Разработка информационной системы дистанционного мониторинга бассейна реки Амударьи и её притоков

Большинство рек Центральной Азии, в силу своих географических особенностей, являются трансграничными. Река Амударья является второй по длине и первой по полноводности в регионе. Амударья получает своё название после слияния двух главных притоков, Вахша и Пянджа, протекает вдоль узбекско-афганской границы, затем по территории Туркменистана, после чего снова попадает на территорию Республики Узбекистан, впадая здесь в большое Аральское море. Таким образом, пользование водами Амударьи стран ниже по течению во многом зависит от стран, расположенных выше. Кроме того, река является главной водной артерией южной части центральноазиатского региона и играет огромную роль в обеспечении этой территории пресной водой для потребления её населением и в целях орошения сельскохозяйственных земель. В такой ситуации возникает необходимость контроля состояния водных ресурсов и объектов, расположенных на русле главных притоков и самой Амударьи.

В 2019 году работы в данной области были направлены на создание информационной системы, функционирующей на базе ЦКП «ИКИ-Мониторинг» и реализации следующих целей:

•  Контроль состояния и динамики гидроресурсов региона (водохранилища, озера, реки, хаузы);
•  Предоставление независимой, актуальной и оперативной информации о водных объектах.

Система получила пилотное название EcoSatMS (Ecosystem Satellite Monitoring Service, http://suvo.geosmis.ru) и является сервисом семейства «Созвездие-Вега». Сервис должен обеспечивать:

• доступ к регулярно пополняемым архивам спутниковых данных и результатам их обработки;
   
• анализ водохозяйственной обстановки в центральноазиатском регионе;
   
• анализ метеоданных и водообразующих факторов;
   
• предоставление возможности мониторинга с.-х. угодий региона, возможность контроля развития отдельных полей;
   
• возможность организации коллективной распределённой работы в системе.

В систему интегрированы базовые картографические слои для территории Узбекистана (водные объекты, границы регионов, дорожные сети, населённые пункты, границы водосборов рек Центральной Азии). Разработанная ранее методика мониторинга водохранилищ Вахшского каскада на основе кластеризации участков изображений позволила перейти к технологии расчёта площади водного зеркала с использованием индекса MNDWI (Modified Normalized Difference Water Index). Такая методика позволяет автоматизировать процесс формирования наблюдений и расчёта площади в пределах так называемых «виртуальных гидропостов». Виртуальный гидропост представляет собой полигон, который заводится в систему пользователем как показано на рисунках 1.2.5.1. и 1.2.5.1. Наблюдения по конкретному виртуальному гидропосту формируются по мере поступления в архив спутниковых сцен. Обработке подвергаются данные систем OLI_TIRS, MSI, TM, ETM+ по всей глубине архивов имеющихся данных. Оперативная схема расчёта позволяет формировать ряд наблюдений за выбранный период, время работы составляет от нескольких минут нескольких часов (в зависимости от временных границ). Схема расчёта и архитектура системы EcoSatMS представлены в.

Рисунок 1.2.5.1 — Занесение виртуального гидропоста в системе EcoSatMS

Рисунок 1.2.5.2 — Инструмент работы с виртуальными гидропостами

В системе также реализован модуль расчёта пространственного годового распределения осадков по модели NCEP для выбранного гидропоста. Результаты расчёта предоставляются пользователю в табличном и графическом видах (рисунок 1.2.5.3). Цвет и размер маркера в узле сетки NCEP говорят о величине нормированного на максимум значения количества выпавших осадков в течение года в пределах выбранных бассейнов рек.

Рисунок 1.2.5.3 — Пример пространственного распределения осадков

В настоящее время ведутся работы по реализации функционала расчёта уровня воды на основе спутниковой сцены и цифровой модели рельефа ASTER v2 и верификации такого метода, а также улучшению схемы формирования ряда наблюдений на полигонах.