RU2822402C1 - Method for ecological-geochemical mapping of technogenically loaded territories with three-dimensional degradation of relief - Google Patents
Method for ecological-geochemical mapping of technogenically loaded territories with three-dimensional degradation of relief Download PDFInfo
- Publication number
- RU2822402C1 RU2822402C1 RU2023136188A RU2023136188A RU2822402C1 RU 2822402 C1 RU2822402 C1 RU 2822402C1 RU 2023136188 A RU2023136188 A RU 2023136188A RU 2023136188 A RU2023136188 A RU 2023136188A RU 2822402 C1 RU2822402 C1 RU 2822402C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- relief
- degradation
- heterogeneity
- dimensional
- geochemical
- Prior art date
Links
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 title claims abstract description 36
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 238000013507 mapping Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000011109 contamination Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000003646 Spearman's rank correlation coefficient Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000012876 topography Methods 0.000 claims description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 230000000721 bacterilogical effect Effects 0.000 description 1
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
- 238000013316 zoning Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Способ эколого-геохимического картирования техногенно- нагруженных территорий с трехмерной деградацией рельефаMethod for ecological-geochemical mapping of technogenically-loaded territories with three-dimensional degradation of the relief
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.The invention relates to the field of ecological-geochemical mapping of territories and can be used to assess the geochemical pollution of technogenically-loaded territories with three-dimensional random degradation of the relief, in particular, military training grounds, combat sites, mining sites, waste heaps, quarries, solid storage areas waste.
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:The closest in technical essence is polyelement mapping, which shows the distribution of a group (association) of chemical elements. The most common way to cartographically display associations in soils is total pollution index (CPI) maps. The SDR indicator is determined as follows:
где - коэффициент опасности i-го 3В, измеренная концентрация которого равна Сi, а ПДДi - его предельно допустимая концентрация; n - число 3В.Where - hazard coefficient of the i-th 3B, the measured concentration of which is equal to C i , and traffic rules i - its maximum permissible concentration; n is the number 3B.
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].Maps for assessing the ecological and geochemical situation are represented by maps of territory zoning according to the level of pollution of one or more natural environments [see, for example, N.K. Androsova 2000. Geological-ecological research and mapping (geoecological mapping). Educational manual, Moscow].
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.The disadvantages of the known method of ecological-geochemical mapping is the low accuracy of the results of monitoring territories in the case of three-dimensional degradation of the relief, spatially realized randomly, because the interpolation method used in ecological and geochemical mapping of smooth areas has insufficient accuracy.
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.Three-dimensional degradation of the relief is understood as a change in the structure of the near-surface part of the lithosphere along three coordinates, with a large change in the gradient of relief heterogeneities in depth and a random distribution of heterogeneities in space.
Техническим результатом изобретения является повышение точности картирования загрязнения приповерхностной части литосферы с трехмерной деградацией рельефа.The technical result of the invention is to increase the accuracy of mapping contamination of the near-surface part of the lithosphere with three-dimensional degradation of the relief.
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 Rs 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=Zэ×Rs×Ni, где Zэ - суммарный показательзагрязнения эталонной неоднородности,Rs - ранговый коэффициент корреляции между деградацией рельефа территории и ее геохимическим загрязнением, Ni - число неоднородностей на i-том пикселе, строится цифровая карта загрязнения почвы, территории с трехмерной деградацией рельефа.The specified technical result is achieved by the fact that in the known method of ecological-geochemical mapping of technogenically loaded smooth territories, based on reconnaissance inspection of the area by photographing the territory from an aircraft, processing images with the selection of sampling points, chemical analysis of samples, calculating the SPZ at each sampling point and the construction of an ecological-geochemical map, characterized in that they determine the presence of areas with three-dimensional degradation of the relief, if any, then they identify the average “reference” heterogeneity with three-dimensional degradation of the relief, with which nine samples are taken and mixed: four on the surface of the heterogeneity, four on its slopes and one in the center of the bottom, in the “reference” heterogeneity, a chemical analysis of a mixed sample is carried out, the Spearman rank correlation coefficient R s between the degradation of the landfill topography and its geochemical degradation is calculated, the total indicator of contamination of the reference heterogeneity is calculated, the studied areas are divided into pixels, the number of heterogeneities is determined each pixel, the total pollution indicator of each pixel is calculated using the formula Zi=Z e ×R s ×N i , where Z e is the total pollution indicator of the reference heterogeneity, R s is the rank correlation coefficient between the degradation of the territory’s relief and its geochemical pollution, N i is the number inhomogeneities at the i-th pixel, a digital map of soil contamination and territory with three-dimensional degradation of the relief is constructed.
