научный журнал «Актуальные исследования» #31 (58), август '21

Восстановления кривой площадей в створе гидропоста река Ия – город Тулун с применением цифровой модели рельефа по данным радиолокационной топографической съёмки

В статье изучается обсуждается возможность использования цифровой модели рельефа по данным радиолокационной съемки SRTM (Shuttle radar topographic mission) для восстановления кривой площадей на примере гидрометрического створа гидропоста река Ия – город Тулун.

Аннотация статьи
кривая площадей
река Ия
уровни воды
отметки
данные SRTM
Ключевые слова

Цель работы состоит в изучении возможности восстановления кривой площадей в створе гидропоста река Ия – город Тулун по данным радиолокационной съемки SRTM (Shuttle radar topographic mission) для восстановления кривой площадей, то есть кривой связи площадей поперечного сечения реки в створе и соответствующих им уровней воды в реке. Объект исследования – река Ия протекает на территории Иркутской области и впадает в одноименный залив Братского водохранилища. На реке Ие многократно имели место наводнения, в том числе в 1984, 2006 и 2019 гг. В 2019 г. наблюдалось беспрецедентное за инструментальный период наблюдений повышение уровня воды на посту река Ия – город Тулун до 1389 см при значении критической отметки в 700 см, в результате ограждающие дамбы не смогли предохранить жилую застройку от затопления.

Актуальность исследования продиктована тем, что при экстремально высоких уровнях воды не всегда удается выполнить инструментальные измерения расхода воды и возникает потребность экстраполяции кривой расходов, при этом важно располагать кривой площадей, построенной до заданного экстремального значения уровня. 

В работе для определения морфометрических характеристик использована цифровая модель рельефа по данным SRTM (Shuttle radar topographic mission). Для получения высотных отметок в рамках данной миссии полезная нагрузка SRTM была оборудована двумя радиолокационными антеннами. Одна антенна располагалась в отсеке для полезной нагрузки «Шаттла», другая – на конце 60-метровой мачты, которая выдвигалась, когда «Шаттл» находился в космосе. SRTM использовала метод радиолокационной интерферометрии [3].

Дополнительно в ходе исследования использовались:

  • крупномасштабные космофотоснимки из сервиса Google Планета Земля [4];
  • морфометрические данные, полученные в ходе промеров в 1957-1963 гг., приведённые в гидрологических ежегодниках [1],
  • ежедневная информация об уровнях с ресурса AllRivers.info [2].

Для восстановления кривой площадей в створе гидропоста река Ия – город Тулун в первую очередь по данным цифровой модели рельефа на основе SRTM были получены отметки в системе WGS84 (World Geodetic System 1984) в гидростворе и расстояния от заданного в работе постоянного начала, на основании этих данных вычислены значения ширины реки.

По крупномасштабным космофотоснимкам из сервиса Google Планета Земля за определённые даты оценена ширина реки в створе заданного гидропоста и соотнесена со значениями уровней воды и отметок с ресурса AllRivers.info

По соотношению ширины в створе с отметками была получена систематическая поправка для данной территории для пересчета отметок из системы WGS84 в Балтийскую систему (БC) и соотнесена со значениями уровней. 

Данные о ширине реки по информации на основе SRTM после внесения систематической поправки хорошо соотносятся с шириной по крупномасштабным снимкам и с натурными измерениями ширины по натурным данным промеров, что представлено на рис. 1.

Рис. 1. Зависимость ширины реки Ии от уровня свободной поверхности

По данным о ширине реки, полученным по материалам SRTM, при конкретных значениях высотных отметок/уровней рассчитана площадь поперечного сечения в гидрометрическом створе поста река Ия – город Тулун. С учетом того, что при отметках до 452,00 м WGS84 точное определение ширины данной реки из-за специфики масштаба SRTM невозможно, при указанной отметке площадь сечения была получена по участку кривой площадей по данным промеров, а последующее приращение площади поперечного сечения реки определено на основании данных SRTM и представлено на рис. 2.

Рис. 2. Кривая площадей в створе поста река Ия – город Тулун

Из графика (см. рис. 2) видно, что кривые площадей по данным промеров и по данным радиолокационной топографической съеики SRTM хорошо соотносятся, при этом предложенный авторами метод демонстрирует относительную простоту применения и возможность с использованием цифровых моделей рельефа на основе SRTM получить кривую площадей до необходимых экстремальных отметок без проведения дополнительных промерных полевых работ, что показывает перспективность проиллюстрированного подхода.

Текст статьи
  1. Гидрологический ежегодник. Л. Гидрометеоиздат. 1957-1963. Т. 7. Вып 2 – 4.
  2. AllRivers.info. URL: https://allrivers.info (дата обращения: 10.06.2020).
  3. Acker J., Williams R., Chiu L., Ardanuy P., Miller S., Schueler C., Vachon P., Manore M. Remote Sensing from Satellites // Encyclopedia of Physical Science and Technology. 2003. P.161-202. URL: https://www.sciencedirect.com/topics/earth-and-planetary-sciences/shuttle-radar-topography-mission (дата обращения: 15.05.2021).
  4. Google Планета Земля. URL: https://www.google.com (дата обращения: 10.05.2021).
Список литературы
Ведется прием статей
Прием материалов
c 25 сентября по 01 октября
Осталось 5 дней до окончания
Публикация электронной версии статьи происходит сразу после оплаты
Справка о публикации
сразу после оплаты
Размещение электронной версии журнала
05 октября
Загрузка в eLibrary
05 октября
Рассылка печатных экземпляров
13 октября