Orlenko T. Remote geoecological monitoring technique for landslide processes: an example of the right bank of the Kaniv Reservoir

Українська версія

Thesis for the degree of Doctor of Philosophy (PhD)

State registration number

0824U001270

Thesis Registration Form

0824U001270.pdf

Applicant for

Specialization

  • 103 - Науки про Землю**

07-05-2024

Specialized Academic Board

ДФ 005

State Institution "Scientific Center for Aerospace Research of the Earth of the Institute of Geological Sciences of the National Academy of Sciences of Ukraine"

Essay

Landslides on the banks of reservoirs can be caused by overwetting of the soil by rain and snow, slope wash, climate change and overtime-anthropogenic influence. The activation of landslides depends on the intensity of the destruction of soil cover. Landslides are often caused by the lack of vegetation and changes in the region's topography. The volume of soil mas in a landslide can range from several hundred to thousands of cubic meters, and the speed varies from several meters per year to several meters per second. The right-bank slopes of the Dnipro River valley and the slopes of the right-hand tributaries, sides of streams and ravines are the most prone to landslides. The activation of gravity processes, which began in the second half of the 20th century in the Kaniv region (now the territory of the Rzhyshchiv United Territorial Community of the Kyiv Region), was caused, among other things, by an artificial change in the hydrological regime of the Dnipro River, intensive slopes development and the construction of relevant communications. The thesis aims to increase the efficiency and reliability of forecasting the occurrence of new or intensified stabilised coastal landslides by developing a technique for remote geoecological monitoring of landslide-prone areas. It creates a forecasting algorithm based on a comprehensive analysis of radar interferometry data, optical images of the Earth, and terrestrial climatological, lithological, and landscape data. This thesis analyzes scientifically based conclusions on the influence of geological and geophysical factors on landslide activation, biophysical factors, and the influence of climatic change. High-level soil moisture on landslide processes was carried out; it is shown how it is possible to fix areas of increased susceptibility to landslides. The technique of remote geoecological monitoring of landslide processes is based on these theoretical and practical results. Monitoring vertical displacements of the Earth's surface on the right bank of the Kaniv Reservoir in the Vytachiv-Stajky region, conducted using the differential radar interferometry (DinSAR) technique, has yielded significant results. Over the spring of 2015 to 2023, we successfully mapped active landslide-prone areas. Importantly, our findings have shown a high level of correlation with the data obtained by previous researchers, further validating the results of this study. This confirms the presence of active displacement zones on the right bank of the Kaniv Reservoir, a crucial discovery in landslide processes. Scientific novelty Remote geoecological monitoring technique for landslide processes was developed for the first time based on radar interferometry data and the analysis of geological, geomorphological, and biophysical factors. This technique differs from the known ones by a new quantitative ranking of landslide hazard factors and provides more reliable and prompt detection and mapping of landslide processes. For the first time, a landslide susceptibility map of the territory of the right bank of the Kaniv Reservoir within the boundaries of the Rzhyshchiv United Territorial Community of the Kyiv Region in the Vytachiv-Stajky region was created, which is based on the determination of the localisation of active landslide regions based on the results of a complex analysis of radar interferometry data, optical remote sensing data, geological, geomorphological and biophysical features of the landscape, which allowed to identify and confirm additional, previously unmapped landslide-prone areas by field research. The local landslide hazard prediction technique was further developed, which made it possible to consider additional signs of these processes, identify potentially active landslide areas within the study area based on modern remote sensing data methods, and propose preventive measures. According to thesis materials 13 works were published, in particular: 1 chapter in a monograph (indexed in the Web of Science database); articles in scientific publications included on the date of publication in the List of scientific specialized publications of Ukraine 5 (of which 2 are indexed in the Web of Science and Scopus databases); 7 in collections and abstracts of reports of domestic and international conferences, of which 7 are international, indexed in the Scopus database. In addition, 5 materials from all Ukrainian and international conferences (in Ukraine) are presented as materials for the approbation of the results obtained in the dissertation work. Keywords: landslides, remote sensing data, radar interferometry, landslide susceptibility mapping.

