Mapping of the spatiotemporal transformations of the former Kakhovka reservoir bed after dam destruction using Sentinel-2 satellite imagery
Після руйнування греблі Каховського водосховища 6 червня 2023 р. відбувся швидкий скид води і масштабне оголення його ложа. Просторово-часові трансформації ложа колишнього водосховища продовжуються і досі, формуючи нові природні комплекси з неоднорідними умовами зволоження. Динаміка розподілу водног...
Збережено в:
| Дата: | 2025 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Scientific Centre for Aerospace Research of the Earth Institute of Geological Science National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine
2025
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://ujrs.org.ua/ujrs/article/view/296 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Ukrainian Journal of Remote Sensing of the Earth |
Репозитарії
Ukrainian Journal of Remote Sensing of the Earth| _version_ | 1856543083056857088 |
|---|---|
| author | Lischenko, Ludmila Kozlova, Anna Andreiev, Artem |
| author_facet | Lischenko, Ludmila Kozlova, Anna Andreiev, Artem |
| author_sort | Lischenko, Ludmila |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-01-04T22:19:32Z |
| description | Після руйнування греблі Каховського водосховища 6 червня 2023 р. відбувся швидкий скид води і масштабне оголення його ложа. Просторово-часові трансформації ложа колишнього водосховища продовжуються і досі, формуючи нові природні комплекси з неоднорідними умовами зволоження. Динаміка розподілу водного покриву в ложі залежить від багатьох чинників не лише від геоморфологічних особливостей території, але й від кліматичних чинників – сезонних змін температури повітря, кількості опадів та рівня випаровування. Оцінювання цих показників є важливим для прогнозування подальших змін ландшафту та визначення перспектив його використання. Проте в умовах ведення активних воєнних дій наземні дослідження неможливі на обраній території, тому були використані дані дистанційного зондування Землі. Для аналізу просторово-часових трансформацій ложа водосховища розроблено алгоритм побудови карти частоти присутності води (КЧПВ) на основі супутникових багатоспектральних знімків Sentinel-2.
Побудова КЧПВ відбувається в чотири кроки: 1) відбір знімків відповідно до зазначених вимог; 2) розрахунок спектрального індексу NDWI для кожного з відібраних знімків; 3) конвертація кожного отриманого шару індексу в бінарну маску води; 4) об’єднання всіх отриманих масок в КЧПВ, яка відображає частоту, з якою вода була присутня в кожному пікселі. Таким чином, відповідно до розробленого алгоритму було побудовано КЧПВ ложа колишнього Каховського водосховища на основі відібраних 12 безхмарних супутникових знімків Sentinel-2, отриманих за період з 20 червня 2023 до 23 вересня 2024. Для візуалізації і оцінки результатів отримана КЧПВ була розподілена на 6 класів, де 1 клас відповідає пікселям, які ніколи не були вкриті водою, тобто відносяться до суходолу, тоді як 6 клас містить пікселі, в яких вода була присутня протягом всього періоду дослідження. Тоді як 2-5 класи містять проміжні значення частоти присутності води та відповідають пікселям, де вода була присутня, але не постійно. Для кожного з цих класів було обчислено їхню площу та детально описано екотопи, що їм відповідають, та рослинність, яка там формується. Враховуючи, що метеорологічні умови (опади та температура повітря) також впливають на водний режим, також було проаналізовано дані з метеостанцій міст Запоріжжя, Нікополь та Херсон і показано відповідність цих даних змінам площі водної поверхні ложа водосховища. Отже, отримана КЧПВ допомагає прогнозувати режим подальшого формування та розвитку екосистем.
Внесок авторів: Концептуалізація – Л.П. Ліщенко та А.О. Козлова; методологія –А.А. Андреєв; формальний аналіз та оброблення даних –А.А Андреєв; дослідження – А.А. Андреєв, Л.П. Ліщенко, підготовка тексту статті – А.А. Андреєв, та Л.П. Ліщенко; рецензування та редагування – А.О. Козлова Всі автори прочитали та погодилися з опублікованою версією рукопису.
