Все
 
 
 


Разработка новых алгоритмов в программе QGIS на примере создания модели зон затопления прибрежных территорий
 
Код статьиS221979310029766-5-1
DOI10.37490/S221979310029766-5
Тип публикации Статья
Статус публикации Опубликовано
Авторы
Евдокимов Сергей Игоревич 
Должность: доцент, кафедра географии
Аффилиация: Псковский государственный университет
Адрес: Российская Федерация, Псков
Штефуряк Алина Викторовна
Должность: специалист лаборатории экологии рыбохозяствееных водоемов
Аффилиация: Псковский филиал ФГБНУ «ВНИРО» («ПСКОВНИРО»)
Адрес: Российская Федерация, Псков
Название журналаПсковский регионологический журнал
ВыпускТом 20. №1/2024
Страницы121-135
Аннотация

Наводнения достаточно часто создают чрезвычайные ситуации, грозящие жизни и здоровью населения. Актуальность исследования связана с существенным экономическим ущербом, а также угрозой жизни и здоровью людей в результате затопления территорий. Целью работы является разработка модели вычисления зоны затопления прибрежных территорий. Разработанный алгоритм и построенная на его основе модель позволяют определять границы зон затопленных территорий и их площади, а также проектировать прогнозы затоплений при различных уровнях воды в оперативном режиме, используя в качестве вводных данных только цифровую модель рельефа. C использованием данных космической съёмки рассчитаны зоны возможных затоплений для ряда территорий, расположенных на разных континентах. В ходе исследования была осуществлена визуализация зоны затопления прибрежных территорий с использованием предложенной модели. Визуализацию на основе данной модели предлагается использовать, в первую очередь, для определения попадающих в зону затопления жилых строений и производственных сооружений. Электронная карта зон затоплений при разных уровнях воды имеет практическое значение и позволяет оценить риск затопления и своевременно предотвратить возможные чрезвычайные ситуации.

Ключевые словаГИС, гидрологическое моделирование, зона затопления, цифровая модель рельефа, визуализация данных
Получено23.01.2024
Дата публикации28.03.2024
Кол-во символов9700
Цитировать   Скачать pdf Для скачивания PDF необходимо авторизоваться
100 руб.
При оформлении подписки на статью или выпуск пользователь получает возможность скачать PDF, оценить публикацию и связаться с автором. Для оформления подписки требуется авторизация.

Оператором распространения коммерческих препринтов является ООО «Интеграция: ОН»
1 Введение. В настоящее время наводнения занимают одну из ведущих позиций по угрозе жизни и здоровью населения, а также материальному ущербу экономике. В связи с этим важно всеми средствами предупредить или максимально уменьшить допустимый вред от затопления территорий. Для того, чтобы осуществить данные действия, необходимо для начала определить сами территории, подверженные затоплению и их границы.
2 Полевые исследования для определения зоны затопления территории требуют больших ресурсов, аэрофотосъёмка значительно зависит от погодных условий. Как следствие, наиболее успешными для решения многочисленных задач, в т. ч. и определение границ затопленных территорий, являются космические средства дистанционного зондирования Земли. Спутниковые снимки позволяют получать характеристику о различных природных явлениях вне зависимости от погоды и времени суток.
3 Актуальность работы связана с существенным экономическим ущербом, а также угрозой жизни и здоровью людей в результате затопления. Наиболее действенным решением для определения территорий, подверженных затоплению и их границ, является построение модели сценария затопления. Визуальное отображение результатов модели в зависимости от уровня воды в водных объектах позволяет довольно точно определять границы затопленных территорий, а также оценивать риск попадания жилых построек, инженерных сооружений, сельскохозяйственных угодий и т. д.
4 Цель данной работы — разработка модели вычисления зоны затопления территорий. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи: – разработка алгоритма вычисления зоны затопления; – построение модели вычисления зоны затопления; – визуализация результатов модели затопления в зависимости от уровня воды.
5 В качестве инструментов для визуализации была использована свободная геоинформационная система QGIS. Именно в данной системе разрабатывался и использовался программный модуль.
6 Материалы и методика исследования. В качестве картоосновы брались данные проекта OpenStreetMap, которые включают в себя информацию об основных объектах исследуемой территории. Данные OpenStreetMap постоянно обновляются участниками проекта. Это позволяет пользователям работать с актуальной информацией, что является важным критерием, например, в оценке ущерба жилищным строениям в результате затопления.
7 Для основы геомодели был использован космический снимок земной поверхности, созданный с помощью радиолокационного оборудования, который отражает данные о рельефе. Каждый пиксель такого растрового изображения содержит данные о высоте участка. Для того, чтобы загрузить такой снимок, использовался OpenTopography DEM Downloader из репозитория плагинов QGIS Python. При загрузке космоснимка была выбрана интересующая нас территория, а также спутник и его разрешение. Чем выше разрешение снимка, тем более точно он передаёт данные о рельефе. В данной работе использовалась наиболее доступная цифровая модель рельефа SRTM, обеспечивающая глобальное покрытие с разрешением 30 метров.

