<<На Главную         <В меню Советы по ArcGIS

Не боясь показаться сильно оригинальным, можно с большой степенью уверенности утверждать, что ArcGIS является универсальным ГИС-инструментом, пригодным для решения широка круга задач в различных прикладных областях. Геология, сельское хозяйство, муниципальное управление , охрана окружающей среды - все кто работает в этих сферах используют один и тот же набор универсальных инструментов. Но есть на этом фоне одна отрасль знаний,   для которой в рамках ArcGIS разработчики создали специфический набор утилит . Речь идет о гидрологии.

В наборе инструментов Spatial Analyst такой пункт так и называется - Гидрология (специалисты других профилей от зависти нервно курят в сторонке :-)  :

 

 

Так вот. Известна в гидрологии одна классическая задачка, через решение которой прошли, наверно, поколения специалистов по поверхностным водам. Это создание водосборного бассейна рек. Соответствующая утилита для генерации такой области так и называется - Водосборная область (Watershed в англ. версии). Строго говоря, большинство других программок из набора Гидрология служат вспомогательным инструментом для определения границ водосборов. На примере создания таких границ лучше всего и будет понятна логика работы с утилитами обозначенного набора.

Одно важное замечание. Из самой сути решения задач гидрогеологии непременным условием является сл. факт - вы должны располагать данными по рельефу той местности, для которой будете анализировать поверхностные водотоки (англ. stream). И тут может быть разная ситуация. Исходные данные по  высотам могут быть представлены в виде набора горизонталей, интерполированной поверхности высот или данными радарной съемки типа SRTM.

Итак, предположим, что мы располагаем моделью высот местности в виде растра SRTM (где взять можно посмотреть здесь)  и оцифрованным слоем рек (но это больше для наглядности, контекста ситуации) :

 

Так, приступаем к делу . Начнем вот с какого момента. Зачастую исходные данные по высотам содержат мелкие огрехи в виде небольших локальных понижений. Этот момент может существенным образом повлиять на качество всей последующей работы. Посему, для начала нужно будет воспользоваться утилитой Заполнение (Fill) . Разработчики в документации утверждают, этот инструмент 'заполняет' (по смыслу наверно просто выравнивает)  мелкие нехарактерные понижения рельефа:

С инструментом Заполнение думаю все ясно. Далее будем работать с растром, который получили на выходе этой утилиты.

Следующим пунктом нашей программы будет создание карты Направлений стоков (Flow Direction). Интерфейс утилиты имеет сл. вид - на вход подаем созданный на предыдущем шаге растр :

 

 

Подготовленный выше растр содержит в каждом пикселе информацию в целочисленном виде        (1,4,8,16,32,64,128) о направлении стоков по сторонам света.

Идем далее,  создаем карту Cуммарных стоков (Flow Accumulation) для идентификации русел рек:

После создания растра кумулятивных  стоков , в отличии от предыдущих шагов, нужно будет немного поработать. Дело в том, что полученные результаты  могут быть не всегда  контрастны. Чтобы как-то улучшить визуальное восприятие карты суммарных стоков попробуем в свойствах растра сделать растяжку по гистограмме:

На рисунке выше, пикселы с максимальными значениями стока показаны оттенками ближе к белому (для контраста).

Еще, как вариант, можно  создать классификацию из небольшого количества интервалов (2 ... 4) , что-то вроде этого:

 

В общем, здесь действуйте на свое усмотрение - какой подход из разобранных вам больше понравиться. 

Линии стоков мы определили для нанесения точек створов. Этот момент необходим для автоматизации создания водосборных бассейнов.

Тут следует сделать вот что - создаем новый точечный шейп-файл (его проекцию необходимо выбрать такую же, как и у исходного SRTM-растра,  жмем кнопку Изменить ) :

 

После создания слоя точек запускаем редактор и начинаем добавлять на карту точки створов :

 

На следующем технологическом шаге  необходимо выполнить Привязку точек устья (Snap Pour Point). На вход этой утилиты подаем созданный выше набор точек:

 

Вот мы и в конце долгого пути - наконец-то провели всю подготовительную работы и настал апофеоз все нашей работы - запускаем инструмент Водосборная область (Watershed) . В качестве входных наборов здесь используется созданный только-что выше растр привязанных точек устьев и набор направлений стоков :

Если на предыдущих шагах все было сделано правильно , то должны получить приблизительно такую картинку - карту с растром водосборных бассейнов:

Теперь, при необходимости , используя утилиту Растр в полигоны из набора Конвертация , можно отконвертировать полученные области в векторный вид :

 

Должна получиться карта что-то вроде такого :

 

Прим. По результатам создания и автоматической оцифровки водосборных областей утилитой Растр в полигон могут появиться очень мелкие объекты. Как их локализовать - смотрите  в этой статье

 

Ну и уж для совсем самых настойчивых пользователей (настоящие герои идут до конца :-) не составит большого труда представить полученный материал с помощью приложения ArcScene в 3D-виде. Кстати, можно убедиться, что границы водосборов проходят аккурат по линии вершин хребтов. В общем, работали мы не напрасно :

 

Утилита Водосборная площадь ArcGIS

 

Ну вот, о гидрологии в ArcGIS пока все . Всем удачи,  или как говорит один известный телеведущий в одной популярной передаче - Берегите себя и своих близких ! :-)

 

 ©Simashkov.2017

20.02.2017 г.

Назад