Фінансування: Це дослідження виконано в рамках НДР “ Дистанційні методи вирішення задач сталого розвитку і раціонального природокористування, засновані на комплексному аналізі гетерогенних геопросторових даних”, РК 0224U000990
Доступність даних: Дані можуть бути надані авторами за обґрунтованим запитом.
Подяки: Автори вдячні Національній академії наук України за підтримку цього дослідження. Ми також вдячні рецензентам і редакторам за їхні цінні коментарі, рекомендації та увагу до роботи
Конфлікти інтересів: Автори заявляють, що не мають конфлікту інтересів |
| first_indexed | 2026-02-08T07:57:35Z |
| format | Article |
| id | uajuacgovua-article-296 |
| institution | Ukrainian Journal of Remote Sensing of the Earth |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-02-08T07:57:35Z |
| publishDate | 2025 |
| publisher | Scientific Centre for Aerospace Research of the Earth Institute of Geological Science National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | uajuacgovua-article-2962026-01-04T22:19:32Z Картування просторово-часових трансформацій ложа колишнього Каховського водосховища після руйнування греблі за супутниковими знімками Sentinel-2 Mapping of the spatiotemporal transformations of the former Kakhovka reservoir bed after dam destruction using Sentinel-2 satellite imagery Lischenko, Ludmila Kozlova, Anna Andreiev, Artem Kakhovka Reservoir hydrological regime surface water occurrence ecosystems ecotopes remote sensing Sentinel-2 NDWI Каховське водосховище водний режим частота присутності води екосистеми екотопи дистанційне зондування Землі Sentinel-2 NDWI Після руйнування греблі Каховського водосховища 6 червня 2023 р. відбувся швидкий скид води і масштабне оголення його ложа. Просторово-часові трансформації ложа колишнього водосховища продовжуються і досі, формуючи нові природні комплекси з неоднорідними умовами зволоження. Динаміка розподілу водного покриву в ложі залежить від багатьох чинників не лише від геоморфологічних особливостей території, але й від кліматичних чинників – сезонних змін температури повітря, кількості опадів та рівня випаровування. Оцінювання цих показників є важливим для прогнозування подальших змін ландшафту та визначення перспектив його використання. Проте в умовах ведення активних воєнних дій наземні дослідження неможливі на обраній території, тому були використані дані дистанційного зондування Землі. Для аналізу просторово-часових трансформацій ложа водосховища розроблено алгоритм побудови карти частоти присутності води (КЧПВ) на основі супутникових багатоспектральних знімків Sentinel-2. Побудова КЧПВ відбувається в чотири кроки: 1) відбір знімків відповідно до зазначених вимог; 2) розрахунок спектрального індексу NDWI для кожного з відібраних знімків; 3) конвертація кожного отриманого шару індексу в бінарну маску води; 4) об’єднання всіх отриманих масок в КЧПВ, яка відображає частоту, з якою вода була присутня в кожному пікселі. Таким чином, відповідно до розробленого алгоритму було побудовано КЧПВ ложа колишнього Каховського водосховища на основі відібраних 12 безхмарних супутникових знімків Sentinel-2, отриманих за період з 20 червня 2023 до 23 вересня 2024. Для візуалізації і оцінки результатів отримана КЧПВ була розподілена на 6 класів, де 1 клас відповідає пікселям, які ніколи не були вкриті водою, тобто відносяться до суходолу, тоді як 6 клас містить пікселі, в яких вода була присутня протягом всього періоду дослідження. Тоді як 2-5 класи містять проміжні значення частоти присутності води та відповідають пікселям, де вода була присутня, але не постійно. Для кожного з цих класів було обчислено їхню площу та детально описано екотопи, що їм відповідають, та рослинність, яка там формується. Враховуючи, що метеорологічні умови (опади та температура повітря) також впливають на водний режим, також було проаналізовано дані з метеостанцій міст Запоріжжя, Нікополь та Херсон і показано відповідність цих даних змінам площі водної поверхні ложа водосховища. Отже, отримана КЧПВ допомагає прогнозувати режим подальшого формування та розвитку екосистем. Внесок авторів: Концептуалізація – Л.