litosphereЛитосфераLITHOSPHERE (Russia)1681-90042500-302XA.N. Zavaritsky Institute of Geology and Geochemistry10.24930/1681-9004-2025-25-6-1404-1415OBJZBRlitosphere-2421Research ArticleСтатьиArticlesИнтеграция радиолокационных и оптических данных Sentinel для мониторинга и анализа паводков на примере катастрофических наводнений 2019 года в городе ТулунIntegration of Sentinel radar and optical data for monitoring and analysis of floods on the example of the catastrophic floods of 2019 in TulunЮрьевА. А.YuryevA. A.

664033; ул. Лермонтова, 128; 664033; ул. Улан-Баторская, 1; Иркутск

Anton A. Yuryev

664033; 128 Lermontov st.; 664033; 1 Ulan-Batorskaya st.; Irkutsk

antonyrevgeo@mail.ruДушкинЕ. П.DushkinE. P.

664033; ул. Лермонтова, 128; Иркутск

Egor P. Dushkin

664033; 128 Lermontov st.; Irkutsk

РыбченкоА. А.RybchenkoA. A.

664033; ул. Лермонтова, 128; 664033; ул. Улан-Баторская, 1; Иркутск

Artem A. Rybchenko

664033; 128 Lermontov st.; 664033; 1 Ulan-Batorskaya st.; Irkutsk

Институт земной коры СО РАН; Институт географии имени В.Б. Сочавы СО РАНРоссияInstitute of the Earth’s Crust, SB RAS; V.B. Sochava Institute of Geography, SB RASRussian FederationИнститут земной коры СО РАНРоссияInstitute of the Earth’s Crust, SB RASRussian Federation20252612202525614041415Copyright © Юрьев А.А., Душкин Е.П., Рыбченко А.А., 20252025Юрьев А.А., Душкин Е.П., Рыбченко А.А.Yuryev A.A., Dushkin E.P., Rybchenko A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.lithosphere.ru/jour/article/view/2421   Объект исследования

   Объект исследования. Город Тулун в Иркутской области, где произошли разрушительные наводнения в 2019 г., нанеся значительный ущерб инфраструктуре и населению.

   Цель

   Цель. Разработка и апробация методики интеграции данных со спутников Sentinel-1 и -2 для эффективного мониторинга паводков, анализа их динамики.

   Материалы и методы

   Материалы и методы. Использовались снимки радиолокационных спутников Sentinel-1 и оптических спутников Sentinel-2. Обработка данных выполнялась через SNAP и Global Mapper, она включала геометрическую коррекцию, фильтрацию и интеграцию данных. Акцент сделан на временную синхронизацию, унификацию разрешения и методы взвешенного суммирования.

   Результаты

   Результаты. Исследование выявило значительные изменения в динамике площади водного зеркала с 2017 по 2024 гг., особенно в 2019 г. Площадь варьировалась от 3.252 до 12.018 км2, среднее значение составило 4.645 км2. Интеграция данных существенно повысила точность мониторинга.

   Выводы

   Выводы. Интеграция данных Sentinel-1 и -2 позволила улучшить точность оценки масштабов наводнений, подчеркнув важность комплексного подхода. Результаты могут быть использованы для совершенствования стратегий управления рисками и разработки мер по снижению ущерба, а также для обеспечения более полной и надежной информацией при принятии решений.

   Research subject

   Research subject. In 2019, the city of Tulun in the Irkutsk Oblast experienced devastating floods, causing significant damage to infrastructure and the population. Detailed analysis and monitoring are required.

   Aim

   Aim. Development and testing of a methodology for integrating data from Sentinel-1 and 2 satellites for effective flood monitoring, analysis of their dynamics, and assessment of suitability for identifying flooded areas.

   Materials and methods

   Materials and methods. Images from Sentinel-1 radar satellites and Sentinel-2 optical satellites were used. Data processing was carried out using SNAP and Global Mapper, including geometric correction, filtering, and data integration. Emphasis was placed on temporal synchronization, spatial resolution unification, and weighted summation methods.

   Results

   Results. The study revealed significant changes in the dynamics of the water surface area from 2017 to 2024, especially in 2019. The flooded area ranged from 3.252 to 12.018 km2, with an average value of 4.645 km2. Data integration significantly enhanced monitoring accuracy.

   Conclusions

   Conclusions. The integration of Sentinel-1 and Sentinel-2 data improved the accuracy of flood scale assessments, highlighting the importance of a comprehensive approach. The results can be used to improve risk management strategies and develop damage reduction measures, as well as to provide more complete and reliable information for decision-making.

