ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВЕЙВЛЕТ-АНАЛИЗА В ИЗУЧЕНИИ РЕЛЬЕФА ДНА ЗАЛИВА ПЕТРА ВЕЛИКОГО ЯПОНСКОГО МОРЯ

Раздел
Мониторинговые, экспериментальные и экспедиционные исследования
  • А.Н. Самченко Тихоокеанский океанологический институт имени. В.И.Ильичева ДВО РАН, г. Владивосток, Россия
  • И.О. Ярощук Тихоокеанский океанологический институт имени. В.И.Ильичева ДВО РАН, г. Владивосток, Россия
Ключевые слова: рельеф, батиметрия, вейвлет-анализ, приливные волны, внутренние гравитационные волны, залив Петра Великого
(+) Аннотация

В работе приводится пример применения вейвлет-анализа к рельефу дна залива Петра Великого Японского моря и свала глубин. Микро- и мезорельеф дна формируются современными гидродинамическими процессами. Таким образом, изучение различных форм рельефа и их положение может показать, где наиболее выражена динамика внутренних гравитационных волн. Создана цифровая модель рельефа залива, свала глубин и прилегающей суши. Цифровая модель рельефа дна и суши базируется на доступных глобальных базах данных GEBKO и ASTER, а также данных батиметрических измерений, полученных с помощью эхолота судна. Рассматривается подготовка батиметрических данных дна залива для дальнейшего применения математических методов. На первом этапе создания цифровой модели рельефа использовалась интерполяция с помощью регрессии на основе гауссовских процессов. Далее проводилось сглаживание за счет линейной интерполяции и увеличение размера ячейки цифровой модели рельефа. За счет загрубления модели уменьшилась погрешность измерений. На основе вейвлет-анализа и метода естественных ортогональных функций были выделены и оконтурены различные группы форм рельефа по их высотным характеристикам. Были определены осадочные волны в заливе. Высота осадочных волн не превышает 8 м, а расстояния между вершинами колеблются в пределах 1 км. Выделены структурные параметры рельефа дна для каждого профиля вейвлет-анализа. Наблюдаются различия в облике вейвлет-картин для разного вида осадочных волн. Так, для небольших осадочных волн, высотой до 2 м, они равномерно распределены по профилю, имея ровные «вилочки» – раздвоения. Осадочные волны высотой более 2 м сгруппированы в центральной части залива и в вейвлет-анализе также выделяются локальными раздвоениями, но с большей размерностью.

Литература:

Астафьева Н.М. Вейвлет-анализ: основы теории и применение // Успехи физических наук. 1996. Т. 166. № 11. С. 1145–1170. DOI: 10.3367/UFNr.0166.199611a.1145.

Бурнаев Е.В., Панов М.Е., Зайцев А.А. Регрессия на основе нестационарных гауссовских процессов с байесовской регуляризацией // Информационные процессы. 2015. Т.15. № 3. С. 298–313.

Девдариани А.С. Математический анализ в геоморфологии / под ред. В.В. Лонгинова. М.: Недра, 1967. 156 с.

Долгих Г.И., Новотрясов В.В., Самченко А.Н., Ярощук И.О. Об одном механизме образования осадочных волн на шельфе Японского моря // Доклады академии наук. 2015. Т. 465. № 5. С. 593–597. DOI: 10.7868/S0869565215350169.

Дремин И.М., Иванов О.В., Нечитайло В.А. Вейвлеты и их использование // Успехи физических наук. 2001. Т.171. № 5. С.465–501. DOI: 10.3367/UFNr.0171.200105a.0465.

Коротченко Р.А., Самченко А.Н., Ярощук И.О. Применение многомерного ЕОФ-анализа в геоинформатике // Цифровая обработка сигналов. 2013. № 3. C. 17–20.

Коротченко Р.А., Самченко А.Н., Ярощук И.О. Применение статистических методов в изучении рельефа шельфовой зоны на примере залива Посьета (Японское море) // Вестник Дальневосточного отделения Российской академии наук. 2011. № 6 (160). С. 54–59.

Коротченко Р.А., Самченко А.Н., Ярощук И.О. Пространственно-временной анализ геоморфологии океанического дна залива Петра Великого (Японское море) // Океанология. 2014. Т. 54. № 4. С. 538–545. DOI: 10.7868/S0030157414030046.

