Analizy hydrograficzne w GIS

Główną jednostką hydrograficzną, która podlega analizom hydrograficznym w GIS jest zlewnia, którą wyznacza się przez określenie działów wodnych. Znając morfologię terenu można wyznaczyć kierunki spływu wody, miejsca jej akumulacji, pojemność zagłębień terenu, w których woda może się potencjalnie gromadzić. Wprowadzając do analiz takie zmienne jak czas i wielkość opadów, można także przeprowadzić modelowanie hydrologiczne w określonych przez użytkownika warunkach. Jego podstawą jest jednak niezaprzeczalnie właśnie hydrografia terenu.

Jedną z najważniejszych cech GIS, umożliwiających ich zastosowanie w hydrografii jest topologia. Dzięki niej możliwe jest określenie wzajemnych relacji przestrzennych obiektów hydrograficznych, które mają najczęściej charakter sieciowy. W sieciach tych występują obiekty zarówno punktowe (jak na przykład źródło), powierzchniowe (jeziora, zastoiska) jak i liniowe (rzeki, kanały).

Analizy hydrograficzne polegają w dużej mierze na wytyczeniu drogi pomiędzy dwoma punktami, na przykład wysokościowymi. Aby taką operację przeprowadzić potrzebne są informacje dotyczące wysokości, spadku, wartości i kierunku nachylenia. Dane te nie wymagają znajomości współrzędnych lokalizacyjnych w danym układzie, które będą już jednak konieczne dla obliczenia długości drogi przemierzonej przez hipotetyczną kroplę wody. Jest to już jednak zagadnienie hydrologiczne.

Spośród szeregu formatów danych stosowanych w GIS, dla prowadzenia analiz hydrograficznych najbardziej użyteczny jest numeryczny model terenu (NMT) w postaci regularnej siatki prostokątów GRID. Drugi z najczęściej używanych w GIS modeli - TIN (ang. Triangular Irregular Network), w analizach hydrograficznych ma zastosowanie dużo mniejsze. Wynika to z faktu, że model TIN jest nieregularny, i powierzchnię ziemi oddaje w sposób mniej usystematyzowany, choć często wierniejszy niż GRID (co jednak zależne jest od przyjętej rozdzielczości przestrzennej i algorytmu budowy NMT). Analizy hydrograficzne w dużej mierze oparte na relacjach sąsiedztwa o wiele łatwiej przeprowadzić więc w siatce regularnej, dla której też stosunkowo proste jest (w porównaniu do TIN) stworzenie algorytmów obliczeniowych. W GRID mamy bowiem komórki o jednakowej rozdzielczości, którym można przypisać atrybut, a każda komórka jest porównywalna pod każdym względem z dowolną inną komórką. Ta prosta i oczywista cecha GRID, której nie ma TIN sprawia, że rastry są dużo bardziej funkcjonalne dla prowadzenia analiz hydrograficznych. TIN jest za to dużo częściej i chętniej stosowany w prowadzeniu analiz hydrologicznych - chociażby przewidywania obszarów zalewowych rzek. Związane jest to faktem wierniejszej reprezentacji powierzchni ziemi przez ten model. Jednakowoż istnieją algorytmy modelowania hydrograficznego w oparciu o TIN. Nie mają one jednak zastosowania w powszechnym oprogramowaniu GIS.