Формалізоване подання процесу флювіального рельєфоутворення
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Культура народов Причерноморья |
|---|---|
| Дата: | 2005 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Кримський науковий центр НАН України і МОН України
2005
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/35364 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Формалізоване подання процесу флювіального рельєфоутворення / С.В. Костріков / Культура народов Причерноморья. — 2005. — № 61. — С. 127-134. — Бібліогр.: 17 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860260431364358144 |
|---|---|
| author | Костріков, С.В. |
| author_facet | Костріков, С.В. |
| citation_txt | Формалізоване подання процесу флювіального рельєфоутворення / С.В. Костріков / Культура народов Причерноморья. — 2005. — № 61. — С. 127-134. — Бібліогр.: 17 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Культура народов Причерноморья |
| first_indexed | 2025-12-07T18:54:34Z |
| format | Article |
| fulltext |
Точка зрения 127
Костріков С.В.
ФОРМАЛІЗОВАНЕ ПОДАННЯ ПРОЦЕСУ ФЛЮВІАЛЬНОГО РЕЛЬЄФОУТВОРЕННЯ
Вступ до проблеми. Геоморфологія вивчає відносини між формами рельєфу і геоморфологічним про-
цесом. Відповідно до цього, геоморфологічне середовище має бути візуалізоване як система, у окремому
випадку - як гідролого-геоморфологічна система річкового водозбору. У загальному розумінні останній як
об’єкт гідролого-геоморфологічного дослідження визначається площею, із якої вода стікає в окреме русло,
або у сукупність русел. Ця площа звичайно відокремлюється від сусідніх територій вододілом, і в її межах
розташована вказана сукупність русел постійних, або тимчасових водотоків.
Нами вже підкреслювалася доцільність впровадження процедури геоінформаційного моделювання
відповідно особливостей саме рельєфу й гідрологічного режиму водозбірних басейнів [1]. Подібний підхід
– реалізація просторового гідролого-геморфологічного аналізу - грунтується на тому, що водозбірні ба-
сейни є найбільш значним типом одиниць природного морфогенетичного районування земної поверхні у
регіонах поширення водно-ерозійної (флювіальної) морфоскульптури. При цьому головним предметом
моделювання доцільно брати взаємодію двох складових природного довкілля водозборів – флювіального
рельєфу і їх гідрологічного режиму – та особливості їх відгуку-реакції на зміну характеру і ступеню впливу
зовнішніх факторів довкілля. Дві вказані складові структурно поєднуються у єдине ціле, оскільки морфо-
логічною основою басейну є система взаємо-сполучених русел постійних і тимчасових водотоків, а також
утворених ними річкових долин, ярів, балок і порожнин. Всі останні відносяться до форм флювіального
рельєфу, які утворюються відповідно гідролого-геоморфологічного відгуку (ГГВ) водозбору на метеороло-
гічні і гідрологічні явища, що мають місце в межах басейну. Зрозумілим чином проблеми визначення ГГВ
на зміни у довкіллі, які мають місце через низку природних та антропогенних чинників, будуть торкатися
питань “чутливості природно-антропогенних ландшафтів”, тобто їх сприятливості до змін у зовнішньому
(по відношенню до них) середовищі, а також – питань “динамічної рівноваги стану ландшафтів” та “гра-
ничних значень чинників впливу на ландшафти” [2, 3]. Однак, треба визнати, що вказані дефініції із знач-
ними труднощами підпадають під будь-який аналітичний опис, а якщо подібний опис і вдається зробити,
частіше за все він залишається адекватним лише за дуже обмеженим масштабом досліджень.
Із багатьох публікацій як різних дослідників, так і наших власних, можна зробити безперечний висно-
вок, що геоморфологічні системи є дуже складними, а відносини між їхніми компонентами рідко є прями-
ми або очевидними [4-8]. Ці природні геоекологічні системи демонструють безліч характеристик, які по-
требують опис, пояснення і прогноз їх варіацій, що все разом складає зміст дуже заплутаних дослідниць-
ких задач. Такі характеристики можуть відбивати:
• Нескінченно складні структури і, таким чином, дуже важко визначити значущі системні межі, які да-
ли б можливість предмету дослідження бути розділеному на адекватно керовані і доречні сутності.
• Невіддільні і заплутані процеси, котрим властива просторова і тимчасова мінливість, і істотна помил-
ка їхнього моделювання може асоціюватися із навіть найретельніше розробленими програмою польо-
вих досліджень, концептуальною моделлю або програмним забезпеченням. Таким чином, майже
неможливо застосовувати повністю адекватну модель, наприклад, річкового водозбору і отже точно
описувати системну структуру і поведінку відповідної флювіальної геоморфосистеми.
• Спосіб функціонування геоморфологічних систем суттєвим чином залежить від масштабу. Це, власно,
підтверджується фрактальними дослідженнями топографічної поверхні [9, 10]. Рельєфу водозбору по-
вністю не притаманні фрактальні властивості. Залежно від масштабу, в якому будь-яка геоморфологі-
чна система розглядається, є вельми різні набори відповідних законів, які працюють.
• Випадковість та імовірність - властиві особливості всіх природних, у тому числі і геоморфологічних,
систем. Тому пошук пояснення і адекватний прогноз в геоморфології не можуть бути обмежені просто
детермінованим підходом.
