АУЫЛ ШАРУАШЫЛЫҒЫНДА ПАЙДАЛАНЫЛАТЫН ГИДРОТЕХНИКАЛЫҚ ҚҰРЫЛЫМДАРДЫҢ Ғарыштық мониторингІ үшін қолжетімді параметрлер тізімін анықтау

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 7 бет
Таңдаулыға:

ӘОЖ 626. 8:626. 81/84

АУЫЛ ШАРУАШЫЛЫҒЫНДА

ПАЙДАЛАНЫЛАТЫН ГИДРОТЕХНИКАЛЫҚ

ҚҰРЫЛЫМДАРДЫҢ Ғарыштық мониторингІ үшін

қолжетімді параметрлер тізімін анықтау

А. Д. Сарсенова

Мақалада әртүрлі ауыл шаруашылығы мақсатындағы гидротехникалық құрылымдардың ағымдағы кейін дистанциондық ғарыштық мониторингі туралы материалдар беріледі. Ғарыштық түсірілім көрінетін, таяу инфрақызыл сәулелердің негізгі бөліктерінде әртүрлі рұқсат етілумен ЖДЗ көптеген жерсеріктерімен іске асырылады, бұл өте үлкен дәрежеде дистанциондық зондылау жүйесінің мүмкіндіктерін кеңейте түседі.

Ауыл шаруашылығында пайдаланылатын ГТҚ ағымдағы күйін сипаттайтын параметрлер екі топқа бөлінуі мүмкін:

- дистанционды ғарыштық мониторинг үшін қолжетімді;

- жер беті мониторингі үшін қолжетімді параметрлер.

ГТҚ ағымдағы күйін дистанциондық ғарыштық мониторингі, бірінші кезекте, әртүрлі мақсаттағы ЖДЗ (ДЗЗ) әдістерімен алынған визуалды ақпараттарға негізделеді. Ең алдымен әртүрлі түсірілімдегі көрінетін диапазонда әртүрлі масштабта түсіруді көрсеткен жөн. Сонымен бірге, егер ұсақ масштабты түсірілім жалпы зерттеу нысаны туралы ақпаратты берсе, ірі масштаб түсірілімде, 0, 5м және одан да жоғары дәлдіккке жететін, ұсақ-түйегі және жақсы көрсетілімімен ГТҚ жеке фрагменттерін немесе бөліктерін визуалды зерттеуді іске асыруға мүмкіндік береді. Мұндай түсірілім көрінетін, таяу инфрақызыл сәулелердің негізгі бөліктерінде әртүрлі рұқсат етілумен ДЗЗ көптеген жерсеріктерімен іске асырылады, бұл өте үлкен дәрежеде дистанциондық зондылау жүйесінің мүмкіндіктерін кеңейте түседі. Соңғы жылдары, мүмкіндіктері көрінетін диапазондағы түсірілім мүмкіндіктерінен әлдеқайда асып түсетін, радиолокациялық түсіруді іске асыратын ДЗЗ жерсеріктері кеңінен пайдаланылады.

Ғарыштық мониторинг есептерін шешу үшін технологиялық кешендерін құрудың жұмыстары Қазақстанда 15 жылдан бері жүргізіледі /1/. Қазақстанда, халықаралық лицензиялық келісімдер негізінде тікелей шығару режимінде канадалық RADARSAT-1 жерсерігі радиолокациялық бейнелерін және IRS сериялы үнді жерсеріктерінің, NOAA, EOS Terra және Aqua американдық жерсеріктері деректерін тұрақты қабылдап отыруды іске асыратын Астана, Алматы және Атырау қалаларында орналасқан Жерді дистанциондық зондылау (ДЗЗ) деректерін қабылдау станцияларының желілері жұмыс істейді. Қабылдау станцияларының қолайлы географиялық орналасуына орай, олардың радиокөріну аймақтары тек бүкіл Қазақстанды ғана емес, сонымен бірге шекаралас жатқан мемлекеттердің, Ресейдің еуропалық бөлігі мен Орта Азия өңірі елдерінің аумағын да қамтиды.

Тасқын және су тасудың ғарыштық мониторингі технологиясын құру Қазақстанда 2002 жылдан бастап жүргізіліп келеді /2, 3, 4/. Кешеннің құрамында келесі жұмыстарды жасауға мүмкіндік беретін бірнеше технологиялық блоктар іске асырылды:

- су басу учаскелерін жедел байқауға;

- өсіп отыратын қорытындыдағы су басу аймақтары ауданын картаға түсіру және анықтауды;

- тасқындардың даму болжамын іске асыруға және елді мекендер мен ерекше қорғалатын маңызды нысандарға олардың потенциалды келтіретін қаупін бағалауға;

- әртүрлі өңірлер үшін су басу қаупін бағалау және талдауға мүмкіндік береді.