Read more

Research papers

Орленко Т. (2023) Моніторинг вертикальних зміщень земної поверхні правобережжя Канівського водосховища. Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Геологія, 4(103), 5-13. http://doi.org/10.17721/1728-2713.103.01

Орленко Т. (2023) Методика дистанційного моніторингу вертикальних зміщень земної поверхні за даними радарної інтерферометрії. Український журнал дистанційного зондування Землі, 10(3), 16– 20. https://doi.org/10.36023/ujrs.2023.10.3.247

Орленко Т.А., Седлерова О.В., Лубський М.С., Голубов С.І., Хижняк А.В. (2023) Картування зсувонебезпечних районів із застосуванням методу аналізу ієрархій на прикладі правобережжя Канівського водосховища. Український журнал дистанційного зондування Землі, 10(4), 17- 21. https://doi.org/10.36023/ujrs.2023.10.4.251 (Особистий внесок: обробка та аналіз дистанційних даних, підготовка топографічних, морфометричних та літологічних даних, застосування геоінформаційних методів дослідження, проведення експериментальних досліджень).

Лялько В.І., Дугін С.С., Сибірцева О.М., Дорофей Є.М., Голубов С.І., Орленко Т.А. (2023) Про можливості визначення ознак торфовищ з використанням даних дистанційного зондування Землі. Геологічний журнал. 4 (385), 61–78. https://doi.org/10.30836/igs.1025-6814.2023.4.288929 (Особистий внесок: розрахунок вегетаційних індексів для ділянки дослідження за супутниковими даними, з використанням хмарного сервісу Google Earth Engine).

Лубський М. С., Орленко Т. А., Пєстова І. О., Андреєв А. А., Лисенко А. Р. (2023) Оцінка індикаторів опустелювання регіону Олешківські піски за довготривалими часовими рядами даних супутникового знімання Landsat. Український журнал дистанційного зондування Землі, 10(1), 17– 28. https://doi.org/10.36023/ujrs.2023.10.1.229 (Особистий внесок: відбір індикаторів вологи земного покриву, опис доцільності застосування даних дистанційного зондування Землі, розрахунок вегетаційних та водних індексів, побудова картографічного матеріалу, статистична оборка даних).

Kril, T. and Orlenko, T. (2022) Surface Dynamics Assessment as a landslide hazard factor by Remote Sensing Data. Conference Proceedings 16th International Conference Monitoring of Geological, Nov 2022, Volume 2022, 1 – 5. https://doi.org/10.3997/2214-4609.2022580246 (Особистий внесок: оцифрування картографічних матеріалів геологічного стану території, дешифрування та картування ділянок зсувів ґрунтових товщ, побудова карто-схеми вертикальних зміщень)

Orlenko, T., Tomchenko, O., Lischenko, L., Sedlerova, O. (2023) Landslide Hazard Assessment Using Radar Data in the Staiky, Rzhyshchiv Urban Hromada Ukraine. Conference Proceedings Fourth EAGE Workshop on Assessment of Landslide Hazardsand impact on communities, Sep 2023, Volume 2023, 1 – 5. https://doi.org/10.3997/2214-4609.2023500027 (Особистий внесок: оброблення та аналіз отриманих результатів даних дистанційного зондування, у тому числі радарної інтерферометричної зйомки, розрахунок та створення карто-схеми зсувів)

Piestova, I., Dugin, S., Orlenko, T. and Svideniuk, M. (2020) Assessing and forecasting landslide hazards of the Right Bank of the Kanev reservoir based on radar remote sensing data with corner reflectors using. Conference Proceedings, XIV International Scientific Conference “Monitoring of Geological Processes and Ecological Condition of the Environment”, Nov 2020, Volume 2020, 1 – 5. https://doi.org/10.3997/2214-4609.202056082 (Особистий внесок: інтерпретація результатів польових досліджень, опис геологічного стану досліджуваної ділянки, написання висновків)

Lubskyi, M., Orlenko, T., Piestova, I., Lysenko, A., Andreiev, A. et al. (2022) Using Landsat satellite time series for desertification processes mapping: Case study for Oleshky sands, Ukraine. Conference Proceedings 16th International Conference Monitoring of Geological, Nov 2022, Volume 2022, 1 – 5. https://doi.org/10.3997/2214-4609.2022580194 (Особистий внесок: відбір індикаторів вологи земного покриву, розрахунок вегетаційних та водних індексів, побудова картографічного матеріалу)

Yelistratova, L., Apostolov, A., Romanciuc, I., Orlenko, T., Tymchyshyn, M. et al. (2021) Application of remote sensing data for detection the landslide areas in Ukraine, Conference Proceedings Third EAGE Workshop on Assessment of Landslide Hazards and Impact on Communities, Sep 2021, Volume 2021, p.1 – 5. https://doi.org/10.3997/2214-4609.20215k1017 (Особистий внесок – обробка супутникових даних, застосування методики радарної інтерферометрії)

