Глобальные и локальные методы

Для методов построения морфометрических объектов, связанных с потоками, можно выделить методы, использующие только информацию в локальной окрестности, и глобальные методы использующие всю информацию. Такое разделение и не всегда является однозначным, поскольку существуют методы, одновременно использующие как локальную, так и глобальную информацию.

К чисто локальным методам можно отнести методы, использующие для вычислений локальное окно (палетку) фиксированного размера. Так, при использовании наиболее распространенного простейшего алгоритма определения направления потока для данной ячейки, используется локальное окно размером 3x3 ячейки, и поток считается направленным в ту из соседних ячеек, высота которой минимальна и ниже высоты в рассматриваемой ячейке (если все ячейки выше рассматриваемой, то ячейка считается локальной впадиной). Подобные алгоритмы могут применяться и для отнесения данной ячейки к пикам, перевалам, ребрам и каналам. Несмотря на достаточную простоту и неточность (так, направление потока всегда принимает одно из восьми значений), такие алгоритмы широко используются в силу своей простоты и вычислительной эффективности.

Другим примером может служить использованной в работе Peucker и Douglas (1974) локальное окно размером 2x2. Перемещая его по всей территории, алгоритм отмечает все ячейки, имеющие максимальную (среди всех попавших в окно значений) высоту. Все ячейки, не получившие отметок, алгоритм относит к каналам.

В результате таких исследований многие авторы пришли к выводу, что использование окон фиксированного размера позволяет идентифицировать каналы только определенного масштаба. Квазилокальные методы, использующие окно переменного размера, изменяемое в зависимости от конкретной ситуации. Например, Jensen и Domingue (1988), и Skidmore (1990) использовали окно переменного размера, который увеличивался в областях с неоднозначными характеристиками (например, на плоских равнинах). Wood (1990b) использовал другой подход, когда за счет последовательного использования окон разного размера строится иерархия морфологических объектов в разных масштабах.

Глобальные методы требуют предварительного анализа всей имеющейся по территории информации. Так, Collins (1975) использовал предварительную сортировку всех ячеек по значению высоты (такого рода сортировка необходима, например, при построении потенциальных водотоков на основе расчета водосборных площадей). Однако простейшие алгоритмы такого рода могут приводить к неверным результатам (см. например Douglas, 1986).

В настоящее время наиболее широко используются методы, описывающие гидрологические характеристики в терминах величины потока, использованные в работах Mark (1983); Jensen и Domingue, 1988; Band, 1989. Эти методы предполагают обход всей модельной поверхности с суммированием прогнозного потока: такой расчет необходимо начинать с наиболее высоких ячеек, прибавляя их поток к ячейкам, расположенным ниже по течению воды. К каналам относятся ячейки, поток через которые превышает некоторый наперед заданный порог.

С точки зрения выделения геоморфологических объектов, локальные методы пытаются оценить принадлежность конкретной ячейки к тому или иному объекту, что требует последующей «сборки» объектов для всей территории, и проверки выполнения дополнительных глобальных условий и ограничений. Глобальные же методы пытаются построить весь объект целиком, при этом не всегда удается получить его точное положение в пространстве и оценить принадлежность той или иной ячейки конкретному объекту.

Мы, для анализа эрозионных процессов, будем использовать как локальные, так и глобальные алгоритмы.