CC BY
79
ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ ФОРМ РЕЛЬЕФА ДЛЯ ОЦЕНКИ ЗЕМЕЛЬ Г. НОВОСИБИРСКА
Людмила Константиновна Трубина
Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, Россия, г. Новосибирск,
ул. Плахотного 10, д.т.н., профессор, заведующая кафедрой экологии и природопользования, тел. (383) 361-09-11, e-mail: [email protected]
Борис Васильевич Селезнев
Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, Россия, г. Новосибирск,
ул. Плахотного 10, к.т.н., профессор кафедры экологии и природопользования,
тел. (383) 361-09-11, e-mail: [email protected]
Дмитрий Владимирович Панов
Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, Россия, г. Новосибирск,
ул. Плахотного 10, аспирант кафедры экологии и природопользования, тел. (913)7604333, e-mail: [email protected]
В статье рассматриваются результаты геоинформационного анализа морфологии рельефа территории г. Новосибирска с целью оценки земель с учетом пространственного распределения потоков вещества.
Ключевые слова: анализ рельефа, потоки вещества, земельная оценка, геоинформаци-онные системы.
GEOINFORMATION ANALYSIS OF FORMS OF RELIEF TO ASSESS OF LAND IN NOVOSIBIRSK
Ludmila K. Trubina
Siberian State Geodesic Academy, 630108, Russia, Novosibirsk, Plahotnogo 10, Professor, Doctor of Tehnical Sciences, tel. (383) 361-09-11, е-mail: [email protected].
Boris V. Seleznev
Siberian State Geodesic Academy, 630108, Russia, Novosibirsk, Plahotnogo 10, Professor, PhD, tel. (383) 361-09-11, е-mail: [email protected].
Dmitriy V. Panov
Siberian State Geodesic Academy, 630108, Russia, Novosibirsk, Plahotnogo 10, PhD student, tel. (913) 7604333, е-mail: [email protected].
In the article the results of GIS analysis of the morphology of the relief area of Novosibirsk to determine the conditions of flow distribution of the substance.
Key words: analysis of the relief, substance flows, land estimation, geoinformation systems.
Геоинформационные технологии широко используются для принятия решений по управлению территориями. В настоящее время это становится все более актуальным в связи с необходимостью соблюдать принципы устойчивого развития, требуется достижение двух противоречащих целей: сохранения ок-
ружающей среды и экономического развития территории. Из всего многообразия природных условий наиболее характерное и определяющее влияние на состояние городской территории оказывает рельеф. Он является важнейшим фактором, влияющим на планировку, застройку и благоустройство города и, в конечном счете, на экономику строительства. В свою очередь хозяйственная деятельность человека способствует возникновению и развитию некоторых геоморфологических процессов, приводящих к аккумуляции загрязнений, и тем самым ухудшению состояния окружающей среды.
Для учета этих реалий первичным при оценке городской среды становится анализ морфологии рельефа. Под этим понимается кроме вычисления отдельных морфометрических характеристик, так же выделение потоковых структур, возникших под действием физических полей.
Рассмотрение геоэкологических функций рельефа основано на анализе системы «земная поверхность + векторное поле». Теория и алгоритмы такого анализа представлены в работах российских ученых А.Н. Ласточкина, Ю.Г. Симонова, А.И. Спиридонова, И.Н. Степанова, Д.А. Тимофеева, Г.Ф. Уфимце-ва, Н.А. Флоренсова, П.А. Шарого [1,2].
Для учета векторного поля при исследовании земной поверхности выделен ряд морфометрических величин. К основным относятся горизонтальная и вертикальная кривизна, экспозиция и крутизна склонов. Средства ГИС повышают эффективность методов исследования морфологии рельефа, во многом благодаря трехмерному моделированию, четко выделяющему и определяющему распределение потоков вещества минеральных водных, воздушных масс вместе с вредными и полезными для человека компонентами.
Реализация таких подходов выполнена при исследовании особенностей городских земель Новосибирска, включающих в свой состав практически все виды земель поселений, выделяемых по функциональному назначению [3].
Последовательность выполнения работ представлена на рис.1.
Для исследований применялись ГИС «Карта» ЗАО «Панорама» и аналитическая ГИС Эко, разработанная П.А. Шарым. Главная особенность этой программы состоит в том, что они позволяют использовать расширенный набор характеристик земной поверхности для анализа рельефа [4].
В ГИС «Панорама» формировалась ЦМР оцифровкой горизонталей с карт 1:25000. Кроме того выполнялся дополнительный набор точек по структурным линиям тальвегов, водоразделов, линиями максимальной кривизны склонов и линиями обрывов.
Дополнительные точки предварительно выбирались на исходной топографической карте по намеченным структурным линиям, отметки (7) с заданным шагом определялись интерполированием высот горизонталей, а так же по водотокам отметок урезов воды, обозначенным на карте. Это обеспечило наиболее адекватное отображение структуры рельефа, приуроченного к гидрографической сети. Кроме того отметки, набранные по линиям максимальной кривизны склонов, позволяют при аппроксимации поверхности избежать нежелательного «эффекта террас», т.е искажения геоморфологической ситуации, возникающей
за счет более плотного расположения дискретных точек по линиям горизонталей в сравнении с расстоянием (заложением) между ними [5].
Рис. 1. Последовательность выполнения работ
Анализ полученной ЦМР на территорию Новосибирска и гистограммы распределения высот по территории города и его окрестностей позволяет сделать вывод о том, что в рельефе города можно выделить три основных высотных интервала от 90 до 150 метров, от 150 до 220 и от 220 до 280 метров. При этом максимальная высота 278 м - в окрестностях города в истоке реки Каменка, а минимальная высота 89,5 м - по урезу реки Обь. Средняя высота составляет 152 метра (рис. 2).
Рис. 2. Пространственное распределение абсолютных высот
Средствами ГИЭко получены карты крутизны склонов а также горизонтальной и вертикальной кривизны.
Анализ карты крутизны склонов показал значительное преобладание пологих поверхностей с крутизной менее 3°, составляющих 95 % от площади всей территории. Крутые склоны 4-6° занимают остальную территорию.
Карты горизонтальной и вертикальной кривизны отображают распределение и перераспределение вещества на земной поверхности в приповерхностном слое и описывают аккумуляцию потоков вещества (рис.3).
КАРТА ВЕРТИКАЛЬНОЙ КРИВИЗНЫ НОВОСИБИРСКА
Рис. 3. Вертикальная (профильная) кривизна поверхности
Полученные характеристики форм рельефа территории города обеспечивают выделение зон сноса, транзита и аккумуляции загрязняющих веществ.
Таким образом, цифровая модель рельефа городской территории с выделенными потоковыми структурами, позволяет отображать и изучать городскую территорию системно, рассматривать компоненты окружающей среды в их взаимосвязи и взаимодействии. Это свою очередь, способствует объективной оценке экологического состояния территории и оптимизации размещения производственных и др. объектов.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Shary P. А. Models of topography// Advances in Digital Terrain Analysis. Lecture Notes in Geoinformation and Cartography, XIV / Eds. Zhou Q., Lees В., Tang G. Berlin: Springer -Verlag, 2008. P. 29-57.
2. Ласточкин A. H. Общая теория геосистем. - СПб.: Изд-во «Лемма», 2011. - 980 с.
3. Трубина Л.К. Методологические аспекты экологической оценки состояния урбанизированных территорий // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2012. VIII Междунар. науч. конгр. : Ме-ждунар. науч. конф. «Дистанционные методы зондирования Земли и фотограмметрия, мониторинг окружающей среды, геоэкология» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 10 -20 апреля 2012 г.). - Новосибирск: СГГА, 2012. Т. 2. - С. 200-203.
4. Трубина Л.К., Селезнев Б.В., Панов Д.В. Подходы к оценке экологического состояния кадастровых участков городских территорий // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. -2012. - № 2/1. - С. 182-185.
5. Трубина Л.К., Панов Д.В. Некоторые аспекты учета экологической составляющей при мониторинге земель городских территорий // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. -2012. - № 2/1. - С. 143-148.
6. Быкова О.Г. Оценка территориальных особенностей функционирования агроландшафтов Новосибирской области // Вестник СГГА. - 2012. - Вып. 2 (18). - С. 51-56.
7. Каленицкий А. И., Васильева Е. Е. Оценка площади физической поверхности участка на территории Алтайского края // Вестник СГГА. - 2012. - Вып. 2 (18). - С. 68-73.
8. Вовк И. Г. Математическое моделирование в прикладной геоинформатике // Вестник СГГА. - 2012. - Вып. 1 (17). - С. 94-103.
9. Трубина Л.К., Косарева А. М. Морфологическое исследование рельефа как основа оценки рекреационного потенциала территории // ГЕО-Сибирь-2011. VII Междунар. науч. конгр. : сб. материалов в 6 т. (Новосибирск, 19-29 апреля 2011 г.). - Новосибирск: СГГА, 2011. Т. 4. - С. 263-270.
10. Панов Д.В. Построение цифровой модели рельефа г. Новосибирска и его окрестностей с учетом потоковой структуры и пластики рельефа // Вестник СГГА. - 2013. - Вып. 1 (21). -С. 61-65.
© Л.К. Трубина, Б.В. Селезнев, Д.В. Панов, 2013