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 Rs [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 Zэ, определяется число неоднородностей на каждом пикселе Ni определяется суммарный показатель загрязнения каждого пикселя по формуле Zi=Zэ⋅Rs⋅Ni, попиксельно строится цифровая карта загрязнения почвы, участка территории с трехмерной деградацией рельефа.The essence of the invention is that the survey of the area is carried out by photographing the territory from an aircraft, the images are processed using special software, areas with three-dimensional degradation of the relief are identified on the processed images, the areas under study are divided into pixels, in each area a reference heterogeneity is identified, which has an average parameters of relief degradation, sampling of reference heterogeneity is organized, and not five samples are taken and mixed, as in the square method [see, for example, GOST 17.4.4.02 - 2017 Soils. Methods of sampling and preparation of samples for chemical, bacteriological and helminthological analysis] for a smooth surface, and nine samples: four along the heterogeneity surface, four along its middle slopes and one in the center, a chemical analysis of the soil is carried out at the sampling points, and the Spearman rank correlation coefficient R is calculated s [see, for example, V.E. Gmurman 2004. Probability theory and mathematical statistics: textbook, manual. Moscow, Higher School, 479 p. ] between the degradation of the relief of the study area and its geochemical degradation, the total pollution indicator of the reference heterogeneity Z e is calculated, the number of heterogeneities at each pixel N i is determined, the total pollution indicator of each pixel is determined using the formula Z i = Z e ⋅R s ⋅N i , constructed pixel by pixel digital map of soil contamination, a section of territory with three-dimensional degradation of the relief.
Способ реализуется путем следующей последовательности действий:The method is implemented through the following sequence of actions:
1. С помощью летательного аппарата проводят аэрофотосъемку местности.1. Using an aircraft, aerial photography of the area is carried out.
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.2. The images are processed using special software that makes it possible to construct a rank distribution law of a random variable based on relief degradation - the diameters of irregularities (craters) and determine their statistical characteristics.
3. Разбивают исследуемую территорию на пиксели.3. Divide the study area into pixels.
4. Выделяют эталонную среднестатистическую неоднородность.4. The reference average statistical heterogeneity is identified.
5. Отбирают пробы на трехмерной эталонной неоднородности рельефа.5. Samples are taken from a three-dimensional reference heterogeneity of the relief.
6. Проводят химический анализ проб из эталонной неоднородности в сертифицированной лаборатории, строят ранговый закон распределения случайной величины по геохимии.6. Chemical analysis of samples from the reference heterogeneity is carried out in a certified laboratory, and a rank law of distribution of a random variable in geochemistry is constructed.
7. Рассчитывают ранговый коэффициент корреляции между деградацией рельефа полигона и его геохимической деградацией.7. Calculate the rank correlation coefficient between the degradation of the landfill topography and its geochemical degradation.
8. Рассчитывают суммарный показатель загрязнения в эталонной неоднородности.8. Calculate the total indicator of contamination in the reference heterogeneity.
9. Определяют количество неоднородностей (воронок) в каждом пикселе.9. Determine the number of irregularities (funnels) in each pixel.
10. Рассчитывают суммарный показатель загрязнения каждого пикселя.10. Calculate the total contamination indicator for each pixel.
