Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20. № 3. С. 104-115
Алгоритм расчёта базисных поверхностей на основе цифровой модели рельефа в программном обеспечении SAGA GIS (на примере Архангельской области)
Е.В. Полякова
1 , Ю.Г. Кутинов
1 , А.Л. Минеев
1 , З.Б. Чистова
1 1 Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики имени академика Н.П. Лаверова УрО РАН, Архангельск, Россия
Одобрена к печати: 23.06.2023
DOI: 10.21046/2070-7401-2023-20-3-104-115
Представлен поэтапный алгоритм построения базисных поверхностей в программном обеспечении SAGA GIS. В качестве объекта исследований выбрана территория Архангельской обл., входящая в состав Восточно-Европейской равнины. Исходным материалом для расчётов служила цифровая модель рельефа (ЦМР), построенная на основе ASTER GDEM v2 с пространственным разрешением около 30 м. Базисные поверхности рассчитываются на основе ЦМР (после её гидрологической коррекции) и карты порядков водотоков от 1 до N. Долинам 1-го и 2-го порядка соответствуют овраги, промоины и временные (сезонные) ручьи. На равнинных территориях и в условиях умеренного климата постоянный водоток обычно имеют речные долины, начиная с 3-го и 4-го порядка. Максимальный порядок водотока, равный 10, на территории Архангельской обл. соответствует р. Северной Двине. Морфометрические поверхности рассчитываются для оценки неотектонических подвижек земной коры. Карты базисных поверхностей — это статические карты, они дают возможность количественно оценивать амплитуду неотектонических движений без учёта их временного развития.
Ключевые слова: цифровая модель рельефа, водосборная площадь, гидросеть, порядок водотоков, базисная поверхность, Архангельская область
Полный текстСписок литературы:
- Дробинина Е. В. Оптимизация камеральной обработки материалов инженерно-геологических изысканий с использованием ГИС // Материалы 16-й Общероссийской научно-практич. конф. изыскательских организаций «Перспективы развития инженерных изысканий в строительстве в Российской Федерации». М.: Геомаркетинг, 2021. С. 93–99.
- Ермолаев О. П., Семенов Ф. В. Использование цифровых моделей рельефа для морфометрического анализа тектонических структур и поиска россыпей аллювиального генезиса // География и природные ресурсы. 2014. № 1. С. 142–147.
- Кошель С. М., Энтин А. Л. Вычисление площади водосбора по цифровым моделям рельефа на основе построения линий тока // Вестн. Московского ун-та. Сер. 5. География. 2017. № 3. С. 42–50.
- Кузнецов А. С. Энергетический подход в геоморфологическом картографировании // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 6. С. 1688–1688.
- Курлович Д. М. Неотектонические структуры и неотектонически активные линейные зоны Белорусского Поозерья // Вестн. Белорусского гос. ун-та. Сер.: География. 2010. № 2. С. 99–105.
- Кутинов Ю. Г., Минеев А. Л., Полякова Е. В., Чистова З. Б. Выбор базовой цифровой модели рельефа (ЦМР) равнинных территорий Севера Евразии и её подготовка для геологического районирования (на примере Архангельской области). Пенза: Социосфера, 2019. 177 с.
- Кутинов Ю. Г., Минеев А. Л., Чистова З. Б., Полякова Е. В., Беленович Т. Я. Потенциальная энергия рельефа: методики расчета, проблемы, варианты // Уральский геолог. журн. 2022. № 6(150). С. 17–31.
- Ласточкин А. Н. О формах проявления разрывных нарушений в рельефе Западно-Сибирской равнины и структурно-геоморфологическом методе их обнаружения // Изв. Всесоюз. георг. общества. 1971. № 1. С. 48–56
- Минеев А. Л., Кутинов Ю. Г. Чистова З. Б., Полякова Е. В. (2015а) Подготовка цифровой модели рельефа для исследования экзогенных процессов северных территорий Российской Федерации // Пространство и время. 2015. № 3(21). С. 279–291.
- Минеев А. Л., Полякова Е. В., Кутинов Ю. Г., Чистова З. Б. (2015б) Методические аспекты создания цифровой модели рельефа Архангельской области на основе ASTER GDEM V.2 // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 2. 8 с. https://science-education.ru/129-21949.
- Минеев А. Л., Полякова Е. В., Кутинов Ю. Г., Чистова З. Б. Надёжность цифровой модели рельефа Архангельской области для проведения геоэкологических исследований // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 4. С. 58–67. DOI: 10.21046/2070-7401-2018-15-4-58-67.