Төменде кешеннің негізгі технологиялық блоктарының қысқаша түсініктемесі берілген.

Су басу аймақтарын жедел картаға түсіру технологиясы EOS-AM (Terra) MODIS күндізгі түсірген суреттеріне негізделеді. Қосалқылар ретінде инфрақызыл диапазондағы NOAA AVHRR және MODIS түнгі суреттері пайдаланылады. Оларды пайдалану кейбір өңірлер үшін, күндізгі кезеңмен салыстырғанда түнде бұлттың аз болуы сипаттылығымен негізделген. Ерекше маңызды учаскелерді бақылау және суға көмілген аймақтарды картаға түсіру үшін өте жоғары рұқсаттағы IRS PAN (рұқсаты 5. 8 м) және IRS LISS (рұқсаты 23 м) ғарыш суреттері пайдаланылады. Бұлт қабаты тұрақты сақталатын жағдайларда канадалық RADARSAT жерсерігінің суреттері қолданылады. Су нысандарын айқындау мақсатында ғарыштық суреттерді шифрлау кезінде «су-құрлық» тарауының шекарасын дәл жүргізу маңызды. Бұл үшін әртүрлі спектралды диапазондарда электрлі магнитті толқындарды шағылыстыратын, жұтатын және сәулесін шығаратын олардың спецификалық ерекшеліктері пайдаланылады /5-7/ Су бетінің шағылысу қабілетінің ең жоғары сипатты ерекшеліктері таяу инфрақызыл аймақта (NIR), және де спектрдің көрінетін диапазонында байқалады (VIS) . Ғарыш суреттері бойынша су нысандарын бөліп көрсетуде NIR және VIS композицияларын да, оның ішінде арнайы кешендік параметрлер - вегетация индекстері, және де осы каналдардың қатысуымен RGB-синтезді де пайдалануға болады.

Ғарыш суреттерін шифрлау кезінде су нысандарын дұрыс тануға кедергі келтіретін бірқатар факторлар ескеріледі. Бірінші кезекте, бұл су басуға жиі серік болатын бұлттар қабаты. Бұлт көрінетін және инфрақызыл диапазондарда сәулеленуді экранға шығарады. Одан бөлек, NIR диапазонда бұлттардың көлеңкесі су нысандары ретінде көрінеді, ал вегетациялық индекстерді пайдалану кезінде, бұлттар да, олардың көлеңкелері де жиі су беті сияқты көрінеді. Мұндай нысандарды болдырмау үшін бұлттылық маскасы және көлеңкелер өз пішіні бойынша бұлтты қайталайтындығы фактісі пайдаланылады.

Су беті мен ылғал топырақты бөлу өте күрделі проблема болып табылады. Мұндай топырақтар су бетіне жақындау әлсіз шағылысу білдіреді, бірақ соңғылардан ерекшелігі - олардың спектралдық сипаттамалары іс жүзінде толқын ұзындығы ұлғаюымен өзгермейді. Ал су нысандары толқын ұзындығы ұлғаюымен өздерінің шағылысу қабілетін төмендетеді. Одан бөлек, су нысандары кері таңбалы NDVI, ал ылғал топырақтар - нольге жақын болады. Суреттерді тақырыптық өңдеу нәтижесінде суға көмілген аумақтардың тәуліктік карта-маскалары тұрғызылады. Суға көмілу аймақтарын анықтау кезінде қалыпты жағдайлардағы су бетінің шекаралары ескеріледі. Суға көмілу аймағының динамикасы, ағымдағы және өткен тәуліктердегі маскаларды салыстыру жолымен анықталады.

Тасқындардың ғарыштық мониторингі ірі өзендердің бойымен орналасқан суға көмілу қаупі жоғары өңірлер үшін жүргізіледі. Мониторинг технологияларын өңдеу үшін базалық өзендер жүйесі ретінде Жайық және Сырдария өзендері таңдалып алынды. Әрбір тәжірибе жүргізу өңірі үшін мониторинг өткізудің оптималды мерзімдері облыстық ТЖ басқармаларымен келісіледі.

