Создание цифровой модели рельефа (ЦМР)

Одним из существенных преимуществ геоинформационных технологий над обычными «бумажными» картографическими методами исследований является возможность создания пространственных моделей в трёх измерениях. Основными координатами в таких ГИС-моделях помимо широты и долготы служат также данные о высоте. При этом система может оперировать с десятками и сотнями тысяч высотных отметок, а не с единицами и десятками, что было возможно при использовании методов «бумажной» картографии. В связи с доступностью быстрой компьютерной обработки громадных массивов высотных данных становится реально выполнимой задача создания максимально приближенной к действительности цифровой модели рельефа (ЦМР). На основе ЦМР, в свою очередь, возможно быстрое создание серии тематических карт: углов наклона рельефа, экспозиций склонов, а на их основе и карт эрозионной опасности, геохимической миграции элементов, устойчивости ландшафтов [Хромых В.В., Хромых О.В., 2007].

В качестве информационного обеспечения моделирования рельефа использовались векторные данные двух типов: линейные (оцифрованные горизонтали с топокарт) и точечные (оцифрованные высотные отметки, урезы воды с топокарт, материалы полевых нивелирных съёмок и т. п.). Эти данные могут быть представлены в виде простой таблицы с тремя столбцами (X, Y, Z-координаты), либо в одном из векторных форматов (DWG, DXF, DGN, MAP, MIF/MID, SHP, GEN, JET). В последнем случае, как правило, необходимо конвертирование в формат, принимаемый выбранным программным обеспечением для создания ЦМР.

Цифровая модель рельефа окрестностей поселка Аршан создавалась с помощью модуля ArcGIS 3D Analyst методом триангуляции Делоне. При этом в качестве исходных данных использовались оцифрованные с топоосновы горизонтали (всего 336 линий) и высотные отметки, включая урезы воды (всего 207 точек). В качестве дополнительных данных использовались полигональные и линейные объекты гидросети (всего 286 линий и 79 полигонов), а также контуры озёр с известным урезом воды и линии водоразделов. Объекты гидросети и линии водоразделов использовались при расчёте ЦМР как линии явного перегиба рельефа (рёбра треугольников), а полигоны озёр с известным урезом воды – как плоские поверхности замещения одной высотой. В результате была построена нерегулярная триангуляционная сеть (TIN), состоящая из 187204 треугольника с диапазоном абсолютных высот от 718 до 2 641 м. TIN являет собой компьютерную базу данных (6, 09 Мб) по рельефу окрестностей поселка Аршан, где помимо высот для каждого треугольника сети хранится информация об угле наклона и экспозиции склона.

На основе ЦМР впервые для окрестностей поселка Аршан построена серия крупномасштабных карт ключевых показателей рельефа: гипсометрическая карта, карты крутизны и экспозиций склонов (рис. 10–12), что позволило провести углубленный морфометрический анализ. Для этого полученные карты были конвертированы в растры формата GRID, представляющие собой регулярные сетки с шагом 5 м. В результате стала доступна «алгебра» растровых карт и детальный анализ рельефа по ячейкам 5 х 5 м. Этот анализ показал, что наибольшие площади в долине (38,9 %) занимают участки с абсолютными высотами менее 800 м. В большинстве своём эти участки относятся к плоскому днищу Тункинской котловины.

Классификация углов наклона была выполнена согласно рекомендациям геоморфологического картографирования горных территорий [Геоморфологическое картирование, 1977]. Больше всего в исследуемом районе (36,4 %) составляют участки с углами наклона менее 3^о. Доля участков с крутизной склонов более 60^о мала (около 2 %). В зависимости от экспозиции склонов в районе преобладают участки с уклонами южной и юго-восточной экспозиции.

В программе ArcScene ГИС-пакета ArcGIS на основе ЦМР была создана трёхмерная модель окрестностей поселка Аршан (рис. 13). На такой модели отчётливо видны резкие перепады и уступы рельефа.

Рисунок 10 – Гипсометрическая карта окрестностей поселка Аршан (составлена автором)

Рисунок 11 – Карта углов наклона рельефа окрестностей пос. Аршан (составлена автором)

Рисунок 12 – Карта экспозиции склонов (составлена автором)

Рисунок 13 – Трехмерная модель рельефа окрестностей пос.Аршан (составлена автором)

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: