В онлайне: 2 (гостей - 2, участников - 0)  Вход | Регистрация

 
УДК 004.9

Цифровая модель рельефа участка "Озеро Иткуль" заповедника "Хакасский": методы создания и возможные пути использования


Кучак А.О., лаборант-исследователь, Шуркина В.В., зам.директора,
ФГБУ Государственный природный заповедник "Хакасский", Россия

Рассматривается применение геоинформационных систем в заповеднике "Хакасский" на примере конкретного участка. Создание цифровой модели рельефа и ее дальнейшее использование заповедником.

Географические информационные системы (ГИС) - это системы управления цифровыми базами данных, разработанные для сбора, хранения, анализа и отображения пространственных сведений об объектах [3].

ГИС хранят информацию о реальном мире в виде набора тематических слоев, связанных на основе географического положения. Назначение ГИС не только в хранении карт, но и в возможности, с помощью имеющихся данных, создавать их необходимое представление [3].

Геоинформационные системы, созданные на территорию заповедника, обеспечат надежное хранение данных, позволят оперативно использовать и анализировать необходимую информацию. Для ведения ГИС в заповеднике "Хакасский" используется программа ArcGIS версия 9.3.

ArcGIS 3D Analyst от ESRI является дополнительным модулем системы ArcGIS, который предназначен для трехмерной визуализации, анализа и построения поверхностей. Использование этого модуля позволяет осуществлять пространственное моделирование различных объектов [1]. Объемные изображения более информативны, их легче воспринимать и интерпретировать.

Цифровая модель рельефа участка "Озеро Иткуль" , которая дает более реалистичную картину территории, создавалась с помощью модуля ArcGIS 3D Analyst методом триангуляции. При этом в качестве исходных данных использовались оцифрованные с топографической карты масштаба 1:100000 горизонтали и высотные отметки.

Топографическая карта (рис.1) в виде растрового изображения была пространственно привязана и преобразована в проекцию Гаусса Крюгера, датум Пулково 1942, зона 15N. Затем на изображении были оцифрованы изолинии рельефа местности (рис.2). В результате был получен shape-файл отражающий рельеф, в виде линейного слоя горизонталей, в атрибутах которого есть поле высот над уровнем моря.


Топографическая карта. Масштаб 1:100000


Рис. 1 – Топографическая карта. Масштаб 1:100000


Изолинии рельефа


Рис. 2 – Изолинии рельефа



На основе изолиний рельефа была построена триангуляционная нерегулярная сеть (TIN) (рис.3), которая является слоем, представляющим непрерывное поле значений высот для придания изображению объемного вида.

Триангуляционная нерегулярная сеть участка


Рис. 3 – Триангуляционная нерегулярная сеть участка "Озеро Иткуль"


Полученная триангуляционная сеть адекватно описывает рельеф как важнейший компонент ландшафта и может использоваться для визуализации двумерных объектов в 3D виде. Визуализация трехмерной модели осуществляется с помощью приложения ArcScene, входящего в модуль 3D Analyst. Приложение ArcScene позволяет создавать многослойные трехмерные поверхности и управлять свойствами отображения каждого из слоев и его положением в трехмерном пространстве. В приложении есть инструмент виртуального пролета над трехмерной поверхностью [1].

ГИС позволяет обобщить в единой системе географических координат всю имеющуюся картографическую информацию о территории и добавлять в нее любые данные, имеющие географическую привязку. Так в приложении ArcScene на цифровую модель рельефа были спроецированы векторные слои: граница рассматриваемого участка заповедника "Хакасский", водные объекты - озеро Иткуль с прилегающими Спиринскими озерами (рис.4).

TIN участка в Arcscene с добавлением слоев


Рис. 4 – TIN участка в Arcscene с добавлением слоев


Для большей "реалистичности" трехмерную модель можно драпировать текстурой, в данном случае использовался космический снимок Landsat (рис.5).

