Вестник МГТУ. 2015, №2.

Вестник МГТУ, том 18, № 2, 2015 г. стр. 287-294 4. Заключение Цифровая модель рельефа (ЦМР) дна морских акваторий является важнейшим компонентом базы пространственных данных геоинформационных систем. Данные по свойствам рельефа дна необходимы как для решения фундаментальных задач, так и широкого круга прикладных исследований. Генеральные модели рельефа дна должны являться основой для определения "ключевых" участков шельфа для дальнейшего детального изучения, включая промер глубин. При промышленном освоении шельфа они необходимы на стадии обоснования, планирования и определения георисков, разведки и строительства, а на стадии эксплуатации должны служить основой для проведения мониторинга, обеспечения мероприятий по отражению возможных угроз, включая природные и т.п. Данный подход наиболее адекватен для оптимизации материальных затрат, учитывая большую, а порой огромную стоимость натурных изысканий. Необходимо учитывать и то, что именно генеральные модели сводят к минимуму возможные и неизбежные ошибки на всех стадиях изысканий и эксплуатации. Предложенная методика создания ЦМР дна базируется на анализе и оцифровке навигационных карт разного масштаба и проведении вручную дополнительных изобат с учетом разработанных классификационных признаков форм рельефа дна. Одним из ключевых моментов методики является применение для создания модели оригинального алгоритма, позволяющего, в отличие от традиционных методов интерполяции по данным в точках, точно и адекватно отразить в модели все имеющиеся формы рельефа дна, выраженные в изобатах. Его главная особенность - интерпретация изолиний как векторных линейных объектов, что позволяет, в том числе, корректно определять значение глубины на участках, ограниченных только изолинией одного уровня, исходя из значений на смежных участках, и, соответственно, достоверно строить модель в пределах замкнутых повышений и понижений рельефа морского дна. Для проведения специализированных геолого-геоморфологических работ либо геоакустических расчетов необходимы еще более детальные данные с сохранением первичной сейсмоакустической и крайне подробной информацией о морфологии (включая расчлененность) рельефа дна и других характеристиках. В этом случае необходимо провести систематизацию, типизацию и районирование рельефа. Для этого на ЦМР необходимо выделить области, где изменения геолого-геоморфологических параметров будут относительно невелики, и выполнить совмещение данных ЦМР с данными, полученными в натурных условиях в тех же координатах, при этом систематизацию (типизацию, районирование) логично проводить согласно с классификацией. Наличие ЦМР дна обеспечивает возможность проведения морфоструктурного анализа на основе ГИС технологий, который направлен на исследование свойств современного и древнего рельефа земной поверхности с целью изучения его происхождения и истории развития. Морфометрические показатели могут использоваться как непосредственно в виде цифровых данных для дальнейших расчетов, так и для создания на их основе изображений рельефа для визуального анализа. Целый ряд морфометрических показателей основан на частных производных первого и второго порядка. Помимо углов наклона (и экспозиции склонов для рельефа суши), наиболее употребительны среди них, в силу их связи с поведением потоков вещества на поверхности под действием гравитации, значения профильной и касательной кривизн поверхности. Многие алгоритмы вычисления морфометрических показателей базируются на применении метода "скользящего окна", когда значение показателя в каждом узле сетки модели вычисляется на основе значений исходной модели (глубин), попавших в окно заданного размера и формы с центром в этом узле. Сюда же входят и методы фильтрации, часто применяемые для обработки растровых изображений. Развитие подобных исследований возможно на границе разных отраслей знаний - геоморфологии, геологии, геофизики, картографии, геоинформатики, акустики и математического моделирования. При этом геоморфологические исследования являются основой для изучения морфологии и динамики рельефа; геологические, геофизические, совместно с геоморфологическими, определяют генезис, возраст рельефа и его палеогеографическое развитие (что позволяет проведение морфогенетического и морфоструктурного анализа); акустические - скорость распространения акустических сигналов; картографические и геоинформационные дают возможность формировать базы данных, разрабатывать алгоритмы и программы, определять решение картографических и геодезических задач и т.д. Новизну имеет не только финальный продукт - собственно цифровая модель рельефа дна, но и методические и методологические основы цифрового моделирования, включая новые классификационные подходы к описанию рельефа и проведение морфоструктурного анализа на основе ГИС технологий. Часть работы, связанная с описанием первичных батиметрических данных, выполнена по государственному заказу № 0149-2014-0032, другая часть, связанная с комплексным анализом картографического материала, выполнена при финансовой поддержке Российского Научного Фонда, проект № 14-50-00095. 293