Пространственная дифференциация литогенной основы горных ландшафтов района Даховской котловины с использованием гис
Скачать 438.1 Kb.
|
4.3. Ландшафтная дифференциация. В основе выделения ландшафтов Даховской котловины лежит ярусная дифференциация рельефа. По морфотектоническим показателям они относятся к классу горных ландшафтов и трем подклассам: среднегорному, низкогорному, долинному. Границы между ними проходят на высоте 500 и 1000 м. Территория сложена толщами осадочных пород (глинистыми сланцами, гравеллитами, известняками, песчаниками), поэтому основными типами рельефа являются денудационные, эрозионно-денудационные и эрозионно-аккумулятивные. Преобладают склоны покатые и крутые с различной густотой и глубиной расчленения. Климат умеренно – влажный, осадки изменяются от 730 мм на высоте 500 м до 1620 мм на высоте 1000 м. Годовая температура с высотой понижается от 8,5 до 6 градусов. Низкогорные ландшафты занимают склоны куэстовых гряд и эррозионно-денудационные массивы, которые преобладают по площади распространения. Долинные ландшафты приурочены к наиболее расширенной части Даховской котловины. Река Белая в более неустойчивых к размыву нижнеюрских глинистых сланцах, расширила долину, создав комплекс речных террас. Пойма прослеживается отдельными участками шириной от 50 до 400 м. Первая надпойменная терраса четко прослеживается по левому берегу, имеет ширину до 100 м. и высоту над урезом воды 8-10 м. Вторая терраса развита по обоим берегам и имеет высоту 20-25 м над урезом воды. Выделяются третья и четвертая террасы, но в рельефе они выражены неотчетливо. Террасы цокольные, сверху они перекрыты толщей суглинков и галечников. Поверхности и склоны террас расчленены оврагами и балками. На террасах хорошо развита лугово-степная растительность на луговых черноземах. Среднегорные ландшафты приурочены к Передовому хребту, сложенному мезозойскими отложениями с палеозойской гранитной интрузией. Это денудационные ландшафты с крутыми склонами, глубоким и сильным расчленением с буково-грабовыми лесами на бурых лесных почвах. Анализ составленных карт позволяет составить структурно-генетическую модель ландшафтов данной территории. По классификации Николаева В.А. (1979) по ярусной дифференциации рельефа выделен горный класс по мегарельефу и три подкласса по макрорельефу. Род ландшафта соответствуют генетическим типам рельефа. По биоклиматическим признакам установлены типы ландшафтов. Более дробные подразделения ландшафтов возможны лишь при анализе подробных геоботанических и почвенных карт. 4.4. Ландшафтная интерпретация графических материалов банка ГИС-данных. На основе электронных данных и карт, включённых в банк ГИС-данных может решаться обширный круг учебных задач. Представляет также интерес анализ этих карт при решении научно - исследовательских и прикладных задач геологического, геоморфологического, почвенно-ботанического и экологического содержания (Подтопта, 2006). Два из основных ландшафтообразующих факторов проанализированы в работе на основе электронных карт солярной экспозиции и уклонов топографической поверхности. 4.4.1. Анализ солярной экспозиции склонов. Карта солярной экспозиции склонов, построенная в электронном виде, позволяет провести анализ пространственных закономерностей освещенности территории района. Эта информация даёт материал к оценке условий ландшафтообразования в отношении их теплообеспеченности. В первом приближении количество поступающей прямой солнечной радиации прямо пропорционально продолжительность экспозиции. К числу возможных автоматизированных процедур с полученным послойным графическим изображением поверхности относится, прежде всего, определение площадей выделенных разноориентированных склонов. Обработка полученных данных позволяет произвести сопоставление площадей выделенных участков, закономерностей их пространственного распространения. Деление склонов по освещенности проведено по разработанной условной шкале, в основу которой положена относительная оценка продолжительности экспозиции склона в течение светового дня (см. шкалу на Рис.4.4.1.1.). Данная шкала довольно условна, поскольку она не учитывает такие характеристики как время восхода, продолжительность сияния Солнца, сезонные изменения астрономических параметров, различия освещения при низком (восходящем и заходящем) и высоком (околозенитном) стоянии светила. Поэтому она, естественно, не претендует на количественные оценки поступления солнечной радиации. Склонам с минимальной продолжительностью освещения присвоено условное название "холодные", с малой, умеренной и максимальной - соответственно - "умеренно-холодные", "умеренно-тёплые" и "тёплые". На полученной цифровой карте (Рис. 4.4.1.1.) каждому из выделенных участков присвоен порядковый номер. Затем участки сгруппированы по основным типам. Автоматически определены значения площади каждого из участков, а также суммарные площади склонов каждого типа (в км2). Полученные значения приведены в Табл. 7. Анализ данных, представленных в таблице, выявляет следующие особенности площадного соотношения склонов с различной солярной экспозицией:
 Рис. 4.4.1.1. Фрагмент карты солярной экспозиции склонов района Даховской котловины и шкала продолжительности солнечного освещения, использованная при ее составлении. Преобладание "холодных" склонов обусловлено юго-западным и юго-восточным простиранием, а также ассиметричным строением хребтов. Таблица 7 Площади склонов с различной солярной экспозицией района Даховской котловины.
