Диплом без картинок. Дипломды жмысы 5В071100 "Геодезия жне картография" Алматы, 2020 ж
 Скачать 388.92 Kb.
|
|
Су объектілерін Ғарыштық суреттерден бөлу әдістемесі. Су басқан аумақтарды локализациялау мақсатында ғарыштық түсірілімдерін дешифрлеу кезінде "су-құрлық" бөлімінің шекарасын дәл білу маңызды. Ол үшін бірнеше ережелерді қолдану керек: 1. Көрінетін спектрлік диапазонда (VIS) судың сіңу коэффициенті жоғары болады. Күндізгі түсірілімдерде су беті жерге қарағанда қараңғы болады. 2. Жақын инфрақызыл диапазонда (NIR) судың шағылысу қабілеті төмен (VIS) қарағанда, сондықтан вегетациядлық индекс NDVI = (NIR – VIS) / (NIR + VIS) су үшін теріс мәнге ие, ал дымқыл жер үшін – нөлге жақын. 3. Судың жоғары жылу инерциясы бар, сондықтан су беті түнде жылы, ал күндіз топыраққа қарағанда суық. Сонымен айта кету керек, нақты жағдайларда су басу аймақтарының нақты шекараларын құруға бірқатар факторлар кедергі келтіреді. Біріншіден, бұл жиі су тасқынымен бірге жүретін бұлт қабаты. Бұлттардың көлеңкелері және судың бетіндегі күн сәулесі қосымша кедергілер жасайды. Сонымен қатар, олардың орналасуында ауытқуларды тіркеу үшін су объектілерінің қалыпты жағдайын білу қажет. ArcGIS-те жұмыс жасамас бұрын, https://earthexplorer.usgs.gov/ сайтына кіріп, «Search Criteria» (13-сурет) терезесін ашамыз, сол жерде белгілі бір ауданның аймағын белгілеп, асты жағында керекті уақыт аралығын таңдаймыз да келесі. Сурет-13. Бастапқы түрдегі суреттерді алу кезеңдері Қашықтан зондтау мәліметтерін өңдеу көптеген түрлі әдістерді қамтиды, бірақ олардың мәні ғарыштық сурет негізінде карта жасау, зерттеу үшін маңызды объектілер мен құбылыстар туралы ақпаратты көрсету болып табылады (13-сурет). 14-сурет. Ақпараттарды жинау және өңдеу Пайдаланған мынандай индекстер: модификацияланған нормаланған айырымдық су индексі – MNDWI және нормаланған айырымдық вегетациялық индексін – NDVI (15-сурет). 15-сурет. Индекстің формуласы арқылы есептеп өңдеуі және Атбасар-Астран ауданындағы таңдалған аймағын бөліп алуы Су бетін бөліп алу бастапқы көп зоналық кескіннен басталады. Кейін оны өңдеп, кластерлік талдау жасалған соң, су бетін бөліп алынады (16сурет). 16-сурет. Су бетін бөліп алу кезеңдері MODIS жер серігін пайдаланып қар жамылғысын картографиялау. Ақмола облысының шекарасын контуры бойынша Modis суретін кесу (Clip), ол үшін ең алдымен Modis суретін таңдап қосамыз (17-сурет). 17-сурет. Modis суретін ArcMap бағдарламасында ашу Ақмола облысының шекарасын дайындағын шейп-файл арқылы, контуры бойынша Modis суретін кесу (Clip) қосымшасын қолданамыз (18-сурет), ол үшін ArcToolBox қосымшасына кіріп кезең-кезеңмен жасаймыз: Data Management Tools Raster Raster processing Clip + Новая папка + ГеоБазаДанных 18-сурет. Аудан бойынша кесу (Clip) Қиылған суретті классификациялау (19-сурет). Суреттің сипатына кіреміз (Properties), кезең-кезеңмен жасаймыз: Properties…; Symbology; Unique Values; Классификацияның индекстеріне байланысты белгілі түстерді таңдаймыз. 