Исследование Земли из Космоса, 2022, № 4, стр. 66-78

ВВЕДЕНИЕ

Кыргызстан расположен в пределах Тянь-Шанской и Памиро-Алайской горных систем с крупнейшими ледниками, и водные ресурсы являются одним из главных национальных богатств страны. В республике формируются стоки таких крупных рек, как Нарын, Чу, Талас, Сары-Джаз, Карадарья, и других, впадающих в бассейны Сырдарьи и Амударьи и играющих важнейшую роль в жизнедеятельности населения, сельскохозяйственном и промышленном развитии не только в стране, но и в ряде районов Узбекистана, Казахстана, Таджикистана и Китая. На территории страны находится бессточное озеро Иссык-Куль, входящее в число 30 крупнейших по площади озер мира и занимающее седьмое месте в списке самых глубоких озер.

Крупнейшая река Кыргызстана Нарын берет начало в высоких горах внутреннего Тянь-Шаня и питает жаркую засушливую Ферганскую долину. Длина реки 807 км, и площадь бассейна 59 100 км², наибольший расход ‒ 2880 м³/с. Гидроэнергетический потенциал реки оценивается в 36.5 млрд кВт · ч/год. Питание реки в верховьях ледниково-снеговое, в среднем течении снегово-ледниковое. Река протекает по территории Иссык-Кульской, Нарынской, Джалал-Абадской областей Кыргызстана и Наманганской области Узбекистана. При слиянии с рекой Карадарья на территории Узбекистана образуется река Сырдарья (Маматканов и др., 2006).

В советское время в Кыргызстане был построен Нарынский каскад гидроэлектростанций – Токтогульская, Курпсайская, Ташкумырская, Шамалдысайская, Учкурганская ГЭС, которые сегодня обеспечивают потребности Кыргызстана в электроэнергии. Проектный режим работы данного каскада связан с годовым и многолетним регулированием стока бассейна реки Нарын с ограничениями по выработке электроэнергии из-за потребностей ирригации нижележащих стран, но в настоящее время он в основном действует в энергетическом режиме (Мубаракшин, 2013; Намазова, 2016; Urmambetova, Chymyrov, 2017).

Объектом настоящего исследования является проектируемая ГЭС “Камбарата-1” с проектной мощностью 1860 МВт и среднегодовой выработкой 5.1 ГВт · ч электроэнергии, которая должна стать самой мощной ГЭС Нарынского каскада и всей страны. На участке строительства сооружений ГЭС "Камбарата-1” русло реки представляет собой узкую межгорную долину с крутыми высокими бортами. Плотина гидроэлектростанции проектной высотой 275 м при наполнении водохранилища должна обеспечить нормальный подпорный уровень воды (НПУ) 1198 м над уровнем моря (Düzdaban, 2021). Строительство новой гидроэлектростанций далее позволит перевести Токтогульское водохранилище с проектным объемом 19.5 млрд м³ на режим многолетнего регулирования для обеспечения продовольственной безопасности и социально-экономического развития стран Центральной Азии (Касымова, 2013; Мубаракшин, 2013).

До начала планируемого строительства этого стратегически важного объекта необходимо детально исследовать и выявить параметры, объемы и площади водохранилища. Первые проекты будущих гидроэлектростанций Нарынского каскада были разработаны в 1970–1980-х гг. и требуют более надежных и современных исследований (Намазова, 2016; Croix, Suyorkulova, 2015). Для решения задач проектирования обычно использовались топографические карты и планы разных масштабов, полученные в результате топографических работ, аэрофото – и космической съемки. Вышеназванные традиционные методы имеют некоторые особенности в обработке и анализе данных, недостатки в точности и оперативности получения данных и высокую стоимость работ. Район строительства и территория будущего водохранилища ГЭС “Камбарата-1” находится в труднодоступной горной местности, поэтому дальнейшие исследования и оценку воздействия строительства станции на окружающую среду можно оперативно и с высокой экономической эффективностью вести с использованием современных спутниковых снимков разных систем.

