Геоинформационное моделирование речного бассейна реки Лиска

Малые реки являются важным звеном флювиальной сети, в которой осуществляется миграция энергии и вещества водными потоками на земной поверхности. Они выступают элементарной единицей речной сети и наиболее чувствительны к изменениям компонентов природной среды, поэтому экологическое состояние малых рек служит общим индикатором природных и антропогенных процессов на водосборах [1].

В формировании начальных элементов речной сети ведущая роль принадлежит геоморфологическим и климатическим особенностям, при этом в настоящее время анализ геометрии рельефа на основе цифровых моделей рельефа (ЦМР) выходит на первый план в связи с наглядностью, точностью и простотой выполняемых. В ГИС с достаточной точностью создаются модели реальной русловой сети, существующей на местности (особенно точно в областях интенсивного эрозионного расчленения). Цифровое моделирование малых речных бассейнов позволит решить вопросы природопользования изучаемых территорий, оценить степень подверженности бассейнов экзогенным геоморфологическим процессам и антропогенного преобразования [2].

Материалы и методы исследования

На первичном этапе моделирования необходимо сформировать базу данных ЦМР. На основе данных цифровой модели местности SRTM ArcSecond пространственного разрешения 30 метров составлена мозаика на территорию исследования. Четыре плитки SRTM ArcSecond [3] с кодировками N48E42, N48E43, N49E42, N49E43 получены с помощью сервиса Earthexplorer геологической службы США [4].

На этапе обработки данных мозаики произведена фильтрация ЦММ от некорректных понижений и локальных пиков с помощью инструмента «Fill Sinks (QM of ESP)» в QGIS. Обработка данных SRTM ArcSecond подразумевает их склеивание с помощью геоинформационных инструментов (например, результат, объединение, сшивание, соединение), а также использование фильтрационных инструментов в виде заполнения некорректных понижений, заполнение локальных понижений или обычного растрового фильтра.

Для идентификации водосборных областей используют инструмент «Водосборная область». Для моделирования водосборных областей необходим растр с направлением стока и данные о интересующих территориях, на которых будет производиться моделирование. Под данными о интересующих территориях понимают те точки, выше которых будет моделироваться граница водосборной области.

I I Водосбор

□ Субводораздел

• —\ Дренажное деление

"■''■■' Сеть потоков

• • Точки просачи в ани я

Рис. 1. Основные элементы водосбора при моделировании [5]

Для более наглядного представления материалов моделирования формируется подложка в виде карты рельефа с изолиниями. Показ рельефа настраивается в соответствии от минимальных и максимальных высот на территории исследования. Минимальной высотой в пределах водосбора р. Лиска является отметка 31 м., а максимальная - 244. При таком диапазоне высот и масштабе картографирования рельеф оформляется через 20 метров, а его цветовая палитра - общепринятая для элементов рельефа: зеленый-желтый-красный. Изолинии формируются на основе обработанной ЦМР с помощью инструмента генерации изолиний.

Результаты исследования

В результате исследования была построена карта водосбора р. Лиска на основе данных с ЦМР.

Рис. 2. Карта водосбора р. Лиска

Так как минимальная высота на территории исследования 31 метр, а шаг 20 метров, то изолинии должны будут проходить по нечетным значениям высот. Этот параметр задается отдельно при настройках генерации изолиний как отступ от нулевого значения. Созданные изолинии при точ- ности ЦМР SRTM ArcSecond 30 метров являются слишком точными, поэтому дополнительно фильтруются с помощью инструментов упрощения векторной графики.

Смоделирован водосбор р. Лиска. Общая площадь водосбора 1611,71 км2. Смо- делировано 2846 водотоков, пороговое значение которых – 5000 ячеек стекания. Общая протяженность границ водосбора – 339,8 км. Общая протяженность реки Лиска от самой высокой точки водосбора до устья – 89,7 км.

Заключение

Подводя итоги, можно сделать вывод, что методы геоинформационного картографирования, с использованием в основе ЦМР, позволили выделить бассейн р. Лис- ка, проанализировать морфологическую структуру, в том числе размах высот, глубину эрозионного вреза ̶ 180м. Также выделена асимметричность водосборного бассейна, где видно, что левый берег короткий и крутой, а правый берег пологий и длинный. Кроме того, с помощью автоматизированных методов гидрологического моделирования были построены водотоки, посчитана длина флювиальной сети и общая площадь.