Введение к работе
Актуальность исследован и я.
Качественно новый этап в изучении природной среды связан с появлением спутниковой информации, обладающей большой обзорностью территории, пространственной генерализацией, высокой периодич- , нсстью поступления и экономической доступностью.
. " При решении основних проблем гидрологии, связанных а оценкой и рациональным использонаним водных ресурсов, часто эта, информация является единственным источником сведений о пространственном распределении снежного покрова в. труднодоступных горг. пых районах или на зарубежной территории, где берут начало многие реки Средней Азии.
В настоящее время в практику оперативного обслуживании народного хозяйства внедрены способы картографирования снежного покрова в некоторых бассейнах горных реї;, основанные на визуальном анализе изображений. Однако эти методы трудоемки, требуют значительных затрат времени и довольно субъектив.;», что затрудняет их" использование для накопления рядов данных и оперативной оценки з ас но данности бассейнов региона.
В связи с этим, актуальна задача совершенствования методов анализа спутниковых изображений снежного; покрова с использованием современных средств вычислительной техники и дальнейшего совершенствования методов практического применения отих данных.
Ц е л ь и з а д а ч и и с с'л е д о в а и и я;
Целью работы является усовершенствование метода Получения
4 .-данных о заснеженности горних водосборов и висото'сезонной снего-' вой границы, основанных на ароматизированной ооработке изображений, накопление рядов данних для различных бассейнов горных рек и разработка методов использования этих данных для решения некоторых научно-прикладных задач гидрологии.
В-связи с этим, в работе были поставлены и решены следующие еадачи:
- исследование статистической структуры потока телевизионной
:'<- информации с метеорологических спутников при безоблачной ситуации
над рассматриваемой территорией;
-разработка методики и технологии автоматизированной обра-ботки изображений для получения данних о заснеженности -бассейнов рек на всей горной территории средней Азии;
исследование работоспособности отдельных блоков . технологии, оценка точности и воспроизводимости результатов,' получаемых на каждом этапе обработки;
разработка и реализация на технических носителях информационной базы картографических и морфометрических характеристик бассейнов горных рек, ее согласование'о принципами хранения данных о снеге в рекимно-справочном банке "Снежный покров в горах";
разработка метода совместного использования спутниковых; авиационных и наземных данных для оценки территориального распределения снежного покрова;
совершенствование методов применения спутниковых данных о высоте сезонной снеговой границы при составлении долгосрочных прогнозов стока. .
Исходные материалы и методи
исследований..
В-качестве, исходного материала в диссертация использованы снимки с метеорологических спутников "Метеор", "ПОЛЛ", природ-но-р'есурсных "Метеор-Природа",. данные авиаразведок, материалы гидрометеорологической сети станций и постов, а также некоторые результаты расчетов по математической модели формирования и таяния снежного покрова в горах.
При решении поставленных задач в анализе спутниковых изображений горного региона применены методы дешифрирования и распознавания образов, основанные на анализе гистограммы яркости элементов изображения.
При разработке способов-практического"'применения спутниковых данных использованы статистический анализ, математическое моделирование, картографирование, элементы теории информации и теории вероятности, а также методы,' основанные на их сочетании. В ряде случаев для реализации стандартных и оригинальных'алгоритмов вычислений были разработаны необходимые программные средства.
П р а д м с т. з а щ и ты и н а у ч к а я новизна.
Предметом заіщіт является'.автоматизированный метод получения
спутниковых данных о заснеженности бассейнов горных рек Средней
Азии, методы использования этих данных для оперативной оценки
распределения снежного покрова по территории региона и для
составления долгосрочных прогнозов стока, а также новые Научные
результаты и закономерности динамики снеготаяния, выявленные при
реализации этих методов.
Научная новизна работы заключается в следующем: .. .- разработана методика и технология обработки, изображений па
. . 6
ческих спутников для оценки сложившихся' условии снеготаяния;
разработана и реализована на технических носителях информационная база морфометрических и картографических характеристик бассейнов горных рек, позволившая выполнять анализ заснеженности по заданным фрагментам изображений;
впервые получены.достаточно полные ряды данных о заснеженности горных водосборов и динамике снеговой границы, как для всего Среднеазиатского региона, так и для различных частей его территории, включая отдельные бассейны, группы бассейнов, районы и области;
впервые получены статистические характеристики потока пригодной к обработке телевизионной информации- с метеорологических спутников, что позволило выявить территории наиболее освещенные данными для анализа снежного покрова;
предложен метод вероятностной оценки экстремальности васне-жеиности бассейнов и крупных горных районов, основанный .на совместном анализе и применении данных наземных, авиационных и спутниковых наблюдений за динамикой снеготаяния; '
- впервые на основе этого метода реализована оперативная диагностика и картографическое представление территориального распределения заснеженности региона, что является качественно новой информацией о состоянии снежного покрова в горах и позволяет существенно уточнить фактическую картину текущего снеготаяния;
- впервые, на основе совместного анализа карт заснеженности
бассейнов и вегетационных расходов рек, показано, что максимум
информационной ценности спутниковых сведений о распределении сне
га по территории горного региона приходится на конец марта-начало
апреля, что важно при обобщении снегомерной информации и состав
лении долгосрочных прогнозов стока;
- получены статистические уравнения прогноза стока различной заблаговремениостн для некоторых рек, основанные на использовании спутниковых данных о высоте снеговой границы и данных гидрометеорологических станций об осадках и температуре воздуха.
Практическая значимость.
Практические и методические результаты исследования используются в подразделениях Гидрометцентров Республики Узбекистан и Туркмении при составлении долгосрочных прогнозов стока крупных горних рек, . при гидрометеорологическом обеспечении народно-хозяйственных организаций, в научных подразделениях САНИГШ при разработки методов обобщения снегомерной- информации, для накопления рядов в банке данных " Снежный покров в горах", а также могут, быть пользованы для изучения; снежного покрова в малоисследованных высокогорных и зарубежных районах. .'
Личный вклад автора.
Исследования по совершенствованию методики и технологии обработки спутниковой информации, реализация технологии на комплексе технических средств, разработка отдельны;-, пакетов математичес- < кого обеспечения, получение рядов данных о заснеженности водосборов,' анализ результатов и разработка методов их использования' в гидрологической практике выполнены непосредственно автором. Часть результатов исследования получена совместно; с другими сотрудниками, ко во вес»'случаях это оговорено в тексте диссертации и даны ссылки на соответствующую литературу.
. Основные вопросы, вынесенные на защиту решены лично' автором.
Апробация pa боты. 'Основные результати исследования представлялась на:
Всесоюзной конференции по методам и средствам дистанционного зондирования Земли и обработки космической информации в интересах народного хозяйства ( Рязань, 1989г.);
Мевдународпой конференции по обработке изображений и дистанционному зондированию ( Новосибирск, 1990г.).
Международном совещании Координационной Группи по метеорологическим спутникам (Ташкент, 1990г.)
-совместных заседаниях гидрологического семинара и семинара по методам автоматизированного сбора, обработки и использования спутниковой и гидрометеорологической информации (Ташкент, САНИТШ 1989,1990гг.);
итоговых сессиях Ученого совета САНШШ им. В. А. Бугаева (Ташкент'1989, 1990гг.)
рабочем совещании секции гляциологии при МГК СССР (Звенигород, 1990г.).
Структура и объем диссертации. Работа, общим объемом 185 страниц машинописного текста состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из 118 наименований, в том числе 35 иностранной , 82 рисунков и 33 таблиц.