Важнейшими современными источниками геопространственной информации сегодня являются открытые цифровые модели местности (ЦММ) и рельефа (ЦМР). Они представляют собой информационно-математическую модель, которая объединяет в себе модель пространственно-координированных данных о местности и атрибутивные базы данных пространственных объектов данной местности. Цифровые модели местности строятся на точных данных о высоте поверхности земли, включая растительный покров и антропогенные объекты, в то время как цифровые модели рельефа представляют собой “чистую” трехмерную поверхности земли без растений, зданий и других объектов. Часто используемые в настоящее время и доступные глобальные ЦММ и ЦМР создаются, в основном, по данным стереоскопической и радарной космической съемки (Pakoksung, Takagi, 2016; Patel et al., 2016). К ним можно отнести GTOPO30, GMTED2010, SPOT DEM, NextMap World 30, World 3D Topographic Data, WorldDEM и другие модели. Для моделирования будущего водохранилища в настоящей работе были использованы открытые цифровые модели на основе данных спутниковых систем ALOS (Advanced Land Observing Satellite), ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer), TanDEM-X и SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) (Ашаткин и др., 2020; Kolecka, Kozak, 2014).

Основной целью данного исследования является компьютерное моделирование проектируемого водохранилища ГЭС “Камбарата-1” на основе открытых глобальных ЦММ и ЦМР с использованием геоинформационных систем (ГИС) для исследования его основных параметров. Цифровая модель водохранилища в дальнейшем позволит разработать точные и надежные гидрологические режимы для его безопасной и эффективной эксплуатации.

Возрастающая доступность более точных и качественных ЦММ и ЦМР обуславливает их более широкое применение в решении научных и практических задач в разных областях народного хозяйства. Но в то же время требуется тщательное изучение и сравнительный анализ различных цифровых моделей местности и рельефа на основе данных космический съемки. Изучение имеющихся сравнительных исследований разных цифровых моделей рельефа показало, что сопоставлять данные различных исследований трудно в связи с разными видами сравниваемых моделей и источников данных, особенностями различных проверочных данных, влиянием типов ландшафта и землепользования, а также разностью методики оценки их пространственной точности. Ряд исследований показал, что ЦММ AW3D30, ЦМР ASTER и SRTM являются наиболее востребованными в научно-практических работах открытыми ЦММ и ЦМР со средним пространственным разрешением в одну угловую секунду или около 30 м на земной поверхности (Мальцев и др., 2018; Drisya, Kumar, 2016; Patel et al., 2016). Эти и другие исследования показывают относительно высокую пространственную точность и высокую эффективность разных ЦММ и ЦМР на разных территориях и регионах мира (Жусупов и др., 2019; Кобзева и др., 2011; Семакова, 2015; Fujita et al., 2008). Но в то же время имеется необходимость исследования пространственной точности и достоверности новых открыто доступных глобальных моделей рельефа для решения гидрологических задач в высокогорных условиях Кыргызстана (Чымыров и др., 2020).

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

ГЭС “Камбарата-1” проектируется для строительства в среднем течении реки Нaрын с водохранилищем на участке от устья реки Кокирим на востоке до выклинивания водохранилища ГЭС “Камбарата-2” на западе. Русло на начальном отрезке ориентировано, а после впадения р. Кокомерен – субширотно. Наиболее крупными притоками на этой части являются реки Камбарата, Кокомерен, Кокирим и Толук. Все притоки кроме реки Кокомерен являются маловодными. Долина реки Нарын на рассматриваемом участке располагается между хребтами Молдотау и Ферганский на юге и Суусамыртау на севере. На участке строительства сооружений ГЭС “Камбарата-1” русло реки представляет собой узкую межгорную долину с крутыми высокими бортами. На участке намечаемого створа плотины оба борта долины крутые, участками отвесные. Русло реки, шириной в межень 40 и 60–90 м в паводок, здесь сложено валунами и крупной галькой. Среднемноголетний годовой объем стока воды на участке равен 12.48 млрд м³, расчетный максимальный расход через сооружения гидроузла с учетом трансформации паводка в водохранилище – 2630 м³/с. Сейсмичность района – 9 баллов (Алыбаев, 2017; Абдрахматов и др., 2012).

Картографические материалы и данные разных систем дистанционного зондирования Земли были выбраны для сравнительного изучения в районе исследований, ограниченного по широте от 41°30′ с.ш. до 41°54′ с.ш. и по долготе от 73°00′ в.д. до 74°00′ в.д. Сопоставлять данные различных исследований довольно сложно из-за использования разных версий анализируемых ЦММ и ЦМР, разных видов проверочных данных, разных типов ландшафтов и землепользования тестируемых участков, а также разной методики оценки ошибок высот. В данной работе в качестве проверочных данных были использованы отметки в 413 точках, определенные на 4 топографических картах масштаба 1 : 100 000 на район исследований, расположенный в высокогорном регионе Внутреннего Тянь-Шаня (рис. 1).

