Космический мониторинг и оценка риска затопления урбанизированных территорий в периоды половодий Часть 5

Для оценки опасности затопления территории предлагается использовать приведенную ширину разлива на участке (Вприв). В случае если исследуемой территорией является левобережная или правобережная часть участка реки, то приведенная ширина разлива на участке будет равна отношению площади затапливаемой территории к длине участка реки:

Вприв = SЗТ / L, (2)

где SЗТ – площадь затапливаемой территории (для правобережной или левобережной части);

L – длина участка реки.

На рис. 4 можно увидеть сравнение ширины разлива для участков V1 и V2 при уровнях воды различной обеспеченности.

Рис. 4. Сравнение ширины разлива при уровнях воды различной обеспеченности

Третья глава посвящена оперативному мониторингу весенних половодий на основе космических снимков среднего пространственного разрешения.

Одно из свойств космической информации – ее оперативность. Это свойство незаменимо при контроле за половодьями, паводками и особенно катастрофическими наводнениями. Оперативный космический мониторинг наводнений позволяет предотвратить ущерб и бороться с последствиями наводнений. Для оперативного мониторинга развития паводков лучше всего могут подойти данные ДЗЗ среднего разрешения, т. е. 150 – 250 метров, с шириной обзора более 500 км и частотой повторной съемки 1-3 дня. Этим требованиям удовлетворяет сенсор Modis, имеющий полосу обзора 2330 км и пространственное разрешение от 250 метров и сенсор МСУ-СК, обеспечивающий пространственное разрешение 137 метров и полосу захвата 600 км.

В 2005-2008гг. автором были проведены экспериментальные исследования по оперативному космическому мониторингу развития половодий на данных сенсора Modis, установленного на космическом аппарате Тегга. Оперативный прием данных осуществлялся посредствам персональной станции приема космической информации, поставленной Инженерно-технологическим Центром «СКАНЭКС» в ННГАСУ. После приема первичная информация со спутника представляет собой данные MODIS уровня Level0. Дальнейшая подготовка космической информации проводится в приложении ScanViewer и в программном продукте IMAPP, а обработка в программе ScanEx Image Processor. Для подготовки итогового RGB изображения используются только два канала с пространственным разрешение 250 метров, в комбинации 2:2:1.

По материалам мониторинга паводковой ситуации в 2006 году были созданы модели развития паводка на реках Волга и Ока в пределах Нижегородской области и произведено сопоставление уровней воды и площадей затопления на выделенных участках. Результат для одного из участков приведен на рис. 5. Сопоставление изменений площадей для выделенных участков на реках Волга и Ока и уровней, регистрируемых на соответствующем гидропосту, как и ожидалось, показало наличие прямой нелинейной зависимости между уровнем воды и площадью затопления. Вместе с тем пространственное разрешение данных MODIS не позволяет достоверно дешифрировать урез воды и приводит к ошибкам. Особенно ситуация осложняется, когда развитие и пик весеннего половодья приходится на время, когда еще незакончен ледоход, как было в 2007 году, что приводит к невозможности создания корректных моделей затопления территорий.

Рис. 5. Сопоставление изменений площади участка V3 и уровней, регистрируемых на гидропосту «Н. Новгород»

Проведенная работа показала взаимодополняемость данных, получаемых с гидропостов и данных космической съемки. Наблюдатели, следящие за ледовой обстановкой с гидропостов, не могут дать информацию для территорий между гидропостами, в тоже время данные космической съемки менее информативны с точки зрения классификации ледовых явлений.

Оперативные космические снимки, пригодные для анализа паводковой ситуации на территории Нижегородской области, возможно получать с КА Terra один раз в три-четыре дня с облачностью порядка 15%.

Таким образом, основные недостатки дистанционного зондирования связаны с ограничениями частоты повторения спутниковой съемки конкретных затопляемых территорий и наличием облачности. Поэтому при наблюдениях половодий целесообразно использовать информацию, полученную различными отечественными и зарубежными космическими системами.

Система оперативного космического мониторинга весенних половодий может являться специализированной системой, входящей в состав всероссийской системы космического мониторинга. Исходя из технических возможностей и экономической целесообразности, она должна состоять из 5-7 крупных центров приема обработки, архивации и распространения спутниковых данных и специализированных региональных центров.

В четвертой главе описана предлагаемая методика оценки риска затопления территории и результаты ее апробации.

Последовательность действий при оценке риска и предотвращения ущерба от затопления территорий в периоды весенних половодий, предлагаемая в качестве методики, представлена на рис. 6.

В целях снижения риска и предотвращения ущерба от затоплений необходимо осуществлять прогнозирование их социально-экономических последствий, для чего необходимо иметь данные по границам затопления при различных уровнях воды (опасность затопления) и данные о степени хозяйственного освоения, характеризующие уязвимость исследуемой территории. Для совместного анализа этих пространственно-распределенных данных необходимо применение геоинформационных систем.

В зависимости от вероятности затопления (P) территорию можно разделить на три категории:

— низкая (P < 10%);

— средняя (10% > P > 25%);

— высокая (P > 25%).

Рис.6. Методика оценки риска и предотвращения ущерба от затопления территорий в периоды половодий

Величина уязвимости тесно связана со степенью хозяйственного освоения затапливаемых территорий в зонах различной обеспеченности и зависит от наличия объектов восприимчивых к затоплению, в результате затопления которых может возникнуть ущерб для объекта. Уязвимость можно подразделить на экономическую, социальную и экологическую.