Космический мониторинг динамики изменения параметров состояния водохранилищ Казахстана

При проведении космического мониторинга формирования и схода снежного покрова в 2004 году были зафиксированы зимние наводнения на реке Сырдарья, вызванные зимним спуском воды с Токтогульского водохранилища в связи с переходом его на энергетический режим работы. Тогда же была выделен в отдельную задачу космический мониторинг динамики водной поверхности водохранилищ. В последние годы в связи с появлением в свободном доступе оптических (Landsat-8, Sentinel-2А и 2В) и радарных (Sentinel-1А и 1В) данных среднего разрешения данных появилась возможность проведения регулярного мониторинга на этом уровне.
Совместное использование радарных и оптических данных позволяет значительно расширить временной ряд ДДЗ среднего разрешения по динамике водной поверхности водохранилищ. Проведен анализ таких возможностей. На примере Коксарайского контррегулятора показано, что хотя площади водной поверхности, полученные по радарным данным Sentinel-1, меньше полученных по оптическим данным Sentinel-2, но эту разницу можно существенно минимизировать. Это достигается как специальной обработкой, значительно уменьшающей влияние зернистости радарных снимков, так и учетом того, что затопленная растительность по радарным данным не учитывается как водная поверхность.
Выделить класс затопленной растительности можно с помощью синтеза (слияния) радарных и оптических данных на уровне объектов. Вообще формирование синтезированных изображений проводят с целью получения с его помощью дополнительной информации, а также повышения качества получаемых выходных результатов, учитывая преимущества и недостатки каждого из видов съемки. Синтез на точечном уровне для ДДЗ среднего разрешения позволяет нивелировать влияние облачности на оптических снимках, устранить погрешности определения водной поверхности, возникающих при определенных условиях радарной съемки.
На основе сравнительной динамики заполнения Шардаринского водохранилища за 2018 год по данным Sentinel 2 и MODIS, показано, что водная поверхность, полученная по данным MODIS, всегда меньше. Однако, качественно в обоих случаях динамики фактически совпадают. Это позволяет использовать данные MODIS для оценки динамики изменения параметров состояния крупных водохранилищ Казахстана, что значительно увеличивает временной интервал такой оценки. В качестве параметров рассматриваются годовые минимальная и максимальная площади заполнения, величина годового изменения площади водной поверхности, осушенное и мало используемое дно водохранилища, режим работы. В частности для Чардаринского водохранилища показано, что за последние 7 лет наблюдается уменьшение параметра годовая максимальная площадь водной поверхности, что приводит к осушению части дна водохранилища.
Работы финансируются в рамках целевой программы BR05336383 Аэрокосмического комитета Министерства цифрового развития, инноваций и аэрокосмической промышленности Республики Казахстан.