Мониторинг свалок на территории Краснодарского края по материалам спутниковых снимков (методика и результаты)
Д.
А. ЛипилинБиблиографическое описание статьи для цитирования:
Липилин
Д.
А. Мониторинг свалок на территории Краснодарского края по материалам спутниковых снимков (методика и результаты) // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2013. – Т. 3. – С.
621–625. – URL:
http://e-koncept.ru/2013/53126.htm.
Аннотация. Представлены некоторые результаты распознавания свалок твердых бытовых отходов на территории Краснодарского края по данным мультиспектральных спутниковых снимков высокого пространственного
разрешения. Создана карта расположения свалок и полигонов региона, а также рассмотрены возможности спутниковых снимков для их дистанционного мониторинга окружающей среды.
Ключевые слова:
свалка, твердые бытовые отходы, спутниковый снимок, дешифрирование, краснодарский край
Похожие статьи
Текст статьи
Липилин Дмитрий АлександровичАспирант кафедры геоинформатики, ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный университет», г.Краснодар,Lipilin_dmitrii@mail.ruМониторинг свалок на территории Краснодарского края по материалам спутниковых снимков (методика и результаты)
Представлены некоторые результаты распознавания свалок твердых бытовых отходов на территории Краснодарского края по данным мультиспектральных спутниковых снимков высокого пространственного разрешения. Создана карта расположения свалок и полигонов региона, а также рассмотрены возможности спутниковых снимков для их дистанционного мониторингаокружающей среды.Ключевые слова: свалка, твердые бытовые отходы, спутниковый снимок, дешифрирование, Краснодарский край.
В настоящее время в России накоплено свыше 80 млрд т отходов, ежегодно их образуется еще до 5 млрд т, при этом количество отходов заметно превышает объемы получаемого (добываемого) первичного сырья и материалов [1]. Всё более возрастающее значение проблемы, связанной с отходами, указывает на необходимость скорейшей разработки качественных и действенных государственных/региональных программ, и принятия управленческих решений для минимизации воздействия на окружающую среду, возникающих на всех этапах сбора, перевозки, хранения, комплексной переработки или уничтожения не утилизируемой части отходов. При этом, для разработки и внедрения таких программ необходимо иметь полную информацию о пространственном расположении, масштабах занимаемых территорий и об объемахнакопленных отходов. Однако, в настоящее время, такая информация в полном объеме и с достаточной степенью достоверности отсутствует. Что затрудняет осуществление государственного экологического надзора в области обращения с отходами и принятие эффективного управленческого решения направленного на улучшение состояния окружающей среды.Любое промышленное производство и любой населенный пункт создает отходы. По типу образования отходы принято классифицировать на: актуальные, образующиеся в процессе производственного цикла предприятий, данный вид отходов более характерен для промышленности. И отходы потенциальные, это когда изделия и товары народного потребления изза брака или окончания периода эксплуатации и срока годности переходят в отходы, этот вид отходовпреимущественно характерен для населенных пунктов.Проблемы, порождаемые существованием отходов, можно разделить на два направления:1) организация вторичной переработки отходов с целью получения сырья и энергии;2) уменьшение негативного влияния отходов на людей и окружающую среду.Если использование отходов в качестве источника энергии и вторичного сырья регулируется преимущественно рыночными отношениями, то снижение негативного воздействия отходов на экосистему и человека можно регулировать с помощью нормативноправовой базы и службы государственного экологического контроля. Под объектом размещения отходовпонимается специально оборудованное сооружение, предназначенное для размещения отходов. К таким сооружениям относятся: полигоны, шламохранилища, хвостохранилища, отвалы горных пород и другие сооружения [2]. В данной статье мы рассмотрим места размещения наиболее распространенных видов отходов, которыми являются –твердые бытовые отходы (ТБО). К ТБО относятся отходы устройств местного отопления, мусор собираемый с дворовых территорий, отходы ухода за зелеными насаждениями и жизнедеятельности населения (приготовление пищи, уборка и текущий ремонт квартир и др.), включая крупногабаритные предметы домашнего обихода, упаковка и некоторые другие.Наиболее распространенными в настоящее время местами по размещению и обезвреживанию удаляемых из населенных пунктов ТБО являются полигоны и свалки. Полигоны–это природоохранные сооружения, предназначенные для складирования, изоляции и обезвреживания ТБО, обеспечивающие защиту от загрязнения атмосферы, почвы, поверхностных и грунтовых вод, препятствующие распространению грызунов, насекомых и болезнетворных микроорганизмов. На полигонах обеспечивается статическая устойчивость ТБО с учетом динамики уплотнения, минерализации, газовыделения, максимальной нагрузки на единицу площади, возможности последующего рационального использования участка после закрытия полигонов [3]. Для функционирования полигонов ТБО установлен перечень необходимых условий эксплуатации (таблица1).