Чотири приведених вище пункти узагальнення особливостей геоморфологічних систем відбивають
чотири принципових методологічних положення, які є частиною теоретичних підвалини прикладної кон-
цепції геоінформаційного моделювання, яку автори розвивають вже протягом багатьох років [1, 6-8, 12].
Звертаючись в попередніх публікаціях до питань комп’ютерного моделювання та картографування базо-
вих класів ГІС-об’єктів (об’єктів, які є головним предметом моделювання і картографування за допомо-
гою геоінформаційних систем – ГІС), ми вже підкреслювали доцільність впровадження такої процедури
відповідно особливостей рельєфу й гідрологічного режиму річкових та яружно-балочних водозборів. Оби-
два вказані компоненти можуть відображатися певною сукупністю ГІС-об’єктів і мають бути прийнятим
до уваги при формалізації опису водозбору як об'єкта моделювання. Такий підхід може розцінюватися
окремою спробою подання геоморфологічних систем із врахуванням їх головних загальних характерис-
тик, про які йшлося вище. Із цього визначення випливає ціль нашої статті: розглянути оригінальну мето-
дику формалізованого подання процесу флювіального рельєфоутворення у річковому водозборі і навести
приклад реалізації цієї моделі через відповідне програмне забезпечення авторської розробки.
Математична модель для формалізованого подання флювіального рельєфу. Цифрова модель мі-
сцевості (ЦММ), цифрова модель рельєфу водозбору (ЦМРВ) і геоінформаційна модель останнього
(ГІМВ) – всі вони належать лише до двох класів: класу прикладних (дві перші) і методологічних моделей
(ГІМВ). Математичні ж моделі для автоматизованого подання флювіального рельєфу можна віднести до
проміжного класу методичних моделей. Математична модель флювіального рельєфу (ММ ФР) – це фо-
рмалізований опис систематизованої сукупності природних об’єктів (форм і елементів рельєфу), процесів
(рельєфоутворення) і явищ (перш за все – гідрологічних) із допомогою необхідної математичної символі-
Точка зрения 128
ки. Зауважимо, що математичний апарат, який подається в цій доповіді, взагалі відповідає умовам детер-
міністських моделей. ММ ФР не може використовуватися в середовищі ГІС сама по собі, а має бути
зв’язана із базою даних і базою знань геоінформаційної системи. Головною перешкодою до організації
відповідної БД дотепер можна було вважати як раз відсутність строгих формалізованих алгоритмів виді-
лення мереж флювіального рельєфу по ЦММ типу регулярна сітка висот (РСВ). В нашій доповіді будуть
запропоновані такі алгоритми і приведені конкретні приклади їхньої роботи на матриці гідрологічного
процесу (МГП). Водночас, робота цих алгоритмів передбачає формування відповідної БД ГІС у такому ро-
зумінні, як це викладалося в деяких із наших попередніх публікацій [12].
Основні визначення і математична постановка задачі. Вважаємо територію, яка подається на ЦММ -
РСВ ареною флювіального рельєфоутворення. Нехай G - деяка замкнута область даних на ЦММ, а ∂G - її
границя, і на області G задана деяка функція Z=Z(x, y)(x, y∈ G), Z∈ C′. Назвемо функцію Zr(0) функцією
флювіального рельєфоутворення (ФФРУ), якщо задовольняються три наступні вимоги:
1) ∀(x, y) ∈ G:
=
∂
∂
=
∂
∂ 0),(,0),(
y
yxZ
x
yxZ
⇒∀ε > 0 (1)
∀(x°, y°)∈ Vε (x, y)
Z(x′, y′) < Z(x, y), де Vε - ε - околиці точки (x, y)
2) ∃!( MM yx , )∈ ∂G : Z( MM yx , )< Z(x, y) V(x, y) ∈ G (2)
3) Можна побудувати рекурентну послідовність радіус-векторів у вигляді:
11 +− −= kkk QPP ε
rr
GyxP ∈= ),( 000
r
, )),(( kkk yxZgradq =
r
(3)
Тоді Mk
k
PP =
∞→
→
r
0
lim
ε
),( MMM yxP =
r
, ),( 00 yx∀ ∈ G (4)
Перша умова (1) означає, що r(0) – функція ФФРУ, яка не може мати локальних мінімумів, і кожен її
екстремум є максимумом. Друга умова (2) полягає в одиничності глобального мінімуму функції Z(x, y) в
області G і досягненні його на границі області ∂G . Третя умова (3), (4) затверджує факт з'єднання всіх
градієнтних ліній у єдиній точці мінімуму. Фактично приведене визначення є одним з можливих визна-
чень для топографічної компоненти гідролого-геоморфологічної системи водозбору (ГГСВ).
Назвемо деяку функцію Z′ (x, y) (x, y) ∈ G, r(S, Z(x, y)) функцією класу ФФРУ, якщо найдеться така
r(0) – ФФРУ-функція Z (x, y) (x, y)∈G, що S ( Z(x, y) - Z′ (x, y)/dx dy<. S. Очевидно, що перевірка на три
приведені вище умови визначає міру відхилення деякої функції Z′ від r(0) – ФФРУ, і цю міру відхилення
взагалі описує значення S. Очевидно, також, що в кожній області можна побудувати будь-яку кількість
r(0) – ФФРУ-функцій. (Наприклад, усі строго монотонні функції двох перемінних r(0) – такі функції). З
останнього твердження випливає, що, узагалі говорячи, достатньо легко для будь-якої Z(x, y) побудувати
r(S, Z(x, y)) - флювіальну функцію на G, якщо вибрати S досить великим. Для цього, наприклад, можна
взяти будь-яку строго монотонну функцію на G, у якої мінімальне значення збігається з максимальним для
функції Z(x, y). Питання, однак, полягає в тому, щоб підібрати S мінімальним із усіх можливих значень.
