vfuzemlВестник Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова. Vestnik of North-Eastern Federal University. Серия «Науки о Земле». Earth SciencesVestnik of North-Eastern Federal University Series "Earth Sciences"2587-8751Северо-Восточный федеральный университет имени М.К.Аммосова10.25587/2587-8751-2024-2-60-67vfuzeml-262Research ArticleФИЗИЧЕСКАЯ ГЕОГРАФИЯ И БИОГЕОГРАФИЯ, ГЕОГРАФИЯ ПОЧВ И ГЕОХИМИЯ ЛАНДШАФТОВPHYSICAL GEOGRAPHY AND BIOGEOGRAPHY, SOIL GEOGRAPHY, AND LANDSCAPE GEOCHEMISTRYАвтоматизация определения границ речных бассейнов малых рек на примере Хангаласского района РС (Я)Automation of determining the boundaries of river basins of small rivers: the case of Khangalassky district of the Sakha Republic (Yakutia)ОбутовК. А.ObutovK. A.

ОБУТОВ Кирилл Андреевич – аспирант Эколого-географического отделения Института естественных наук

OBUTOV Kirill Andreevich – postgraduate student, Department of Ecology and Geography, Institute of Natural Sciences

ДаниловЮ. Г.DanilovYu. G.

ДАНИЛОВ Юрий Георгиевич – к.г.н., заместитель ректора СВФУ по вопросам устойчивого развития арктических территорий, профессор эколого-географического отделения ИЕН

DANILOV Yuri Georgievich – Candidate of Geographical Sciences, Deputy Rector for Sustainable Development of the Arctic Territories, Associate Professor, Institute of Natural Sciences

СВФУ им. М.К. АммосоваРоссияM. K. Ammosov North-Eastern Federal UniversityRussian Federation202426062024026067Copyright © Обутов К.А., Данилов Ю.Г., 20242024Обутов К.А., Данилов Ю.Г.Obutov K.A., Danilov Y.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vnzsvfu.ru/jour/article/view/262

В настоящее время слабая развитость и закрытость геоинформационных систем (ГИС), привязанных к речным бассейнам в России, может затруднять работу важных оперативных служб природоохранного и гидрометеорологического наблюдения. Важно отметить, что упрощение и ускорение выделения бассейнов рек, посредством открытого программного обеспечения, может позволить значительно оптимизировать работу исследователей, особенно в условиях, когда важно оперативно реагировать на наводнения и паводки в сжатые сроки. Целью данной работы является автоматизация процессов выделения водосборных бассейнов рек, что может помочь при исследовании обширных территорий Дальнего Востока, а также поспособствовать созданию эффективных систем прогнозирования и мониторинга. В исследовании представлен автоматизированный подход к идентификации водосборных бассейнов, базирующийся на использовании геопространственных данных и алгоритмов обработки информации. Представленный метод демонстрирует эффективное выделение границ водосборных бассейнов, что позволяет упростить процесс исследования и повысить точность полученных данных. Исследование проводилось на примере Хангаласского района РС (Я). Данные цифровой модели рельефа корректировались (проецирование в местную систему координат и приведение значений пикселей к одинаковому размеру, выделение необходимой области), а затем использовались для быстрого, посредством разработанного авторами алгоритма, выделения водосборных бассейнов. Алгоритм представляет собой модуль для QGIS, который по очереди использует инструменты QGIS и GDAL (“Fill sinks”, “Flow accumulation”, “Upslope area” и др.), что значительно ускоряет процесс создания материалов для дальнейших исследований. Результаты исследования подчеркивают доступность получения информации о геосистемах речных бассейнов как о целостных системах и выдвигают перспективу улучшения ГИС-процессов, связанных с водными ресурсами, для более эффективного мониторинга экосистем и принятия решений в области природоохраны. 

