Использование дистанционных методов подводных исследований для выявления элементов и моделирования структуры донных ландшафтов залива Хаукайсенлахти (остров Кухка, Ладожское озеро)

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Представлены результаты исследований донных ландшафтов, проведенных с использованием эхолота с функцией локации бокового обзора и дополненных видеосъемкой с подводного аппарата в бухте одного из островов в северном шхерном районе Ладожского озера в июне 2022 г. В результате проведенных эхолотных работ создана трехмерная батиметрическая модель исследованной бух. Хаукайсенлахти о. Кухка и выявлены существенные различия по сравнению с опубликованными навигационными картами для бух. Хаукайсенлахти. Формирование рельефа дна и состояние берегов как в надводной, так и в подводной зонах определяются особенностями геологического строения данного участка акватории, обусловленного разной устойчивостью к процессам выветривания различных геологических образований. В составе подводного ландшафта бухты выявлено шесть основных типов фаций. Облик и смена фаций связаны с наличием твердых скальных поверхностей и твердого обломочного материала и следующими за ними на бόльших глубинах рыхлыми грунтами. Облик фаций определяется также особенностями батиметрического строения бухты и преобладанием различных ассоциаций живых организмов, развитие которых зависит от типа поверхности и грунта. Проведенные исследования подтвердили перспективность использования эхолота с функцией локации бокового обзора для изучения и картирования подводных ландшафтов Ладожского озера совместно с таким дистанционным методом, как видеосъемка с необитаемого аппарата.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Д. С. Дудакова

Санкт-Петербургский Федеральный Исследовательский Центр РАН

Author for correspondence.
Email: Judina-D@yandex.ru

Институт озероведения РАН

Russian Federation, 196105, Санкт-Петербург

В. М. Анохин

Санкт-Петербургский Федеральный Исследовательский Центр РАН; Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена; Ленинградский государственный университет им. А.С. Пушкина

Email: Judina-D@yandex.ru

Институт озероведения РАН

Russian Federation, 196105, Санкт-Петербург; 191086, Санкт-Петербург; 196605, Санкт-Петербург