П. Ліщенко та А.О. Козлова; методологія –А.А. Андреєв; формальний аналіз та оброблення даних –А.А Андреєв; дослідження – А.А. Андреєв, Л.П. Ліщенко, підготовка тексту статті – А.А. Андреєв, та Л.П. Ліщенко; рецензування та редагування – А.О. Козлова Всі автори прочитали та погодилися з опублікованою версією рукопису. Фінансування: Це дослідження виконано в рамках НДР “ Дистанційні методи вирішення задач сталого розвитку і раціонального природокористування, засновані на комплексному аналізі гетерогенних геопросторових даних”, РК 0224U000990 Доступність даних: Дані можуть бути надані авторами за обґрунтованим запитом. Подяки: Автори вдячні Національній академії наук України за підтримку цього дослідження. Ми також вдячні рецензентам і редакторам за їхні цінні коментарі, рекомендації та увагу до роботи Конфлікти інтересів: Автори заявляють, що не мають конфлікту інтересів After the destruction of the Kakhovka Reservoir dam on June 6, 2023, a rapid water outflow occurred, resulting in the extensive exposure of the reservoir bed. The spatiotemporal transformations of this bed are ongoing, resulting in the formation of new natural complexes with heterogeneous moisture conditions. The dynamics of water area distribution within the bed depend not only on geomorphological features but also on climatic factors such as seasonal temperature variations, precipitation levels, and evaporation rates. Assessing these indicators is crucial for forecasting future landscape changes and evaluating their potential use. However, due to active military actions in the region, ground-based research was not feasible; therefore, remotely sensed data was utilized. An algorithm was developed to construct a Surface Water Occurrence Map (SWOM) using Sentinel-2 multispectral imagery. The SWOM construction involves four steps: 1) selection of satellite images due to the specified requirements; 2) calculation of the NDWI spectral index for each image; 3) conversion of each NDWI layer into a binary water mask; and 4) fusion of all water masks into a single SWOM that reflects the frequency of surface water occurrence in each pixel. Following this algorithm, the SWOM of the former Kakhovka Reservoir bed was generated based on 12 cloud-free Sentinel-2 images acquired between June 20, 2023, and September 26, 2024. For visualization and interpretation, the obtained SWOM was divided into six classes. Class 1 represents pixels that were never covered by water (dry land), while Class 6 includes those where water was present throughout the entire study period. Classes 2 – 5 reflect intermediate frequencies. For each class, the area and ecological characteristics (i.e., ecotopes and vegetation) were analyzed in detail. Considering that meteorological conditions (precipitation and air temperature) affect the hydrological regime, data from weather stations in the cities of Zaporizhia, Nikopol, and Kherson were also analyzed. The study reveals a correspondence between observed meteorological conditions and the dynamics of the water surface area within the bed. Thus, the constructed SWOM provides an effective tool for forecasting the regime and development of future ecosystems in the area. Author Contributions: Conceptualization: L. P. Lischenko and A. O. Kozlova; Methodology: A. A. Andreiev; Formal Analysis and Data Processing: A. A. Andreiev; Investigation: A.A. Andreiev and L. P. Lischenko; Writing – Original Draft Preparation: A.A. Andreiev and L. P. Lischenko; Writing – Review & Editing: A. O. Kozlova. All authors have read and agreed to the published version of the manuscript. Funding: This research was carried out within the framework of the R&D project “Remote methods