Currently, the absence of a GIS system linked to river basins in Russia may complicate the work of important operational environmental and hydrometeorological surveillance services. It is important to note that simplifying and accelerating the allocation of river basins through open source software can significantly optimize the work of researchers, especially in conditions where it is important to respond promptly to floods and floods in a short time. The purpose of this work is to automate the allocation of river catchment areas, which can help in the study of vast territories of the Far East, as well as contribute to the creation of effective forecasting and monitoring systems. The study presents an automated approach to the identification of watersheds based on the use of geospatial data and information processing algorithms. The presented method demonstrates the effective allocation of watershed boundaries, which makes it possible to simplify the research process and increase the accuracy of the data obtained. The study was conducted within the boundaries of Khangalassky district of the SR(Ya). The data obtained using digital terrain models were corrected, and then used for rapid allocation of watersheds by means of an algorithm developed by the authors. The algorithm is a module for QGIS, which uses the QGIS and GDAL tools in turn, which significantly speeds up the process of creating materials for further research. The results of the study emphasize the accessibility of obtaining information about the geosystems of river basins as integral systems and put forward the prospect of improving GIS processes related to water resources for more effective monitoring of ecosystems and decision-making in the field of environmental protection.

ГИСавтоматизация выделенияавтоматизация определенияводосборные бассейныграницы бассейновРеспублика Саха (Якутия)GDALQGISSAGA GISGISautomation of allocationautomation of definitioncatchment basinsbasin boundariesSakha Republic (Yakutia)GDALQGISSAGA GIS.ReferencesКорытный, Л.М. Бассейновая концепция: от гидрологии к природопользованию / Л.М. Корытный. – Текст: непосредственный // География и природные ресурсы. – 2017. – № 2. – С. 5-16. – DOI 10.21782/ GIPR0206-1619-2017-2(5-16). – EDN YSKUWF.Korytnyj, L.M. Bassejnovaja koncepcija: ot gidrologii k prirodopol’zovaniju / L.M. Korytnyj. – Tekst: neposredstvennyj // Geografija i prirodnye resursy. – 2017. – № 2. – S. 5-16. – DOI 10.21782/GIPR0206-16192017-2(5-16). – EDN YSKUWF.Антипов, А.Н. Сибирская школа ландшафтной гидрологии. Географо-гидрологические исследования / А.Н. Антипов, Л.М. Корытный – Текст: непосредственный // Вопросы географии. – 2012. – № 133. С. 32-47. – EDN TLYUWX.Antipov, A.N. Sibirskaja shkola landshaftnoj gidrologii. Geografo-gidrologicheskie issledovanija / A.N. Antipov, L.M. Korytnyj – Tekst: neposredstvennyj // Voprosy geografii. – 2012. – № 133. – S. 32-47. – EDN TLYUWX.Шишикин, А.С. Бассейновый принцип организации ландшафтных структур / А.С. Шишикин, Т.А. Буренина, Т.В. Пономарева, Д.Ю. Ефимов. – Текст: непосредственный // Лесные экосистемы бореальной зоны: биоразнообразие, биоэкономика, экологические риски : Материалы Всероссийской конференции с международным участием, Красноярск, 26–31 августа 2019 года / Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук», Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН – обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН, Научный совет РАН по проблемам леса, Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН, Сибирский федеральный университет, Международный институт прикладного системного анализа, Международная ассоциация исследователей бореальных лесов. – Красноярск: Институт леса СО РАН, 2019. – С. 524-528. – EDN EPBDDR.Shishikin, A.S. Bassejnovyj princip organizacii landshaftnyh struktur / A.S. Shishikin, T.A. Burenina, T.V. Ponomareva, D.Ju. Efimov. – Tekst: neposredstvennyj // Lesnye jekosistemy boreal’noj zony: bioraznoobrazie, biojekonomika, jekologicheskie riski : Materialy Vserossijskoj konferencii s mezhdunarodnym uchastiem, Krasnojarsk, 26–31 avgusta 2019 goda / Ministerstvo nauki i vysshego obrazovanija Rossijskoj Federacii, Federal’nyj issledovatel’skij centr «Krasnojarskij nauchnyj centr Sibirskogo otdelenija Rossijskoj akademii nauk», Institut lesa im. V.N. Sukacheva SO RAN – obosoblennoe podrazdelenie FIC KNC SO RAN, Nauchnyj sovet RAN po problemam lesa, Centr po problemam jekologii i produktivnosti lesov RAN, Sibirskij federal’nyj universitet, Mezhdunarodnyj institut prikladnogo sistemnogo analiza, Mezhdunarodnaja associacija issledovatelej boreal’nyh lesov. – Krasnojarsk: Institut lesa SO RAN, 2019. – S. 524-528. – EDN EPBDDR.Плотникова, А.С. Выделение границ водосборных бассейнов рек на локальном пространственном уровне / А.С. Плотникова, А.О. Харитонова. – Текст: непосредственный // Вопросы лесной науки. – 2018. – Т. 1, № 1. – С. 1-10. – DOI 10.31509/2658-607X-2018-1-1-1-10. – EDN VRHPKX.Plotnikova, A.S. Vydelenie granic vodosbornyh bassejnov rek na lokal’nom prostranstvennom urovne / A.S. Plotnikova, A.O. Haritonova. – Tekst: neposredstvennyj // Voprosy lesnoj nauki. – 2018. – T. 1, № 1. – S. 1-10. – DOI 10.31509/2658-607X-2018-1-1-1-10. – EDN VRHPKX.Ермолаев, О.П. Картографическая модель бассейновых геосистем малых рек водосбора реки Лены / О.П. Ермолаев, К.А. Мальцев, С.С. Мухарамова [и др.]. – Текст: электронный // Ученые записки Казанского университета. Серия: Естественные науки. – 2018. – Т. 160, № 1. – С. 126-144. – EDN XUGKPR.Ermolaev, O.P. Kartograficheskaja model’ bassejnovyh geosistem malyh rek vodosbora reki Leny / .P. Ermolaev, K.A. Mal’cev, S.S. Muharamova [i dr.]. – Tekst: jelektronnyj // Uchenye zapiski Kazanskogo universiteta. Serija: Estestvennye nauki. – 2018. – T. 160, № 1. – S. 126-144. – EDN XUGKPR.Балдаков, Н.А., Кудишин А. В. Автоматизация расчета характеристик водосборного бассейна для решения задач моделирования поверхностного стока / Н.А. Балдаков, А.В. Кудишин. – Текст: электронный // Интерэкспо Гео-Сибирь. – 2019. – Т. 4, № 1. – С. 83-89. – DOI 10.33764/2618-981X-2019-4-1-83-89. EDN JNEMGJ.Baldakov, N.A., Kudishin A. V. Avtomatizacija rascheta harakteristik vodosbornogo bassejna dlja reshenija zadach modelirovanija poverhnostnogo stoka / N.A. Baldakov, A.V. Kudishin. – Tekst: jelektronnyj // Interjekspo Geo-Sibir’. – 2019. – T. 4, № 1. – S. 83-89. – DOI 10.33764/2618-981X-2019-4-1-83-89. – EDN JNEMGJ.Yamazaki, D. A high accuracy map of global terrain elevations / D. Yamazaki, D. Ikeshima, R. Tawatari, T. Yamaguchi, F. O’Loughlin, J.C. Neal, C.C. Sampson, S. Kanae, P.D. Bates. Text : original // Geophysical Research Letters. 2017. Vol. 44, Is. 11. P. 5844–5853. DOI: 10.1002/2017GL072874.Yamazaki, D. A high accuracy map of global terrain elevations / D. Yamazaki, D. Ikeshima, R. Tawatari, T. Yamaguchi, F. O’Loughlin, J.C. Neal, C.C. Sampson, S. Kanae, P.D. Bates. Text : original // Geophysical Research Letters. 2017. Vol. 44, Is. 11. P. 5844–5853. DOI: 10.1002/2017GL072874.Porter Claire “ArcticDEM, Version 4.1” / Claire Porter [et al.]. – Text : electronic // Harvard Dataverse, V1, 2023, DOI : 10.7910/DVN/3VDC4W, [20.04.2024]Porter Claire “ArcticDEM, Version 4.1” / Claire Porter [et al.]. – Text : electronic // Harvard Dataverse, V1, 2023, DOI : 10.7910/DVN/3VDC4W, [20.04.2024]Wang, L. An efficient method for identifying and filling surface depressions in digital elevation models for hydrologic analysis and modelling / L. Wang, H. Liu. – Text : electronic // International Journal of Geographical Information Science, Vol. 20, No. 2: 193-213.Wang, L. An efficient method for identifying and filling surface depressions in digital elevation models for hydrologic analysis and modelling / L. Wang, H. Liu. – Text : electronic // International Journal of Geographical Information Science, Vol. 20, No. 2: 193-213.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.