Таблица 1 Перечень основных условий эксплуатации полигонов ТБО [3]УсловияХарактеристикиРазмер санитарнозащитной зоны от жилой застройки дограниц полигонаНе менее 500 м (но возможна корректировка в сторону увеличения)Защита от стоков поверхностных водПо границе участка проектируется водоотводная канаваОгражденияНа расстоянии 12 м от водоотводной канавы вокруг полигона размещается ограждение. По периметру на полосе шириной 58 м проектируется посадка деревьев.Доступ на полигонЧерез контрольнопропускной пункт и шлагбаум
Выбор и отвод земельного участка для строительства полигона ТБО осуществляется в соответствии с «Инструкцией по проектированию, эксплуатации и рекультивации полигонов твердых бытовых отходов», утвержденной Министерством строительства Российской Федерацией от 5ноября1996 года и утверждается в генеральном плане или проекте планировки и застройки населенного пункта и его пригорода. На основании данной инструкции основными лимитирующими показателями при этом является рельеф местности; позволяющий обеспечить систему сбора и удаления талых ливневых вод и жидких атмосферных осадков для предотвращения загрязнения почвенных ресурсов и поверхностных вод[3].Гораздо большую опасность для окружающей среды и населения представляют свалки. Свалка –это территория размещения отходов, использование которых в течение обозримого срока не предполагается, а также не имеющая необходимой инженерной инфраструктуры, обеспечивающей выполнение природоохранных и санитарноэпидемиологических требований [4]. Свалки бывают санкционированными и стихийными. Санкционированные свалкиотличаются от стихийных свалоктолько лишь наличием разрешения на эксплуатацию земельного участка на определенный временной промежуток. [4].Для решения задач по снижению вредного влияния отходов на окружающую среду особый интерес представляют материалы дистанционного зондирования Земли, в частности, космические снимки, содержащие оперативную информацию об объектах размещения отходов и признаках воздействия их на природную среду [5]. Использование космических снимков имеющих большую обзорность и высокое пространственное разрешение на местности, дает возможность минимизировать временные затраты на изучение и картографирование полигонов, свалок и прилегающих к ним территорий на значительных площадях.В качестве исходных данных использованы четырехканальные (синий, зеленый, красный и ближний инфракрасный каналы) снимки высокого пространственного разрешения (0,6 м) с космических аппаратов WorldView2 и GeoEye1. Выбор космических снимков с данных аппаратов обусловлен их высоким разрешением, так как на снимках меньшего разрешения невозможно будет идентифицировать лежащий на земной поверхности мусор.Наличие лишь 4 каналов делает затруднительным исследование спектральных характеристик мусора. При дешифрировании мы использовали визуальные приёмы распознавания, одновременно обращая внимание на косвенные признаки мест размещения ТБО (рисунок1). Свалкам присущи отличающиеся от фоновых цветовые характеристики подстилающей поверхности. К косвенным признакам следует отнести обязательное наличие подъездных путей или грунтовой дороги, т.к. мусоровозу для выгрузки мусора необходимо проехать к месту размещения ТБО [5]. А также объекты необходимые по условиям эксплуатации полигонов ТБО (таблица1), которые визуально дешифрируются на космоснимке. К таким объектам можно отнести: наличие ограждения, канавы или обваловки по периметру свалки, контрольнопропускного пункта на въезде, а, кроме того, возможное присутствие на полигоне тяжелой техники (чаще всего это бульдозер).