Фактично мова йде про позбавлення шуканої функції від локальних екстремумів, тому що на виконання
умов 2) або 3) при виконаній умові 1) означає, що область G можна розбити на декілька незалежних підо-
бластей, на кожній з яких функція Z’ виявиться r(0) – функцією ФФРУ.
Зв’язок із реальною топографічною поверхнею і перехід до моделі, адекватної ЦММ – РСВ. При обро-
бці даних про рельєф, знятих з топографічної карти, як правило, приходиться стикатися із суттєвою за-
шумленістю даних. Остання зв'язана з цілим рядом обставин підготовки інформації, з яких найбільш ва-
жливими є наступні: 1) на дрібномасштабних картах викривлення є наслідком невдалих генералізацій; 2)
при знятті з будь-якої карти інформації з дискретним кроком виникає неминуча втрата точності; 3) помил-
ки є результатом часткового застосування ручних і напівавтоматизованих методів. Дані, що описують ре-
альну топографічну поверхню річкового басейну подаються у вигляді деякої сіткової функції [ZH]G, де H
– крок зняття інформації, або – та ж сама чарунка ЦММ/ЦМРВ, про яку йшлося у попередньому розділі.
Через зазначені вище обставин, функція ZH рідко буває r(0) – функцією класу ФФРУ і часто містить цілий
ряд локальних екстремумів. Разом з тим, для визначення, припустимо, умовних «ліній стоку» необхідно
домогтися r(0) – відповідності функції ZH, тому що в противному випадку (через невиконання умови 3) –
(3), (4)) картина маршрутизованого стоку буде істотно перекручена. Таким чином, першим кроком оброб-
ки реальних даних є визначення підобластей відхилення функції [ZH]G від r(0) – функції ФФРУ. Далі ми
викладаємо шість оригінальних алгоритмів, які, власно, і складають реалізацію ММ ФР на матриці гідро-
логічного процесу (МГП). Ця математична модель флювіального рельєфу є розвитком напрямку автомати-
зованого моделювання, який вже достатньо давно заснував наш багаторічний співавтор – Б.Н. Воробйов
[6, 13]. Вказаний напрямок став однією із найважливіших передумов всієї сучасної методології геоінфор-
маційного моделювання.
Ми назвемо шість послідовних алгоритмів формалізованого подання процесу рельєфоутворення тіль-
ки у вигляді заголовків їх окремих кроків. У такому вигляді перший алгоритм перетворення первинної
сіткової функції [ZH]G до r(0) – функції ФФРУ виглядає наступним чином:
Точка зрения 129
Крок 1. [Установити усі вузли, що стікають “самі в себе”, тобто локальні мінімуми функції [ZH]G].
Крок 2. [Установлення локальних екстремумів].
Крок 3. [Установлення ліній гідрологічного стоку – елементів мережі].Кожна чарунка МГП після ви-
конання алгоритму 1 містить число ліній стоків, що проходять через неї.
Наступним кроком обробки інформації є побудова зв'язних деревоподібних флювіальних мереж, що
потім будуть основою для формування бази даних. Побудова цих структур здійснюється на базі сформо-
ваних за допомогою алгоритму 1 матриць гідрологічного процесу, як ці матриці подаються у попере-
дньому розділі роботи. Кожен елемент МГП належить до однієї із чотирьох груп – або вищих, або нижчих
відміток, або до чарунок із напрямками стоку, або до чарунок із напрямками стоку на плоских ділянках
[11, c. 33]. Кожний елемент флювіальної мережі (ФМ), що була сформована, вважається елементом так
званої “спискової ерозійної структури” [6, 13], і в такому значенні повинний містити координати будь-
якої описуваної точки елемента мережі, її амплітуду, посилання на топологічно сусідні точки цієї ФМ, а
також посилання на лінійний список, що описує границю водозбору в даному елементарному створі (який
замикає) на даній МГП.
Другий алгоритм виконує побудову спискових деревоподібних ФМ.
Крок 1. [Початкові установки].
Крок 2. [Побудова елемента мережі].
Крок 3. [Звертання до стека].
Крок 4. [Обробка матриці гідрологічного процесу].
Крок 5. [Зв'язок окремих ерозійних структур у загальний список].
У результаті роботи алгоритму 2 отримана спискова ФМ досліджуваної ділянки. Наступним кроком є
порядкове бонітування елементів побудованої мережі.
Третій алгоритм стосується встановлення порядків елементів ФМ.
Крок 1. [Початкові установки].
Крок 2. [Аналіз поточного блоку].
Крок 3. [Обхід мережі за принципом “переміщення вліво”].
Крок 4. [Звертання до стека].
Крок 5. [Установка порядку точки ФМ, або вузла злиття її елементів].
Отже, порядки виділеної ФМ встановлені, і є її повна інформаційна картина. Тепер необхідно для ко-
жного незалежного тальвегу виділити границю його водозбірного басейну. Тим самим кожен басейн ви-
явиться незалежно від інших описаним своїми головним руслом і границею, тобто буде отримано логічний
елемент бази даних.
