Практика по полевому тематическому дешифрированию

Полевая практика по тематическому дешифрированию имеет не столь длительную историю как топографо-геодезическая практика. Окончательно она заменила фотограмметрическую в конце 1990-х гг. Наиболее физиономичный элемент геосистемы — растительный покров, поэтому именно он и становится объектом для изучения и закрепления основ тематического дешифрирования. В силу этой причины для проведения практики обычно выбираются особо охраняемые природные территории (ООПТ), где антропогенная нагрузка на геосистемы минимальна. География ООПТ, на базе которых проводилась практика по дешифрированию, очень широка: Восточно-Европейская равнина(запад — национальный парк «Смоленское Поозерье», север — национальный парк «Югыд Ва», центр — национальный парк «Угра», юг — заповедник «Ростовский»), Урал (Башкирский природный заповедник), горы Южной Сибири (Байкальский природный биосферный заповедник), Дальний Восток (север — Быстринский природный парк, юг — Лазовский природный заповедник им. Л. Г. Капланова, острова Дальнего Востока — природный заповедник «Курильский»). Нередко объектом дешифрирования становятся территории с выраженной высотной поясностью растительного покрова, что позволяет студентам выявить закономерности смены растительных сообществ в зависимости от абсолютной высоты и использовать их при дешифрировании космических снимков.

Практике предшествует подготовительный этап. Работы этого этапа начинаются ещё до выезда в поле: студенты собирают информацию о физико-географических и социально-экономических особенностях территории, истории развития её геосистем и современных процессах, о наиболее распространённых видах растений и растительных сообществах. Преподаватели биогеографы читают лекцию, знакомят группу с гербарием территории, на которой запланирована практика. Результатами подготовительного этапа являются первая глава отчёта («Географическая характеристика территории») и электронный иллюстрированный конспект флоры, с которым студенты будут работать в поле. На подготовительном этапе каждый студент готовит доклад с презентацией на выбранную тему, посвящённую природе, истории, хозяйству территории прохождения практики («Термальные электростанции», «Создание защитных лесополос в степях», «Курильская боевая операция», «Ларги Японского моря» и пр.) для представления во время практики.

В первые дни полевого этапа проводятся рекогносцировочно-ознакомительные маршруты, во время которых систематизируются и визуализируются знания, усвоенные на подготовительном этапе. В ходе знакомства студентов с территорией специалисты принимающей организации (это могут быть сотрудники ООПТ, научных институтов, лесничеств, музеев) также привлекаются к обучению студентов. Параллельно с полевыми маршрутами идёт работа в фондах и библиотеках. Основными материалами для проведения работ являются космические снимки. Территория, изучаемая в ходе практики, как правило, невелика (так, например, площадь картографируемого участка в ходе практики в Байкальском заповеднике в 2016 г. составила 20 км2). Помимо обзорных космических снимков, дающих возможность получить общее представление о картографируемой территории, изучаются и детальные, необходимые для дешифрирования ключевых участков. Снимки первой категории могут быть получены из открытых источников. Космические снимки очень высокого и сверхвысокого пространственного разрешения свободно не распространяются. Такие снимки для проведения практики по дешифрированию нередко предоставляет кафедре картографии и геоинформатики ИТЦ «СканЭкс» в рамках научно-образовательной программы сотрудничества. В 2016 г. были использованы предоставленные принимающей организацией — Байкальским заповедником — снимки со спутника Formosat 2. Помимо этого, в рамках упомянутой выше программы сотрудничества у преподавателей имеется возможность предварительного заказа космической съёмки на интересующую территорию, которая была несколько раз реализована. Помимо космических снимков, в качестве важных вспомогательных источников информации используются цифровые модели местности (например, ASTER GDEM и SRTM), топографические и тематические карты, литературные источники.

