БПЛА АЭРОФОТОСЪЕМКА ПРИ МОНИТОРИНГОВЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ БЕРЕГОВЫХ ГЕОСИСТЕМ ЮГА ИРКУТСКОГО АМФИТЕАТРА

Оценка темпов и понимание контролирующих факторов современной динамики развития экзогенных геологических процессов являются актуальной задачей во многих регионах мира. Один из методов получения данных для ее решения – мониторинг. В работе представлены результаты мониторинговых исследований краткосрочной динамики комплекса экзогенных геологических процессов по данным БПЛА аэрофотосъемки, выполненной на пяти ключевых участках в береговой зоне юга Братского водохранилища. Исследуемая территория относится к платформенной структуре юга Иркутского амфитеатра, которая считается относительно стабильной в геодинамическом отношении. Отработана методическая схема получения рядов данных по динамике комплекса экзогенных геологических процессов в береговой геосистеме. Высота полета 50–60 м является оптимальной для получения ортофотопланов с разрешением 1.1–2.2 см/пк, достаточным для оценки площадной динамики процессов, и цифровых моделей рельефа с разрешением 2.6–5.4 см/пк – для оценки объемной динамики.

Установлено, что площадь абразионного размыва на участке Рассвет составила 6900 м², что соответствует средней ширине размыва 3.45 м на погонный метр длины берега с максимальными значениями до 6.51 м. Высокие темпы абразии за период 2021–2022 гг. связаны с максимальным уровнем воды в Братском водохранилище, близким к нормальному подпорному горизонту. Оценка объемной динамики береговых оврагов показала отрицательные значения, так как устьевые части большинства оврагов были размыты абразией. На других участках вторичные донные (Мамонтов, Бараний) и береговые (Хадахан) овраги характеризуются положительной динамикой как в площадном, так и в объемном приросте (12–20 м² и 1.3–35.0 м³ соответственно). На участке Хадахан объемный прирост новых и наблюдаемых ранее суффозионно-просадочных воронок составил 0.45 м³.

Полученные площадные и объемные скорости развития процессов могут служить основой для их современной оценки и прогноза развития с целью предотвращения и снижения социально-экономических рисков.

1. Agisoft Metashape Professional Edition, 2022. Version 1.8.5. User’s manual. 118 p. Available from: https://www.agisoft.com (Last Accessed March 10, 2021).

2. Алексеев C.В., Гладков А.С., Пеллинен В.А., Алексеева Л.П., Светлаков А.А. Георадиолокация и ДПЛА аэрофотосъемка при геокриологических исследованиях на Окинском плоскогорье в Восточных Саянах // Геодинамика и тектонофизика. 2022. Т. 13. № 2. 0621. https://doi.org/10.5800/GT-2022-13-2s-0621.

3. Фундаментальные основы, методы и технологии цифрового мониторинга и прогнозирования экологической обстановки Байкальской природной территории / Ред. И.В. Бычков, Д.П. Гладкочуб, Г.М. Ружников. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2022. 345 с. https://doi.org/10.53954/9785604788943.

4. Elsner P., Dornbusch U., Thomas I., Amos D., Bovington J., Horn D., 2018. Coincident Beach Surveys Using UAS, Vehicle Mounted and Airborne Laser Scanner: Point Cloud Inter-Comparison and Effects of Surface Type Heterogeneity on Elevation Accuracies. Remote Sensing of Environment 208, 15–26. https://doi.org/10.1016/j.rse.2018.02.008.

5. Filice F., Pezzo A., Lollino P., Perrotti M., Ietto F., 2022. Multi-Approach for the Assessment of Rock Slope Stability Using In-Field and UAV Investigations. Bulletin of Engineering Geology and the Environment 81, 502. https://doi.org/10.1007/s10064-022-03007-0.

6. Гафуров А.М. Возможности использования беспилотного летательного аппарата для оценки почвенной и овражной эрозии // Ученые записки Казанского университета. Серия Естественные науки. 2017. Т. 159. № 4. С. 654–667.

7. Гафуров А.М., Рысин И.И., Голосов В.Н., Григорьев И.И., Шарифуллин А.Г. Оценка современного роста вершин оврагов южного мегасклона Восточно-Европейской равнины с применением набора инструментальных методов // Вестник Московского университета. Серия 5. География. 2018. № 5. С. 61–71.

8. Гафуров А.М., Ермолаев О.П., Усманов Б.М., Хомяков П.В. Создание высокоточных моделей высот с использованием ГНСС-БПЛА // ИнтерКарто. ИнтерГИС. Геоинформационное обеспечение устойчивого развития территорий: Материалы международной конференции. M.: Географический факультет МГУ, 2021. Т. 27. № 2. С. 327–339. https://doi.org/10.35595/2414-9179-2021-2-27-327-339.

9. Giordan D., Adams M.S., Aicardi I., Alicandro M., Allasia P., Baldo M., De Berardinis P., Dominici D. et al., 2020. The Use of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) for Engineering Geology Applications. Bulletin of Engineering Geology and the Environment 79, 3437–3481. https://doi.org/10.1007/s10064-020-01766-2.

