Решение задач гидрологического анализа зачастую встает перед подразделениями компаний, занимающихся поддержкой бизнес-процессов в сельском и лесном хозяйстве, проектированием инженерных коммуникаций, оценкой экологического воздействия на территорию, оценкой гидрологического потенциала территории и т.д.
Такого рода задачи решаются с помощью инструментов гидрологического анализа, входящих в состав дополнительного модуля Spatial Analyst for ArcGIS Desktop. Решение задачи построения сети поверхностного стока воды не является исключением. Ее можно реализовать как в настольной ГИС ArcGIS Desktop, так и в виде сервиса ГИС-сервера ArcGIS Server.
Инструменты из группы Гидрология могут применяться по отдельности и использоваться последовательно для построения сети водотоков. В результате можно построить дренажную сеть в виде линейного класса объектов, ранжированного по порядку притока. С детальным описанием инструментов можно ознакомиться в русскоязычной справке
Для автоматизации процесса построения сети водотоков можно создать модель в ArcGIS Model Builder. Давайте посмотрим, зачем нужен каждый из инструментов в модели.
Aggregate (Агрегирование) – если необходимо создать более генерализованные линии водотоков, можно использовать этот инструмент, уменьшающий разрешение ЦМР. На иллюстрации приведен фрагмент сети водостока, построенной по ЦМР, загрубленной в 2 раза (слева) , и ЦМР с исходным разрешением (справа).
Fill (Заполнение) – используется для заполнения локальных понижений в ЦМР, для удаления небольших ошибок и неточностей, присущих данным.
Flow Direction (Направление стока) – создает растр направления стока из каждой ячейки. Направление стока определяется направлением наиболее крутого спуска, или максимального понижения, из каждой ячейки.
Flow Accumulation (Суммарный сток) – вычисляет суммарный сток как взвешенную сумму всех ячеек, сток из которых попадает в каждую ячейку вниз по склону. В нашем случае используем для вычисления количества ячеек, впадающих в каждую ячейку.
Используя инструмент Con (Условие) отфильтруем ячейки с высоким суммарным стоком для выделения русел водотоков. Этот фильтр мы так же можем использовать для фильтрации густоты получаемой сети и выделения наиболее значимых водотоков. Что касается ячеек с суммарным стоком, равным нулю, то это локальные топографические пики, которые могут быть использованы для выделения хребтов или линий водораздела. На иллюстрации ниже показано влияние фильтра суммарного стока: менее детальная сеть водотоков слева («VALUE» > 30) и более детальная сеть справа («VALUE» > 10).
Применим инструмент Stream Order (Порядок водотоков) для классификации водотоков на основе количества их притоков.
На заключительном этапе используем инструмент Stream to feature (Водоток в пространственный объект) для преобразования сети водотоков в линейный класс пространственных объектов. Инструмент оптимизирован таким образом, чтобы можно было использовать растр направления для помощи в векторизации пересекающихся и прилегающих ячеек. Можно выполнить векторизацию двух соседних линейных объектов, имеющих одинаковое значение, в виде двух параллельных линий. Он отличается от инструмента Растр в линии, который выполняет векторизацию более грубо.
Применение инструментов гидрологического и геоморфологического анализа не ограничивается анализом поверхностных вод и ЦМР. Например, их можно использовать в нефтегазовой отрасли при построении геолого-промысловых карт: построения карт градиентов падения давления.