19-сурет. Суретті классфифкацияларына бөлу Классфикацияларға бөлмей алдында ArcToolBox-қа кіріп келесі кезеңдерді жасаймыз, өйткені классификацияға бөлінбей тұрады бастапқы сатыда: Spatial Analyst Tools; Local; Cell Statistics; (Mean – sum); Classified. Кейін классификацияға бөлгенде мәндерді атап қоямыз: 25 – жер; 37 – көл; 50 – бұлт; – мұз; – қар. Modis суретінен өзен Shape-file-ын формасын векторлы форматқа ауыстыру (20-сурет). ArcToolBox қосымшасын ашып келесі кезеңдерді жасаймыз: Spatial Analyst Tools Multivariate Iso Cluster Unsupervised Classification (Number of classes 4-5) 20-сурет. Белгілі күннің суреттің таңдап, векторлық форматқа ауыстыру Растрлық бейнені полигонға түрлендіру (Reclass), полигонды өңдеп және өзен денесін басқа түрге көшіріп, сақтаймыз (21-сурет): ArcToolBox Spatial Analyst Tools Reclass Resclassifiy 21-сурет. Растрлық бейнені полигонға түрлендіру (Reclass) Конвертациясын жасап шығамыз. Судың қабатын бөлек шейп-файылға сақтайымыз да, оны дайын бір BaseMap-қа қосып Ақмола облысының су қабатының динамикасын байқай аламыз (22-сурет). 22-сурет. Ақмола облысының су қабаты 6) Ең негізгісі ол Modis суретін «Привязка к географическим координатам» координаталар жүйесіне байлаймыз. Карта легендасын құрастыру. Карта легендасы – карта бетіндегі нысандарды оқу үшін құрастырылады. Оларды шартты белгілер деп табылады. ArcGIS-те шартты белгілерді құрастыру үшін әрбір қабатта көрсетілген нысандар мен мәліметтерді компоновкада карта бетіне шақырамыз. Кез-келген картаны құрастыруда картадан тыс бос орындардың барлығын шартты белгілерді қоюға пайдаланамыз [26]. Қою (Insert) → Легенда (Legend) → ашылған терезеде 2 баған бар: 1)Maplayers 2) Legend items → Далее → Аты → шрифт өлшемі → Далее → шартты белгінің ені мен ұзындығы → Дайын. Картаны безендіру жұмыстарынан кейін дайын болған картаны қағаз бетіне басып шығару үшін төмендегі операциялар орындалады. Карта өлшемін тексереміз.Оның 3 түрі бар. Ол үшін, яғни оң жағын басып, 1. Бетпенбаспапараметрі (Page and print set up) → Use printer paper settings → Show printer margins on layout 2. File → Print previe 3. File → Print → Number copies → OK 3.5 Ақмола облысының аумағындағы қар жамылғысы мен су тасқындарының динамикасы MODIS/Terra төмен мүмкіншілікті жерсеріктен түсірілген суреттер, уақыт аралығы 8 күн сайын жасалынған түсірілімдер, суреттің өлшемі шамамен 100 КБ-дан 2,0 МБ дейін болады. Бұл мәліметтер қорындағы қар жамылғысы нормаланған қар индексінен (NDSI) алынған. Қарлы жер әдетте көрінетін диапазондарда өте жоғары шағылысымдылыққа ие және қысқа толқындық инфрақызыл аймақта өте төмен шағылысу қабілетіне ие. NDSI осы айырмашылықтың ауқымын ашады. Қар түсірілімінің максималды уақыт аралығы 8 күнде анықталады, суреттің өлшемі 500 м MOD10A1. Егер периодтың кез-келген күнінде камерада қар көрсетіліп тұраса, ұяшықта қар түрінде көрсетіледі. Егер қар анықталмаса, онда ұяшық көбінесе орын алған анық бақылаумен толтырылады (мысалы, қарсыз жер, көл және т.б.). Бұлт туралы ұяшық барлық сегіз күн бойы бұлттармен жабылған жағдайда ғана хабарланады [27]. Су тасқынына бақылау технологиясы. Мониторингтің құрылымдық сұлбасы (23-суретте) келтірілген. Ол үш негізгі компоненттен (блоктардан) тұрады: жедел карталау, болжау (модельдеу) және верификация. 23-сурет. Су тасқындарының ғарыштық мониторингінің құрылымдық схемасы. Су басу аймағын жедел карталау блогы өзен арналарын күнделікті түсіруді пайдаланады. Су тасқыны мониторингі үшін инфрақызыл диапазонда Aqua (MODIS) және Terra MODIS (250 м., 500 м., 1 км) суреттері қолданылады. Модельдеу блогы аса қауіпті учаскелердегі жағдайдың дамуын болжау үшін қызмет етеді. 