Соңғы уақыттары қысқы-көктемгі кезеңде Шардара су қоймасында және Қызылорда облысы аумағында Сырдария өзенінің орта ағысында жағдай күрт ушығып кетті. 2004 жылдан бастап су қоймасын толтыруды және нақты жыл режимінде осы өңірдегі тасқындар дамуының дистанциондық бақылауы жүргізіліп келеді (сурет) . Мониторинг нәтижелері ҚР ТЖМ және Қызылорда облыстық ТЖ басқармасына жедел жіберіліп тұрды.

Осы өңір үшін ГАЖ жүйесі құрылды, оның жеке қабаттары Сырдария өзенінің орта ағысында суға көмілу аймағының жедел шолу карталарын алу үшін пайдаланылды (сурет) . Соңғы үш қысқы-көктемгі кезеңде мониторинг нәтижелері бойынша, тасқындық сулармен суға көмілу жиілігі бойынша Қызылорда облысы аумағын аудандастыру жүргізілді (сурет) . Бұл ақпарат суға көмілу қаупін бағалау үшін де, және жергілікті биліктің су басумен күресу бойынша қабылданған шараларының тиімділігін талдау үшін де пайдасы бар.

2006 жылы 12 ақпанда Қызылорда облысы аумағында

тасқын сулармен көмілу аймақтарының картасы

Сурет

Жағдайды бақылау үшін, қысқы-көктемгі кезеңде Шардара су қоймасының маусымдық (сурет) және көпжылдық толысу динамикасының мониторингінің маңызы үлкен. Мұндай динамика, су қоймасы толып кетуі қаупін бағалау үшін де, және Сырдария өзені орта ағысында су басу қаупін төмендету бойынша шараларды бағалау үшін де пайдалы.

Су ресурстарына бақылау жүйесін жасау үшін, геоақпараттық жүйелерді құру (ГАЖ) және аумақтың потенциалды суға көмілуінің маңызды аспекті болып табылады, олар үймелеу тасқынға қарсы бөгетшелердің жарылуының потенциалды салдарларын, оларды шаруашылық пайдалануға байланысты қауіптіліктің әртүрлі деңгейдегі аймақтарын, био алуандығын сақтау үшін құндылықтарды және т. б. көрсетеді.

Мұндай карталар су басу әсері және болуы мүмкін шығындардың масштабтарын болжау, және де профилактикалық, алдын алу шараларын жасау, потенциалды көмілу аумағында тұратын барлық азаматтар мен қоғамдық мекемелер, мемлекеттік билік және жергілікті өзіндік басқару органдарына мәліметтерді жеткізу қажет. Бұл карталар суға көмілу қаупінде тұрған жерлерді пайдалану, экологиялық қауіптілікті көрсететін нысандар құрылысы мен шығаруды шектейтін өзгерістер туралы шешімдерді стратегиялық жоспарлау және қабылдауға ықпал ету керек (улы химикаттар, тыңайтқыштар, жанармай-майлау материалдары қамбалары және т. б. ) .

Трансшекаралық өзендерде тасқынға қарсы қорғаныстың тиімді жүйелерін ұйымдастыру мемлекетаралық деңгейде бірлесіп пішіп жұмыс жасамай мүмкін емес және өзен ағысы бойымен жоғары да, төмен де орналасқан өңірлердің талап-қажетін ескеріп кешенді қимылдауды қажет етеді.

Өзендердің жайылмаларындағы және жағаларындағы табиғи ресурстардың тікелей құнарлығын, байлығын және алуан түрлігін пайдаланудың мыңжылдық тәжірибесі көрсеткендей, олар тұрақты өмір сүру үшін көтеріңкі қауіпті аймақ болып табылады, және табиғи биотоптардың - ауыл шаруашылығы жерлерін құрғату және құрылысы, жолдар төсеу және т. б. түбегейлі түрлендіруді қажет ететін шаруашылық қызметтің түрлері де қауіпті. Бұл аумақтар мен айлақтар, адамдардың қазасына, және де мүліктей және экологиялық зардапқа алып келуі мүмкін, су басудың қиратушы күшіне кезеңді ұрынып тұрады.

«НЦКИТ» АҚ ғарыштық зерттеулер Институтымен іске асырылатын, Шардара су қоймасы толуы динамикасының ғарыштық мониторингі оған мысал бола алады.