Левченко О.В., Росляков А.Г., Поляков А.С., Зверев А.С., Мерклин Л.Р. Новые данные об осадочных волнах на западном континентальном склоне Каспийского моря // Доклады академии наук. 2008. т.420. № 4. C. 537–542.

Самченко А.Н. Использование сингулярного спектрального анализа в геоморфологических исследованиях южного Приморья и залива Петра Великого Японского моря // Геоморфология. 2019. № 3. С. 36–45. DOI: 10.31857/S0435-42812019336-45.

Самченко А.Н., Ярощук И.О. Акустические параметры рыхлых донных отложений залива Петра Великого (Японское море) // Вестник Дальневосточного отделения Российской академии наук. 2017. № 5. С. 130–136.

Черников А.Г., Либина Н.В. Использование марковской гиспотомографии при геологических исследованиях в океанологии // Окенология, 2011. Т. 51. № 3. С. 561–565.

Ярмоленко А.С., Скобенко О.В. Применение теории вейвлетов при сжатии и фильтрации геоинформации // Записки Горного института. 2018. Т. 234. С. 612–623. DOI: 10.31897/PMI.2018.6.612.

Falorni G., Teles V., Vivoni E.R., Bras R.L., Amaratunga K.S. Analysis and characterization of the vertical accuracy of digital elevation models from the Shuttle Radar Topography Mission // Journal of Geophysical Research: Earth Surface. 2005. Vol. 110. Iss. F2. F02005. DOI: 10.1029/2003JF000113.

Florinsky I.V. An illustrated introduction to general geomorphometry // Progress in Physical Geography. 2017. Vol. 41. Iss. 6. Pp. 723–752. DOI: 10.1177/0309133317733667.

Florinsky I.V., Skrypitsyna T.N., Bliakharskii D.P., Ishalina O.S., Kiseleva A.S. Towards the modeling of glacier microtopography using high-resolution data from unmanned aerial survey // The International Archives of the Photogrammetry Remote Sensing and Spatial Information Sciences. 2020. Vol. XLIII-B2-2020 (XXIV ISPRS Congress, Commission II). Pp 1065–1071. DOI: 10.5194/isprs-archives-XLIII-B2-2020-1065-2020.

Hughes Clarke J.E. The Impact of Acoustic Imaging Geometry on the Fidelity of Seabed Bathymetric Models // Geosciences. 2018. Vol. 8. Iss. 4. 109. DOI: 10.3390/geosciences8040109.

Lecours V., Dolan M.F.J., Micallef A., Lucieer V.L. A review of marine geomorphometry, the quantitative study of the seafloor // Hydrology and Earth System Sciences. 2016. Vol. 20. Iss. 8. Pp. 3207–3244. DOI: 10.5194/hess-20-3207-2016.

Turcotte D.L. Fractals and Chaos in Geology and Geophysics. Cambridge: Cambridge University Press, 1997. 398 p. DOI: 10.1017/CBO9781139174695.

Xu T., Moore I.D., Gallant J.C. Fractals, fractal dimensions and landscapes – a review. Geomorphology. 1993. Vol. 8. Iss. 4. Pp. 245–262. DOI: 10.1016/0169-555X(93)90022-T.

(+) Об авторе(ах)

А.Н. Самченко,
Тихоокеанский океанологический институт имени. В.И.Ильичева ДВО РАН, г. Владивосток, Россия

eLibrary (РИНЦ) SPIN-код: 1463-8650

ORCID ID: 0000-0002-5184-0718

Scopus ID: 55764328700

И.О. Ярощук,
Тихоокеанский океанологический институт имени. В.И.Ильичева ДВО РАН, г. Владивосток, Россия

eLibrary (РИНЦ) SPIN-код: 2412-7709

ORCID ID: 0000-0002-3212-9752

Scopus ID: 6602795293

(+) Литература

Astaf'eva N.M. Wavelet analysis: basic theory and some applications. Physics-Uspekhi (Advances in Physical Sciences), 1996, vol. 39,

iss. 11, pp. 1085–1108. DOI: 10.1070/PU1996v039n11ABEH000177 (In Russ. ed.: Astaf'eva N.M. Veivlet-analiz: osnovy teorii i primenenie. Uspekhi fizicheskikh nauk, 1996, vol. 166, iss. 11, pp. 1145–1170. DOI: 10.3367/UFNr.0166.199611a.1145).

