Введение 3
1 Обзор литературы 6
1.1 Задачи гидрологии и актуальность работы в области гидрологии 6
1.2 Обзор баз данных 8
2 Исходные данные и программное обеспечение 11
2.1 Программное обеспечение ArcGIS 11
2.2 Программное обеспечение Quantum GIS 11
2.3 Цифровые модели рельефа 12
2.4 Продукт MODIS MCD12Q1 15
3 Построение бассейнов и определение характеристик рельефа в них 18
3.1 Определение бассейна реки с использованием средств ArcGIS Spatial
Analyst 18
3.2 Постройка первичных притоков реки 23
3.3 Вычисление характеристик рельефа бассейнов 24
4 Определение характеристики рельефа и лесистости бассейнов рек 27
4.1 Определение характеристики рельефа бассейнов 28
4.2 Характеристики растительного покрова 31
5 Проект QGIS 33
5.1 Создание проекта 33
5.2 Руководство по использованию проекта 35
Заключение 37
Список использованных источников 39
В формировании водных ресурсов и сохранении качества воды в бассейне Северного Ледовитого океана особая роль принадлежит бореальным лесам. Вопрос о гидрологической роли леса до настоящего времени остается дискуссионным. Неоднозначность результатов, полученных на объектах, находящихся в различных физико-географических условиях, послужили основой для создания различающихся между собой (и даже противоречивых) концепций гидрологической роли лесов в части их влияния на объем годового стока. В настоящее время эта научная проблема приобретает актуальность в связи с увеличением повреждений лесного покрова под воздействием природных и антропогенных факторов, что оказывает влияние на процессы формирования водных ресурсов и изменение установившихся гидрологических циклов в речных бассейнах.
Предполагается проведение исследований в диапазоне географических зон: лесостепь-южная тайга-северная тайга-лесотундра, исключая горную часть водосборного бассейна реки Енисей. Протяженность «Енисейского меридиана» с юга на север (от города Красноярска до города Дудинка) составляет более 2000 км.
Целью гидрологического моделирования является выявление широтно¬зональных и региональных особенностей влияния бореальных лесов на гидрологический цикл речных водосборов Средней Сибири. В работе рассматриваются такие реки, как Аллей, Большая речка, Большой Кас, Гравийка, Ерачимо, Иня, Песчаная, Сым, Тембенчи, Тукуланда, Турухан, Чарыш, Кемь, Кан, Таймура, Кача.
Выбор рек обусловлен их географическим положением, а именно принадлежность к различным климатическим зонам.
Гидрологический цикл определяется климатическими и энергетическими переменными, такими как суточное количество осадков, минимальная и максимальная температура воздуха, солнечная радиация, скорость ветра, относительная влажность воздуха [1].
Особенности рельефа, такие как высота над уровнем моря, крутизна склонов, их экспозиция и кривизна, расчлененность рельефа также определяют особенности гидрологического цикла, поскольку определяют условия солнечной освещённости, скорости и направления ветров, микроклимат отдельных частей бассейна.
Изучение стока рек является важной задачей изучения гидрологического цикла, важной как с точки зрения науки (прогнозы развития состояния водной среды), так и практики - для рационального ведения сельского, лесного хозяйства, развития рекреаций, охраны природной среды.
Цель дипломной работы - создание проекта в Quantum GIS для гидрологического моделирования и анализа зависимостей величины поверхностного стока рек в зависимости от
- антропогенных факторов (изменение лесистости в процентах от площади бассейна из-за вырубок, пожаров и других причин),
- климатических факторов (среднемесячные температуры (градусы) и количество осадков (мм); среднегодовые температуры и сумма осадков),
- ландшафтных особенностей бассейна (высота над у.м. (м), крутизна склонов (градусы), экспозиция склонов (градусы), кривизна склонов (отн. ед.), расчлененность рельефа горизонтальная и вертикальная (м-1)).
Лесистость важна для оценки перехвата осадков (особенно твёрдых - снега) и оценки величины испарения влаги растительностью (влага испаряется ещё и с почвы).
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
- по цифровой модели рельефа определить границы бассейна для каждой реки;
- построить синтетическую сеть водотоков в пределах бассейна;
- определить параметры рельефа с использованием пространственного анализа;
- определить характеристику лесного покрова для трёх лет;
- создать проект QGIS, включающая в себя слой определенных бассейнов,
а также все вычисленные параметры.
В результате бакалаврской работы достигнута цель: создание проекта QGIS для гидрологического моделирования и анализа зависимостей величины поверхностного стока рек от:
- антропогенных факторов (изменение лесистости из-за вырубок, пожаров и других причин);
- климатических факторов (среднемесячные температуры и количество осадков; среднегодовые температуры и сумма осадков);
- ландшафтных особенностей бассейна (высота над у.м., крутизна склонов, экспозиция склонов, кривизна склонов (отн. ед.), расчлененность рельефа горизонтальная и вертикальная).
По цифровой модели рельефа определены границы бассейна для каждой реки; определены параметры рельефа с использованием пространственного анализа, такие как кривизна рельефа, экспозиция рельефа, уклон рельефа, расчлененность, крутизна рельефа.
Построены синтетические сети водотоков в пределах бассейнов;
Определены характеристики лесного покрова для трёх различных карт, разных лет, таких карт как классификация IGBP 2015 года, карта Барталёва MODIS 2010 года, карта лесов СССР 1990 года. При вычислении характеристик, обнаружена динамика изменения площади лесного покрова. Большая разница видна на территории водосборных бассейнов рек: Турухан, площадь лесов извинилась с 77% до 9 %; Тембенчи, площадь лесов изменилась с 65% до 0%; Ерачимо, площадь лесов изменилась с 86% до 3%; Гравийка, площадь лесов изменилась с 76% до 12%; Елогуй, площадь лесов изменилась с 96% до 64%; Кемь, площадь лесов изменилась с 68% до 91%. В результатах возможны ошибки, так как для разных годов и карт были применены различные подходы к вычислению площади лесов.
Создан проект QGIS, включающий в себя слой бассейнов, цифровую модель рельефа в пределах бассейнов, а также все вычисленные параметры,такие как кривизна рельефа, экспозиция рельефа, уклон рельефа, расчлененность, крутизна рельефа, лесистость, среднегодовая влажность, среднегодовая температура, а также сток реки.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
