Застосування спектрального аналізу для дослідження зсувних процесів у гірських районах України на основі LiDAR та цифрового аналізу рельєфу

Abstract

Зсувні карти, що фіксують зміщення мас ґрунту, є ключовими для визначення небезпеки зсувів та дослідження того, як стабільність схилів впливає на топографічні процеси. Застарілі підходи до їх розробки, які покладалися на розшифровку аерофотознімків, опрацювання топографічних планів та обстеження на місці, не завжди гарантують вичерпність та неупередженість отриманих даних. Водночас, прогрес у сфері лазерного сканування (LiDAR) та здешевлення доступу до деталізованих цифрових моделей висот (ЦМВ) відкривають шлях до застосування комп'ютеризованих способів документування зсувних явищ. У цій кваліфікаційній праці приділено увагу дослідженню потенціалу використання спектрального аналізу цифрових моделей висот, сформованих із застосуванням LiDAR-знімання, для територій, розташованих на Передкарпатті та в гірських регіонах Закарпаття. Метою є ідентифікація та автоматизоване виділення структурних елементів, що свідчать про наявність глибоко розташованих зсувних процесів. Із цією метою було застосовано дискретне перетворення Фур'є, так і його двоеластичний вейвлет-аналог. Такий підхід дав змогу встановити закономірності у просторових частотах рельєфу, які є типовими для зсувних утворень, зокрема для виявлення зсувних сходів, хвилеподібних деформацій поверхні та переміщених масивів ґрунтових або гірських порід. Розбивка спектральної енергії по відповідних частотних смугах дала змогу виявити ті зони, де колись відбувалася нестійкість схилів, а також окреслити межі зсувних утворень. Коли ми звірили точність отриманих даних із наявними картами зсувів, з'ясувалося, що запропонована методика дає змогу досягти середнього показника правильності класифікації приблизно на рівні 82% у межах обстежуваних територій. Ці спостереження підтверджують слушність застосування програмних методів спектрального дослідження як дієвого засобу для створення карт зсувів та цифрової оцінки рельєфу на території України. Розглядається завдання дипломної роботи бакалавра, що полягає у вивченні потенціалу використання механізованих підходів до спектрального аналізу цифрових мап земної поверхні. У фокусі дослідження знаходяться явища зсувів та характерні риси вигляду рельєфу, спричинені зсувними процесами, на схилових місцевостях Прикарпаття та гірських зонах Закарпаття. Суттю роботи є дослідження застосування алгоритмів для автоматизованого знаходження та відображення зсувів, базованих на спектральному розборі цифрових моделей висот, отриманих завдяки лазерному скануванню ландшафту.