Рисунок1.–Основные дешифровочные признаки полигона ТБО
Использование серии разновременных космических снимков позволяет изучить динамику изменения состояния свалки ТБО. В качестве примера рассмотрим активно растущую свалку расположенную в окрестностях Крымского городского поселения (рисунок2). Периметр, площадь и динамика свалки приведены в таблице2.
Таблица 2 Характеристика свалки в окрестностях Крымского городского поселенияДатаЗамусоренная площадь, гаИзменение площади к предыдущему году, %Периметр, км30.08.20032,12
1,1515.06.20072,861350,9627.05.20103,791330,7819.09.20104,241120,92
Рисунок 2 –Динамика свалки ТБО
в окрестностях Крымского городского поселения на даты: А 30.08.2003 г.; Б 15.06.2007 г.; В 27.05.2010 г.; Г 19.09.2010 г.
Еще одна задача, которая успешно решается с использованием средств дистанционного зондирования Земли, –это мониторинг рекультивации земель после ликвидации полигонов и свалок ТБО. Характерным примером служит свалка ТБО в окрестностях Холмского сельского поселения Абинского района. При дешифрировании снимков установлено, что происходит локализация мусора, с дальнейшей засыпкойего грунтом (рисунок3). Это особенно хорошо видно на снимке 2010г. по такому косвенному признаку –появление растительного покрова на местах уже ранее расчищенных и засыпанных. В период с 2003 по 2010 г. площадь свалки уменьшилась в 5 раз(таблица 3).
Таблица 3 Характеристика свалки в окрестностях Холмского сельского поселенияДатаЗамусоренная площадь, гаИзменение площади к предыдущему году, %Площадь рекультивированной территории, га01.05.20031,65
13.09.20070,5932
27.05.20100,23370,44
Рисунок 3 –Динамика расчистки и рекультивации свалки ТБО
в окрестностях Холмского сельского поселения на даты: А 01.05.2003 г.; Б 13.09.2007 г.; В 27.05.2010 г.Аналогичным образом на территории Краснодарского края обнаружено 176 мест размещения отходов (рисунок 4). Наибольшее количество (12) находится на территории ПриморскоАхтарского района. Наименьшее количество (1) было выявлено на территориях городакурорта Анапа, Красноармейского и Гулькевичского районов. Наибольшую площадь места размещения отходов занимают на территории Кавказского района (37 га), а наименьшую (около5га) –на территории города Армавира.
Рисунок 4 –Карта расположения свалок на территории Краснодарского края
Таким образом, судя по выполненному анализу, космические снимки сверхвысокого пространственного разрешения позволяют достаточно точно идентифицировать свалки и полигоны ТБО, а благодаря своему широкому охвату и высокой наглядности являются ценным источником информации для обнаружения, мониторинга состояния и процесса рекультивации мест размещения отходов. А методика визуальнокосвенного дешифрирования позволяет с высокой точностью определить месторасположение мест размещения ТБО для дальнейшего контроля их состояния.
Ссылки на источники
1) ГОСТ Р 517692001 «Ресурсосбережение. Обращение с отходами. Документирование и регулирование деятельности по обращению с отходами производства и потребления»: Утв. Постановлением Госстандарта РФ № 251ст от 28 июня 2001 г. М. 6 с.2) Федеральный закон № 89ФЗ от02.06.1998 «Об отходах производства и потребления»3) «Инструкция по проектированию, эксплуатации и рекультивации полигонов твердых бытовых отходов»:Утв. Мин. строй РФ 5ноября1996 г. 10 с.4)ГОСТ Р307722001 «Ресурсосбережение. Обращение с отходами. Термины и определения»: Утв. Постановлением Госстандарта РФ № 607ст от 28 июня 2001 г. М. 32 с.5) Аристов, М. А. Мониторинг полигонов ТБО и обнаружение стихийных мусоросвалок по данным космическойсъемки / М. А. Аристов // ГеоПрофиль. 2009. № 2. С. 3441.
