№2 (2019)

  Применение ГИС-технологий

Возможности использования инструментов ГИС-пакета ArcGIS для структурного анализа электрических сетей
Карпачевский А.М.Новаковский Б.А. 

… »

В работе рассмотрены основные понятия сетевого анализа применительно к электрическим сетям, а также возможности модулей и геоинформационных инструментов пакета ArcGIS для расчета трех ключевых показателей: электросетевой центральности линий электропередач, альтернативности электроснабжения и топологической удаленности потребителя. Выявлены особенности электрических сетей как модели комплексной сети: иерархичность согласно классам напряжения, разные функциональные типы вершин сети (электростанции и электрические подстанции) и наличие специфических типов соединения – отпаек. В исследовании проведено сравнение двух моделей представления географических сетей – геометрической и транспортной – и соответствующих им модулей ГИС-пакета ArcGIS – Utility Network и Network Analyst. Обосновано, что несмотря на то, что электрические сети по своей сущности являются геометрическими, гораздо удобнее их представление в виде транспортной модели. Это дает гораздо больше возможностей анализа
и автоматизации. Структура электрических сетей может быть визуализирована с помощью предложенных трех показателей на карте, фрагмент которой приведен в работе. Такие карты могут быть использованы для выявления уязвимых участков сети, что важно при планировании мероприятий по развитию энергосистемы.

Прикладные ГИС для поддержки радиационно-экологического мониторинга в регионах размещения ядерно- и радиационно-опасных объектов
Титов И.Е., Панов А.В., Кречетников В.В., Шубина О.А., Микаилова Р.А. 

… »

В статье рассмотрены основные требования к геоинформационной системе (ГИС) радиационно-экологического мониторинга атмосферного воздуха, наземных и водных экосистем в районе размещения ядерно- и радиационно-опасных объектов. Проведен анализ ГИС и систем поддержки принятия решений (СППР), использующих ГИС-технологии при проведении радиационно-экологического мониторинга, оценки последствий радиоактивного загрязнения территорий, а также их реабилитации. Представлен анализ программных продуктов для создания ГИС и предложен перечень программ, использование которых будет наиболее эффективным при создании ГИС-проекта поддержки радиационно-экологического мониторинга. Представлена схема радиационно-экологического мониторинга с применением геоинформационных технологий, а также структура и состав ГИС-проекта.

  Моделирование геообъектов и геопроцессов

Комплексные геофизические исследования археологических памятников и принципы интерпретации данных
Злобина А.Г., Журбин И.В. 

… »

Геофизика широко используется при неразрушающих исследованиях объектов историкокультурного наследия. Неоднозначность интерпретации данных вызвана комплексом объективных причин: ограничениями геофизических методов и существенной неоднородностью культурного слоя археологических памятников. Поэтому актуальна разработка алгоритма исследований, позволяющего уменьшить количество ошибок первого и второго рода и, соответственно, повысить качество неразрушающих исследований объектов историко-культурного наследия. Предлагается алгоритм, включающий этапы комплексных геофизических измерений (магнито- и электроразведка), обработки (сегментация) и интерпретации (на основе априорной информации о форме и размерах предполагаемых объектов поиска, а также о типах геофизических аномалий, соответствующих объектам). Экспериментальные исследования на территории средневекового Кушманского III селища выявили неизвестную ранее линию укреплений и позволили восстановить рядовую планировку поселения. При реконструкции планировки было определено расположение разноплановых сооружений – ров, основания сооружений из прокаленной и уплотненной глины, ямы жилых и производственных построек, очаги и пр. Получена оценка степени
сохранности культурного слоя. Результаты интерпретации подтверждены почвенными бурениями и раскопками. Информация, полученная в результате неразрушающих исследований, принципиально важна с точки зрения сохранения объектов историкокультурного наследия.

Автоматизация структурно-геоморфологического метода реконструкции сдвиговых тектонических напряжений Л.А. Сим
Гордеев Н.А.Молчанов А.Б. 

… »