М. О. Дудаков

Санкт-Петербургский Федеральный Исследовательский Центр РАН

Email: Judina-D@yandex.ru

Институт озероведения РАН

Russian Federation, 196105, Санкт-Петербург

М. И. Орлова

Санкт-Петербургский научный центр РАН

Email: Judina-D@yandex.ru
Russian Federation, 199034, Санкт-Петербург

References

  1. Агапова Г.В. Исследование и картографирование подводного рельефа в познании природы Мирового океана. Автореф. дис. … докт. геогр. наук. М.: Геологический ин-т РАН, 2008. 48 с.
  2. Анохин В.М., Науменко М.А., Дудакова Д.С., Дудаков М.О., Рыбакин В.М. Геоморфологические особенности дна и берегов Ладожского озера // Современное состояние и проблемы антропогенной трансформации экосистемы Ладожского озера в условиях изменяющегося климата / Под ред. С.А. Кондратьева, Ш.Р. Позднякова, В.А. Румянцева. СПб.: Ладожская монография, 2021. С. 151–164.
  3. Афанасьев В.В. Строение и развитие берегов контактной зоны умеренных и субарктических морей северной Пацифики. Дис... докт. геол. наук. Южно-Сахалинск, 2018. 345 с.
  4. Беленко В.В. Теоретические основы исследования природных ландшафтов по материалам аэрокосмических съемок и наземных экологических обследований. Учеб. пособие. М.: Спутник+, 2016. 123 с.
  5. Блинова Е.И., Вилкова О.Ю., Милютин Д.М., Пронина О.А., Штрик В.А. Изучение экосистем рыбохозяйственных водоемов, сбор и обработка данных о водных биологических ресурсах, техника и технология их добычи и переработки. Вып. 3. Методы ландшафтных исследований и оценки запасов донных беспозвоночных и водорослей морской прибрежной зоны. М.: ВНИРО, 2005. 135 с.
  6. Борисенко Э.С. Гидроакустические исследования распределения рыб в пойменно-русловой системе Нижнего Иртыша. Дис. … канд. биол. наук. М.: ИПЭЭ РАН, 2013. 158 с.
  7. Геология. Учеб. пособие / Под ред. С.С. Бондаренко. М.: Изд-во МГОУ, 2004. 243 с.
  8. Государственная геологическая карта РФ масштаба 1:200000, листов Р-35-XXΙV, P-36-XΙX. 2004.
  9. Дорохов Д.В. Абиотическое картирование донных ландшафтов Балтийского моря в целях пространственного планирования и морского природопользования // Морские исследования и образование (MARESEDU) – 2022. Тр. XI Международ. науч.-практ. конф. Т. I (IV). Тверь: ПолиПРЕСС, 2022. С. 56–59.
  10. Дорохов Д.В. Ландшафтно-экологическое районирование субаквальных комплексов юго-восточной части Балтийского моря. Дис. … канд. геогр. наук. Калининград: БФУ, 2018. 174 с.
  11. Дудакова Д.С., Анохин В.М., Дудаков М.О. Донные ландшафты Ладожского озера // Современное состояние и проблемы антропогенной трансформации экосистемы Ладожского озера в условиях изменяющегося климата. СПб.: Ладожская монография, 2021. С. 136–146.
  12. Дудакова Д.С., Анохин В.М., Поздняков Ш.Р., Дудаков М.О., Юдин С.Н. Подводные ландшафты островов Мантсинсаари и Лункулансаари в зоне рифейских поднятий в восточной части Ладожского озера // Изв. РАН. Сер. географическая. 2021. Т. 85. № 3. С. 433–445.
  13. Дудакова Д.С., Дудаков М.О., Анохин В.М. Опыт применения глубоководного телеуправляемого аппарата для изучения подводных ландшафтов Ладожского озера // Рос. журн. приклад. экологии. 2018. № 4 (16). C. 51–55.
  14. Дудакова Д.С., Юдин С.Н. Цифровая модель подводных ландшафтов Ладожского озера как источник интегрированной информации о состоянии дна // Геоморфология. 2022. Т. 53. № 2. С. 13–26.
  15. Дуленин А.А., Дуленина П.А., Коцюк Д.В., Свиридов В.В. Опыт и перспективы использования малых беспилотных летательных аппаратов в морских прибрежных биологических исследованиях // Тр. ВНИРО. 2021. Т. 185. С. 134–151.
  16. Дуленин А.А., Кудревский О.А. Использование легкого телеуправляемого необитаемого подводного аппарата для морских прибрежных гидробиологических исследований // Вестн. КамчатГТУ. 2019. № 48. С. 6–17.
  17. Жариков В.В., Базаров К.Ю., Егидарев Е.Г. Использование данных дистанционного зондирования при картографировании подводных ландшафтов бухты Средней (залив Петра Великого, Японское море) // География и природ. ресурсы. 2017. № 2. С. 190–198.
  18. Каевицер В.И., Кривцов А.П., Смольянинов И.В., Элбакидзе А.В. Опыт проведения исследования дна и донных отложений Арктических морей гидролокационными комплексами с Л Ч М зондирующими сигналами // Изв. ЮФУ. Техн. науки. 2017. С. 6–15.
  19. Каплин П.А., Леонтьев О.К., Лукьянова С.А., Никифоров Л.Г. Берега. М.: Мысль, 1991. 479 с.
  20. Козловский В.В., Симакова У.В., Папунов В.Г., Федорович В.С., Терехина Я.Е., Куликова Д.С., Галаев В.Е., Шабалин Н.В., Колючкина Г.А., Семин В.Л., Любимов И.В., Тимофеев В.А., Мокиевский В.О. Классификация и картографирование донных биотопов государственного природного заповедника Утриш // Моря России: исследования береговой и шельфовой зон. Тезисы докл. Всерос. науч. конф. (XXVIII береговая конф.). Севастополь: Морской гидрофиз. ин-т РАН, 2020. С. 413–414.
  21. Колосов К.В. Многоцелевой эхолот-гидролокатор: решение задач съемки рельефа, поиска и классификации в прибрежной зоне. Дис. … канд. техн. наук. М.: СПбГМТУ, 2006. 102 с.
  22. Кудрявцев В.И. Гидроакустика рыбохозяйственная. М.: ВНИРО, 2018. 460 с.
  23. Леонтьев О.К., Рычагов Г.И. Общая геоморфология. М.: Высш. шк., 1979. 287 с.
  24. Литоральная зона Ладожского озера / Под ред. Е.А. Курашова. СПб.: Нестор-История, 2011. 416 с.
  25. Митина Н.Н. Геоэкологические исследования ландшафтов морских мелководий. М.: Наука, 2005. 197 с.
  26. Митина Н.Н. Принципы классификации подводных ландшафтов морских мелководий // Новые методы и результаты исследований ландшафтов в Европе, Центральной Азии и Сибири (в пяти томах). Т. 2. Изучение и мониторинг процессов в почвах и водных объектах / Под ред. В.Г. Сычева, Л. Мюллера. М.: ВНИИ агрохимии, 2018. С. 447–452.
