Геоінформаційний аналіз даних космічних знімань з метою оцінювання змін радіогідрологічних умов територій
DOI:
https://doi.org/10.36023/ujrs.2022.9.2.213Ключові слова:
Чорнобильська зона відчуження, лівобережний водоохоронний комплекс, міждамбова ділянка, водойми, поверхневий стік, винесення радіонуклідів, моделювання, дистанційні методиАнотація
У статті розглядається актуальність застосування комплексу наземних гідрологічних, радіоекологічних і сучасних дистанційних методів у процесі моніторингових досліджень територій, які є важкодоступними, заболоченими, значною мірою радіонуклідно забрудненими. На прикладі української частини лівобережної Прип’ятської осушувальної системи в межах Чорнобильської зони відчуження показано, що дистанційно отримані дані спільно з матеріалами інтегрованих у географічні інформаційні системи наземних вимірювань дають адекватну моніторингову інформацію про просторово-часові зміни гідролого-радіоекологічної ситуації загалом. Поміж методів досліджень найуживанішими були моделювання, методи гідрометричного, балансового, дистанційного дослідження водних об’єктів. Головна мета досліджень полягає у виконанні ретроспективного та поточного аналізу гідрологічної обстановки за архівними та новітніми супутниковими знімками, в оцінюванні ефективності експлуатації водоохоронного комплексу на лівобережжі р. Прип’ять, насамперед після запровадження у цьому районі гідротехнічних заходів щодо покращення його радіоекологічного стану. Під час досліджень використовувалися знімки з космічних апаратів LANDSAT, SPOT, IRS, WorldView. Зокрема, встановлено значну чутливiсть системи “поверхневi води–суходіл” до змiн довкілля території, виконано картування об’єктів відкритої водної поверхнi, простежено її просторово-часову мiнливiсть. Порівнюючи результати розрахунків водного винесення радіонуклідів (зокрема, 90Sr) до та після вжиття відповідних заходів на водоохоронному комплексі, виявлено досить відчутні негативні наслідки від його впровадження та функціонування протягом 1986–2001 років. З’ясовано, що відвернуте одноразове винесення 90Sr за рахунок будівництва “нової” лівобережної дамби (за сценарієм повені 1999 р.) “компенсується” на 40% розтягнутим у часі збільшенням його винесення внаслідок роботи польдерної насосної станції (ПНС) та затопленням забруднених ділянок. Останнє викликане ускладненими за рахунок “нової” та “старої” дамб умовами розвантаження поверхневого і підземного стоків. Екологічна доцільність і обґрунтованість проведених гідротехнічних заходів (розчищення каналів, реконструкція пропускних споруд) та рекомендованої форми експлуатації комплексу (без використання ПНС, із природним фільтраційним розвантаженням стоку через тіло “нової” піщаної дамби у р. Прип’ять) підтверджені результатами тематичного дешифрування багатозональних космознімків. У межах комплексу встановлено незначне обводнення та заболочення міждамбової ділянки, а також ділянки північно-східніше “старої” дамби. Перспективи подальших досліджень різноманітних гідрологічних процесів та радіоекологічної обстановки на лівобережжі р. Прип’ять вбачаються у використанні даних дистанційних знімань високої розрізненості, що виконували б через порівняно невеликі часові інтервали. Якісний інформативний результат можна отримати, застосовуючи технології безпілотних літальних апаратів.
Посилання
Advances in geoscience and remote sensing. (2009). In G. Jedlovec (Ed.). Vukovar, Croatia: In-Teh.
Azimov, O. T., Proskura, M. I. (2005, September). Actual thematic problems of the monitoring for the environment components of the ChNPP Exclusion Zone, which are solved using the technologies of remote sensing of the Earth. Proc. 4th Int. Sci. & Practical Conf. Modern Technologies of the Ecological and Information Management for Territories, 141–144, Kharkiv. (in Ukrainian).
