Форумы GIS-Lab.info

Дорогие люди добрые Пришел в ГИС из промбезопасности. Занимаюсь разработкой ПЛАРН (план ликвидации разливов нефти). На нефтепроводах возникает ситуация когда надо смоделировать во времени разлив нефти по рекам. Причем в основном это не реки, а так речушки. Обладаю Arcgis 9-10. Имею небольшие навыки работы с бесплатными данными ASTER, STRM. Кое как владею инструментом TOPO TO RASTR. C недавнего времени установил пробную версию AQUAVEO SMS Благо ребята не жадные и дают на две недели бесплатно попользоваться с новой почты. В общем суть проблемы в том, что для создания модели переноса загрязнения по реке в AQUAVEO необходимо иметь данные по батиметрии на интересующую область. А область прямо скажем может быть не маленькая, в зависимости от скорости реки нефть может уходить на расстояние от 3 до 10 км (по закону время локализации разлива нефти на воде составляет 4 часа). Речки-речушки в основном это малые реки России шириной от 10 м. Прога эта иноземная может читать данные с растра, и точечные шейпы ESRI. Как бы так элегантно не привлекая много сил, например в виде сканирования дна рек лазерами, можно было бы создаваться тифы батиметрии из STRM скажем так, зная глубину в месте начала разлива и используя космоснимки для определения русла реки? Для крупных рек понятно, можно где то поискать данные в виде лоцманских карт и привлечения других методов. Но основная масса рек представляет собой порой по 10-30 метров ширины и не требует особых изысков в батиметрии, так как поверхностное течение я думаю в основном зависит от уклона и изгибов русла. Тоже самое имею в другой задаче. Произвожу консультации по расчету вреда в случае аварии на ГТС. Обычно это ГТС 4 класса. у которых на выходе заросший ручеек русло которого с трудом читается на снимках высокого разрешения. Беру данные STRM, модулем топо в растр создаю растр, далее переношу сечения в программу HEC _RAS там уже корректирую русло не посредственно в каждом сечении. Рассчитываю высоты волны при прорыве, и проч. Однако с визуализаций проблемы. Затем мне надо полученный растр переменной высоты волны переносить на данные обратно в среду ARCGIS. Вот тут получаются проблемы. Русло корректированное, а высота волны вдоль русла везде разная. Получается следующая картина, в начале когда волна прорыва возле плотины высокая и фронт волны широкий, то по безрусловой части ширина получается тоже не маленькая. То что должно течь по руслу течет по широкой поверхности иногда даже просто отдельными пятнами. Потому что высота волны тупо вычитается при переносе из HEC RAS в ARCGIS в модели местности. И в некоторых местах высоты полны попросту нет. потому что высота низкой волны ниже уровня имеющейся безрусловой ДЕМ.
Для тех кто потерял за словами смысл, повторяю вопрос
Как бы так элегантно не привлекая много сил, например в виде сканирования дна рек лазерами, можно было бы создаваться тифы батиметрии из STRM скажем так, зная глубину в месте начала разлива и используя космоснимки для определения русла реки?
Всем мир !

Сейчас попробую подсказать.
Для таких целей используют топографический LiDAR с "разрешением пикселя" до 1 м и вертикальной ошибкой до 0,5 м. Голубой LiDAR для сканирования дна - еще не полностью состоявшаяся технология, потому что при высокой мутности воды луч может отразится раньше, чем достигнет дна. Для батиметрии используют эхолоты.
По поводу SRTM v.4 (3 арк. сек.) и речек 10 м шириной. Размер пикселя SRTM 75 на 75 метров, т.е. на этой ЦМР не будут уловлены объекты меньших размеров Можно лишь надеется, что у речушки будет широкая долина и она будет как-то прослеживаться на ЦМР, но урез воды там видно не будет.
Есть два варианта:
1) Создавать (рисовать, моделировать) свою ЦМР, взяв за базис батиметрию. Не знаю каким инструментом.
2) Делать ресемплинг ЦМР (функция ArcGIS - Resample) до меньшей ячейки (можно хоть 1 м сделать), чтоб совместить с другими источниками данных (космоснимками и т.д.).

P.S. Из второй части сообщения мало что понятно. Лучше прикладывать картинки к сообщению с пояснениями.

Решусь предложить глупость. Назовём ее более корректно..скажем 1м приближением русла

1. Взять ось речушки, рассчитать от нее ArcGIS скажем Эвклидово расстояние
2. Обрезать растр Эвклидового расстояния, в соответствии с берегами
3. На основании точки с глубиной найти функциональную зависимость между глубиной в этой точке (предположу что она лежит на оси, то есть расстояние до оси от нее = 0), высотой берега и расстоянием от оси (получено посредством Эвклидового расстояния
4. Рассчитать на основании расстояния от оси и функциональной зависимости некий "желоб", который будет имитировать русло

Можно извратиться и найти более гибкую функцию, задействовав в ней неоднородную высоту берега
Вот такое извращение пришло на ум, строго не судите

swdartvader писал(а):Решусь предложить глупость.