24-сурет. Ақмола облысы аумағында қар жамылығысы мен су тасқындар картасы. 24-сурет. Ақмола облысы аумағында қар жамылығысы мен су тасқындар картасы. Ақмола облысы аумағында қар жамылығысы мен су тасқындар картасы (24,25-суреттерде) толық жасалып, көрсетілген. Осы карталарда 14 наурыздан 25 мамырға дейін әр 8 күн сайынғы қар, су, мұз бұлт және қар жоқ жерлердің қабаттарымен динамикасы көрсетілген. ArcGIS прграммасына орнатамыз. Осыдан кейін негізгі – керекті қабаттарды құру, оларды сандық түрге келтіру, қабаттың ішінде маңызды мәліметтерді енгізу үшін атрибуттар кестесін ашу кезеңдері басталады [21]. Arccatalog-тағы vector папкасынан тышқанның оң жағын шертіп → жаңа (new) → қабат (shapefile) → терезе ашылады→ атау береміз → бейнелеудің қажетті түрін таңдаймыз (нүктелік, сызықтық, полигон) → координата жүйесін беру үшін Редакторлау (Editor)→Таңдау (Select) немесе Import→ Координата жүйесі проекциясы (Projected Coordinate System) → Пулково 1942 → керек зонаны таңдаймыз → ОК → ОК. Осы Arccatalog-та ашылған қабатты ArcMap-қа шақырамыз. Ол үшін ArcMap-тан «+» тетігін басамыз. Ашылған терезеден vector папкасындағы бізге қажетті қабатты шақырамыз, яғни Add. Әрбір Shapefile 6 құрамдас форматтан тұрады. «Оларды Мой Компьютер» арқылы ашқанда көреміз. Қабаттармен жұмыс істегенде сандық түрге келтіре отырып, сол нысандарға талдау бере кетеміз, яғни Атрибуттар кестесін ашамыз. Редактор → Жұмысты аяқтау → Керек қабатқа барып, панелін ашамыз да, «Атрибуттар кестесін ашуды» таңдаймыз→ нысандардың атын жазу үшін жаңа жол ашу керек, опции → жол қосу (добавить поле) → жол атын береміз. Оның түрін таңдаймыз: 1.Қысқа сандар (Short integer) 2.Ұзын сандар (Long integer) 3.Бөлшек сандар (Double) 4.Мәтіндік (text) Shapefile – сызық, нүкте, полигон түрінде болады. Ол 6 құрамдас бөліктен тұрады. Егер осы құрамдас бөліктердің біреуі кем болса, қабат ашылмайды. Сондықтан, кез-келген қабатты бір жерден екінші жерге көшіру үшін міндетті түрде 6 құрамдас бөлігін түгел көшіру керек. Кез-келген қабатпен жұмыс істегенде барлық нысандарды санатқа бөлеміз. Картасы құрастырылып отырған аумақтағы барлық нысандар салынып болған соң, әрбір нысанды өз санаты бойынша категорияға бөліп, жеке-жеке символ береміз. Яғни, пішінін, түсін, сызықтық нысан болғанда қалыңдығын және т.б. анықтаймыз. Нәтижесінде әрбір нысан өз категориясы бойынша белгілі бір шартты белгіге ие болады. Аннотация және оны құру жолы. Геометриялық әдіспен – полигон, сызық, нүкте түрінде берілген кеңістіктегі нысандар туралы мәліметтер карта бетінде жазу арқылы береді. Мұндай картографиялық мәліметтерсіз картаны оқу мүмкін емес. Сондықтан, әрбір нысанды салғанда, оның сандық және сапалық көрсеткіштерін немесе атауларын атрибуттар кестесіне толтырамыз. Электронды карталар жасау барысында аннотация жасау міндетті емес [28]. Аннотация дегеніміз – нысандардың сандық және мәтіндік мәліметтерден тұратын жеке қабат. Аннотация құру жолы: Нысандардың қажетті мәліметтері жазылған соң, мысалы, елді мекендердің атауы name жолы арқылы категорияға бөлініп, карта бетіне жазылады. Нысандардың атауы тек бір бағытта