирование информационного базиса для реальной комплексной оценки состояния территории и построения про гнозных моделей при проектировании различных магистральных линейных со оружений.Исследовано сочетание картографического и аэрокосмического методов для разработки и поддержания ГИС на современном уровне. Дальнейшее раз витие геоинформационных технологий на основе использования материалов ДЗЗ позволит обеспечить всестороннее информационное обеспечение процес сов инвентаризации, оценки и учета природных объектов, а также объектов го сударственной, частной и коллективной собственности и оптимального управ ления ими.5. Для решения задач мониторинга ПТС разработана концептуальная мо дель хранения геопространственных данных в серверной многопользователь ской СУБД. Геореляционная модель организации данных предусматривает оп ределение межобъектных связей не только на основании общности качествен ных (семантических) характеристик согласно условию эквивалентности значе ний по ключевым и связующим полям соответствующих таблиц, но и опреде ление отношений данных в зависимости от их положения в пространстве.6. Создан экспериментальный информационно-аналитический ГИС проект, позволяющий: • оценить состояние и динамику действующей трассы МГ «Ямбург Ныда», расположенной на территории Тазовского п-ова, • построить прогноз на проектируемый магистральный газопровод «Об ская-Бованенково», расположенный на п-ове Ямал.Применение подобных объектно-ориентированных ГИС позволяет не только моделировать описанное по факту состояние ПТС, но и получить его оценку на различных этапах её существования. Такой подход позволит оптими зировать проектирование, строительство и эксплуатацию инженерных соору жений и повысить эффективность управления работой МГ с учётом накоплен ного опыта.7. Разработанная экспериментальная геоинформационная система, пред назначенная для дальнейшего проектирования экспериментальных специализи рованных геоинформационных систем позволила: • выбрать и адаптировать программные средства (Maplnfo Professoinal, Geomedia Professional, ERDAS Imagine и др.), позволяющие провести ввод, сис тематизацию и обработку исходной информации (как картографической, так и

аэрокосмической); • разработать вопросы проектирования информационно-аналитической ГИС и ее адаптации к существующим технологическим схемам проведения ра бот для трасс магистральных трубопроводов Западной Сибири на примере тес товых участков.Созданная информационная система является универсальной и может быть ориентирована на решение любых прикладных задач, связанных с мони торингом как инженерно-технических, так и природных объектов.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Бродская, Ирина Александровна, Москва

1. Аковецкий В.И. Дешифрирование снимков. - М: Недра, 1983. - 374 с.

2. Аковецкий В.Т., Парамонов AT. Топогеодезическое обеспечение месторождений нефти и газа, 4.1. Методические основы. - М.: Макс Пресс, 2006. - 472 с.

3. Аковецкий В.Т., Парамонов А.Т. Топогеодезич. обеспечение месторождений нефти и газа. 4.2. Технологич. основы. - М: Макс Пресс, 2006. - 404 с.

4. Аксенов В.И., Баулин В.В., Дубиков Г.Д. и др., Инженерно-геологическиймониторинг промыслов Ямала. Т.1. Геокриологические условия освоения Бованенковского месторождения - Тюмень: ИПОС СО РАН, 1996 - 240 с.

5. Алтынов А.Е., Бродская И.А., Попов СМ. Методика и алгоритмы построения прогнозов динамики состояния природно-технических систем магистральных трубопроводов //Геодезия и аэрофотосъемка, №6, 2009, с. 77-84.

6. Анализ и оценка природного и технического риска в строительстве. М.:ПНИИИС Минстроя РФ, 1995 - 113 с.

7. Андроников В.Л. Аэрокосмические методы изучения почв. - М.: Колос, 1979.-280 с.

8. Арманд Д.Л. Наука о ландшафте. - М.: Мысль, 1975. - 286 с.

9. Аэрокосмические методы исследования лесов. - Красноярск: ИЛиДСО АН СССР, 1984. - 220 с.