Lipilin Dmitry AlexandrovichPostgraduate of department of Geoinformatics, KubanState University, KrasnodarLipilin_dmitrii@mail.ruMonitoringof dumpsin the Krasnodar regionfrom satellite imagery
(methodology and results)
Some results of theidentification of dumps in the Krasnodar regionfrom tomultispectral highspatial resolution satelliteimages.Create a map ofthe locationof dumps in the region, and also considered the possibilityofsatellite imageryforremoteenvironmental monitoring.Keywords:dump,waste,satellite imaginary, interpretation, Krasnodar region.
Представлены некоторые результаты распознавания свалок твердых бытовых отходов на территории Краснодарского края по данным мультиспектральных спутниковых снимков высокого пространственного разрешения. Создана карта расположения свалок и полигонов региона, а также рассмотрены возможности спутниковых снимков для их дистанционного мониторингаокружающей среды.Ключевые слова: свалка, твердые бытовые отходы, спутниковый снимок, дешифрирование, Краснодарский край.
В настоящее время в России накоплено свыше 80 млрд т отходов, ежегодно их образуется еще до 5 млрд т, при этом количество отходов заметно превышает объемы получаемого (добываемого) первичного сырья и материалов [1]. Всё более возрастающее значение проблемы, связанной с отходами, указывает на необходимость скорейшей разработки качественных и действенных государственных/региональных программ, и принятия управленческих решений для минимизации воздействия на окружающую среду, возникающих на всех этапах сбора, перевозки, хранения, комплексной переработки или уничтожения не утилизируемой части отходов. При этом, для разработки и внедрения таких программ необходимо иметь полную информацию о пространственном расположении, масштабах занимаемых территорий и об объемахнакопленных отходов. Однако, в настоящее время, такая информация в полном объеме и с достаточной степенью достоверности отсутствует. Что затрудняет осуществление государственного экологического надзора в области обращения с отходами и принятие эффективного управленческого решения направленного на улучшение состояния окружающей среды.Любое промышленное производство и любой населенный пункт создает отходы. По типу образования отходы принято классифицировать на: актуальные, образующиеся в процессе производственного цикла предприятий, данный вид отходов более характерен для промышленности. И отходы потенциальные, это когда изделия и товары народного потребления изза брака или окончания периода эксплуатации и срока годности переходят в отходы, этот вид отходовпреимущественно характерен для населенных пунктов.Проблемы, порождаемые существованием отходов, можно разделить на два направления:1) организация вторичной переработки отходов с целью получения сырья и энергии;2) уменьшение негативного влияния отходов на людей и окружающую среду.Если использование отходов в качестве источника энергии и вторичного сырья регулируется преимущественно рыночными отношениями, то снижение негативного воздействия отходов на экосистему и человека можно регулировать с помощью нормативноправовой базы и службы государственного экологического контроля. Под объектом размещения отходовпонимается специально оборудованное сооружение, предназначенное для размещения отходов. К таким сооружениям относятся: полигоны, шламохранилища, хвостохранилища, отвалы горных пород и другие сооружения [2]. В данной статье мы рассмотрим места размещения наиболее распространенных видов отходов, которыми являются –твердые бытовые отходы (ТБО). К ТБО относятся отходы устройств местного отопления, мусор собираемый с дворовых территорий, отходы ухода за зелеными насаждениями и жизнедеятельности населения (приготовление пищи, уборка и текущий ремонт квартир и др.), включая крупногабаритные предметы домашнего обихода, упаковка и некоторые другие.Наиболее распространенными в настоящее время местами по размещению и обезвреживанию удаляемых из населенных пунктов ТБО являются полигоны и свалки. Полигоны–это природоохранные сооружения, предназначенные для складирования, изоляции и обезвреживания ТБО, обеспечивающие защиту от загрязнения атмосферы, почвы, поверхностных и грунтовых вод, препятствующие распространению грызунов, насекомых и болезнетворных микроорганизмов. На полигонах обеспечивается статическая устойчивость ТБО с учетом динамики уплотнения, минерализации, газовыделения, максимальной нагрузки на единицу площади, возможности последующего рационального использования участка после закрытия полигонов [3]. Для функционирования полигонов ТБО установлен перечень необходимых условий эксплуатации (таблица1).
