Моделирование отвесной стенки активного клифа по данным лидарной съемки (на примере Краснодарского водохранилища)

А.А. Лагута

doi:10.46698/s6092-8254-1638-t

А.А. Лагута Кубанский государственный университет, Россия, 350040, г. Краснодар, ул. Ставропольская, 149; 2 АГМ Системы, 350063, Россия, г. Краснодар ул. им. Фрунзе 22/1

DOI: https://doi.org/10.46698/s6092-8254-1638-t

Ключевые слова: Краснодарское водохранилище, цифровая модель рельефа, формирование берегов, абразия, мобильное лазерное сканирование, индекс превышения (TPI)

Резюме

Актуальность работы. Берега Краснодарского водохранилища на отдельных участках продолжают активное формирование с разрушением уступа II надпойменной террасы долины р. Кубани. В береговой зоне водохранилища на данной террасе расположены многочисленные объекты застройки, относящиеся к различным функциональным зонам (жилой, рекреационной и др.) МО город Краснодар. Цель работы. Разработка методики создания и анализа цифровой модели рельефа активного клифа, ориентированной на отвесный обрыв с отрицательными уклонами, с оценкой формы и размеров волноприбойных ниш. Методы. В результате лидарной съемки получено облако точек лазерных отражений (ТЛО) в пределах тестового участка активного клифа протяженностью 458 м и выполнена классификация ТЛО с выделением класса «земля». В целях исключения из модели отрицательных уклонов выполнено преобразование системы координат ТЛО, выраженное в замещении координат по оси X на расстояние вдоль бровки клифа и повороте массива точек вокруг новой оси абсцисс на минус 90°. После преобразования системы координат построена цифровая модель рельефа стенки откоса с выделением волноприбойных ниш на основе индекса TPI. Результаты. Разработана методика моделирования форм рельефа с отрицательным уклоном. Определены форма, размеры и пространственное положение волноприбойных ниш. Всего в пределах участка выделено 14 отдельных ниш при общей длине 394,72 м. Средняя глубина ниш – 0,51 м, максимальная – 1,79 м; средняя длина – 28,82 м, максимальная – 84,16 м. Средняя величина уклона поверхности откоса по участку составляет 57,97°; средний положительный уклон – 52,12°, средний отрицательный уклон – 72,58°. Обнаружена значительная вариабельность высотного положения волноприбойных ниш на откосе (от 33,89 до 37,82 м БС). Общий объем массы грунта, заключенный над волноприбойной нишей между поверхностью откоса и вертикальной плоскостью, касательной к самой глубокой точке ниши, в пределах участка работ составляет 743,88 м3

Литература

Антоненко М.В., Зименко Д.Н., Погорелов А.В. Применение данных воздушного лазерного сканирования при проведении инженерных изысканий. // Нефтяное хозяйство. – 2014. – No 11. – С. 6–11.

Гаврюхова Л.Н. Механизм разрушения лессовых берегов водохранилища (на примере Краснодарского водохранилища): автореф. дис. ... канд. географ. наук: 11.00.07 / Гаврюхова Лариса Николаевна. – СПб.: КубГАУ, 1998. – 22 с.

Долотов Ю.С. Динамические обстановки прибрежно-морского рельефообразования и осадконакопления. М.: Наука, 1989. – 296 с.

Иванов И.П., Тржцинский Ю.Б. Инженерная геодинамика. СПб: Наука, 2001. – 416 с.

Калинин В.Г., Суманеева К.И., Русаков В.С. Анализ методов интерполяции пространственного распределения метеорологических характеристик при расчетах весеннего снеготаяния. // Географический вестник. – 2017. – Т. 41. No 2. – С. 126–137. DOI: 10.17072/2079-7877-2017-2-126-137.

Лагута А.А., Погорелов А.В. Исследование динамики берегов Краснодарского водохранилища методом лидарной съемки. // Материалы XIII Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Современные проблемы геологии, геофизики и геоэкологии Северного Кавказа». М.: ИИЕТ РАН, 2023. – С. 539–546. DOI: 10.26200/GSTOU.2023.93.99.071.