TIN участка, драпированная космоснимком Landsat


Рис. 5 – TIN участка, драпированная космоснимком Landsat


Применение ГИС для реализации задач заповедника заключается в том, что цифровая модель рельефа позволяет вычислять производные информационные модели - экспозиций склонов (ориентация склона в градусах), крутизны склонов, гипсометрической карты (рис.6) и др. и быстро получать информацию о морфометрических показателях (высота, угол наклона, экспозиция склона) в любой точке модели. Созданная цифровая модель может быть использована в научных исследованиях, где требуется учет рельефа местности [2].

Производные информационные модели
Гипсометрическая картаКарта крутизны уклоновКарта экспозици склонов


Рис. 6 – Производные информационные модели


Таким образом, приведение информации, хранящейся на бумажном носителе (карте) в цифровой вид, подлежащий обработке методами компьютерного моделирования - первостепенная задача ГИС. В связи с доступностью быстрой компьютерной обработки высотных данных становится выполнимой задача создания приближенной к действительности цифровой модели рельефа, в данном случае участка "Озеро Иткуль" заповедника "Хакасский".

Данная модель может быть применима для научного отдела заповедника - на модель могут быть нанесены постоянные зимние маршрутные учеты участка "Озеро Иткуль", может осуществляться планирование деятельности с целью оптимизации маршрутных учетов. При наложении на данную модель слоя растительности, можно проследить как с высотой изменяется структура растительных сообществ. Анализ пространственной структуры растительных сообществ и изменение её с течением времени позволяет делать обоснованные выводы и прогнозировать дальнейшие изменения.

Цифровая модель участка может быть использована для туристической деятельности в заповеднике. Анализ рельефа дает возможность прогнозировать использование территории в области экологического туризма - можно определить проходимость, доступность, обзорность и др. особенности рельефа местности.

Модель рельефа участка "Озеро Иткуль" также выполняет эколого - просветительскую функцию - это демонстрирование границ заповедного участка и особенностей рельефа широким массам населения, возможно использование такого рода карт на уроках географии и во внеклассных мероприятиях, а так же в музее природы заповедника и в визит-центрах.

Таким образом, внедрение ГИС в заповеднике "Хакасский" может служить эффективным инструментом анализа пространственных данных для использования их в последующем в научно-исследовательской, эколого-просветительской, туристической деятельности.

В дальнейшем планируется охватить базами данных и создать ГИС для всех кластерных участков заповедника.

Библиографический список

  1. ArcGIS 3D Analyst "3D визуализация, топографический анализ, построение поверхностей": ESRI White Paper, январь 2002
  2. Ермаков Н.Б., проект создания ГИС "Пространственно-временная динамика экосистем Урала и Сибири".
  3. Капралов Е.Г., Кошкарев А.В., Тикунов В.С. и др. Основы геоинформатики: В 2 кн. Кн. 1: Учеб. пособие для студ. вузов / Под ред. Тикунова В.С. - М.: Издательский центр "Академия", 2004 г.



25.12.12 01:48 | Ломакин С.В. (участник)
У вас большей частью описаны возможности пакета, но мне кажется надо сделать акцент на прикладную сторону проблемы. Например как и для чего их можно использовать "в научно-исследовательской, эколого-просветительской, туристической деятельности."

25.12.12 01:26 | Lena_Izotova (участник)
Оцифровка горизонталей с карты масштаба 1:100000 сможет ли дать достоверную информацию о рельефе местности?

24.12.12 19:48 | pud (участник)
Из текста статьи следует что модель строилась только на основе оцифрованных горизонталей.
Почему при построении модели рельефа не использовались точечные объекты? arcGis поззволяет создавать TIN на основе комбинации линейных и точечных объектов. При такой комбинации модель была бы более реалистичной.

Все комментарии (3)

 

Разделы конференции

  1. Государственный кадастр недвижимости и земельно-имущественные отношения
  2. Мониторинг природных ресурсов и охрана окружающей среды
  3. Комплексное использование природных ресурсов
  4. Современные вопросы геологии
  5. Физика горных пород
  6. Новые технологии в природопользовании
  7. Применение современных информационных технологий
  8. Экономические аспекты недвижимости
  9. Мониторинг использования объектов недвижимости

 

Проекту Kadastr.ORG требуются средства на хостинг и развитие

Сумма: руб.