Специальные инструменты структурно-гидрографического анализа речных систем в среде ArcMap

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅或者付费存取

详细

Представлен набор инструментов для определения по цифровой модели рельефа и расчета характеристик различных структурных элементов речного бассейна: сети потенциальных тальвегов, водораздельных линий, частных водосборов. Инструмент “Stream Network Orders” позволяет построить на основе цифровой модели рельефа сеть тальвегов, используя разные формы функции инициации (в том числе с учетом климатических характеристик), и определить порядки в пределах полученной сети. Инструмент “Ridgeline Network Orders” устанавливает положения водораздельных линий и присваивает сегментам этих линий порядки на основе полных путей добегания от водоразделов до устьев бассейновых систем. Реализовано два способа классификации: порядок по полной последовательности и порядок по триплетам старших порядков. Инструмент “Watershed Thickness Metrics” предназначен для расчета различных мер “толщины” речных бассейнов. Набор инструментов использует функциональные возможности модуля Spatial Analyst для ArcGIS Desktop.

全文:

受限制的访问

作者简介

Б. Гарцман

Институт водных проблем РАН; Институт природно-технических систем

编辑信件的主要联系方式.
Email: gartsman@inbox.ru
俄罗斯联邦, Москва; Севастополь

А. Энтин

Институт водных проблем РАН; Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: gartsman@inbox.ru
俄罗斯联邦, Москва; Москва

Е. Шекман

Тихоокеанский институт географии ДВО РАН

Email: gartsman@inbox.ru
俄罗斯联邦, Владивосток

参考

  1. Алексеевский Н.И. Масштабные изменения характеристик системы поток-русло по длине рек // Фундаментальные проблемы воды и водных ресурсов. Материалы 3-й всерос. конф. Барнаул, 2010. С. 4–6.
  2. Гарцман Б.И., Белякова П.А., Сучкова К.В., Шекман Е.А., Энтин А.Л. Меры вертикальной протяженности речных систем как индикаторы условий их формирования (на примере гор Крыма и Черноморского побережья Кавказа) // Вод. ресурсы. 2022. Т. 49. № 4. С. 448–459.
  3. Гарцман Б.И., Шекман Е.А. Возможности моделирования речной сети на основе ГИС-инструментария и цифровой модели рельефа // Метеорология и гидрология. 2016. № 1. С. 86–98.
  4. Гарцман Б.И., Шекман Е.А., Ли К.Т. Порядковая классификация речных водоразделов на основе обработки цифровых моделей рельефа // География и природ. ресурсы. 2016. № 4. С. 164–173.
  5. Гарцман Б.И. Анализ геоморфологических условий формирования первичных водотоков на основе цифровых моделей рельефа // География и природ. ресурсы. 2013. № 1. С. 136–147
  6. Гарцман Б.И., Бугаец А.Н., Тегай Н.Д., Краснопеев С.М. Анализ структуры речных систем и перспективы моделирования гидрологических процессов // География и природ. ресурсы. 2008. № 2. С. 116–123.
  7. Гарцман Б.И., Галанин А.А. Структурно-гидрографический и морфометрический анализ речных систем: теоретические аспекты // География и природ. ресурсы. 2011. № 3. С. 27–37.
  8. Гарцман И.Н. Топология речных систем и гидрографические индикационные исследования // Вод. ресурсы, 1973. № 3. С 109–124.
  9. Еременко Е.А., Панин А.В. Ложбинный мезорельеф Восточно-Европейской равнины. М.: МИРОС, 2010. 192 с.
  10. Казанский Б.А. Теоретические закономерности распределения речных структур // Тр. ДВНИГМИ. Вып. 63. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. С. 85–90.
  11. Карасев, М.С., Худяков Г.И. Речные системы (на примере Дальнего Востока). М.: Наука, 1984. 143 с.
  12. Корытный Л.М. Бассейновая концепция в природопользовании. Иркутск: ИГ СО РАН, 2001. 163 с.
  13. Кошель С.М., Энтин А.Л. Современные методы расчета распределения поверхностного стока по цифровым моделям рельефа // Геоморфологи. Современные методы и технологии цифрового моделирования рельефа в науках о Земле. Вып. 6. М.: Медиа-Пресс, 2016. С. 24–34.
  14. Сидорчук А.Ю. Фрактальная геометрия речных сетей // Геоморфология. 2014. № 1. С. 3–14.
  15. Философов В.П. Основы морфометрического метода поисков тектонических структур. Саратов: Изд-во Саратовского ун-та, 1975. 232 с.
  16. Gupta V.K. Emergence of statistical scaling in floods on Channel networks from complex runoff dynamics // Chaos, Solitons and Fractals. 2004. V. 19. Iss. 2. P. 357–365. https://github.com/aentin/ArcPyStreamScape
  17. Lee K.T., Chang C.H. Incorporating subsurface-flow mechanism into geomorphology based IUH modeling // J. Hydrol. 2005. V. 311. Iss. 1–4. P. 91–105.
  18. Lindsay J.B, Seibert J. Measuring the significance of a divide to local drainage patterns // Int. J. Geogr. Inform. Sci. 2012. V. 27. Iss. 7. P. 1453–1468.
  19. O’Callaghan J.F., Mark D.M. The extraction of drainage networks from digital elevation data // Computer vision, graphics, and image processing. 1984. V. 28. Iss. 3. P. 323–344.
  20. Reggiani P., Sivapalan M., Hassanizaden S.M., Gray W.G. Coupled equations for mass and momentum balance in a stream network: Theoretical derivation and computational experiments // Proc. R. Soc. Lond. A. 2001. V. 457. P. 157–189.
  21. Rodriguez-Iturbe I., Rinaldo A. Fractal river basins: chance and self-organization. Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1997. 547 p.
  22. Werner C. Formal analysis of ridge and channel patterns in maturely eroded terrain // Annals of the Association of American Geomorphology. 1988. V. 78. Iss. 2. P. 253–270.
  23. Werner C. Several duality theorems for interlocking ridge and channel networks // Water Res. Res. 1991. V. 27. Iss. 12. P. 3237–3247.
  24. Yen B.C., Lee K.T. Unit hydrograph derivation for ungauged watersheds by stream order laws // J. Hydrol. Engin.1997. V. 2. Iss. 1. P. 1–9.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. Flowchart of the ‘Stream Network Orders’ tool (variant with CEI)