Azimov, O. T., Shevchenko, O. L. (2003, October). Modern remote sensing technologies in the complex of radiohydrological monitoring. Abstr. 4th Int. Sci. Conf. on Monitoring of Dangerous Geological Processes and Ecological Condition of the Environment, 91–92, Kyiv. (in Ukrainian).
Azimov, O. T., Shevchenko, O. L. (2005). Instillation the modern information systems as a means for increasing the effectivity of water protection measures within radioactivity contaminated areas of the Chornobyl Exclusion Zone. Ecol. Environ. Safety Human Livelihood (Ukraine). 1, 37–40. (in Ukrainian with English summary).
Bairak, G. R., Mukha, B. P. (2010). Remote sensing of the Earth: Training manual. Lviv: Ivan Franko Nat. Univ. Publishing center. ISBN 978-966-613-761-9. (in Ukrainian).
Campbell, J.B. & Wynne, R.H. (2011). Introduction to remote sensing; 5th ed. New York, London: The Guilford Press. ISBN 978-1-60918-176-5.
Derevets, V. V., Doroshenko, L. A., Sukhoruchkin, A. K. & Tkachenko, Yu. V. (1996). Estimation of water structures at the left-bank flood plain of the Pripyat river for their efficiency. Problems Chernobyl Exclusion Zone (Ukraine), iss. 3, 200–203. (in Russian with English abstract).
Doerffer, R. (1978). Zum Problem der Fernerkundung von Substanzen im Wasser mit dem Multispektralabtaster. Bildmessung und Luftbildwesen, 4, 133–138.
Doerffer, R. (1979). Untersuchungen über die Verteilung oberflächennaher Substanzen im Elbe-Ästuar mit Hilfe von Fernmeßverfahren. Arch. Hydrobiol. Suppl., 43, (Elbe-Ästuar 4) (2/3), 119–224.
Dovhyi, S. O., Lyalko, V. I., Trofymchuk, O. M., Fedorovsky, O. D., Azimov, O. T., Veriuzhskyi, G. Yu. ... Yatsenko, O.V. (2001). Informatisation of aerospace Earth
science. In Dovhyi, S. O. & Lyalko, V. I. (Eds.). Kyiv: Naukova dumka. ISBN 966-00-0743-4. (in Ukrainian).
Fedorovsky, O. D., Sirenko, L. Ya., Yakymchuk, V. G. (1999). Using space images for controlling of water objects. In Lyalko, V. I. (Ed.) New methods in the aerospace Earth exploration: Sci. & learning guide, 143–148. Kyiv: CASRE IGS NAS of Ukraine. ISBN 966-02-1398-0. (in Ukrainian).
Heiskary, S. A., Heiskary, S. A., Wilson, C. B. (2005, September). Minnesota lake water quality assessment report: Developing nutrient criteria. Third ed. Minnesota Pollution Control Agency.
Klenus, V. H., Fomovskyi, M. A., Belyaev, V. V., Kaglian, A. E., Matvienko, L. P., Nasvit, O. I. & Yurchuk, L. P. (1996). Radioecological monitoring of water reservoirs in 30-km Zone of the ChNPP. Proc. 4th Int. Sci. & Tech. Conf. Chernobyl-94, vol. 1, 165–179, Zelyonyi Mys. (in Russian).
Kondratiev, K. Ya., Pozdniakov, D. V. (1985). Remote methods of controlling after quality of natural waters. Leningrad: Nauka. (in Russian).
Krasovsky, G. Y., Petrosov, V. A. (2003). Information technologies of the satellite monitoring of aquatic ecosystems and predicting urban water consumption. Kyiv: Naukova dumka. (in Ukrainian).
Krasovsky, G. Y. Voloshkina, O. S., Ponomarenko, I. G. & Slobodian, V. A. (2005). Inventory of water bodies in the region using the satellite images and geoinformation systems. Ecology & Resources (Ukraine), 11, 19–42. (in Ukrainian with English abstract).
Kronberg, P. (1985). Fernerkundung der Erde: Grundlagen und Methoden des Remote Sensing in der Geologie. Stuttgart: Ferdinand Enke Verlag. ISBN 3-432-94601-5.