Эта особенность подтверждается картой углов наклона топографической поверхности. 4.4.2. Анализ углов наклона топографической поверхности. Важнейшим компонентом ландшафтообразования является наклон топографической поверхности. Достаточно очевидно, что этот фактор определяет условия увлажнения, почвообразования и как следствие, формирования растительного покрова. Эти данные в электронно-графическом виде представляет карта углов наклона топографической поверхности (Рис. 4.4.2.). Шкала градации склонов - условная и при необходимости может быть легко изменена. Пространственный анализ распространения склонов различной крутизны подтверждает его соответствие геолого-литологическому и морфоструктурному строению территории. Так в пределах гранитного массива, занимающего южную часть района, наблюдается довольно равномерное увеличение крутизны к вершинным частям горных хребтов. На остальной территории, имеющей сложное асимметрично-блоковое (куэстообразное) строение, наблюдается явное увеличение площадей пологих склонов с падениями северных румбов, а также увеличение крутых падений на склонах южных румбов.  Рис. 4.4.2. Фрагмент карты углов наклона топографической поверхности. 4.4.3. Ландшафтная интерпретация совмещения карт уклонов и солярной экспозиции склонов. Так же продуктивным является анализ совмещения различных карт, имеющихся в банке данных. Отметим, что такое совмещение в техническом отношении при использовании электронных образов представляет собой простейшую процедуру. В работе был выполнен ряд опытных совмещений отдельных карт. Наиболее очевидный эколого-географический смысл имеет анализ совмещения карт солярной экспозиции и углов наклона (Рис. 4.4.3.1.). Особенность процедуры совмещения состоит в том, что число объектов, образующиеся в результате сочетаний контуров исходных карт быстро возрастает. Это хорошо демонстрирует сочетание границ разноосвещенных участков №№ 1 - 4 и наложенных на них границ склонов различной крутизны, показанные на Рис. 4.4.2.  Рис. 4.4.3.1. Совмещение границ участков с различными углами наклонов и солярной экспозицией. Очевидно, что количество возможных вариаций из четырех исходных типов солярной экспозиции и восьми градаций уклонов даёт 32 вариации. В реальности при совмещении карт солярной экспозиции и уклонов поверхности их число в сравнении, например, с картой солярной экспозиции увеличивается в среднем в 2,5 - 3 раза. Таким образом, ландшафтный смысл анализа материалов, включённых в графическую базу данных достаточно очевиден. Так, например, путём выделения поверхностей с различной крутизной и солярной экспозицией по существу позволяет приблизиться к выделению ландшафтов. Получаемые при этом таксоны характеризуются сочетанием различного освещения и уклона. В свою очередь, эти показатели контролируют целый ряд факторов ландшафтообразования. Так крутизна склона определяет условия поверхностного стока и грунтового дренажа, гравитационные условия движения эллювиально-делювиального материала, как следствие - условия увлажнения, почвообразования и развития растительности. Солярная экспозиция помимо различий прямой солнечной радиации, определяет большую "тенистость" растительного покрова "холодных" склонов. 5. ОБОСНОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БАНКА ГИС-ДАННЫХ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ УЧЕБНЫХ ПРАКТИК 5.1. Общая характеристика района учебных практик ЮФУ. В качестве объекта описания и исследования определён район в среднем течении р. Белой, ограниченный площадью 445 км км2 и включающий базу практик, участки детальных наблюдений, маршруты учебных экскурсий, а также район, выделенный для решения учебных задач в камеральных условиях, и обеспеченный необходимыми для этого исходными данными. Вся территория района, выделенного нами в качестве площади обеспечения цифровыми данными, занята горами, и располагается в пределах северного мегасклона Западного Кавказа. 5.2. Цели и содержание комплексной географической учебной практики. Основной целью учебной географической практики является изучение географических закономерностей пространственного распределения природных компонентов и комплексов (ландшафтов) особенностей их функционирования в естественных условиях и под влиянием антропогенной нагрузки, а так же получение навыков полевых и камеральных физико-географических исследований с целью составления специальных, ландшафтной карт. Объектом практики является природа и хозяйственная деятельность населения на юге России в их взаимосвязи и взаимообусловленности. Основные задачи практики состоят в том, чтобы: познакомить студентов с разнообразием природы на примере юга Русской равнины и Северо-западного Кавказа; выработать у них навыки маршрутных и стационарных наблюдений, полевой и камеральной работы; показать различные природно-территориальные комплексы и особенности освоения различных типов местности; подготовить студентов к самостоятельной работе на производственной практике. Во время учебной практики студенты впервые, в полевых условиях знакомятся с ПТК различных рангов и занимаются детальными физико-географическими исследованиями элементарных комплексов. Анализ полученных в ходе полевых исследований материалов и показателей может выполняться на основе соответствующих карт, представленных в электронном виде. 5.3. Структура и содержание банка ГИС - данных района учебных практик. Содержание банка данных для района определяется целями и задачами проводимых на полигоне учебных практик (Подтопта, 2006). Его основу составляют атрибутивный и графический блоки. Распределение данных по различным блокам для банка ГИС-данных представляется в следующем виде: Геологический блок – пакет структурно-тектонических карт: карта трещиноватости; карта блоковых структур; карта очаговых структур; Пакет геофизических карт; пакет литолого-формационных карт; пакет общегеологических карт; Геоморфологический блок - пакет морфометрических и морфографических карт: топографическая карта; карта гидросети; карты густоты и глубины эрозионного расчленения; карты углов наклона и уклонов топографической поверхности; карта солярной и циркуляционной экспозиции склонов; Пакет морфогенетических и других геоморфологических кар; Климатический блок - пакет карт сезонного и годового температурного режима атмосферы, почв, природных вод; пакет сезонных и годовых карт осадков и увлажнения; пакет сезонных и годовых карт атмосферной циркуляции; Синтезирующие карты: карта типов климата (микроклимата); карта опасных климатических явлений; Почвенный блок - пакет карт основных типов почв, современных процессов почвообразования, современного состояния почвенного покрова; Геоботанический блок - пакет карт распространения видов, растительных сообществ, современного состояния растительности; Зоогеографический блок - пакет карт распространения видов, зооценозов, их современного состоянии; Физико-географический блок - карты физико-географического районирования локального и регионального масштаба; ландшафтные типологические карты; Природно-ресурсный блок - карта водных ресурсов; карта растительных ресурсов; карта почвенных ресурсов; карта агроклиматических ресурсов; Карта рекреационных ресурсов; Геоэкологический блок - карта техногенного воздействия на экосистемы; карта опасных природных и техногенных процессов; карта экологического риска; карта современного состояния экосистем; карта прогноза развития природно-техногенных экосистем. Очевидно, что формирование полноценного банка данных - задача весьма трудоёмкая, и решаемая лишь коллективными усилиями. Автором была выполнена векторизация топографической и геологической карт и составлен пакет морфометрических и морфологических карт, характеризующих дифференциацию литогенной основы – ведущего компонента горных ландшафтов. ЗАКЛЮЧЕНИЕ На геолого-географическом факультете «Южного Федерального университета», где в течение 2002 – 2007 г.