Создание цифровой модели тепла (на примере лесных земель гор Южной Сибири) Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 630*111

СОЗДАНИЕ ЦИФРОВОЙ МОДЕЛИ ТЕПЛА

(НА ПРИМЕРЕ ЛЕСНЫХ ЗЕМЕЛЬ ГОР ЮЖНОЙ СИБИРИ)

Сергей Кимович Фарбер

Институт леса им. В. Н. Сукачева СО РАН - обособленное подразделение Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр СО РАН"» лаборатория лесной таксации и лесопользования, 660036, Россия, г. Красноярск, Академгородок, 50/28, доктор сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник лаборатории таксации и лесопользования, тел. (391)249-46-35, e-mail: sfarber@ksc.krasn.ru

Наталья Сергеевна Кузьмик

Институт леса им. В. Н. Сукачева СО РАН - обособленное подразделение Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр СО РАН"», 660036, Россия, г. Красноярск, Академгородок, 50/28, кандидат сельскохозяйственных наук, ученый секретарь, тел. (391)249-44-37, e-mail: natalia_5791@mail.ru

Валентина Леонидовна Кошкарова

Институт леса им. В. Н. Сукачева СО РАН - обособленное подразделение Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр СО РАН"», 660036, Россия, г. Красноярск, Академгородок, 50/28, доктор сельскохозяйственных наук, лаборатория лесной фитоценологии, тел. (391)249-44-37, e-mail: avkashkara@akadem.ru

В пределах лесорастительного округа распределение количества тепла по поверхности земли получено с использованием зависимостей от абсолютных высот местности, с коррекцией коэффициентов уравнений регрессии относительно показателей рельефа местности. Атрибутивная таблица растровой поверхности Combine - модели рельефа, объединяющей классы высот, экспозиций и уклонов, дополняется полем ТЕМПЕРАТУРА со значениями количества тепла. Появляется возможность картографирования количества тепла, что важно для решения задач природопользования и экологического мониторинга.

Ключевые слова: показатели рельефа, растр ЦМР, количество тепла, цифровая модель тепла.

DEVELOPMENT OF THE DIGITAL MODEL OF HEAT

(ON THE EXAMPLE OF FOREST LANDS OF THE MOUNTAINS

OF SOUTH SIBERIA)

Sergei K. Farber

Federal State Budgetary Scientific Institution, Federal Research Center Krasnoyarsk Scientific Center, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch, Solitary Unit V. N. Sukachev Institute of Forest, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch, 660036, Russia, Krasnoyarsk, 50/28 Akademgorodok, D. Sc., Leading Research Scientist for the Laboratory of Forest Inventory and Forest Use, tel. (391)249-46-35, e-mail: sfarber@ksc.krasn.ru

Natalia S. Kuzmik

Federal State Budgetary Scientific Institution, Federal Research Center Krasnoyarsk Scientific Center, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch, Solitary Unit V. N. Sukachev Institute of Forest, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch, Laboratory of Forest Inventory and Forest Use, 660036, Russia, Krasnoyarsk, 50/28 Akademgorodok, Ph. D., Scientific Secretary for V. N. Sukachev Institute of Forest, SB RAS, tel. (391)249-44-37, e-mail: natalia_5791@mail.ru

Valentina L. Koshkarova

Federal State Budgetary Scientific Institution, Federal Research Center Krasnoyarsk Scientific Center, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch, Solitary Unit V. N. Sukachev Institute of Forest, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch, Laboratory of Forest Phytocenology, 660036, Russia, Krasnoyarsk, 50/28 Akademgorodok, Ph. D., Senior Research Scientist for the Laboratory of Phytocenology, tel. (391)249-44-37, e-mail: avkashkara@akadem.ru

Within the forest vegetation district, distribution of heat amount on the Earth surface is obtained, using the dependencies on the absolute altitudes of the terrain, with correction of the coefficients of the regression equations, relative to relief metrics. The attribute table of the Combine raster surface - a relief model that combines the classes of heights, exposures and slopes, is complemented by the TEMPERATURE field, with the amount of heat values. There is the possibility for mapping the amount of heat, which is important for solving environmental management tasks and environmental monitoring.

Key words: relief metrics, DTM raster, quantity of heat, heat digital model.

Для создания растров высот, экспозиций и уклонов используются данные ЦМР. Картографирование выполняется средствами ГИС (Arc GIS 9.3.1). Результатом является получение растровых поверхностей: абсолютных высот (градация 100 м), экспозиций (северная и южная), уклонов (до 3-х град., от 3-х до 20-ти град., более 20-ти град.) Посредством комбинирования получается общая растровая поверхность Combine - модель рельефа, объединяющая классы высот, экспозиций и уклонов.

По данным Х?>10°С производится расчет уравнений регрессии ТЕМПЕРА-ТУРА=/(Н), где:

- ТЕМПЕРАТУРА - годовая сумма активных температур, град.;

- Н - абсолютная высота, м.

По мере увеличения гипсометрического уровня логически непротиворечивы следующие допущения:

- от линий тальвегов южные склоны будут прогреваться сильнее северных;

- увеличение крутизны южного склона повышает, а северных напротив понижает температуру;

- изменение температуры в зависимости и от высот местности и величин уклонов непрерывно и прямолинейно.

Общее для всех местоположений уравнение регрессии для Осевого, Ка-ахемского, Усинского и Улугхемского лесорастительных округов (Типы, ... 1980): ТЕМПЕРА ТУРА=-0.7004*Н+2005.8 (Р=0.95, r=0.749). Принимая вышеназванные допущения можно, отталкиваясь от общего уравнения определить параметры уравнений каждого местоположения. Уравнение примой линии: y=ax+b. Величины ai и bi будут больше или меньше по отношению к ao и bo общего уравнения пропорционально коэффициентам Ka=ai/ao и Rb=bi/b0. (таблица).

Таблица

Уравнения взаимосвязи ^>10°С с абсолютными высотами местности Осевого лесорастительного округа

Местоположение ТЕМПЕРАТУРА=f(H) Показатель Кг ТЕМПЕРАТУРА =f(H) с учетом показателя Кг

Пойма и водораздел y=-0,9193*x+2205,8; r=0,862 1,00 y=-0,7004*x+2205,8

Северные склоны y=-0,6872*x+1963,6; r =0,713 0,90 y=-0,63036*x+1805,22

Южные склоны y=-0,6656*x+2010,6; r=0,763 1,10 y=-0,77044*x+2206,38

Северные склоны (3-20) град. 0,95 y=-0,66538*x+1905,51

Северные склоны более 20 град. 0,85 y=-0,59534*x+1704,93

Южные склоны (3-20) град. 1,05 y=-0,73542*x+2106,09

Южные склоны более 20 град. 1,15 y=-0,80546*x+2306,67

Значения ^>10°С рассчитаны по уравнениям местоположений, скорректированным с учетом показателя Кг и занимают соответствующее поле таблицы dBASE. В результате соединения с атрибутивной таблицей растра Combine формируется растровая поверхность ^£>10°С, которую можно рассматривать как цифровую модель пространственного распределения тепла (рисунок).

Рис. Растровая поверхность ^>10°С (цифровая модель тепла) северо-восточной части Осевого лесорастительного округа

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 14-05-000-88

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Смагин В. Н., Ильинская С. А., Назимова Д. И., Новосельцева И. Ф., Череднико-ва Ю. С. Типы лесов гор Южной Сибири. - Новосибирск: Наука, 1980. - 336 с.

© С. К. Фарбер, Н. С. Кузьмик, В. Л. Кошкарова, 2017