Рис. 1.

Район исследований со сценами ЦМР, топографическими картами и опорными точками.

ЦМР ASTER GDEM V003 был создан по данным, полученным от сенсора ASTER, разработанного Национальным управлением Соединенных Штатов Америки по воздухоплаванию и исследованию космического пространства (NASA) совместно с Министерством экономики, торговли и промышленности Японии (METI). Сенсор установлен на борту спутника NASA Terra, запущенного 18 декабря 1999 г. Он охватывает широкую спектральную область с помощью 14 диапазонов от видимого до теплового инфракрасного, в высоком пространственном и радиометрическом разрешении. Стереоскопическая съемка ведется с помощью двух телескопов, снимающих в надир и назад в ближнем инфракрасном диапазоне вдоль полосы пролета, c разрешением около 15 м на земной поверхности. Первая версия ASTER GDEM была предоставлена в свободном доступе в 2009 г. Глобальная цифровая модель рельефа третьей версии – ASTER GDEM V003 находится в открытом доступе с 5 августа 2019 года (Чымыров и др., 2020; Courty et al., 2019). Цифровая поверхность Земли между 83° с.ш. и 83° ю.ш. доступны в виде файлов сцен формата GeoTIFF с размерами 1° × 1° и разрешением, равным 1 угловой секунде (примерно 30 м). Эта ЦМР проецирована на эллипсоид Мировой геодезической системы 1984 г. (WGS-84) и основана на гравитационной модели Земли 1996 г.

Глобальная цифровая модель местности ALOS World 3D-30m (AW3D30) с горизонтальным разрешением по широте и долготе в 1 угловую секунду находится в открытом доступе с мая 2015 г. AW3D30 разработана Японским центром технологий дистанционного зондирования (RESTEC), Японским агентством аэрокосмических исследований (JAXA) и корпорацией NTT DATA на основе данных, полученных с японского спутника ALOS с помощью установленной на нем оптико-электронной системы PRISM (Panchromatic Remote-sensing Instrument for Stereo Mapping). При создании этой ЦМР использованы более 3 млн космических снимков и благодаря оптической системе с тремя направлениями (прямое, обратное направление и надир) собраны высокоточные данные о самых различных типах местности, включая сложные горные участки поверхности с большой амплитудой высот. Все сенсоры осуществляющего съемку спутника хорошо откалиброваны, поэтому продукт имеет высокую точность геолокации без какой-либо коррекции с использованием опорных точек. Сцены цифровой модели местности AW3D30 в формате GeoTIFF с размерами ячейки на местности 30 м находятся в свободном доступе с 2016 г. Также доступна ее коммерческая версия с 5 м пространственным разрешением (Чымыров и др., 2020; Courty et al., 2019; Jain et al, 2018). Ее вертикальный датум основан на Глобальной гравитационной модели Земли 1996 г. (EGM96).

Открытая цифровая модель рельефа Copernicus DEM GLO-30 с пространственным разрешением 30 м разработана государственно-частным партнерством между Немецким центром аэрокосмических исследований (DLR) и компанией Airbus Defence and Space на основе коммерческой ЦМР WorldDEM. В свою очередь WorldDEM создан по данным глобальной интерферометрической съемки земной поверхности с использованием системы из двух радаров с синтетической апертурой (SAR) в спектральном канале X-диапазона – основного спутника TanDEM-X и второго аналогичного спутника TerraSAR-X (Rizzoli, 2017). Другая открыто доступная ЦМР Copernicus DEM GLO-90 обеспечивает всемирное покрытие с пространственным разрешением 90 м. Коммерческая версия Copernicus DEM EEA-10 имеет пространственное разрешение, равное 0.4 угловую секунду или около 10 м. Вертикальная система отсчета моделей измеряет высоту рельефа от поверхности Глобальной гравитационной модели Земли 2008 г. (EGM2008) (Marešová , 2021; Hawker, 2018; Purinton, Bookhagen, 2021).