11. Строят попиксельную цифровую карту загрязнения территории с трехмерной деградацией рельефа.11. Construct a pixel-by-pixel digital map of territory contamination with three-dimensional relief degradation.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2822402C1 true RU2822402C1 (en) | 2024-07-04 |
Family
ID=
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| UA12599U (en) * | 2005-08-15 | 2006-02-15 | Nat Scient Ct O N Sokolovskyi | Method for producing a soil map |
| RU2769575C1 (en) * | 2021-07-05 | 2022-04-04 | Общество с ограниченной ответственностью «АГРОНОУТ» | Method for generating soil degradation maps |
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| UA12599U (en) * | 2005-08-15 | 2006-02-15 | Nat Scient Ct O N Sokolovskyi | Method for producing a soil map |
| RU2769575C1 (en) * | 2021-07-05 | 2022-04-04 | Общество с ограниченной ответственностью «АГРОНОУТ» | Method for generating soil degradation maps |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Д.А.Пантелеев и др. Методика картирования загрязнения почв военных полигонов со значительно измененным рельефом / Региональные геосистемы, 2023, т.47, N4, стр.607-618. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| James | Toward a further understanding of the regional concept | |
| Moudrý et al. | Optimising occurrence data in species distribution models: sample size, positional uncertainty, and sampling bias matter | |
| RU2822402C1 (en) | Method for ecological-geochemical mapping of technogenically loaded territories with three-dimensional degradation of relief | |
| Albani et al. | Boreal mixedwood species composition in relationship to topography and white spruce seed dispersal constraint | |
| Rozpondek et al. | GIS in the studies of soil and water environment | |
| Khatri et al. | Mapping of soil geotechnical properties using GIS | |
| Gürol et al. | Tuz Gölü: New absolute radiometric calibration test site | |
| Chabrillat et al. | Prediction of common surface soil properties using airborne and simulated EnMAP hyperspectral images: Impact of soil algorithm and sensor characteristic | |
| Pereira et al. | Assessing dataset equivalence and leveling data in geochemical mapping | |
| Zhang et al. | Sinkhole Detection and Mapping Using Airborne LiDAR—A Practical Workflow | |
| Kucera et al. | Multi-Method Archaeological Prospection and Integrated Interpretation. Investigation of the Kreuttal Area in Austria | |
| Abayazid et al. | Employing remote sensing for water clarity monitoring in the Nile Delta coast | |
| Pasternak et al. | Automated analysis of Slavic buried settlements based on LiDAR point cloud, UAV and image processing | |
| Pillay et al. | A locational analysis of rock art in the North Island, Aotearoa New Zealand | |
| Martínez Collado | Terrestrial laser scanning technology for measuring streambank retreat along East Fork Poplar Creek and calculating the effect on mercury release. | |
| CN118095956B (en) | Engineering scale biodiversity recovery success assessment method, system and equipment | |
| Paprocki | A framework for assessing lower-bound bearing capacity of sandy coastal sediments from remotely sensed imagery | |
| RU2777272C1 (en) | Method for creating soil maps based on the results of the analysis of remote sounding data | |
| Alsalmi et al. | ACCURACY OF SOIL MAPS PREPARED IN TWO DIFFERENT WAYS FOR SHEKH SAAD PROJECT IN EAST SOUTHERN OF IRAQ | |
| Kreri et al. | Contribution of a Multitemporal Study Using Landsat Satellite Data in Land Cover Mapping of the Region of Bir El Djir in Oran, Algeria | |
| Fayek et al. | Point density for soil specimen volume measurements in image-based methods during triaxial testing | |
| Batista et al. | Levelling geochemical datasets as a tool to overcome boundary features in data applied to mineral exploration | |
| Danesh et al. | A synchronous investigation of soil geometric mean particle diameter and lime, using remote sensing technology (case study: Pol-e-Dokhtar, the southwest of Lorestan province, Iran) | |
| Gomes et al. | Measuring gullies and evaluating soil properties in a mountainous region of Rio de Janeiro State, Brazil | |
| Kałuża et al. | Use of Remote Sensing for Investigating Riparian Shrub Structures. |