По материалам веб-сайтов компаний Leica Geosystems и ESRI
Центр охраны и изучения окружающей среды (CRC) Национального зоологического парка Смитсонианского Института ведет широкомасштабную программу по изучению обитателей заповедных территорий. Азиатский слон является одним из наиболее интересных и известных во всем мире животных. Сейчас он занесен в Красную книгу видов, находящихся под угрозой исчезновения. В отличие от 300-500 тысяч Африканских слонов, основной угрозой для существования которых является браконьерская добыча слоновой кости, популяции Азиатского слона в основном уменьшаются из-за того, что им просто становится негде жить. Демографический взрыв в Юго-Восточной Азии повлек за собой быстрое преобразование естественных земель в сельскохозяйственные угодья. За последние 30 лет уничтожение лесных массивов сократило область обитания слонов примерно на 70%. По подсчетам, в дикой природе осталось всего 30-60 тысяч Азиатских слонов.
Одним из наиболее известных исследователей Азиатских слонов является Петер Леймгрубер, глава природоохранной ГИС-лаборатории CRC. Он руководит группой ученых, смотрителей и лесничих, занимающихся изучением и охраной этих животных по всей Азии, в том числе в Мьянме на территории двух природных заповедников.
На этой мозаике изображений представлены результаты отслеживания перемещений стада диких слонов в Национальном парке Алаунгдау Катапа(источник:Conservation GIS Laboratory, National Zoological Park, Smithsonian Institution).
Мьянма (Бирма), страна в Юго-Восточной Азии между Бангладеш и Таиландом, имеет площадь около 678 500 кв.км. Здесь можно наблюдать самые разнообразные ландшафты – от альпийских лугов в Гималаях до болот у Бенгальского залива. Национальный парк Алаунгдау Катапа расположен в центре страны, рельеф его поверхности гористый и неровный. Заповедник дикой природы Хтаманти граничит со штатом Качин на севере страны. Добираться до него лучше всего на лодке по реке Чиндвин, самому большому (правому) притоку р. Иравади. В заповеднике преобладают низменные территории с тропическими лесами и невысокими холмами.
Леймгрубер и его команда используют программное обеспечение ArcGIS и ERDAS IMAGINE для определения современной области обитания слонов и мониторинга ее сокращения. Результаты этих исследований служат основой для оценки эффективности принятой в Мьянме системы мер по охране Азиатских слонов и применения этой методологии к другим видам животных в будущем. Как известно, программное ГИС-обеспечение ESRI широко используется в области охраны природы, в том числе в Службе национальных парков США, в Национальном агентстве по охране природы. Компания учредила специальную природоохранную программу и активно поддерживает исследования в этом направлении по всему миру. ERDAS IMAGINE был выбран для обработки изображений по причине его богатой функциональности и тесного взаимодействия с продуктами ArcGIS.
Спутниковый ошейник одевается на шею слона.
ГИС-лаборатория CRC оснащена 16 компьютерами Dell и Gateway. Ее сотрудниками выполнен ряд проектов, включая: оценку региона с использованием ГИС для определения площади областей обитания, оставшихся для слонов по всей Азии; создание карты лесных массивов Мьянмы с нанесением на нее двух охраняемых областей; комплекс наземных наблюдений за слонами (местоположения популяций и число особей), совмещенных с отслеживанием их перемещений со спутника.
Оценка региона
Она проводилась с целью поиска ответов на два основных вопроса:
- Где расположены большие участки нетронутых земель, пригодные для обитания слонов?
- Сколько таких участков или их частей находится в пределах природоохранных областей Юго-Восточной Азии?
Для определения границ крупных участков оставшихся нетронутыми земель с помощью ArcView и ArcInfo проводился комплексный пространственный анализ набора имевшихся региональных тематических слоев: землепользование, охраняемые области, оценки плотности населения, дороги и границы зон лесных пожаров и др. Оказалось, что лишь около половины географической области распространения Азиатского слона можно считать дикими землями и реальной областью его обитания. Остальная территория подвержена влиянию сельского хозяйства, ирригации, частых пожаров и сети дорог. Из оставшихся нетронутыми областей обитания только 16% находятся под разного рода юридической защитой, признанной Всемирным союзом охраны природы (IUCN, см. www.iucn.org).
Не часто удается увидеть Азиатского слона на воле в труднопроходимых джунглях.
Мьянма – страна с наибольшей площадью оставшихся диких земель в областях распространения слонов. Таких земель здесь больше, чем в Таиланде и Индии вместе взятых. Карта, отображающая результаты проекта, показана на приведенном рисунке, ее и данные оценки можно посмотреть с помощью ArcIMS на сайте www.natzoo.si.edu/animals/asianelephants.
Картирование лесов Мьянмы и двух охраняемых областей
CRC начал выполнять этот проект с создания покрытия лесных массивов и наборов данных об их уничтожении по всей стране. В качестве исходной подосновы использовались изображения Landsat (TM, ETM+) и ASTER, по которым в ERDAS IMAGINE была выполнена классификация и построена карта. Изображения ASTER с высоким разрешением были получены с помощи спутника Terra (terra.nasa.gov/About/ASTER).
