Отправить статью по E-mail 
Методика расчета ежедневных площадей заливания района дельты Волги в половодье с использованием спутниковых данных
- Авторы: Зилитинкевич Н.С.1
-
Учреждения:
- Институт водных проблем РАН
- Выпуск: № 3 (2024)
- Страницы: 78-93
- Раздел: ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОСМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ О ЗЕМЛЕ
- URL: https://ogarev-online.ru/0205-9614/article/view/270604
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0205961424030065
- EDN: https://elibrary.ru/FANFLF
- ID: 270604
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Аннотация
Разработана методика расчета ежедневных площадей заливания района дельты Волги (ДВ) за весь период половодья с использованием спутниковых данных. В основе методики лежит построение зависимостей площадей заливания русловой сети и межрукавных пространств района ДВ (Fобщ) от средних по территории района ДВ среднесуточных уровней воды в руслах водотоков (НР). Fобщ за отдельные даты половодья определялись по спутниковым снимкам (космоснимкам). Данные по НР на гидрологических постах (г/п) за эти же даты брались из Государственного водного кадастра. С помощью этих зависимостей с высокой точностью рассчитывались ежедневные площади заливания района ДВ за половодья разной водности (многоводное, маловодное, средневодное). Методика разработана в двух модификациях: 1 – методика с использованием количества космоснимков достаточного для того, чтобы охватить все основные изменения хода каждой фазы половодья, 2 – методика с использованием количества космоснимков недостаточного для того, чтобы охватить все основные изменения хода каждой фазы половодья. Проведен сравнительный анализ полученных с высокой точностью по методике 1 ежедневных Fобщ за половодья разной водности (многоводное, маловодное, средневодное). Выявлено, как половодья разной водности различаются по характеристикам (срокам прохождения, амплитуде, площади максимального заливания территории, продолжительности фазы подъема, фазы спада и фазы полки половодья). Этот результат получен впервые. Результаты расчетов по данной методике позволяют выявить пространственно-временные закономерности процессов заливания района ДВ при прохождении половодий разной водности. С использованием разработанной методики можно предсказывать ход половодья в районе ДВ и рассчитывать водный баланс района ДВ.
Ключевые слова
Полный текст
Об авторах
Н. С. Зилитинкевич
Институт водных проблем РАН
Автор, ответственный за переписку.
Email: vodanavolge@mail.ru
Россия, Москва
Список литературы
- Байдин С.С. О заливаемости дельты Волги в условиях зарегулированного стока // Труды ГОИН. 1967. Вып. 89. С. 67‒71.
- Байдин С.С. Сток и уровни дельты Волги. М.: Гидрометеоиздат, 1962. 337 с.
- Бубер А.А., Бородычев В.В., Талызов А.А. Разработка гидродинамической модели дельты реки Волги и Западных подстепных ильменей // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2017. № 2 (46). С. 271‒283.
- Горелиц О.В., Полонский В.Ф. Заливание дельты Волги и влияние на него изменений уровня Каспийского моря // Метеорология и гидрология. 1997. № 10. С. 85‒97.
- Государственный водный кадастр. Раздел “Ежегодные данные о режиме и качестве вод морей и морских устьев рек”.
- Евдокимов С.И., Михалап С.Г. Определение физического смысла комбинации каналов снимков Landsat для мониторинга состояния наземных и водных экосистем // Вестник Псковского государственного университета. 2015. № 7. С. 21–32.
- Елисеева И.И. Статистика: учебник для академического бакалавриата. М.: Издательство Юрайт, 2014. 674 с.
- Кашкин В.Б., Сухинин А.И. Дистанционное зондирование Земли из космоса. Цифровая обработка изображений. М.: Логос, 2001. 264 с.
- Козлова М.В., Сапожникова А.А., Землянов И.В., Горелиц О.В. Оценка состояния растительного покрова Волго-Ахтубинской долины на основе ДДЗЗ и анализа связи с параметрами гидрологического режима после зарегулирования стока Волги // Экологический сборник 5: труды молодых ученых Поволжья. Тольятти, 2015. С. 172‒179.
- Лебедева С.В. Динамика потока в многорукавном приливном устье крупной реки (на примере р. Северная Двина). Дис. канд. геогр. наук. Москва: МГУ, 2016. 211 с.
- Полонский В.Ф. Ландшафтное районирование дельты Волги с учетом ее хозяйственной освоенности и характера затопления в половодье // Тезисы докладов Всероссийского конгресса работников водного хозяйства. Москва, 2003. С. 209‒210.
