Цель настоящего курса – повышение уровня знаний профессорско-преподавательского состава вузов, подготавливающих специалистов по различным направлениям наук о Земле, включая физическую географию, геоэкологию, гидрологию, геоморфологию; научных сотрудников и специалистов, работающих в институтах РАН, ведомственных институтах. В курсе рассматриваются вопросы анализ рельефа земной поверхности с помощью ГИС, цифровых моделей рельефа, космических и аэрофотоснимоков.

Курс включает цикл лекций и практических занятий, в которых рассматриваются источники и методы получения информации о рельефе или создания ее по результатам натурных работ, обработки данных дистанционного зондирования Земли, подходы к описанию морфологии рельефа, обзор способов мониторинга за эрозионно-аккумулятивными, склоновыми и другими рельефообразующими процессами, применение детерминистических и стохастических моделей динамики рельефа, визуализация.

Для освоения данного курса желательно владеть базовыми знаниями в области геоморфологии, гидрологии, картографии и ГИС.

В результате обучения формируются следующие компетенции, необходимые для профессиональной деятельности:

• знание основных способов и источников получения количественной информации о рельефе земной поверхности;
• знание спектра основных экзогенных процессов, меняющих рельеф земной поверхности, регионов их распространения, контролирующих факторов;
• умение извлекать количественные характеристики рельефа и его современной динамики из временных рядов ЦМР и фотоизображений, оценивать степень неопределенности и меру ошибки в результатах;
• умение содержательно интерпретировать различные морфометрические, морфографические и морфодинамические характеристики рельефа в контексте решения задач физической географии, гидрологии и гидрометрии и т.д.;
• владение различными моделями предсказания темпов эрозионных процессов, устойчивости склонов, селевой опасности и др.
• владение ГИС-инструментарием для визуализации рельефа в моменте и его временных рядов

Категория слушателей (требования к слушателям) – специалисты с высшим или средним профессиональным образованием, сфера деятельности которых связана с геоморфологией, гидрологией, картографией или ГИС
Трудоемкость обучения – 34 часа.
Форма обучения – очно-заочная, заочная.

Тема 1. Источники данных для количественного анализа рельефа
Практические предпосылки, обуславливающие необходимость мониторинга изменений земной поверхности. История инструментальных измерений и картографирования рельефа земной поверхности. Развитие крупномасштабного картографирования рельефа в связи с национальными проектами топографических съемок в нашей стране и за рубежом. Способы получения информации о рельефе для создания топографических карт и планов, обратная процедура – снятие информации о рельефе с них. Батиметрические карты – создание и использование в анализе подводного рельефа. Цифровые модели высот и глубин, исходные данные для их получения. Стереофотосъемка – космическая и авиационная. GPS-измерения. Лазерное сканирование. Эхолотирование, промерные работы. Радиолокационные съемки.
Тема 2. Морфология рельефа (морфография и морфометрия)
Иерархия форм рельефа и глобальные морфологические закономерности. Морфологическая структура рельефа, структурные точки и линии. Подходы к качественной характеристике формы земной поверхности. Морфометрия рельефа, ее предмет и методы исследования. Абсолютная высота и ее производные -как базовые морфометрические переменные. Ориентировка элементов земной поверхности – крутизна и экспозиция, их физико-географические следствия. Не-локальные морфометрические характеристики и индексы. Горизонтальная и вертикальная расчлененность. Физическая сущность морфометрических характеристик рельефа. Гидро-геоморфологический анализ ЦМР, сети тальвегов и водоразделов, их ординация.
Тема 3. Морфологические классификации рельефа
Сущность и назначение морфологических классификаций рельефа. Попиксельный / точечный и объектный / ареальный подходы к классификации. Методы классификации: основанные на экспертных правилах, фильтрации ЦМР (выделения гармонических составляющих), кластеризации морфометрических характеристик, объектно-ориентированном анализе изображений.
Тема 4. Морфометрический анализ рельефа средствами ГИС
Морфометрические инструменты в ArcGIS Desktop / PRO, SAGA GIS, LandSerf, WhiteBox GIS, GRASS GIS. Морфометрические инструменты в средствах анализа облаков точек: CloudCompare. Интеграция инструментов ГИС в собственные пользовательские алгоритмы для автоматизированной многоэтапной обработки рельефа. Использование ModelBuilder для алгоритмизации морфометрического анализа в ArcGIS. Проведение морфометрического анализа средствами онлайн-ГИС-сервисов: оценка площадей размыва русла с помощью данных автоматического дешифрирования снимков GSWE (Global Surface Water Explorer).
Тема 5. Современные геоморфологические процессы: мониторинг по данным космической и аэрофотосъемки, обработки полевых измерений
Отслеживание изменений рельефа путем обработки рядов космических снимков в оптическом и радио- диапазонах, рядов ЦМР (Arctic DEM strips), повторной аэрофото- и батиметрической съемки. Осуществление топографо-геодезического обоснования полевых работ, абсолютная и относительная привязка разновременных данных, основы подхода Geomorphic Change Detection, оценка ошибок привязки, вычисления слоя неопределенности и уровня обнаружения изменений высот (константных и географически дифференцированных).
Тема 6. Современные геоморфологические процессы: численное моделирование
Детерминистические и стохастические подходы к моделированию площадного распространения и потенциала развития различных экзогенных процессов. Модели оценки предрасположенности / susceptibility территории к развитию экзогенных процессов (оползневых, эрозионных, селевых, лавинных и др.). Модели почвенной эрозии и аккумуляции (USLE, RUSLE, MUSLE, WaTEM/SEDEM и др.). Гидродинамические модели эрозионных и селевых процессов.
Тема 7. Визуализация рельефа и его динамики в ГИС
Обзор методов и способов изображения рельефа (история и современность). Выбор методов и способов изображения рельефа. Визуализация производных характеристик рельефа. Визуализация динамики рельефа – серии изображений, анимации, инфографика.

Харченко Сергей Владимирович, кандидат географических наук, ведущий научный сотрудник кафедры геоморфологии и палеогеографии географического факультета МГУ;

Беляев Владимир Ростиславович, кандидат географических наук, ведущий научный сотрудник НИ Лаборатории эрозии почв и русловых процессов географического факультета МГУ;

Школьный Данила Игоревич, научный сотрудник НИ Лаборатории эрозии почв и русловых процессов географического факультета МГУ;

Иванов Виктор Алексеевич, ведущий инженер НИ Лаборатории эрозии почв и русловых процессов географического факультета МГУ.