10. Барабанов В.Л. Техногенные геофизические явления на месторождениях подземных вод, нефти, газа и твердых полезных ископаемых/ЛТаведенная сейсмичность. - М.: Наука, 1994 - с.157-165.

11. Берлянт А.М., Геоинформационное картографирование - М.: 1997 - 64 с.

12. Берман А.Ф., Николайчук О.А. Структуризация процесса исследования безопасности сложных технических систем/Шроблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. М.: ВИНИТИ, 1999. Вып.6 - с. 3-14.

13. Богданов А. И. Некоторые аспекты проектирования железных дорог всложных природных условиях с использованием материалов космических съемок //Исследование Земли из космоса, № 5, 1985- с.58-60.

14. Бондарик Г.К., Ярг Л.А. Природно-технические системы и их мониторинг//Инженерная геология 1990. № 5 - с.3-9.

15. Бродская И.А. Интеграция ГИС-технологий, традиционных исследований и методов аэрокосмического зондирования для мониторинга магистральных трубопроводов/ЛГеодезия и аэрофотосъемка, №3, 2008, с. 141-150.

16. Бродская И.А. Производство аэросъемочных работ НП АГП «Мередиан+»//Пространственные данные, №3, 2009 г., с. 42-44.

17. Бродская И.А., Попов СМ. Возможности использования данных аэрокосмического зондирования и ГИС-технологий для оценки состояния магистральных трубопроводов//Геодезия и аэрофотосъемка, №6, 2007, с. 78-86.

18. Вейсман Н.Г., Мельников Е.С., Москаленко Н.Г. и др. Ландшафтныеиндикаторы инженерно-геокриологических условий севера Западной Сибири и их дешифровочные признаки М.: Недра, 1974 - 132 с.

19. Викторов А.С. Рисунок ландшафта. - М.: Мысль, 1986. - 179 с.

20. Викторов А.С. Роль ландшафтного рисунка при экстраполяции индикационного значения эктоярусов природных комплексов (на примере Тургайской страны)//Вопросы географии. - № 121. - М.: Мысль, 1982 - с. 147-153.

21. Виноградов Б.В. Аэрокосмический мониторинг динамики экосистем//Геогр. и прир. ресурсы, 1980, № 2 с.58-67.

22. Виноградов Б.В. Аэрокосмич. мониторинг экосистем. -М.: 1984.-320 с.

23. Виноградов Б. В. Космич. методы изучения прир. среды. - М.: Мысль,1976.-285 с.

24. Виноградов Б. В. Преобразованная земля: Космические исследования.-М.: Мысль, 1981.-292 с.

25. Виноградов Б. В. Растительные индикаторы и их использование приизучении природных ресурсов. - М.: Высшая школа, 1964.

26. Востокова Е. А. Карты природы, составленные на основе космических снимков: Обзорная информация. -М.: ЦНИИГАиК, 1985.-Вып.1.-60 с.

27. Вяхирев Р.И. , Никитин Б.А., Мирзоев Д.А. Обустройство и освоениеморских нефтегаз. месторожд. - М.: Издательство Академии горных наук, 1999.

28. Гаврилов А.В. Методы использования материалов аэро- и космической съемки при опережающих мерзлотно-инженерно-геологических исследованиях для трубопроводного строительства//Инж. геол., 1983, № 4- с. 84-90.

29. Гарагуля Л.С., Гордеева Г.И., Хрусталев Л.Н., Оценка геоэкологического состояния природно-технических систем в криолитозоне//Геоэкология, №4, 199 7 - с . 40-53.

30. Гарбук СВ., Гершензон В.Е. Космические системы дистанционногозондирования Земли. - М.: Издательство «А и Б», 1997 - 296 с.

31. Герасимова А. С, Королев В.А. Проблемы устойчивости геологическойсреды к техногенным воздействиям. М.: АО «Геоинформмарк », 1994 - 47с.

32. Голодковская Г.А., Елисеев Ю.В. Геологическая среда промышленных регионов. М.: Недра, 1989- 220 с.

