Language
Country/Area
No result found
Изучение тайн топографии: каков традиционный метод ручного разграничения водоразделов?
Разграничение водосборного бассейна — это процесс определения границ водосборной площади, также известной как зона задержания, водосборный бассейн или речной бассейн. В ряде областей, включая экологию, инженерию и менеджмент, это важный шаг в изучении таких проблем, как наводнения, водная среда обитания или загрязнение воды. Эту деятельность обычно выполняют географы, ученые и инженеры.
Исторически разграничение водосборных территорий в основном основывалось на ручной работе с бумажными топографическими картами, дополненной полевыми исследованиями. В 1980-х годах, с развитием компьютеров и электронных данных, начали появляться и получили широкое распространение автоматизированные методы разграничения водоразделов.
В компьютерных методах разграничения водосборных бассейнов используются цифровые модели рельефа (DEM), которые представляют собой наборы данных, отражающие высоту поверхности Земли.
Сегодня разграничение водоразделов обычно выполняется с использованием специализированного программного обеспечения для гидрологического моделирования, такого как WMS, программного обеспечения географической информационной системы (например, ArcGIS или QGIS) или с использованием языков программирования, таких как Python или R. Водосборный бассейн, являющийся основной географической единицей гидрологии, включает в себя движение, распределение и управление водными ресурсами на Земле.
Разграничение водосборных зон вручную
Традиционный метод расчета границ водосборных бассейнов заключается в их нанесении вручную на бумажные топографические карты, иногда с использованием прозрачных пленок. Затем вы можете использовать дальномер для оценки площади или оцифровать результаты для использования в картографическом программном обеспечении. Даже в эпоху электронных технологий навыки ручного разграничения водосборных бассейнов по-прежнему очень полезны, поскольку позволяют проверить правильность водосборных бассейнов, созданных с помощью программного обеспечения.
По данным Геологической службы США, этапы ручного разграничения водораздела включают: определение точек выхода водораздела на карте, представление или рисование линий поверхностных вод, текущих в более низкие районы, маркировку местоположения точек высокого рельефа, определение точек стока. к водоразделам и соединяя эти точки для разграничения водосборных территорий.
Несколько основных правил определения границ включают в себя: границы водосбора должны быть перпендикулярны контурным линиям в момент их пересечения и не должны пересекать реки или ручьи, кроме как на их выходе. Границы водосбора должны проходить по линиям хребтов и соединять высокие точки.
Недостаток ручного разграничения состоит в том, что оно зависит от личного суждения и существует определенная доля ошибок. Агентство по охране окружающей среды штата Иллинойс заявляет: «Определение водоразделов - неточная наука. Даже два эксперта могут прийти к несколько разным границам для меньших водоразделов, особенно когда точные результаты имеют решающее значение, могут потребоваться поездки на места, чтобы обнаружить особенности, не показанные на схеме». карта.
Автоматическое определение площади водосбора
Использование компьютерного программного обеспечения для определения водоразделов часто оказывается более быстрым и последовательным, чем ручные методы, поскольку исключает субъективность аналитиков. Автоматизированные методы разграничения водоразделов популярны с 1980-х годов и широко используются в научных и инженерных сообществах.
Исследователи даже используют компьютерные методы для определения границ водосборных бассейнов на Марсе.
В методах автоматического определения границ водосбора используются цифровые модели рельефа (DEM), обычно использующие подход «самого крутого уклона» для расчета направления потока. Этот процесс обычно выполняется на прямоугольной сетке, как и в большинстве современных алгоритмов. Для получения более точных результатов данные необходимо обработать и «кондиционировать», чтобы можно было получить реалистичные гидрологические результаты.
В процессе разграничения водосборных площадей на основе ЦМР алгоритм будет учитывать низменные участки местности, пути течения и другие факторы, а затем определять направление потока воды, что предполагает использование различных методов расчета. . Более часто используемый алгоритм D8 имеет ограничения. Вода течет в восьми направлениях, что может привести к нереалистичным схемам потока.
Программное обеспечение, используемое для разграничения водоразделов
Некоторые из первых программ для разграничения водоразделов были написаны на FORTRAN, например CATCH и DEDNM. Сегодня многие пакеты программного обеспечения географических информационных систем (ГИС), такие как ArcGIS, QGIS и GRASS GIS, включают инструменты разграничения водоразделов. Кроме того, также доступны автономные приложения для разграничения водосборных бассейнов, такие как TauDEM.
Некоторые программы могут использоваться для гидрологического моделирования и имеют функцию разграничения водоразделов. К ним относятся WMS (гидрологическое программное обеспечение), модель SWAT и БАССЕЙНЫ и т. д.
Другие доступные наборы данных и ресурсы
Существует множество наборов векторных данных, представляющих водоразделы, которые можно отображать и анализировать с помощью ГИС или другого программного обеспечения. Эти наборы данных делят всю поверхность суши на «подводосборы» или «единичные водосборы». Отдельные единицы водосборов могут быть объединены для создания более крупных водосборов, а пути и соединения потоков могут быть определены посредством сетевого анализа.
Благодаря постоянному развитию науки и техники технологии и методы разграничения водоразделов все еще развиваются. Эти более точные данные и новые алгоритмы могут еще больше повысить точность определения границ. Принимая во внимание влияние изменений окружающей среды и деятельности человека, как разграничение водоразделов влияет на нашу жизнь и экологию?