下载 (538KB)
索引源数据
3. Fig. 2. Creation of a complete network: a - cells of fragmented network of potential watercourses, b - restored (complete) network of watercourses

下载 (151KB)
索引源数据
4. Fig. 3. Results of CEI river network calculation using the Stream Network Orders tool, threshold values: a - 5000, b - 20 000, c - 35 000. 7 to 1 - order of watercourses

下载 (500KB)
索引源数据
5. Fig. 4. Ridgeline Network Orders tool flowchart

下载 (514KB)
索引源数据
6. Fig. 5. Catchment basins of watercourse segments of order: a - 1, b - 2, c - 3, d - 4, e - 5, f - 6

下载 (441KB)
索引源数据
7. Fig. 6. Merging of private catchment boundaries. Several objects that coincide geometrically but differ in order values (a) are merged into a single object to form a complete order sequence (b)

下载 (356KB)
索引源数据
8. Fig. 7. Result of position determination and ordinal classification of watershed lines: a - by full sequence, b - by triplets of higher orders. Notation - watersheds from 6th to 1st order

下载 (346KB)
索引源数据
9. Fig. 8. Data pre-processing for the Watershed Thickness Measures tool

下载 (348KB)
索引源数据
10. Fig. 9. Calculation of basin thickness characteristics: a - ‘thickness at extremes’ ∆He, b - ‘thickness at averages’ ∆Ha, c - ‘thickness at watersheds’ ∆Hw

下载 (554KB)
索引源数据
11. Fig. 10. Results of calculation of basin ‘thickness’ characteristics: a - ∆He, b - ∆Ha, c - ∆Hw, d - average basin height, e - depth of erosion incision ∆Hc

下载 (554KB)
索引源数据

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2024