دليل تعليمي: تحديد الأحواض الصبّابة والمجاري المائية
متطلبات الإكمال
1. المقدمة
يُعد تحديد (Delineation) الأحواض الصبّابة والمجاري المائية أحد أهم استخدامات نظم المعلومات الجغرافية (GIS) في الهيدرولوجيا. يقدم هذا الدرس سير عمل عاماً لتحديد المجاري المائية والأحواض الصبّابة للمناطق التي تتوفر فيها البيانات المفتوحة فقط . سيتم استخدام نموذج الارتفاعات الرقمي (DEM) بدقة ١ ثانية قوسية (Arc Second)ا لتابع لبعثة مكوك الرادار لطبوغرافيا الأرض (SRTM) . وسيتم تطبيق سير العمل هذا على حوض صبّاب نهر الرور (Rur catchment) في ألمانيا.
أهداف التعلم
بعد هذا الدرس، ستكون قادراً على:
- العثور على وتنزيل بلاطات (Tiles) نموذج الارتفاعات الرقمي SRTM DEM من موقع EarthExplorer.
- تجميع (Mosaic) الطبقات الشبكية في طبقة شبكية افتراضية.
- إعادة إسقاط (Reproject) الطبقات الشبكية.
- إنشاء أجزاء مقتطعة (Subsets) من الطبقات الشبكية.
- ملء المنخفضات والمصارف (Sinks) في نموذج الارتفاعات الرقمي.
- حساب وتنسيق (Style) طبقات اتجاه الجريان (Flow direction) الشبكية.
- حساب رتب "ستراهر" (Strahler orders).
- تحديد (Delineate) المجاري المائية (Streams).
- تحديد الأحواض الصبّابة (Catchments).
- تنسيق الطبقات لـ تمثيل مرئي (Visualising) للأحواض الصبّابة.
سير العمل
من أجل تحديد (Delineate) حوض صبّاب (Catchment) من نموذج ارتفاعات رقمي (DEM) في نظم المعلومات الجغرافية (GIS)، نحتاج إلى اتباع هذه الخطوات (التي سيتم تغطية تفاصيلها في هذا الدرس):
- قم بتنزيل بلاطات (Tiles) نموذج الارتفاعات الرقمي لمنطقة الدراسة الخاصة بك. تأكد من أن البلاطات تغطي على الأقل منطقة الدراسة، وأن الحوض الصبّاب الذي تود اشتقاقه (Derive) مغطى بالكامل. من الأفضل أخذ نطاق أكبر قليلاً لتجنب تأثيرات الحدود (Boundary effects).
- إذا كانت منطقة الدراسة مغطاة بعدة بلاطات من نموذج الارتفاعات الرقمي، فستحتاج إلى إجراء عملية تجميع (Mosaic) أو دمج للبلاطات لإنشاء طبقة شبكية واحدة لنموذج الارتفاعات الرقمي.
- قد تكون بلاطات نموذج الارتفاعات الرقمي في نظام إحداثيات (Coordinate system) مختلف عما هو مرغوب. في هذه الحالة، يتعين عليك إعادة إسقاط (Reproject) طبقة نموذج الارتفاعات الرقمي إلى الإسقاط الذي تود استخدامه في منطقة الدراسة.
- في حال كانت البلاطات المدمجة أكبر بكثير من منطقة الدراسة، يمكنك عمل اقتطاع (Subset/Clip) لمساحة أصغر لتقليل وقت الحساب.
- قم بـ استنباط (Interpolate) الفراغات عند وجود بكسلات (خاليا) لا تحتوي على بيانات في نموذج الارتفاعات الرقمي.
- قم بإنشاء نموذج ارتفاعات رقمي صحيح هيدرولوجياً عن طريق ملء المنخفضات والمصارف (Filling sinks) وإزالة النتوءات الحادة.
- قم بحساب اتجاه الجريان (Flow direction) لكل خلية.
- قم بـ اشتقاق (Derive) شبكة الصرف (Drainage network).
- قم بحساب الحوض الصبّاب بناءً على نقطة المخرج (Outflow point) الخاصة بالحوض.
عندما تتوفر خريطة لشبكة المجاري المائية بالفعل، يمكن تحسين الإجراء عبر "حرق" (Burning) شبكة الأنهار داخل نموذج الارتفاعات الرقمي. وبهذه الطريقة، يكون نموذج الارتفاعات الرقمي دائماً أكثر انخفاضاً عند الأنهار، وسوف يتبع الجريان السطحي (Runoff) شبكة الأنهار الفعلية. وهذا الأمر يقع خارج نطاق هذا الفصل.
المواد
يمكن تنزيل مواد (Materials) هذا الدرس من صفحة الدرس الرئيسية. يتناول القسم التالي كيفية تنزيل بلاطات (Tiles) نموذج SRTM من موقع USGS EarthExplorer. علماً بأن هذه البيانات مُضمنة أيضاً ضمن بيانات الدورة (Course data).