ғана жазылады. Мысалы, оң жаққа, бірнеше қабаттың мәліметтері осы әдіспен жазылған жағдайда бір-бірімен араласып, оқылмай кетуі мүмкін. Сондықтан, жеке аннотация қабатын құрып, олардың орнын ауыстыруға болады. Осы жұмысты іске асыру үшін келесі функцияларды атқарамыз: ArcMap-та сол қабатқа барып, оң жағын басамыз → жазуларды аннотацияға конвертациялау (Convert labels to annotation) → ашылған терезеден осы аннотацияға қажетті мәліметтер болады → байланысты нысандар(feature linked). Аннотация жасаған кезде ескерілетін жағдайлар: карта масштабын көрсету керек; аннотациямен жұмыс жасағанда карта бетіндегі обьекттердің картографиялық заңдылықтарын қатаң сақтау керек. Карталарды безендіру. Қағаз бетіне басып шығаруға әзірлеу Мәліметтер түрінде (Data view) – кеңістіктегі нысандарды бейнелеу, мәліметтерді енгізу, түстерін таңдау, атауларын немесе жалпы мәліметтерін жазу, яғни редакциялау жұмысын жүзеге асырамыз. Компоновка түріндегі(Layout view) – картаны безендіру, қағаз бетіне басып шығаруға дайындау жұмысы жүзеге асырылады. 1.Өзімізге қажетті масштабын көрсетеміз, карта қағаз бетіне симаса, қағаз өлшемін үлкейтеміз. Ол үшін Бет пен баспа параметрі( Page and print set up) командасын ашу керек. Оны екі жолмен ашуға болады: 1.Файл арқылы 2.Картадан бос кеңістікте тышқанның оң жағын басу арқылы.Ашылған терезеде бірнеше операциялар орындалады. Мұнда тек қағаз өлшемі ғана емес, қағаз бетіне басып шығару жұмысы жүзеге асырылады. 1.Name командасында принтердің немесе плоттердің атын көрсетеміз. 2.Paper – қағаз өлшемін таңдаймыз. 3.Orientation:1)Портрет (Portret) 2)Альбом (Landscape) Карта тақырыбын жазу үшін келесі командаларды орындаймыз: Қою(Insert) → Аты (Title)→Карта масштабын жазу Карта бетінде масштабты 2 жолмен көрсетуге болады: сызықтық және сандық. Сызықтық-Scale bar Сандық-Scale text Қою (Insert) → Сандық (Scale text) Солтүстік бағдарды шақыру Қою (Insert) → Солтүстік бағдар (North Arrow) 3.6 Атбасар мен Астрахан ауданыңдағы Есіл өзеннің қар жамылғысы мен су тасқындарының динамикасы Жағдайды егжей-тегжейлі талдау және ірі масштабтағы су басу карталарын дайындау үшін (мысалы, 1:250 000) Landsat 8 OLI/TIRS Level-2 деректері, 30 м сурет рұқсаттылығы мен 185 км шолу жолағы пайдаланылады. (25-суретте) мысал ретінде су басу дәрежесін көрсете отырып, Есіл өзенінің ArcMAP суреттерін өңдеу нәтижелері көрсетілген. Көктемгі және эталондық кезеңдегі Landsat 8 суреттерінің NDVI индекстерін салыстыру нәтижелері бойынша бағалау келтірілген (17 наурыздан 25 мамырға дейін түсірістер және судың эталондық қабаты 24 тамыз 2019 ж. ), ортасында көктемгі жайылманың жай-күйі (түсіріс 9 сәуір және 25 мамыр 2019 г.) су басқан алқаптың кескінін классификациялау нәтижелері бойынша (26-сурет). 25-сурет. Орташа мүмкүншілікті спутниктік деректер бойынша Есіл өзеннің су басу аймағы 26-сурет. Landsat 8 OLI/TIRS Level-2 ғарыштық кемесінен алынған Атбасар және Астрахан ауданындағы су қабаты, ArcMap-та суреттерді өңдеу нәтижелерін ұсыну мысалы. Атбасар мен Астрахан ауданыңдағы 2019 жылғы 25 тамыз күніне жасалынған Есіл өзеннің эталонды су қабаты (27-сурет). 27-сурет. Атбасар мен Астрахан ауданыңдағы Есіл өзеннің эталонды су қабаты Landsat 8 ғарыштық кемесі арқылы Атбасар және Астрахан ауданындағы өңделген су қабатының толық динамикасы (28-сурет). 