Четвертий алгоритм виконує виділення й упорядкування границі елементарного водозбірного ба-
сейну.
Крок 1. [Виділення площі басейну].
Крок 2. [Визначення точок границі].
Крок 3. [Упорядкування виділеної границі].
Крок 4. [Уточнення границі].
На цьому положення границі водозбору вважається визначеним. Тепер, скориставшись алгоритмом 4,
необхідно установити границю для всієї флювіально-ерозійної мережі.
П’ятий алгоритм відповідає за встановлення границь субводозборів порядку вищого аніж елемента-
рний водозбірний басейн.
Крок 1. [Початкова обробка].
Крок 2. [Визначення гирлової точки незалежного водозбору].
Крок 3 [Звертання до стека].
Таким чином, отримана повна інформаційна структура, що описує флювіальні мережі розглянутої ді-
лянки топографічної поверхні. Ці змодельовані в ММ ФР мережі будуть еквівалентні природним русло-
вим мережам і границям їхніх водозбірних басейнів у тому випадку, якщо правильно як первинна ділянка
обраний певний водозбірний басейн – елементарний водозбір. Останньою логічною підмножиною бази
даних, яка формується, є сукупність особливих точок і ліній на рельєфі, що не відносяться до структурно-
го каркаса рельєфу. У першу чергу, це ділянки кожного незалежного водозбору, що перетерпіли зміни в
процесі роботи алгоритму 1, тобто поверхня даного водозбору була приведена до r(0) – вигляду флювіа-
льного рельєфоутворення.
Шостий (і останній в цьому ряду) алгоритм робить визначення особливих областей відхилення від
властивостей, притаманних топографічній поверхні r(0) – вигляду флювіального рельєфоутворення,
умовно – “області ФФРУ”.
Таким чином, три найсуттєвіших компоненти, що подають гідролого-геоморфологічну систему во-
дозбору, адекватно моделюються через подану формалізовану ММ ФР. Це, по-перше, флювіальна мережа,
по-друге, границі водозбірних басейнів – вододіли і, по-третє – “особливі точки” рельєфу. Інформація
щодо результатів моделювання організується в БД ГІС відповідно принципів, викладених раніше [7, 12].
На жаль, викладений вище спосіб приведення функції до r(0) – “області ФФРУ” досить часто не реалізу-
ється, тому що на практиці алгоритм 1 погано сходиться для більшості реальних топографічних повер-
хонь складної флювіальної структури. У цьому випадку, на відміну від алгоритмів формалізованої ММ ФР
необхідно використовувати ряд алгоритмів так званої маршрутизації гідрологічного стоку по ЦММ –
евристичних алгоритмів іншого класу.
Маршрутизація стоку по Цифровій Моделі Рельєфу Водозбору із подільшим модулюванням по-
вної флювіальної мережі. Маршрутизація гідрологічного стоку по ЦММ достатньо детально викладалася
Точка зрения 130
в наших попередніх публікаціях [11, 14, 15]. Ця процедура має вважатися базовим кроком розробки моделі
ГГСВ. Вона безпосередньо генерує три шари необхідних даних для такого моделювання: 1) ЦММ із шту-
чно заповненими зниженнями – “порожнинами”, які відбивають, насамперед, помилки у початкових даних
(такі об’єкти, між іншим, згадувалися і стосовно ММ ФР у попередньому підрозділі; 2) шар даних, який
відбиває напрямки поверхневого стоку для кожної чарунки ЦММ; 3) шар даних щодо значення акумуляції
стоку для кожної чарунки, яке буде дорівнювати сумарному числу інших чарунок, стік з яких потрапляє
до вказаної чарунки. Таке евристичне моделювання на ЦММ відповідає роботі 1-го алгоритму перетво-
рення первинної сіткової функції [ZH]G до r(0) – функції ФФРУ при формалізованому моделюванні ФР.
Ні
Так
Рис. 1. Загальний алгоритм визначення повної флювіальної мережі із застосуванням Математичної Моделі
Флювіального Рельєфу, Цифрової Моделі Місцевості і Цифрової Моделі Рельєфу Водозбору
Цифрова Модель
Місцевості (ЦММ)
Математична Модель
Флювіального
Рельєфу (ММ ФР)
Замкнуті зни-
ження (без сто-
ку) у межах
масиву ЦММ
Чи залишились
ще зниження у
межах масиву?
Так
Заповнити
зниження
Ні
Виділити великі ба-
сейни і субводозбори
по ЦМРВ - вододіли
Річкові басейни Субводозбори
Виділити ерозійну
і руслову мережу
Моделювати процес
акумуляції стоку
Русла Руслові
ланки
Порядки
русел
Цифрова
Модель Ре-
льєфу Водо-
збору
Досягнення граничного значення (запис алгорит-
мічною мовою):
Threshold DAF = FLOWACCUMULATION output
streamnet = con (flowacc > 100, 1)
Чи є первинна
сіткова (ЦММ)
функція функ-
цією ФФРУ?
