IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Населенные пункты, расположенные вдоль водных объектов, в частности водохранилищ, подвержены различным негативным воздействиям, таким как: затопление, подтопление, заболачивание и берегопереработке. Одним из таких объектов является поселок Памяти Парижской Коммуны (ППК), расположенный на левом берегу Чебоксарского водохранилища.

Для того, чтобы проводить анализданной территории необходимы данные, которые часто обновляются, помимо это процесс получения их не должен быть трудоемким и сложным.

Для мониторинга земель поселка Памяти Парижской Коммуны в зоне влияния Чебоксарского водохранилища лучше всего использовать данные дистанционного зондирования.

Дистанционное зондирование земли как метод исследования территории является максимально удобным при решении задач мониторинга земель, находящихся в зоне влияния водных объектов. Данные практически непрерывно обновляются, они имеют высокую точность, при этом нет необходимости в большом количестве высококвалифицированных кадров и геодезического оборудования. На сегодняшний момент материалы ДЗЗ являются главнейшим источником всех необходимых геоданных.

Данные дистанционного зондирования (ДЗЗ) – данные о поверхности Земли, объектах, расположенных на ней или в ее недрах, полученные в процессе съемок любыми неконтактными, т.е. дистанционными методами [1].

К ДДЗ относят данные, полученные с помощью съемочной аппаратуры наземного, воздушного или космического базирования, позволяющей получать изображения в одном или нескольких участках электромагнитного спектра. Характеристики такого изображения зависят от многих природных условий и технических факторов [1].

Космическая информация позволяет не только наблюдать развитие паводка или половодья, но и получать оперативный прогноз зон затопления, оценивать принесенный ущерб, решать задачи выбора защитных дамб для сдерживания наводнения, выявлять участки, которым еще угрожает подтопление и т.д. Применение компьютерных алгоритмов обработки данных делает возможным автоматическое определение границы воды и суши, площадей затопленных земель, а также выявление территорий, находящихся в опасности из-за изменяющегося уровня воды [2].

Применение данных дистанционного зондирования в ГИС-системах позволяет спрогнозировать и оценить возможный ущерб, провести необходимые мероприятия и оперативно контролировать ситуацию.

Для анализа изменения земель ППК в зоне влияния Чебоксарского водохранилища были взяты снимки Landsat5 2007 года.

Landsat 5 – спутник геологической службы США. Был запущен 1 марта 1984 года в рамках программы Landsat. В октябре 2007 года эксплуатация спутника была приостановлена на 4 месяца из-за выхода из строя одной из двух аккумуляторных батарей. В марте 2008 года возобновлена эксплуатация спутника с дополнительными ограничениями, при этом время существования спутника на орбите составило 24 года. Используетинструменты — Thematic Mapper (TM) и Multi-Spectral Scanner (MSS). Высота орбиты 705 км, орбита приполярная, солнечно-синхронная. Наклонение 98,2 градуса. Обзор всей поверхности планеты занимает 16 суток [3].

Необходимая для исследований информация (предметно- содержательная и геометрическая) извлекается из снимков методом дешифрирования.

Дешифрирование – это процесс распознавания объектов, их свойств и взаимосвязей по их изображениям на снимке [4].

Все разнообразие приемов и способов дешифрирования сводится к двум основным методам: визуальному и автоматизированному (компьютерному) [5].

Под визуальным дешифрированием понимается процесс, выполняемый исполнителем, независимо от того, в каком виде представлен снимок: в виде фотоотпечатков или изображения на экране компьютера. В противоположность этому автоматизированное (компьютерное) дешифрирование – это программная обработка снимков на компьютере. Существовавшее некоторое время тому назад представление о том, что автоматизированное дешифрирование полностью заменит визуальное, оказалось неверным. Более того, по мере все более широкого использования снимков со сверхвысоким пространственным разрешением роль визуального дешифрирования возрастает. Это объясняется тем, что способности человека анализировать изображение пока существенно превосходят возможности вычислительной техники [5].

Одно из основных преимуществ визуального метода дешифрирования перед автоматизированным заключается в легкости получения пространственной информации. Дешифровщик без труда определяет форму, относительные размеры объектов и особенности их распределения. Другое несомненное преимущество визуального способа одновременное использование всей совокупности дешифровочных признаков, в особенности косвенных. На современном этапе развития компьютерных технологий такая задача пока еще не решена. Также недостижимы для компьютера логическое мышление и интуиция, которыми обладает человек и которые позволяют ему извлекать из снимка информацию не только об объектах и их свойствах, но и о процессах и явлениях [5].

К преимуществам компьютерного метода дешифрирования можно отнести возможность преобразования яркостей цифровых снимков для улучшения их восприятия, а также разнообразные математические операции, классификацию по заданным признакам [6].

Несомненны преимущества этого метода при обработке многозональных снимков и особенно при сопоставлении разновременных съемочных и картографических материалов с целью изучения изменений объектов [6].

Было произведено компьютерное и визуальное дешифрирование снимков Landsat 5 в программе ScanExIMAGE. Снимки были сделаны за период за 17 мая и 21 августа 2007 года. Распознавание производилось в следующих каналах: 4 – инфракрасная зона, 3 – красная, 2 – зеленая. Далее был произведен анализ полученных материалов (Рисунок 1).