Усовершенствованная односекундная третья версия модели ЦМР SRTM (SRTM Plus или SRTMGL1 V003) в формате GeoTIFF доступна с января 2015 г. через веб-портал Геологической службы США (USGS) и другие источники. Данные для создания глобальных моделей SRTM были получены в результате реализации Международного исследовательского проекта Национального управления Соединенных Штатов Америки (США) по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA), Национального агентства геопространственной разведки США (NGA), Итальянского космического агентства (ASI) и Немецкого центра аэрокосмических исследований (DLR). Измерения высоты большой части земной поверхности сенсорами SIR-C/X-SAR (Shuttle Imaging Radar — type C/X-band Synthetic Aperture Radar) проведены в трех каналах радиоволн (L, C и X) в феврале 2000 г. с борта многоразового космического корабля Шаттл “Индевор”. С помощью сенсора X-SAR собраны данные высокого разрешения (1 угловая секунда или примерно 30 м на поверхности Земли), на основе которых создана модель SRTM-X DEM. Первые открытые версии SRTM (версия 1 от 2003 г. и версия 2 от 2005 г.) имели сетки с размером ячейки 3 угловые секунды или около 90 м на земной поверхности (Yue et al., 2017; Courty et al., 2019; Jain et al, 2018).

Цифровая модель рельефа NASADEM создана на основе интерферометрических данных миссии SRTM и связанных с ней продуктов. Усовершенствования в NASADEM были сделаны путем повторной обработки исходных данных необработанных сигналов SRTM с использованием усовершенствованных алгоритмов и включения данных, полученных в основном со спутника с высокоточным геофизическим лазерным альтиметром (GLAS), моделей ASTER GDEM, AW3D30 и по данным спутника измерения толщины льда, облаков и рельефа суши (ICESat). NASADEM опиралась на новейшие методы развертывания и вспомогательные данные, которые не были доступны во время первоначальной обработки данных SRTM (Vaka et al., 2019; Uuemaa et al., 2020). Оптимизированный метод минимизировал пробелы данных и расширил пространственное покрытие модели. Слои продукта данных NASADEM_HGT включают ЦМР, количество сцен (NUM) и обновленный набор данных SRTM водного объекта (водная маска). Слой NUM указывает количество сцен, которые были обработаны для каждого пикселя с размером 1 угловую секунду, и источник данных. Изображение обзора с низким разрешением, показывающее высоту, также доступно для каждой гранулы NASADEM_HGT.

Четыре выбранные ЦМР, кроме Copernicus DEM (табл. 1), имеют высоты их поверхностей, вычисленные над гравитационной моделью Земли EGM96. Вертикальная система отсчета Copernicus DEM основана на Глобальной гравитационной модели Земли EGM2008.

Обработка пространственных данных была выполнена с использованием программных комплексов ArcGIS 10.4.1 и GRASS GIS 7.8.3 с созданием баз геоданных. В качестве основной была выбрана зональная система координат WGS_1984_UTM_Zone_43 (EPSG:32643). Также были использованы геодезическая (Pulkovo_1942 – EPSG:4284) и зональная (Pulkovo_1942_GK_Zone_13 – EPSG:28413) системы координат 1942 года или СК-42, что обусловлено использованием топографических карт СССР масштаба 1 : 100 000.

Все пять сцен ЦММ и ЦМР были отобраны на территорию будущего водохранилища и загружены с веб-порталов разработчиков. Далее они были нанесены на электронную карту и вырезаны для района исследований, ограниченного по широте от 41°30′ с.ш. до 41°54′ с.ш. и по долготе от 73°00′ в.д. до 74°00′ в.д. с использованием соответствующих инструментов ГИС.

В данной работе в качестве проверочных данных были использованы высотные отметки 413 опорных точек, оцифрованных на топографических картах масштаба 1 : 100 000. Вертикальная точность объектов на топографических картах значительно зависят от пересеченности рельефа местности, графической точности масштаба, точности трансформации координат и горизонтальной привязки отсканированной карты, а также достоверности самих отметок. Согласно проведенным ранее исследованиям вертикальная точность отметок опорных точек на картах соответствующего масштаба может отличаться от 3.9 м на равнинах (уклон от 0 до 20 град.) до 172 м в высокогорных районах с 21 м арифметической средней ошибкой. Такой большой разброс вертикальной точности отметок опорных точек не позволяет их использовать в качестве основного показателя качества ЦМР для высокогорных районов, но они позволяет проводить анализ горизонтального положения элементов гидрографии с точностью ±27 м (Бесимбаева и др., 2020; Petrović et al., 2017).

Имеются разные методы оценки точности цифровых моделей рельефа на основе данных дистанционного зондирования. В данной работе расчет точности моделей производился путем вычисления вертикальной средней квадратической ошибки – RMSE_v (Root Mean Square Error) и арифметической средней абсолютных величин вертикальных ошибок высот сравниваемых поверхностей в опорных точках (Clevers et al., 2009):

${{v}_{{ri}}}$ – относительная проверочная высота опорной i-ой точки над средним уровнем моря, определенная по топографической карте,

${{v}_{{mi}}}$ – высота опорной i-ой точки над средним уровнем моря на поверхности ЦММ/ЦМР,

$n$ – количество опорных точек.