1-й алго-
ритм
ММ ФР
2-й – 6-й
алгоритми
ММ ФР
Точка зрения 131
Маршрутизація стоку по ЦМРВ. Поняття “цифрова модель рельєфу водозбору” нами подається в
якості топографічного шару ГІС-моделі річкового басейну, що є підвалиною всієї пошарової побудови ці-
єї модельної конструкції. На схемі роботи загального алгоритму визначення повної флювіальної мережі із
певної точки шляху його виконання при “русі донизу” цій алгоритм виконується вже ні на ЦММ, а на
ЦМРВ (рис. 1). Зроблена нами і викладена в попередніх публікаціях модифікація алгоритму маршрутиза-
ції стоку передбачала використання понять характеристик “моментального геоморфологічного гідрогра-
фу” (МГГ) [16]. Поняття МГГ характеризує миттєвий розподіл рельєфоутворюючих (низької забезпече-
ності) витрат води по поверхні водозбору у його межах. Оскільки найбільш значущий вплив гідрологічно-
го режиму на геоморфологічні процеси у водозборі спостерігаються протягом водопілля, то головні харак-
теристики гідрографу водопілля (величини максимальних витрат у період підняття води – QМВ та трива-
лість цього періоду - TМВ) повинні розглядатися як сукупність характеристик низки МГГ. Обидві вказані
характеристики (QМВ, T МВ) намивикористовувалися при маршрутизації стоку по топографічному шару
ГІМВ. Зрозуміло, що у такому випадку при маршрутизації стоку беруться до уваги обидва зазначені рані-
ше - узагальнюючий і частковий - параметри моделювання водозбору – морфологія його поверхні і мере-
жа рельєфу.
Загальний алгоритму визначення повної флювіальної мережі. Цей алгоритм у графічному вигляді мо-
жна представити за наступною схемою (рис. 1). Три головні блоки, із котрими зв’язані всі процеси і лінії
шляхів виконання (ЛШВ) роботи алгоритму, це – 1) ЦММ, 2) ММ ФР та 3) ЦМРВ. Низхідні і висхідні
ЛШВ поєднують ММ ФР із ЦММ, оскільки саме “області перевірки на r(0) функцію ФФРУ” – це частини
масиву ЦММ. Такі ж саме ЛШВ вказують на взаємний зв’язок між ММ ФР і ЦМРВ – формалізоване по-
дання ФР має узгоджуватися із його евристичним моделюванням. ЦММ зв’язана із ЦМРВ тільки низхід-
ною ЛШВ, оскільки модель рельєфу водозбору вже ніяким чином не може мати зворотного впливу на пе-
рвинну ЦММ, а головним процесом перетворення останньою в ЦМРВ на цій лінії шляху виконання буде
“ліквідація знижень-порожнин” (рис. 1). Головним процесом низхідної ЛШВ від ММ ФР до ЦМРВ буде
виконання алгоритмів 1-6, що викладалися в цієї доповіді вище. Висхідна лінія від ЦМРВ до ММ ФР пе-
редає, які необхідно зробити уточнення у формалізований опис флювіального рельєфу в залежності від
поточних результатів евристичного моделювання. Процедура маршрутизації по ЦМРВ виконує свій за-
ключний крок при досягненні граничної умови акумуляції стоку по чарунках ЦММ. Ця гранична умова
записується (алгоритмічною мовою моделювання) як:
Threshold DAF = FLOWACCUMULATION output
streamnet = con (flowacc > 100, 1), (5)
де FLOWACCUMULATION - стандартна функція DAF - функція акумуляції стоку (“drainage accu-
mulation function” – англ.) при його маршрутизації по ЦМРВ. Блок Досягнення граничного значення подає
записану алгоритмічним кодом умову трансформації на МГП (остання є складовою ЦМРВ) поверхневого
гідрологічного стоку в русловий.
Коротко зупинимося на окремих блоках роботи алгоритму визначення повної флювіальної мережі та
проілюструємо їх прикладами із програмного забезпечення (ПЗ) (рис. 2, 3), оригінально розробленого під
керівництвом автора цієї статті і вже поданого в наших попередніх публікаціях [1, 11]. Отже, перш за все
заповнюються замкнуті зниження в масиві ЦММ. Потім виключаються з розгляду великі плоскі ділянки.
Якщо задане автоматичне визначення точок стоку, обчислення проводяться за одне звертання до відпові-
дної програми. При інтерактивному виборі точок стоку (вручну) при першому звертанні визначаються
такі точки, і повернення в меню дає користувачу ПЗ можливість корегувати набір точок стоку за межі ма-
сиву ЦММ і даної ЦМРВ (на точки, які користувач хоче виключити, треба кликнути – вони помічаються
рожевим – світло-сірим на рис. 2), а при повторному звертанні проводиться сам розрахунок маршрутизації
стоку (рис. 3).
При альтернативному інтерактивному – автоматизованому - визначенні точок стоку побудова ФМ
проводиться в два етапи (блок Виділити ерозійну і руслову мережу): на першому етапі флювіальна мережа
будується на базі всіх наявних точок стоку. Після цього проводиться аналіз загальної схеми стоку, на під-
ставі якого деякі з точок стоку відкидаються, і проводиться побудова мережі на нових даних. Потім впро-
ваджується виділення річкових басейнів (блок Виділити великі басейни і субводозбори по ЦМРВ), але це
виконується на іншій лінії шляху виконання алгоритму. Безпосередньо виділення точок стоку проводиться
наступним чином (блок Виділити ерозійну і руслову мережу): для флювіального рельєфу передбачається,
що для такого рельєфу точками стоку можуть бути тільки граничні точки області; у випадку нефлювіаль-
ного рельєфу точками стоку можуть бути як граничні точки області, так і внутрішні. Попередньо прово-
диться згладжування сітки висот ЦММ методом “ковзного вікна” (ширина рамки id= 0.02*min(nx, ny),
але не менше 2) [9].
