Исследование карста Архангельской области на основе цифровой модели рельефа

Любые цифровые модели рельефа (ЦМР) содержат ошибки, ложные значения, артефакты. Ложные впадины – это недостатки цифровой модели, их наличие обусловлено ошибками входных данных, ошибками интерполяции в процессе генерации цифровой модели, округления интерполированных значений, усреднения значений высоты (Wang, Liu, 2006). Гидрологическая коррекция является важной и обязательной процедурой для проведения дальнейшего гидрологического анализа на основе ЦМР. Не все впадины являются недостатками ЦМР. Некоторые из них могут быть естественными, особенно в карстовых областях. Линдсей в работе (Lindsay, 2016) приводит схему топологии впадин, где отмечает, что в категории «закрытые топографические понижения» следует выделять естественные элементы рельефа. По сути, топографическая поверхность воронок – это поверхность бессточных впадин. Поэтому вполне корректно использовать методы гидрологической коррекции ЦМР для обнаружения локальных карстовых понижений и воронок.
Для заполнения впадин в ЦМР Архангельской области была проведена ее гидрологическая коррекция методом Wang/Liu. Получен растр с заполненными впадинами, из которого вычитался исходный растр. В результате получен растр маски глубины заполнения впадин. Далее, с использованием модуля SAGA GIS Vectorising Grid Classes, маска впадин переведена в векторный формат, из нее вычтены крупные водоемы, речные разливы для отсечения заведомо известных водных накопителей.
Для полигонов векторной маски впадин были построены центроиды. Центроид – это центральная точка каждого отдельного полигона. Чтобы подсчитать количество точечных объектов, вся исследуемая территория разбивалась на квадраты 10×10 км. Затем проводилась интерполяция с применением модуля Resampling методом B-spline в SAGA GIS. В результате получена карта плотности бессточных впадин на единицу площади. Далее проведен кластерный анализ с разбиением значений плотности бессточных впадин на три класса. Проведено сопоставление с картой распространения карстующихся пород.
Установлено, что участки максимального развития открытого карста соответствуют невысокой плотности бессточных впадин, т.к. здесь происходит непосредственное поглощение атмосферных осадков обнаженной карстовой поверхностью, практически отсутствуют стоячие воды и болота.
Высокая плотность бессточных впадин соответствует участкам развития покрытого и погребенного карста. Здесь отмечается максимальная плотность болот, поскольку по территории карстования повсеместно развитие замкнутых депрессий в виде карстовых воронок и понижений в рельефе. Таким образом, метод обнаружения бессточных впадин, используемый при гидрологической коррекции цифровой модели рельефа с целью устранения ошибок, может быть применен для выделения зон вероятной активизации карстового процесса, что особенно актуально для лесопокрытых северных территорий с возрастающей антропогенной нагрузкой.