Використання зображень, отриманих з БПЛА, для побудови ЦМР прируслових територій зі складними гідроморфологічними характеристиками

https://doi.org/10.23939/istcgcap2022.95.053
Надіслано: Березень 12, 2022
1
Національний університет “Львівська політехніка”
2
University of Life Sciences in Lublin
3
Національний університет “Львівська політехніка”
4
Кафедра інженерної геодезії, Національний університет “Львівська політехніка”
5
Національний університет «Львівська політехніка»

Метою роботи є дослідження точності побудови ЦМР прируслових територій із використанням матеріалів БПЛА. Одним із важливих питань гідрологічного моделювання затоплень є високоточне створення ЦМР. За складного типу рельєфу, який пов’язаний із меандруванням русла річки, запропоновано для створення ЦМР використовувати знімання з БПЛА. Гідрологічне моделювання передбачає такі основні етапи: створення високоточних ЦМР, визначення коефіцієнтів Маннінга з метою врахування впливу підстильної поверхні та визначення змін рівня води на підставі графу, отриманого із спостережень на гідрометеорологічних пунктах. В цьому дослідженні подано побудову високоточної ЦМР на підставі знімання з БПЛА. Для високоточної побудови моделі принциповим питанням є врахування рослинності в приберегових ділянках і вибір оптимального часового періоду знімання. Завдання дослідження полягає в опрацюванні методики побудови високоточної ЦМР за матеріалами, отриманими з БПЛА, дослідження можливостей усунення впливу рослинності на позначки точок з використанням програмних методів, визначенні планових зміщень русла та порівнянні точності побудови ЦМР за зніманнями, проведеними у червні 2017 року та у листопаді 2021 року. Об'єктом досліджень слугувала ділянка при переході від гірської до болотисто-горбистої частини річки Дністер поблизу міста Старий Самбір, із складними морфометричними та гідрологічними характеристиками русла та берегів в місці складного меандрування річки в перетятій ярами місцевості. Результати: встановлено, що за 4 роки між двома зніманнями планові зміщення деяких точок становлять до 25-31 метрів. Здійснено апріорну оцінку визначення координат за точками з ГНСС-приймача, точність визначення координат точок якого становить 2-3 см. Апріорна оцінка точності визначення координат точок за вхідними даними знімання становить: для планових координат – 4-6 см для двох періодів знімання, похибка визначення позначок точок для різних значень базису – 21-31 см. Встановлено, що програмні методи врахування впливу високої рослинності не дають можливості повного її врахування, середня квадратична помилка, у місцях такої рослинності становить 0,64 м. Тому, знімання з БПЛА необхідно проводити в безлистяний період року, ранньою весною або пізно восени. Наукова новизна полягає у дослідженні можливостей побудови високоточної ЦМР для різного типу рослинності за матеріалами, отриманими з БПЛА. Результати можуть бути використані для гідрологічного моделювання русел рік із складними гідроморфологічними характеристиками.

