Дослідження впливу масштабів топографічних карт на величини гідрологічних характеристик річкової мережі з використанням GIS-технологій

Геоінформаційні технології сьогодні використовуються у багатьох сферах життєдіяльності людини, як у повсякденному житті, так й у наукових дослідженнях. Представлене дослідження присвячено  виявленню зв’язку між масштабом топографічних карт та основними гідрографічними характеристиками річки на основі даних спостережень в басейні Сіверського Донця. Дослідження базується на результатах ідентифікації гідрографічної мережі, яка була виконана на основі  відкритої карти світу Open Street Map  в геоінформаційному середовищі програми QGIS з використанням методу А. Н. Штраллера та І. Н. Гарцмана. Процес виявлення, опису та аналізу субпідрядних зв’язків полягає в присвоєнні кожному елементу річкової мережі свого ідентифікаційного порядку, за допомогою якого з’являється можливість порівняння та стандартизації водотоків. Оперуючи ієрархічним «деревом» руслової мережі, головною характеристикою в котрій є кількість елементарних нерозгалужених водотоків, можливо виявити та аналітично описати залежності між деталізацією карти та основними характеристиками будови річкової мережі – витратами води, щільністю мережі, площею водозбору та довжиною річки. За основу для опису даних зв’язків була взята методика Б. В. Кіндюка, який ввів поняття коефіцієнта структури річкової мережі або ж дробового порядку водотоку, як базис в апроксимації вищезазначених залежностей, котрий дозволяє математично  описати отримані функції й отримати числові значення емпіричних параметрів. Використання QGIS дозволило створити картосхеми гідрографічної мережі Сіверського Донця в межах України на основі карт масштабів 1:50 000 та 1:200 000. За їх допомогою, а також за даними з карти масштабу 1:100 000, підрахована кількість елементарних нерозгалужених водотоків, а також ідентифікований кожен елемент системи, де порядок головної річки зазнає змін залежно від масштабу карти. Зміна цих показників демонструє тенденцію до збільшення щільності та складності річкової мережі зі збільшенням деталізації карти, і, як наслідок, потенційної зміни показників площі водозбору, витрати води й довжини річки. Виявлені залежності отримали математичне вираження у вигляді функцій, а також характеризуються високими значеннями коефіцієнта достовірності апроксимації, що дозволило побудувати загальний перехідний графік від порядку водотоку до масштабу карти із відповідними значеннями розрахункових параметрів. Новизна та практична значущість полягає в тому, що використання сучасних геоінформаційних технологій в гідрологічній науці значно підвищує якість картографічних даних, а щодо досліджуваного об'єкта – річки Сіверський Донець,  створює базу у вигляді цифрових карт для подальшого використання в гідрографо-геодезічних дослідженнях. Даний суббасейн раніше не досліджувався з використанням запропонованої Б. В. Кіндюком методики стосовно впливу масштабів карт на характеристики будови річкової мережі, що в практичному плані значно ускладнює роботу інженерів, дослідників і проєктантів  з картографічними даними. Дане дослідження покликано пояснити особливості в  масштабуванні річкових мереж, а також запропонувати механізм науково обґрунтованого переходу від наявного масштабу карти до бажаного в межах суббасейну Сіверського Донця.