Интерактивный ГИС-атлас горно-ледникового бассейна Актру

• Обоснование актуальности для развития университета и/или университетской среды

Горно-ледниковый бассейн Актру площадью около 50 км² расположен на Северо-Чуйском хребте в Горном Алтае (Республика Алтай) в 40 километрах от посёлка Курай. Здесь, в 1978 года на высоте 2100 м. была основана база физико-географической, гляциологической, метеорологической и геоморфологической практики студентов-географов ТГУ.

Актру представляет собой типичный и репрезентативный для Центрального Алтая горно-ледниковый бассейн. По данным бассейна Актру можно судить о ряде важнейших климатических, гидрологических, гляциологических характеристиках всей горной страны, как базы обширного современного оледенения и истока полноводных рек. В верховьях бассейна отмечается семь ледников различных типов (долинный, плоских вершин, висячий, каровый) общей площадью около 16 км². Амплитуда абсолютных высот в пределах бассейна около 2000 м.

Помимо учебных практик на полигоне ведутся интенсивные научные исследования. Более 50 лет здесь работает комплексная экспедиция Проблемной научно-исследовательской лаборатории гляциоклиматологии ГГФ ТГУ, в которой принимают участие специалисты и других учреждений, а также зарубежные исследователи, проводятся семинары и научные экскурсии. Студентам даётся прекрасная возможность ознакомиться с производством различных наблюдений на разнообразных объектах природы и проследить их изменения в пространственно-временном масштабе.

К сожалению, несмотря на уникальность бассейна Актру, до сих пор нет единой базы данных и картографо-геоинформационной системы создано не было. Учитывая наличие большого количества открытых источников пространственных данных, а также имеющиеся архив фондовой информации в ПНИЛГК, доступность малой беспилотной авиации, средств геодезического обеспечения, создание данной системы на современном этапе является актуальной и выполнимой задачей для Томского государственного университета.

ГИС-атлас Актру может быть использован не только в качестве источника информации (графически оформленной базы данных с точным определением местоположения), но и инструмента для проведения учебных географических практик, а также написания бакалаврских работ и магистерских диссертаций (анализ и обработка полученных в ходе исследований материалов). В результате использования картографо-геоинформационной системы в рамках учебного процесса студенты смогут расширить профессиональные компетенции (на практике применять ГИС-технологии для сбора, обработки полевой информации) и сформировать исследовательские компетенции (анализ и синтез информации).

• Краткая характеристика предполагаемых изменений (основная идея)

Идея проекта заключается в создании единого, открытого и интерактивного геоинформационного атласа природы горно-ледникового бассейна Актру, как платформы для проведения междисциплинарной образовательной и научно-исследовательской деятельности, а также источника для получения архивных и современных пространственно-временных данных.

• Предполагаемые результаты реализации с показателями их достижения

Для успешной реализации заявленного проекта весь комплекс работ предполагается осуществить на трёх основных этапах: полевом, этапе ГИС-картографирования и наполнения базы данных, а также этапе наполнения Web-ресурса.

На полевом этапе ожидается реализация следующих видов работ:

- создание (восстановление) планово-высотного геодезического обоснования исследуемой территории;

- топографическая съемка с использованием БПЛА (конец августа – минимум снежного покрова), полевая геоморфологическая съемка;

- детальное картографирование морфологических параметров снежно-ледникового покрова (границ концевых морен, фирновых и ледниковых частей бассейна).

На этапе геоинформационного картографирования и наполнения базы данных планируется проведение работ по изготовлению элементов базы данных с учётом планово-высотного геодезического обоснования, готовых для размещения на web-ресурсе, включая:

- точные границы горно-ледникового бассейна Актру;

- контуры основных типов растительности, элементов рельефа и современных процессов рельефообразования;

- границы особо-охраняемых природных территорий в пределах бассейна Актру;

- морфологические параметры снежно-ледовых частей в виде контуров, полученных по разновременным (архивным и современным) пространственным данным;

- географически привязанные карты маршрутов к основным туристическим объектам.

С ссылками на удалённый web-ресурс хранения данных будет изготовлена следующая картографическая продукция:

- коллекция архивных и современных аэро- фотоснимков (1952 гг. – 2017 г.) на территорию бассейна Актру;

- коллекция космических снимков с высоким пространственным разрешением (10м/пикселе) (летние и зимние снимки 2016 и 2017 гг.);

- цифровая модель рельефа с пространственным разрешением 1-2 угловые секунды (30-60 метров в пикселе) в формате GeoTiff;

- карты распределения по поверхности бассейна Актру снеговых (NDSI), вегетационных (NDVI) и влажностных (NDWI) спектральных индексов за разные годы съёмки и сезоны;

На этапе создания Web-ресурса планируется:

- формирование семантического окружения для корректного отображения данных;

- загрузка данных на удалённый Интернет-ресурс;

- написание пояснительной записки по порядку работы с элементами базы данных.