Burnaev E.V., Panov M.E., Zaytsev A.A. Regressiya na osnove nestatsionarnykh gaussovskikh protsessov s baiesovskoi regulyarizatsiei [Regression Based on Nonstationary Gaussian Processes with Bayesian Regularization]. Informatsionnye protsessy [Information Processes], 2015, vol.15, iss. 3, pp. 298–313. (In Russian; abstract in English).

Chernikov A.G, Libina N.V. The use of Markov hypsotomography for geological studies in oceanology. Oceanology, 2011, vol. 51, iss. 3, pp. 528–532. DOI: 10.1134/S0001437011030040. (In Russ. ed.: Chernikov A.G., Libina N.V. Ispol'zovanie markovskoi gispotomografii pri geologicheskikh issledovaniyakh v okeanologii. Okeanologiya, 2011, vol. 51, iss. 3, pp. 561–565).

Devdariani A.S. Matematicheskii analiz v geomorfologii [Mathematical analysis in geomorphology]. V.V. Longinov (ed.). Moscow, Publ. Nedra, 1967. 156 p. (In Russian).

Dolgikh G.I., Novotryasov V.V., Samchenko A.N., Yaroshchuk I.O. About a mechanism of the formation of sedimentary waves on the shelf of the sea of Japan. Doklady Earth Sciences, 2015, vol. 465, iss. 2, pp. 1278–1282. DOI: 10.1134/S1028334X15120090. (In Russ. ed.: Dolgikh G.I., Novotryasov V.V., Samchenko A.N., Yaroshchuk I.O. Ob odnom mekhanizme obrazovaniya osadochnykh voln na shel'fe Yaponskogo moray. Doklady akademii nauk, 2015, vol. 465, iss. 5, pp. 593–597. DOI: 10.7868/S0869565215350169).

Dremin I.M., Ivanov O.V., Nechitailo V.A. Wavelets and their uses. Physics-Uspekhi (Advances in Physical Sciences), 2001,

vol. 44, iss. 5, pp.447–478. DOI: 10.1070/PU2001v044n05ABEH000918 (In Russ. ed.: Dremin I.M., Ivanov O.V., Nechitailo V.A. Veivlety i ikh ispol'zovanie. Uspekhi fizicheskikh nauk, 1996,

vol. 171, iss. 5, pp. 465–501. DOI: 10.3367/UFNr.0171.200105a.0465).

Falorni G., Teles V., Vivoni E.R., Bras R.L., Amaratunga K.S. Analysis and characterization of the vertical accuracy of digital elevation models from the Shuttle Radar Topography Mission. Journal of Geophysical Research: Earth Surface, 2005, vol. 110, iss. F2, F02005. DOI: 10.1029/2003JF000113.

Florinsky I.V. An illustrated introduction to general geomorphometry. Progress in Physical Geography, 2017, vol. 41, iss. 6, pp. 723–752. DOI: 10.1177/0309133317733667.

Florinsky I.V., Skrypitsyna T.N., Bliakharskii D.P., Ishalina O.S., Kiseleva A.S. Towards the modeling of glacier microtopography using high-resolution data from unmanned aerial survey. The International Archives of the Photogrammetry Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 2020, vol. XLIII-B2-2020 (XXIV ISPRS Congress, Commission II), pp 1065–1071. DOI: 10.5194/isprs-archives-XLIII-B2-2020-1065-2020.

Hughes Clarke J.E. The Impact of Acoustic Imaging Geometry on the Fidelity of Seabed Bathymetric Models. Geosciences, 2018, vol. 8, iss. 4, 109. DOI: 10.3390/geosciences8040109.

Korotchenko R.A., Samchenko A.N., Yaroshchuk I.O. Primenenie mnogomernogo EOF-analiza v geoinformatike [Application of multidimensional EOF-analysis in geoinformatics]. Tsifrovaya obrabotka signalov [Digital signal processing], 2013, iss. 3, pp. 17–20. (In Russian; abstract in English).