это не глупость, а довольно типичный подход, я его называю для себя "метод шпангоутов"

интерполируются либо параметры профилей, либо несколько профилей фиксируются (например, измеренные), и делается линейная интерполяция между характерными точками на профиле вдоль русла (река для этого "вытягивается" в прямую линию).

фактически, нужно иметь типичный поперечный профиль ложа реки (есть у гидрологов), а в параметризацию добавить сток - от него зависит уровень (сток тоже можно посчитать, либо взять типичные значения по сезонам).

кстати, для задачи распространения не столь важна точная геометрия, сколько результирующие скорости, тут в первом приближении вообще достаточно будет потока и модели поперечного сечения в м2, чтобы получить локальные скорости, а потом их проинтегрировать.

Я бы вообще взял CAD какой-нибудь и сделал бы в нем loft сечения вдоль двух rail-ов (берегов) %)

Спасибо всем за участие Я внимательно вчитывался, в 4 ответа на протяжении часа и понял, что моих знаний ARCGIS явно не достаточно, что бы до конца приблизиться к решению проблемы. Особенно хорошо понятно направление , мысли CAD. Сам я не чертежник, но решение реализованное в CAD, когда задаются несколько поперечных профилей и потом соединяются в объект для ARC было бы идеальным (а может оно такое есть.... ). Спасибо за совет про эвклидово расстояние! Осталось понять тока что это такое это само евклидово расстояние, что бы реализовать это на нужды населения Искреннее спасибо за новый взгляд на "методику шпангоутов". Это я так понимаю тоже самое что я делаю, для экспорта в HEC RAS. То есть задаю поперечные профили, линию реки и точки уреза воды на этих профилях. Было бы идеальным решением после этого перевести эти самые шпангоуты в AQUAVEO. Однако как я понимаю, эти программы друг друга не очень понимают. Поэтому мне приходится идти из ARCa.
Я попытаюсь изобразить как делаю я, возможно кто то пусть поржет.
Еще раз повторюсь, я пришел в ГИС из пром безопасности, и потому далек от CAD, гидрологии и собственно довольно далек еще от ARCGIS.
Я беру квадрат STRM V2. Вырезаю довольно внушительный кусок в районе моей речки. Рисую ориентируясь на подложенный снимок шейпы stream, lake. Делаю FILL для вырезанного растра. Перевожу растр в точки и используя функцию топо ту растр, строю (как уверяют создатели ) гидрологически корректную поверхность. После этого зная глубину реки в известном мне месте, я вычитаю из гидрологически корректного растра значение глубины. После этого перевожу оба растра в точки и на верхнем шейпе я вырезаю (удаляю) точки самой реки по границам береговой линии. Оставляю небольшой буферный участок точек по периметру интересующего меня участка реки. А на шейпе нижних точек несильно широким полигоном (примерно в пару метров шириной) по оси реки наоборот вырезаю как бы дно реки. И из двух комплектов точек дна и надводной поверхности уже известным мне модулем TOPO TO RASTR создаю растр. Если с отмывкой то выглядит вот так.

Такое уже хавает AQUAVEO и может построить из него MESH для дальнейшего моделирования.
Я канеш понимаю, что результаты полученные при моделировании на такой сетке далеки от реальности. Однако она гидрологически правильная и поток на ней течет туда куда нужно. тому же для ламинарного поверхностного потока (да простят меня знающие люди), я так понимаю изыски дна не нужны. Канеш для корректного моделирования разливов нефти на больших и важных реках нашей страны можно и спутник с лазером арендовать и т.п. Но стоимость подобной услуги ставит в тупик!!! Эх. страна которая первой отправила человека в космос. Протяженность некоторых нефтепроводов составляет до 3000 км. А переходов через водные преграды может быть под 50 и все находятся в разных местах !!! Хотя канеш если владельцы "голубых лидаров" или эхалотов за разумные деньги согласятся помочь, это будет очень плюс.
И еще раз спасибо, всем откликнувшимся. По прежнему жду совета.
Всем мир!

idasv писал(а):Осталось понять тока что это такое это само евклидово расстояние

это дистанционное преобразование (оно же стоимостная поверхность, кумулятивная стоимость, и т.д.). Есть и в Арке, и в SAGA, и вообще во всех нормальных ГИС. Строит расстояние от заданного объекта (в вашем случае - от осевой линии реки, снесенной на растр).

И что-то мне подсказывает, что все, что вам нужно - это поток (считается) и площадь сечения, которое можно прикинуть (по картам/рельефу/спросить у гидрологов/взять то, что построили) и интерполировать вдоль реки (расстояние вдоль реки считаем тем же дистанционным преобразованием, источник - в истоке, вне реки ставим бесконечное сопротивление).