  27. Мокиевский В.О., Спиридонов В.А., Токарев М.Ю., Добрынин Д.В. Современные дистанционные методы в изучении морских донных сообществ и ландшафтов прибрежной зоны // Комплексные исследования подводных ландшафтов в Белом море с применением дистанционных методов. Тр. Беломорской биостанции МГУ. Т. 11. М.: Тов-во науч. изд. КМК, 2012. С. 6–21.
  28. Навигационные карты Главного управления навигации и океанографии Министерства обороны СССР. Л. 26. Карта 28075. СПб.: УНиО МО РФ, 1991.
  29. Науменко М.А. Анализ морфометрических характеристик подводного рельефа Ладожского озера на основе цифровой модели // Изв. РАН. Сер. геогр. 2013. № 1. С. 62–72.
  30. Неевин И.А., Буданов Л.М., Сергеев А.Ю., Рябчук Д.В., Жамойда В.А., Дронь О.В. Геолого-геофизические методы как источник базовой информации для последующих биологических исследований и картирования подводных ландшафтов // Регион. экология. 2015. № 3 (38); 4 (39). С. 5–19.
  31. Нестеров Н.А., Гузиватый В.В., Науменко М.А. Гидролокационный мониторинг донных объектов // Всерос. конф. по крупным внутренним водоемам (V Ладожский симпоз.). Сб. науч. тр. конф. СПб.: Лема, 2016. С. 287–293.
  32. Петров К.М. Биогеография океана. М.: Акад. проект, 2008. 323 с.
  33. Петров К.М. Концепция подводного ландшафта // Изв. Русского геогр. об-ва. 2020. T. 152. № 3. С. 3–16.
  34. Подводные ландшафты Байкала / Под ред. Е.Б. Карабанова. Новосибирск: Наука, 1990. 183 с.
  35. Распопов И.М., Рычкова М.А., Стальмакова Г.А. Гидробиологическая характеристика заливов западной части шхерного района Ладожского озера, пригодных для развития водоплавающей птицы // Биологические ресурсы Ладожского озера (зоология). Л.: Наука, 1968. С. 71–104.
  36. Римский-Корсаков Н.А. Технология исследования дна акваторий и подводных объектов гидролокационными методами. Дис. … докт. техн. наук. М.: Ин-т океанологии РАН, 2011.
  37. Русанов А.Г. Высшая водная растительность // Современное состояние и проблемы антропогенной трансформации экосистемы Ладожского озера в условиях изменяющегося климата. М.: Ладожская монография, 2021. С. 316–322.
  38. Рыбалко А.Е., Токарев М.Ю., Терехина Я.Е., Локтев А.С., Миронюк С.Г., Росляков А.Г., Щербаков В.А., Колюбакин А.А. Использование геофизических методов для решения широкого круга задач геоэкологии морей и крупных озер // Материалы 17-й науч.-практ. конф. и выставки “Инженерная и рудная геофизика 2021”. Геленджик, 2021. М.: ЕАГЕ “Геомодель”, 2021. 8 с.
  39. Сивков В.В., Дорохов Д.В., Дорохова Е.В., Жамойда В.А., Рябчук Д.В., Сергеев А.Ю. Абиотический подход к картированию донных ландшафтов в российских секторах Балтийского моря // Регион. экология. 2014. № 1–2 (35). С. 156–165.
  40. Степанова А.Б., Воякина Е.Ю., Бабин А.В., Зуева Н.В., Зуев Ю.А. Результаты исследований прибрежной зоны Ладожского озера в районе Валаамского архипелага (1998–2019 гг.) в РГГМУ // Гидрометеорология и экология. 2020. № 60. С. 325–350.
  41. Тахтеев В.В. Байкаловедение. Материалы к семинарским занятиям. Учеб. пособие. Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та, 2000. 104 с.
  42. Ткаченко К.С. Использование аэрокосмической съемки в гидробиологических исследованиях // Изв. Самарского НЦ РАН. 2012. Т. 14. № 1. С. 15–31.
  43. Brissette M.B., Clarke J.E. Side scan versus mutibeam echosounder object detection: a comparative analysis // The Int. Hydrographic Rev. 2015. V. 76. I. 2. 11 p.
  44. Che Hasan R., Ierodiaconou D., Laurenson L., Schimel A. Integrating multibeam backscatter angular response, mosaic and bathymetry data for benthic habitat mapping // LoS ONE. 2014. V. 9. I. 5. P. 1–14.
  45. Cochrane G.R., Lafferty K.D. Use of acoustic classification of side-scan sonar data for mapping benthic habitat in the Northern Channel Islands, California // Continental Shelf Res. 2002. V. 22. P. 683–690.
  46. Fish J.P., Carr H.A. Sound underwater images. A guide to the generation and interpretation of side-scan sonar data. Orleans: Lower Cape Publ., 1990. 188 p.
  47. Foster G., Walker B.K., Riegl B.M. Interpretation of Single-Beam Acoustic Backscatter Using Lidar-Derived Topographic Complexity and Benthic Habitat Classifications in a Coral Reef Environment // J. Coastal Res. 2009. V. 25. № 6. Supplement. SPECIAL ISSUE № 53. Coastal Applications of Airborne Lidar Remote Sensing (FALL 2009). P. 16–26.
  48. Harris P.T., Baker E.K. Seafloor Geomorphology as Benthic habitat: GEOHAB Atlas of seafloor geomorphologic features and benthic habitats – synthesis and lessons learned // GEOHAB Atlas of seafloor geomorphologic features and benthic habitats (First edition). Elsevier, 2012. 871 p.
  49. https://yandex.ru/maps/?l=sat&ll=30.321331%2C61.379745&z=13
  50. Kaeser A.J., Litts T.L. An illustrated guide to low-cost, side-scan sonar habitat Version 1.0. April 2013. 309 p.
  51. Kenny A.J., Cato I., Desprez M., Fader G., Schuttenhelm R., Stolk A., Side J. An overview of seabed mapping technologies in the context of marine habitat classification // ICES J. Marine Sci. 2003. V. 60. I. 2. P. 411–418.
  52. Quintino V. Benthic biotopes remote sensing using acoustics // J. Experimental Marine Biol. Ecol. 2003. V. 285; 286 (4). P. 339–353.
  53. Savini A. Side-Scan Sonar as a Tool for Seafloor Imagery: Examples from the Mediterranean Continental Margin // Sonar Systems / Ed. N.Z. Kolev. 2011. P. 299–322.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Location of the investigated Haukaisenlahti Bay, Kuhka Island.

