Трансект-катенирование метод дешифрированиядистанционного зондирования земли Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 528 _____________

М.Т. Устинов 1, В.А. Казанцев 2, Л.А. Магаева 3, М.В. Глистин 4

1ИПА СО РАН, Новосибирск

2СГГ А, Новосибирск

3ИВЭП СО РАН, Новосибирск

4ФГУП «Запсибгипроводхоз», Новосибирск

ТРАНСЕКТ-КАТЕНИРОВАНИЕ - МЕТОД

ДЕШИФРИРОВАНИЯДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ

M.T. Ustinov 1, \V.A. Kazantsev \, L.A. Magayeva 3, M.V. Glistin

1 Siberian division of the RF academy of sciences

2 SSGA, Novosibirsk

Siberian division of the RF academy of sciences 4 «Zapsibgiprovodhoz», Novosibirsk

TRANSECT-CATENA METHOD FOR INTERPRETATION OF THE EARTH REMOTE SENSING

A geo-system method is offered to be used for interpretation of the Earth remote sensing,

i.e. transect-catena method. Transect-catena is a quality-quantity unit of interpretation and diagnostics. As a natural body and a space-time and sign-image model transect-catena has properties of a mapping model which is very convenient and promising for interpretation and computer simulation.

Дистанционное зондирование земли, наряду с аэро- и космической фотоинформацией, используемой с целью изучения природных геосистем, явлений и процессов, включает также дешифрирование полученных материалов. Важным звеном в данной методологии является полевое дешифрирование.

Информационная универсальность аэро- и космофотоснимков, современные цифровые технологии, широкий спектр видов дешифрирования (экологического, ландшафтного, геологического, почвенного, топографического, геоботанического и т. д.) требуют геосистемного метода дешифрирования. Таким методом является трансект -катенирование, где качественно-количественной единицей дешифрирования и диагностирования является натуральная модель трансект-катена.

Понятие о транс-катене предложено М.Т. Устиновым [1]. Следует сказать, что оно несколько иное, чем близкое по значению понятие полигон-трансект в ландшафтоведении. Последнее есть «вырезка» из местности [2]-сопряженная система фаций, расширенный ключевой участок. Он не отражает полностью ландшафтной специфики территории как по латерали, так и по вертикали, так как в пространственном отношении ограничен. По вертикали он включает биоту, почвы и почвообразующие породы. Наблюдения за сезонной динамикой функционирования, как правило, «дискретны», ведутся на конкретных объектах - выделах фаций. Они обычно охватывают флористические и климатические аспекты:

сезонную динамику растительности, замеры температуры воздуха, почв, влажности, промерзания-оттаивания почв, мощности снегового покрова, количество осадков и др. Такой подход часто исключает возможность выявления глобальных и региональных потоков вещества, энергии и информации через механизмы дальнего аэрального переноса, поступления с грунтовыми водами, в том числе боковым привносом и выносом солей и др. Не фиксируются процессы современного рельефообразования (например, дюн), исключительно быстрые сукцессионные биотические замещения в стороне от полигона-трансекта. Трансект- катена пересекает все доминатные геосистемы данного ландшафта. Исследования так же посезонные, но с выявлением направленности геохимических потоков, с расширением наблюдений в обе стороны от точек на трансект-катене на расстояние, достаточное для фиксации всех реликтовых, прогрессивных и консервативных черт и общей направленности геодинамических процессов. Вертикальная мощность объектов изучения кроме почвенно-грунтовой толщи включает грунтовые воды, водовмещающие породы и водоупоры, т. е. и здесь сфера наблюдений расширена и охватывает всю динамичную часть зоны гипергенеза.

Трансект-катенография как ключевой метод диагностики ландшафтнобиологического разнообразия базируется на бассейновом принципе исследования природных процессов, так как водосбросной бассейн является преобладающей геосистемой, повсеместно формирующей ландшафт и контролирующей взаимосвязь и взаимообусловленность всех природных явлений земной поверхности [3].

