Как работает анализ водосборов

Сырой DEM полон мелких замкнутых понижений — ячеек без более низкого соседа. Некоторые реальны (карьеры, карст, пруды), но большинство — артефакты интерполяции, шума или удаления растительности.

Если пустить воду по сырой поверхности, она застрянет в этих впадинах, и дренажная сеть распадётся на несвязанные фрагменты. Поэтому первый шаг заполняет или прорезает их, пока у каждой ячейки не появится путь вниз до края сетки.

Это важнее, чем кажется: заполнение впадин — тот шаг, который решает, свяжутся ли ваши русла. Он же означает, что поверхность для гидрологии не совсем та, которую вы снимали, — и это сделано намеренно.

Далее каждой ячейке назначается направление, куда из неё уходит вода. Классический метод — D8: вода идёт к самому крутому из восьми соседей, вся, в одном направлении.

D8 прост и даёт чёткие русла, но на плоских и слабовыпуклых участках загоняет воду в искусственные прямые линии, потому что единственное направление приходится выбирать даже там, где реальный поток растекается.

Методы множественного стока распределяют отток между всеми нижними соседями пропорционально уклону. Результат реалистичнее на склонах и конусах выноса и даёт более плавные, правдоподобные картины аккумуляции.

STREAM заполняет впадины, считает сток распределяющим методом множественного стока и по этому результату выводит порядок водотоков.

Аккумуляция считает для каждой ячейки, какая площадь выше по склону проходит через неё. У водораздельных ячеек её почти нет, у тальвеговых — много.

Именно из этой одной сетки берутся русла. Задайте порог — скажем, каждая ячейка, собирающая больше N ячеек выше — и получите дренажную сеть. Понизьте порог, и сеть станет гуще и поднимется выше по склонам.

Универсально правильного порога не существует. Это модельное решение о том, что считать руслом в вашем ландшафте, и его следует указывать рядом с любой картой, которую вы отдаёте.

Когда сеть получена, порядок по Стралеру её классифицирует. Истоковые отрезки без притоков — первого порядка. Там, где сходятся два отрезка одного порядка, порядок увеличивается на единицу; где сходятся разные — сохраняется больший.

Это компактный способ сказать, насколько глубоко в дренажной иерархии находится русло, поэтому его используют для фильтрации («покажи 3-й порядок и выше») и для сравнения водосборов.

Наконец, выберите выпуск — водопропускную трубу, гидропост, зумпф карьера — и проследите все ячейки, чья вода в итоге проходит через него. Этот набор ячеек и есть водосбор, а его контур — водораздел.

Сдвиньте выпуск на пару ячеек, и граница может заметно измениться, особенно на плоском рельефе. Перед выделением притяните выпуск к накопленному руслу: выпуск, стоящий на одну ячейку в стороне, дренирует тонкую полоску вместо всего бассейна.

Разрешение: грубая сетка сглаживает мелкие водоразделы и может слить соседние водосборы; очень мелкая ловит каждый бордюр и валок, включая те, которых через неделю не будет.

Тип поверхности: гидрология по DSM ведёт воду по крышам и кронам. Для дренажа почти всегда нужен «голый» рельеф.

Текущие работы: на действующем объекте временные обвалования, техдороги и штабели действительно перенаправляют воду. Это не ошибка — именно поэтому анализ приходится пересчитывать по мере изменения площадки.

Расчёт дренажа: площадь сбора выше трубы или канала — входные данные почти любого расчёта стока.

Управление водой на объекте: где вода будет застаиваться на спланированной площадке и куда пойдёт пролив.

Горные работы и карьеры: отвод воды от рабочих забоев, планирование зумпфов и понимание того, что перехватывает карьер.

Эрозия и наносы: пути с высокой аккумуляцией на крутых склонах — там материал уйдёт первым.