CC BY
65
УДК 528.94
КАРТОГРАФИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ МОРФОСИСТЕМ В ИЕРАРХИИ ТЕМАТИЧЕСКИХ КАРТ ПРИРОДЫ
Владимир Павлович Ступин
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, кандидат географических наук, доцент кафедры маркшейдерского дела и геодезии, тел. 8(964)748-22-42, e-mail: Stupinigu@mail.ru
В статье рассматриваются принципы картографирования рельефа земной поверхности на основе концепции морфосистем, и определяется место картографических моделей морфосистем в классификации тематических карт.
Ключевые слова: картографирование морфосистем, классификация карт рельефа.
CARTOGRAPHIC MODELS OF MORPHOSYSTEMS IN THE HIERARCHY OF THEMATIC MAPS OF NATURE
Vladimir P. Stupin
Irkutsk State Technical University, 664074, Russia, Irkutsk, 83 Lermontova, candidate of geographical Sciences, associate professor of Surveying and Geodesy, tel. 8(964)7482242, email: Stupinigu@mail.ru
The article discusses the principles of mapping of the Earth relief based on the concept of morphosystems and defines the place cartographic models of morphosystems in the classification of thematic maps.
Key words: mapping of morphosystems, classification of relief maps.
Освоение и развитие обширных и труднодоступных регионов предъявляет все более высокие требования к возможностям картографических моделей рельефа в сфере решения управленческих, хозяйственных, экологических и других задач. В то же время, современные топографические и тематические карты рельефа слабо отражают пространственную иерархию и морфодинамическую структуру земной поверхности. Налицо противоречие, обусловленное тем, что существующая система картографирования рельефа или ориентирована на его представление как одного из компонентов ситуации, или отражает частные характеристики земной поверхности, не рассматривая ее в качестве особого объекта тематического картографирования. Данное противоречие порождает проблему, затрудняющую оперативное изучение экзогенных геологических процессов и оценку геоморфологических рисков при изменении динамических обстановок.
Качественно новое решение указанной проблемы видится в концепции картографировании рельефа на основе его понимания как иерархии геоморфологических систем (морфосистем). Парадигма системной организации рельефа появилась еще в 60-80 годах прошлого века. В то время были разработаны методы дискретизации земной поверхности и математического моделирования выделенных элементов, а также составлены прототипы морфосистемных карт. Однако, единая концепция картографического моделирования морфосистем до сих пор не разработана. Это касается как методологии, так и методики картографирования морфосистем, понятийного аппарата и принципов классификации, содержания и масштабов карт, картографической генерализации, методов изучения экзогенных процессов и анализа динамики рельефа по картографическим моделям морфосистем.
Предлагаемая автором концепция морфосистем основывается на естественной организации рельефа Земли в иерархичные динамические системы вследствие инвариантного положения земной поверхности в поле силы тяжести. Морфосистемы рассматриваются как частные
геосистемы, реализующиеся в сфере морфогенеза. Таким образом, с точки зрения системного подхода, карты рельефа и их легенды, прежде всего и должны отражать структуру организации земной поверхности в морфосистемы различного ранга.
Картографирование морфосистем опирается на их классификацию, выполненную на основе трех частично перекрывающихся рядов природных фракталов земного рельефа: «морфосистемы на морфоструктурной основе» - «бассейновые морфосистемы» - «склоновые морфосистемы».
Ряд морфосистем на морфоструктурной основе выводится из фрактальности земной коры, деление которой на блоки разного размера и подчиненности хорошо изучено. Фрактальность земной коры проявляется во всем диапазоне масштабов - от литосферных плит (геотектур) до выраженных в рельефе структур региональной и меньшей размерности (морфоструктур). В пределах высших звеньев фрактального ряда тектоника играет роль ведущего фактора-условия формирования морфосистем. По достижении структурами некоторого критического минимального размера на ведущие роли выходят флювиальные системы. Они начинают определять закономерности морфосистем, а их «материнские» морфоструктуры - фоновые особенности.
Эрозионная сеть представляет собой древовидную фрактальную структуру. Обособление морфосистем происходит в рамках ряда вложенных друг в друга бассейнов. Начиная с некоторой размерности, водоток, в силу слабой эродирующей силы, уже не вырабатывает продольный профиль, отличный от профиля расчленяемого им склона, а повторяет его в сглаженном виде (подобные профили имеют большинство временных водотоков). На этом уровне уже склоновые системы начинают определять закономерности морфогенеза в пределах «материнской» бассейновой системы, а осложняющие их выработанные формы - декорирующие особенности.
Первичные склоны подвергаются расчленению на склоны следующих генераций вплоть до динамически однородных поверхностей. Фрактальный склоновый ряд ограничен уровнем, на котором вместо гравитационных сил ведущими становятся атомные силы вещественногеологического субстрата рельефа, но чаще отнесение склонов к простым определяется масштабом карты.
Таким образом, иерархия морфосистем (рис. 1) последовательно проходит по трем ступеням с разными основаниями деления. Крупные морфосистемы определены строением литосферы на эндогенной основе. Затем роль экзогенного рельефа становятся значимее эндогенного, и морфосистемный ряд переходит на уровень бассейновых систем, оставив до конца не освоенный морфоструктурный ряд. Иерархический ряд бассейновых морфосистем сменяется склоновым рядом, не используя до конца бассейновый.
Разломно-блоковый фрактальный ряд
Склоновый фрактальный ряд Рис. 1. Ряд морфосистем (черные прямоугольники) и фрактальные ряды их основания: освоенные (серые) и неосвоенные (белые)
Система методов картографического моделирования морфосистем базируется на выявлении и классификации последних по эмерджентным свойствам, обусловленным природной фрактальностью и дискретностью рельефа.
Системный подход проявляется также в создании серии сопряженных картографических моделей морфосистем на разных уровнях иерархии, что позволяет решить проблемы генерализации и построения масштабного ряда серии.
Наконец, системный подход в картографировании морфосистем предполагает отработку методических приемов анализа картографических моделей морфосистем и производных от них карт как компонент системы «составление - прикладное использование карт» со всеми ее прямыми и обратными связями.
Классификации карт отличаются друг от друга, но в каждой из них выделяются группы общегеографических и тематических карт. Карты морфосистем по своему содержанию относятся к тематическим картам природы, так как связаны с конкретной темой картографирования морфосистем в их неразрывной связи с географической средой. Для определения места морфосистемных карт в общей иерархии тематических карт природы взята классификация А. М. Берлянта (рис. 2). По своей тематике морфосистемные карты входят в класс карт природы, поскольку отображают естественную делимость форм рельефа земной поверхности. По своему виду, т.е. по компонентам отображаемой географической среды, карты морфосистем, наряду с гипсометрическими, геоморфологическими, морфографическими и морфометрическими картами, относятся к роду карт рельефа земной поверхности. Карты антропогенных морфосистем можно было бы отнести к промежуточному классу природно-социально-экономических карт. Однако, выделение данного класса затрудняет практическое использование классификации. Поэтому антропогенные морфосистемы отнесены нами к разновидностям карт морфосистем.
Рис. 2. Карты морфосистем в иерархии тематических карт природы
Таким образом, картографические модели морфосистем представляют системную морфодинамическую организацию земной поверхности, которая не отображалась на создаваемых прежде картах рельефа, т.е. картографирование морфосистем является новым видом тематического картографирования.
© В. П. Ступин, 2014
