Potenciálne šírenie látok po povrchu - GIS model

Pri riešení rôznych úloh v oblasti ekológie, environmentalistiky a hydrológie je potrebné stanoviť plochu potenciálneho šírenia látok z definovaného zdroja po povrchu a jeho relatívnu veľkosť. V praxi ide o výpočet rastrového modelu v prostredí GIS, ktorý určuje relatívnu veľkosť koncentrácie šíriacej sa látky povrchovým odtokom z presne určeného bodového zdroja až po napojenie na najbližšiu riečnu sieť. Bod z ktorého sa šíria látky po povrchu môže byť napríklad permanentná skládka odpadu, ale postup je možné použiť aj pri stanovení šírenia pri náhlej havárii a úniku škodlivých látok do prostredia.

V tomto prípade je na tento účel najvhodnejšie použiť algoritmus D-Infinity a parameter Multiple Flow Direction, pretože látky sa po povrchu môžu šíriť viacerými smermi. Existuje mnoho spôsobov, ako sa k rastru potenciálneho šírenia látok po povrchu vplyvom odtoku dá dostať. Mne sa osvedčil nižšie popísaný pomerne jednoduchý spôsob. Je pri ňom aj využitie SAGA GIS nástroja, ktorý je menej známy, ale ponúka mnohé zaujímavé funkcie. Viac informácií o tomto softvéri je na webe vývojára nižšie. SAGA GIS je bezplatný nástroj pre prácu s priestorovými údajmi a modelovanie.

http://www.saga-gis.org/en/index.html

Vstupné datasety potrebné pre výpočet:

A) digitálny model reliéfu
B) bod (definovaný začiatok šírenia látky do okolia)
C) ortofotomapy pre lepšiu vizualizáciu šírenia v danom území, alebo iné podkladové mapy

Postup výpočtu

1) V softvérovom balíku SAGA GIS otvoríme digitálny model reliéfu a bodovú vrstvu.

Potenciálne šírenie látok po povrchu – GIS model

2) Využijeme funkciu Geoprocessing / Terrain Analysis / Hydrology / Flow Accumulation / Downslope Area [Interactive]

Potenciálne šírenie látok po povrchu – GIS model

3) Po zvolení tejto funkcie jej nastavíme základné parametre. V časti Grid system vyberieme preddefinovaný súradnicový systém dosadený zo vstupného modelu reliéfu, v časti Elevation zvolíme samotný digitálny model reliéfu. Metódu ponecháme Multiple Flow Direction – teda smer prúdenia všetkými možnými smermi, parameter Convergence necháme bez zmeny.

Potenciálne šírenie látok po povrchu – GIS model

4) Po potvrdení nastavení z bodu 3 stačí kliknúť prostredníctvom šípky pre akciu (Action), ktorá je na obrázku nižšie označená červeným krúžkom na nami pridaný bod v mape – štartovací bod pre šírenie látok do prostredia po povrchu. Po kliknutí softvér SAGA GIS automaticky vypočíta oblasť šírenia povrchovým odtokom (downslope area v tomto prípade reprezentuje túto oblasť). Raster môžeme exportovať ako obrázok vo formáte GeoTIFF.

Potenciálne šírenie látok po povrchu – GIS model

Potenciálne šírenie látok po povrchu – GIS model

5) Exportovaný raster si následne otvoríme v programe ArcGIS ArcMap. V rastrovej kalkulačke použijeme funkciu dekadický logaritmus (log 10). Nulové hodnoty rastra nadobudnú hodnotu NoData.

Potenciálne šírenie látok po povrchu – GIS model

6) Logaritmovaný raster tvorí výsledný model potenciálneho šírenia látok povrchovým odtokom.

Potenciálne šírenie látok po povrchu – GIS model

7) Na záver výpočtu/modelovania je určite vhodné celé mapové dielo zostaviť do výsledného produktu – mapy modelu potenciálneho šírenia povrchovým odtokom. Celý vypočítaný model môže byť napríklad s 80 % priehľadnosťou a vhodnou farebnou škálou nad podloženými ortofotomapami pre jednoduchú orientáciu v priestore. Je potrebné spomenúť, že takýto model je v mnohých prípadoch len vstupná informácie pre následné rôzne ekologické, environmentálne a hydrologické interpretácie. Preto odporúčam do mapového okna pridať aj vrstevnice daného územia, ako pomocná vrstva pre textový popis modelu. Vrstevnice sa dajú v prostredí ArcMap vygenerovať priamo z digitálneho modelu reliéfu a preto ich neuvádzam vo vstupných datasetoch.

Obrázok nižšie je ukážka, ako približne môže takýto model vyzerať. V ukážkovom území je samozrejme použitý fiktívny bod zdroja šírenia látky do prostredia. Ten je schválne situovaný na jednom z vyšších miest reliéfu, aby bolo zreteľne vidno vypočítaný model a taktiež šírenie viacerými smermi.

Potenciálne šírenie látok po povrchu – GIS model

Na záver je potrebné dodať, že takýto model nezohľadňuje zabráneniu šírenia existujúcimi povrchovými objektmi. Nezohľadňuje ani ľudskou aktivitou vykonané terénne zmeny. Tie tiež môžu v istej miere spôsobiť zmenu v smere a veľkosti šírenia povrchovým odtokom. Takéto parametre sa však dajú dodatočne domodelovať napríklad prostredníctvom úpravy vstupného rastra reliéfu.

Pokiaľ riešite podobnú problematiku a potrebujete aj spracovať podobné modely, kontaktujte ma.

http://www.saga-gis.org/en/index.html

Pridať komentár k článku