Таблица 1 Перечень основных условий эксплуатации полигонов ТБО [3]УсловияХарактеристикиРазмер санитарнозащитной зоны от жилой застройки дограниц полигонаНе менее 500 м (но возможна корректировка в сторону увеличения)Защита от стоков поверхностных водПо границе участка проектируется водоотводная канаваОгражденияНа расстоянии 12 м от водоотводной канавы вокруг полигона размещается ограждение. По периметру на полосе шириной 58 м проектируется посадка деревьев.Доступ на полигонЧерез контрольнопропускной пункт и шлагбаум
Выбор и отвод земельного участка для строительства полигона ТБО осуществляется в соответствии с «Инструкцией по проектированию, эксплуатации и рекультивации полигонов твердых бытовых отходов», утвержденной Министерством строительства Российской Федерацией от 5ноября1996 года и утверждается в генеральном плане или проекте планировки и застройки населенного пункта и его пригорода. На основании данной инструкции основными лимитирующими показателями при этом является рельеф местности; позволяющий обеспечить систему сбора и удаления талых ливневых вод и жидких атмосферных осадков для предотвращения загрязнения почвенных ресурсов и поверхностных вод[3].Гораздо большую опасность для окружающей среды и населения представляют свалки. Свалка –это территория размещения отходов, использование которых в течение обозримого срока не предполагается, а также не имеющая необходимой инженерной инфраструктуры, обеспечивающей выполнение природоохранных и санитарноэпидемиологических требований [4]. Свалки бывают санкционированными и стихийными. Санкционированные свалкиотличаются от стихийных свалоктолько лишь наличием разрешения на эксплуатацию земельного участка на определенный временной промежуток. [4].Для решения задач по снижению вредного влияния отходов на окружающую среду особый интерес представляют материалы дистанционного зондирования Земли, в частности, космические снимки, содержащие оперативную информацию об объектах размещения отходов и признаках воздействия их на природную среду [5]. Использование космических снимков имеющих большую обзорность и высокое пространственное разрешение на местности, дает возможность минимизировать временные затраты на изучение и картографирование полигонов, свалок и прилегающих к ним территорий на значительных площадях.В качестве исходных данных использованы четырехканальные (синий, зеленый, красный и ближний инфракрасный каналы) снимки высокого пространственного разрешения (0,6 м) с космических аппаратов WorldView2 и GeoEye1. Выбор космических снимков с данных аппаратов обусловлен их высоким разрешением, так как на снимках меньшего разрешения невозможно будет идентифицировать лежащий на земной поверхности мусор.Наличие лишь 4 каналов делает затруднительным исследование спектральных характеристик мусора. При дешифрировании мы использовали визуальные приёмы распознавания, одновременно обращая внимание на косвенные признаки мест размещения ТБО (рисунок1). Свалкам присущи отличающиеся от фоновых цветовые характеристики подстилающей поверхности. К косвенным признакам следует отнести обязательное наличие подъездных путей или грунтовой дороги, т.к. мусоровозу для выгрузки мусора необходимо проехать к месту размещения ТБО [5]. А также объекты необходимые по условиям эксплуатации полигонов ТБО (таблица1), которые визуально дешифрируются на космоснимке. К таким объектам можно отнести: наличие ограждения, канавы или обваловки по периметру свалки, контрольнопропускного пункта на въезде, а, кроме того, возможное присутствие на полигоне тяжелой техники (чаще всего это бульдозер).
Рисунок1.–Основные дешифровочные признаки полигона ТБО
Использование серии разновременных космических снимков позволяет изучить динамику изменения состояния свалки ТБО. В качестве примера рассмотрим активно растущую свалку расположенную в окрестностях Крымского городского поселения (рисунок2). Периметр, площадь и динамика свалки приведены в таблице2.
