Определение загрязнения атмосферы мегаполисов по данным космической съемки

  • Леонид Владимирович Катковский Институт прикладных физических проблем им. А. Н. Севченко БГУ, ул. Курчатова, 7, 220045, г. Минск, Беларусь; Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь https://orcid.org/0000-0002-0307-9362
DOI: https://doi.org/10.33581/2520-2243-2020-3-4-16

Аннотация

В настоящее время загрязнение атмосферы является одной из самых серьезных проблем экологии. Для контроля за состоянием воздуха применяются методы забора проб на стационарных и автоматических станциях, лидарные наземные измерения и спутниковый мониторинг. В Беларуси контроль за состоянием атмосферы проводится на 66 стационарных станциях Национальной системы мониторинга окружающей среды Республики Беларусь. Основными недостатками метода забора проб на станциях являются его локализованность и неоперативность. Реализованный в работе метод позволяет преодолеть эти недостатки. Оценки загрязнения атмосферы мегаполисов в единицах предельно допустимых концентраций (ПДК) осуществляются по зарегистрированным из космоса спектру отражения территории и ее изображению в красной области видимого диапазона. На основании данных спутников EO-1, Landsat, Sentinel-2 и проведенных расчетов получены интегральные уровни загрязнения (в ПДК) над Минском в 2015 и 2016 гг. Усредненные за квартал расчетные величины загрязнения сравнивались со значениями из ежегодника состояния атмосферного воздуха Национальной системы мониторинга окружающей среды Республики Беларусь. Метод показал хорошее соответствие данных. Однако условия применения и точность указанного метода требуют проведения дальнейших исследований и оценок. В работе проанализированы его достоинства и недостатки, а также намечены пути преодоления выявленных недочетов.

Биография автора

Леонид Владимирович Катковский, Институт прикладных физических проблем им. А. Н. Севченко БГУ, ул. Курчатова, 7, 220045, г. Минск, Беларусь; Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

доктор физико-математических наук, доцент; заведующий лабораторией дистанционной фотометрии отдела аэрокосмических исследований Института прикладных физических проблем им. А. Н. Севченко БГУ; профессор кафедры физики и аэрокосмических технологий факультета радиофизики и компьютерных технологий БГУ.

Литература

  1. Mallone S, Stafoggia M, Faustini A, Gobbi GP, Marconi A, Forastiere F. Saharan dust and associations between particulate matter and daily mortality in Rome, Italy. Environmental Health Perspectives. 2011;119(10):1409–1414. DOI: 10.1289/ehp.1003026.
  2. Melnikova I, Donchenko V, Boreisho A, Morozov A. Laser complexes for the solution of the inverse problem of ecological monitoring. In: Proceedings of the 25th International laser radar conference; 2010 July 5–9; Saint Petersburg, Russia. New York: Curran Associates; 2011. p. 131–133.
  3. Katkovskii LV. Mnogospektral’noe distantsionnoe zondirovanie. Teoriya i metody povysheniya effektivnosti [Multispectral remote sensing. Theory and methods of increasing efficiency]. Saarbrücken: LAP LAMBERT Academic Publishing; 2011. 396 p. Russian.
  4. Belyaev BI, Katkovsky LV, Kabashnikov VP, Nekrasov VP. Optical remote sounding of aerosol formations on base of numerical simulation of the scattering radiation. In: Proceedings of the 1996 International geoscience and remote sensing symposium (IGARSS’96); 1996 May 28–31; Lincoln, NE, USA. Part 1. [S. l.]: Institute of Electrical and Electronics Engineers; 1996. p. 19–21. DOI: 10.1109/IGARSS.1996.516231.
  5. Belyaev BI, Belyaev MYu, Desinov LV, Katkovskii LV, Sarmin EE. Spectra and images processing from Photospectral system in space experiment «Hurricane» on the ISS. Issledovanie Zemli iz kosmosa. 2014;6:54–65. Russian.
  6. Martinov AO, Katkouski LV, Stanchick VV, Beliaev BI. Investigation of the atmosphere with a scanning solar spectropolarimeter. Journal of the Belarusian State University. Physics. 2018;3:20–30. Russian.
  7. Bondur VG, Vorob’ev VE, Davydov VF, Korol’kov AV, inventors; Federal Service for Intellectual Property, Patents and Trademarks, assignee. The method for determining atmospheric pollution of megacities. Russian Federation patent 2010100107/28. 2010.
  8. Kakareka SV. [Assessing total atmospheric air pollution]. Geografiya i prirodnye resursy. 2012;2:14–20. Russian.
  9. Schwartz S. Visual Perception: a clinical orientation. 4th edition (optometry). New York: McGraw-Hill Education – Europe; 2009. 488 p.
  10. Zaezdnyi AM. Osnovy raschetov po statisticheskoi radiotekhnike [Fundamentals of calculations in statistical radio engineering]. Moscow: Svyaz’; 1969. 448 p. Russian.
  11. Polovko AM. Mathematica dlya studentov [Mathematica for students]. Saint Petersburg: BKhV-Peterburg; 2007. 368 p. Russian.
  12. Prokis Dzh. Tsifrovaya svyaz’ [Digital communication]. Moscow: Radio i svyaz’; 2000. 800 p. Russian.
  13. Katkovsky LV, Martinov AO, Siliuk VA, Ivanov DA, Kokhanovsky AA. Fast atmospheric correction method for hyperspectral data. Remote Sensing. 2018;10(11):1698. DOI: 10.3390/rs10111698.
  14. Belyaev BI, Belyaev MYu, Sarmin EE, Gusev VF, Desinov LV, Ivanov VA, et al. Design and flight tests of science hardware video-spectral system on board the Russian segment of the ISS. Space Engineering and Technology. 2016;2(13):70–79. Russian.
Опубликован
2020-10-07
Ключевые слова: дистанционное зондирование, спектр отражения, сдвиг спектра, поглощение, мультиспектральное изображение, красный канал, индекс загрязнения атмосферы, предельно допустимая концентрация (ПДК)
Поддерживающие организации Автор выражает благодарность Д. В. Бондарь за поиск снимков и помощь в проведении расчетов.
Как цитировать
Катковский, Л. В. (2020). Определение загрязнения атмосферы мегаполисов по данным космической съемки. Журнал Белорусского государственного университета. Физика, 3, 4-16. https://doi.org/10.33581/2520-2243-2020-3-4-16
Выпуск
№ 3 (2020): Журнал Белорусского государственного университета. Физика
Раздел
Оптика и спектроскопия

Copyright (c) 2020 Журнал Белорусского государственного университета. Физика

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).