Внутрішній алгоритм побудови ФМ (блок Виділити ерозійну і руслову мережу - рис. 1). Вже із того,
що викладено має бути зрозумілим, що загальний алгоритм складається із кількох внутрішніх (наприклад,
розглянуті алгоритми 1-6 ММ ФР). Алгоритм вказаного блоку є тільки одним з них, який займає ключове
місце. Мається набір точок стоку, які у сукупності складають певний водозбірний басейн. У процесі побу-
дови ФМ імітується повінь, тобто визначається послідовність розповсюдження “зони повені” по поверхні
водозбору. Оскільки при цьому “псується” матриця висот, перед початком роботи ці дані зберігаються, а
потім відновлюються колишні значення поля висот. Головним параметром алгоритму є крок “поширення
зони повені” (dh) fp->step_flow. Розрахунок виконується крок за кроком починаючи із мінімального зна-
чення висоти.
Точка зрения 132
Рис. 2. Інтерактивне обрання точок стоку на масиві чарунок цифрової моделі рельєфу водозбору
Рис. 3. Маршрутизований стік і лінії вододілів на ЦМРВ
Вузловим моментом процедури побудови мережі є операція // Flowing the neighbours points. Тут пе-
реглядаються всі сусідні точки, з них виділяються ті, що підлягають попаданню до “зони повені” на дано-
му кроці, тобто приналежні області і висоти, що мають значення, менше поточного рівня (hh). Такі точки
відзначаються як ті, що стікають у дану, і записуються в робочий масив. При цьому потрібно вжити захо-
дів щоб діагональні лінії ерозійної (флювіальної) мережі не перетиналися. Масив сусідніх точок, що сті-
Потенційні точки стоку за межі
водозбору, які були відкинуті
при інтерактивному редагуван-
ні
Точка, яка була
залишена як устя
річки і точка сто-
ку за межі водо-
збору
Ландшафтна мережа
первинного маршрути-
зованого стоку
Лінії вододільної
мережі
Точка зрения 133
кають у дану, сортується по відхиленнях висоти від поточного рівня. Перша з цих точок стає поточною
точкою стоку для даного басейну, інші містяться в стек даного басейну (субводозбору). Якщо точок, що
стікають у дану, немає, поточною для даного басейну стає точка з його стека і робота продовжується з цим
басейном, при порожньому стеці – перехід до наступного басейну. Якщо після закінчення циклу по ба-
сейнах у якому-небудь зі стеків є точки, які не використані, весь цикл повторюється. Таким чином, робота
внутрішнього алгоритму буде закінчена, коли ні для якого з басейнів не залишиться точок, що підлягають
“затопленню” на даному кроці. По отриманій ФМ оцінюються площі водозбору для кожної точки стоку.
Спочатку проводиться вибракування точок стоку з малою площею водозбору. Якщо точки стоку задава-
лися інтерактивно (рис. 2), на цьому робота закінчується. При автоматичному визначенні точок стоку
для кожної із них проводиться обхід дерева ФМ, у процесі якого підраховується число “правильних” і
“неправильних” ланок (у “правильних” ланок значення висоти зменшується в напрямку стоку, у “неправи-
льних” - навпаки). Якщо число “неправильних” ланок у дереві даної точки стоку перевищує 1/20 числа
“правильних” - така точка відкидається. Нарешті, буде отримана кінцева картина маршрутизованого стоку
(рис. 3).
Висновки і подальші перспективи моделювання. Викладені загальний і окремі (внутрішні) алгори-
тми є засобами впровадження процедури маршрутизації гідрологічного стоку при геоінформаційному мо-
делюванні річкових басейнів. Отже для послідовного відтворення флювіального рельєфу, поверхневого
стоку і руслової мережі доцільно поетапно вирішувати три задачі: 1) формального опису процесу марш-
рутизації стоку через ММ ФР – функцію r(0) флювіального рельєфоутворення; 2) евристичного моделю-
вання стоку по ЦММ; 3) маршрутизації стоку по ЦМРВ, яка відбиває характеристики геоморфологічної
гетерогенності, і на такій підставі – побудови повної флювіальної (ерозійної) мережі. Потім, через змоде-
льовані параметри мережі рельєфу можна вирішувати задачу формалізації опису неоднорідності гідроло-
гічного режиму.
Подібний підхід може застосовуватися, наприклад, для дослідження і прогнозування несприятливих
екзогенних процесів у довкіллі водозборів. Проблеми, які спричиняються цими процесами, є достатньо ак-
туальними для України. Тут треба зазначити, що поширення зон безпосереднього затоплення під час вес-
няних поводей та дощових паводків є, можливо, не менш значною проблемою, ніж питання про підтоп-
лення земель через підвищення рівнів підземних чи грунтових вод на окремих територіях, яке не так давно
розглядалося та обговорювалося на державному рівні [17]. Катастрофічні наслідки від поводей та павод-
ків, які мали місце у багатьох країнах Європи навесні та улітку 2002 року, привернули до цього несприят-
ливого природного явища увагу всієї світової спільноти. Реалізація формалізованного подання довкілля
водозборів, може суттєво допомогти у розумінні минулого, сучасного і майбутнього багаточисельних річ-
кових басейнів на території України і гідролого-геоморфологічних відгуків цих басейнів на сучасні зміни
у природно-антропогенному довкіллі.
