Comprehensive Ground-Space Monitoring of Anthropogenic Impact on Russian Black Sea Coastal Water Areas

Abstract

In this paper, we describe the developed methods and technologies, as well as the created research prototype of a ground-space regional monitoring system that was used for comprehensive experimental research of anthropogenic impact on Russian Black sea coastal water areas. Changes in significant water environment parameters (generation of additional spectral components of surface waves; changes in marine surface roughness affecting normalized radar cross-section; turbidity field anomalies affecting spectral brightness variations in various bands of electromagnetic spectrum, etc.) registered in satellite imagery of water areas under anthropogenic impact were revealed. It has been established that these effects were predominantly caused by deep wastewater discharges. Zones of anthropogenic pollution propagations, as well as pipe breakages, have been revealed. The validation of the obtained satellite imagery processing results has been conducted based on sea truth data carried out using buoys, as well as from boats and hydrophysical platform.

Ground-to-Space Monitoring of Anthropogenic Impacts on the Coastal Zone of the Crimean Peninsula

“…В рамках представленной концепции с учетом результатов предыдущих исследований [14,15,[21][22][23] создан экспериментальный образец системы мониторинга антропогенных воздействий на шельфовые зоны черноморского побережья Российской Федерации (далее -Система мониторинга), использующий спутниковые и контактные данные. Космический сегмент Системы подробно рассмотрен в работе [24], ряд результатов, полученных при ее апробации, приведен в [2,25,26]. В настоящей работе представлен подспутниковый сегмент Системы мониторинга, обеспечивающий сбор, обработку и хранение подспутниковых данных.…”

“…Рабочее место оператора предназначено для оперативного анализа натурных океанографических данных, а также для автоматического усвоения архивной и актуальной информации по мониторингу прибрежных акваторий. Оно обеспечивает обмен информацией с Системой мониторинга по сети Интернет [24]. Рабочее место объединяет базу данных (БД) и геоинформационную систему (ГИС) океанографической направленности.…”

“…Работы выполнялись синхронно и квазисинхронно со съемками района со спутников «Ресурс-П» № 1/2, GeoEye, Landsat-7/8, Sentinel-1/2 [24].…”

“…Другой важный результат -выявление аварийной ситуации в районе основного сброса сточных вод в г. Севастополе. В процессе отработки функций космического сегмента Системы мониторинга на спутниковых изображениях обнаружены оптические аномалии, которые естественно было бы связать с плюмом сточных вод [2,24,28]. В рамках судовых экспедиций был получен большой объем натурных данных о физических и биохимических характеристиках этого плюма, достоверно показывающих, что он связан с подъемом сточных вод к поверхности моря вследствие разрыва сточной магистрали [26].…”

“…В рамках судовых экспедиций был получен большой объем натурных данных о физических и биохимических характеристиках этого плюма, достоверно показывающих, что он связан с подъемом сточных вод к поверхности моря вследствие разрыва сточной магистрали [26]. Таким образом, была выполнена надежная валидация результатов выделения по спутниковым изображениям оптических аномалий водной среды, обусловленных поступлением в прибрежные акватории глубинных стоков из аварийных разрывов коллекторов сбросовых устройств [2,24].…”