Analiza zdjęć lotniczych oraz wyników pomiarów geodezyjnych w badaniach dynamiki strefy brzegowej sztucznych zbiorników wodnych : zbiornik Jeziorsko, rzeka Warta

• Autorzy: Kaczmarek H.

Warianty tytułu

EN

Using of the aerial photogrammetry and terrain measuring in monitoring shore zone of Jeziorsko Reservoir (Warta River, Central Poland)

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono możliwości zastosowania połączonej analizy zdjęć lotniczych, wyników terenowych pomiarów geodezyjnych oraz technik DGIS, z wykorzystaniem oprogramowania środowiska GIS, w badaniach przekształceń strefy brzegowej zbiornika zaporowego Jeziorsko na Warcie. Metoda ta pozwoliła zrekonstruować stan strefy brzegowej zbiornika w końcowym etapie jego napełnienia, a następnie monitorować dynamikę jej rozwoju w różnych okresach funkcjonowania. Zbiornik Jeziorsko na rzece Warcie został utworzony w latach 1986-1992. Jest to drugi pod względem powierzchni i czwarty pod względem pojemności sztuczny zbiornik wodny w Polsce. Przy maksymalnym napełnieniu akwen ten ma 16 km długości, a jego pojemność wynosi 202,3 mln m3 . W tych warunkach długość brzegów zbiornika wynosi 44,3 km. Zdecydowana większość brzegów nieumocnionych jest aktywna, 67% ma charakter abrazyjny, a 7% akumulacyjny (Banach, Grobelska 2003). Brzegi zbiornika rozwijają się w obrębie silnie zaburzonych glacjalnych i fluwioglacjalnych utworów zlodowacenia środkowopolskiego oraz punktowo w iłach plioceńskich. Zbiornik Jeziorsko cechują wysokie, około 5-metrowe, roczne wahania stanów wody. W badaniach wykorzystano dwie serie zdjęć lotniczych, wykonane w 1991 i 2004 r., przy maksymalnych stanach wody w zbiorniku, ortofotomapę w skali 1:10 000 z 1996 r. oraz mapy topograficzne w skali 1:10 000 przedstawiające stan otoczenia zbiornika przed jego utworzeniem. Prowadzone od 2008 r. pomiary terenowe obejmowały powtarzalne, 2-3 razy w roku: w okresie wczesnowiosennym przy niskim stanie wody, w okresie późnowiosennym przy maksymalnym stanie wody i ponownie przy niskim stanie wody w okresie jesiennym, precyzyjne pomiary geodezyjne za pomocą tachymetru elektronicznego Wild TC 500 firmy Leica, odbiornika DGPS firmy Trimble oraz taśmy mierniczej w obrębie sieci założonych reperów. Otrzymane wyniki opracowano w oprogramowaniu ArcGIS, co pozwoliło na ich doprowadzenie do jednego układu współrzędnych i skali. Dla materiałów fotogrametrycznych po przetworzeniu uzyskano dokładność poziomą 0,5 m. Analiza materiałów fotogrametrycznych oraz pomiarów terenowych pozwoliła na wyliczenie średniego rocznego tempa abrazji brzegu zbiornika Jeziorsko w latach 1991-2004, 2004-2009 oraz współczesnego natężenia tego procesu, tj. w latach 2008-2009. W całym okresie funkcjonowania zbiornika Jeziorsko (lata 1991-2009), krawędź klifu cofnęła się od 4,6 do 25,1 m, tj. od 0,26 do 1,39 m/r., średnio 1 m/r. W pierwszym okresie funkcjonowania zbiornika (lata 1991-2004), tempo abrazji brzegów wynosiło od 0,35 do 1,63 m/r., podczas gdy w latach 2004-2009 wahało się od 0,26 do 1,28 m. Obecne tempo przemieszczania klifu, określone na podstawie pomiarów geodezyjnych wykonywanych w obrębie założonej sieci monitoringowej, wynosi od 0,1 do 0,3 m/r. Punktowo tempo abrazji osiąga 1 m/r.!

