Время прочтения: 3 минуты
Цифровые модели рельефа (ЦМР) используются для широкого круга производственных и научных задач. Для анализа малых участков местности ЦМР с высоким разрешением может строиться под заказ, но для создания собственной ЦМР необходимо иметь хорошие вводные данные и обладать массой компетенций. В задачах изучения больших объектов: стран, федеральных округов или речных бассейнов — удобнее пользоваться готовыми открытыми глобальными ЦМР.
Для выбора ЦМР обязательно нужно учесть геодезические стандарты региона, системы координат и проекции, а также пространственное разрешение открытых ЦМР. Все эти параметры зависят от задач.
Ниже – краткий сравнительный обзор часто используемых продуктов с информацией о рельефе Земли для гидрологических задач. На примере трех речных бассейнов сравним их друг с другом и с топографическими картами.
Краткий обзор ЦМР
Основные параметры глобальных цифровых моделей рельефа по данным производителей:
Подробное описание этих ЦМР можно найти в нормативном документе СТО ГГИ 52.08.48–2020 "Выбор цифровой картографической основы для определения гидрографических характеристик". Системы координат и высот для всех растров равны соответственно WGS84/EGM96.
Работа с гидрологическими характеристиками на основе ЦМР
Источник: СТО ГГИ 52.08.48–2020
Для сравнения ЦМР выбраны три разных объекта:
1) Краснодарское водохранилище;
2) Бассейн реки Се-Яхи (полуостров Ямал);
3) Река Вердыэрк (Чеченская Республика).
В таблицах ниже указаны гидрографические характеристики этих водных объектов, найденные с помощью различных ЦМР. Как эталон для сравнения ЦМР взяты топографические карты.
Характеристики Краснодарского водохранилища. Данные по ЦМР и топокартам
Интересно, что все ЦМР указывают на уровень воды одинаково неточно с разницей с реальным уровнем на 12 м. Максимальные различия наблюдаются в определении площади водохранилища: между ЦМР есть разброс в 18 км2, а разница с эталоном – более 50 км2. Стоит отметить, что от уровня воды в водохранилище зависит его площадь, и при увеличении уровня площадь зеркала возрастает. Исходя из этой логики, согласия между данными об уровне и площади среди ЦМР нет.
Определенные характеристики реки Се-Яхи
Здесь на примере ЦМР ALOS измерены гидрографические характеристики для равнинной реки, где четко прослеживается значительная погрешность около 20% во всех характеристиках кроме площади бассейна, где неточность составляет около 3%.
Определенные характеристики для реки Вердыэрк
Для горной реки SRTM демонстрирует точность немного выше. Например, по площади и по высоте истока расхождения приближаются к отметке 5%. Остальные характеристики определяются с точностью менее 85%.
Подробнее о расчетах этих характеристик – в нормативном документе СТО ГГИ 52.08.48–2020 "Выбор цифровой картографической основы для определения гидрографических характеристик".
Когда речь заходит о местных и крупномасштабных явлениях (размером с город или район), в большинстве случаев необходимо пользоваться другими источниками информации о рельефе. Но благодаря глобальному охвату и высокому разрешению (30-90 м) описанные выше ЦМР являются достойными продуктами для исследования глобальных и мелкомасштабных процессов (размером с остров, страну, континент). Открытые ЦМР – хорошая основа для исследований, и для научных целей использование таких растров допустимо с оговоркой их погрешности.
Специалистам на производстве необходимо пользоваться проверенными и официально утвержденными источниками, к которым открытые ЦМР не относятся (для определения гидрографических характеристик по глобальным ЦМР точность является недопустимой). В норме ошибка определения должна находиться в пределах 2%, и в большинстве случаев нормативные документы РФ не рекомендуют использовать описанные ЦМР для определения гидрографических характеристик.
Таким образом, глобальные цифровые модели рельефа перед применением необходимо оценить на точность, что важно сделать перед проведением расчетов. Разрешение, точность по высоте и в плане будут зависеть от особенностей объектов (географическое положение, растительность, застройка, характер рельефа и др.)
Подробнее о расчетах этих характеристик – в нормативном документе СТО ГГИ 52.08.48–2020 "Выбор цифровой картографической основы для определения гидрографических характеристик".
Когда речь заходит о местных и крупномасштабных явлениях (размером с город или район), в большинстве случаев необходимо пользоваться другими источниками информации о рельефе. Но благодаря глобальному охвату и высокому разрешению (30-90 м) описанные выше ЦМР являются достойными продуктами для исследования глобальных и мелкомасштабных процессов (размером с остров, страну, континент). Открытые ЦМР – хорошая основа для исследований, и для научных целей использование таких растров допустимо с оговоркой их погрешности.
Специалистам на производстве необходимо пользоваться проверенными и официально утвержденными источниками, к которым открытые ЦМР не относятся (для определения гидрографических характеристик по глобальным ЦМР точность является недопустимой). В норме ошибка определения должна находиться в пределах 2%, и в большинстве случаев нормативные документы РФ не рекомендуют использовать описанные ЦМР для определения гидрографических характеристик.
Таким образом, глобальные цифровые модели рельефа перед применением необходимо оценить на точность, что важно сделать перед проведением расчетов. Разрешение, точность по высоте и в плане будут зависеть от особенностей объектов (географическое положение, растительность, застройка, характер рельефа и др.)
Источники и дополнительная информация:
Автор: Вероника Костык