CC BY
68
ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 141
БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ 2009. Вып. 2
Использование ГИС-технологий в науках о Земле
УДК 551.43(045)
И.И. Григорьев
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА «CREDO»
ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМОВ И ПЛОЩАДЕЙ ОВРАГОВ
Представлена методика изучения динамики таких морфометрических показателей оврагов, как площадь и объем. Установлены числовые значения площади и объема конкретного оврага с помощью программного комплекса «CREDO».
Ключевые слова: овраг, площадь оврага, объем оврага, программный комплекс «CREDO».
Основным методом оценки динамики оврагообразования уже десятки лет является линейный, то есть измерение расстояний от вершины оврага до предварительно установленного репера (расположенные по линии роста оврага деревья, столбы, строения и т.п.) или от вершины оврага до специально заложенной Т-образной марки, обращенной длинной стороной к вершине [2]. Изменения ширины и глубины оврагов также фиксируются с помощью рулетки. Понятно, что использование данной методики отличается значительными погрешностями, как инструментальными, так и личными ошибками измеряющих. В целях повышения точности измерений морфометрических показателей используется комплекс топографо-геодезических методов.
Работы по созданию топографических планов вершин оврагов были начаты нами в 2000 г. С тех пор на 12 активно растущих оврагах ежегодно проводятся работы по тахеометрической съемке. В 2002 г. кафедрой физической географии и ландшафтной экологии приобретен электронный тахеометр «ELTA ZEISS 3305», представляющий измерения в электронном виде с большой точностью. Необходимо отметить, что дальность измерений для тахеометра составляет до 2 км (для теодолита - до 100 м). При тахеометрической съемке объекта в любом удобном месте закладывается грунтовый репер (металлический штырь диаметром 1,5-2,0 см и длиной 1,0-1,5 м), с которого ежегодно проводятся геодезические наблюдения. Помимо бровки, один раз в 2-3 года производится съемка продольного и поперечного профилей оврагов. В 2007-2008 гг. на одном из оврагов (д. Крымская Слудка в Кизнерском районе УР) проведена детальная тахеометрическая съемка, то есть было зафиксировано плановое и высотное положение всех микронеровностей, то есть всех ребер граней склонов и днища оврага, в том числе его бровки (рис. 1).
БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ
Рис.1. Тахеометрическая съемка оврага
С 2002 г., с приобретением электронного тахеометра, обработка ведется автоматическими методами с использованием программного комплекса «CREDO». В настоящее время комплекс «CREDO» состоит из нескольких крупных систем и ряда дополнительных задач, объединенных в технологическую линию обработки информации в процессе создания различных объектов от производства изысканий до ведения мониторинга. Каждая из систем комплекса позволяет не только автоматизировать обработку информации в различных областях (инженерно-геодезические, инженерно-геологические и инженерно-геоморфологические изыскания), но и сформировать единое информационное пространство, описывающее исходное состояние территории (модели рельефа, ситуации и геологического строения) [1].
Полевые измерения (горизонтальный угол, превышение и горизонтальное проложение) скачиваются с тахеометра на жесткий диск компьютера в виде текстового файла с расширением *.dat. Для того чтобы измерения за разные годы можно было сравнивать, грунтовым реперам на каждом объекте присваиваются условные прямоугольные координаты (например, x=10000, y=10000). Имея жесткие исходные координаты реперов, можно вычислить координаты каждого пикета на объекте, используя систему «CREDO-DAT». Система «CREDO-DAT» позволяет осуществлять импорт данных, полученных с тахеометров различных типов, вводить данные из рукописных журналов, выполнять уравнивание с учетом различных поправок, создавать каталоги и вычерчивать схемы обоснования и пикетажа, экспортировать результаты
обработки в открытый обменный формат комплекса «CREDO» и в формат DXF. Для отрисовки ситуации используется система «CREDО-Топоплан 1.0» (рис.2).
*
у
р
Рис. 2. Фрагмент топографического плана оврага
Данная система позволяет создавать крупномасштабную цифровую модель местности (ЦММ). Исходными данными для создания ЦММ являются материалы обработки тахеометрической съемки в системе «CREDO-DAT». Цифровая модель местности состоит из цифровой модели рельефа (ЦМР) и цифровой модели ситуации (ЦМС). ЦМР представляет собой нерегулярную сетку треугольников с применением структурных линий и выделением участков для моделирования форм с изломами поверхности по границам. Рельеф отображается горизонталями различного вида либо в виде штриховки откоса или обрыва. Высота сечения рельефа, вид отображения горизонталей (дополнительные горизонтали, полугоризонтали) могут определяться как для всей поверхности, так и для ее отдельных участков, состоящих из группы выбранных треугольников. По рельефу может определяться направление и величина уклона. Технология моделирования поверхности позволяет обрабатывать неограниченное число точек в модели. ЦМС формируется из площадных, линейных, точечных объектов и отображается соответствующими условными знаками и текстовой информацией. Все данные распределяются по слоям, объединенным в иерархическую структуру, отражающую взаимосвязь частей объекта. Поддерживается неограниченное число слоев.
БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ
Между двумя поверхностями осуществляется подсчет объемов работ в контуре или по сетке квадратов (рис.3). Получаемые картограммы объемов оврагов позволяют оценить объем выносимых объемов грунта в течение какого-либо периода. Так, например, площадь оврага в д. Крымская Слудка увеличилась с 2007 по 2008 г. на 257,67 м2, с 1177,25 до 1434,92 м2, а объем на 1473 м3, с 7549 до 9022 м3. Выходные результаты представляются в виде чертежей (DXF-файлов), ведомостей и таблиц. Распечатка готовых чертежей осуществляется либо в самой программе Топоплан, либо в программе AutoCAD, каталогов - через любой текстовый редактор. Помимо прямой распечатки результатов, программный комплекс «CREDO» (система «CREDO-Конвертер») позволяет осуществлять конвертирование данных в программу MapInfo - в файлы формата MIF и MID или в программу AutoCAD - файлы формата DXF.
Щ. ГШ**Ъ > *v- ? 17Г„»и*2
■Ю -2 _ +Ll , -2 / -s / ?- S+0 tf.Oj 4" airjj
Iі '-Г?* 'Ч ' -rOf -я Ліг рїЙі^__ -І8 :J El ;-A3 ■45 =+.» .Г-Г-.’/ n Я! Л Л И а
■tfl -las і к '*¥8 МїЙг.Фі ■,,ті ""ft Mi ,КЇЬ *!■« tC № t.L> *-Ж-м td +L'
*0 f [Hi- Of Я -3£0 IEF|.-15.fc тй ♦и -245 Ubi-fcn -ors аг.и-і тт.' гачла nv CJ3 rrti -Mi' І?*?- С.Л *.S? +L-1 -і'К-- 3.'«-Т ГГ ■іі " -И.<ТС Ilf -Г?.І ЗІ-Л-^Н -ІИ -а? 53/і у." ».Ц •і.' _ -і
A і^В-ґ - -и:- ■г.7? un-ico *79Гі‘Л 1WJT *0 -I*? >: jnw ti иа-ш Pi -Eflf *ІО-4Г /н к . W : -flij .ад.> +е :ЇШ 1І.Т Є . ■ ''1-і— +|? „ W' -ТЗ ГНН І +0 ' ■0
4? ■tf / +0 і ІЕ-*. +-J ‘140 *0 ■г 2д іС*Дг •у ■Г 25 ШЫ'М !*S !9S «І rlfttt *■> .. о
+£ / ifoaL ' ~}5 •І2 o ~Q
f -2
1 рьг-,1# 1 Mitt Ы- «> ■id ♦О ■•П +ії к? •+v ■H.I ■«£' *0 +0 s 1
№иї пМ 4И ■I13S ■*№ 4W- ■Wfl ■іні. -44 -я® цЭ -f
Рис.3. Картограмма объема оврага (2007 г.)
Топографические планы разных лет масштабов 1:250 и 1:500 позволяют прослеживать динамику оврагообразования и получать количественные показатели развития оврагов различных типов. Изучение таких показателей динамики, как площадь и объем, является одной из важнейших задач науки. Разница объемов оврага в разные годы позволяет нам с высокой точностью определять объем выносимого материала. Так, линейный прирост наблюдаемого оврага в д. Крымская Слудка за 2007-2008 гг. составил менее 1 м/год, в то время как его площадь и объем увеличились более чем на 20%. Подобные цифры указывают, прежде всего, на увеличение базиса эрозии оврага, что позволяет прогнозировать возможное резкое увеличение роста.
Зная числовые характеристики, можно, во-первых, оценить рост оврага более полно и масштабно в отличие от традиционных линейных методов и, во-вторых, осуществлять прогнозирование развития оврага не только в виде линейного роста вершины, но и роста его в глубину и ширину. В настоящее время идет работа по созданию объемных моделей активно растущих оврагов.
* * *
1. Григорьев И.И., Рысин И.И. Использование программного комплекса «CREDO» для создания эрозионной геоинформационной системы // Проблемы флювиальной геоморфологии (материалы XXIX Пленума Геоморфологической комиссии РАН). Ижевск: Ассоциация «Научная книга», 2006. С.210-213.
2. Рысин И.И. Овражная эрозия в Удмуртии. Ижевск: Изд-во Удм. ун-та, 1998. 274 с.
Поступила в редакцию 20.09.09
I.I. Grigoriev, senior lecturer
Use of the program complex “CREDO» for the definition of volumes and areas of ravines
A technique of studying the dynamics of such morphometric indicators of ravines as the area and volume is presented. Numerical values of the area and volume of a specific ravine by means of the program complex «CREDO» are established.
Г ригорьев Иван Иванович, старший преподаватель ГОУВПО «Удмуртский государственный университет»
426034, Россия, г. Ижевск, ул. Университетская, 1 (корп.4)
E-mail: ivangrig@yandex.ru