Қоғамға келтіретін адам қазасы және шығындар жөнінен, су тасуы апаттық зілзалалар арасында бірінші орын алады, сонымен бірге, соған қарамастан, тасқынға қауіпті аумақтарды су басудан қорғаудың бірыңғай жалпы қабылданған концепциясы әзірше еш жерде жоқ. Оны жасау біздің елімізде ең басымды мәселелердің бірі болуы қажет.

Сонымен, қазіргі уақытта, аумақты тасқынға қарсы қорғаудың жаңа тәсілін жасау қажеттлігі туралы мәселе өзекті болып тұр. Мұндай тәсілдің негізгі идеясы нақты нысандарды (елді мекендер, порт құрылымдары, құнды ауылшаруашылығы жерлері және т. б. ) қорғау қажеттлігіне келіп тіреледі, бұрындары кеңес кезеңінде жайылма жерлердің бүкіл үйілген ұзындығында жасалатын, жаңа әдісте суға көмілуден қорғаныс деңгейін (дәрежесін) көтеруге, тақынға қарсы құрылымдар күтіміне шығындарды азайтуға мүмкіндік береді.

ГТҚ болуы мүмкін апаттардың алдын алу үшін адекватты шаралар қабылдау қажеттігі көрініп тұр, оның ішінде, жер бетінде де, зерттелетін нысанның түбінің бетінде де деформациялық процестердің барысына мониторингтік бақылау жүргізуден көрінетін «геодинамикалық қатарлас жүру» ұғымы кіреді.

Нивелирлеу, сейсмикалық өлшеулер сияқты, геодинамикалық мониторинг үшін қолданылатын жер беті әдістері, уақытша жан-жақтылықты және өлшеулердің кеңістіктік масштабын толық көрсетпейді. Соңғы уақытта, ДЗЗ деректері, оның ішінде радиолокациялық зондылау әдістері ерекше өндірістік құндылыққа ие болып отыр.

Синтезделген операторлық радиолокация шағылысқан сигналдың толқыны мен фазасын тіркейді. РСА көмегімен алынған, бір бейне, көптеген жағдайларда өндірістік маңызы жоқ, ал әртүрлі бұрыштармен алынған РСА екі суреті (интерференциондық жұп), өз кезегінде ландшафттың өзгерісі туралы ақпаратты беруі мүмкін, рельефтің цифрлық моделін алу үшін пайдаланылуы мүмкін.

Интерферометрия әркездегі уақытта немесе әртүрлі бақылау бұрыштарында антенналармен тіркелген кешенді бейнелерді көрсетеді. Берілген жергілік учаскесінің екі суретін салыстыру нәтижелері бойынша, экспозициялар арасындағы фазалар айырмашылығына сәйкес келетін түрлі-түсті жолақтар, енінен тұратын интерферограмманы алады. Қозғалу сәулесінің жоғары жиілігіне орай, миллиметрлік-алғашқы сантиметрлі дәлдікпен тіркеледі. Түсірілмдердің барлық деректері интерпретацияның объективтілігі мен бір мәнділігін қамтамасыз ететін цифрлық түрде келтіріледі.

Жер бетінің ландшафтын қалыптастыратын геологиялық процесстер, бақылаудың көптеген жалпы қабылданған құралдары үшін алғашқы кезеңдерінде байқалмай өтетіні белгілі. Бірақ соңынан, көбіне, күтпеген жерден, айрылу, жылжу, жер сілкінулер және техногендік апаттар, оның ішінде гидротехникалық құрылымдарда апаттар орын алады.

Ғарыштық радиоинтерферометрия технологиясы, ғарыштық кеңістіктен жүздеген километрлік арақашықтықтан бірнеше миллиметрлік дәлдікпен жер бетінің тігінен және көлденең жылжып қозғалуын өлшеуді қамтамасыз етеді. Бұл әдіс 1992 жылдан бері Еуропалық ғарыштық агенттігімен (ЕКА) іске асырылып келеді және стереотүсірілмнің аналогы болып табылады және 300м-дей аралықта (сенсорлдар арасындағы ароақашықтық) салыстырмалы шағын базада жерсеріктерімен алынатын, радиолокациялық екі суретті өңдеуге негізделген.

Дифференциальды интерферометрия дәл сол жер учаскесінің екі бейнесін (кейде үш) пайдаланады. Жерсеріктерінің өткелдері (1) және (2), негізгі интерферометриялық әдістемесін пайдаланып, ландшафт топографиясының интерферограммасын алды пайдаланып жүргізеді. Дәл солай, 2 және 3 жерсеріктері өтуі кезінде алынған деректер, дәл сол облыстың келесі интерферограммасын шығарады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.