Назаров Н.Н., Гаврюхова Л.Н. Морфология и морфодинамика суглинистых берегов водохранилищ. Эрозионные и русловые процессы. / Под редакцией Р.С. Чалова. Вып. 4. М.: МГУ, 2005. – С. 130–141.

Погорелов А.В., Бойко Е.С., Вертлиб Э.М. Использование технологий лидарной съемки для создания высокоточной 3D модели города: опыт моделирования города Краснодара, Россия. // Известия Ошского технологического университета. – 2023а. – No 2-1. – С. 70–76.

Погорелов А.В., Вертлиб Э.М., Бойко Е.С. 3D-модель древесных насаждений города по данным лидарной съемки. Разработка и анализ. // Сборник материалов VI Кавказского Международного экологического форума «Комплексное изучение экосистем горных территорий»/ Грозный: ЧГУ, 2023б. – С. 290–297. DOI: 10.36684/102-1-2023-290-297.

Правила использования водных ресурсов Краснодарского водохранилища. Краснодар: ПИИ «Кубаньводпроект», 2008. – 158 с.

Хабидов А.Ш., Кусковский В.С., Жиндарев Л.А., Хейнс Д.М. и др. Берега морей и внутренних водоемов: Актуальные проблемы геологии, геоморфологии и динамики. Новосибирск: Изд. СО РАН, 1999. – 272 с.

Черниховский Д.М. Оценка связей морфометрических характеристик рельефа с количественными и качественными характеристиками лесов на основе цифровых моделей рельефа ASTER и SRTM. // Сибирский лесной журнал. – 2017. – No 3. – С. 28–39. DOI: 10.15372/SJFS20170303.

Axelsson P. DEM Generation from Laser Scanner Data Using Adaptive TIN Models. ISPRS – International Archives of the Photogrammetry. // Remote Sensing and Spatial Information Sciences. – 2000. – Vol. 33. –pp. 110–117.

Florinsky I.V. Digital terrain analysis in soil science and geology. Amsterdam: Academic Press, 2016. – 486 p.

Jenness J. Topographic Position Index (TPI). – 2006. – Vol. 1.2. – 42 p.

Oliver M.A., Webster R. Kriging: a method of interpolation for geographical information systems. // International Journal of Geographical Information Systems. – 1990. – Vol. 4. Issue 3. – pp. 313–332. DOI: 10.1080/02693799008941549.

Ossowski R., Przyborski M., Tysiac P. Stability assessment of coastal cliffs incorporating laser scanning technology and a numerical analysis. // Remote Sensing. – 2019. Vol. 11. Issue 16. Art. No.1951. DOI: 10.3390/rs11161951.

Ossowski R., Tysiac P. A new approach of coastal cliff monitoring using mobile laser scanning. // Polish Maritime Research. – 2018. – Vol. 25. Issue2. –pp. 140–147. DOI: 10.2478/pomr-2018-0065.

Pettijohn F.J. Sedimentary rocks. New York: Harper & Row, 1957. – 718 р.

Pogorelov A.V., Laguta A.A., Netrebin P.B., Lipilin D.A. Analysis of the bottom topography of the reservoir due to sediment trapping (according to the Krasnodar Reservoir, Russia). // Geography, Environment, Sustainability. – 2023. – Vol. 16. No. 3. – pp. 102–112. DOI: 10.24057/2071-9388-2023-290.

Reineck Н.Е, Singh I.B. Depositional sedimentary environments with reference to terrigenous clastics. Berlin; Heidelberg; New-York: Springer-VеrIаg, 1957. – 428 р.

Weiss A.D. Topographic Positions and Landforms Analysis (Conference Poster). 21st Annual ESRI. International User Conference. San Diego, CA, July 9-13, 2001.

Wilson M.F.J., O’Сonnell B., Brown C., Guinan J.C., Grehan A.J. Multiscale Terrain Analysis of Multibeam Bathymetry Data for Habitat Mapping on the Continental Slope. // Marine Geodesy. – 2007. – Issue 30. – pp. 3–35. DOI: 10.1080/01490410701295962.