дистанционное зондированиеспутниковый мониторингкатастрофический паводокТулунSentinel-1Sentinel-2remote sensingsatellite monitoringcatastrophic floodTulunSentinel-1Sentinel-2Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда, проект № 24-27-20059, грант Иркутской области № 30-2025-004510The study was funded by the Russian Science Foundation, project No. 24-27-20059, and the Irkutsk Region, grant No. 30-2025-004510ReferencesВоронова А.Е., Рублев И.В., Соловьева И.А., Панов Д.Ю., Гордеева О.С., Батанов Д.В., Завьялова Д.Ю., Косторная А.А. (2020) Спутниковый мониторинг экстремального наводнения в Иркутской области 2019 года. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, 17(1), 263-266.Drusch M., Del Bello U., Carlier S., Colin O., Fernandez V., Gascon F., Hoersch B., Isola C., Laberinti P., Martimort P., Meygret A., Spoto F., Sy O., Marchese F., Bargellini P. (2012) Sentinel-2: ESA’s Optical High-Resolution Mission for GMES Operational Services. Remote Sens. Environ., 120, 25-36.Георгиевский В.Ю., Грек Е.А., Лобанова А.Г., Молчанова Т.Г. (2020) Условия формирования катастрофического паводка 2019 года на реке Ие и оценка его характеристик. География и природн. ресурсы, (4), 86-94.Dugarova G.B. (2021) Analysis and evaluation of flood impact in Tulun (Irkutsk region). ECO, (1), 130-150. (In Russ.)Дугарова Г.Б. (2021) Анализ и оценка последствий наводнения в г. Тулуне (Иркутская область). ЭКО, (1), 130-150.Fernandez H.M., Granja-Martins F., Dziuba O., Pereira D.A.B., Isidoro J.M.G.P. (2023) Comparison of Ratioing and RCNA Methods in the Detection of Flooded Areas Using Sentinel 2 Imagery (Case Study: Tulun, Russia). Sustainability, 15, 10233-10248.Кичигина Н.В. (2020) Опасность паводочных наводнений в бассейнах левых притоков Ангары. География и природн. ресурсы, 41(4), 45-55.Georgievskii V.Yu., Greck E.A., Lobanova A.G., Molchanova T.G. (2020) Formation conditions for the catastrophic flood of 2019 on the Iya river and assessment of its characteristics. Geografiya i Prirodn. Resursy, (4), 86-94. (In Russ.)Макарьева О.М., Нестерова Н.В., Федорова А.Д., Шихов А.Н., Виноградова Т.А. (2020) Моделирование разрушительных паводков летом 2019 г. на реке Ие (Иркутская область). География и природн. ресурсы, (4), 66-76.Kichigina N.V. (2020) Flood hazard within the basins of the left tributaries of the Angara. Geografiya i Prirodn. Resursy, 41(4), 45-55. (In Russ.)Мотовилов Ю.Г., Гельфан А.Н., Полянин В.О. (2021) Катастрофические паводки в бассейне Ангары в 2019 году: моделирование условий формирования и водного режима рек. Изв. РАН. Сер. геогр., 85(2), 302-316.Makar’eva O.M., Nesterova N.V., Fedorova A.D., Shikhov A.N., Vinogradova Т.А. (2020) Modeling of the summer 2019 disastrous floods on the Iya river (Irkutsk oblast). Geografiya i Prirodn. Resursy, (4), 66-76. (In Russ.)Плотникова М.А., Хлебникова Е.П. (2020) Исследование методов выявления изменений территорий по разновременным космическим изображениям. Интерэкспо Гео-Сибирь, 6(2), 48-58.Motovilov Yu.G., Gel’fan A.N., Polyanin V.O. (2021) Сatastrophic floods in the Angara river basin in 2019: modeling the conditionsof formation and water regime of rivers. Izv. RAN. Ser. geogr., 85(2), 302-316. (In Russ.)Прошин А.А., Лупян Е.А., Балашов И.В., Кашницкий А.В., Бурцев М.А. (2016) Создание унифицированной системы ведения архивов спутниковых данных, предназначенной для построения современных систем дистанционного мониторинга. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, 13(3), 9-27.Nagler T., Rott H., Hetzenecker M., Wuite J., Potin P. (2015) The Sentinel-1 Mission: New Opportunities for Ice Sheet Observations. Remote Sens., 7(7), 9371-9389.Решетило Н.С., Хлебникова Е.П. (2021) Возможность использования данных дистанционного зондирования при мониторинге водных объектов. Интерэкспо ГЕО-Сибирь, 6, 248-255.Opekunova M.Y., Kichigina N.V., Rybchenko A.A., Silaev A.V. (2023) Channel Deformations and Hazardous Processes of the Left-Bank Tributaries of The Angara River (Eastern Siberia). Water, 15(2), 291-312.Рунова Е.