В итоге в каждой точке имеете скорость как поток деленный на площадь сечения, и интегрируете эту величину (точнее, время, затраченное на преодоление 1 метра = 1/скорость) от точки сброса, получая время достижения для каждой точки ниже.

Можно просто проинтегрировать для каждой точки (идя от истока), а потом просто вычесть время, полученное в точке сброса, чтобы получить время прихода в каждой точке ниже. Все можно сделать в Арке (я уверен, но не знаю как - потому что без Арки проще).

Уважаемый gamm, я так понял, что Вы советуете обойтись без гидрологического моделирования в принципе. Понимаете как обстоит дело. Планы ликвидации разливов нефти, которые разрабатываются на подводные переходы нефтепроводов, есть документ который как бы должен быть чем то обоснован. Вот на пример, когда я задаю данные по общему уклону реки ее ширине, глубине, расходе и скажем так условной батиметрии в программу. Она мне показывает вектора скорости поверхностного течения, и моделирует по времени распространение пятна загрязнения. Все наглядно и красиво, плюс я так понимаю там люди не совсем профанацией занимаются. И по результаты можно сказать: вот мол так и так при таких исходных данные имеем такие результаты. Это я могу вставить в документ и даже записать, кино где будет видно как дело происходит. В этом случае мне не надо что то придумывать - это раз, у меня есть обоснование - это два. А что бы заниматься математикой в вопросах гидрологии, в них надо разбираться, а я прямо скажем не очень. Чем я смогу обосновать то, в чем я не очень разбираюсь. Мне кажется это наиболее правильный путь. Плюс если результаты моделирования плохо будут коррелироваться с практическими данными всегда можно сказать, что при таких входных данных имеем то и то.
А на данном этапе это выглядит следующим образом составляется таблица. типа скорость реки в летнее время 0.1 (такая общая скорость по всей реке ), расстояние за 1 час. (0.1 Х 3600, за два - Х 7200, за 4 Х 14400. Вот и все пишут на основании расчетов к моменту времени 4 часа нефть растекается на такое расстояние. Это и есть расстояние установки рубежа локализации, в данном случае установки бонов. Вот так.

Уважаемый gamm, я так понял, что Вы советуете обойтись без гидрологического моделирования в принципе. Понимаете как обстоит дело. Планы ликвидации разливов нефти, которые разрабатываются на подводные переходы нефтепроводов, есть документ который как бы должен быть чем то обоснован. Вот на пример, когда я задаю данные по общему уклону реки ее ширине, глубине, расходе и скажем так условной батиметрии в программу. Она мне показывает вектора скорости поверхностного течения, и моделирует по времени распространение пятна загрязнения. Все наглядно и красиво, плюс я так понимаю там люди не совсем профанацией занимаются. И по результаты можно сказать: вот мол так и так при таких исходных данные имеем такие результаты. Это я могу вставить в документ и даже записать, кино где будет видно как дело происходит. В этом случае мне не надо что то придумывать - это раз, у меня есть обоснование - это два. А что бы заниматься математикой в вопросах гидрологии, в них надо разбираться, а я прямо скажем не очень. Чем я смогу обосновать то, в чем я не очень разбираюсь. Мне кажется это наиболее правильный путь. Плюс если результаты моделирования плохо будут коррелироваться с практическими данными всегда можно сказать, что при таких входных данных имеем то и то.
А на данном этапе это выглядит следующим образом составляется таблица. типа скорость реки в летнее время 0.1 (такая общая скорость по всей реке ), расстояние за 1 час. (0.1 Х 3600, за два - Х 7200, за 4 Х 14400. Вот и все пишут на основании расчетов к моменту времени 4 часа нефть растекается на такое расстояние. Это и есть расстояние установки рубежа локализации, в данном случае установки бонов. Вот так.

idasv писал(а):А на данном этапе это выглядит следующим образом составляется таблица. типа скорость реки в летнее время 0.1 (такая общая скорость по всей реке ), расстояние за 1 час. (0.1 Х 3600, за два - Х 7200, за 4 Х 14400. Вот и все пишут на основании расчетов к моменту времени 4 часа нефть растекается на такое расстояние. Это и есть расстояние установки рубежа локализации, в данном случае установки бонов. Вот так.

точность того, что вы получите, будет примерно такой же - данных-то реальных у вас все равно нет.

Ну почему нет? Кое что у меня все таки есть.
1. у меня есть из данным STRM - уклон вдоль русла реки.
2. У меня есть глубина в месте перехода (из предыдущих бумаг)
3. У меня есть ширина.
4. От сюда я могу получить расход на входе.
5. Снимку я смогу оценить примерно коэффициент шероховатости, по данным проекта перехода точно.

Я думаю гидрологи скажут, что для одномерной модели этого должно хватить.



Другое дело, что любая модель не будет точной. Но все таки я думаю, это лучше чем 0,1 х 7200