  1. Глотов, В., Церклевич, А., Збруцький, О., Колісніченко, В., Прохорчук, О., Карнаушенко, Р., & Галецький, В. Аналіз і перспективи аерознімання з безпілотного літального апарата. Cучасні досягнення геодезичної науки та виробництва. Наук. Збірник. 2014. Вип. І (27). С. 131-137. https://vlp.com.ua/node/12295
  2. Бубняк І., Бубняк, А. Про природу Стрийського юрського прогину. Праці НТШ Т 1. Геологія, геофізика, хемія, біохемія, матеріалознавство, механіка матеріалів. 1997. С. 69–72.
  3. Лобанов А. Н. Фотограмметрия / А. Н. Лобанов // Москва: Недра, 1984. - С. 552.
  4. Ободовський О. Г. Оцінка стійкості русел річок Середнього та Нижнього Придніпров'я. Меліорація і водне господарство. 1997. № 84. С. 131-137.
  5. Проект ОБСЕ/ЕЭК ООН: Трансграничное сотрудничество и устойчивое управление бассейном реки Днестр (ноябрь 2015). https://www.osce.org/files/f/documents/d/6/104060.pdf
  6. Рудько Г. І., Петришин В. Ю. Характеристика родовищ валунно-гравійно-піщаних порід у Львівській області та їх вплив на екологічний стан природного середовища. Мінеральні ресурси України. 2014. № 1. С. 39-47.
  7. Самойленко Л. І., Колос Л. М., Підгородецька Л. В. Інформаційна технологія моніторингу повеней з використанням даних ДЗЗ. Космічна наука і технологія. 2009. Том 15. № 3. С. 50–55
  8. Шавук В. С. Теоретическое обоснование цифровой фотограмметрической системы обработки космических снимков высокого разрешения: автореф. дис. на соиск. науч. степени к-та тех. наук: спец. 25.00.34 «Аэрокосмические исследования Земли, фотограмметрия». М., 2009. 24 с
  9. Burshtynska, K. V., Babushka, A. V., Bubniak, I. M., Babiy, L. V., & Tretyak, S. K. (2019). Influence of geological structures on the nature of riverbed displacements for the rivers of the Dnister basin upper part. Geodynamics, (2 (27)), 24-38. https: //ena.lpnu.ua/handle/ntb/ 52220
  10. Burshtynska, Kh., Shevchuk, V., Tretyak, S., Vekliuk, Vekliuk. (2016). Monitoring of the riverbeds of rivers Dniester and Tisza of the Carpathian region. XXIII ISPRS Congress, Commission VII (Vol. XLIB7) 12–19 July 2016, Prague, Czech Republic. p. 177–182, https://doi.org/10.5194/isprs-archives-XLI-B7-177- 2016
  11. Hlotov, V., Hunina, A., & Siejka, Z. (2017). Accuracy investigation of creating orthophotomaps based on images obtained by applying Trimble-UX5 UAV. Reports on Geodesy and Geoinformatics103, 106-118.
  12. Hooke, J. (2006). Hydromorphological adjustment in meandering river systems and the role of flood events.  Sediment Dynamics and the Hydromorphology of Fluvial Systems. (Proceedings of a symposium held in Dundee, UK, July 2006). 306. 127-135.
  13. ISOK (Informatyczny System Osłony Kraju przed nadzwyczajnymi zagrożeniami). http://www.gugik.gov.pl/projekty/isok.
  14. Korpak, J., Krzemien, K., & Radecki-Pawlik, A. (2008). Wpływ czynników antropogenicznych na zmiany koryt cieków karpackich. Infrastruktura i ekologia terenów wiejskich, (04). 1-88. file:///C:/Users/%D0%93%D0%B0%D0%BB%D0%B8%D0%BD%D0%B0/Downloads/Wp%C5%82yw_czynnik%C3%B3w_antropogenicznych_n.pdf
  15. Krzemien, K. (2006). Badania struktury i dynamiki koryt rzek karpackich. Infrastruktura i ekologia terenów wiejskich, (4/1). 131–142. file:///C:/Users/%D0%93%D0%B0%D0%BB%D0%B8%D0%BD%D0%B0/Downloads/Krzemien.pdf
  16. Lawler, D. M. (1993). The measurement of river bank erosion and lateral channel change: a review. Earth surface processes and landforms18(9), 777-821. https://doi.org/10.1002/esp.3290180905
  17. Pix4D. Hands Free Solutions for Mapping and 3D Modeling, 2013. Access mode:  http://pix4d.com/.
  18. Ruiz, J. J., Diaz-Mas, L., Perez, F., & Viguria, A. (2013). Evaluating the accuracy of DEM generation algorithms from UAV imagery. Int. Arch. Photogramm. Remote Sens. Spat. Inf. Sci40, 333-337. https://doi.org/10.5194/ isprsarchives-XL-5-529-2014
  19. Tokarczyk, P., Leitao, J. P., Rieckermann, J., Schindler, K., & Blumensaat, F. (2015). High-quality observation of surface imperviousness for urban runoff modelling using UAV imagery. Hydrology and Earth System Sciences19(10), 4215-4228., https://doi.org/10.5194/hess-19-4215-2015, 2015
  20. Villanueva, J. K. S., & Blanco, A. C. (2019). Optimization of ground control point (GCP) configuration for unmanned aerial vehicle (UAV) survey using structure from motion (SFM). The International Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences42, 167-174. https://www.researchgate.net/publication/331410976