В трансект-катене, не вырванной из пространства и времени регионального развития территории и являющейся её натурной моделью и информационным ключом, площадная «геометрическая форма» (картография) почвенного и растительного покрова, сочетается с катенарной (геохимической сопряженностью) и со структурно-функциональной организацией геосистем.

На основе ландшафтно-экологической оценки, базисной карты пластики рельефа на территории водосбросного бассейна выбираются места и закладываются ключевые участки, трансект-катены с учётом региональных особенностей ландшафта и почвенного покрова. Объём трансект-катены определяется трансектом, расположенным от линии водораздела до базиса эрозии (линии наименьших связей компонентов), и локальным или выдержанным водоупором, величина залегания от дневной поверхности которого является мощностью трансект-катены [4].

Трансект-катена, как природное тело, соответствует характеристике природных тел, имея таксономическую определенность, специфический состав и структуру, свои пространственные и временные свойства.

Являясь природным телом и имея высший уровень структурной почвенной организации и организации растительной ассоциации,трансект-катена позволяет выявлять на геосистемном уровне полигенетичность почв, растительно-почвенно-геохимическую сопряженность, системообразующие

связи, установить взаимосвязь свойств почвы и растительности с особенностями ландшафтов, геоморфологией, геологией (стратификация литологии педогенеза), гидрогеологией, гидрометеорологией, историей развития территории с выявлением природных ритмоциклов, с антропогенным воздействиями и техногенезом.

Выполняя роль ключевого участка исследуемого водосборного бассейна, трансект-катена раскрывает его особенности ландшафтно-биологического разнообразия, играя роль диагностирующего критерия функциональной организации динамики экосистем.

Трансект-катене, как природному телу, как пространственно-временной знаково-образной модели, характерны свойства картографической модели, которая весьма удобна и перспективна для компьютерного моделирования и дешифрирования.

Если почва - «зеркало ландшафта» по В.В. Докучаеву [5], а по Д.Л. Арманду [6] - «память ландшафта», то трансект-катена, обладающая большой ёмкостью памяти в структуре почвенного покрова и большой степенью многофакторного отражения особенностей и свойств ландшафта в полно развитой катене, есть пространственно - временной «сайт» водосборного бассейна. Эти особенности трансект-катены обуславливают её перспективность ландшафтной индикации, в качестве индикационной системной единицы ландшафта, так как «эволюция почв совершается только вместе с эволюцией ланлшафта» [7, с. 15], а структура почвенного покрова, раскрывает генезис ландшафта [S].

В теоретических аспектах ландшафтной индикации С.В. Викторова, А.Г. Чикишева [9] объектами индикации (индикатами) могут быть как различные природные тела (горные породы, почвы и др.), так и те или иные свойства и протекающие в них процессы (в том числе и антропогенные). Показатели, которые при этом используются, называются индикаторами. К частным индикаторам относят отдельные элементы компонентов ландшафтов (формы рельефа, растительные сообщества и пр.), к комплексным -образованные устойчивыми сочетаниями частных индикаторов. Наиболее распространенные частные индикаторы - различные формы рельефа (геоморфологические индикаторы), особенности открытой поверхности почв (почвенные индикаторы), растительные сообщества (геоботанические индикаторы), внешние черты гидросети и отдельных водоёмов (гидрологические индикаторы), различные следы деятельности человека (антропогенные индикаторы).

Ландшафтная индикация - это определение различных природных и антропогенных явлений и процессов по внешним особенностям ландшафта [9].

В настоящее время индикаторы ландшафта от элементов внешнего облика территории, которые можно было непосредственно увидеть на местности (экзоиндикаторы), но доступные более или менее простому и однозначному определению.

Идёт развитие геоиндикационного моделирования, при котором широко используются самые разные группы индикаторов - комплексные ландшафтные, геоморфологические, геоботанические, почвенные и прочие. Значение геоиндикационного моделирования, оперирующего аэрофото и космическим материалом, находится в прямой зависимости от деятельности наземных исследований [9].