- Полонский В.Ф., Горелиц О.В. Оценка регулирующей роли дельты Волги при пропуске половодья // Гидрометеорологические аспекты проблемы Каспийского моря и его бассейна. СПб.: Гидрометеоиздат, 2003. С. 65‒77.
- Полонский В.Ф., Остроумова Л.П. Новая водно-балансовая модель дельты Волги, как средство для оптимального управления ее водным режимом // Экологические системы и приборы. 2005. № 12. С. 37‒48.
- Полонский В.Ф., Остроумова Л.П. Изучение параметров затопления дельты Волги и ее водно-балансовое моделирование // Сборник статей Всероссийской научно-практической конференции 3-5 октября 2007: “Водные ресурсы Волги: настоящее и будущее, проблемы управления”. Астрахань, 2008. С. 263‒273.
- Полонский В.Ф., Остроумова Л.П. Исследование процессов затопления, расчет и оценка изменений составляющих водного баланса дельты Волги в половодье // Материалы международной научной конференции 19-20 октября 2010: “Изменение климата и водного баланса Каспийского региона”. Астрахань, 2011. С. 119‒127.
- Рыбак В.С. О возможном заливании дельты Волги при работе вододелителя // Труды ГОИН. 1973. Вып. 116. С. 104‒112.
- Шинкаренко С.С., Барталев С.А., Берденгалиева А.Н., Выприцкий А.А. Динамика площадей водоемов Западного ильменно-бугрового района дельты Волги // Соврем. пробл. ДЗЗ из космоса. 2021. Т. 18. № 4. С. 285‒290.
- Шинкаренко С.С., Барталев С.А., Богодухов М.А., Ворушилов И.И., Сайгин И.А. Классификация пойменных земель Нижней Волги на основе многолетних данных дистанционного зондирования и гидрологической информации // Соврем. пробл. ДЗЗ из космоса. 2023. Т. 20. № 3. С. 119‒135.
- Atmospheric Correction Module: QUAC and FLAASH User’s Guide. Atmospheric Correction Module Version 4.7. August 2009 Edition. ITT Visual Information Solutions Corporation, USA.
- http://www.harrisgeospatial.com/portals/0/pdfs/envi/Flaash_Module.pdf
- Buma W.G., Lee L.I., Seo J.Y. Recent surface water extent of Lake Chad from multispectral sensors and GRACE // Sensors. 2018. V. 18. P. 1–24.
- Claverie M., Ju J., Masek J.G., Dungan J.L., Vermote E.F., Roger J.-C. et al. The harmonized Landsat and Sentinel-2 data set // Remote Sens. Environ. 2018. V. 219. P. 145–161.
- Du Y., Zhang Y., Ling F., Wang Q., Li W., Li X. Water bodies’ mapping from Sentinel-2 imagery with Modified Normalized Difference Water Index at 10-m spatial resolution produced by sharpening the SWIR band // Remote Sensing. 2016. V. 8. P. 1–19.
- Elhag M. Consideration of Landsat-8 spectral band combination in typical Mediterranean forest classification in Halkidiki, Greece // Open Geosci. 2017. V. 9. P. 468–479.
- ENVI User’s Guide. ENVI Version 4.7 & 4.7 SP1. December 2009 Edition. ITT Visual Information Solutions Corporation, USA. http://www.harrisgeospatial.com/portals/0/pdfs/envi/ENVI_User_Guide.pdf
- Fraser R.S., Kaufman Y.J. The relative importance of aerosol scattering and absorption in remote sensing // IEEE Geosci. Remote Sens. 1985. V. GE-23. P. 615–633.
- Gao B.C. NDWI – a normalized difference water index for remote sensing of vegetation liquid water from space // Remote Sens. Environ. 1996. V. 58. P. 257–266.
- Jensen J.R. Introductory digital image processing: a remote sensing perspective. Upper Saddle River, New Jersey: Prentice Hall, 2015. 544 p.
- Kwang C., Jnr E.M.O., Amoah A.S. Comparing of Landsat 8 and Sentinel 2A using water extraction indexes over Volta River // J. Geogr. Geol. 2017. V. 10. P. 1–7.
- Siegmund A., Menz G. Fernes nah gebracht. Satelliten und luftbild einsatz zur analyse von umweltveränderungen im geographie unterricht // Geographie und Schule. 2005. Vol. 154. № 4. P. 2‒10.
- Szabo S., Gacsi Z., Balazs B. Specific features of NDVI, NDWI and MNDWI as reflected in land cover categories // Landsc. & Environ. Ser. 2016. V. 10. P. 194–202.