33. Григорьев А.А. Антропогенные воздействия на природную среду понаблюдениям из космоса. - Л.: Наука, 1985. - 239 с.

34. Григорьева СВ. Закономерности изменения геологич. среды под влиянием деят-ти чел-ка на территории Зап. Сибири. Автореф. канд. дис. М ., 1979.

35. Гриценко A.M., Акопова Г.С., Максимов В.М. Экология. Нефть и газ.-М.: Наука, 1997.-598 с.

36. Гудилин И.С., Комаров И.С. Применение аэрометодов при инженерно-геологических и гидрологических исследованиях. - М.: Недра, 1999. - 319 с.

37. Данилин И.М., Медведев Е.М., Мельников С Р . Лазерная локацияземли и леса. - Красноярск, 2005. - 182 с.

38. Дьяконов К.Н. , Куницын Л.Ф., Ретеюм А.Ю. и др. Природа, техника,геотехнические системы - М.: Наука, 1978 — 147 с.

39. Дьяконов К.Н. Концепция геотехнической системы и ее роль в решении задач прикладной географии/УМатер. III Всесоюзн. совещ. по приклад, геогр. /Ин-т. геогр. Сибири и ДВ СО АН СССР. - Иркутск, 1975 - с.24-26.

40. Егурцов Е., Хренов Н.Н., Чигир В.Г., и др. Динамика геотехносистем и диагностика сост. газопроводов Севера //Стр-во трубопр., 1997 - с.5-7.

41. Живичин A.M., Соколов B.C. Дешифрирование фотографических изображений. - М.: Недра, 1980.

42. Зонн СВ. Аэрокосмические исследования Земли. - М.: Наука, 1979. - 304 с.

43. Измалков В.И., Измалков А.В. Техногенная и экологическая безопасность и управление риском. СПб, НИЦЭБ РАН, 1998 - 482с.

44. Исаев А.С, Сухих В.И., Калашников Е.М. Аэрокосмический мониторинг лесов. - М.: Наука, 1991 - 240 с.

45. Исаев А.С, Волков И.А., Седых В.Н. и др. Дистанционные исследования ландшафтов. - Новосибирск: Наука, 1987. - 199 с.

46. Исаченко А.Г. Оптимизация природной среды. Геграфический аспект. М.: Мысль, 1980 - 264 с.

47. Исаченко А.Г., Старобицин Х.Я. Ландшафтные карты и оценка природных условий. - Ландшафтоведение, М., МГУ, 1972 с.42-58.

48. Кадничанский А., Хмелевский А. Современная технология аэрофототопографической съемки//Геокосмос - 2007.

49. Камышев A.M. Методы и технологии мониторинга прир.-техническихсистем Севера Зап. Сибири. - М.: ВНИПИГАЗДОБЫЧА, 1999. - 230 с.

50. Канаев Ф.С. Инж. изыскания на Крайнем Севере на осн. ландшафтногеокриологич. метода./Ред. Г.С. Переселенкова -М.: Корп. «Трансстрой», 1994 -279 с.

51. Керимов М.З. Трубопроводы нефти и газа. - М.: Наука, 2002. - 256 с.

52. Киенко Ю.П. Введение в космическое природоведение и картографирование. М.: Картгеоцентр-Геодезиздат, 1994-212 с.

53. Классификатор тематич. задач оценки прир. рес-в и окруж. среды, решаемых с исп. материалов ДЗЗ. Ред. 6. Восточно-Сибирский НИИ геологии, геофизики и минерального сырья. ИТЦ СканЭкс. - Иркутск, М, 2002 - 52 с.

54. Книжников Ю.Ф., Кравцова В.И. Космич. методы картографирования:сегодня и завтра//Географич. картография: Взгляд в будущее. - М.: МГУ, 1986 -с.125-133.

55. Козин В.В. Ландшафтные исследования в нефтегазоносных районах.Тюмень, 1984-60 с.

