СПОСОБ ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКОГО КАРТИРОВАНИЯ ТЕХНОГЕННО-НАГРУЖЕННЫХ ТЕРРИТОРИЙ С ТРЕХМЕРНОЙ ДЕГРАДАЦИЕЙ РЕЛЬЕФА Российский патент 2024 года по МПК G01C11/00 G01N33/24 G01V99/00 

Способ эколого-геохимического картирования техногенно- нагруженных территорий с трехмерной деградацией рельефа

Изобретение относится к области эколого-геохимического картирования территорий и может быть использовано для оценки геохимического загрязнения техногенно-нагруженных территорий с трехмерной случайной деградацией рельефа, в частности, военных полигонов, мест ведения боевых действий, мест добычи полезных ископаемых, терриконов, карьеров, полигонов хранения твердых отходов.

Наиболее близкими по технической сущности является полиэлементное картирование, которое показывает распределение группы (ассоциации) химических элементов. Наиболее распространенный способ картографического отображения ассоциации в почвах - карты суммарного показателя загрязнения (СПЗ). Показатель СПЗ определяется следующим образом:

где - коэффициент опасности i-го 3В, измеренная концентрация которого равна С_i, а ПДД_i - его предельно допустимая концентрация; n - число 3В.

Карты оценки эколого-геохимической ситуации представлены картами районирования территории по уровню загрязнения одной или нескольких природных сред [см., например, Н.К. Андросова 2000. Геолого-экологические исследования и картографирование (геоэкологическое картирование). Учеб, пособие, Москва].

Недостатками известного способа эколого-геохимического картирования является низкая точность результатов мониторинга территорий в случае трехмерной деградации рельефа, пространственнореализуемой случайным образом, т.к. метод интерполяции, используемый при эколого-геохимическом картировании гладких территорий, имеет недостаточную точность.

Под трехмерной деградацией рельефа понимается изменение структуры приповерхностной части литосферы по трем координатам, с большим изменением градиента неоднородностей рельефа по глубине и случайным распределением неоднородностей в пространстве.

Техническим результатом изобретения является повышение точности картирования загрязнения приповерхностной части литосферы с трехмерной деградацией рельефа.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе эколого-геохимического картирования техногенно-нагруженных гладких территорий, основанном, на рекогносцировочном осмотре местности путем фотографирования территории с летательного аппарата, обработки снимков с выбором точек пробоотбора, химическом анализе проб, вычислением СПЗ в каждой точке пробоотбора и построении эколого-геохимической карты, отличающийся тем, что определяют наличие участков с трехмерной деградацией рельефа, если имеется, то выделяют среднестатистическую «эталонную» неоднородность с трехмерной деградацией рельефа, с которой берут и смешивают девять проб: четыре по поверхности неоднородности, четыре по ее склонам и одна в центре дна, в «эталонной» неоднородности проводится химический анализ смешанной пробы, вычисляется ранговый коэффициент корреляции Спирмена R_s между деградацией рельефа полигона и его геохимической деградацией, рассчитывается суммарный показатель загрязнения эталонной неоднородности исследуемые участки разбиваются на пиксели, определяется число неоднородностей на каждом пикселе, рассчитывается суммарный показатель загрязнения каждого пикселя по формуле Zi=Z_э×R_s×N_i, где Z_э - суммарный показательзагрязнения эталонной неоднородности,R_s - ранговый коэффициент корреляции между деградацией рельефа территории и ее геохимическим загрязнением, N_i - число неоднородностей на i-том пикселе, строится цифровая карта загрязнения почвы, территории с трехмерной деградацией рельефа.

Сущность изобретения заключается в том, что съемка местности производится путем фотографирования территории с летательного аппарата, снимки обрабатываются с помощью специального программного обеспечения, на обработанных снимках выделяют участки с трехмерной деградацией рельефа, исследуемые участки разбиваются на пиксели, на каждом участке выделяется эталонная неоднородность, имеющая среднестатистические параметры деградации рельефа, организуется отбор проб эталонной неоднородности, причем отбираются и смешиваются не пять проб, как в методе квадрата [см., например, ГОСТ 17.4.4.02 - 2017 Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического и гельминтологического анализа] для гладкой поверхности, а девять проб: четыре по поверхности неоднородности, четыре по ее серединам склонов и одна в центре, проводится химический анализ почвы в точках пробоотбора, вычисляется ранговый коэффициент корреляции Спирмена R_s [см., например, В.Е. Гмурман 2004. Теория вероятностей и математическая статистика: учеб, пособие. Москва, Высшая школа, 479 с. ] между деградацией рельефа исследуемой территории и его геохимической деградацией, рассчитывается суммарный показатель загрязнения эталонной неоднородности Z_э, определяется число неоднородностей на каждом пикселе N_i определяется суммарный показатель загрязнения каждого пикселя по формуле Z_i=Z_э⋅R_s⋅N_i, попиксельно строится цифровая карта загрязнения почвы, участка территории с трехмерной деградацией рельефа.