Трансект-катена в качестве геоиндикационной системы является надёжным ландшафтным экзо - и эндоиндикатором, а также геоиндикационным дешифратором аэро- и космической информации.

Внутри ландшафтная индикация в настоящее время слабо разработана [9, 10]. Метод трансект-катен во многом позволяет разрешить данную проблему.

Как природное тело, трансект-катена является объектом индикации (индикатом), в то же самое время через показатели свойств и протекающих в ней процессов относится к комплексному индикатору, сочетает в себе частные индикаторы. В индикационных исследованиях трансект-катена сочетает в себе возможности: различать физиономические компоненты ландшафта (доступные непосредственному визуальному наблюдению и большей частью аэрофотографированию) и диципиентные (трудно наблюдаемые, скрытые, требующие для исследования различных инструментальных или специальных технических средств и методов).

При изучении и картографировании экологических условий и природных процессов наибольшее значение имеют не те или иные отдельные индикаторы, а их закономерные сочетания или ряды в пространстве [10, с.10], что и выражает трансект-катена, позволяющая на геосистемном уровне проводить ландшафтную индикацию.

Трансект-катена является универсальной индикационной системой, количественные и качественные параметры которой позволяют на ландшафтном уровне выполнять педоиндикацию, индикацию уровня грунтовых вод, гало-, геохимическую индикацию, индикацию особенностей милиарируемой толщи, индикацию палеопочв, индикацию литогенеза.

Через интеграцию исследований различных специалистов, возможную благодаря особенностям трансект-катены, расширяется и углубляется геосистемный уровень ландшафтной индикации и картографирования геосистем и их компонентов. Возрастает качество дешифрирования при дистационном зондировании земли.

При дистационном зондировании земли метод трансект-катенирования позволяет:

- Повысить точность и сократить объёмы полевого дешифрирования;

- Установить экологическое состояние водосборного бассейна и его геосистем;

- Выявить на геосистемном уровне эволюционно-генетические и функциональные особенности в любой из почв ландшафта;

- Прогнозировать эколого- почвенно-мелиоративное состояние территории;

- Раскрыть генетико-геохимическую суть и последовательность пространственной смены природных компонентов;

- Выполнить ландшафтную индикацию;

- Дешифрировать и интерпритировать экологическое картографирование на основе аэро- и космической информации;

- Организовать рациональное заложение реперно-репрезентативных участков при мониторинге земель;

- Выполнять компьютерное моделирование структурнофункциональной организации и динамики геосистем.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Устинов М.Т. Сибирский экологический журнал. Т. 8, № 3. - 2001. - С. 285291 с.

2. Крауклис А.А. Проблема экспериментального ландшафтоведения. -Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1979.

3. Исаченко А.Г. Природа мира: Ландшафты. - М.: Мысль, 1989.

4. Устинов М.Т. Катенография и эколого-мелиоративная оценка почвенного

покрова методом трансект-катен. // Сибирский экологический журнал. Т. 8, № 3 май-июнь 2001 - С.285-291.

5. Докучев В.В. Избранные сочинения. М.: Сельхогиз., 1954. - 708 с.

6. Арманд Д.Л. Наука о ландшафте. М.: Издательство «Мысль», 1975. - 288 с.

7. Гаджиев И.М. Эволюция почв южной тайги Западной Сибири. - Новосибирск, Наука, 1982. - 280 с.

8. Фридланд В.М. Структура почвенного покрова. М.: Издательство «Мысль», 1972. - 336 с.

9. Викторов С.В., Чикашев А.Г. Ландшафтная индикация и её практическое применение. - М.: Изд-во МГУ, 1990. - 200 с.

10. Востокова Е.А., Сущеня В.А., Шевченко Л.А. Экологическое картографирование на основе космической информации. - М.: Недра, 1988. - 223с.

© М.Т. Устинов, В.А. Казанцев, Л.А. Магаева, М.В. Глистин, 2008