- Xu H. Modification of Normalised Difference Water Index (NDWI) to enhance open water features in remotely sensed imagery // International Journal of Remote Sensing. 2006. V. 27. № 14. P. 3025‒3033.
- Zhang T.X., Su J.Y., Liu C.J., Chen W.H., Liu H., Liu G. Band selection in Sentinel-2 satellite for agriculture applications // Proc. 23rd Intern. conf. on Automation and Computing. Huddersfield, UK, 2017. P. 1–6.
Дополнительные файлы
Доп. файлы
Действие
1.
JATS XML
2.
Рис. 1. Районирование ДВ на основе космической съемки спутника Landsat-7 20.07.2014 г. I-XVI – номера районов ДВ, XVII – отмелая зона устьевого взморья ДВ. Белыми прямоугольниками обозначены г/п. 1-12 – номера г/п (с. Верхнее Лебяжье (1), г. Астрахань (2), с. Икряное (3), с. Оля (4), с. Килинчи (5), г. Камызяк (6), с. Караульное (7), с. Каралат (8), с. Зеленга (9), с. Красный Яр (10), пос. Володарский (11), с. Большой Могой (12)).
Скачать (152KB)
3.
Рис. 2. Объекты естественного и антропогенного заливания ДВ на снимке спутника Landsat-8.
Скачать (200KB)
4.
Рис. 3. Снимки спутником Sentinel-2 фазы подъема половодья 4 мая 2016 г. (левый снимок) и фазы спада половодья 13 июня 2016 г. (правый снимок) в исследуемом районе 11.
Скачать (193KB)
5.
Рис. 4. Снимки спутником Sentinel-2 пика маловодного половодья 2015 г. (верхний левый снимок), пика средневодного половодья 2014 г. (верхний правый снимок), пика многоводного половодья 2016 г. (нижний снимок) в исследуемом районе 11.
Скачать (215KB)
6.
Рис. 5. a ‒ петля многоводного половодья 2016 г. (1), построенная по методике 1 для района; ветвь подъема половодья 2016 г. (2); ветвь спада половодья 2016 г. (3); точки половодья и межени 2016 г. (4), полученные с космоснимков; точка НВВП (5); линии интерполяции, соединяющие точки половодья и межени 2016 г. (6). б ‒ петля многоводного половодья 2016 г. (1), построенная по методике 2 для района; ветвь пиков половодий разных лет (2); ветвь спада половодья 2016 г. (3); ветвь подъема половодья 2016 г. (4); точка пика половодья 2016 г., рассчитанная по уравнению ветви пиков половодий разных лет (5); точка НВВП (6); точки межени многоводных лет (7); точки подъема половодий 2001, 2013 гг. (8); точки спада половодий 2001, 2013 гг. (9); точки пиков половодий многоводных лет (10); точки пиков половодий средневодного 2014 г. и маловодного 2015 г. (11); точка спада половодья 2016 г. (12); точка подъема половодья 2016 г. (13); линии интерполяции, соединяющие точки половодий и межени разных лет (14). в ‒ петли половодий: маловодного 2015 г. (1); средневодного 2014 г. (2); многоводного 2016 г. (3). Все петли построены по методике 1 для района. Точки половодья и межени 2016 г. (4); точки половодья и межени 2014 г. (5); точки половодья и межени 2015 г. (6); точка НВВП (7).
Скачать (233KB)
7.
Рис. 6. Гидрографы, построенные за половодье 2016 г. (с 1 апреля по 25 августа) для района: ежедневных НР на г/п Володарский (1); ежедневных Fобщ района, полученных по методике 1 (2); ежедневных Fобщ района, полученных по методике 2 (3). Все гидрографы включают фазу межени. Точка НВВП (4). Пунктирные линии, разделяющие гидрографы по фазам водного режима (9): межень (5), подъем половодья (6), пик и полка половодья (7), спад половодья (8). Пунктирная линия, которая показывает максимальную Fобщ района, равную его площади (269 км2) (10).
Скачать (82KB)
8.
Рис. 7. Гидрографы ежедневных Fобщ района за половодья: 2016 г. (с 1 апреля по 31 июля) (1); 2014 г. (с 1 апреля по 3 июля) (2); 2015 г. (с 1 апреля по 30 июня) (3). Все гидрографы включают фазу межени. Fобщ района при пике половодья: 2016 г. (213 км2) (4), 2014 г. (161 км2) (5) и 2015 г. (57 км2) (6). Пунктирная линия, которая показывает максимальную Fобщ района, равную его площади (269 км2) (7).
Скачать (63KB)
