ВВЕДЕНИЕ 4
1 Основные понятия водосборных бассейнов 7
1.1 Методы определения площади водосборных бассейнов
1.1.2 Определение площади водосборного бассейна с помощью кальки и миллиметровки ii
1.1.2 Способ палетки
1.1.4 Графический способ
1.2 Водохозяйственный участок реки Енисей
2 Цифровые модели рельефа
2.1 Цифровые модели рельефа для гидрологических расчетов
2.2 Радарная топографическая съемка SRTM 20
2.3 Радарная топографическая GMTED20 2i
2.4 Исходные данные используемые в работе
2.5 Геоинформационная система Quantum GIS 22
2.6 Программное обеспечение WhiteBox GAT 23
3 Построение бассейнов 24
3.1 Основная идея построения бассейнов задействованная в работе
3.2 Особенности работы с растровыми данными на северной части
реки Енисей 25
3.2 Технологии построения бассейнов использованные в работе ... 28
3. 3 Этапы построения водосборных бассейнов 29
3.3.1 Подготовка к работе исходных растровых данных 29
3.3.2 Автоматическое построение водосборных бассейнов с
помощью алгоритмов построения бассейнов в Программном Обеспечении White Box GAT 32
3.3.3 Формирование и корректировка бассейнов в ПО Quantum GIS 36
3.3.4 Основной результат построения бассейнов 38
4 Анализ дальнейшей работы с полученными данными 41
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 45
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 47
Актуальность данного исследования связана с созданием современных гидрологических моделей, учитывающих развитие информационных технологий, отвечающих особенностям данных дистанционного зондирования и расчетных данных моделей климата и гидродинамических моделей атмосферы. Работа является частью общего направления интеграции научных разработок и технологий для создания структурной основы и средств параметрического наполнения гидрологических моделей универсального применения.
Математическое моделирование процессов формирования речного стока составляет базовый исследовательский и инженерный инструментарий современной гидрологии. Несмотря на ряд несомненных успехов моделирования и довольно широкое внедрение моделей в практику, остается неразрешенным ряд задач, указывающих на принципиальные трудности традиционных подходов к проблеме. Наиболее важными среди таких задач являются: оценка режима экстремальных гидрологических событий, в первую очередь паводков; использование гидрологических моделей на неизученных бассейнах; перспективный прогноз гидрологического режима при ожидаемых изменениях климата и ландшафтов [1].
Дальнейшее развитие гидрологических моделей, адекватно отражающих сильную нелинейность экстремальной динамики речных систем, особенности их адаптации в условиях нестационарного климата и сложность пространственного строения, требует взаимоувязанного расширения теоретической и информационной базы. Необходимо привлечение нового массива данных, достаточно доступных и надежных, включающих информацию о неизученных бассейнах и редких гидрологических событиях, допускающих органичное развитие теории моделирования - данных о структуре речных систем [1].
Целью данной работы является формирование водосборных бассейнов рек второго и третьего порядка бассейна реки Енисей.
В рамках данной работы выделим четыре основных задачи, решаемые в работе:
-подготовка растровых данных по рельефу: склеивание растровых слоев, нарезка, конвертирование в метрическую проекцию для оптимизации дальнейшей работы в специализированном ПО White Box Gat. На данном этапе выполняется предварительная обработка данных по рельефу;
-формирование бассейнов в специализированном ПО White Box GAT, используя алгоритмы Breach Depression Fast (высчитывает слой аккумулятивного стока по исходному растру на нужную территорию), Extract Stream (высчитывает минимальную площадь для бассейна по заданным значениям масштаба), Sub-basins (Строит конечный вариант слоя с построенными бассейнами рек)
- постобработка преобразования полученных данных. Окончательная обработку результатов вычислений. Преобразование данных из растра в вектор. В процессе преобразования возникают ошибки с пикселями исходного растра, которые не являются бассейнами и на уровне векторных данных для конечного результата на данном этапе необходимо их убрать. Также на этом этапе производится объединение бассейнов для нужного уровня детализации данных. Вся работа проходит в ПО QGIS;
-Анализ дальнейшего развития информационного контента данных;
Объектами исследования являются разнопорядковые речные системы, расположенные в пределах бассейна Среднемасштабная ЦМР на всю исследуемую территорию создана на основе данных SRTM (пространственное разрешение 1 угл. с/~ 30 м, 3 угл. с/~ 90 м; пространственное покрытие 60° с. ш.-56° ю. ш. и GMTED2010 (пространственное разрешение 7,5 угл. с /~ 250 м, 15 угл. с / ~ 500 м, 30 угл. с /~ 1000 м; пространственное покрытие 84° с. ш.- 56° ю. ш.). Также был использован векторный слой Level1 с основными бассейнами Енисея.
Современные геоинформационные технологии являются мощным инструментом для решения задач, возникающих в науках о земле, в том числе и гидрологии. Возникновение средств создания и анализа цифровых моделей рельефа глобальным образом изменило ситуацию, позволило автоматизировать вычисления и, тем самым, дало новый толчок для развития гидрологических исследований. Возможности современных ГИС позволили значительно увеличить точность и качество представления информации о подстилающей поверхности водосбора, облегчили анализ этой информации, а также автоматизировали многие гидрологические расчеты. Обеспечение точности вычисляемых по цифровым картам параметров потребовало от исследователя жесткого контроля внутренней согласованности цифровых карт, минимизации ошибок на каждом этапе расчетов.
В представленной работе получены следующие основные результаты:
- Подготовлен набор данных по исходным растровым данным SRTM и GDAT 2010 для работы в специализированном ПО White Box путем преобразований в Quantum GIS;
- В автоматичеком режиме были сформированы бассейны рек Енисея с помощью трех алгоритмов формирования бассейнов Breach Depression (Fast), Extract Streams, Sub Basins ПО White Box GAT;
- В программе Quantum GIS в ручную были исправлены ошибки полученные при работе алгоритмов формирования бассейнов и скорректированы бассейны;
- Создан набор геопространственных данных водосборных бассейнов реки Енисея с помощью трех алгоритмов построения водосборных бассейнов специализированного ПО White Box GAT.
- Проанализировано дальнейшее развитие работы и наполнение полученного набора геопространственных данных информационным тематическим контентом.
