Тринадцатая Всероссийская открытая конференция "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса"
XIII.K11.249
Использование цифровых моделей рельефа и геоинформационных технологий для анализа экзогенных процессов на севере Русской плиты (на примере Архангельской области)
Минеев А.Л. (1), Кутинов Ю.Г. (1, 2), Полякова Е.В. (1, 2)
(1) Институт экологических проблем Севера УрО РАН
(2) Центр космического мониторинга Арктики, САФУ имени М.В. Ломоносова
В свободном доступе в сети Интернет находятся следующие глобальные ЦМР: SRTM, SRTM-30, ASTER GDEM v.2, GTOPO30, ACE2, ETOPO2 и GMTED2010. Для территории Архангельской области наиболее подходящей является ASTER GDEM v.2. В исходном виде модель содержит большое количество артефактов, пустот и пр. ошибок, что требует значительной корректировки для проведения на ее основе дальнейших исследований.
Подготовка ЦМР Архангельской области включала в себя следующие этапы: 1) извлечение и объединение данных; 2) замена аномальных значений высотных отметок и «пустот»; 3) устранение шероховатостей, шума и ошибок, возникающих при наложении снимков; 4) заполнение впадин. Все операции производились в свободном программном продукте SAGA GIS (http://www.saga-gis.org).
Для заполнения недостающих данных в ASTER GDEM v2 были использованы данные из ЦМР GMTED2010. ASTER GDEM имеет размер ячейки, равный 1 угловой секунде (~30 м.), размер ячейки GMTED2010 равен 7,5 угловым секундам (~225 м.). Для дальнейшей композиции этих двух моделей, размер ячейки был приведен к единому виду, то есть искусственно уменьшен размер ячейки GMTED2010 до 1 угловой секунды. Далее проводился статистический анализ для обнаружения аномальных значений. Для определения аномальных значений в ЦМР области был написан сценарий на языке программирования Python, который позволяет рассчитывать вероятные диапазоны значений (и отбрасывать выбросы) методами: среднеквадратического отклонения (3SD); Z-Score; модифицированного метода Z-Score (Modified Z-Score); абсолютного медианного отклонения (3MADe); правила медианы (Median Rule).
Для устранения шероховатостей, шума и ошибок наложения снимков в SAGA GIS был использован модуль DTM Filter и модуль Simple Filter.
На последнем этапе подготовки модели произведена ее гидрологическая коррекция. В большинстве ЦМР содержится множество понижений рельефа, выраженных в виде площадей без стока и часто называемых впадинами. Для заполнения впадин в ЦМР Архангельской области был использован метод L. Wang и H. Liu (2006), как наиболее быстро выполняющий процесс обработки больших наборов данных, по сравнению с другими методами.
В результате проведенной коррекции получена подготовленная для дальнейших исследований ЦМР Архангельской области.
На основе созданной ЦМР были подготовлены карты: глубина заполнения впадин; направления потоков; экспозиции склонов; уклона поверхности склонов; профильной и плановой кривизны склонов; обобщенной профильной и плановой кривизн (классификация Трёха); индекса потенциала плоскостной эрозии (LS Factor); индекса расчлененности рельефа; индекса мощности эрозии; индекса баланса геомасс; общей и удельной водосборных площадей; топографического индекса влажности, потенциальной приходящей солнечной радиации (прямая, рассеянная, совокупная инсоляции) и фотосинтетически активной радиации (ФАР).
Т.о, был создан комплект монофакторых геоэкологических карт, позволяющих выделить зоны сноса и накопления осадочного материала, оценить пространственное положение и дать количественные характеристики процессам эрозии и аккумуляции и выделить зоны транзита осадочного материала, а также оценить потенциальную устойчивость и/или склонность к эрозии различных участков исследованной территории
Исследование выполнено при финансовой поддержке ФАНО России, тема 0410-2014-0024 «Разработка комплексной физико-геоэкологической количественной модели взаимодействия (литосфера, гидросфера, биосфера, атмосфера и, частично, ионосфера) в районах тектонических узлов севера Русской плиты и оценка их влияния на окружающую среду» и программы УрО РАН, проект 0410-2015-0016 "Отражение проявлений кимберлитового магматизма и зон глубинного нефтегазообразования в современном геодинамическом режиме Арктического сегмента земной коры"
Одиннадцатая Всероссийская научная школа-конференция по фундаментальным проблемам дистанционного зондирования Земли из космоса
522