Методика оценки однородности створов мониторинга рек по оптической характеристике водной поверхности — индексу мутности

DOI: 10.35595/2414-9179-2023-1-29-330-345

Посмотреть или загрузить статью (Rus)

Об авторах

В.Ю. Третьяков

Санкт-Петербургский государственный университет, Институт наук о Земле СПбГУ,
10-я линия Васильевского острова, д. 33–35, Санкт-Петербург, Россия, 199178,
E-mail: v_yu_tretyakov@mail.ru

А.А. Заколюкина

Санкт-Петербургский государственный университет, Институт наук о Земле СПбГУ,
10-я линия Васильевского острова, д. 33–35, Санкт-Петербург, Россия, 199178,
E-mail: st110668@student.spbu.ru

С.М. Клубов

Российский государственный гидрометеорологический университет, Экологический факультет,
Рижский пр-т., д. 11, Санкт-Петербург, Россия, 190103,

Санкт-Петербургский государственный университет, Институт наук о Земле СПбГУ,
10-я линия Васильевского острова, д. 33–35, Санкт-Петербург, Россия, 199178,

3 ГБУ ДО ДТ «У Вознесенского моста» Адмиралтейского района Санкт-Петербурга,
Гражданская ул., д. 26, Санкт-Петербург, Россия, 190031,

E-mail: klubov_stepan@mail.ru

Аннотация

Важнейшей государственной задачей является сохранение и улучшение экологического состояния водных ресурсов. Для этого необходим мониторинг расходов и гидрохимических характеристик речного стока. Без этих данных невозможно определение экологически обоснованных норм антропогенного воздействия на водные экосистемы. Очевидно, что условием репрезентативности данных мониторинга является однородность водного тела реки на створе мониторинга. Разумеется, регулярная проверка однородности створов мониторинга по всем определяемым гидрохимическим характеристикам является крайне трудоемкой задачей. В статье представлена методика проверки однородности створа мониторинга с помощью анализа данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Эта методика включает в себя расчеты индекса мутности NDTI на основании спутниковых снимков Sentinel-2 в среде ГИС ArcGIS и QGIS в пределах буферной зоны створа мониторинга, расчеты расстояний между центрами ячеек матрицы значений NDTI и началом створа мониторинга (берегом реки), экспорт результатов в файлы таблиц Microsoft Excel, статистический анализ однородности значений индекса мутности NDTI вдоль створа мониторинга. Анализ однородности выполняется с помощью критериев Стьюдента и Фишера в случае соответствия распределений значений NDTI нормальному закону распределения, и с помощью критериев Уилкоксона-Манна-Уитни и Зигеля-Тьюки — в случае обратном. Обработка данных выполняется с помощью ряда моделей рабочих потоков и компьютерных программ на алгоритмическом языке Python в среде ArcGIS и QGIS, программы, разработанной в среде создания приложений Lazarus и ряда программ, созданных в среде системы компьютерной алгебры Mathcad. Все модели и программы созданы В.Ю. Третьяковым. Приведен пример применения методики для оценки однородности индекса мутности на створе мониторинга на р. Неве ниже впадения в нее р. Славянки в г. Санкт-Петербурге. Разумеется, однородность створа мониторинга по значениям индекса мутности не гарантирует его однородности по всем гидрохимическим параметрам, однако отсутствие однородности по индексу мутности может служить признаком неоднородности речного потока на створе.

Ключ. слова

дистанционное зондирование Земли, анализ однородности, створ мониторинга

Список литературы

  1. Говор А.А., Шелутко В.А. Анализ приращений соединений валового фосфора в реке Неве в пределах Санкт-Петербурга. Метеорологический вестник, 2017. Т. 9. № 2. С. 47–50.
  2. Морозова В.А. Расчет индексов для выявления и анализа характеристик водных объектов с помощью данных дистанционного зондирования. Современные проблемы территориального развития, 2019. № 2. Электронный ресурс: https://terjournal.ru/2019/id85/ (дата обращения 10.03.2023).
  3. Caro-Borrero A., Carmona J.J., Mazari H.M. Evaluation of ecological quality in peri-urban rivers in Mexico: A proposal for identifying and validating reference sites using benthic macroinvertebrates as indicators. Journal of Limnology, 2016. V. 75 (s1). P. 1–16. DOI: 10.4081/jlimnol.2015.1304.
  4. Kabore I., Moog O., Oueda A., Sendzimir J., Ouédraogo R., Guenda W., Melcher A. Developing reference criteria for the ecological status West-African rivers. Environment Monitoring and Assessment, 2018. V. 190. No. 2. P. 1–17. DOI: 10.1007/s10661-017-6360-1.
  5. Zaharia L., Ioana-Toroimac G., Cocoş O., Ghiţă F.A., Mailat E. Urbanization effects on the river systems in the Bucharest City region. Ecosystem Health and Sustainability, 2016. V. 2. No. 11. P. 1–19. DOI: 10.1002/ehs2.1247.
  6. Zhiyi L. Analysis on pollution factors of urban river. Journal of Geoscience and Environment Protection, 2015. V. 3. P. 9–16. DOI: 10.4236/gep.2015.310002.

Для цитирования: Третьяков В.Ю., Заколюкина А.А., Клубов С.М. Методика оценки однородности створов мониторинга рек по оптической характеристике водной поверхности — индексу мутности. ИнтерКарто. ИнтерГИС. Геоинформационное обеспечение устойчивого развития территорий: Материалы Междунар. конф. M: Географический факультет МГУ, 2023. Т. 29. Ч. 1. С. 330–345 DOI: 10.35595/2414-9179-2023-1-29-330-345

For citation: Tretyakov V.Yu., Zakolyukina A.A., Klubov S.M. Methodology for evaluation of monitoring river stations homogenity by an optical characteristic of the water surface—the turbidity index. InterCarto. InterGIS. GI support of sustainable development of territories: Proceedings of the International conference. Moscow: MSU, Faculty of Geography, 2023. V. 29. Part 1. P. 330–345. DOI: 10.35595/2414-9179-2023-1-29-330-345 (in Russian)