Особенности динамики русловых процессов акватории Хабаровского водного узла

ИТиГ ДВО РАН
Изменения в русле Амура:
обмеление Амурской протоки и основного русла Амура;
уход главного русла в Пемзенскую протоку;
интенсивный размыв берегов и островов;
изменение положения фарватера, формирование кос и новых островов.
Негативные последствия этих изменений:
уменьшение объема стока воды вдоль городской территории ведет к ухудшению ее качества, в том числе в местах водозаборов;
снижение «промывающего эффекта» паводков, выносящих за пределы города загрязненные донные отложения;
ухудшение условий судоходства;
опасность размыва берегов и защитных сооружений в зоне моста через Амур;
угроза важнейшим транспортным магистралям региона – железной и автомобильным дорогам;
снижение степени экологической устойчивости водных экосистем.
Предпосылки

ИТиГ ДВО РАН
Изучение изменения конфигурации береговой линии акватории рек Амур – Уссури в районе г. Хабаровска с 1964 по 2004 гг. на базе данных дистанционного зондирования земной поверхности космическими аппаратами различного назначения для:
выявления тенденций процессов эрозии и аккумуляции на акватории Хабаровского водного узла;
планирования восстановительных работ в русле Амура.
Цель исследования

ИТиГ ДВО РАН
Исходные материалы
В работе были использованы:
мультивременные панхроматические и спектрозональные разномасштабные (разрешение 5-60 м) космические снимки территории, а также данные современной космической радарной съемки NASA - SRTM (Shuttle radar topographic mission) с разрешением 50-90 м;
изданные топографические карты местности масштабов 1:200 000 и 1:100 000 разных годов издания.

ИТиГ ДВО РАН
Этапы работ
I этап:
- анализ наличия на территорию исследований цифровых космических снимков и топографических карт, и составление схемы изученности;
анализ полученной информации на предмет временной и территориальной целостности данных и качества снимков;
выделение трех базовых временных интервалов для анализа акватории – 1964-66 гг., 1988-89 гг., 1999-2004 гг.
II этап:
- создание базовых векторных карт береговых линий акватории 60-х и 2000-х годов по изданным топографическим планшетам.
III этап:
- коррекция полученных карт береговых линий акватории по данным космического зондирования.
IV этап:
выделение зон устойчивой аккумуляции и эрозии в русле реки с контролем корректности выделения по снимкам конца 80-х годов.

ИТиГ ДВО РАН
Результаты: 60 годы
В качестве базовой использована топографическая карта территории 1966 г. издания масштаба 1:100 000 и серия цифровых панхроматических космических снимков американского косморазведывательного проекта CORONA разрешением 40-60 м/пиксел.
Отбирались космоснимки с уровнем воды, соответствующим контурам береговой линии основного русла на топокарте.
Хабаровск

ИТиГ ДВО РАН
Результаты: 60 годы
Обработка космоснимков (привязка к системе координат, селекция спектральных каналов, коррекция фототона для наиболее адекватного отображения гидрографических объектов, экспорт данных в формат, воспринимаемый ГИС MapInfo) производилась в программе ERDAS Imagine. Результатом работ явилась векторная карта береговых линий и линейных гидрографических
объектов территории
исследований середины
60-х годов XX века.
Точность выделения
картографических объектов
оценивается в 30-50 м.

ИТиГ ДВО РАН
Результаты: 2000 годы
Использована топооснова территории 1987 года издания масштаба 1:200000 и серия цифровых спектрозональных космических снимков:
проект WWF и BBC «Лесная Вахта России» (LANDSAT и ASTER);
информационная база данных КФС Мэрилендского университета (LANDSAT-7);
сайт DigitalGlobe (QuickBird);
данные системы Google.
Разрешение от 14 до 40 м/пиксел.
КФС Aster
КФС QuickBird
КФС LandSat
Экранная копия
системы Google

ИТиГ ДВО РАН
Результаты: 2000 годы
Для более точной коррекции формы береговой линии на заключительном этапе работ были использованы матрицы высот радарной съемки SRTM, предварительно обработанные утилитой ГИС MapInfo VerticalMapper и представленные в виде псевдорельефных карт («метод низкого солнца»).

ИТиГ ДВО РАН
Результаты: 2000 годы
Результатом явилась цифровая векторная карта береговых линий и линейных гидрографических объектов территории исследований начала 2000-х годов XXI века. Точность выделения картографических объектов оценивается в 20-30 м.

ИТиГ ДВО РАН
Результаты: сравнение
1960
2002

ИТиГ ДВО РАН
Методика выделения зон аккумуляции-денудации
Выделение зон аккумуляции и денудации в русле Амура производилось в ГИС MapInfo в полуавтоматическом режиме на базе составленных векторных покрытий береговых линий и гидрографических объектов 60-х и 2000-х годов.
Вначале картографический материал обрабатывался штатными функциями «географического анализа» (сложение и вычитание картографических покрытий) ГИС, итогом работы стало полигональное векторное цифровое покрытие, отражающее зоны аккумуляции и эрозии русла реки за 40-летний период.
Далее визуально отбраковывались явные признаки автоматического выделения объектов и неточностей составления исходных карт – слишком мелкие полигоны, объекты не соответствующие своей функции по топографическим и гидрологическим признакам и пр.
Затем следовал анализ материала с учетом космических снимков конца 80-х годов XX века («промежуточная коррекция»).
Последний этап - окончательная коррекция по данным многолетних исследований ИВЭП ДВО РАН.