Использование цифровых моделей рельефа и геоинформационных технологий для анализа эрозионных процессов на севере Русской плиты

Большинство показателей, необходимых для количественной оценки морфологии рельефа и специфики эрозионных процессов, можно получить с использованием цифровой модели рельефа (ЦМР). Значительная часть информации может быть получена на основании анализа геоинформационных моделей мезорельефа и растительного покрова, а также карт пространственного распределения различных расчетных параметров. Согласно ОСТ ВШ 02.001-97 (геоинформатика и географические информационные системы) цифровая модель рельефа (digital elevation model) – это файл значений высотных отметок, приуроченных к узлам достаточно мелкой регулярной сети и организованных в виде прямоугольной матрицы, представляющей собой цифровое выражение высотных характеристик рельефа на топографической карте. Сейчас существует большое количество методов получения и хранения цифровых моделей рельефа. Их отличия, преимущества и недостатки не всегда очевидны и могут изменяться в зависимости от характера моделируемой местности, исходных данных, параметров метода, реализации метода в программном обеспечении.
Для анализа развития эрозионных процессов была использована цифровая модель рельефа (ЦМР) ASTER GDEM, построенная по данным ДЗЗ. Предварительно был проведен сравнительный анализ имеющихся ГИС программ, их возможностей, методов обработки рельефа и выбор оптимальных. Сопоставление возможностей программного обеспечения (ПО) по решаемым задачам обработки ЦМР показало, что при решении задач геоморфометрии и гидрологии наиболее предпочтительно выглядит ArcGIS. Среди открытого программного обеспечения – это GRASS и SAGA.
Для обработки ЦМР ASTER GDEM использовались ArcGIS (модуль Spatial Analysist) и ГИС SAGA (Группа модулей Terrain Analysis). Из открытых ГИС в настоящее время наиболее интенсивно развивается ГИС SAGA (System for Automated Geoscientific Analyses, http://www.saga-gis.org). Группа модулей Terrain Analysis включает в себя определение следующих параметров (http://sovzond.ru): уклон, экспозиция, кривизна (общая, горизонтальная, вертикальная), потенциальное количество солнечной радиации (суммарная, прямая, рассеянная, фотосинтетически активная), бассейновое моделирование (направление стока и т.д.), гидрологические индексы (TVW, SPI, LSF и др.), анализ вертикальной дифференциации ландшафтов (относительные высоты, глубины долин и т.д.), моделирование воздействие ветра и др. Ошибки ЦМР ASTER GDEM корректировались c помощью ЦМР ACE2 и GMTED2010. С помощью фильтров SAGA GIS ЦМР была подготовлена для дальнейшего анализа параметров рельефа. При этом применялись следующие фильтры и процедуры: фильтр Ли, фильтр A. Perego, заполнение впадин (Fill Sinks), углубления тальвегов (Sinks Removal).