г. выполняется работа по формированию банка ГИС-данных для полигона учебных практик, определившая тему данной диссертации. Создание такого банка - актуальная, практически важная и довольно трудоёмкая задача, которая не выполнима в рамках одной работы и одним исполнителем. Его создание в полном объёме требует коллективных усилий. Структура и содержание банка определены исходя из целей и задач учебных практик. Кроме того, они дополнены задачами ГИС - образования. Представленный в работе вариант структуры и содержания банка данных это "максимальный" вариант, который вероятно нуждается в совершенствовании. При этом необходимо участие специалистов соответствующих конкретных направлений наук о Земле. Основу банка составляют атрибутивный и графический блоки. Атрибутивные данные (в основном компилятивные) получены из различных источников, и представлены в банке в виде текстовых и табличных файлов, обзорных схем, диаграмм. Кроме того, использованы фондовые материалы «Южного федерального университета», опубликованные текстовые данные, а также материалы полевых наблюдений и фотосъёмки автора в процессе учебных практик в 2003 и 2004 г.г. Графическая база включает пакет цифровых карт по компонентам природного комплекса. В качестве исходных материалов использованы топографическая карта М 1: 25 000 (ГУГК, 1981), геологическая карта района М 1: 25 000, а также блок морфометрических карт (карты горизонтального и вертикального расчленения, углов наклона, солярной экспозиции, все в М 1: 25 000), построенных автором для формируемого банка данных. Исходные картографические материалы, использованные для банка отредактированы, масштабированы и приведены в удобную для оцифровки форму. Цифровые карты были созданы на современной компьютерной технике с применением новейших на момент работы графических программных продуктов - Easy Trace 7.5, «Нева», а так же Corel Draw 12 и 13. Для создания цифровой модели карты топографической поверхности методом «дигитирования по подложке» использовалась топографическая основа в М 1: 25 000 общей площадью 445 км2 . В настоящее время банк данных включает следующие карты: топографическую; геологического строения; гидросети; густоты эрозионного расчленения; глубины эрозионного расчленения; углов наклона топографической поверхности; солярной экспозиции склонов. Дополнительно в банк данных включены различные варианты совмещения основных карт: совмещения карт густоты и глубины эрозионного расчленения; солярной экспозиции и углов наклона топографической поверхности; геологического строения и топографической поверхности. К графической базе данных относятся также аэро- и космофотоснимки, представленные в цифровом виде, и "привязанные" к топографической основе. Проведя ряд вычислительных операций с цифровыми моделями карт, имеющихся в банке ГИС-данных были получены довольно интересные данные, которые отчетливо отражают специфику рельефа исследуемого района. Литогенная основа оказывает существенное влияние на формирование всех абиогенных и биогенных компонентов. Большая часть территории сложена породами юры (73%). На изучаемой территории преобладает низкогорный рельеф – 75%, среднегорный – 15%, и возвышенный (долинный) – 10%. На электронной карте углов наклона топографической поверхности Даховской котловины выделено 8 градации. Для повышения наглядности составлена более обобщенная карта с раскраской по четырем градациям. Для водоразделов в центральной и северной части характерны крутые склоны (20-40 градусов), обращенные в сторону долины р. Белой и Даха. Более крутые склоны характерны для среднегорного рельефа. В нижней части долины р. Белой господствуют пологие склоны. Густота эрозионного расчленения изменяется от 0,6 до 3,2 км на км2. Преобладающая часть территории расчленена слабо (1-2 км на км км2) 56% и очень слабо (мене 1 км на км км2) 9%. Очень слабое расчленение отмечено южнее п. Камменомостский и севернее ст. Даховская. Литогенная основа так же влияет на гидрометеорологические показатели. Простирание Скалистого хребта определяет преобладание в Даховской котловине юго-восточных ветров (28%). От Майкопа к Даховской котловине уменьшается скорость ветра от 2,9 до 1,8 м/с. В январе в котловине холоднее на 0,2 градуса, в июле на 0,5 по сравнению с температурой, соответствующей высотному градиенту из-за горно-долинной циркуляции. В Даховской котловине на высоте 504 м южнее Скалистого хребта количество осадков