Khodorovskyi, A.Y., Apostolov, A.A., Yelistratova, L.A., Orlenko, T.A. (2023) Study on Irrigated and Nonirrigated Lands in Ukraine Under Climate Change Based on Remote Sensing Data. In: Pande, C.B., Moharir, K.N., Singh, S.K., Pham, Q.B., Elbeltagi, A. (eds) Climate Change Impacts on Natural Resources, Ecosystems and Agricultural Systems. Springer Climate. Springer, Cham, 391–411. https://doi.org/10.1007/978-3-031-19059-9_15 (Особистий внесок: обробка супутникових даних, застосування методики радарної інтерферометрії, побудова картографічного матеріалу).

Alexander Apostolov, Lesya Yelistratova, Artur Hodorovsky, Tetiana Orlenko, Maksym Tymchyshyn (2023) Geo-ecological consequences of the closure of coal mines of Donbas (based on radio-location satellite surveying materials), SGEM International Multidisciplinary Scientific GeoConference EXPO Conference Proceedings. 23(2.1), 1-8. https://doi.org/10.5593/sgem2023/2.1/s10.37 (Особистий внесок: розрахунок радарної інтерферометрії за даними супутника Sentinel-1, формування результуючої карти зміщень земної поверхні).

Khodorovskyi, A. Y., Apostolov, A. A., Yelistratova, L. A., Orlenko, T. A. (2023) Satellite-based technology assessing Ukraine’s ecology under the War. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1254(1), 012115, 1-10. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1254/1/012115 (Особистий внесок: побудова картографічного матеріалу).

Орленко Т.А., Гусєва А.В. (2019) Лінеаментний аналіз території в межах функціонування гірничовидобувного підприємства з використанням даних ДЗЗ. Ідеї та інновації в системі наук про Землю. Матеріали VIII Всеукраїнської молодіжної наукової конференції, Київ, 10-12 квітня 2019 р., 56-57. Retrieved from: http://gc.igs-nas.org.ua/wp-content/uploads/2019/04/ZB_2019.pdf (Особистий внесок: автор ідеї, застосування методики лінеаментного аналізу, побудова картографічного матеріалу, тематична інтерпретація отриманих результатів).

Orlenko T.A. (2020) Landslide detection and mapping by geological and remote sensing data. Cучасні проблеми гірничої геології та геоекології: Міжнародна наукова конференція, Київ, 2020, 71-72. Retrieved from: https://www.facebook.com/photo/?fbid=108011581181107&set=pcb.108011374514461

Орленко Т.А. (2020) Дослiдження зсувних процесiв правобережжя Канiвського водосховища. XXII Мiжнародна наукова конференцiя Астрономiчна школа молодих вчених, Україна, Київ. 1, 50-51. Retrieved from: http://astro.nau.edu.ua/uk/school/2020.html

Орленко Т.А. (2021) Супутниковий моніторинг зсувної активності Правобережежя Канівського водосховища. Екологічна безпека держави: ХV Всеукраїнська науково-практична конференція молодих учених і студентів, 1, 85-86. Retrieved from: https://febit.nau.edu.ua/kafedry/kafedra-ekolohii/vseukrainska-naukovo-praktychna-konferentsiia-molodykh-uchenykh-i-studentiv-ekolohichna-bezpeka-derzhavy/

Orlenko T.A. (2022) Використання супутникової радіолокаційної інтерферометрії для оцінки небезпеки зсувної активності. Ідеї та новації в системі наук про Землю: Збірник матеріалів IX Всеукраїнської молодіжної наукової конференції, Київ, 50-51. Retrieved from: http://gc.igs-nas.org.ua

Read more

Files

Sign_FINAL_Diss_Orlenko_UK.pdf

autoreferat-Sign_FINAL_Annotation_UK.pdf

Similar theses

0824U001344

Kyryliuk Mykola O.

Geoinformation mapping of the nature reserve fund of Ukraine

0824U001057

Stanislav Ostapenko

Local development of hromadas of the Cherkasy oblast in conditions of decentralization

0824U000946

Eduard Chornyi

Scientific and practical principles of forecasting the parameters of reservoir hydrocarbon systems of the Precarpathian depression

0824U000925

Anastasiia A. Shevtsova

Palaeolithic sites of Podillya as complex monuments of nature and society and their protection.

0824U000486

Volodymyr Hulko

Geochronology and nature of charnockitoids of the Upper Pobuzhja