Альтернативной величиной при определении качества вертикальной точности также может служить арифметическая средняя абсолютных величин вертикальных ошибок

Стандартное отклонение вертикальных ошибок определяется по формуле

Принимая нормальное распределение вертикальных ошибок, доверительные интервалы заданной надежности могут выражаться в виде

В этом случае формула для 95% доверительного интервала принимает вид

Если RMSE_v будет равно нулю, то возможная ошибка с 95% вероятностью будет равна ±1.96(S_v), а при 90% доверительном интервале она будет равна ±1.645(S_v). По результатам сравнительного анализа точности проводится выбор наиболее подходящей ЦММ/ЦМР для дальнейшего моделирования водохранилища ГЭС.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ АНАЛИЗ

Для оценки качества полученных цифровых моделей рельефа были определены высоты поверхностей всех пяти ЦММ и ЦМР в 413 опорных точках для их сравнения с отметками этих точек на топографических картах. Анализ вертикальной точности цифровых моделей показал, что относительная точность ЦММ на основе AW3D30 выше по сравнению с другими моделями, что подтверждается минимальной вертикальной средней квадратической ошибкой ее поверхности (табл. 2). Стандартное отклонение вертикальных ошибок опорных точек на поверхности ЦММ AW3D30 составляет 33.67 м, в этом случае для 95% доверительного интервала вертикальной средней квадратической ошибки точность по этой модели составляет 33.67 ± 19.73 м. Далее по порядку вертикальной точности идут ЦМР GLO-30, NASADEM, SRTM Plus и ASTER GDEM v003. Такие относительно большие вертикальные ошибки ЦММ и ЦМР с 30 м пространственным разрешением можно объяснить горизонтальной неточностью пространственной привязки топографических карт, отрицательным влиянием крутых склонов горных вершин, наличием глубоких ущелий, скалистых вершин с большими углами наклона и сложной экспозиции горных склонов (Чымыров и др., 2020; Козуб, 2018; Courty et al., 2019).

С целью исключения влияния низкой точности проверочных данных в виде высотных отметок 413 опорных точек, полученных на топографических картах, был выполнен сравнительный анализ качества четырех других ЦМР относительно поверхности AW3D30. Статистический анализ полученных параметров показал, что ЦМР GLO-30 имеет минимальные величины вертикальной средней квадратической и вертикальной арифметической средней ошибок. Далее по вертикальной точности идут NASADEM, SRTM Plus и ASTER GDEM v003 (табл. 3).

В качестве цифровой модели рельефа на основе данных дистанционного зондирования Земли для дальнейшего моделирования и определения основных параметров водохранилища принимается ЦММ AW3D30.

Створ плотины будущего ГЭС “Камбарата-1” намечается на реке Нарын примерно в 15 км выше плотины ГЭС “Камбарата-2”, находящейся на стадии строительства (рис. 2). Грунтовая плотина ГЭС “Камбарата-2”, смешанной конструкции – частично взрыво-набросная, частично насыпная из камня и галечника, была возведена посредством направленного взрыва откоса правого берега в 2009 г. Суммарный расход 3-х агрегатов ГЭС составит 840 м³/с, а их мощность – 360 МВт. В настоящее время в здании ГЭС “Камбарата-2” установлен и работает гидроагрегат № 1 мощностью 120 МВт. Отметка нормального подпорного уровня (НПУ) водохранилища составляет 955 м, при котором его зеркало доходит до створа плотины ГЭС “Камбарата-1” (Судольский, Алексеевская, 2019; Düzdaban, 2021).

Рис. 2.

Каскад Камбаратинских ГЭС на реке Нарын.

Выше створа плотины ГЭС “Камбарата-1" ширина долины реки Нарын по урезу воды расширяется от 30–60 м до 300–450 м по днищу и около 1500 м на уровне нормального подпорного уровня воды (НПУ). НПУ, при котором наиболее эффективно использование напора воды, находится на высоте 1198 м над уровнем моря, форсированный подпорный уровень (ФПУ) водохранилища доходит до 1200 м. Согласно первоначальному проекту планируется строительство каменно-набросной плотины высотой до 275 м из грунтовых материалов, тело которой или его основная часть могут быть возведены методом направленного взрыва породы или обрушения породы взрывом. В ходе строительства необходимо разработать около 30 млн м³ скального грунта. В зоне затопления будущего водохранилища отсутствуют дороги, населенные пункты и обрабатываемые сельскохозяйственные земли, что снижает объем экономического ущерба и удешевляет строительство ГЭС.