всего просмотров: 47

Оценка читателей: голосов 0 

1. Болгов М. В. Экстремальные уровни озера Ханка: природные вариации или антропогенное воздействие // Институт водных проблем РАН. 2016. № 8. С. 1–14.
2. Болгов М. В., Коробкина Е. А. Оценка характеристик уровенного режима трансграничного озера Ханка в результате реализации проектных решений по расчистке истока реки Сунгача // Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление. 2022. № 2. С. 53–67.
3. Волчек А. А., Петров Д. О., Костюк Д. А. Алгоритм вычисления границ области затопления для речной сети с моделированием распространения воды по растровому представлению // Доклады Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники. 2016. № 5 (99). С. 73–78.
4. Георгиевский В. Ю. Водный баланс озера Ханка и его изменения под влиянием природных и антропогенных факторов. СПб.: Государственный гидрологический институт, 2022. 272 с.
5. Гладков А. Н., Копылов В. Н. Геоинформационная технология моделирования сценариев развития наводнения на реке // Информационные технологии и информационная безопасность в профессиональной деятельности. Сборник научных статей Межвузовской научно-практической конференции с международным участием. Новосибирск: Новосибирский военный институт имени генерала армии И. К. Яковлева войск национальной гвардии Российской Федерации, 2022. С. 30–34.
6. Дугаева Я. Ю. Особенности прохождения крупных паводков на реке Амур // Экологическая, промышленная и энергетическая безопасность. Сборник статей по материалам международной научно-практической конференции. Севастополь: Севастопольский государственный университет, 2021. С. 207–210.
7. Кочина В. Б., Жебо С. В., Трофимец Е. Н. Прогнозирование зон возможного подтопления на территории Хабаровского края с использованием геоинформационной системы QGIS // Сервис безопасности в России: опыт, проблемы, перспективы. Мониторинг, предотвращение и ликвидация чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера. Материалы международной научно-практической конференции. СПб., 2021. С. 61–66.
8. Махинов А. Н., Лю Шугуан, Ким В. И., Махинова А. Ф. Особенности больших наводнений на реке Амур в период высокой водности 2009–2021 гг. // Тихоокеанская география. 2023. № 1. С. 64–74.
9. Парыгина Е. А., Слепнева Е. В. Установление границ зон затопления с использованием ГИС и пространственного анализа спутниковых снимков (на примере малых городов Иркутской области) // Географические науки и образование. Материалы XV Всероссийской научно-практической конференции. Астрахань: Астраханский государственный университет, 2022. С. 112–117.
10. Преснякова А. Н., Писарев А. В., Храпов С. С. Исследование динамики затопления территории Волго-Ахтубинской поймы по данным космического мониторинга // Вестник Волгоградского государственного университета. 2017. № 1 (38). С. 66–74.
11. Прокопова М. В. Оценка опасности затопления застраиваемых территорий на основе применения современных геоинформационных систем // Современные тенденции в строительстве, градостроительстве и планировке территорий. 2022. Т. 1. № 2. С. 23–32.
12. Смирнова В. И., Сидорова Е. А., Савиных А. С. Методика спутникового мониторинга зон затопления на территории Кировской области // Современные научные исследования: актуальные вопросы, достижения и инновации. Сборник статей XIX Международной научно-практической конференции. Пенза: Наука и Просвещение (ИП Гуляев Г. Ю.), 2021. С. 269–273.
13. Analysis of low-cost UAV photogrammetry solutions for beach modelling and monitoring using the opensource Quantum Gis / M. A. Eboigbe, D. B. Kidner, M. Thomas, N. Thomas, H. Aldwairy // International Archives of the Photogrammetry and Remote Sensing. 2022. Vol. 46. P. 71–81.
14. Floods in the Niger basin — analysis and attribution / V. Aich, B. Koné, F. F. Hattermann, E. N. Mülle // Natural Hazards and Earth System Sciences. 2014. Vol. 2 (8). P. 5171–5212.
15. Future hot-spots for hydro-hazards in Great Britain: A probabilistic assessment / L. Collet, S. Harrigan, C. Prudhomme, G. Formetta, L. Beevers // Hydrology and Earth System Sciences. 2018. Vol. 22(10). P. 5387–5401.
16. Hallegatte S., Ranger N., Mestre O. Assessing climate change impacts, sea level rise and storm surge risk in port cities: a case study on Copenhagen // Climatic Change. 2011. Vol. 104. P. 113–137.
17. Ninghtyas D. Pemanfaatan Citra Penginderaan Jauh untuk Bencana Banjir // ResearchGate. 2022. Vol. 1(1). P. 1–7.
18. Participatory risk assessment of pluvial floods in four towns of Niger / M. Tiepolo, S. Braccio, E. Fiorillo, A. Galligari, G. L. Katiellou, G. Massazza, V. Tarchiani // International Journal of Disaster Risk Reduction. 2023. Vol. 84. P. 1–16.
19. Smith J. A., Baeck M. L. Prophetic vision, vivid imagination: The 1927 Mississippi River flood // Water Resources Research. 2015. Vol. 51. P. 9964– 9994.
20. Wang C., Wan T. R., Palmer I. J. Urban flood risk analysis for determining optimal flood protection levels based on digital terrain model and flood spreading model // Visual Computer. 2010. Vol. 26 (11). P. 1369–1381.
21. Wang M., Zhen, H., Xie X. A 600-year flood history in the Yangtze River drainage: Comparison between a subaqueous delta and historical records // Chinese Science Bulletin. 2011. Vol. 56. P. 188–195.

Система Orphus

Загрузка...
Вверх