Lyalko, V. I., Fedorovsky, O. D., Boyev, A. G., Dranovsky, V. Y., Knysh, V. V., Korotaev, G. K. ... Shchepets, M. S. (2001). Space for Ukraine: Atlas. Thematically interpreted images of Ukraine’s territory acquired in the frame of Ukrainian-Russian “Okean-O” program and other space missions. In Lyalko, V. I., Fedorovsky, O. D. (Eds.). Kyiv: NAS of Ukraine, Nation. Space Agency of Ukraine.
Olmanson, L. G., Bauer, M. E., Brezonik, P. L. (2008). A 20-year Landsat water clarity census of Minnesota's 10,000 lakes. Remote Sens. Environ., vol. 112, iss. 11, 4086–4097.
Optimization and decision-making in radiological protection (1988). New York: Pergamon Press, (Publication ICRP No 55).
Podgorodetskaia, L. V., Zub, L. N. & Fedorovskii, O. D. (2010). Tte use of remote sensing data for estimation of ecological state of water bodies by the example of the Svityaz Lake. Space Sci. Tech. (Ukraine), vol. 16, no. 4, 51–56. Retrieved from https://doi.org/10.15407/knit2010.04.051 (in Ukrainian with English abstract).
Radiation conditions in the Exclusion Zone for 1998: Report. (1999). Pripyat: Center for Radiation and Environmental Monitoring of the Exclusion Zone, State Research and Production Enterprise “RADEK”. (in Ukrainian).
Radioecology of water bodies in the zone affected by the accidenceat the Chernobyl NPP (1997). Ed. O. V. Voitsekhovich. In two volums. Vol. 1. Monitoring radioactive contamination of natural water in Ukraine (Review of studies for 1986–1996). Kiev: Chernobylinterinform. (in Russian).
Rubin, H. J., Lutz, D. A., Steele, B. G., Cottingham, K. L., Weathers, K. C. Ducey, M. J. ... Chipman, J. W. (2021). Performance and transferability of both historical algorithms and machine learning. Remote Sens., vol. 13, iss. 8, 1434. Retrieved from https://doi.org/10.3390/rs13081434.
Scheme of the water protective measures to protect surface and groundwater against radiationcontamination in the ChNPP Exclusion Zone. (1993). Sci. coord. O. V. Voitsekhovich. Vol. 4: Water protective measures. Kiev: State Water Committee of Ukraine. (in Russian).
Shevchenko, O., Azimov, O. & Sakhatsky, O. (2004). Modern remote aerospace technologies for integral radiohydrological monitoring. Visnyk (Bull.) Taras Shevchenko Nat. Univ. of Kyiv: Geol. (Ukraine), iss. 29, 40–44. (in Ukrainian with English summary).
Shevchenko, O., Kireev, S. & Gudzenko, V. (2006). Groundwater contamination and decontamination in Chornobil Alienation Zone. Visnyk (Bull.) Taras Shevchenko Nat. Univ. of Kyiv: Geol. (Ukraine), iss. 38, 9–14. (in Ukrainian with English summary).
Shevchenko, A. L., Kozitsky, O. M., Nasedkin, I. Yu., Akinfiev, G. A., Kireev, S. I., Sakhatsky, A. I. & Khodorovsky, A. Y. (2001). Performance analysis and the variants of water-protecting complex at Left-bank polder system. Problems Chernobyl Exclusion Zone (Ukraine), iss. 7, 112–125. (in Ukrainian with English abstract).
Shevchenko, O. L., Nasedkin, I. Yu., Kozitsky, O. M., Shabatura, S. S., Khodorovsky, A. Ya., Sakhatsky, O. I. ... Gudzenko, V. V. (1998a). Calculation of the water-radiation balance of reclamative systems of the Left-bank flood plain of the Pripyat river in 30-km Zone of the ChNPP: Report on research. Vol. 1. Kyiv: Radioecological Center, NAS of Ukraine. (in Ukrainian).
