CC BY
61
УДК 631.4
А.Ф. Путилин, Л.Ю. Дитц, С.Я. Кудряшова, А.М. Шкаруба, А.В. Чичулин СГГА, Новосибирск
ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА ПРИОБЬЯ НА ОСНОВЕ ЦИФРОВОЙ МОДЕЛИ РЕЛЬЕФА
A.F. Putilin, L.U. Ditz, S.Ya. Kudryashova, A.M. Shkaruba, A.V. Chichulin Siberian State Academy of Geodesy (SGGA) 10 Plakhotnogo UL., Novosibirsk, 630108, Sussian federation
SPATIAL DIFFERENTIATION OF PRIOBIA SOIL COVER ON THE BASIS OF A RELIEF DIGITAL MODEL
The spatial cartografical model of a soil cover by means of Geo-Information System is developed.
Целью данной работы является разработка пространственной картографической модели почвенного покрова стандартными средствами ГИС. В основе пространственной дифференциации почвенного покрова любой территории лежит строение поверхности и его анализ. На этапе постановки задачи необходимо решить ряд концептуальных вопросов и в первую очередь определить решающую роль рельефа, его морфометрических характеристик в дифференциации почвенного покрова на примере ключевого полигона.
В качестве объекта исследования был выбран ключевой полигон территории Приобского Плато. Расположено в левобережье реки Оби и представляет собой систему грядово-увалистых возвышенностей с террасированными склонами, расчлененных ложбинами древнего стока, овражно-балочной и мелкой речной сетью. Особенности этой территории: ее общая приподнятость (абсолютные высоты > 200 м), хорошая естественная дренированность и относительная однородность почвенного покрова, представленного на водораздельных массивах черноземами, сформированных на мощной толще незасоленных карбонатных лессовидных суглинков.
В условиях Приобского Плато лесостепной зоны территория обусловлена широким распространением склонов, интенсивным развитием почвенной эрозии.
Исследуемая территория относится к Предалтайской почвенной провинции. В составе почвенного покрова преобладают черноземы выщелоченные и оподзоленные в сочетании с серыми лесными почвами. Площадь полугидроморфных и гидроморфных почв сравнительно небольшая, а солонцы выращены лишь в долинах некоторых мелких рек в виде небольших ареалов (пятен). Большая часть территории подвержена эрозионным процессам, которые являются одним из важных факторов экологического риска территории лесостепной зоны Западной Сибири. В результате развития эрозионных процессов усиливается деградации почв, снижается плодородие, ухудшаются водно-физические свойства, деградирует биота, усложняется структура
почвенного покрова и т. п. Разрушенные эрозией земли выводятся из сельскохозяйственного производства.
Базовыми параметрами оценка интенсивности эрозионных процессов являются вертикальная и горизонтальная расчлененность рельефа. В качестве количественных характеристик выступают высоты водоразделов относительно местных базисов эрозии, длины эрозионных форм рельефа (тальвеги) и площади элементарных водосборных бассейнов.
При почвенно-эрозионном картографировании с использованием ГИС-технологий чаще всего в качестве географической основы используется цифровая трехмерная векторная модель земной поверхности, созданная на основе морфометрического и морфографического анализа рельефа. Модели 3D (рис. 1) наглядно отражают геоморфологической строение исследуемой территории, что в свою очередь определило и характер проявления основных современных рельефообразующих процессов.
Рис. 1. Трехмерная модель рельефа с нанесенными горизонталями
Морфоструктурные особенности рельефа и его формы определяют генетико-геометрическое строение почвенного покрова, что является основой почвенной картографии.
Построение модели рельефа проведено путем интерполяции оцифрованных изолиний с топографических карт. Исходными материалами послужили топографические и почвенные карты района исследования масштаба 1:100 000 с сечением рельефа 25 м. Они послужили основой для оцифровки изолиний рельефа, гидросети, озер и границ района исследования. Инструментальными средствами для создания цифровых моделей рельефа являются стандартные средства Arc Info, где имеется специальный модуль TOPOGRID.
В качестве входной информации использовались слои горизонталей и, высотных отметок. Расчетное моделирование фактически возможно проводить только на модели GRID, посредством использования алгебры карт, доступной в инструменте Spatial Analyst. Модуль Spatial Analyst предоставляет
пользователям дополнительные возможности создания, отображения и анализа растровых данных. Растровые данные или грид-данные особенно удобны для отображения географических явлений непрерывных в пространстве, таких как рельеф, которые можно представить в виде статистических поверхностей.
Все данные (требование модели ГРИД) были приведены к декартовой изотропной (равномерной по обеим координатам) системе координат, то есть должна использоваться не градусная система координат, которая в географическом представлении не является плоской, а при переносе на плоскость не является изотропной, а некая метрическая.
Построение модель рельефа в виде ГРИД. Для увеличения эффекта сглаживания поверхности сначала строится цифровая модель в виде комбинации
трехмерной многогранной поверхности нерегулярной треугольной сети (TIN). TIN формируется по высотным отметкам горизонталей в виде замкнутой трехмерной
полилинии (shape). Затем методом Кригинга необходимо получить гладкую аппроксимацию в ГРИД, которая представляет собой единую регулярную матрицу высот в формате ArcInfo Grid.
На основе модели рельефа можно получить ГРИД-модель уклонов в градусах (рис. 2). Гораздо более верную картину дает вычисление уклонов на основе сглаженной модели ГРИД.
Рис. 2. Цифровая модель карты уклонов на основе GRID
Таким образом, создаваемая геоинформационная картографическая модель территории обладает возможностями построения и визуализации аналитической трехмерной поверхности, обеспечивающей построение моделей реальных географических объектов (почвы, рельеф, гидрография, растительность и т. п.), моделирования процессов их взаимодействия и взаимозависимостей.
© А.Ф. Путилин, Л.Ю. Дитц, С.Я. Кудряшова, А.М. Шкаруба, А.В. Чичулин, 2009