28-сурет. Атбасар және Астрахан ауданындағы алынған су қабатының толық динамикасы Су тасқыны мониторингінің дербес құралы ГАЖ-талдаудың бағдарламалық кешендері болып табылады, олардың көмегімен: модельдер бойынша есептеулерді схемалау; рельеф туралы ақпарат дайындау; есептеулерді визуализациялау; алынған нәтижелерді талдау және жинақтау. Су тасқындарының кеңістіктік сипаттамасы және өзен аңғарын су басу алаңын есептеу, сондай-ақ су басуды визуализациялау үшін Атбасар және Астрахан ауданында Есіл өзенінің учаскелерін су басудың сандық үлгілері салынды. Атбасар және Астрахань ауданында су режимін және су тасқынын өткізудің гидравликалық ерекшеліктерін зерттеу нәтижелері кеңістіктегі су бетінің жағдайын (оның алқабының әртүрлі бөліктеріндегі еңістерінің бағыты мен көлемін) есептеуге, судың әртүрлі деңгейлерінде су басуды моделдеуге және осы су басудың ауданын анықтауға болдаы, ал ғарыштық ақпарат – осындай схемалардың дұрыстығын тексеруге мүмкіндік береді (28-сурет). Су тасқынына мониторинг нәтижелерінің сапасын жақсарту үшін, ең алдымен, су режимін бақылау желісін жаңарту және кеңейту керек, су тасқыны кезінде өзендердің қауіпті учаскелерінің спутниктік кескіндерін жедел әрекет ету үшін үнемі тәжірибеге енгізу ұсынылады. Ғарыштық түсірілім бойынша Атбасар және Астрахан ауданындағы су алаңының өзгеру динамикасы (6-кесте). Осы алынған деректердің есебі бойынша су тасқыны жүру қатерін бағалай аламыз. 6-кесте. Landsat 8 ғарыштық кемесі арқылы алынған су қабатының динамикасының статистикасы: а) ә) б) 28-сурет. а) Бастапқы жерсеріктен түсірілген сурет ә) NDVI идексінде классификациялау б) өңделіп алынған су қабаты. Салыстырмалы түрде алынған бастапқы жерсеріктен түсірілген сурет және өңделіп алынған су қабаты (29-сурет). 29-сурет. Landsat 8 ғарыштық кемесінен алынған Атбасар және Астрахан ауданындағы су қабатының shape-файл 09.04.2019 3.7 ГАЖ технологияларының көмегімен су тасқының қатерің бағалау. Су тасқыны мен су тасқыны қаупіне байланысты негізгі міндет су басудан болатын залалды болдырмау немесе азайту, сондай-ақ халықты және экономиканың объектілерін қорғау болып табылады.Осы органдардың әрекеттерінің негізгі бағыттары: жағдайды талдау, қауіп көздерін анықтау. Ықтимал су тасқындарының түрлерін, уақытын және шамасын болжау. Кешенді жоспарлау және дайындау, су тасқынының алдын алу шаралары ықтимал су тасқыны аудандарында авариялық-құтқару жұмыстарын жоспарлау және дайындау Су тасқынының алдын алу шаралары оперативті және техникалық деп бөлінеді. Оперативті шаралар су тасқынынан қорғау мәселесін әдетте шешпейді және техникалық шаралармен бірге іске асырылуы тиіс. Техникалық шаралар табиғатта сақтық шаралары болып табылады және оларды жүзеге асыру үшін айтарлықтай материалдық шығындар күтетін арнайы құрылымдарды алдын ала жоспарлау және салу қажет Су тасқынымен күресу бойынша техникалық шаралар: өзен арнасындағы ағынның реттелуі, су тасқынынан суды ағызу, ағын суларының үстіңгі ағындарын реттеу, төмен аудандарды сіңіру, арналарды түзету және бұрғылау, қорғаныс құрылыстарын салу, төмен жерлерді қаптау, ықтимал су тасқыны аудандарында құрылыс салуды шектеу және т.