- Михайлов В. Н., Добролюбов С. А. Гидрология: учебник для вузов. М.; Берлин: Директ-Медиа, 2017. 752 с.
- Нугманов И. И., Нугманова Е. В., Чернова И. Ю. Основы морфометрического метода поиска неотектонических структур. Казань: Казанский ун-т, 2016. 53 с.
- Погорелов А. В., Думит Ж. А. Рельеф бассейна р. Кубани: морфологический анализ. М.: ГЕОС, 2009. 220 с.
- Полякова Е. В., Кутинов Ю. Г., Минеев А. Л., Чистова З. Б. (2020а) Анализ возможности применения цифровых моделей рельефа ASTER GDEM v2 и ArcticDEM для исследований арктических территорий России // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 7. С. 117–127. DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-7-117-127.
- Полякова Е. В., Минеев А. Л., Кутинов Ю. Г., Чистова З. Б. (2020б) Оценка исходных данных глобальной модели ArcticDEM для исследований северных территорий РФ // Уральский геолог. журн. 2020. № 5(137). С. 3–17.
- Полякова Е. В., Кутинов Ю. Г., Минеев А. Л., Чистова З. Б. Алгоритм расчета базисных поверхностей на основе ЦМР Архангельской области для геоэкологических исследований // Материалы 19-й Международ. конф. «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». 15–10 нояб. 2021, Москва. 2021. С. 324.
- Трегуб А. И., Жаворонкин О. В. Морфометрия современной поверхности и неотектоническая структура территории ВКМ // Вестн. Воронежского гос. ун-та. Сер.: Геология. 2000. Вып. 9. С. 19–26.
- Философов В. П. Основы морфометрического метода поисков тектонических структур. Саратов: Изд-во Саратовского ун-та, 1975. 232 с.
- Чернова И. Ю., Хасанов Д. И., Жарков И. Я., Бильданов Р. Р., Каширина Т. С. Обнаружение и исследование зон новейших движений земной коры инструментами ГИС // ArcReview. М.: Дата+, 2005. № 1(32). С. 6–7.
- Чернова И. Ю., Нугманов И. И., Даутов А. Н. Применение аналитических функций ГИС для усовершенствования и развития структурно-морфологических методов изучения неотектоники // Геоинформатика. 2010. № 4. С. 9–22.
- Шевырев С. Л. Неотектоника и особенности эродированности контролирующих структур многовершинного золоторудного поля (Хабаровский край) по результатам дистанционного зондирования // Вестн. Воронежского гос. ун-та. Сер.: Геология. 2017. № 4. С. 72–78.
- Freeman Т. Calculating catchment area with divergent flow based on a regular grid // Computers and Geosciences. 1991. V. 17. P. 413–422.
- Kiss R. Determination of drainage network in digital elevation models, utilities and limitations // J. Hungarian Geomathematics. 2004. V. 2. P. 17–29.
- Lindsay J. B. The Terrain Analysis System: a tool for hydro-geomorphic applications // Hydrological Processes. 2005. V. 19. No. 5. P. 1123–1130. DOI: 10.1002/hyp.5818.
- O’Callaghan J. F., Mark D. M. The extraction of drainage networks from digital elevation data // Computer Vision, Graphics, and Image Processing. 1984. V. 28(3). P. 323–344.
- Olaya V., Conrad O. Geomorphometry in SAGA // Developments in Soil Science. 2009. V. 33. P. 293–308. DOI: 10.1016/S0166-2481(08)00012-3.
- Planchon O., Darboux F. A fast, simple and versatile algorithm to fill the depressions of digital elevation models // Catena. 2002. V. 46(2). Р. 159–176. DOI: 10.1016/S0341-8162(01)00164-3.
- Quinn P., Beven K., Chevallier P., Planchon O. The prediction of hillslope flow paths for distributed hydrological modelling // Hydrological Processes. 1991. V. 5(5). P. 59–79.
- Strahler A. N. Quantitative analysis of watershed geomorphology // Eos, Trans. American Geophysical Union. 1957. V. 38. No. 6. С. 913–920.
- Wang L., Liu H. An efficient method for identifying and filling surface depressions in digital elevation models for hydrologic analysis and modeling // Intern. J. Geographical Information Science. 2006. V. 20(2). Р. 193–213. DOI: 10.1080/13658810500433453.