Возможности моделирования антропогенных форм рельефа с применением ГИС-технологий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова

Институт прикладной экологии Севера

Институт естественных наук

Возможности моделирования антропогенных форм рельефа с применением ГИС-технологий

Д.А. Бетюнская

В свете расширяющегося и углубляющегося воздействия человеческой деятельности на земную поверхность рассматриваются представления об антропогенной геоморфологии, рельефообразовании.

Актуальность исследования объясняется огромным масштабом трансформационных изменений, проходящих в природной среде, в результате деятельности человека.

Антропогенная геоморфология, возникшая в 60-е гг. ХХ в. выходит на новый уровень (этап) развития.

Предметом исследований является современный рельеф и антропогенно-геоморфологические системы (АГМС) [1]. На сегодняшний день существует огромное количество форм рельефа, образовавшиеся в результате добычи полезных ископаемых, промышленного и гражданского строительства, создания инженерно-технических коммуникаций. Объем информации, которую необходимо обработать, неустанно увеличивается, и, как следствие, возникает необходимость использования новых технологий оперативного сбора, обработки и анализа данных о состоянии природной среды, в том числе антропогенно измененного рельефа. В основу решения таких сложных заданий можно положить использование ГИС-технологий, основными функциями которых является создание моделей природной среды и отображение взаимосвязей между её составляющими. [2]

Географическая информационная система (ГИС, geographic(al) information system, GIS) сегодня используются практически везде - в строительстве, картографии, экологии, и так далее. По своей сути ГИС предназначены для картографирования, изучения и мониторинга различных природных и антропогенных систем компьютерными средствами.

На современном этапе ГИС-технологии проникают во многие отрасли науки и практики. Не стала исключением и геоморфология. Применение ГИС в этой области позволяет по-новому подойти к изучению самого рельефа, его морфологии и морфометрии, а также использовать данный инструмент при моделировании геоморфологических объектов и процессов и прогнозировании их развития. Важным свойством современных ГИС стало трехмерное моделирование. Для геоморфологии данные функции программных средств очень важны, так как они позволяют получать объемные модели рельефа конкретных территорий, а затем осуществлять по ним анализ и прогнозирование.

Примером ГИС-моделирования может служить трехмерная модель рельефа Воложинского района Минской области, созданная автором при зколого-геоморфологическом изучении данной административно-территориальной единицы [4].

Для создания цифровой модели был использован модуль 3D Analyst ГИС Arc View 3.2a.,(ArcView GIS -- настольная ГИС с развитыми функциями пространственного анализа, многие из которых добавляются к базовому набору в виде дополнительных модулей. Работает на разных платформах, русифицирована, в русской версии добавлены данные по России) [5], а основой трехмерного изображения служили ранее созданные цифровая карта рельефа (на основе топокарт местности), а также грид-поверхность рельефа (отображение рельефа методом цветового фона).

картографирование визуализация рельеф информационный

Рис.1 Визуализация рельефа и создание 3D моделей в ArcGIS.(наглядный пример)

3D Analyst предназначен он для того, чтобы сделать доступными для пользователя многие сложные функции трехмерного и перспективного отображения, моделирования и анализа поверхностей. Для поддержания данных функций модуль включает в себя возможности создания и работы с триангуляционными нерегулярными сетями (TIN). TIN - это специфическая векторная топологическая модель данных, наиболее подходящая для отображения и моделирования поверхностей. В среде 3D Analyst имеются функции для создания и редактирования моделей TIN из существующих векторных тем (слоев) ArcView. Трехмерная визуализация рельефа Воложинского района проходила согласно следующих этапов:

1. Создание 3D-темы с Z-координатой каждой точки:

1.1 Преобразование линейной темы изолиний в точечную и определение Z-координаты каждой точки;

1.2 Включение точечных объектов тем ”отметки высот” и “отметки урезов воды” в 3D-тему и определение Z-координаты каждой точки;

2. Создание TIN-поверхности рельефа;

3. Преобразование цифровой модели рельефа в приложении 3D Scene.

Первый этап работы по созданию цифровой модели рельефа заключался с том, чтобы создать новую 3D-тему, где бы имелось как можно больше точечных величин по которым имеются сведения о их высоте. Для этого была взята тема “точки”, использованая для построения грид-поверхности (преобразованая из изолиний с помощью расширения Vector Conversions Extension (1.1)), а также темы ”отметки высот” и “омтетки урезов воды” из созданной ранее цифровой карты рельефа. Таким образом, была создана 3Dтема, в которой были собраны точечные объекты, имеющие пространственные координаты (X,Y), и, кроме этого, сведения о их абсолютной высоте (Z).

На втором этапе работы была создана непосредственно цифровая модель рельефа. Для этого был задействован модуль Arc View 3.2a 3D Analyst, а именно - функция Create TIN from Features.

Третий этап - преобразование цифровой модели рельефа в приложении 3D Scene. Через интерфейс пользователя в GIS Arc View реализован выбор различных параметров для создания 3D-сцен . Реализована возможность определения уровней высот непосредственно по цифровому рельефу местности. Каждому слою цифровой карты сопоставляется слой 3D-сцены, а каждому графическому объекту - 3D-объект. На созданную поверхность есть возможность наносить растровые образы (аэро-, фото- и космоснимки и т.п.). В итоге, 3D-сцена может состоять из одного растрового слоя, накладываемого на поверхность, и, нескольких векторных. Над созданной 3D-сценой можно выполнять различные операции: просмотр сцены в прозрачном и непрозрачном режимах; масштабирование сцены относительно вертикальной оси; поворот сцены относительно вертикальной оси; изменять параметры и координаты источника освещения, оптические свойства объектов; осуществлять обзор сцены с любой заданной точки в любом направлении.

Таким образом, благодаря технологиям ГИС возможен глубокий анализ, моделирование и прогнозирование развития рельефа. Картографирование пространственных данных, в том числе в трехмерном измерении, наиболее удобно для восприятия, что упрощает построение запросов и их последующий анализ. ГИС предлагает совершенно новый путь развития картографии.

Литература

1. Лихачёва Э.А. ,Что изучает «антропогенная геоморфология»?. Геоморфология,2012.-УДК-551.438.5.-№(3).-стр.3-9;

2. "Рельеф и человек", сборник научных статей[Электронный ресурс],- http://geomorphology.ru/images/upload/articles692/182.pdf

3. Ротков С.И., Шепелев А.В. Геоинформационные технологии при построении цифровой модели рельефа.//http.info.sandy,ru

4. Курлович Д. М., Применение ГИС-технологий при изучении экологогеоморфологических особенностей территории Воложинского района // Сахаровские чтения, 2002.: экологические проблемы XXI века: Матер. междунар. конф. Минск, 2002.- стр. 196-198 .

5. Капустин В.Г., ГИС-технологии в географии и экологии: ArcViewGIS в учебной и научной работе (практическое руководство для студентов и преподавателей географо-биологического факультета), учебное пособие. Издание второе / Урал.гос.пед.ун-т. Екатеринбург, стр.14-15.

Размещено на Allbest.ru