Анализ применения данных дистанционного зондирования для построения ЦМР дна водных объектов в горных районах

Грантовое финансирование «Жас Ғалым» (2024-2026)

Руководитель: Калыбекова А.А.

По оценкам Института мировых ресурсов, к 2040 году Казахстан войдет в 20-ку стран с дефицитом водных ресурсов. Это связано не только с неэффективным использованием водных ресурсов в стране, но и с политикой соседних стран, которые в одностороннем порядке повышают объемы забираемых водных ресурсов из трансграничных рек. Мировой опыт в применении спутниковой батиметрии для построения цифровой модели рельефа (ЦМР) дна водных объектов в горных районах продемонстрировал ценность этого метода в различных областях. Существует множество доказательств использования спутниковой батиметрии в гористых регионах в мире. Тем не менее, в Казахстане, как и в других странах, применение спутниковой батиметрии для построения цифровой модели рельефа дна водных объектов в горных районах имеет потенциал.

Данный проект направлен на интеграцию современных технологий дистанционного зондирования с целью улучшения мониторинга и управления водными ресурсами в труднодоступных горных районах Казахстана, что может иметь важное значение для устойчивого развития и экологической безопасности региона.

Цель проекта

Разработать и провести анализ эффективности применения данных дистанционного зондирования для автоматизированного построения Цифровой Модели Рельефа (ЦМР) дна водных объектов в горных районах с целью повышения точности, оперативности и доступности данных для управления водными ресурсами, гидротехнических проектов и экологического мониторинга для развития в Казахстане направления спутниковой батиметрии.

Задачи проекта

2024 г. — Анализ научно-методических основ разработки метода построения цифровых моделей рельефа дна водных объектов с использованием спутниковых данных.

2025 г. — Изучение взаимосвязи оптических характеристик водных объектов с различными параметрами спутниковых данных.

2026 г. — Определение критериев выбора данных с активных и пассивных спутниковых сенсоров.

Обоснование каждой задачи:

Целью задачи является изучение основ разработки алгоритмов построения цифровых моделей рельефа дна и методики определения морфометрических характеристик водных объектов по спутниковым данным. Будут проведены работы по сбору и учету данных по алгоритмам построения цифровых моделей рельефа дна водных объектов, и определены активные зоны интересе в труднодоступных территориях Казахстана. Так же будут проведены работы по сбору спутниковых данных, для создания единой информационной базы в виде таблицы или иной формы информационной системы.

Определение факторов, влияющих на изменение дна водных объектов, что может привести к риску возникновения ЧС, риску возникновения паводковых, селевых, оползневых ситуации. Моделирование разных сценариев затоплений в результате изменений рельефа дна водных объектов.

Выявление и определение критериев выбора экспериментальных данных с активных и пассивных спутниковых сенсоров. Будет проведен анализ сопоставления данных полученных в ходе реализации проекта. Будет разработан веб интерфейс с технологией автоматизированной обработки потоковых спутниковых данных для оперативного построения цифровых моделей рельефа дна водных объектов.

— Научно-методические основы разработки алгоритмов построения цифровых моделей рельефа дна водных объектов

— Анализ методики определения морфометрических характеристик водных объектов по спутниковым данным.

— Разработка веб интерфейса с визуализацией потоковых спутниковых данных для оперативного построения цифровых моделей рельефа дна водных объектов.

Экспериментальная проверка эффективности и работоспособности разработанного метода спутниковой батиметрии.

Ожидаемые результаты:

2024 г. — Научно-методические основы разработки метода построения цифровых моделей рельефа дна водных объектов с использованием спутниковых данных.

2025 г. — Информация взаимосвязи оптических характеристик водных объектов с различными параметрами спутниковых данных.

2026 г. – Критерии выбора данных с активных и пассивных спутниковых сенсоров.

Основным результатом проекта будет метод и алгоритм автоматизированного построения цифровых моделей рельефа дна и определения морфометрических характеристик водных объектов на труднодоступных территориях Казахстана на основе спутниковых данных. В рамках проекта будет разработан веб интерфейс с технологией автоматизированной обработки потоковых спутниковых данных для создания цифровых моделей рельефа дна водных объектов.

Полученные результаты на 2024 год:

Согласно ожидаемому результату календарного плана договора разработана научно-методическая основа с детализьным описанием методов построение цифровых моделей рельефа дна водных объектов: разработан единый датасет из скачанных спутниковых снимков на текущий период, и из скачанных спутниковых снимков за исторический период для территории исследования; Проводились работы по экспортированию ЦММ, топографических карт и ортофотопланов для получения точных моделей местности; Был проделан исторический анализ и работы по прогнозу; Анализ полученных исторических данных за последние 10–20 лет для территории исследования; Разработать методы и алгоритмы автоматизированного построения цифровых моделей рельефа (ЦМР) дна и определения морфометрических характеристик водных объектов в труднодоступных горных территориях Казахстана на основе использования спутниковых данных. По методике спутниковой батиметрии в результате исследовании мировых научных публикации, использовались в качестве объекта исследования озеро «Балхаш» и озеро «Кольсай». Научно-методические основы разработки метода построения цифровых моделей рельефа дна водных объектов с использованием спутниковых данных охватывают комплексный подход, направленный на создание высокоточных и детализированных моделей рельефа дна. Были проведены работы по сбору спутниковых снимков среднего разрешения Landsat, в целях проведения исторического анализа за последние 10–20 лет, на исследуемую местность.