Monitoring of geodynamic processes in the Tysa river basin using AUTEL EVO II PRO RTK UAV

Abstract

Ця стаття присвячена дослідженню геодинамічних процесів в басейні річки Тиса в межах Закарпатської області з аналізом геодезичних спостережень, отриманих за останнє десятиліття. Методика. Карсто моніторинг було розпочато із виявлення найнебезпечніших ділянок земної поверхні, які піддаються вертикальним зміщенням. Після виявлення найбільш небезпечних ділянок для попередження можливих аварій був проведений локальний геодезичний моніторинг на об’єктах в межах смт. Солотвино, с. Ділове та с. Біла Церква. Для відпрацювання методики виявлення змін ландшафтів та форм рельєфу під впливом геодинамічних процесів використано також колекцію архівного аерофотознімання. Результати. Для знімання карстів використовувались БПЛА. На основі даних цифрового аерознімання створено: ортофотоплани і цифрові моделі рельєфу для прогнозування карстів та зміщень. Цифрове аерознімання виконувалось відповідно до вимог нормативних документів. Перевагою аерознімання є можливість отримати додаткову інформацію про положення річкових русел, зміни в рослинному покриві, активізацію ерозійних процесів. Для визначення динаміки зсувів, карсту цифрове аерознімання необхідно повторити кілька разів через певні інтервали. Аерознімальні роботи виконано у два етапи у 2020 та 2021 р. Для розпізнавальних знаків вибирались контурні точки, які розпізнаються на цифровому аерознімку і місцевості з точністю не менше 0,1 мм у масштабі створюваного плану. Математичну обробку геодезичних GPS-вимірювань виконано за допомогою програмного забезпечення Trimble Geomatics Office з приведенням ліній на рівень моря і редукуванням на площину проекції Гаусса-Крюгера. Після фотограмметричної обробки виконано контроль якості отриманих результатів та створено цифрові моделі рельєфу прийомами DEM та TIN. Ортофотоплани в масштабі 1:1000 виготовлені за растровими зображеннями аерознімків з урахуванням створеної цифрової моделі рельєфу. Для оновлення інформації про стан сучасних карстоутворень та ділянок з екзогенними процесами в Солотвино та Біла Церква Тячівського району та с. Ділове Рахівського району Закарпатської області виникла необхідність у проведенні моніторингових робіт. Розроблено та апробовано технологію топографо-геодезичних робіт із застосуванням БПЛА і GPS-вимірювань в гірських районах. Результати аерознімання використані з метою візуалізації об’єктів дослідження та донесенні інформації про деформаційні процеси до органів місцевого самоврядування. Для процесів природного чи техногенного характеру (зміщення, зсуви, карсти) потрібна розробка індивідуальних підходів при використанні БПЛА. Подібні моніторингові дослідження виводять на новий рівень вивчення природного середовища і з кожним роком підвищуватимуть наукову цінність отриманих матеріалів. При масовому використанні знімань з БПЛА формується банк даних, який неможливо отримати іншими методами. Створено методику комплексного визначення рухів на екзогенних та техногенних ділянках місцевості в гірських районах з використанням новітніх технологій, що дає можливість оперативного створення планово-висотної основи необхідної точності у референцній системі координат при розв’язанні низки задач прикладної геодезії з використанням супутникових технологій і БПЛА для спостереженнями за об’єктами.

The aim of this work. This article is devoted to the study of geodynamic processes in the Tysza River basin within the Transcarpathian region with an analysis of geodetic observations obtained over the past decade. Method. Karst monitoring began with the identification of the most dangerous areas of the earth's surface that are subject to vertical displacements. After the detection of the most dangerous areas the local geodetic monitoring was carried out at facilities within the urban settlement to prevent possible accidents: Solotvyno, Dilove and Bila Tserkva. A collection of archival aerial photography was also used to develop a methodology for identifying changes in landscapes and landforms under the influence of geodynamic processes. Results. UAVs were used to remove karsts. On the basis of digital aerial photography data were created: orthophotos and digital terrain models. Digital aerial photography was carried out in accordance with the requirements of regulatory documents. To determine the dynamics of landslides and karst the digital aerial photography must be repeated several times at certain intervals. Aerial photography work was carried out in two stages in 2020 and 2021 Contour points were selected for identification marks. They are recognized on aerial photography and the terrain with an accuracy of at least 0.1 mm on the scale of the created plan. Mathematical processing of geodetic GPS measurements was performed using Trimble Geomatics Office software. After photogrammetric processing, the quality control of the obtained results was performed and digital surface models using DEM and TIN methods. Orthophotomaps on a scale of 1:1000 were made from raster images of aerial photographs, taking into account the created digital terrain model. There is a need for monitoring work to update information on the state of modern karst formations and areas with exogenous processes in Solotvyno and Bila Tserkva, Tyachiv district and the village Dilove, Rakhiv district, Transcarpathian region. The technology of topographic and geodetic works with the use of UAVs and GPS measurements in mountainous areas has been developed and tested. The results of aerial photography were used to visualize the study objects and to convey information regarding the deformation processes to local governments. For processes of natural or man-made nature (displacement, landslides, karst) requires the development of individual approaches to the use of UAVs. With the mass use of UAV images, a data bank is formed, which cannot be obtained by other methods. The study made it possible to create the method of complex determination of movements in exogenous and technogenic areas in mountainous areas with the use of the latest technologies. It allows quick establishing a plan-altitude basis of the required accuracy in the reference coordinate system in solving a number of applied geodesy problems using satellite technologies and UAVs for observations by objects.