EN

The paper aims at presenting the contemporary research methods based on the aerial photogrammetry and terrain measuring with used to Geographical Information Systems (GIS), which may be used for supporting and analyzing the morphodynamic processes (geomorphological and fluvial) of reservoirs. Due to the fact there had been no earlier research, it was necessary to use a method which would give a competent quality and credibility measure of the changes. Author have aimed to reconstruct the conditions of the bank dynamics since 1986. The Jeziorsko Reservoir was created between 1986-1992 on the Warta River, and it is one of the largest reservoirs on the Polish lowlands. The reservoir is 16 km long and its capacity exceeds 202.3 mln m3 , the coast line has over 44.3 km, of which more then 63% unreinforced reservoir shores is active, i.e. it has got abrasive (56%) or accumulative (7.0%) character (Banach, Grobelska 2003). The banks are built with Quaternary glacial sediments (tills, sands and clays), and in a few places with Pliocene clays. Since 1992, when the filling was completed, the coast line has started the evolution of accumulation, abrasion and erosion processes. The high water level fluctuations during the exploitation of the reservoir amount to 5 mźy–1. Additionally, they intensify the natural coast transformations. The following cartographic and photogrammetric materials were used: a topographic maps at a scale of 1:5000, 1:10 000 aerial photographs taken in 1991 and 2004 and an orthophotomap from 1998 at 1:1000 scale. Data from field studies were collected by means of the Global Positioning System (GPS). The changes in the reservoir coastal zone detected on the aerial photographs were mainly situated in the highest bank zone. Thanks to the use of the GIS, the achieved horizontal mean accuracy was below 0.5 m for photogrammetry. At present, the database makes use of a mobile as well as a desktop GIS. During the entire exploitation period of the Jeziorsko Reservoir, 1991-2009, the cliff edge has moved from 4.6 to 25.1 m i.e. from 0.26 up to 1.39 m annually, av. 1 m a year. In the first analysed period of the reservoir functioning, 1991-2004, the recession rate amounted from 0.35 to 1.63 m annually, whereas in 2004-2009 it oscillated from 0.26 up to 1.28 m. At present the rate of the cliff movement equals from 0.1 up to 0.3 m a year, locally it reaches 1 m a year. The main goal of the researchers is to create a model of the coastal line evolution on the reservoir high water fluctuations.

Słowa kluczowe

PL

analiza zdjęć lotniczych; zbiornik zaporowy; dynamika strefy brzegowej

EN

photogrammetry; dam reservoir; monitoring; dynamics of shore zone

• Wydawca: Stowarzyszenie Geomorfologów Polskich
• Czasopismo: Landform Analysis
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 13
• Strony: 19--26
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys.

Twórcy

autor

Kaczmarek H.

• Polska Akademia Nauk, Instytut Geografii i Przestrzennego Zagospodarowania, ul. Kopernika 19, 87-100 Toruń,

Bibliografia

• Banach M., Grobelska H., 2003. Stan dynamiki strefy brzegowej zbiornika Jeziorsko, Słupskie Prace Geograficzne, Pomorska Akademia Pedagogiczna,1: 91–106 Słupsk.
• Baranowski J., Mańkowska A., 1972. Mapa geologiczna Polski w skali 1:200 000. Arkusz Kalisz, B.Wydawnictwa Instytutu Geologicznego.
• Baranowski J., Mańkowska A., 1973. Mapa geologiczna Polski w skali 1:200 000. Arkusz Kalisz, A.Wydawnictwa Instytutu Geologicznego.
• Bernasik J., 2000. Elementy fotogrametrii i teledetekcji. Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica, Kraków.
• Buraczyński Z., 1986. Badania geologiczno-inżynierskie (na zbiorniku Jeziorsko),Gospodarka Wodna,8: 185–187.
• Grobelska H., 2006. Ewolucja strefy brzegowej Zbiornika Pakoskiego (Pojezierze Gnieźnieńskie). Prace Geograficzne 205. IGiPZ PAN, Warszawa.
• Kaczmarek H., 2010.Development of the shore zone of the Jeziorsko Reservoir (Warta River, Central Poland). Geomorphologia Slovaca et Bohemica 21: 16–24.
• Kaczmarek H., Tyszkowski S., 2009. The use of the aerial and ground photogrammetry in the Jeziorsko Reservoir shore zone monitoring (The Warta River, Central Poland). Geomorphologia Slovaca et Bohemica 2: 7–12.
• Klatkowa H., Załoba M., 1990. Szczegółowa Mapa Geologiczna Polski 1:50 000, Ark. Warta. Warszawa.
• Klatkowa H., Załoba M., 1992.Objaśnienia do Szczegółowej Mapy Geologicznej Polski 1:50 000. Ark. Warta. Warszawa.
• Kurczyński Z., Preuss R., 2000. Podstawy fotogrametrii. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej,Warszawa.
• Majde A., Niepokulczycki M., 1972. Fotogrametryczny pomiar skutków abrazji na zbiornikach śródlądowych. Gospodarka Wodna 1: 11–16.
• Orłowski W., 1999. Techniczna charakterystyka zbiornika retencyjnego Jeziorsko na Warcie. W: Eksploatacja i oddziaływanie dużych zbiorników nizinnych na przykładzie zbiornika Jeziorsko. Konferencja Naukowo-Techniczna, Uniejów: 7–17.
• Stachý J. (red.), 1986. Atlas Hydrologiczny Polski. 2, 1. Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa.
• Szewczyk G., 2007. Zbiornik wodny Jeziorsko. RZGW, Poznań.
• Załoba M., 1996. Ślady oscylacji lądolodu warciańskiego we wschodniej części międzyrzecza Warty i Prosny. Acta Geographica Lodzensia, 71: 275–287.