Korotchenko RA, Samchenko AN, Yaroshchuk I.O. Primenenie statisticheskikh metodov v izuchenii rel'efa shel'fovoi zony na primere zaliva Pos'eta (Yaponskoe more) [Application of statistical methods to study the shelf zone relief of the Posyet gulf of the sea of Japan]. Vestnik Dal'nevostochnogo otdeleniya Rossiiskoi akademii nauk [Vestnik of Far Eastern Branch of Russian Academy of Sciences], 2011, iss. 6 (160), pp. 54–59. (In Russian; abstract in English).

Korotchenko R.A., Samchenko A.N., Yaroshchuk I.O. The spatiotemporal analysis of the bottom geomorphology in Peter the Great Bay of the Sea of Japan. Oceanology, 2014, vol. 54, iss. 4,

pp. 497–504. DOI: 10.1134/S0001437014030047. (In Russ. ed.: Korotchenko R.A., Samchenko A.N., Yaroshchuk I.O. Prostranstvenno-vremennoi analiz geomorfologii okeanicheskogo dna zaliva Petra Velikogo (Yaponskoe more). Okeanologiya, 2014, vol. 54, iss. 4, pp. 538–545. DOI: 10.7868/S0030157414030046).

Lecours V., Dolan M.F.J., Micallef A., Lucieer V.L. A review of marine geomorphometry, the quantitative study of the seafloor. Hydrology and Earth System Sciences, 2016, vol. 20, iss. 8, pp. 3207–3244. DOI: 10.5194/hess-20-3207-2016.

Levchenko O.V., Roslyakov A.G., Polyakov A.S., Zverev A.S., Merklin L.R. Novye dannye ob osadochnykh volnakh na zapadnom kontinental'nom sklone Kaspiiskogo morya [New data on sedimentary waves on the western continental slope of the Caspian Sea]. Doklady akademii nauk [Doklady Earth Sciences], 2008, vol. 420, iss. 4, pp. 537–542. (In Russian).

Samchenko A.N. Ispol'zovanie singulyarnogo spektral'nogo analiza v geomorfologicheskikh issledovaniyakh yuzhnogo Primor'ya i zaliva Petra Velikogo Yaponskogo morya [Use of singular spectral analysis in geomorphological studies in the Southern Primorye and the Peter the Great Bay of the Sea of Japan]. Geomorfologiya [Geomorfologiya], 2019, iss. 3, pp. 36–45. DOI: 10.31857/S0435-42812019336-45. (In Russian; abstract in English).

Samchenko A.N., Yaroshchuk I.O. Akusticheskie parametry rykhlykh donnykh otlozhenii zaliva Petra Velikogo (Yaponskoe more) [Acoustic parameters of friable bottom sediments of the Peter the Great Bay of the Sea of Japan] Vestnik Dal'nevostochnogo otdeleniya Rossiiskoi akademii nauk [Vestnik of Far Eastern Branch of Russian Academy of Sciences], 2017, iss. 5, pp. 130–136. (In Russian; abstract in English).

Turcotte D.L. Fractals and Chaos in Geology and Geophysics. Cambridge: Cambridge University Press, 1997. 398 p. DOI: 10.1017/CBO9781139174695.

Xu T., Moore I.D., Gallant J.C. Fractals, fractal dimensions and landscapes – a review. Geomorphology, 1993, vol. 8, iss. 4, pp. 245–262. DOI: 10.1016/0169-555X(93)90022-T.

Yarmolenko A.S., Skobenko O.V. Application of the theory of wavelets for compression and filtering of geoinformation. Journal of Mining Institute, 2018, vol. 234, pp. 612–623. DOI: 10.31897/PMI.2018.6.612. (In Russ. ed.: Yarmolenko A.S., Skobenko O.V. Primenenie teorii veivletov pri szhatii i fil'tratsii geoinformatsii. Zapiski Gornogo instituta, 2018, vol. 234, pp. 612–623).

(+) Читать онлайн

Просмотров Аннотации: 34
Скачиваний PDF: 0
Опубликован
2021-07-01
Как цитировать
А.Н. Самченко, & И.О. Ярощук. (2021). ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВЕЙВЛЕТ-АНАЛИЗА В ИЗУЧЕНИИ РЕЛЬЕФА ДНА ЗАЛИВА ПЕТРА ВЕЛИКОГО ЯПОНСКОГО МОРЯ. Гидросфера. Опасные процессы и явления, 3(2), 155-165. https://doi.org/10.34753/HS.2021.3.2.155

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.