CC BY
766
УДК 528:351.4:63
МОРФОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РЕЛЬЕФА С ПОМОЩЬЮ ГИС
Анна Илларионовна Павлова
Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, доцент кафедры геодезии, e-mail: [email protected]
В статье рассмотрены вопросы морфометрического анализа рельефа с помощью ГИС. При морфометрическом анализе рельефа использованы методы цифрового моделирования рельефа. Это позволило охарактеризовать изучаемую территорию по количественным показателям рельефа для целей агроэко-логической оценки земель.
Ключевые слова: морфометрические показатели рельефа, цифровая модель рельефа, ГИС, вертикальное расчленение, горизонтальное расчленение, агроэкологическая оценка земель.
THE MORFOMETRIC ANALYSIS OF RELEF WITH THE HELP OF GIS
Anna I. Pavlova
Siberian State Academy of Geodesy, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St.,
e-mail: [email protected]
The questions of the morphometric analysis of the relief using GIS. Morphometrie analysis of relief when used methods of digital terrain modeling, used to thematic maps. In this article it allowed the study area characterized by quantitative indicators of relief for agro-ecological evaluation.
Key words: morphometric parameters of the relief, the digital terrain model, GIS, the vertical division, the horizontal division, agro-ecological evaluation of land.
Современная агроэкологическая оценка земель сельскохозяйственного назначения предполагает детальное изучение природных условий территории. Изучение природных факторов и условий целесообразно осуществлять с применением современных информационных технологий и методов анализа данных. Использование ГИС позволяет территориально привязывать различные тематические карты в виде электронных слоев, собирать и представлять информацию в базах данных (БД).
Рельеф, оказывая воздействие на распределение и циркуляцию воздушных масс, а также сток и испарение с поверхности земли атмосферных осадков, является одним из ведущих факторов формирования ландшафтов. Изучение
структурно-геоморфологических особенностей рельефа является неотъемлемой частью региональных исследований по агроэкологической оценке земель.
При существующем многообразии способов отображения рельефа к составлению его электронных карт предъявляются определенные требования: метричность изображения, пластичность и морфологическое соответствие изображения. Соблюдение этих требований позволяет исследователям разных областей знания изучать особенности рельефа с разных позиций. Изучение особенностей рельефа и его характеристик в ГИС связано с цифровым моделированием рельефа.
При моделирования рельефа использована цифровая топографическая карта масштаба 1:100 000 (разработана Западно-Сибирским филиалом ФГУП «Гос-земкадастрсъемка», г. Омск). На ЦМР отражены горизонтали (основные и вспомогательные), высотные отметки, а также другие картографические элементы, используемые для отображения особенностей рельефа местности. Горизонтали, как одна из основных составляющих ЦМР, обладают высокой метрич-ностью. Не менее важную информацию о характере рельефообразования, морфологических особенностях рельефа можно извлечь с синтезированных космических снимков.
На основе ЦМР созданы серии тематических карт важнейших морфометрических показателей рельефа. В решении задач, связанных с агроэкологиче-ской оценкой земель морфометрические карты необходимы для выявления взаимосвязи рельефа с другими компонентами ландшафта.
В литературе освещены различные способы построения морфометрических карт рельефа. Карты вертикального расчленения рельефа имеют различные названия, например, «карта относительных высот», «карта глубины расчленения рельефа», «карта глубины местных базисов эрозии». Для построения морфометрических карт были использовано ПО Vertical Mapper (модуль ГИС MapInfo), Spatial Analysis (ГИС ArcView) и авторская программа Morfometria (А.И. Павлова, В.К. Каличкин). При создании карты вертикального расчленения рельефа применялась растровая модель организации данных с получением высотных отметок точек в узлах регулярной сетки квадратов. Точность построения карты вертикального расчленения зависит от шага сетки, который исходя из исходного масштаба ЦМР (М 1:100 000) был равным 10 км.
В основу методики составления карты использован признак, характеризующий рельеф равнин по глубине местных базисов эрозии. Атрибутивная информация БД карты вертикального расчленения рельефа содержит сведения о площади, глубине местных базисов эрозии и степени вертикального расчленения рельефа.
Анализ карты вертикального расчленения рельефа позволил сделать заключение о том, что в пределах Омской области наибольшее распространение имеют слаборасчлененные равнины. Большая часть территории Омской области (48,3% от площади области) характеризуется слабым расчленением рельефа, глубина местных базисов эрозии составляет от 5 до 20 м. Глубокое расчленение рельефа отмечается на 5,2% территории и очень глубокое - на 4,5%. Сюда от-
носятся участки бессточной котловины оз. Эбейты (более 50 м) и Прииртыш-ского увала (до 80 м).
При формировании карты горизонтального расчленения рельефа использовался показатель густоты расчленения. Густота, или интенсивность горизонтального расчленения рельефа зависит от степени развития эрозионной сети. Морфометрические карты горизонтального расчленения рельефа имеют называния: «густота расчленения рельефа», «горизонтальное расчленение рельефа», «густота расчленения гидрографической сетью». В наиболее распространенном способе показатель густоты расчленения рельефа определяется в виде отношения суммарной протяженности всех расчленяющих водотоков и эрозионных форм рельефа к площади квадрата сетки. Этот способ позволяет применять процедуры интерполяции и получать результаты на всю исследуемую территорию. По степени расчленения рельефа линейными формами использованы гра-
2
дации: слабая - коэффициент горизонтального расчленения менее 0,5 км/км , средняя - от 0,5 до 1,0, сильная - от 1,0 до 1,5 и очень сильная - более 1,5 км/км2.
Атрибутивная информация БД карты вертикального расчленения рельефа содержит сведения о площади, коэффициенте горизонтального расчленения рельефа и степени расчленения. Анализ карты горизонтального расчленения рельефа позволяет сделать вывод о том, что большая часть территории области (85,4%) характеризуется слабой расчлененностью (до 0,5 км/км , незначительная часть территории области имеет сильное (1,2%) и очень сильное расчленение (до 0,1%).
С юга на север области коэффициент горизонтального расчленения рельефа увеличивается. На юге области рельеф слабоволнистый и плоско-волнистый, речная сеть не развита. Поэтому расчленение территории линейными формами характеризуется как слабое, а коэффициент горизонтального расчленения составляет всего 0,2 км/км2.
Водораздельные равнины Омь-Иртышского междуречья также слабо расчленены линейными формами, коэффициент горизонтального расчленения составляет 0,2 -0,5 км/км . В долине р. Омь коэффициент возрастет до 0,6-0,7 км/км2. Также слабо расчленены водораздельные пространства в междуречьях рек Итттим, Большой Аев, Оша, Иртыш. В долинах этих рек, в результате действия водотоков горизонтальное расчленение рельефа характеризуется как среднее и сильное. В долине р. Итттим коэффициент горизонтального расчленения колеблется от 0,4 до 0,8 км/км . В долине р. Большой Аев коэффициент горизонтального расчленения принимает значения от 0,2 до 0,8 км/км2, иногда более 1,2 км/км . В долине р. Оша расчленение линейными формами рельефа характеризуется как слабое и среднее с коэффициентом горизонтального расчленения до 0,8 км/км .
На севере области, в районах Васюганского плато и возвышенности Тобольский материк гидрографическая сеть хорошо развита. Показатель густоты
2
расчленения рельефа увеличивается до 1,2 км/км .
Под очень сильно расчлененными территориями (коэффициент горизонтального расчленения более 1,5 км/км ) находится незначительная часть, примерно 0,1% площади, Омской области (Прииртышский увал).
Наряду с морфометрическими показателями, такими как вертикальное и горизонтальное расчленение рельефа, большое значение имеет информация о расчленении рельефа западинными формами. Она необходима в тех случаях, когда на исследуемой территории гидрографическая сеть развита слабо или отсутствует, что характерно для лесостепной и степной зон Омской области.
В качестве показателя расчленения рельефа западинными формами принято число озерных западин, встречающихся в пределах квадрата площадью 100 км2.
Атрибутивная информация БД карты расчленения рельефа озерно-западинными формами включает сведения о значении показателя расчленения, площади и степени расчленения рельефа.
Выявлено, что сильно расчленены заболоченные водоразделы Тобольского материка и Васюганского плато (более 20 западин на 100 км ). Здесь в условиях избыточного увлажнения сформировалась сеть озер разнообразной формы и площади. Сильным расчленением рельефа озерно-западинными формами отличаются также пойменные участки р. Иртыш и западная часть Барабинской равнины, в межгривных понижениях которой залегают озера. На слабоволнистых равнинах лесостепи число озерно-западинных форм рельефа колеблется от 5 до 20 на 100 км . В степи западины встречаются редко, поэтому расчленение характеризуется как слабое - до 5 западин на 100 км .
Таким образом, в результате исследований выполнена оценка рельефа по морфометрическим показателям. Для этих целей созданы карты рельефа с использованием методов цифрового моделирования. Результаты оценки рельефа использованы для целей геоморфологического районирования, а также для оценки эрозионной опасности земель.
© А.И. Павлова, 2013