б. Әдеттегідей, бұл деңгейде атқарушы билік органдарының басшыларының шешімі су тасқынына қарсы бақылау комиссияларын құруға тиіс, олардың өкілдері әдетте әкімшілік басшыларының бірінші орынбасарлары болып тағайындалады [27]. Су басу қаупі туындаған жағдайда су тасқынына қарсы комиссиялар мынадай шараларды орындауы керек: «Қазгидромет» АҚ мен оның байқаушыларын пайдаланып, жауапкершілік саласындағы су тасқыны жағдайын тәулік бойы бақылауды ұйымдастыру Дамып келе жатқан жағдайды ескере отырып, су тасқынына қарсы жоспарларды жоспарлау және реттеу «Қазгидромет» АҚ мен оның байқаушыларын пайдаланып, жауапкершілік саласындағы су тасқыны жағдайын тәулік бойы бақылауды ұйымдастыру зардап шеккен тұрғындарды су басқан (жойылған) үйлерден уақытша қоныстандыру орындарын (аудандарын) белгілеу, эвакуаларды орналастыру үшін қоғамдық ғимараттарды (мектептерді, клубтарды және т.б.) немесе шатыр лагерлерін дайындауды ұйымдастырады Азаматтық қорғаныс департаментінің төтенше жағдайлар жөніндегі комиссияларымен және жедел қызметкерлерімен үнемі байланыста болу және ақпарат алмасу Су тасқынына қарсы тақырыптар бойынша тренингтер өткізу (тренинг) және су тасқыны кезінде мінез-құлық ережелері мен халықты оқыту тәртібін қалыптастыру жоғары тұрған органдарға есептер жіберу; құтқару күштері мен құралдарының тәулік бойы сағаттарын ұйымдастыру бойынша аумақтық басқармалар басшыларының шешімі; зардап шеккен тұрғындардың өмір сүруін қолдаудың барлық қажеттігін қамтамасыз ету; Қазақстан Республикасы Ішкі істер министрлігінің жергілікті органдарымен және жергілікті билік органдарымен су басу аймағында орналасқан мүлікті қорғау тәртібі; Су басқан жол учаскелерінің айналып өту маршруттарын ұйымдастыру және жабдықтауға қатысу; қолданыстағы құрылымдар мен жаңа бөгеттерді нығайтуды ұйымдастыру (бақылау); Біздің еліміздің түрлі аймақтарындағы жиі метеорологиялық және гидрологиялық жағдайларды қадағалаудың, сондай-ақ гидрометеорологиялық болжамдардың уақтылығы мен сапасының бақылануының кез-келген түріндегі су тасқыны кезінде үнемі халықтың ысыраптары мен экономикалық залалдың көлеміне кез келген су тасқыны әсер етеді.Осы мақсатта гидрометеорологиялық жағдайды қадағалау жүйесін гидравликалық конструкциялардың жай-күйін бақылаумен бір мезгілде әзірлеу және жетілдіру қажет [28]. Мониторинг және болжау жүйесін жетілдіру арқылы гидрометеорологиялық станциялар желісін кеңейту және дамыту және олардың жабдықтарын жетілдіру өте маңызды. Мониторинг жүйесін жетілдіру заманауи геоақпараттық технологияларды (ГАЖ технологиялары) пайдалануды және дамытуды, бақылау үшін заманауи аэроғарыштық құралдарды пайдалануды, ғарыштық суреттерді декодтау әдістерін және әдістерін және ғылым мен техниканың басқа жетістіктерін дамытуды қамтуы тиіс. Ақпаратты шешу тұрғысынан ГАЖ [проблемалар - кеңістікте таратылатын, үйлестірілген-бағдарланған деректер базасы, яғни қоршаған әлемнің объектілері мен құбылыстары туралы картографиялық (географиялық) және салыстырмалы (семантикалық) деректерді өңдеудің бағдарламалық жүйесі. ГАЖ-дың басты артықшылығы ғарышта орналасқан объектілер мен құбылыстарға қатысты кеңістіктік және кез-келген басқа мәліметтерді адамның көрнекі бейнелеуі үшін ең «табиғи» болып табылады [29]. ГАЖ-да келесі құрылыс ақпараттары есептеуде қолданылуы қосылған: |