М., Степанова О.А. (2024) Анализ динамики вегетационного индекса зеленых насаждений городов Иркутской области в период вегетационной активности. J. Agricult. Environ., 1(41). doi: 10.23649/JAE.2024.41.11Phiri D., Simwanda M., Salekin S., Nyirenda V.R., Murayama Y., Ranagalage M. (2020) Sentinel-2 Data for Land Cover/Use Mapping: A Review. Remote Sens., 12(14), 2291-2326.Шаликовский А.В., Лепихин А.П., Тиунов А.А., Курганович К.А., Морозов М.Г. (2019) Наводнения в Иркутской области 2019 года. Водн. хоз-во России, (6), 48-65.Plotnikova M.A., Khlebnikova E.P. (2020) Study of methods for identifying territorial changes by multi-time satellite images. Interexpo GEO-Siberia, 6(2), 48-58. (In Russ.)Drusch M., Del Bello U., Carlier S., Colin O., Fernandez V., Gascon F., Hoersch B., Isola C., Laberinti P., Martimort P., Meygret A., Spoto F., Sy O., Marchese F., Bargellini P. (2012) Sentinel-2: ESA’s Optical High-Resolution Mission for GMES Operational Services. Remote Sens. Environ., 120, 25-36.Potin P., Rosich B., Grimont P., Miranda N., Shurmer I., O’Connell A., Torres R., Krassenburg M. (2016) Sentinel-1 Mission Status. Proc. of EUSAR 2016: 11<sup>th</sup> European Conference on Synthetic Aperture Radar. Hamburg, Germany, 1-6.Fernandez H.M., Granja-Martins F., Dziuba O., Pereira D.A.B., Isidoro J.M.G.P. (2023) Comparison of Ratioing and RCNA Methods in the Detection of Flooded Areas Using Sentinel 2 Imagery (Case Study: Tulun, Russia). Sustainability, 15, 10233-10248.Proshin A.A., Loupian E.A., Balashov I.V., Kashnitskiy A.V., Burtsev M.A. (2016) Unified satellite data archive management platform for remote monitoring systems development. Sovremennye Problemy Distantsionnogo Zondirovaniya Zemli iz Kosmosa, 13(3), 9-27. (In Russ.)Nagler T., Rott H., Hetzenecker M., Wuite J., Potin P. (2015) The Sentinel-1 Mission: New Opportunities for Ice Sheet Observations. Remote Sens., 7(7), 9371-9389.Reshetilo N.S., Khlebnikova E.P. (2021) Possibility of using remote sensing data for monitoring water objects. Interexpo GEO-Siberia, 6, 248-255. (In Russ.)Opekunova M.Y., Kichigina N.V., Rybchenko A.A., Silaev A.V. (2023) Channel Deformations and Hazardous Processes of the Left-Bank Tributaries of The Angara River (Eastern Siberia). Water, 15(2), 291-312.Runova Y.M., Stepanova O.A. (2024) An analysis of the dynamics of the vegetation index of green spaces in Irkutsk region cities during the period of vegetation activity. J. Agricult. Environ., 1(41). (In Russ.) doi: 10.23649/JAE.2024.41.11Phiri D., Simwanda M., Salekin S., Nyirenda V.R., Murayama Y., Ranagalage M. (2020) Sentinel-2 Data for Land Cover/Use Mapping: A Review. Remote Sens., 12(14), 2291-2326.Shalikovskii A.V., Lepikhin A.P., Tiunov A.A., Kurganovich K.A., Morozov M.G. (2019) The 2019 Floods in Irkutsk Region. Vodnoe Khozyaistvo Rossii, (6), 48-65. (In Russ.)Potin P., Rosich B., Grimont P., Miranda N., Shurmer I., O’Connell A., Torres R., Krassenburg M. (2016) Sentinel-1 Mission Status. Proc. of EUSAR 2016: 11th European Conference on Synthetic Aperture Radar. Hamburg, Germany, 1-6.Torres R., Snoeij P., Geudtner D., Bibby D., Davidson M., Attema E., Potin P., Rommen B., Floury N., Brown M., Traver I.N., Deghaye P., Duesmann B., Rosich B., Miranda N., Bruno C., L’Abbate M., Croci R., Pietropaolo A., Huchler M., Rostan F. (2012) GMES Sentinel-1 mission. Remote Sens. Environ., 120, 9-24.Torres R., Snoeij P., Geudtner D., Bibby D., Davidson M., Attema E., Potin P., Rommen B., Floury N., Brown M., Traver I.N., Deghaye P., Duesmann B., Rosich B., Miranda N., Bruno C., L’Abbate M., Croci R., Pietropaolo A., Huchler M., Rostan F. (2012) GMES Sentinel-1 mission. Remote Sens. Environ., 120, 9-24.Voronova A.E., Rublev I.V., Solov’eva I.A., Panov D.Yu., Gordeeva O.S., Batanov D.V., Zav’yalova D.Yu., Kostornaya A.A. (2020) Satellite observation of extreme flooding in the Irkutsk Region in 2019. Sovremennye Problemy Distantsionnogo Zondirovaniya Zemli iz Kosmosa, 17(1), 263-266. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.