7.9.3. Аналіз гідрографічної мережі

У ГІС-пакетах, призначених для просторово-часового аналізу і моделювання природних і природно-господарських територіальних систем і розв'язання завдань, пов'язаних з навколишнім середовищем, у тому числі з охороною і раціональним використанням природних ресурсів, таких, як ARC/INFO, ArcGIS Desktop, IDRISI, PCRaster та ін., на базі цифрових моделей рельєфу реалізовані алгоритми аналізу гідрографічної мережі. Основою аналізу гідрографічної мережі є карта місцевих ліній течії (local drain direction), побудова якої виконується з використанням цифрової моделі рельєфу. С використанням карти місцевих ліній течії можлива побудова карти «вищерозміщених елементів», що є растром, у кожній комірці якого міститься величина площі водозбору, з якого дана комірка одержує водне живлення, а також реалізація цілої серії аналітичних процедур, які забезпечують моделювання гідрологічних і ерозійних процесів. Карта «вищерозміщених елементів», крім забезпечення функцій моделювання, наочно відображає структуру гідрографічної мережі, включаючи її схилові елементи (рис. 7.9є).

7.9.4. Пакет «Рельєф-процесор»

Пакет «Рельєф-процесор» (Relief-Processor) — автоматизована система структурного, картографічного і морфометричного аналізу рельєфу, розроблена в Харківському державному (сьогодні — національному) університеті ім. В.Н. Каразіна (Воробьев и др., 1992). В основу побудови цифрової моделі рельєфу в рамках пакета покладено його структурну інтерполяційну модель, у якій опорні точки задаються на структурних лініях рельєфу — вододілах і тальвегах. У цьому випадку для визначення висоти топографічної поверхні в будь-якій точці, що не збігається з опорною, використовуються дані тільки по опорних точках, які знаходяться на одному схилі. Це запобігає перекручуванню пластики рельєфу навіть при використанні найпростіших методів інтерполяції.

Пакет «Рельєф-процесор» версії 1.0 містить:

- систему аналізу просторових даних, призначену для введення й обробки просторово-розподілених даних у векторному і числовому форматах;

- систему структурного аналізу, що забезпечує виділення повної ерозійної мережі, включаючи лінії тальвегів і межі водозбірних басейнів;

- систему морфометричного аналізу, яка дозволяє визначати різні морфометричні характеристики рельєфу, що мають безперервний характер розподілу по досліджуваній території, включаючи ухили й азимути (експозиції) схилів, глибину і густоту розчленування рельєфу, а також будувати структурні поверхні з використанням різних методів інтерполяції;

- систему картографування зі спеціалізованим графічним редактором, що створює комфортне середовище для створення і редагування карт на основі результатів структурного і морфометричного аналізу рельєфу, а також візуалізації результатів у плоскому і тривимірному зображенні з можливістю відкривати на екрані будь-яку кількість інформаційних вікон.

Як вихідні дані про рельєф, що описують поле відміток місцевості в межах досліджуваної території, використовуються або регулярні сіткові, або нерегулярні точкові дані. Для регуляризації вихідних даних (тобто безпосередньо побудови ЦМР) використовуються три основних методи:

- кригінг-аналіз зі спектром параметрів, що настроюються;

- апроксимації поверхні поліномами із застосуванням методу найменших квадратів і можливістю вибору ступеня поліномів;

- тріангуляції з подальшим заданиям сплайнів необхідного ступеня гладкості на кожному трикутнику.

Основу ідеології «Рельєф-процесора» реалізує система структурного аналізу, що забезпечує виділення структурного каркаса рельєфу з ієрархічним упорядкуванням його елементів. Якісно її можна поділити на чотири блоки:

- моделювання затоплення досліджуваної території відповідно до моделі «нескінченної зливи» для визначення повної ерозійної структури;

- виділення мережі тальвегів і меж водозбірних басейнів згідно з параметрами, що задаються інтерактивно;

- одержання в інтерактивному режимі числових характеристик водозбірних басейнів - площ, об'ємної і лінійної розчленованості, середнього ухилу, об'єму твердого стоку та ін.;

- визначення площі дзеркала й об'єму проектованих штучних водойм, розрахунку обсягу земляних робіт і дослідження змін структури стоку при будівництві.

До безсумнівних достоїнств пакета слід також віднести можливість його запуску (під MS DOS) на будь-якому IBM PC/AT сумісному комп'ютері з математичним співпроцесором і EGA/VGA відеоадаптером.