Рисунок 1 – Снимки Landsat 5 на территорию ППК (17 мая 2007 года – слева, 21 августа 2007 года – справа)

По результатам проведенного исследования видно, что площадь зеркала водохранилища мая 2007 года отличается от августа того же года, это обусловлено фактором подтопления территории в сезон паводка. Для получение точных значений площадей была произведена векторизация Чебоксарского водохранилища на данном участке в программе AutoCad 2014.

Площадь водного зеркала в районе поселка Памяти Парижской Коммуны в мае по результатам оцифровки составляет 1327, 62 гектара, в августе – 1050,39, то есть в паводок под водой оказалось 277,23 гектар территории. Из чего можно сделать вывод, что территория, оказавшаяся в мае под водой в дальнейшем не пригодна для хозяйственной деятельности.

Подтопление в сезон паводка крупных территорий можно объяснить тем, что в январе 2007 года былирекордно высокие температуры, которыепривели к паводковой ситуации на Волге. Из-за аномально теплой зимы уровень воды в Чебоксарском водохранилище повысился до 63,3 метров — это максимально разрешенное значение, установленное Межведомственной оперативной группой по регулированию режимов работы водохранилищ Волжско-Камского каскада. Чтобы не превысить допустимый уровень верхнего бьефа новочебоксарским гидроэнергетикам пришлось открыть донный водосброс [7].

В 1 квартале 2007г. суммарный приток воды в водохранилища Волжско-Камского каскада ГЭС 32-37 куб.км (что на 50-70% выше нормы). А, вследствие погодных условий, запасы воды в снежном покрове составляли лишь 30% от нормы, что привело к маловодью на Волге уже во втором квартале 2007 года [7].

Также помимо территории вблизи поселка Памяти Парижской Коммуны были обзорно проанализированы другие участки Чебоксарского водохранилища за тот же период времени (Рисунки 2 -7).

Рисунок 2 – Снимки Landsat 5 на территорию Чебоксарского водохранилища (17 мая 2007 года – сверху, 21 августа 2007 года – снизу)

Рисунок 3 – Снимки Landsat 5 на территорию Чебоксарского водохранилища (17 мая 2007 года – слева, 21 августа 2007 года – справа)

Рисунок 4 – Снимки Landsat 5 на территорию Чебоксарского водохранилища (17 мая 2007 года – слева, 21 августа 2007 года – справа)

Рисунок 5 – Снимки Landsat 5 на территорию Чебоксарского водохранилища (17 мая 2007 года – слева, 21 августа 2007 года – справа)

Рисунок 6 – Снимки Landsat 5 на территорию Чебоксарского водохранилища (17 мая 2007 года – слева, 21 августа 2007 года – справа)

Рисунок 7 - Снимки Landsat 5 на территорию Чебоксарского водохранилища (17 мая 2007 года – сверху, 21 августа 2007 года – снизу)

По результатам дешифрирования данных участков видно, что береговая линия и площадь водного зеркалатакже в мае отличается от тех же показателей в августе.

Население, которое проживало на данных территориях, было расселено, на берегах устанавливались инженерные защиты, но из-за недостаточного финансирования не везде укрепление и переработка берегов были выполнены полностью. Подтопленные в сезон паводка территории непригодны для проведения на ней какой-либо хозяйственной деятельности. Стоит отметить, что сезонное подтопление влечет за собой затопление и заболачивание территорий, находящихся в зоне влияния Чебоксарского водохранилища, об этом можно судить по Рисунку 7, где представлена территория поселка Памяти Парижской Коммуны за июль 2011 и 2012 гг.

Рисунок 7 – Снимки Landsat 5 на территорию ППК (июль 2012 года – справа, июль 2011 года – слева)

Список источников

1. Классификация данных ДЗЗ [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://mybiblioteka.su/8-61314.html. (дата обращения: 10.02.2017).

2. Данные дистанционного зондирования [Электронный ресурс] : Словарь оценщика. – Режим доступа : http://citiex.com.ua/slovar-terminov/slovar-ocenschika-zemelnye-uchastki-4/%D0%94/dannye-distancionnogo-zondirovaniya-ddz-1993.html. (дата обращения: 10.02.2017).

3. Использование данных ДЗЗ для мониторинга паводков и наводнений [Электронный ресурс] : Мапэксперт. – Режим доступа : http://mapexpert.com.ua. (дата обращения: 10.02.2017).

4. LandSat-5 [Электронный ресурс] : Свободная библиотека -Википедия. – Режим доступа : https://ru.wikipedia.org/wiki/LandSat-5. (дата обращения: 10.02.2017).

5. Дешифрирование [Электронный ресурс] : Моя библиотека. – Режим доступа :http://mybiblioteka.su/tom2/6-15964.html. (дата обращения: 10.02.2017).

6. Сравнительная характеристика визуального и автоматизированного дешифрирования [Электронный ресурс] : Моя библиотека. – Режим доступа :http://mybiblioteka.su/tom2/6-7491.html. (дата обращения: 10.02.2017).

7. Чебоксарская ГЭС: половодье—2007 [Электронный ресурс] :Новости РусГидро. – Режим доступа : http://www.cheges.rushydro.ru/press/news/29567.html. (дата обращения: 10.02.2017).

Код для цитирования: Скопировать