Способ реализуется путем следующей последовательности действий:

1. С помощью летательного аппарата проводят аэрофотосъемку местности.

2. Снимки обрабатывают с помощью специального программного обеспечения, позволяющего построить ранговый закон распределения случайной величины по деградации рельефа - диаметров неоднородностей (воронок) и, определить их статистические характеристики.

3. Разбивают исследуемую территорию на пиксели.

4. Выделяют эталонную среднестатистическую неоднородность.

5. Отбирают пробы на трехмерной эталонной неоднородности рельефа.

6. Проводят химический анализ проб из эталонной неоднородности в сертифицированной лаборатории, строят ранговый закон распределения случайной величины по геохимии.

7. Рассчитывают ранговый коэффициент корреляции между деградацией рельефа полигона и его геохимической деградацией.

8. Рассчитывают суммарный показатель загрязнения в эталонной неоднородности.

9. Определяют количество неоднородностей (воронок) в каждом пикселе.

10. Рассчитывают суммарный показатель загрязнения каждого пикселя.

11. Строят попиксельную цифровую карту загрязнения территории с трехмерной деградацией рельефа.

Изобретение относится к способам эколого-геохимического картирования и может быть использовано для картирования техногенно-нагруженных территорий с трехмерной деградацией рельефа. Сущность: под трехмерной деградацией рельефа следует понимать изменение структуры приповерхностной части рельефа по трем координатам с большим изменением градиента неоднородностей рельефа по глубине и случайным распределением неоднородностей в пространстве. В процессе реализации способа проводят рекогносцировочный осмотр местности путем фотографирования территории с летательного аппарата. Обрабатывают снимки и выбирают точки пробоотбора. Выполняют химический анализ проб. Вычисляют суммарный показатель загрязнения в каждой точке пробоотбора. Строят эколого-геохимическую карту. При этом определяют наличие участков с трехмерной деградацией рельефа. Если такие участки имеются, то выделяют неоднородность, имеющую среднестатистические параметры деградации рельефа – эталонную неоднородность. С эталонной неоднородности отбирают и смешивают девять проб: четыре по поверхности неоднородности, четыре по ее склонам и одну в центре дна. Проводят химический анализ смешанной пробы. Вычисляют ранговый коэффициент корреляции Спирмена между деградацией рельефа полигона и его геохимической деградацией. Рассчитывают суммарный показатель загрязнения эталонной неоднородности. Исследуемые участки разбивают на пиксели, определяют число неоднородностей на каждом пикселе. Рассчитывают суммарный показатель загрязнения каждого пикселя. Строят цифровую карту загрязнения почвы территории с трехмерной деградацией рельефа. Технический результат: повышение точности картирования загрязнения приповерхностной части литосферы с трехмерной деградацией рельефа.

Способ эколого-геохимического картирования техногенно-нагруженных территорий с трехмерной деградацией рельефа, включающий рекогносцировочный осмотр местности путем фотографирования территории с летательного аппарата, обработку снимков с выбором точек пробоотбора, химический анализ проб, вычисление суммарного показателя загрязнения в каждой точке пробоотбора и построение эколого-геохимической карты, отличающийся тем, что определяют наличие участков с трехмерной деградацией рельефа, если такие участки имеются, то выделяют среднестатистическую - эталонную - неоднородность с трехмерной деградацией рельефа, с которой берут и смешивают девять проб: четыре по поверхности неоднородности, четыре по ее склонам и одну в центре дна, в эталонной неоднородности проводят химический анализ смешанной пробы, вычисляют ранговый коэффициент корреляции Спирмена R_s между деградацией рельефа полигона и его геохимической деградацией, рассчитывают суммарный показатель загрязнения эталонной неоднородности, исследуемые участки разбивают на пиксели, определяют число неоднородностей на каждом пикселе, рассчитывают суммарный показатель загрязнения каждого пикселя по формуле , где Z_э - суммарный показатель загрязнения эталонной неоднородности, R_s - ранговый коэффициент корреляции между деградацией рельефа территории и ее геохимическим загрязнением, N_i - число неоднородностей на i-м пикселе, строят цифровую карту загрязнения почвы территории с трехмерной деградацией рельефа.