Возможности ГИС-технологий для изучения гидрологических характеристик водного объекта и экологических параметров его водосборной площади

DOI: 10.35595/2414-9179-2022-2-28-691-708

Посмотреть или загрузить статью (Rus)

Об авторах

Е.А. Гончаров

ФГБОУ ВО Поволжский государственный технологический университет,
пл. Ленина, д. 3, 424000, Йошкар-Ола, Россия;
E-mail: GoncharovEA@volgatech.net

А.Н. Фадеев

ФГБОУ ВО Поволжский государственный технологический университет,
пл. Ленина, д. 3, 424000, Йошкар-Ола, Россия;
E-mail: FadeevAN@volgatech.net

А.А. Иванов

ФГБОУ ВО Поволжский государственный технологический университет,
пл. Ленина, д. 3, 424000, Йошкар-Ола, Россия;
E-mail: IvanovAA@volgatech.net

М.Ю. Тимофеева

ФГБОУ ВО Поволжский государственный технологический университет,
пл. Ленина, д. 3, 424000, Йошкар-Ола, Россия;
E-mail: Marinellat@mail.ru

Аннотация

В ходе выполнения работы обобщен литературный и картографический материал, характеризующий озеро Морской глаз и его водосборную площадь. На основе данных разновременной съемки микродронами с геодезической привязкой базовых точек с использованием инструментов Agisoft Metashape и ГИС «Панорама» разработаны цифровые модели местности и рельефа котловины озера, определены уровни водоносных горизонтов и водосборная площадь. Водосборный бассейн озера не превышает 1,3 км², при этом основное питание озера за счет поверхностного и грунтового стока формируется на площади около 0,6 км². Здесь сосредоточено 45 индивидуальных жилых домов с локальной канализацией, а также частные водозаборные скважины. На земли сельских населенных пунктов и сельскохозяйственные угодья приходится соответственно 26 и 64 % территории основного водосбора. С использованием фотоматериалов озера, предоставленных пользователями соцсетей, цифровой модели местности в Agisoft Metashape выполнена реконструкция динамики уровней уреза воды озера за 2013–2022 гг., что позволило рассчитать в ГИС «Панорама» объемы воды озера на конкретные календарные даты и оценить скорости изменения объема воды. Нормальный уровень уреза воды составлял 121,5 м, полный объем озера — 53 185 м³. С 2014 г. начались значительные колебания уровня уреза воды в озере. При этом скорость прироста объема (запаса) воды в озере менялась от 3,9 до −3,6 дм³/с. Причиной отрицательного водного баланса, приведшей к полному исчезновению озера в марте 2022 г., может являться образование в конце зимы 2014 г. понора, последующее его расширение с периодическим перекрыванием осыпями и микрооползнями. Предложенный алгоритм на основе использования технологий Citizen science (сбора данных любительской фото- и видеосъемки) в сочетании с инструментами ГИС может быть использован для мониторинга водных объектов.

Ключ. слова

озеро, карст, фотограмметрия, цифровая модель местности, геоинформационная система, экологический мониторинг

Список литературы

  1. Анохин В.М., Дудакова Д.С., Дудаков М.О. Геоморфология и типизация берегов Ладожского озера по данным съемки беспилотного летательного аппарата. Геоморфология. 2019. № 1. С. 25–37. DOI: 0.31857/S0435-42812019125-37.
  2. Белов К.В., Игнатов П.А., Горюнов Е.Ю. Режим карстовых и ледниковых озер карбонового плато Тихвинской гряды северо-запада Русской платформы. Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2019. № 2. С. 21–29. DOI: 10.31857/S0869-78092019221-29.
  3. Васильева Д.П. Ландшафтная география Марийской АССР. Йошкар-Ола: Марийское книжное издательство, 1979. 136 с.
  4. Журавлев А.И. Создание матрицы глубин гидрографического объекта с применением методики фотофиксации промерной вертикали. Современные научные исследования и инновации. 2016. № 7. Электронный ресурс: https://web.snauka.ru/issues/2016/07/69267 (дата обращения 01.04.2022).
  5. Журавлев А.И., Фадеев А.Н. Получение и обработка морфометрических характеристик озера Морской глаз. Инженерные кадры — будущее инновационной экономики России. Йошкар-Ола: Поволжский государственный технологический университет. 2015. Ч. 5. С. 215–217.
  6. Русских А.В., Иванов А.Д. Пещеры и карстовые озера Волго-Вятского края. Киров, 1992. 87 с.
  7. Ступишин А.В. Равнинный карст и закономерности его развития на примере Среднего Поволжья. Казань: Издательство Казанского университета, 1967. 292 с.
  8. Тимофеева М.Ю., Ильин А. Лимнологические исследования озера Морской глаз. Студенческая наука и XXI век. 2009. № 6. С. 143–146.
  9. Чикишев А.Г. Карст Русской равнины. М.: Наука, 1978. 190 с.
  10. Bandini F., Jakobsen J., Olesen D., Reyna-Gutierrez J.A., Bauer-Gottwein P. Measuring water level in rivers and lakes from lightweight Unmanned Aerial Vehicles. Journal of Hydrology. 2017. Vol. 548. P. 237–250. DOI: 10.1016/j.jhydrol.2017.02.038.
  11. Duan P., Wang M., Lei Ya., Li J. Research on Estimating Water Storage of Small Lake Based on Unmanned Aerial Vehicle 3D Model. Water resources. 2021. Vol. 48. No. 5 P. 690–700. DOI: 10.1134/S0097807821050109.
  12. Yasinskii S.V., Kashutina E.A., Sidorova M.V., Narykov A.N. Anthropogenic Load and the Effect of Drainage Area on the Diffuse Runoff of Nutrients into a Large Water Body: Case Study of the Cheboksary Reservoir. Water Resources, 2020. Vol. 47. P. 810–827. DOI: 10.1134/S009780782005022X.

Для цитирования: Гончаров Е.А., Фадеев А.Н., Иванов А.А., Тимофеева М.Ю. Возможности ГИС-технологий для изучения гидрологических характеристик водного объекта и экологических параметров его водосборной площади. ИнтерКарто. ИнтерГИС. M.: Географический факультет МГУ, 2022. Т. 28. Ч. 2. С. 691–708. DOI: 10.35595/2414-9179-2022-2-28-691-708

For citation: Goncharov E.A., Fadeev A.N., Ivanov A.A., Timofeeva M.Yu. Possibilities of GIS technologies for studying hydrological characteristics of a water body and environmental parameters of its catchment area. InterCarto. InterGIS. Moscow: MSU, Faculty of Geography, 2022. V. 28. Part 2. P. 691–708. DOI: 10.35595/2414-9179-2022-2-28-691-708 (in Russian)