10. Григорьев И.И., Рысин И.И. Оценка линейного и площадного прироста оврагов с применением инструментальных методов (на территории Удмуртии) // Геоморфология. 2021. Т. 52. № 3. С. 64–78. https://doi.org/10.31857/S0435428121030044.

11. Hu G., Wu Y., Liu B., Yu Zh., You Zh., Zhang Y., 2007. ShortTerm Gully Retreat Rates over Rolling Hill Areas in Black Soil of Northeast China. Catena 71 (2), 321–329. https://doi.org/10.1016/j.catena.2007.02.004.

12. Колесатова О.С., Красавин А.В. Использование БПЛА для съемки объектов открытых горных работ // Глобус. 2020. Т. 63. № 4. Available from: https://www.vnedra.ru/globus/ (Last Accessed March 10, 2021).

13. Krasilova N.S., 1997. Geological Natural Processes, Their Impact on Lithosphere and Ecological Consequences. In: V.T. Trofimov (Ed.), Theory and Methodology of Ecological Geology. MSU Publishing House, Moscow, p. 141–200 (in Russian) [Красилова Н.С. Геологические природные процессы, их воздействие на литосферу и экологические последствия // Теория и методология экологической геологии / Ред. В.Т. Трофимов. М.: Изд-во МГУ, 1997. С. 141–200].

14. Литвин В.М. Опыт региональной оценки интенсивности проявления экзогенных геологических процессов на юге Восточной Сибири // Инженерная геология. 1991. № 6. С. 72–81

15. Lunina O.V., Denisenko I.A., Gladkov A.A., Braga C., 2023. Enigmatic Surface Ruptures at Cape Rytyi and Surroundings, Baikal Rift, Siberia: Seismic Hazard Implication. Quaternary 6 (1), 22. https://doi.org/10.3390/quat6010022.

16. Lunina O.V., Gladkov A.A., 2022. The Rupturing Phenomena in the Deltaic Deposits of Cape Rytyi on the Northwestern Shore of Lake Baikal. Russian Geology and Geophysics 63 (2), 125–136. https://doi.org/10.2113/RGG20204270.

17. Применение беспилотных летательных аппаратов в географических исследованиях: Материалы всероссийской научно-практической конференции (Иркутск, 22–23 мая 2018 г.) / Ред. С.А. Макаров. Иркутск: Изд-во Института географии им. В.Б. Сочавы СО РАН, 2018. 135 с.

18. Marzolff I., Ries J.B., Poesen J., 2011. Short-Term versus Medium-Term Monitoring for Detecting Gully-Erosion Variability in a Mediterranean Environment. Earth Surface Processes and Landforms 36 (12), 1604–1623. https://doi.org/10.1002/esp.2172.

19. Mazaeva O., Babicheva V., Kozyreva E., 2019. Geomorphological Process Development under the Impact of Man-Made Reservoir Operation, a Case Study: Bratsk Reservoir, Baikal-Angara Hydroengineering System, Russia. Bulletin of Engineering Geology and the Environment 78, 4659–4672. https://doi.org/10.1007/s10064-018-1428-x.

20. Mazaeva O., Babicheva V., Kozyreva E., 2020. Gully Development on Large Dam Reservoir Shores: Dynamics, Interaction, and Mechanisms. Physical Geography 41 (30), 195–216. https://doi.org/10.1080/02723646.2019.1613329.

21. Овчинников Г.И., Павлов С.Х., Тржцинский Ю.Б. Изменение геологической среды в зонах влияния Ангаро-Енисейских водохранилищ. Новосибирск: Наука, 1999. 254 с.

22. Рыбченко А.А., Кадетова А.В., Козырева Е.А., Юрьев А.А. Решение тематических задач при изучении экзогенных геологических процессов с применением неспециализированных беспилотных комплексов для аэрофотосъемки // Геодинамика и тектонофизика. 2019. Т. 10. № 4. С. 1045–1058 https://doi.org/10.5800/GT-2019-10-4-0457.

23. Рыжов Ю.В. Формирование оврагов на юге Восточной Сибири. Новосибирск: Гео, 2015. 180 с.

24. Vanmaercke M., Panagos P., Vanwalleghem T., Hayas A., Foerster S., Borrelli P., Rossi M., Torri D. et al., 2021. Measuring, Modelling and Managing Gully Erosion at Large Scales: A State of the Art. Earth-Science Reviews 218, 103637. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2021.103637.

25. Vanmaercke M., Poesen J., Van Mele B., Demuzere M., Bruynseels A., Golosov V., Rodrigues Bezerra J.F., Bolysov S. et al., 2016. How Fast Do Gully Headcuts Retreat? Earth-Science Reviews 154, 336–355. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2016.01.009.

26. Wu Y., Cheng H., 2005. Monitoring of Gully Erosion on the Loess Plateau of China Using a Global Positioning System. Catena 63 (2–3), 154–166. https://doi.org/10.1016/j.catena.2005.06.002.

27. Zorina E.F. (Ed.), 2006. Geography of Gully Erosion. MSU Publishing House, Moscow, 324 p. (in Russian) [География овражной эрозии / Ред. Е.Ф. Зорина. М.: Изд-во МГУ, 2006. 324 c.].