• Предполагаемые временные рамки реализации (с разбивкой на этапы)

Май 2017 – подготовка к реализации проекта

Июль-август 2017 - полевой этап сбора материалов

Август 2017 - геоинформационное картографирование и наполнение базы данных

Сентябрь 2017 – геометрическая коррекция аэро- и космо- снимков, дешифрирование и расчёт спектральных индексов;

Октябрь 2017 – формирование и наполнение Web-ресурса

Ноябрь 2017 – пилотная реализация проекта «Web-ГИС Актру»

Декабрь 2017 – презентационные мероприятия проекта в виде семинара или мини-конференции

Январь 2018 – подготовка отчёта и итоговой презентации

• Предполагаемые заинтересованные стороны

Географическая станция Актру, ЦКП Актру, проблемная научно-исследовательская лаборатория гляциоклиматологии ГГФ ТГУ, кафедры географии и гидрологии ГГФ ТГУ, лаборатория биогеохимических и дистанционных методов исследования окружающей среды Биологического института ТГУ, центр превосходства ТГУ BioClimLand.

Ежегодно на станции проходят общегеографическую, ландшафтную, геоморфологическую и гидрологическую учебную практику около 70 студентов первого и второго курсов ГГФ ТГУ. Помимо этого, ежегодно станция принимает большое количество участников научных мероприятий. Например, в 2016 году станция во время работы 3-х научных конференций и научных-школ приняла около 200 учёных с разных уголков мира.

• Партнёры в реализации (подразделения ТГУ, внешние позиционеры и структуры)

Географическая станция Актру, проблемная научно-исследовательская лаборатория гляциоклиматологии ГГФ ТГУ, кафедры географии и гидрологии ГГФ ТГУ, кафедра геоинформатики и кадастра ТГАСУ, Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН (г. Томск).

• Наличие ресурсов для реализации, описание требуемых расходов

Для выполнения камеральных работ на кафедре географии и гидрологии имеются лицензионные аппаратно-программные комплексы для проведения геоинформационного картографирования, дешифрирования аэро- и космо- снимков ArcGIS (10 шт.), QGIS, SAGA и др.

Имеющаяся приборная база для проведения топографо-геодезических работ включает: двухчастотную геодезическую спутниковую аппаратуру Trimble 5700, электронные тахеометры Topcon, нивелиры, рейки, штативы, отражатели (кафедра гидрологии).

Для гидрологических и метеорологических работ имеются гидрометрические вертушки, автоматические уровнемеры, гидрометрические штанги и прочее (кафедра гидрологии); автоматические метеостанции географической станции Актру.

Комфортное проживание во время экспедиции предусматривается на географической станции Актру (жилые домики, солнечные батареи, бензогенератор, портативные радиостанции, кухня, посуда и прочее).

Для успешной реализации проекта требуется:

- организация экспедиционных полевых работ в составе 5 человек (10 дней);

- оплата труда руководителя и исполнителей проекта;

- покупка инвентаря для геодезических работ и дополнительного экспедиционного оборудования;

- услуги одного из ЦКП ТГУ по совместному использованию беспилотных летательных аппаратов.

• Предполагаемые статьи расходов

- экспедиционные расходы (проезд, проживание, суточные) группы в составе 5 человек (10 дней) - 50 000 рублей;

- оплата труда руководителя и исполнителей проекта (с учётом страховых начислений 30,2 %) - 150 000 рублей;
- покупка инвентаря для геодезических работ и дополнительного экспедиционного оборудования – 40 000 рублей.

- услуги одного из ЦКП ТГУ по совместному использованию беспилотных летательных аппаратов - 60 000 рублей.

• Любая другая информация, отражающая достоинства (актуальность, уникальность, реалистичность) инициативы

В настоящее время проблемы, связанные с глобальным изменением климата, становятся все более актуальными и выходят за рамки отдельных государств, приобретая общемировой характер. Интерактивный портал (сайт) геоинформационной системы станет площадкой для межкафедрального и межфакультетского взаимодействия, и, даже, международного сотрудничества. Позволит аккумулировать пространственную и статистическую информацию для исследований в области физической географии, метеорологии, гидрологии, ландшафтоведения, биологии (динамика и функционирование природных экосистем, биогеохимические процессы).

Разработка и наполнение ГИС привлечет дополнительное внимание международного научного сообщества исследователей, занимающихся изучением глобальных изменений климата.

• Информация об авторе проекта (место работы или обучения)

Ерофеев Александр Анатольевич, доцент кафедры географии Томского государственного университета