Данные дистанционного зондирования для мониторинга ледовой обстановки в паводковый период

Аюпова Аделина Ильфаковна – студент кафедры Геоинформационных систем Уфимского государственного авиационного технического университета.

Аннотация: За миллионы лет своего развития планета Земля испытала бесчисленное множество чрезвычайных ситуаций, причем их частота изменяется по периодам. Наблюдениями установлено, что за прошедшие три десятилетия число чрезвычайных ситуаций значительно увеличилась. При этом возросло число человеческих жертв, разрушены жилые дома и объекты инфраструктуры. К одним из опасных видов чрезвычайных ситуаций относятся трудно прогнозируемые из-за невозможности получения достоверной информации паводковые явления и наводнения, которые опасны своей масштабностью по объему и территории. Одним из крупнейших случившихся наводнений было в Сибири, произошедшее в 2019 году, данное явление подтвердило потребность усиления точности прогнозирования природных бедствий. Для установления на заданной территории степени вероятности возникновения паводковых явлений с наиболее возможной точностью необходима информация о рельефе местности с изменениями по времени, количестве и качестве аномальных природных явлений и другие данные для определения объема и прогнозирования стоков на исследуемой территории. Эти данные наиболее оперативно и с достаточной точностью могут быть получены с использованием космических систем.

Ключевые слова: паводок, мониторинг, геоинформационная система, космические снимки, спутники, данные дистанционного зондирования.

Введение

Паводковые явления представляют собой резкий кратковременный, или длительный, или периодически повторяющийся подъем воды в водоемах и сопровождающийся затоплением прилегающих к водоемам территорий. Паводок не зависит от времени года, характерен своей внезапностью и возникает несколько раз в год. Возникновение паводка как правило связана с глобальными масштабными природными явлениями: длительные и обильные осадки, резкое изменение климата сопровождающееся с безснежным похолоданием в период осень-зима или потеплением с быстрым снеготаянием в период зима-весна. Внезапность объясняется отсутствием достоверной оперативной информации о происходящих природных явлениях: отсутствие или наличии осадков, глубине промерзания грунтов, изменениях рельефа территории и продольного профиля русла и дна водоемов и т.п., что влечет за собой невозможность определить с достаточной точностью объемы и направления стоков. Самая максимальная продолжительность исчисляется нескольким днями.

Мониторинг ледовой обстановки

Речно-ледовый режим в северных широтах можно определить по характеристикам ледообразования (заморозки), деформации льда (распада), типов ледяного покрова, толщины льда, гидравлических и геоморфологических условий, а также регулирования потока. Замораживание и последующее утолщение создают различные типы льда, которые отражают сложные взаимодействия и обратную связь между атмосферой, снегом, льдом, гидравлическими и геоморфологическими условиями.

При более высоких скоростях потока льды также могут быть заметены под поверхностью и отложены под ледяным покровом, что приводит к увеличению толщины льда. Это увеличение толщины льда приводит к дополнительному эффекту заторов, поднятие уровня воды вверх по течению и снижению скорости водного потока.

Зимний режим речного ледового покрова в районах высоких северных широт часто является определяющим фактором в управлении водными ресурсами, сохранении водных экосистем и сохранении традиционного и культурного образа жизни местного населения. Поскольку наземный мониторинг режимов речного льда в высоких северных широтах является дорогостоящим и ограничивается несколькими местами из-за ограниченной доступности большинства мест вдоль рек от береговой линии, методы дистанционного зондирования являются подходящим подходом для мониторинга.

Мониторинг изменения ледового покрова, ледниковой обстановки и снежного покрова, а также дискриминации различных типов льда, с течением времени в течение всей зимы помогает предоставить и обработать информацию, связанную с проблемами безопасности с зимними путешествиями по реке. Анализ пространственно-временных вариаций характеристик ледяного покрова проводится с использованием методов дистанционного зондирования.

Всегда существует опасность появления скоплений льда в русле, на многих реках северного полушария, во время весеннего вскрытия рек. Скопление льда уменьшает живое сечение реки и вызывает подъем уровня воды в месте ледового затора и на участке выше него. Это приводит к наводнениям и затоплениям, а в заселенной местности к большим экономическим потерям.