Предложен и протестирован оригинальный способ автоматизации структурно-геоморфологического (СГ) метода реконструкции сдвиговых тектонических напряжений Л.А. Сим. Данный способ основан на применении определенного набора алгоритмов компьютерного зрения к исходным картам высот или спутниковым снимкам местности. Способ состоит из трех этапов: на первом этапе производится дешифрование необходимых линеаментов, на втором – поиск и измерение углов между соприкасающимися линеаментами, на третьем – классификация по М.В. Гзовскому. Выделение линеаментов может быть выполнено как вручную (путем нанесения векторных фигур на участок спутникового снимка или наложения готовой схемы), так и автоматически
при помощи алгоритма скелетизации бинаризованной карты высот. На следующем этапе применяется процедура поиска т.н. особых точек на скелетизованном изображении или нанесенной вручную векторной маске. Далее в точках пересечения прилегающих линеаментов и линии разлома производится измерение углов. Для этого сравнивается яркость пикселей на окружностях с центром в особой точке и радиусом, подбираемым так, чтобы шаг измерения не превышал заданной погрешности. Точки-вершины развернутых углов отбрасываются, а значения острых углов записываются в массив для последующей классификации по Гзовскому.
Этап классификации реализован в виде цепи условий, проверяемых для каждого значения углов из полученного массива. Условия состоят в принадлежности угла заданному интервалу с фиксированным средним и изменяемым допустимым разбросом. Каждый тип имеет разный набор условий. После проверки всех условий для всех найденных значений углов вычисляются вероятности принадлежности разлома к тому или иному типу. Для тестирования был выбран регион Лено-Оленекского междуречья. Территория тестирования приурочена к северо-востоку Сибирской платформы. Исходные карты высот были взяты из данных ASTER GDEM v2. В целом, проведенное тестирование следует считать успешным, поскольку большая часть (21/25) исследуемых разломов была правильно классифицирована. При этом, конечно, был выявлен ряд замечаний на будущее. Таким образом, к настоящему моменту было создано и успешно протестировано программное средство, позволяющее автоматизировать СГ метод Л.А. Сим и значительно ускорить работы по определению неотектонических напряжений этим методом.

Параметры образования и эволюции мантийно-корового мигранта
Васильев В.И., Васильева Е.В., Жатнуев Н.С.Санжиев Г.Д.

… »

Представлены концептуальная и математическая модели транспорта мантийного вещества с пониженной относительно вмещающей среды плотностью в земную кору. На их основе разработана платформа для параметрического моделирования накопления вещества в глубинной камере, а также образования и эволюции мантийно-корового мигранта – программа Vladi Overpressure. Программа позволяет моделировать образование глубинной накопительной камеры трех различных форм, а также формирование и эволюцию мигранта трех различных форм. Для расчета скорости подъема мигранта используются пять уравнений
(Ньютона, фон Риттингера, Стокса, Аллена-Лященко, Спера), связывающих между собой следующие параметры: плотность, прочность, температура, динамическая вязкость, предел текучести среды и плотность мигранта.

Устранение локальных понижений на цифровых моделях рельефа с сохранением особенностей исходного поля высот
Кошель С.М., Энтин А.Л., Самсонов Т.Е

… »

Цифровые модели рельефа (ЦМР) активно применяются в задачах, связанных
с моделированием распределения поверхностного стока. Для достоверного анализа необходимо, чтобы ЦМР была приведена к «гидрологически
корректной» форме. Это, в первую очередь, означает устранение замкнутых локальных понижений, которые являются препятствием для распространения стока. Существует множество алгоритмов гидрологической коррекции ЦМР (включая заполнение, разрушение границ и комбинированные алгоритмы), но лишь небольшая их часть сохраняет особенности рельефа понижения.
В настоящей работе представлен алгоритм устранения замкнутых локальных понижений, который формирует на их месте наклонную поверхность естественной формы, сохраняя при этом особенности исходного рельефа. При выполнении гидрологической коррекции при помощи предложенного алгоритма область модификации высот не расширяется за пределы собственно локальных понижений, сохраняется также возможность не обрабатывать некоторые, заранее указанные, понижения (бессточные области). Сравнение результатов работы алгоритма с существующими подходами к гидрологической коррекции
показывает, что предлагаемое заполнение понижений с учетом особенностей рельефа позволяет получить более достоверную (с точки зрения гидрологического анализа) модель (среди других алгоритмов заполнения) и сопоставимо с результатами алгоритмов разрушения границ понижений.

  Геоэкология

Аэрокосмическое картографирование уникальных ландшафтов Витязевской пересыпи
Кравцова В.И., Чалова Е.Р. 

… »

Представлена карта ландшафтно-морфоло-гической структуры средней части Витязевской пересыпи. Карта составлена на основе дешифрирования цифровых аэроснимков масштаба 1:2000 для прибрежной зоны пересыпи и снимков со спутника SPOT-6 масштаба 1:5000 для прилиманного понижения. Выявлены отличительные черты этого участка пересыпи – развитие широкой полосы пляжных дюн при отсутствии валов фронтальных дюн за пляжем;
периодическое заливание штормовыми морскими водами участков прилиманного
понижения, разделенных реликтовыми аккумулятивными формами; наличие в тыловой и срединной зонах пляжа участков увлажнения грунта и сгущения растительности в связи с поступлением вод из прилиманного понижения по каналам и ложбинам стока. Выявленные особенности необходимо учитывать при разработке мероприятий по рекреационному освоению пересыпи.