Джерела та література
1. Костріков С.В. Атрибутивні дані для ГІС і визначення морфолого-морфометричних атрибутів флювіа-
льного рельєфу // Геоінформатика. – 2004. - № 4. – С. 70-77.
2. Allen, J. R L. Reaction, relaxation and lag in natural sedimentary systems: general principles, examples and
lessons // Earth Science Reviews. – 1974. – Vol. 10. – P. 263- 342.
3. Лихачева Э.А., Бронгулеев В.В., Козлова А.Е. Влияние изменений климата на геоморфологические
процессы // Региональные аспекты развития России в условиях глобальных изменений природной сре-
ды и климата. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2001. – С. 12-35.
4. Симонов Ю.Г. Региональный геоморфологический анализ. - М.: Изд-во МГУ. - 1972. - 251 с.
5. Черванев И.Г., Боков В.А. Развитие представлений о саморегулировании и самоорганизации рельефа //
Самоорганизация и динамика геоморфосистем. Материалы XXVII Пленума Геоморфологической ко-
миссии РАН. Отв. редактор А.В. Поздняков. – Томск: Изд-во Ин-та оптики атмосферы СО РАН, 2003
– С. 14-19.
6. Воробьев Б.Н. Формализованный язык структурного анализа рельефа // География и природные ре-
сурсы. - 1985. - № 3. - С. 136-141.
7. Vorobiоv B.N., Kostrikov S.V. Topographic GIS within the framework of modeling system "Relief-
Processor": feasible environmental applications // Proceedings of the Fourth European Conference on GIS. -
Utrecht/Amsterdam, 1993. - Vol. IIA.- Chapter of Late Papers. - P. 1742-1753.
8. Костріков С.В., Воробйов Б.Н. Моделювання гідролого-геоморфологічних характеристик водозбору //
Український географічний журнал. – 2002. - № 2 - С. 43-48.
9. Scheidegger A.E. Theoretical Geomorphology. - 2nd edition. – Springer, New York. - 1970. – 438 p.
10. Chase C. G. Fluvial landsculpting and the fractal dimension of topography // Fractals in geomorphology. - In:
Geomorphology. Snow R. S., Mayer L. (eds). - 1992. – Vol. 5. – P. 39-57.
11. Костріков С.В., Воробйов Б.Н. Практична геоінформатика для менеджменту охорони довкілля. На-
вчально-методичний посібник. – Харків: Вид-во ХНУ, 2003. – 102 с.
12. Костріков С.В., Антипова О.І., Петренко А.Л., Кострікова Т.О., Саксонов А.В. Щодо методики розро-
бки модуля гідролого-геоморфологічної ГІС на підставі оптимізації взаємодії блоків “Дані + Моделі” і
визначення атрибутів моделювання // Вісник ХНУ. Геологія – Географія – Екологія. – 2002. - № 563. –
С.157-161.
Точка зрения 134
13. Воробьев Б.Н. Геоинформационная система «Рельеф»: принципы организации и алгоритмы структур-
ного анализа для оптимизации природопользования: Автореф. дис. … канд. геогр. наук. – Харьков,
1987. – 19 с.
14. Костріков С.В. Про можливість моделювання гідрологічного режиму водозбору через характеристики
мережі рельєфу // Вестн. ХНУ. - 2001. - № 521: Геологія, Географія, Екологія. - С. 175-179.
15. Костріков С.В. Цифрові моделі місцевості і три напрямки в геоінформаційному моделюванні водо-
зборів // Людина і довкілля. 2002. Вип. 3. – Харків: Видавництво ХНУ, 2002. – С.49-54.
16. Костріков С. Водозбірний басейн як об’єкт фрактального моделювання // Вісник Харківського уні-
верситету. – 1999. - № 455. – Геологія, Географія, Екологія. – С. 109-113.
17. Барщевський М.Є., Гриневецький В.Т., Сорокіна Л.Ю. Підтоплення земель в Україні: проблема та
шляхи подолання // Український географічний журнал. – 2003. - № 2. – С. 3-8.
Масаев М. В.
КОМПАРАТИВНЫЙ АНАЛИЗ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЯЖЕСТИ ВРЕДА ЗДОРОВЬЮ В
РОССИЙСКОМ И УКРАИНСКОМ ЗАКОНОДАТЕЛЬСТВЕ
Сразу же следует отметить, что принятый 5 апреля 2001 г. седьмой сессией Верховной Рады Украины
новый Уголовный кодекс Украины не содержит новеллы вступившего в силу 1 января 1997 г. нового
Уголовного кодекса Российской Федерации о замене термина «телесное повреждение» на «вред здоро-
вью». Последний термин не является, правда, совершенно новым. Он использовался ранее и в судебно-
медицинских нормативных документах, и в юридической и судебно-медицинской литературе, но лишь в
узком смысле и только для разъяснения содержания телесного повреждения. В новом УК РФ термин
«вред здоровью» применён впервые, причём в очень широком смысле, и включает любые противоправные
воздействия на организм человека, так или иначе ухудшающие временно или постоянно здоровье.
