В статье исследуется наводнение Туркестанской области с помощью данных дистанционного зондирования Земли.
Ключевые слова: цифровая модель рельефа, радиолокационные снимки, БПЛА.
1 мая в Узбекистане прорвало дамбу Сардобинского водохранилища. Трагедия унесла жизни четырёх человек, один пропал без вести. Узбекские чиновники заверяли, что Казахстану ничего не грозит. Однако уже 2 мая большая вода накрыла сёла Мактааральского района Туркестанской области. Пострадали больше 1030 домов, три школы, пять детсадов, четыре медицинских объекта и Дом культуры. Из 14 населённых сопунктов эвакуировали более 31 тысячи человек [1]. Было установлено, что причина наводнения была техногенного характера, то есть связано с человеческой деятельностью.
По официальным данным акимата Туркенстанской области, общая сумма ущерба от наводнения для сельского хозяйства составила 1,14 млрд. тенге.
Размер ущерба рассчитан на основании технологической карты, предоставленной ТОО «Казахский научно-исследовательский институт хлопководства» исходя из стоимости 1 га и скорректированной статистической цены за 1 кг урожая прошлого года. Данный отчет представлен в Правительство областным управлением сельского хозяйства [2].
В Мактааральском районе Туркестанской области в целях восстановления пострадавших от наводнения населенных пунктов ведется реконструкция 895 домов. Из 386 домов, строящихся в поселке Мырзакент, 196 возводятся за счет правительственного резерва, 190 из общественных фондов. Кроме того, в новом микрорайоне строятся школа, детский сад, медицинская амбулатория и пункт полиции [3].
Создание цифровой модели рельефа Туркестанской области основывалось на материалах дистанционного зондирования земли. К данным материалам относятся радиолокационные снимки пространственным разрешением 10 м спутников Sentinel-1. Данные космические аппараты являются разработкой Европейского космического агентства.
На сайте https://scihub.copernicus.eu/dhus доступны для бесплатного скачивания основные данные с Sentinel-1. Для исследования было взято программное обеспечение, которое находится в свободном доступе Sentinel Application Platform (SNAP). Brockmann Consult, SkyWatch и CS совместно разрабатывают общую архитектуру для всех Sentinel Toolbox, называемую Sentinel Application Platform (SNAP). Архитектура SNAP идеально подходит для обработки и анализа данных наблюдений Земли благодаря следующим технологическим инновациям: расширяемость, переносимость, модульная платформа Rich Client, общая абстракция данных EO, управление мозаичной памятью и инфраструктура обработки графиков [4].
Для создания цифровой модели рельефа Туркестанской области были использованы данные орбитального уровня 1 Single Look Complex (SLC) 29 апреля и 5 мая 2020 года (таблица 1).
Таблица 1
Список космических снимков Sentinel-1А
|
№ |
Дата съемки |
Названия сцен |
|
1 |
29/04/2020 |
S1A_IW_SLC_1SDV_20200429T132316_20200429T132341_032343_03BE56_0401 |
|
2 |
05/05/2020 |
S1A_IW_SLC_1SDV_20200511T132317_20200511T132342_032518_03C420_5CC5 |
Построение карты высот основывается на интерферометрической паре радарных снимков. Данный метод использует разность фазовых сигналов повторных поглощений SAR для анализа формы и деформации земной поверхности. В общем случае интерферометрическая обработка состоит из нескольких базовых шагов:
— совмещение основной и вспомогательной интерферометрической пары;
— генерация интерферограммы;
— построение мозаики, из отдельных бёрстов состоящие радарные изображения;
— фильтрация результатов интерферометрической обработки, в результате чего уменьшаются фазовые шумы или помехи;
— преобразование относительной к абсолютной значений фазы и устранение разрывов фазы;
— развертывание фазы к высоте местности. Результатом ее выполнения является преобразование интерферометрической фазы в цифровую карту высот [5].
В результате была создана цифровая модель рельефа с пространственным разрешением 10 м и с географической системой координат WGS-84, на всю территорию Туркестанкой области. Данная модель поверхности имеет вертикальную систему сфероидальную. На территории Казахстана используется гравитационная система высот (геодальная), так как она приблизительно соответствует топографическим особенностям планеты. Для преобразования системы высот в геодальную использовалось арифметическое вычисление в программном комплексе ArcGIS 10.4 следующим образом:
H = h — N
где «Н» — ортометрическая высота;
«h» — высота топографической поверхности над сфероидом или эллипсоидом;
«N» — это расстояние между поверхностями геоида и сфероида.
В итоге получаем откорректированное по местности изображение по всей исследуемой территорий (рисунок 1).
Рис. 1. Цифровая модель рельефа Туркестанской области
Заключение
На основании выполненных исследований по построению ЦМР по результатам интерферометрической обработки радиолокационных снимков Sentinel-1 можно сделать следующие выводы: рассмотренная методика может успешно использоваться для создания цифровой модели рельефа; точность высот ЦМР, построенных по снимкам Sentinel-1 для выбранной территории исследования, характеризуется средними квадратическими ошибками, не превышающими 5 м, но для детальности некоторых участков лучше использовать беспилотные летательные аппараты.
Литература:
- Ж. Хабдулхабар, А. Новикова Наводнение в Мактааральском районе/ Информбюро -2020 год 7 мая. URL: https://informburo.kz/stati/navodnenie-v-maktaaralskom-rayone-vinovat-li-uzbekistan-v-zatoplenii-kazahstanskih-syol.html
- Пресс-служба акима Туркестанской области / Туркестан — 2020. URL: https://www.gov.kz/memleket/entities/ontustik/press/news/details/86313?lang=ru
- Пресс-служба акима Туркестанской области / Туркестан — 2020. URL: https://www.gov.kz/memleket/entities/ontustik/press/news/details/96018?lang=ru
- Дворкин, Б. А. Европейская программа GMES и перспективная группировка спутников ДЗЗ Sentinel / Б. А. Дворкин // Геоматика. — 2011. — № 3 (12). — С. 14–26.
- Ю. И. Кантемиров, Краткие теоретические основы радарной интерферометрии и ее многопроходных вариаций Ps и SBas, Журнал «Геоматика» № 1, 2012 г.)
