Виды эрозионных процессов и особенности их проявления на космических изображениях

Выявление и оценка эродированных и эрозионно опасных земель, а также защита почв от эрозии - одна из главных проблем природопользования. Актуальность ее возрастает в связи с все более интенсивным использованием уже освоенных земель, дальнейшим вовлечением в распашку земель, ранее считавшихся малопригодными.

В нашей стране и за рубежом проводятся разносторонние исследования эрозионных процессов и испытание противоэрозионных приемов. К настоящему времени накоплен большой материал, характеризующий интенсивность смыва почв на разных по строению и уровню использования землях, свойства смытых почв, интенсивность роста оврагов, эффективность отдельных и комплекса противоэрозионных мероприятий. Вместе с тем многие ученые отмечают, что полученный материал весьма разнокачественный, разными исследователями применялись не только различные методы исследований, но и разные методологические подходы, часто исследователи упрощали эрозионные процессы, а исследования носили описательный характер. Поэтому выявление и оценка эродированных земель и динамика их развития по материалам космической съемки, позволит в короткие сроки выполнить большой объем работ по получению информации в картографическом виде для решения природоохранных задач, значительно снизить как экономические затраты из-за низкой стоимости космической информации, так и затраты рабочего времени на проведение подобных исследований [2].

Экстенсивное ведение земледелия в Западной Сибири привело к повсеместной деградации почв пахотных угодий и значительному снижению их потенциального плодородия. Одной из основных причин негативных последствий является активизация разрушения почв антропогенно-преобразованных ландшафтов процессами смыва и дефляции. В Алтайском крае значительную часть сельскохозяйственных угодий представляют почвы, которые оцениваются как эрозионно- и дефляционно-опасные: в лесостепной зоне более 50% почв слабо - и среднесмыты, деградация гумусного слоя в результате дефляции составляет 5 см. за 10 лет. Усиление эрозионных процессов обусловлено резким уменьшением защитных функций естественной растительности и противоэрозионной устойчивости почв, подвергшихся длительному хозяйственному воздействию. В результате эрозии происходит ухудшение плодородия почв (поверхностная эрозия и дефляция) или полное уничтожение почв (линейная эрозия).

Особенностью проявления на космических снимках эрозионных процессов является непостоянство яркостных характеристик в различных участках изображения, которое возникает в результате выхода на поверхность более глубоких горизонтов почвы, диффузии пахотного и подпахотного слоев, а также повышения биомассы растительности на эрозионных участках, которое связано с намывом плодородной почвы в местах движения водных потоков. В этом случае характер кривой спектрального отражения меняется. Для большинства типов почв с нормально развитым генетическим профилем эти изменения влияют, прежде всего, на интенсивность изображения, когда кривая спектрального отражения практически не изменяется по форме, но все величины спектрального коэффициента отражения пропорционально возрастают на всех длинах волн. Такие изменения свойственны почвам с монотонным гумусированным профилем, например, черноземам. В почвах с резко дифференцированным генетическим профилем, или если эрозией захвачены очень большие толщи почвы, изменениям величин интегрального отражения сопутствуют изменения тональности окраски. Кроме того, в процессе дешифрирования участков местности, подвергшихся линейной эрозии, важную роль играет характерная форма изображения. Для выделения и оценки эрозионных процессов почв был проведен синтез трех каналов сканерного изображения (рис. 2.4.1., 2.4.2), с последующим преобразованием гистограммы яркости (рис. 2.4.3., 2.4.4).

Процессы водной эрозии почвы при малом смыве довольно хорошо дешифрируются на снимках, полученных в летний период. В этом случае по направлению смыва наблюдается увеличение яркости изображения, что соответствует увеличению биомассы растительности, т.к. на этих участках почва содержит больший процент гумуса благодаря ее растрескиванию после схода талых вод и последующим заполнением нижних горизонтов материалом гумусово-аккумулятивного горизонта. Особенно хорошо такие участки поверхностной эрозии проявляются при расчете вегетационного индекса NDVI, благодаря повышению значения индекса за счет увеличения биомассы растительности (рис. 2.4.5., 2.4.6).

На весенних снимках эти участки имеют более низкие значения яркости благодаря избыточному увлажнению. В этот период очень хорошо дешифрируется сильно эродированная почва, хотя смыва до нижних, более светлых горизонтов, не наблюдается, а также поверхностная эрозия. На осенних снимках выделяются только овраги с размытостью почвы до почвообразующей породы.

Сравнительный анализ результатов обработки разновременных космических снимков показал, что площадь деградированных земель в результате эрозионных процессов значительно увеличилась.

Поиск по сайту: