СЕЗОННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ЛИНЕАМЕНТНЫХ СТРУКТУР В ОКРЕСТНОСТЯХ ЧАРВАКСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА

АННОТАЦИЯ

В данной работе исследуются сезонные изменения линеаментных структур в окрестностях Чарвакского водохранилища с использованием данных дистанционного зондирования и ГИС-технологий. Анализ проводился на основе снимков Landsat 8 за 2024 год с применением методов pan-sharpening и автоматического извлечения линеаментов с помощью программы PyLEFA. Результаты показали, карты плотности линеаментов указывают на повышенную активность в северо-западной и юго-восточной частях исследуемой территории в летний и осенний периоды. Полученные данные могут быть полезны для оценки гидрогеологических условий и прогноза геодинамических процессов в регионе.

ABSTRACT

In this paper, seasonal changes in lineament structures in the outskirts of the Charvak reservoir are investigated using remote sensing data and GIS technologies. The analysis was carried out on the basis of Landsat 8 images for 2024 using pan-sharpening methods and automatic extraction of lineaments using the PyLEFA program. The results showed that lineament density maps indicate increased activity in the northwestern and southeastern parts of the study area during the summer and autumn periods. The data obtained can be useful for assessing hydrogeological conditions and forecasting geodynamic processes in the region.

Ключевые слова: линеаментные структуры, сезонные изменения, дистанционное зондирование, ГИС технологии, пан-шарпинг.

Keywords: lineament structures, seasonal changes, remote sensing, GIS technologies, pan-sharpening.

Введение. Современные технологии и развитие спутниковых методов позволило с высокой точностью выявить линейные структуры и проводить их анализ. Для детального анализа геологии и тектонической особенности исследуемой территории актуально применение методов дистанционного зондирования земли и ГИС-технологий. Изучение линеаментов, в основном, используется в анализе рисков (например, опасности землетрясений), в оценке изменений окружающей среды, а также в оценке ресурсов (например, водных и минеральных ресурсов) [1] Помимо этого, ДЗЗ является высокоточным инструментом для оценки геодинамической среды близи водоёмов [2].

Чарвакское водохранилище, расположено в северо-восточной части Ташкентской области. Основными источниками водоснабжения водохранилища являются реки Чаткал и Пскем. Средний многолетний расход воды составляет 225 м³/с. При этом в летние месяцы, когда наблюдается максимальное накопление талых вод и усиление осадков, расход воды варьируется от 320 до 790 м³/с, что свидетельствует о значительном сезонном пике. Напротив, в зимние месяцы, в условиях холодной зимы и снижения гидрологических процессов, отмечается минимальный сток [3].

Территория обладает сложной геологической структурой. Исследуемая область окружена такими горными хребтами как Каржантау, Чаткальский и Курами, которые понижаются в юго-Западном направлении. Для данной территории характерны надвиги и прогибы [4]. В тектонически активных регионах наличие выраженных линеаментов свидетельствует о динамике процессов, происходящих в земной коре, что имеет прямое влияние на гидрогеологические условия [5]. Целью данной работы является изучение сезонной динамики линеаментных структур вокруг Чарвакского водохранилища. В рамках исследования решены следующие задачи: анализ сезонных изменений линеаментных структур, определение взаимосвязи линеаментов с гидрологическими процессами, определение направления линеаментных структур, а также создание карт плотности линеаментов.

Рисунок 1. Исследуемая область по снимкам SRTM

Материалы и методы. Для выполнения линеаментного анализа были использованы снимки Landsat 8 за 2024 год- по одному месяцу с каждого сезона (январь, апрель, июль, октябрь). Обработка изображений выполнялась в программе ArcGIS 10.8. Сам процесс обработки включал в себя выбор подходящих каналов растра, их объединение в один общий снимок, улучшение пространственного разрешения снимка с помощью метода pan-sharpening. Так как снимки Landsat обладают пространственным разрешением 30 м, для повышения качества извлечения линеаментных структур было необходимо улучшить это разрешение. Процесс pan-sharpening объединяет мультиспектральные и панхроматические изображения, что позволяет получить снимок с высоким спектральным и пространственным разрешением. В результате применения данного метода пространственное разрешение снимков улучшилось до 15м, что значительно повысило визуальную четкость изображения. Для извлечения линеаментов и вычисления плотности линий была применена программа PyLEFA(0.61a) [6].

Результаты и обсуждение. Количество выделенных линеаментных структур по месяцам представлено на рисунке 2.

Рисунок 2. Диаграмма количества линеаментов

Анализ сезонных данных линеаментных структур позволил определить их динамику и направление (рис.3). Из рисунка 2 и 3(с) видно, что количество линеаментов увеличивается в месяце июль, что может быть связано со спуском воды и показывать направление воды. Это объясняется тем, что линеаменты представляют собой дренажную систему вод в трещиноватых водоносных горизонтах [7]. По результатам анализа линеаментных структур, отображенных на роза-диаграммах, выявлено, что главным направлением во все рассматриваемые периоды было с северо-запада на восток, что, возможно, связано с направлением течения воды.

Карта плотности линеаментов Чарвакского водохранилища показывает повышенную плотность в северо-западной и юго-восточной частях территории в летний и осенний период (рис.3 (в, с)).

Рисунок 3 Карта плотности линеаментов (A-январь, B-февраль, С-июль, D-октябрь)

Заключение. Результаты сезонного анализа линеаментных структур показали, что их минимальное количество наблюдается в зимний период (январь). По мере наполнения водохранилища в апреле количество линеаментов увеличивается, достигая максимального значения в июле, что, возможно, связано со спуском воды. С октября начинается постепенное снижение их числа. Кроме того, анализ роза-диаграмм выявил, что основное направление линеаментов во все месяцы остается неизменным — с северо-запада на восток, что, вероятно, обусловлено направлением течения воды.

Список литературы:

1. Gabrielsen R., Olesen, O. The Concept of Lineaments in Geological Structural Analysis: Principles and Methods: A Review Based on Examples from Norway // Geomatics. -2024. -№ 4(2). - P.189-212. URL: https://doi.org/10.3390/geomatics4020011
2. Губин В. Н. Спутниковые технологии в геодинамике. – Минск: Минсктиппроект. - 2010. – 87 с.
3. Ikramova M, Umarovа Sh, Ahmedkhodjaeva I, and Akhmedkhodjaeva K. Charvak reservoir modeling based on geoinformation systems // E3S Web of Conferences. - 2023. -401. URL: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202340102007
4. Ярмухамедов А. Современная геодинамика Восточного Узбекистана. Изд. Фан (Ташкент). - 1979г.
5. Prabhakaran A., Jawahar Raj N. Mapping and analysis of tectonic lineaments of Pachamalai hills, Tamil Nadu, India using geospatial technology.// Geology, Ecology, and Landscapes. - 2018 - Vol. 2(2) –P. 81–103. URL: https://doi.org/10.1080/24749508.2018.1452481
6. URL: http://lefa.geologov.net/download-2/pylefa/
7. Koita M. Caractérisation et modélisation du fonctionnement hydrodynamique d’un aquifère fracturé en zone de socle. Région de Dimbokro-Bongouanou (Centre Est de la Côte d’Ivoire). Thèse unique de doctorat, Université de Montpellier II, Montpellier. - 2010. / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL: https://theses.fr/2010MON20182