Первым результатом изучения снимков является предварительная схема дешифрирования. Далее в течение всей практики на основе полевых обследований местности происходит её уточнение. Задача студентов — составить в ходе полевых работ описания всех выделенных на предварительной схеме дешифрирования растительных сообществ. Полевые маршруты, в которых студенты изучают дифференциацию растительного покрова, его приуроченность к формам рельефа и водным объектам, формируют у студентов представление о характере природных границ и их изображении на снимках, об оптической генерализации и сезонных различиях состояния местности, о надёжности и точности извлечения информации с космических снимков, что необходимо для их квалифицированного использования при создании тематических карт.

В ходе практики студенты получают навыки работы с приборами для проведения полевого дешифрирования и картографирования. В разные годы набор их варьировал. Используются портативные GPS-приёмники различных версий; планшеты с функцией AGPS; связка из GPS-приёмника, полевого компьютера и программного обеспечения полевой ГИС, объединённых в единый программно-аппаратный комплекс. С 2010 г. отдельной задачей выступает знакомство с устройством и принципом работы спектрометра SpectroSense2, проведение спектрометрирования тестовых площадок и последующее сопоставление рассчитанных по полевым данным значений вегетационного индекса NDVI с индексными изображениями, полученными на основе космических снимков. С 2015 г. на этом этапе практики используются данные с БПЛА.

За три года существенно расширился круг решаемых с помощью БПЛА задач. В 2017 г., помимо дешифрирования объектов на снимках разной детальности и использования их как эталонов для распознавания объектов на космических снимках, студенты выполняли работы по привязке снимков с БПЛА, созданию мозаик, определению пространственного разрешения снимков, полученных на разной высоте («этажерка»).

Заключительный этап — сведение полученных знаний о территории в картографическое изображение — проводится до отъезда в Москву, чтобы студенты имели возможность уточнить какие-либо неясные моменты на создаваемых ими картах, перепроверить недостоверные данные. Результаты этого этапа — карты, профили, схемы. Основным результатом практики по дешифрированию всегда является карта растительных сообществ изучаемой территории, другие графические материалы варьируют в зависимости от пожеланий принимающей стороны. Это может быть план населённого пункта, фотоплан, туристская карта экологического маршрута или территории, геоботанические профили по экотропе или транссектам, высотные (вертикальные) геоботанические профили, карты землепользования, гарей и пр. Студенты впервые в своей университетской жизни составляют тематическую карту на реальную территорию по данным, полученным в том числе самостоятельно. На практике создаются обычно две карты растительных сообществ: в крупном масштабе (1:10 000) и более мелком —1:50 000 или 1:100 000. И это не просто генерализация. Карта масштаба 1:10 000 создаётся на тот фрагмент территории, который бригада изучила наиболее детально. Для создания карт более мелкого масштаба используются результаты описаний, полученных в ходе дальних маршрутов, иногда транспортных, которые охватывают лишь эталонные участки, и требуются и географическая интерполяция, и географическая экстраполяция для того, чтобы распространить полученные знания на всю территорию картографирования. Этот заключительный этап практики может расцениваться как отдельная работа. В первую очередь бригада решает, какого типа будет карта — комплексная или синтетическая, в зависимости от их научного предпочтения и собранных данных, разрабатывается легенда.

Специфика учебно-методического подхода при проведении практики на ООПТ заключается в выполнении работ, ориентированных на последующее использование их результатов. Студенты в режиме учебной практики решают реальные научные задачи под руководством преподавателей. Основная канва задач определена учебным планом; решение зависит от конкретной ситуации (особенности территории, погодные условия и пр.), зачастую отсутствуют готовые ответы.

Помимо освоения приёмов полевого дешифрирования, студенты знакомятся с российской системой ООПТ — работают вместе с научными сотрудниками, слушают лекции. По двум частям практики составляются раздельные отчёты. При этом каждый студент имеет индивидуальное задание, включающее, как правило, написание текстового раздела, работы по созданию части карты, обработки части измерений. К отчёту прилагаются индивидуальные бланки измерений, полевых описаний, результаты аналитических работ, компьютерной обработки материалов и др. В последний день первый и второй частей практики каждому студенту выставляется дифференцированная оценка, которая учитывает качество выполнения полевых и камеральных работ студентом, его дисциплину, умение работать в коллективе и т. д. Защищается отчёт в последний день соответствующей части практики.