Таблица 2 Характеристика свалки в окрестностях Крымского городского поселенияДатаЗамусоренная площадь, гаИзменение площади к предыдущему году, %Периметр, км30.08.20032,12
1,1515.06.20072,861350,9627.05.20103,791330,7819.09.20104,241120,92
Рисунок 2 –Динамика свалки ТБО
в окрестностях Крымского городского поселения на даты: А 30.08.2003 г.; Б 15.06.2007 г.; В 27.05.2010 г.; Г 19.09.2010 г.
Еще одна задача, которая успешно решается с использованием средств дистанционного зондирования Земли, –это мониторинг рекультивации земель после ликвидации полигонов и свалок ТБО. Характерным примером служит свалка ТБО в окрестностях Холмского сельского поселения Абинского района. При дешифрировании снимков установлено, что происходит локализация мусора, с дальнейшей засыпкойего грунтом (рисунок3). Это особенно хорошо видно на снимке 2010г. по такому косвенному признаку –появление растительного покрова на местах уже ранее расчищенных и засыпанных. В период с 2003 по 2010 г. площадь свалки уменьшилась в 5 раз(таблица 3).
Таблица 3 Характеристика свалки в окрестностях Холмского сельского поселенияДатаЗамусоренная площадь, гаИзменение площади к предыдущему году, %Площадь рекультивированной территории, га01.05.20031,65
13.09.20070,5932
27.05.20100,23370,44
Рисунок 3 –Динамика расчистки и рекультивации свалки ТБО
в окрестностях Холмского сельского поселения на даты: А 01.05.2003 г.; Б 13.09.2007 г.; В 27.05.2010 г.Аналогичным образом на территории Краснодарского края обнаружено 176 мест размещения отходов (рисунок 4). Наибольшее количество (12) находится на территории ПриморскоАхтарского района. Наименьшее количество (1) было выявлено на территориях городакурорта Анапа, Красноармейского и Гулькевичского районов. Наибольшую площадь места размещения отходов занимают на территории Кавказского района (37 га), а наименьшую (около5га) –на территории города Армавира.
Рисунок 4 –Карта расположения свалок на территории Краснодарского края
Таким образом, судя по выполненному анализу, космические снимки сверхвысокого пространственного разрешения позволяют достаточно точно идентифицировать свалки и полигоны ТБО, а благодаря своему широкому охвату и высокой наглядности являются ценным источником информации для обнаружения, мониторинга состояния и процесса рекультивации мест размещения отходов. А методика визуальнокосвенного дешифрирования позволяет с высокой точностью определить месторасположение мест размещения ТБО для дальнейшего контроля их состояния.
Ссылки на источники
1) ГОСТ Р 517692001 «Ресурсосбережение. Обращение с отходами. Документирование и регулирование деятельности по обращению с отходами производства и потребления»: Утв. Постановлением Госстандарта РФ № 251ст от 28 июня 2001 г. М. 6 с.2) Федеральный закон № 89ФЗ от02.06.1998 «Об отходах производства и потребления»3) «Инструкция по проектированию, эксплуатации и рекультивации полигонов твердых бытовых отходов»:Утв. Мин. строй РФ 5ноября1996 г. 10 с.4)ГОСТ Р307722001 «Ресурсосбережение. Обращение с отходами. Термины и определения»: Утв. Постановлением Госстандарта РФ № 607ст от 28 июня 2001 г. М. 32 с.5) Аристов, М. А. Мониторинг полигонов ТБО и обнаружение стихийных мусоросвалок по данным космическойсъемки / М. А. Аристов // ГеоПрофиль. 2009. № 2. С. 3441.
Lipilin Dmitry AlexandrovichPostgraduate of department of Geoinformatics, KubanState University, KrasnodarLipilin_dmitrii@mail.ruMonitoringof dumpsin the Krasnodar regionfrom satellite imagery
(methodology and results)
Some results of theidentification of dumps in the Krasnodar regionfrom tomultispectral highspatial resolution satelliteimages.Create a map ofthe locationof dumps in the region, and also considered the possibilityofsatellite imageryforremoteenvironmental monitoring.Keywords:dump,waste,satellite imaginary, interpretation, Krasnodar region.