уменьшается на 83 мм в сравнении с п. Каменномостским, расположенного у северного подножия этого хребта. Литологический состав пород, слагающих бассейн реки, влияет на сток наносов (от 240 тыс. т. У Сюковской поляны до 290 тыс. т. у п. Каменномосткий). Вниз по течению реки в составе наносов уменьшается содержание песка на 6% и ила на 11%, а пыли возрастает на 20%. В составе влекомых наносов снижается содержание гальки на 63% и увеличивается содержание гравия на 13%, а песка на 50%. Анализ выполненных карт позволил составить структурно-генетическую модель ландшафтов с выделением класса, подклассов, типов и родов. Карта солярной экспозиции склонов, построенная в электронном виде, позволяет провести анализ пространственных закономерностей освещенности территории района. Эта информация даёт материал к оценке условий ландшафтообразования в отношении их теплообеспеченности. Анализ данных выявляет следующие особенности площадного соотношения склонов с различной солярной экспозицией: преобладание «холодных» склонов обусловлено северо-западным и юго-восточным простиранием, а также ассиметричным строением хребтов. Преобладание "холодных" склонов обусловлено, по меньшей мере, двумя причинами. Первая из них - орография рельефа - простирание хребтов, определяющее северо-западное и юго-восточное направление падения противоположных склонов линейных горных массивов. Важнейшим компонентом ландшафтообразования является наклон топографической поверхности. Очевидно, что этот фактор определяет условия увлажнения, почвообразования и как следствие, формирования растительного покрова. Эти данные в электронно-графическом виде представляет карта углов наклона топографической поверхности. Результативным является анализ совмещения различных карт, имеющихся в банке данных. Оно в техническом отношении при использовании электронных образов представляет собой простейшую процедуру. Наиболее очевидный эколого-географический смысл имеет анализ совмещения карт солярной экспозиции склонов и углов их наклона. Дифференциация поверхностей с различной крутизной и солярной экспозицией по существу позволяет приблизиться к выделению ландшафтов. Эти участки в случае добавления информации о гипсометрическом положении, удовлетворяют требованию выделения ландшафта. Впервые созданный для большого района банк цифровых данных является основой для решения учебных и научных задач с использованием ГИС-технологий. Анализ полученных данных позволил выявить и оценить ряд особенностей природных комплексов района, в том числе площадное и пространственное соотношение разноосвещённых склонов, пространственные закономерности эрозионного расчленения и др., а также дать оценку эффективности применения ГИС при ландшафтных исследованиях. Материалы, представленные в банке данных содержат ряд впервые созданных морфометрических карт, которые могут использоваться в научных и научно - прикладных исследованиях Южной Адыгеи, а также в учебном процессе ряда факультетов «Южного Федерального университета». Перечисленные карты, аэро - и космофотоснимки и другие материалы, имеющиеся в банке данных, собраны в учебное пособие - рабочую тетрадь для учебной практики, макет которой представлен в виде Приложения к данной работе (Подтопта, 2007, www.rsu.ru). СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ: Подтопта Г.Л. Тезисы докладов II всероссийской школы по компьютерным технологиям и обучающим программам в геологии. РГУ, 1999, с.21-22. Подтопта Г.Л. Тезисы докладов IV всероссийской школы по компьютерным технологиям и обучающим программам в геологии. РГУ, 2001, с.19-21. Подтопта Г.Л., А.А.Ищенко. Электронные карты эрозионного расчленения и их геолого-тектоническая интерпретация (район "Никель", Северный Кавказ, Адыгея)//ГИС: новые технологии, данные, области применения – Материалы совещания по ГИС: Тула, 2004, с. 160 – 164. Подтопта Г.Л. Карта солярной экспозиции склонов, созданная при Ростовском Государственном университете для учебного полигона РГУ «Никель» – ГИС-ассоциация. Информационный бюллетень: http://www.gisa.ru/goinform_1(54)_2006.html, №2(54), 2006. Подтопта Г.Л. Карта углов наклона топографической поверхности, её характеристика и область применения – ГИС-ассоциация. Информационный бюллетень: http://www.gisa.ru, 2006 Подтопта Г.Л., А.А.Ищенко. Ландшафтная интерпретация морфометрических характеристик на основе банка ГИС данных района учебных практик РГУ "Никель"// Ростов-на-Дону: Приложение Известий ВУЗов, №1, 2006, с. 60-67. Подтопта Г.Л. Использование банка ГИС-данных для района базы учебных практик Ростовского госуниверситета «Никель// Сборник трудов III научно-практической конференции «Экологические проблемы. Взгляд в будущее». Ростов-на-Дону, 2006. С. Подтопта Г.Л. под ред. д.г.н., проф. Ю.А Федорова и доц. А.А. Ищенко. Учебно-методическое пособие «рабочая тетрадь», www.rsu.ru, с.21. Подтопта Г.Л. «Разработка и применение банка ГИС-данных на примере Даховской межгорной котловины при Южном Федеральном университете» // Сборник трудов IV научно-практической конференции «Экологические проблемы. Взгляд в будущее». Ростов-на-Дону, 2007. С. 208-211. |
Похожие:
 | Анализ геоинформационных систем для целей использования в задача Ний гис разработали основные требования к гис крупной организации, интересы которой распространяются на большую территорию. Данный... |  | Оценка минерально-сырьевых ресурсов республики татарстан с использованием... Оценка минерально-сырьевых ресурсов республики татарстан с использованием гис-технологий |
| Исмаил Умер Пространственная дифференциация микробиологических показателей... Работа выполнена на кафедре микробиологии и иммунологии и кафедре агрохимической, биологической химии и радиологии факультета почвоведения,... | | Разработка урока: «Использование школьной гис в 6 классе. Литосфера» Цели урока: углубить понятия горы, рельеф, формы рельефа. Сформировать представление у учащихся о горных системах, хребтах, типах... |
| Программа учебной дисциплины «гис в экологии и природопользовании» Дисциплина «гис в экологии и природопользовании» относится к вариативной части математического и естественно – научного цикла | | Пространственная модель натуральных чисел введение Математика О муниципальной целевой программе «Профилактика терроризма и экстремизма на территории Кировского района рсо-алания» |
| Культурный релятивизм, лингвистическая относительность и пространственная семантика Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Хочашевская основная общеобразовательная школа» Ядринского района Чувашской... | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Обучающие: сформировать представление об отличиях минералов и горных пород, происхождении магматических, осадочных, метаморфических... |
| Рабочая учебная программа по дисциплине «Пространственная экономика»... Пространственная экономика [Текст]: рабочая учебная программа. Тюмень: гаоу впо то «тгамэуп». 2013. 24 с | | Рабочая учебная программа по дисциплине «Пространственная экономика»... Пространственная экономика [Текст]: рабочая учебная программа. Тюмень: гаоу впо то «тгамэуп». 2013. 24 с |
| Урок географии в 6 классе. Тема: Рельеф суши. Горы ... | | Примерная программа наименование дисциплины гис-технологии Рекомендуется... Дисциплина «гис-технологии» относится к базовой части профессионального цикла. Для успешной реализации программы необходимо соблюдение... |
| Урок по введению, систематизации и закреплении полученных знаний,... Разно уровневые упражнения и дифференциация процесса обучения при использовании обучающей компьютерной программы “ Enjoy Listening... | | Учебно-методический комплекс дисциплины «правовая психология и основы... Оип, изучение правовых, организационных, методологических и практических основ опроса с использованием полиграфа |
| Сравнительный анализ уровня плодородия почв с использованием гис-технологий «18» декабря 2009 года в 15 часов на заседании диссертационного совета д 212. 208. 16 по биологическим наукам в Южном федеральном... | | Характеристика аллелофонда и Дифференциация пород и популяций медоносной... Программа: Планета Знаний. Технология. О. В. Узорова; Е. А. Нефёдова. Традиционная система. Программы общеобразовательных учреждений.... |
