Ранжирование гидрографических сетей по векторным моделям с помощью геоинформационных технологий

DOI: 10.35595/2414-9179-2025-1-31-420-430

Посмотреть или загрузить статью (Rus)

Об авторах

Д.А. Игнатенко

Санкт-Петербургский государственный университет, Институт наук о Земле, кафедра картографии и геоинформатики,
10-я линия Васильевского острова, д. 33, Санкт-Петербург, Россия, 199178,
E-mail: darya.ignatenko@spbu.ru

А.В. Кочетова

Санкт-Петербургский государственный университет, Институт наук о Земле, кафедра картографии и геоинформатики,
10-я линия Васильевского острова, д. 33, Санкт-Петербург, Россия, 199178,
E-mail: st110592@student.spbu.ru

Аннотация

Информация о порядках водотоков используется для решения картографических, гидрологических и геоморфологических задач. Существующие методы расчета матриц направления стока и водосборной площади с последующим ранжированием требуют привлечения большого количества вычислительных ресурсов и позволяют использовать ограниченное количество алгоритмов упорядочивания водотоков преимущественно в системах «сверху вниз». Более того, модели гидрографической сети часто представлены именно в векторном формате, в то время как методы и инструменты определения порядков водотоков по таким данным практически отсутствуют. Целью настоящего исследования стала разработка метода автоматизированного ранжирования векторных моделей водотоков в системе «снизу вверх». Важной особенностью векторных моделей гидрографической сети является возможность многократных пересечений объектов в местах разделения реки на рукава и последующего их слияния ниже по течению. Учитывая эти обстоятельства, исследование проводилось на векторных геоинформационных моделях северных рек, протекающих в Европейской части России в пределах холмистых равнин и низменностей с целью обеспечения эффективного тестирования ввиду более частой встречаемости данного явления на указанных территориях. Предлагаемый в этом исследовании алгоритм позволяет обрабатывать участки деления реки на рукава различными способами: присвоение всем рукавам порядка, определенного для данного водотока; выбор главного рукава и присвоение остальным второстепенного; выбор главного рукава и удаление второстепенных. Выбор зависит от целей моделирования гидрографической сети: при анализе иерархической структуры может быть полезно присвоение одинаковых порядков, а при картографировании может быть использована каждая их этих опций в зависимости от масштаба и предполагаемой детальности картографического изображения. Работа алгоритма сравнивается с ранжированием по матрицам водосборной площади, методом графов и со специализированным инструментом геоинформационной системы GRASS на данных с различной детальностью, что позволяет продемонстрировать преимущества и недостатки предлагаемого метода.

Ключ. слова

векторные гидрографические модели, порядки водотоков, моделирование гидрографии в ГИС, ранжирование линейных объектов

Список литературы

  1. Дедков А.П. О связи порядка и возраста речных долин. Вопросы морфометрии. Вып. 2. Саратов: Издательство Саратовского университета, 1967. С. 75–87.
  2. Ласточкин А.Н. Рельеф земной поверхности (Принципы и методы статистической геоморфологии). Л.: Недра, 1991. 340 с.
  3. Медведков А.А., Рогачев С.В. Река и приток: кто есть кто? География, 2009. № 13. С. 15–22.
  4. Ржаницын Н.А. Морфологические и гидрологические закономерности строения речной сети. Л.: Гидрометеоиздат, 1960. 238 с.
  5. Философов В.П. Основы морфометрического метода поисков тектонических структур. Саратов: Издательство Саратовского университета, 1975. 232 с.
  6. Hack J.T. Studies of Longitudinal Stream-Profiles in Virginia and Maryland. U.S. Geological Survey Professional Paper 294B, 1957. P. 45–97.
  7. Horton R.E. Erosional Development of Streams and Their Drainage Basins; Hydrophysical Approach to Quantitative Morphology. Geological Society of America Bulletin, 1945. V. 56. No. 3. P. 275–370. DOI: 10.1130/0016-7606(1945)56[275:EDOSAT]2.0.CO;2.
  8. Jenson S.K., Domingue J.O. Extracting Topographic Structure from Digital Elevation Data for Geographic Information System Analysis. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, 1988. V. 54. No. 11. P. 1593–1600.
  9. Lindsay J.B., Yang W., Hornby D.D. Drainage Network Analysis and Structuring of Topologically Noisy Vector Stream Data. ISPRS International Journal of Geo-Information, 2019. V. 8. No. 9. DOI: 10.3390/ijgi8090422.
  10. Samsonov T.E. Automated Conflation of Digital Elevation Model with Reference Hydrographic Lines. ISPRS International Journal of Geo-Information, 2020. V. 9. No. 5. P. 1–40. DOI: 10.3390/ijgi9050334.
  11. Shreve R.L. Statistical Law of Stream Numbers. The Journal of Geology, 1966. V. 74. No. 1. P. 17–37. DOI: 10.1086/627137.
  12. Strahler A.N. Quantitative analysis of watershed geomorphology. Transactions, American Geophysical Union, 1957. V. 38. No. 6. P. 913–920. DOI: 10.1029/tr038i006p00913.

Для цитирования: Игнатенко Д.А., Кочетова А.В. Ранжирование гидрографических сетей по векторным моделям с помощью геоинформационных технологий. ИнтерКарто. ИнтерГИС. M.: Географический факультет МГУ, 2025. Т. 31. Ч. 1. С. 420–430. DOI: 10.35595/2414-9179-2025-1-31-420-430

For citation: Ignatenko D.A., Kochetova A.V. Ranking hydrographic networks by vector models using geospatial technologies. InterCarto. InterGIS. Moscow: MSU, Faculty of Geography, 2025. V. 31. Part 1. P. 420–430. DOI: 10.35595/2414-9179-2025-1-31-420-430 (in Russian)