дома нескучно
Как весело и с пользой пережить самоизоляцию

Источники информации для быстрого картирования наводнений

9 November 2019

Информация о ситуации с затоплением и, в частности, об интенсивности затопления с точки зрения глубины ю имеет важное значение для быстрой оценки потерь в случае затопления. Данные о глубине затопления обычно предоставляются после случившегося путем наземного обследования точек затопления, оценки аэрофотоснимков или спутниковых изображений, а также последующего гидродинамического численного моделирования затопления.

https://russian.com.mx/wp-content/uploads/2017/09/FONDO_CRUCEROS_FLUVIALES-600x700.jpg
https://russian.com.mx/wp-content/uploads/2017/09/FONDO_CRUCEROS_FLUVIALES-600x700.jpg

Информация о глубинах затопления в режиме, близком к реальному времени, если таковая вообще имеется, поступает из данных, например, с датчиков уровня воды или полученных с помощью продуктов дистанционного зондирования (например, спутниковых изображений) в сочетании с данными о рельефе местности.

В данной статье рассмотрим, могут ли социальные сети предоставить актуальную и быструю информацию о зоне и глубине затопления.

Одной из задач быстрой оценки воздействия наводнений является получение общего представления о ситуации с наводнениями, в которой основными темами, представляющими интерес, являются пространственные схемы наводнений и глубины затопления.

Содержание социальных сетей является многообещающим, так как оно повышает возможности реагирования на стихийные бедствия путем добавления гибкой информации для улучшения осведомленности о ситуации и оценки. Однако полезность этого источника информации зависит от возможности обоснованного вывода количественных данных о глубинах затопления.

Источники данных

Учитывая цель быстрого предоставления карт глубин наводнений, необходимо прагматичное отношение к источникам и качеству данных, что означает, что любая подходящая информация должна использоваться, как только она становится доступной, и может быть заблокирована или обновлена, когда со временем появятся новые данные. В свете этого наличие данных в пространстве и времени, а также надежность источников данных имеют особое значение.

Источниками данных, которые обычно используются для составления карт затопления, являются

  • наблюдения за уровнем воды с помощью речных мареографов,
  • результаты оперативных гидродинамических числовых моделей
  • данные дистанционного зондирования.

Речные мареографы.

В сочетании с топографическими данными о рельефе местности, которые можно получить из топографических карт или цифровых моделей рельефа (ЦМР), можно оценить глубину затопления в пределах затопленной территории.

Требования к топографическим данным являются значительными. Это, в частности, касается точности уровней грунта, а также реалистичного представления маршрутов течения в горных районах и схем защиты от наводнений, поскольку эти детали локально контролируют наводнения. Появление бортовой лазерной альтиметрии, например, лидара, значительно улучшило разрешение и вертикальную точность ЦМР в нижнем диапазоне дециметров.

Датчики уровня воды обычно устанавливаются на десятки километров вдоль течения реки, и только малая часть из них оснащена функциями интерактивной передачи данных. В зависимости от интервала отбора проб в измерительной сети значения уровня воды доступны в режиме онлайн в течение от нескольких минут до нескольких часов или дней. Следовательно, во время паводков доступна лишь ограниченная точечная информация об уровне воды для картирования затопления. Линейная интерполяция уровней воды между гидропостами позволяет легко получить оценку уровня паводка. В результате пересечения этого уровня с матрицей высот образуется карта затопленных территорий.

Разница между уровнем грунта и уровнем паводка заключается в глубине затопления. Однако при таком подходе игнорируются нестационарные гидродинамические процессы, ограничение объема стока и влияние гидротехнических сооружений. Для более реалистичной оценки фактических характеристик градиента уровня воды вдоль реки потребуется более высокая плотность пространственных данных.

Гидродинамические числовые модели

Гидродинамически-цифровые модели вычисляют значения параметров поймы путем решения гидродинамических уравнений движения для заданных геометрических и гидравлических границ и исходных условий. Пространственные детали смоделированных глубин затопления зависят от уровня дискретизации модели, который обычно ниже горизонтального разрешения 100 м. Применение гидродинамически-цифровых моделей в близком к реальному масштабе времени затрудняется необходимостью получения соответствующих оценок исходных и граничных условий, ассимиляции моделирования и наблюдений и значительными вычислительными затратами. Время вычисления зависит, в частности, от размера вычислительной области и ее пространственного разрешения и уровня сложности модельных уравнений. В качестве альтернативы, площади затопленных территорий и глубины затопления могут быть рассчитаны заранее для ряда сценариев затопления. Как бы то ни было, предположения, лежащие в основе таких сценариев, могут отличаться от фактической ситуации реального события, например, при прорыве дамбы. Рассмотрение таких непредвиденных инцидентов не представляется возможным.

Дистанционное зондирование.

Данные дистанционного зондирования позволяют обнаруживать затопленные районы путем сравнения снимков, полученных до и во время наводнений. В сочетании с ЦМР приближение уровня паводковых вод и, следовательно, оценка глубины затопления возможно путем определения границы паводка и извлечения информации о высоте из ЦМР. Однако получение изображений в значительной степени зависит от времени повторного просмотра орбитальных платформ, которое, в свою очередь, обратно пропорционально пространственному разрешению.

Во время наводнения не гарантируется, что в течение короткого периода времени для ситуации наводнения и интересующего региона будут доступны подходящие снимки с помощью дистанционного зондирования. Кроме того, сложно добиться синхронного получения снимков с повторяемостью пиков паводков, чтобы зафиксировать максимальную протяженность паводка. Особенно это касается больших площадей в связи с динамичными паводковыми процессами. Обычно удаление и обработка изображений возможны в течение 24-48 часов.

Социальные сети.

В свете этого, социальные медиа могут заполнить временной пробел до тех пор, пока не станет доступной информация из других источников данных о глубине затопления. Получение глубин затопления с помощью фотографий может дополнить наблюдения с помощью датчиков уровня воды дополнительной информацией, поступающей на месте, и поддержать процесс составления карты затопления.

Особую дополнительную ценность имеет информация, полученная из фотографий и видеоматериалов, которые были собраны в результате поиска в интернете для картирования протяженности наводнений. В городских районах ценны дополнительные данные о ситуации с наводнениями на микроуровне, поскольку в этих районах существуют трудности с использованием моделей дистанционного зондирования и наводнений. Несмотря на эти очевидные возможности социальных сетей для быстрой оценки ущерба от наводнений, существует ряд проблем, которые необходимо преодолеть. Это касается фильтрации соответствующей информации, а также доступности и качества информации. Поскольку посты в социальных сетях не контролируются или активно не расследуются, нет гарантии их доступности во время наводнения. Содержание и пространственный охват постов в значительной степени зависит от капризов твитеров. Важными вопросами являются качество данных, достоверность информации и неопределенность относительно местоположения и предполагаемой глубины затопления.