Использование данных дистанционного зондирования для построения цифровых моделей дна водохранилищ

В настоящее время отсутствует определённость в отношении углеродной нейтральности ГЭС, использующих водные ресурсы водохранилищ для выработки электроэнергии (Forster и др., 2007; Коротеев и др., 2009).
Опровержение или подтверждение гипотезы углеродной нейтральности ГЭС требует не только проведения цикла полевых исследований, включающие в себя сбор данных по гидрохимическим характеристикам водохранилищ, но и наличие полноценных трёхмерных моделей водохранилищ, базирующиеся на корректно построенных цифровых моделях рельефа (ЦМР).
Необходимость в использовании данных дистанционного зондирования для построения ЦМР обусловлена как недостатком точных и актуальных батиметрических данных, так и невозможностью по техническим причинам полноценного покрытия большинства водохранилищ измерениями глубины с высоким пространственным разрешением ввиду технических причин. В случае использования многовременных космических снимков с изображённой на них динамикой изменения площади водной поверхности водохранилища имеется возможность векторизовать береговые линии водохранилищ, которым можно задать атрибут высоты, являющейся уровнем водохранилища за дату съёмки. Поэтому в качестве основных данных дистанционного зондирования для построения ЦМР можно использовать ортотрансформированные многовременные космические снимки с пространственным разрешением не ниже 15 метров.
Для выбора космических снимков определялись диапазоны дат, в которые поверхность водохранилища допускалась горизонтальной при построении ЦМР (принимались значения разницы между уровнем на гидрологической станции в верховье и аналогичной в низовье в один день не более 0,5 метров). Разница считалась между уровнем на гидропосте в верховьях водохранилища и уровнем в верхнем бьефе ГЭС. В рамках ранее определённых диапазонов дат выделялись периоды с желаемыми отметками уровней и периоды, в продолжение которых уровень воды оставался практически неизменным на протяжении недели и более на этих отметках. Внутри этих периодов выбирались предварительно ортотрансформированные снимки с малой облачностью и хорошей видимостью контуров воды. В случае недостатка снимков использовались вспомогательные с пространственным разрешением не ниже 30 метров.
При построении и верификации ЦМР 8-и водохранилищ (Бурейское, Зейское, Богучанское, Куйбышевское, Чиркейское, Колымское, Волгоградское и Саяно-Шушенское) было обработано 59 ортотрансформированных космических снимков (Landsat-7, Landsat-8, Sentinel-2). Основную роль космические снимки играли при построении ЦМР молодых водохранилищ, затопление которых происходило в период наличия спутниковой съёмки (Бурейское, Богучанское). В остальных случаях космические снимки играли вспомогательную роль и использовались для векторизации ежегодных изменений береговых линий (главным образом мелководная часть водохранилища).
Наиболее точной по площади (по результатам верификации с использованием данных таблиц Правил использования водных ресурсов) оказалась ЦМР Богучанского водохранилища, наименее точной — Куйбышевского. Был сделан вывод, что космические снимки с различным положением береговой линии являются наиболее достоверным источником данных по глубинам в случае отсутствия полевых данных.