Цифровая модель рельефа Западного Крыма на основе спутниковых данных
и её практическое применение

Прибрежная зона Западного Крыма испытывает всё возрастающую антропогенную нагрузку. Отступание береговой линии и клифов, оползни, которые приводят к уничтожению построек, травмам и гибели людей – создают серьезные проблемы для хозяйственной деятельности. В связи с этим, рациональное природопользование на берегах – насущное требование практики, которое должно базироваться на анализе и прогнозе современных процессов, происходящих на берегах.
Одним из инструментов такого анализа и прогноза являются цифровые модели рельефа, которые в последние годы входят в практику географических исследований. Цифровая модель рельефа местности Digital Terrain Model (DTM или ЦМР) – это цифровая форма представления земной поверхности в виде сети (матрицы) высотных отметок или списка трехмерных координат X,Y,Z. Существует два основных метода создания модели рельефа - обработка топографических карт и обработка стереопар спутниковых и аэроснимков с использованием фотограмметрических технологий.
Такие модели позволяют определять любые геометрические параметры рельефа - расстояния, высоты, объемы и т.п.; производить построение горизонталей, профилей и сечений; определять линии водоразделов, образующих сеть рельефа, определять линии обрывов; проводить мониторинг динамики рельефа и решать целый ряд других задач. Наибольшую точность имеют модели, которые используют данные аэролазерного сканирования, однако его значительная стоимость ограничивает его применение к небольшим площадям. Для построения ЦМР также используют оцифрованные карты и планы, при этом последние имеют бóльшую точность, однако охватывают, как правило, незначительные площади. В качестве примера ЦМР на основе оцифрованных карт можно привести продукты украинской фирмы «Визиком». Среди ЦМР, использующих спутниковые данные известна модель - ETOPO2. Для её создания использовались данные GLOBE (Global Land One-kilometer Base Elevation) с разрешением 30 угловых секунд или 1 км.
Для создания ЦМР Западного Крыма нами использовались массивы DTED Level 1 (Digital Terrain Elevation Data) - глобальные данные о возвышение земной поверхности с шагом по горизонтали в 3"" (на широте 45° пространственное разрешение 93×66 м). Эти данные получены в совместном проекте NASA и NGA (National Geospatial-Intelligence Agency). С помощью двух радаров Spaceborne Imaging Radar и dual X-band Synthetic Aperture Radar одновременно получались два изображения, после объединения, которых получился 3-х мерный образ поверхности Земли. Аппаратура была установлена на борту пилотируемого космического челнока Endeavour, с которого в период 11- 22 февраля 2000 г. была собрана информация о 80% поверхности Земли (между 60 с.ш. и 56 ю.ш.). Информация использовалась для построения числовой топографической карты поверхности Земли с шагом 1"" для США (~30 м) и 3"" для всего земного шара (~90 м). Абсолютные горизонтальная и вертикальная погрешности равны соответственно 20 м и 16 м (с обеспеченностью 90 %). Относительные горизонтальная и вертикальная погрешности составляют 15 м и 6 м (с обеспеченностью 90 %).
В лаборатории реактивного движения (Jet Propulsion Laboratory, Пасадена, Калифорния) эти данные были использованы для создания ЦМР, пригодной для научных исследований. Данные с шагом 3"" (~90 м) получены из исходных 1-секундных данных. В целом, DTED – высокоточная модель. Реально она дает разрешение значительно лучше 16 м (с 90 % обеспеченностью). Покрытие поверхности Земли разбито на 70 блоков. Территория Крыма попадает в блок 13. Число ячеек, содержащих информацию о высоте поверхности в каждом квадрате размером 1×1 составляет около 1.5 млн. значений.
ЦМР Западного Крыма входит как составная часть в электронный атлас «Современное состояние берегов Крыма», создаваемый в МГИ НАН Украины. На её основе были проиграны различные сценарии повышения уровня Черного моря и оценено его влияние на прибрежную зону. Так, при повышении уровня моря на 1-3 м (что происходит при штормовых нагонах) площадь затопления в Западном Крыму может составлять 85-257 км2. Определены конкретные районы риска. Модель также позволяет оценить расходы временных водотоков при выпадении интенсивных осадков, а также величину выноса терригенного материала в море, что важно для оценки баланса наносов прибрежной зоны. В районах Западного Крыма, где существуют абразионно-обвальные в глинистых породах берега, выделены районы, где риск обвалов наиболее велик. В настоящее время проводятся работы по объединению ЦМР Западного Крыма с цифровой моделью рельефа дна, что позволит получить новый инструмент исследований.