Одной из наиболее сложных проблем при картировании лесных массивов Юго-Восточной Азии является ограничение во времени. Изображения, полученные в период сезона дождей, слишком нечеткие из-за плотной облачности. А изображения, полученные во время засушливого сезона, очень сложно классифицировать, поскольку в смешанных лесах во время засухи опадает листва, и их можно легко спутать с безлесной зоной. Самый подходящий промежуток времени для получения качественных изображений – в межсезонье, возможно ближе к концу дождливого сезона. В Мьянме это обычно начало декабря – конец января.
Егеря парка Алаунгдау Катапа и команда по отлову слонов, участвовавшие в проекте спутникового слежения за слонами.
По словам Леймгрубера: «Покрытие лесных массивов было создано с использованием методики, разработанной Марком Стейнингером в Международном центре заповедных земель для научной программы по использованию биологических различий (CABS)». Два разновременных снимка Landsat были географически привязаны и сопоставлены в ERDAS IMAGINE. На основе различий их спектральных характеристик был создан классифицированный набор данных. Была применена классификация с обучением с использованием редактора эталонов, который измеряет спектральные различия и сходства. Были выделены следующие классы: лесные массивы, не лесные массивы; уничтоженные лесные массивы, восстановленные лесные массивы; водные объекты и их изменения. Эти данные также доступны через ArcIMS на сайте www.natzoo.si.edu/animals/asianelephants.
При анализе изображений на такую обширную и неровную поверхность, как в случае с Мьянмой, необходима оценка точности конечной карты. В то же время, эта оценка затруднена, поскольку очень трудно по каждому из изображений Landsat получить достаточное количество точек наземного контроля. Команда CRC решила для определения точности данных о покрытии лесных массивов накладывать на каждое изображение Landsat хотя бы одно изображение ASTER. Когда оценка точности при сравнении данных с изображениями ASTER давала значение ниже 70%, предпринимались попытки улучшить эталоны и заново провести классификацию изображений.
Интерактивный Атлас охраны дикой природы на сайте Национального зоологического парка Смитсонианского Института.
После завершения этой процедуры классифицированные изображения при помощи настольных продуктов ArcGIS были собраны в единую мозаику с целью создания карты на всю страну. Для устранения помех, неизбежных для столь большого массива данных, карта была сглажена в ArcGIS. Затем была проведена пространственная кластеризация и региональный групповой анализ с целью создания полигонального покрытия классифицированных лесных массивов. Представленные на нем полигоны помогают ученым отслеживать состояние лесов, фиксировать количество срубленного леса или превращенных в сельскохозяйственные угодья лесных массивов, определять области наибольшего сокращения площади лесных массивов, а также средний размер вырубленных участков.
Наземные и спутниковые наблюдения
Данные о численности и составе популяций слонов собирались егерями и смотрителями заповедников. Непосредственное наблюдение за слонами в труднопроходимых джунглях – дело достаточное сложное и опасное, к тому же встретить их удается редко. Поэтому большая часть информации добывается на основе изучения их экскрементов и по другим косвенным признакам.
Привязка данных к местности проводилась егерями с помощью GPS-приемников. Для точного определения границ областей обитания стад слонов на несколько особей были надеты специальные ошейники, оборудованные системой спутниковой телеметрии. Географическое местоположение слонов фиксировалось три раза в день с точностью 25 м. Для обработки собранного массива данных GPS использовались средства ArcView. Границы участков обитания отдельных стад определялись с помощью программы Animal Movement – специального расширения для модуля ArcGIS Spatial Analyst, разработанного Геологической службой США (см. www.absc.usgs.gov/glba/gistools).
Оказалось, что слоны предпочитают большую часть времени находиться неподалеку от водотоков в пределах участков площадью порядка 100 кв.км. в засушливый период и около 400 кв.км. в сезон дождей. В пределах этих участков они кормятся, отдыхают, знакомятся и спариваются. Такие исследования помогают выделить заповедные территории, пригодные для обитания слонов и сохранения их популяции на длительную перспективу.
Заключение
По словам Леймгрубера: «Еще очень много предстоит узнать об экологии Азиатских слонов. Хорошая новость заключаются в том, что в Мьянме еще есть нетронутые лесные территории, и их здесь больше, чем в других районах Юго-Восточной Азии». Никто, кроме CRC, не проводил подобных широкомасштабных исследований в этих областях по причине их малой доступности и неразвитой инфраструктуры.
За более подробной информацией по данному проекту обращайтесь к Петеру Леймгруберу (Peter Leimgruber), E-mail: leimgruberp@crc.si.edu, или посетите сайт Национального зоологического парка-заповедника и Исследовательского центра Смитсонианского института по адресу www.natzoo.si.edu/ConservationAndScience/ConservationGIS.