56. Кондратьев К. Я., Галкина Е.А. Космические методы исследованийприродной среды. - Л.: Недра, 1977 - 122 с.

57. Кондратьев К. Я., Козодеров В.В., Федченко П.П. Аэрокосмическиеисследования почв и растительности. -Л., 1986-232 с.

58. Королев В.А. Мониторинг геологической среды: Учебник /Под ред.ВТ. Трофимова. - М.: Изд-во МГУ, 1995.

59. Космическая съемка Земли. Спутники оптической съемки Земли с высоким разрешением //Издат. предпр. ред. жур. «Радиотехника», 2001 - 135 с.

60. Кошкарев А.В., Каракин В.В. Региональные геоинформационные системы. - М.: Наука, 1987.

61. Кравченко Ю.А. Организация базы знаний о земной поверхности//Геодезия и картография, М., 2002., № 4. с. 42-54.

62. Кузнецова И.Л., Микляев СМ., Чернядьев В.П., Чеховский А.Л.Оценка риска при строительстве на вечномерзлых грунтах (Бованенковское месторождение, п-ов Ямал)//Анализ и оценка природного и техногенного риска в строительстве. - М; ПНИИИС, 1995 - с. 96-98

63. Кутуков С Е . Информационно-аналитические системы магистральныхтрубопроводов. - СИП. РИА. - 2002 - 324 с.

64. Лазернолокационные методы в электроэнергетике //Компания Геокосмос». - М.: - 2007.

65. Лютый А.А., Малахова Н.Н. Аэрокосмическая информация в изучении и картографировании социально-экономических территориальных систем. - М.: Ин-т. геогр. АН СССР, 1987 -108 с.

66. Малинников В.А., Алтынов А.Е., Попов СМ., Стеценко А.Ф. Мониторингприродной среды аэрокосмическими средствами - М.: МИИГАиК, 2009 - 140 с.

67. Мельников Е.С. Ландшафты криолитозоны Западно-Сибирской газоносной провинции - Новосибирск.: Наука, 1983 - 165 с.

68. Мухина Л.И. Принципы и методы технологической оценки природных комплексов. - М.: Наука, 1973.

69. Некрасов И.А. , Коновальчик Н.Г., Семенова Г.В., Скорбилин Н.А.История геокриологич. исслед. Зап. Сибири - Новосибирск: Наука. Сиб. отд., 1990-270 с.

70. Пузаченко Ю.Г. Математические методы в экологических и географических исследованиях. - М:. ACADEMA, 2004 - 416 с.

71. Рагозин А.Л. Основные подходы к организации мониторинга прир.технич. систем с целью снижения ущерба от прир. и техноприр. катастроф/ЯТроблемы безопасности при Ч С М.: ВИНИТИ. Вып. 2. 1993 - с. 42-50.

72. Ревзон А.Л. Картографирование состояний геотехнических систем.М.: Недра, 1992-223 с.

73. Ревзон А.Л. Аэрокосмические методы инженерных изысканий втранспортном строительстве //Тр. ЦНИИС, М.: 1990 - 112 с.

74. Ревзон А.Л. Космическая фотосъемка в транспортном строительстве.М.: Транспорт. 1993 - 272 с.

75. Сербенюк Н. Картография и геоинформатика - их взаимодействие.М.:МГУ, 1990.

76. Сербенюк Н., Тикунов B.C. Автоматизация в тематической картографии. М., Изд-во Моск. ун-та, 1984.

77. Симонов Ю.Г. Космическая география. Полигонные исследованияМ.: Изд-во МГУ, 1988. - 128 с.

78. Сладкопевцев А. Изучение и картографирование рельефа с использованием аэрокосмической информации. М.: Недра, 1982 - 212 с.

79. Сладкопевцев А., Кадетов O.K., Кравцов В.В. Картографическоеобеспечение экологического мониторинга нефтегазоносных районов Западной Сибири//Изв. вузов. Геод. и аэросъемка, 1995, № 3.

80. Соколов Т.Д. Организация строительства нефтяных промыслов. - М.:Недра, 1965.