Поверхность ЦММ AW3D30 была обработана и векторизована с помощью инструментов пространственного анализа и конвертации данных, а также других средств ArcGIS 10.4.1 и GRASS GIS 7.8.3. Горизонтали были проведены через каждые 2 м по высоте рельефа для последующих расчетов объема водохранилища и площади его водного зеркала. Полученная цифровая модель водохранилища показана на рис. 3.

Рис. 3.

Цифровая модель будущего водохранилища ГЭС “Камбарата-1”.

Выполнен предварительный анализ полученных параметров водохранилища на основе ЦММ. Объем водохранилища при НПУ (1198 м) достигнет до 5 млрд м³, а площадь водного зеркала составит 58.85 млн м² (табл. 4). При достижении проектного уровня мертвого объема (УМО) или горизонта сработки водохранилища остается более 0.6 млрд м³ воды. При этом предполагается, что полезный объем водохранилища составляет около 4 млрд м³. Ширина плотины по урезу воды при ФПУ на высоте 1200 м может превысить 687 м. На рис. 4 показаны поперечные профили водохранилища по створу плотины и в его средней части.

Рис. 4.

Поперечные профили водохранилища (вид вверх по руслу реки): а – по створу плотины ГЭС; б – по створу 1 на рис. 3.

Созданная цифровая модель водохранилища проектируемой ГЭС “Камбарата-1” позволяет проводить пространственный анализ расположения ложа будущего водоема и определить его объема и площади зеркала воды при разных уровнях первичного заполнения и дальнейшей его эксплуатации. Эта трехмерная модель также может применяться при восстановлении отражательных свойств земной поверхности с учетом уклонов и экспозиции склонов горной местности при применении мультиспектральных спутниковых снимков. Она также может служить в качестве основы для гидрологического моделирования стоков и водосборов с соответствующей пространственной точностью.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Цифровую модель местности AW3D30, обладающую наиболее точной поверхностью среди пяти рассматриваемых ЦММ и ЦМР, предпочтительнее использовать для моделирования с пространственным разрешением в 1 угловую секунду или около 30 м и расчетов основных параметров водохранилищ в высокогорных условиях Кыргызстана. Исследование показало, что несмотря на то, что AW3D30 является цифровой моделью местности, она имеет лучшую поверхность для дальнейшего моделирования водохранилища и проведения морфометрических исследований. Это можно объяснить не только тем, что все сенсоры осуществляющего съемку спутника ALOS хорошо откалиброваны и данные очищены от посторонних шумов и вибраций, но также и тем, что район исследований является безлесным и не имеет населенных пунктов с высокими зданиями, что также является одним из решающих показателей ЦММ.

Другие рассматриваемые ЦМР можно расположить в следующем порядке с учетом их вертикальной точности и пространственной привязки: GLO-30, NASADEM, SRTM Plus и ASTER GDEM v003. Но качество каждой ЦММ и ЦМР может отличаться в других районах исследований в зависимости от типа рельефа, наличия растительности и населенных пунктов, точности пространственной привязки спутниковых изображений, принятого вертикального датума и других факторов. Топографические карты на бумажной основе могут иметь неприемлемую точность в качестве источника проверочных данных из-за больших ошибок их пространственной привязки и деформаций. Измерение координат опорных точек на местности с помощью спутникового позиционирования становится основным источником получения проверочных данных.

Трехмерные цифровые модели местности или рельефа также могут применяться при восстановлении отражательных свойств земной поверхности с учетом уклонов и экспозиции склонов горной местности при применении мультиспектральных спутниковых снимков. Она также может служить в качестве основы для гидрологического моделирования стоков и водосборов с соответствующей пространственной точностью.

Созданная цифровая модель водохранилища проектируемого ГЭС “Камбарата-1” дает возможность проводить пространственный анализ существующего ложа будущего водоема и определять его объема и площади зеркала при разных уровнях первичного заполнения и эксплуатации. Полученные параметры водохранилища позволяют их применение для дальнейших расчетов и оценки его влияния на окружающую среду и выявления возможных геоэкологических рисков.