Shevchenko, O. L., Nasedkin, I. Yu., Levchenko, A. S., Tyshkevych Yu. O. & Kozitsky, O. M. (1998b). Calculation of the water-radiation balance of reclamative systems of the Left-bank flood plain of the Pripyat river in 30-km Zone of the ChNPP: Report on research. Vol. 2: Recommendations. Kyiv: Radioecological Center, NAS of Ukraine. (in Ukrainian).
Shevchenko, O. L., Sakhatsky, O. I., Khodorovsky, A. Ya. & Azimov, O. T. (1999a). Ground of bank-protection measures at the left-bankness of the Pripyat river within the Exclusion Zone on the basis of using of multispectral space survey data. In Lyalko, V. I. (Ed.) New methods in the aerospace Earth exploration: Sci. & learning guide, 125–129. Kyiv: CASRE IGS NAS of Ukraine. ISBN 966-02-1398-0. (in Ukrainian).
Shevchenko, O. L., Shestopalov, V. M., Sakhatsky, O. I., Nasedkin, I. Yu., Gudzenko, V. V. & Akinfiev, G. O. (1999b). Left-bank floodplain: ways to solve the problem of overwetting and increase 90Sr removal through the duct in the dam No 7. Bull. Ecol. State Exclusion Zone & Zone Absolute (Mandatory) Resettlement (Ukraine), no. 14, 51–57. (in Ukrainian).
Shumakov, F. T., Azimov, O. T. (2013). Geoinformation technologies and remote sensing data in assessing water quality in stagnant reservoirs. Geoinformatics (Ukraine), no. 4 (48), 58–73. Retrieved from http://nbuv.gov.ua/ UJRN/geoinf_2013_4_9. (in Ukrainian with English abstract).
Tolkach, V. S., Ishchuk, A. A. (1994). Analysis of the regime observations of groundwater in the Krasnenskaya floodplain of the Pripyat River. Abstr. 4th Int. Sci. & Tech. Conf. Chernobyl-94, 81–82, Zelyonyi Mys. (in Russian).
Vyshnyakov, V. Y., Okhariev, V. O., Radchuk, I. V. & Shumeiko, V. O. (2013). GIS-technologies for decision making in context of water resource management and ecological safety of limnological ecosystems. Sci. Notes Taurida V. Vernadsky Nat. Univ.: Geography (Ukraine), vol. 26 (65), no. 1, 49–54. (in Ukrainian with English summary)
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійні умови: автори зберігають авторські права та надають журналу право першої публікації на твір, одночасно ліцензований за міжнародною ліцензією Creative Commons Attribution License International CC-BY, що дозволяє іншим поділитися твором з підтвердженням авторства твору та первинною публікацією в цьому журналі.
Автори, направляючи рукопис у редакцію «Українського журналу дистанційного зондування Землі», погоджуються з тим, що редакції передаються права на захист і використання рукопису (переданого до редакції журналу матеріалу, в т. ч. такі об’єкти авторського права як фотографії автора, рисунки, схеми, таблиці тощо), в тому числі на відтворення у пресі та мережі Інтернет, на поширення, на переклад рукопису на будь-які мови, експорту та імпорту примірників журналу зі статтею авторів з метою розповсюдження, на доведення до загального відома. Зазначені вище права автори передають редакції без обмеження терміну і на території всіх країн світу без обмеження в т. ч. на території України.
Автори гарантують наявність у них виняткових прав на використання переданого редакції матеріалу. Редакція не несе відповідальності перед третіми особами за порушення даних авторами гарантій. За Авторами залишається право використання їх опублікованого матеріалу, його фрагментів і частин в особистих, у тому числи наукових і освітянських цілях. Права на рукопис вважаються переданими Авторами редакції з моменту підписання до друку випуску журналу, в якому він публікується. Передрук матеріалів, опублікованих у журналі, іншими фізичними та юридичними особами можливий тільки зі згоди редакції, з обов’язковим зазначенням випуску журналу, в якому було опубліковано матеріал.