81. Сочава В.Б. Введение в учение о геосистемах. -Новосибирск: Наука,1978-318 с.

82. Тикунов B.C. Геоинформатика, кн.1. - М.: ACADEMA, 2008 - 384 с.

83. Турбин И.В., Гавриленков А.В. Кантор И.И. и др. Изыскания и проектирование железных дорог, учебник для ВУЗов ж.д. транспорта. - М.: Транспорт, 1989- 479 с.

84. Хренов Н.Н. Основы комплексной диагностики северных трубопроводов. Наземные исследования, - М.: Газойл Пресс, 2005 - 608 с.

85. Хренов Н.Н. Основы комплексной диагностики северных трубопроводов. Аэрокосмич. методы и обработка материалов съёмок, - М.: Газойл Пресс, 2003-352 с.

86. Хренов Н.Н., Егурцов А. Аэрокосмический мониторинг газопроводов Западной Сибири//Газовая промышленность, 1996, № 1-2 - с. 62-65.

87. Amore M., Bonaccorso A., Ferrari F. and Malla M. Eolo: software for theautomatic on-line treatment and analysis of GPS data for environmental monitoring//Computers and Geosciences. - 2002. -V28. - № 2. - p. 271-280.

88. Chrisman Nicolas R. Fundamental principles of geographic informationsystems//Proceedings AUTO-CARTO, 8 March 1987 - p 1-10.

89. Clarke S.L. Centralized control improves operating efficiency//Oil & Gas J.-2002.-Vol. 100.7.-p. 50-55.

90. Coppock J. Т., Anderson E.K. Editorial review//International Journal Geographical Informational Systems, 1987, vol.1, № 1 - p. 3-11.

91. Council T.L., Honey DJ., Cox ML. Environmental Solutions - Key SuccessfulSouth Texas Line Installation//Oil & Gas J. - 2000. - Vol. 98.30. - July 24. - p. 70-72.

92. Ehlers M., Rhein U. The role of remote sensing and Operational state-wideenvironmental monitoring//Intemational archives of photogrammetry and remote sensing. - Vol. XXI. - Part B4. -Vienna 1996. - p. 684-689.

93. ERDAS Field Guide (4th edition). Revised and Expanded ERDAS (Atlanta, Georgia 30329 -2137 USA). - 2002. - p. 636.

94. Helava V.V. Digital photogrammetric instruments//Photogrammetria.1978.-№1.-p. 19-41,

95. Helbig H. S. Land Use Classification in Bavaria From Aerial Photographs andERTS-1 Imagery/Symp. on Rem. Sens and Ph. Interpret. - Banf, Canada, Vol. 1, 1974.

96. Heuckel M. A Local Visual Operator Which Recognizes Edges and1.nes, JACM, 20, 4, 634-647, (October 1973).

97. International symposium on geotechnical applications of remote sensingand remote data transmission//Cocoa Beach. Florida, USA, 31.01. 1986 «Cospar» 1.f. Bull., 1987, № 108 - p. 4-7.

98. Kainz M. A classification of digital map data models.//EURO-CARTOVI, Proc, April 13-16, 1987, Brno, 1987, pp. 105-113.

99. Pickett R.M. Visual Analysis of Texture in the Detection and Recognitionof Objects, in Picture Processing and Psychopictrics, Lipkin B.C., Rosenfeld A., Academic Press, New York, 1970, pp. 289-308.

100. Roberts L.G. - In: Optical and Electrooptical Information Processing Ed.By J. Tippet, D. Berkowitz. - MIT Press, 1965, p. 159-197.

101. Samet H. Applications of Spatial Data Structures. Computer Graphics,1.age Processing and GIS. 1990, Addison-Wesley Publ. Сотр., 507 p.

102. Schneider B. Integration of analytical GIS-functions in multimedia atlas information systems /ЯСА/ACI Conference Proceedings. - Vol. 1. - Ottawa. - 1999. - p. 243-249.