for addressing sustainable development and rational land use issues based on comprehensive analysis of heterogeneous geospatial data”, RC 0224U000990. Data Availability Statement: Data available on reasonable request from the authors. Acknowledgments: The authors are grateful to the National Academy of Sciences of Ukraine for supporting this research. We are also grateful to the reviewers and editors for their valuable comments, recommendations, and attention to the work. Conflicts of Interest: The authors declare no conflict of interest Scientific Centre for Aerospace Research of the Earth Institute of Geological Science National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine 2025-12-30 Article Article application/pdf https://ujrs.org.ua/ujrs/article/view/296 10.36023/ujrs.2025.12.4.296 Ukrainian journal of remote sensing; Vol. 12 No. 4 (2025); 29-37 Украинский журнал дистанционного зондирования Земли; Том 12 № 4 (2025); 29-37 Український журнал дистанційного зондування Землі; Том 12 № 4 (2025); 29-37 2313-2132 uk https://ujrs.org.ua/ujrs/article/view/296/299 Copyright (c) 2025 Ukrainian journal of remote sensing |
| spellingShingle | Kakhovka Reservoir hydrological regime surface water occurrence ecosystems ecotopes remote sensing Sentinel-2 NDWI Lischenko, Ludmila Kozlova, Anna Andreiev, Artem Mapping of the spatiotemporal transformations of the former Kakhovka reservoir bed after dam destruction using Sentinel-2 satellite imagery |
| title | Mapping of the spatiotemporal transformations of the former Kakhovka reservoir bed after dam destruction using Sentinel-2 satellite imagery |
| title_alt | Картування просторово-часових трансформацій ложа колишнього Каховського водосховища після руйнування греблі за супутниковими знімками Sentinel-2 |
| title_full | Mapping of the spatiotemporal transformations of the former Kakhovka reservoir bed after dam destruction using Sentinel-2 satellite imagery |
| title_fullStr | Mapping of the spatiotemporal transformations of the former Kakhovka reservoir bed after dam destruction using Sentinel-2 satellite imagery |
| title_full_unstemmed | Mapping of the spatiotemporal transformations of the former Kakhovka reservoir bed after dam destruction using Sentinel-2 satellite imagery |
| title_short | Mapping of the spatiotemporal transformations of the former Kakhovka reservoir bed after dam destruction using Sentinel-2 satellite imagery |
| title_sort | mapping of the spatiotemporal transformations of the former kakhovka reservoir bed after dam destruction using sentinel-2 satellite imagery |
| topic | Kakhovka Reservoir hydrological regime surface water occurrence ecosystems ecotopes remote sensing Sentinel-2 NDWI |
| topic_facet | Kakhovka Reservoir hydrological regime surface water occurrence ecosystems ecotopes remote sensing Sentinel-2 NDWI Каховське водосховище водний режим частота присутності води екосистеми екотопи дистанційне зондування Землі Sentinel-2 NDWI |
| url | https://ujrs.org.ua/ujrs/article/view/296 |
| work_keys_str_mv | AT lischenkoludmila kartuvannâprostorovočasovihtransformacíjložakolišnʹogokahovsʹkogovodoshoviŝapíslârujnuvannâgreblízasuputnikovimiznímkamisentinel2 AT kozlovaanna kartuvannâprostorovočasovihtransformacíjložakolišnʹogokahovsʹkogovodoshoviŝapíslârujnuvannâgreblízasuputnikovimiznímkamisentinel2 AT andreievartem kartuvannâprostorovočasovihtransformacíjložakolišnʹogokahovsʹkogovodoshoviŝapíslârujnuvannâgreblízasuputnikovimiznímkamisentinel2 AT lischenkoludmila mappingofthespatiotemporaltransformationsoftheformerkakhovkareservoirbedafterdamdestructionusingsentinel2satelliteimagery AT kozlovaanna mappingofthespatiotemporaltransformationsoftheformerkakhovkareservoirbedafterdamdestructionusingsentinel2satelliteimagery AT andreievartem mappingofthespatiotemporaltransformationsoftheformerkakhovkareservoirbedafterdamdestructionusingsentinel2satelliteimagery |