Состояние реки, определения точного местонахождения, водоемов в период вскрытия льда и протяженности ледяных заторов, это всё проводят специалисты, используя космические снимки.

Места, в которых собраны благоприятные условия для образования ледниковых заторов, можно выявить с помощью космических снимков: крутые повороты водных каналов в совокупности с уменьшением канала реки, различные препятствия в каналах реки, участки разветвления канала реки с различной скоростью течения.

Нередко возникает затор в тех местах, где при замерзании реки имели место деформация льда и торошение.

Краткое описание технологии космического мониторинга схода снежного покрова и прохождения паводковых вод

Выделим несколько функциональных пакетов, в системе космического мониторинга спуска снежного покрова и течения паводковых вод: обзорно-аналитический, оперативный мониторинг, передачи данных, моделирования,. Главнейшим является первый пакет.

Трехуровневую структуру (сверхвысоких разрешений от низкого до высокого) имеет функциональная модель геоинформационных технологий. Эффективный космический мониторинг спуска снежного покрова и прохождения паводковых вод предназначен для решения задач эффективного, а также обзорного мониторинга спуска снежного покрова и течения паводковых вод, состояние движения поверхности водных субъектов и множества возникающих проблем, таких как, мониторинг ледовых заторов.

В том числе за предыдущие годы при составлении карт в приоритете стоит состояние движения заполнения уровня водной поверхности реки и водохранилищ, её сравнение с многочисленными предыдущими состояния до текущих состояний.

Радиолокационная съемка

Большое внимание уделяется возможностям радиолокационной съемки для проведения исследований за ледовой поверхностью, в приполярных и полярных широтах. Основным преимуществом по сравнению с оптическими системами является то, что области применения радиолокационных снимков включают в себя создание судоходства и надзор за ледовым покрытием, своевременного прогноза ледникового покрова, имитирования действий таяния снежного покрова и исследовании линии берега.

На Дальнем Востоке спутниковый мониторинг развития паводковой ситуации проводит Инженерно-технологический центр «СКАНЭКС».

Это показано на спутниковых снимках, полученных 21 августа с аппаратов EROS B и SPOT 5.

1

Рисунок 1. Карта ледовой обстановки на территорию Дальнего Востока.

Вывод

Существенно снижает все виды возможных потерь, оперативное изучение обстановки в зоне возможной чрезвычайной ситуации, так как оперативно и своевременно полученная достоверная информация является основой для принятия мер по эвакуации населения и объектов из зоны затопления, подготовки социальных и производственных учреждений к возможному подтоплению, а также защитить объекты инфраструктуры от разрушения.

Оперативная объективная информация о расположении элементов на изображениях Земли из космоса повышает качество научно-исследовательских работ по разнообразным направлениям и широких по охвaту регионов и, в частности, обеспечивает достоверность данных о паводкоопасных районах.

Список литературы

  1. Классификатор тематических задач оценки природных ресурсов и окружающей среды, решаемых с использованием материалов ДЗЗ. Редакция 7. ООО «Байкальский центр», ООО Инженерно-технологический Центр «СканЭкс». Иркутск. 2008.
  2. Г.Я. Красовский, В.А.Петросов. Космический мониторинг водных экосистем с использованием ГИС-технологий. 2002.
  3. И.К. Лурье, А.Г. Косиков. Теория и практика цифровой обработки изображений /Дистанционное зондирование и географические информационные системы. Под ред. A.M. Берлянта. -М.: Научный мир, 2003. - 168 с.
  4. Применения ГИС технологий при реализации задачи в сфере нефтегазового предприятия Мавлютов А.Р., Атнабаев А.Ф. Modern Science. 2020. № 1-2. С. 303-308.
  5. Внедрения геоинформационных систем на предприятие Мавлютов А.Р., Атнабаев А.Ф., Modern Science. 2020. № 1-2. С. 298-303.
  6. О.П. Архипкин, Г.Н. Сагатдинова, Ж.А Бралинова. Оценка потенциального развития паводков на основе анализа многолетних временных рядов ДДЗ. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. М: ИКИ РАН, 2014, 11.

Интересная статья? Поделись ей с другими:

Внимание, откроется в новом окне. PDFПечатьE-mail