Раздел II нового УК Украины «Преступления против жизни и здоровья личности», правда, содержит
кроме статей связанных с убийством (ст. 115–119) с доведением до самоубийства (ст. 120), с телесными
повреждениями (ст. 121–125, 128) содержит статьи, связанные с побоями и истязанием (ст. 126), пытками
(ст. 127), угрозой убийством (ст. 129), заражением вирусом иммунодефицита человека либо другой неиз-
лечимой инфекционной болезни (ст. 130), заражением венерической болезнью (ст. 133) и иные статьи,
связанные с преступлениями против жизни и здоровья личности, но термина «вред здоровью» в объёме,
способном заменить термин «телесные повреждения» не вводит, оставляя термин «телесные поврежде-
ния» в его привычном значении и объёме [1, с. 60–73].
«Правила судебно-медицинской экспертизы тяжести вреда здоровью», утверждённые приказом Ми-
нистра здравоохранения Российской Федерации № 407 от 10 декабря 1996 г. содержат определение вреда
здоровью, под которым понимают либо телесное повреждение, т. е. нарушение анатомической целостно-
сти органов и тканей или их физиологических функций, либо заболевания или патологические состояния,
возникающие в результате воздействия различных факторов внешней среды – механических, физических,
химических, биологических, психических. Из этого следует, что понятие телесных повреждений сохраня-
ется. Однако теперь ему придаётся более узкий смысл [2, с. 310]. Из этого определения вытекает, что по-
нятие телесного повреждения сохраняется, хотя теперь ему придаётся более узкий смысл. Различные за-
болевания и патологические состояния, которые ранее также охватывались понятием телесного поврежде-
ния, теперь получили самостоятельное значение как одно из составляющих понятия «вред здоровью». Ра-
зумеется, в правовом смысле речь может идти о вреде здоровью лишь при противоправном (умышленном
или неосторожном) его причинении. Таким образом, объём понятия «телесное повреждение» сужается до
его буквального значения, а несвойственные этому значению явления переходят в объём термина «вред
здоровью» как понятию более широкому, чем «телесное повреждение». Это существенно уточняет терми-
нологию и делает её более чёткой. К сожалению, эта новелла отражения в новом УК Украины не нашла.
Понятие вреда здоровью охватывает широкий спектр последствий различных воздействий на орга-
низм, включающих не только механические повреждения, но и различные заболевания или патологиче-
ские состояния. К ним, в частности, необходимо отнести заболевания, обусловленные действием ионизи-
рующего излучения, постасфиксические состояния, тяжесть которых определяет оценку тяжести механи-
ческой асфиксии, поражения техническим электричеством и др. Как вред здоровью оценивают и некото-
рые инфекционные болезни, например, сальмонеллез, если инфицирование произошло в учреждении об-
щественного питания в результате нарушения его работниками санитарно-эпидемиологических правил.
Вредом здоровью являются и состояние алиментарного истощения, если потерпевший лишен пищи по ви-
не другого человека, пневмония, возникшая у человека, насильно удерживавшегося в условиях охлажде-
ния и т. д. Старая терминология УК Украины не даёт возможности правильной правовой оценки выше-
приведенных юридических фактов, ограничивая правовую оценку причинения вреда здоровью заражени-
ем вирусом иммунодефицита человека либо другой неизлечимой инфекционной болезни (ст. 130 УК Ук-
раины) [1, с. 65–66] и заражением венерической болезнью (ст. 133 УК Украины) [1, с. 67–68].
В соответствии с новыми правилами, утвержденными в Российской Федерации, тяжесть наиболее лёг-
ких повреждений (небольших ссадин, кровоподтёков, небольших поверхностных ран) не определяется.
Эти повреждения причиняют вред здоровью, однако этот вред с точки зрения законодателя незначителен,
в связи с чем такие повреждения, не влекущие за собой кратковременного расстройства здоровья или не-
значительной стойкой утраты общей трудоспособности, расцениваются как следствие нанесения побоев
(ст. 116 УК РФ) [5, с. 816], о которых в таких случаях идёт речь. «Правила судебно-медицинского опреде-
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-35364 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-0808 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:54:34Z |
| publishDate | 2005 |
| publisher | Кримський науковий центр НАН України і МОН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Костріков, С.В. 2012-06-28T13:39:54Z 2012-06-28T13:39:54Z 2005 Формалізоване подання процесу флювіального рельєфоутворення / С.В. Костріков / Культура народов Причерноморья. — 2005. — № 61. — С. 127-134. — Бібліогр.: 17 назв. — укр. 1562-0808 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/35364 uk Кримський науковий центр НАН України і МОН України Культура народов Причерноморья Точка зрения Формалізоване подання процесу флювіального рельєфоутворення Article published earlier |
| spellingShingle | Формалізоване подання процесу флювіального рельєфоутворення Костріков, С.В. Точка зрения |
| title | Формалізоване подання процесу флювіального рельєфоутворення |
| title_full | Формалізоване подання процесу флювіального рельєфоутворення |
| title_fullStr | Формалізоване подання процесу флювіального рельєфоутворення |
| title_full_unstemmed | Формалізоване подання процесу флювіального рельєфоутворення |
| title_short | Формалізоване подання процесу флювіального рельєфоутворення |
| title_sort | формалізоване подання процесу флювіального рельєфоутворення |
| topic | Точка зрения |
| topic_facet | Точка зрения |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/35364 |
| work_keys_str_mv | AT kostríkovsv formalízovanepodannâprocesuflûvíalʹnogorelʹêfoutvorennâ |