Download (303KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. An excerpt from the State Geological Map of the Russian Federation, scale 1:200000, sheets P-35-XXΙV, P-36-XΙX.

Download (265KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Ground rock outcrops of the western (a), eastern (b) and sandy beach of the southern (c) side of Haukaisenlahti Bay, Kuhka Island.

Download (311KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Map of the depths of the north-eastern and eastern parts of Kuhka Island [28].

Download (196KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. An example of a profile obtained from echo sounding using a high-frequency sensor.

Download (202KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Identification of lithological and facies differences using side-scan radar images.

Download (458KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Lithological structure of different parts of Haukaisenlahti Bay based on the results of echo sounder and side-scan locator research: a – rocky belts near rocky outcrops; b – silty bottom with organic matter.

Download (589KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Maps of depths (a) and slope steepness (b) of Haukaisenlahti Bay, Kuhka Island based on the results of echo sounding (echo sounding profiles are highlighted with red lines in (a). 1 – Lumivarsky biotite-gneiss subcomplex of the Lakhdenpohsky metamorphic complex (gsK1-2lm); 2 – Priozersk tonalite complex (pgK2pr).

Download (520KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. Appearance of the bottom surface with different types of bottom sediments presented in the studied bay. 1 – coarse-grained sediments (ranging in size from large boulders to gravel and pebbles); 2 – dense rock surfaces; 3 – inequigranular washed sands subjected to wave action with pronounced ripple marks; 4 – areas with spots of dense clay; 5 – siltstones; 6 – siltstones.

Download (386KB)
Indexing metadata
11. Fig. 10. Elements of biota and its traces in the landscapes and traces of its life activity on various lithological varieties: 1 – periphyton fouling with gastropods; 2 – accumulations of algal aggregates on the bottom; 3 – large bivalves of the Unionidae family; 4 – mysids; 5 – traces of mollusks.

Download (268KB)
Indexing metadata
12. Fig. 11. Classification of different types of soil based on low-frequency echo sounder sensor readings.

Download (356KB)
Indexing metadata
13. Fig. 12. Bathymetric 3D model of landscape facies of Haukaisenlahti Bay, Kuhka Island.

Download (498KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies