Факторально-экологические матрицы и разработка легенды ландшафтной карты

Ландшафтное картографирование, пожалуй, один из наибо­лее сложных (если не самый сложный) вид географического кар­тографирования. Ландшафтные карты отображают закономерно­сти размещения географических комплексов и их пространствен­ную структуру. На детальных ландшафтных картах, выполня­ющихся в масштабе 1: 10 000 и крупнее, обычно изображаются фации, на обобщенных крупномасштабных и среднемасштабных (в масштабах 1: 10 000— 1: 1 000 000) картах — урочища и мест­ности, на мелкомасштабных (мельче 1: 1 000 000) — преимуще­ственно ландшафты.

Составление ландшафтной карты — нетривиальная задача, ре­шение которой предполагает преодоление целого ряда трудно­стей. Некоторые из них мы уже обозначили, однако существует еще одна, заметно осложняющая составление крупно- и средне-масштабных ландшафтных карт и разработку легенды к ним — отсутствие общепринятых и достаточно подробных классифика­ций ландшафтов нашей страны. Между тем без классификации невозможно построение легенды ландшафтной карты. Существу­ют отдельные карты, выполненные для различных регионов спе­циалистами с различными представлениями о ведущих факторах

ландшафтообразования, получающими более или менее адекват­ное отражение в легендах к этим картам.

В современном естествознании имеется по меньшей мере не­сколько способов работы с многомерными факторными простран­ствами, один из наиболее подходящих для наук о Земле — преоб­разование многомерного пространства в матрицы. Применение факторально-экологических матриц в географии известно под названием факторной экологии, одним из первых примеров та­ковой можно считать классические работы Л. Г. Раменского по геоботанике [40].

Разработка легенды ландшафтной карты представляет собой построение ландшафтно-экологической матрицы как модели лан­дшафтной оболочки. В самом деле, при крупномасштабных деталь­ных исследованиях принимаются во внимание все компоненты ландшафтной оболочки, а сама матрица строится и изменяется в зависимости от обнаружения новых разновидностей фаций, уро­чищ, местностей и ландшафтов. В этом случае матрицу можно рас­сматривать как своеобразную модель ландшафтной оболочки, в которой все ее компоненты располагаются не в реальном геогра­фическом пространстве, а в теоретическом пространстве факто­ров, представленном в виде матрицы. Такой тип моделей ланд­шафтной дифференциации можно назвать эколого-генетическим, а сама модель может использоваться для самых различных целей: для поиска ландшафтов, формирующихся в тех или иных сочета­ниях факторов, для группировки сочетаний условий ландшафто­образования, что зачастую помогает определить какие-либо при­кладные свойства ландшафтов (устойчивость, условия миграции элементов и т.д.), для построения аналоговых моделей экстрапо­ляции (когда мы по одному из компонентов легко можем восста­новить весь вертикальный срез ландшафта). И все же прямое на­значение факторально-экологической матрицы — служить леген­дой ландшафтной карты.

Составление ландшафтно-экологической матрицы предпола­гает последовательное «включение» различных факторных трен­дов ландшафтной дифференциации, характеризующих геотопи­ческое («инситное») положение, механический состав грунтов, характер и степень увлажнения, тип почв, характер биоценоза, минерализацию и состав почвенных вод и т.д. В зависимости от субъективных представлений исследователей о дифференцирующей роли тех или иных факторов строятся матрицы с различным на­бором координат, отражающие по сути разные модели ландшаф-тогенеза. Сведение их в единую матрицу — задача на сегодняшний день практически невыполнимая. Кроме того, зачастую при раз­работке карт и легенд к ним упускается из вида естественная сме­на ведущих факторов ландшафтной дифференциации, скажем «склоновые» тренды пытаются применять на территориях, где

смена урочищ вызвана сложной мозаикой четвертичных почвооб-разующих пород.

Словом, сложностей составления легенды к ландшафтной карте так много, что зачастую сама задача воспринимается как невы­полнимая, но это, разумеется, не так: достаточно более внима­тельно отнестись к природе ландшафтов, использовать весь комп­лекс методов (полевых, дистанционных, картографо-аналитиче-ских), и верное решение будет найдено. Кроме того, следует учи­тывать ряд «облегчающих» работу ландшафтоведа обстоятельств. Во первых, матрица может составляться «шаг за шагом» в соот­ветствии с генезисом территории и сменой ведущего фактора диф­ференциации на разных структурных уровнях. Последовательный учет факторов на каждом шаге дифференциации ландшафтной оболочки на структуры все меньшей размерности есть отражение (частный случай) операции деления общего объема понятий на подмножества по определенному признаку в процессе классифи­цирования. Таким образом, можно членить множество, т.е. ланд­шафтную оболочку, постепенно выстраивая матрицу и прибли­жаясь к финальной легенде, которая и будет наилучшим образом отражать принятую модель. Собственно, матрица возникает уже на втором шаге классифицирования, после разделения множе­ства на таксоны по двум последовательно определенным призна­кам. На последующих шагах классифицирования в результате со­четания подмножеств двух-трех (или более) трендов мы получаем матрицу, в которой обязательно будут «пустые подмножества», т.е. поля, которым в реальной действительности ничего не соот­ветствует. Это обстоятельство существенно разгружает финальную легенду и позволяет совершать последующие шаги, отбрасывая «ненужные классы».

Практически не существует территорий, являющихся объек­том для крупномасштабного картографирования, где одновременно действовали бы все мыслимые факторы дифференциации ланд­шафтной оболочки. Однако и возможности построения матрицы в рамках единой таблицы ограничены трехмерным координатным пространством, поэтому последовательный учет более трех фак­торов потребует составления дополнительных «разветвляющих» таблиц. Последние будут представлять собой как бы окна, в кото­рых лучше видна детализация и дифференциация ландшафтного покрова.

В предлагаемом ниже алгоритме построения легенды ландшаф­тной карты координатами матрицы являются следующие факто­ры: генетический тип рельефа, морфодинамическое (инситное) положение, трофность субстрата, степень и характер дренирован­ное™ геотопа.

При разработке матрицы для пойменных урочищ (или фаций) приходится дополнительно вводить факторы (и разрабатывать под

них окна матриц), связанные с поемностью и аллювиальностью местообитаний. При картировании фаций длинных склонов по­явится дополнительное окно с дробно разделенными местообита­ниями эродированных и намытых почв и т.д.

Еще раз повторимся, работа над легендой ландшафтной карты есть постепенное последовательное приближение к наибольшей точности характеристик для наиболее дробных типологических выделов (в заданном масштабе) за счет корректного представле­ния о смене ведущего фактора дифференциации на каждом шаге классифицирования, т. е. на каждом шаге построения матрицы.

Исторически крупно- и среднемасштабные ландшафтные кар­ты создавались на основе полевой съемки (с широким использо­ванием аэрофотоматериалов); мелкомасштабные составляются путем генерализации среднемасштабных ландшафтных карт и от­раслевых карт природы. Однако в последние годы в связи с раз­вернувшимся реосвоением территории страны и новыми подхо­дами к районной планировке, градостроительному планированию и хозяйственному (отраслевому) проектированию возникла по­требность в выполнении большого числа ландшафтных карт, ко­торые являются основой так называемых ландшафтных планов. На ландшафтных планах естественная ландшафтная структура терри­тории реконструируется для целей оптимального (природосооб-разного) функционального зонирования и выделения правовых категорий земель с различными режимом использования. В резуль­тате возникла ситуация, в которой прежние методы ландшафтно­го картографирования — наполовину спорные, наполовину инту­итивные, требующие привлечения специалистов высочайшего класса и не доступные для массового тиражирования, — уже не удовлетворяли складывающимся реалиям (требованиям).

6.2.2. Метод «пластики рельефа» как основа

для составления «карты местообитаний» в классическом

ландшафтоведении и почвоведении

Представители классической школы ландшафтоведения тради­ционно практиковали составление ландшафтных карт в три этапа. На первом, весьма трудоемком, составлялась так называемая пред­варительная карта местообитаний, на которой очерчивались кон­туры ландшафтных единиц различного иерархического ранга; за­тем эта карта наполнялась содержанием в ходе полевых изыска­ний на ключевых точках и трансектах («ландшафтных ходах» и «профилях»).

Составление предварительной карты в камеральных условиях основывалось на методе, который получил наименование «пла­стика рельефа». Согласно методу пластики рельефа — визуальному поконтурному изображению рельефа — сначала на топографиче-

ской основе выделяются речная и эрозионная сеть (оконтурива-ются речные долины, овраги, балки, лощины). Участки междуре­чий разделяются на поверхности с разной экспозицией, крутиз­ной, вогнутости или выпуклости склона в профиле и плане. Пред­полагается, что выделенные контуры соответствуют определен­ным ландшафтным единицам, так как характер ландшафтообра-зующих процессов, контролируемых рельефом, внутри каждого контура одинаков, поскольку однороден рельеф. Методом плас­тики рельефа виртуозно владели некоторые (очень немногие) ландшафтоведы и почвоведы; однако и для них была очевидной неоднозначность визуального выделения контуров. Поэтому уже будучи широко распространенной, методика пластики рельефа порождала множество нареканий и вызывала споры среди специ­алистов (см., например, [6]).

По своей инструментальной сути метод пластики рельефа пред­ставляет собой преобразование континуума изогипс топографи­ческой карты в дисконтинуум путем соединения точек перегиба соседней разновысотной изогипсы особой линией — морфоизо-графой. Морфоизографа проводится по точкам с нулевой кривиз­ной, которые приходятся на точки перегиба горизонталей, т.е. точку перехода выпуклого участка горизонтали в вогнутый. Под выпуклыми и вогнутыми участками имеются в виду плановые де­формации горизонталей — выступы («мысы») и «заливы», нару­шающие ее плавные очертания (рис. 6.6). Почти всегда эти точки

можно определить однозначно, лишь при пологих кривых требу­ется лекало. В практике почвенного и ландшафтного картирова­ния, не получившей по сути сколько-нибудь широкого освеще­ния в литературе, было принято вместо лекал использовать ок­ружности, которые вписывались в «заливы» горизонталей.

Метод пластики рельефа позволял, прежде всего, выявлять два типа структурных линий в рельефе: это линии тальвегов и линии ребер склонов. Кроме того, за счет анализа плановой кривизны горизонталей удавалось проследить «складки» склонов, идущие вверх по рельефу и лишенные признаков постоянного (руслово­го) или эпизодического (ручьевого) стока: ложбинно-лощинную сеть. Ложбинно-лощинная сеть определяется на топокарте от пер­вого «залива» верхней по рельефу горизонтали, ограничиваясь с боков морфоизографой. Трассировка ложбинно-лощинной сети была настоящей находкой для многих видов прикладного геогра­фического картирования, и прежде всего инженерно-геоморфо­логического и почвенно-географического. На обширных простран­ствах «мягких» пластовых равнин ложбинно-лощинная сеть явля­ется серьезным фактором дифференциации ландшафта, опреде­ляя условия увлажнения, питания и аэрации почвенного покрова. Вычленение ложбинно-лощинной сети позволило дифференци­ровать однородные и, на первый взгляд, эрозионно нерасчленен-ные пространства моренных и водно-ледниковых, а также озер-но-ледниковых равнин.

Однако, как мы уже убедились, в морфологическом ландшаф-товедении давно стояла и другая задача — задача разделения эко-топов (местообитаний) на склоновых катенах. Традиционный ме­тод пластики рельефа не позволял однозначно дифференциро­вать такие местообитания, как правило, их границы выявлялись при полевых изысканиях. Впрочем, опытные специалисты рас­членяли склоны и «в камералке», однако делали это по инту­иции, следовательно, «на свой страх и риск» и достаточно произ­вольно. При описании методики пластики рельефа некоторые ав­торы упоминали о необходимости обращать внимание на резкую смену уклонов в продольном профиле склона, и все же остава­лось непонятным, как фиксировать такие границы, и, что глав­ное, границы переходов не считались самостоятельными струк­турными линиями. Таким образом, анализ структуры ландшафта на склонах (которые, заметим, занимают огромные площади в рельефе «мягких» равнин) был в значительной степени затруд­нен.

Практически одновременно метод пластики рельефа попыта­лись внедрить и почвоведении, распространив для этой цели еди­ные рекомендации [43]. Обычно в почвенном картографировании применялось субъективное объединение выделов от первоначаль­ного крупного до заданного среднего или мелкого масштабов с

выбраковкой и укрупнением их каждый раз за счет мелких по размеру выделов. В результате из исходных двух-трех десятков вы­делов первичной крупномасштабной карты на конечной (средне-или мелкомасштабной) карте искусственно создавался один боль­шой по площади выдел с недостаточно обоснованной конфигу­рацией. Для отображения состава почв при такой генерализации применялась сложная система индексов в виде сочетаний и комп­лексов, а также условных знаков. Это сильно затрудняло чтение карты, поскольку основная часть информации на такой «лоскут­ной» карте переносилась в легенду.

Использование метода пластики рельефа позволили почвове­дам перейти к при создании среднемасштабных почвенных карт к «бассейновому» принципу генерализации. Последний понимался как сохранение типических структурных черт территории посред­ством узора, который образуется сочетанием гребне-килевых эле­ментов рельефа, полученных в процессе последовательного (от водораздела до тальвега и наоборот) соединения линий точек нулевой кривизны горизонталей. Метод позволял однозначно раз­делить континуальное изображение территории на дискретные участки площадей повышений (выпуклостей) и инвариантно свя­занных с ними относительных понижений (вогнутостей). Сохра­няющееся при использовании метода пластики на разных масш­табах графическое подобие основных структурных черт террито­рии позволяло не только узнавать ее (территории) образ, но и устанавливать количественные пропорции площадей превышений и понижений, создающих этот образ. Так выяснилось, что коли­чественное соотношение суммы площадей повышений к сумме площадей понижений для генетически однородной территории остается при таком методе на всех масштабах в пределах одной размерности и соответствует закономерностям, найденным для фрактальных структур, которые лежат в основе рассматриваемой генерализации.

Обычно при переходе от крупномасштабных карт (зримо фик­сировавших связь рельефа и почвообразующих процессов) к сред­нему масштабу контурность почв отделялась от контурности рель­ефа и подвергалась субъективным преобразованиям. По методу пластики почвенные выделы на всех этапах генерализации нахо­дятся в границах однозначно выделенных форм и элементов рель­ефа с постоянным сохранением пространственно-структурного соотношения их в пределах подобия геотопологических каркасов всех уровней. Объединение почв производится не простым сли­янием более близких по классификации и меньших по площади выделов с соседними наиболее крупными (как это делается по традиции), а путем образования общих контуров (и комплексов) Для почв положительных и инвариантно связанных с ними почв отрицательных форм мезорельефа.

Таким образом, при использовании метода пластики на осно­ве установления закономерностей географического распределения почв по элементам рельефа проводится последовательно (от мас­штаба к масштабу) обобщение почв водораздельных пространств в один выдел, почв склонов — в другой, а понижений — в третий. При необходимости выделяются более дробные выделы: частей склонов и понижений (верхние, средние, нижние и т.д.).

Объявленный «прогрессивным» метод пластики рельефа по­зволял хорошо устанавливать рисунки почвенных разностей (со­четаний), например древовидные ложбинно-лощинные структу­ры, и выявлять степень гидроморфизма почв, что было важно для целей агрохозяйственного и мелиоративного проектирования. В то же время стали появляться интереснейшие сведения об измене­нии почвенного покрова на длинных склонах по результатам ис­следований различного рода линейных техногенных нарушений (траншей под трубопроводы, кабелеводы и т.д.). Полученные но­вые данные произвели настоящую революцию во взглядах почво­ведов на структуру почвенного покрова и характер залегания по­чвенных «тел».

Однако фиксация границ изменения направленности почво-образующих процессов вдоль длинных склонов по-прежнему ос­тавалось камнем преткновения и в предложенной методике. От­сутствие адекватных (и однозначно понимаемых) способов раз­биения продольного профиля склона не позволило «пластике ре­льефа» стать официальной методикой почвенного картирования хозяйств. Почвенные карты по-прежнему составлялись на старой методической основе с выделением геометрических квадратных и прямоугольных «полевых» контуров.

6.2.3. Теория «рельефа поля» и возможности строгой интерпретации геотопов

Ситуация изменилась в последнее время, когда метод пласти­ки получил развитие в теории «рельефа поля», в рамках представ­лений о характерных точках и линиях земной поверхности, кото­рые были разработаны сторонниками структурно-морфометричес-кого анализа, предложенного В. П.Философовым, и разви­ваемого в дальнейшем В. А.Червяковым, И. Г. Черваневым, А. Н.Кренке и в последние годы А. Н. Ласточкиным [27].

Для целей экологического проектирования и землеустройства наибольший интерес представляет выдвинутая А.Н.Ласточкиным геотопологическая концепция, постулирующая ведущее значение пластики рельефа в дифференциации ландшафтной оболочки и предлагающая строгий, математически обоснованный подход к элементаризации структуры ландшафтов через выделение в по­следнем ряда элементов — характерных точек, структурных ли-

ний и элементарных поверхностей. В центре геотопологического подхода к анализу ландшафта — преставление о местоположениях (геотопах), понимаемых как комплекс физических условий мес­та, определяющий другие важнейшие свойства: обеспеченность теплом и влагой, гравитационную, циркуляционную и инсоля-ционную экспозиции, направленность и интенсивность веществен­ных и энергетических потоков в ландшафтной оболочке.

Метод морфодинамического анализа был детально разработан А. Н. Ласточкиным в ходе исследования геоморфологии морского дна и предложен для «объективизации» геоморфологического кар­тирования на суше. Смысл операции морфодинамического ана­лиза заключается в выявлении в пределах геоморфологических поверхностей элементарных поверхностей (ЭП). В роли элемен­тарных геоморфологических границ, оконтуривающих ЭП сверху снизу и сбоку, выступают характеристические или структурные линии (СЛ). А. Н. Ласточкин предложил выделять четыре вида ха­рактеристических линий:

• линии ребер и тальвегов (первый вид);

• линии максимальных и минимальных уклонов (второй вид) —
на суше обычно не фиксируются;

• линии вогнутых и выпуклых перегибов (третий вид);

• морфоизографы, оконтуривающие ложбинно-лощинную сеть

(четвертый вид).

Наряду со структурными линиями в рельефе в качестве точе­чных элементов («вершин») выявляются характерные точки (XT), в первую очередь максимумы (вершины) и минимумы (низины) рельефа. Таким образом, дискретизация земной поверхности по А. Н. Ласточкину заключается в фиксации всех видов структурных линий и характерных точек на профиле и (или) в ходе трассиро­вания их на карте; эта процедура и была, собственно, названа морфодинамическим анализом.

Разумеется, далее было естественным предположить, что гра­ницы элементарных поверхностей, определяемых методом мор­фодинамического анализа, совпадают с границами элементарных ландшафтов (фаций), поскольку ЭП характеризуются обычно од­нородностью основных геолого-геоморфологических и климати­ческих факторов (рельеф, четвертичные породы, количество и соотношение тепла и влаги).

Это предположение вызывало многочисленные возражения в стане ландшафтоведов, особенно представителей классической школы. Как это часто бывает, многим показалось, что «все слиш­ком просто». Разумеется, были (и остаются) и более серьезные возражения, касающиеся того обстоятельства, что в реальности дифференциация ландшафтов, основанная на принадлежности к элементарным поверхностям, по ряду причин далеко не всегда оказывается действенной, в первую очередь из-за сложности са-

мой системы, каковой является ландшафт. Обычно в ландшафте ареалы растительных сообществ не имеют сколько-нибудь четких границ, наоборот, смена одного фитоценоза другим происходит незаметно, образуя довольно обширную переходную зону. Кроме того, ведущим фактором дифференциации в ряде случаев высту­пают собственные (или, лучше сказать, внутренние) закономер­ности развития биоты. Эти возражения весьма существенны и тре­буют тщательной разработки возможностей применения метода морфодинамического анализа в различных условиях.

Однако автору этих строк, имеющему за плечами некоторый опыт практического использования результатов ландшафтного картографирования, представляется, что в любом случае метод морфодинамического анализа представляет собой серьезный шаг вперед в ландшафтоведении, прежде всего потому, что объекти­визируя саму операцию составления ландшафтных карт, откры­вает новые возможности для ландшафтного планирования. В пользу такой позиции можно привести следующие соображения.

1. Несмотря на неявную выраженность и нерезкость многих природных границ следует учитывать, что мы в большинстве слу­чаев имеем дело с ландшафтами, в большей или меньшей степе­ни измененными человеком. Сам феномен антропогенизации свя­зан с двумя противоположно направленными процессами транс­формации природных границ между экосистемами: процессом их стирания-затушевывания и более четкого оформления-кристал­лизации. В общем случаем можно утверждать, что стирание, «за­пахивание» природных границ, как правило, захватывает экосис­темы меньшей зернистости (уровня фаций): это, в частности, про­исходит при формировании поля из распаханных «гонов» земли, сенокосов из сенокосных клиньев, кварталов из участков частной застройки. Однако «полосные» границы между экосистемами боль­шей зернистости (ранга урочищ) в результате многовековой хо­зяйственной эксплуатации, выполняя «межевую» роль между по-разному освоенными и используемыми участками, трансформи­руются в более четкие рубежи.

Вероятно, в разных странах и даже регионах одной и той же страны характер (направленность) трансформации естественных границ различных иерархических единиц ландшафтной структу­ры (местностей, урочищ, фаций) определялся соотношением их размеров со среднестатистическими размерами хозяйственных образований конкретной эпохи освоения (полей, сенокосов, паст­бищ, различных типов селитьбы). Исследование этих процессов — интереснейшая задача исторического ландшафтоведения; для ее решения необходимо тщательное сравнение (с использованием компьютерной технологи) межевальных планов и карт сельхозу­годий различных эпох с современными топокартами и аэрофо­тоснимками. В частности, огромный интерес могут представить

*

исследования, в которых на реконструированную (по горизонта­лям топографической карты и аэрофотоснимкам) карту элемен­тарных поверхностей будут наложены карты культурного ланд­шафта различных эпох освоения (например, начиная от первых межевальных планов, карт середины XIX в., затем начала, сере­дины и конца XX в.).

2. Безусловно, в различных регионах влияние рельефа на диф­
ференциацию свойств ландшафта проявляется различным обра­
зом. Не все свойства почвенного покрова и растительного покрова
связаны с параметрами рельефа, при переходе от одного масшта­
ба картирования к другому характер этих зависимостей может
меняться. Изучение характера этих зависимостей — еще одна за­
дача, ждущая энтузиастов.

Однако не следует забывать, что классическая пластика рель­ефа и морфодинамический анализ — это методы, предложенные для составления тематических и отраслевых карт в предполевои период, поэтому любые взаимосвязи (ровно как и их отсутствие) могут и должны быть верифицированы в ходе натурных изыска­ний, «статус кво» последних остается неизменным для геогра-фов-ландшафтоведов (даже в том случае, если им придется ког­да-нибудь картировать ландшафты иных планет). Лишь после уточ­нения (во время полевого периода) количественных зависимос­тей между рельефом и контролируемыми им процессами ланд-шафтогенеза работа над ландшафтной картой может быть закон­чена.

3. Морфодинамический анализ является потенциально форма­
лизуемым методом, поскольку по своей математической сути пред­
ставляет собой строгое преобразование, производимое над мат­
рицей высот (или изолиниями поля высот) как моделями натур­
ного рельефа. Первая производная функции поля высот дает нам
вектора силы тяжести (и следовательно, направления перемеще­
ния вещества и энергии по земной поверхности), вторая произ­
водная позволяет фиксировать, характеристические линии и то­
чки рельефа. Таким образом, в руках исследователей оказывается
строгий и потенциально формализуемый метод, позволяющий
обрабатывать большие массивы данных и составлять карты для
крупных территорий.

Последнее обстоятельство особенно важно, ведь не секрет, что рисуемые вручную карты пластики рельефа отнимали у ландшаф-товедов многие часы тяжелой работы, зачастую не позволяя обра­щаться к более содержательным исследованиям. Уже сегодня мно­гие программы инженерного проектирования, имеющие «CAD»-ядро, например специальные версии программы AutoCad (выпу­скаемые кампанией Autodesk), такие как LandCad, GeoCad и дру­гие, позволяют в автоматическом режиме трассировать некото­рые характеристические линии рельефа и таким образом фикси-

ровать соответствующие элементарные поверхности. «Научить» компьютер выполнять операции морфодинамического анализа на основе матрицы высот — задача, которая до сих пор не решена только потому, что ее никто не поставил перед соответствующи­ми специалистами в области программирования. Автоматическая (или полуавтоматическая) отрисовка карт пластики рельефа — непременное условие легитимизации процедуры ландшафтного планирования и корректного проектирования ландшафтов с за­данными свойствами.

6.3. Алгоритм ландшафтного картографирования и разработка легенды ландшафтной карты

Составление ландшафтной карты и легенды к ней — сложная семантическая проблема, решающаяся поэтапно в соответствии с логикой ландшафтного картографирования.

На первом этапе ландшафтного картографирования, который выполняется в камеральных условиях, необходимо выявить прин­ципиальную структуру ландшафтной мозаики территории (рисунка ландшафта) и определить дифференциацию на генетические (гео­морфологические) поверхности и основные геотопы (физиото-пы, местообитания). Средством такого выявления выступает мор-фодинамический анализ (операция пластики рельефа), результа­том является карта типов местообитаний (геотопов) территории.

Полученная карта типов элементарных поверхностей рельефа может рассматриваться как основа для ландшафтной карты. Для территории лесной зоны Евразии, где рельеф — главный фактор дифференциации, каждый тип поверхностей рельефа, обособлен­ный в пространстве, ассоциируется с простым или сложным уро­чищем. В условиях сильно нарушенного растительного покрова карта типов поверхностей рельефа позволяет восстановить коренные типы растительности.

На втором этапе ландшафтного картографирования, который проводится в камеральных (предварительно) и полевых (коррек­ция) условиях, уточняются границы залегания четвертичных по­род различного генезиса и определяется литологический состав почвообразующих пород в пределах каждого геотопа.

Третий этап ландшафтного картографирования связан с выяв­лением характера почвообразующих процессов на основных кате-нах, определением границ почв и почвенных комплексов, соот­несением этих границ с границами геотопов.

На четвертом и пятом этапе геотопы исследуются как гигро-топы (т. е. как местообитания с различной степенью увлажнения) и трофтопы (как местообитания, занимающие различное положе­ние на шкале «бедность — богатство субстрата»). Эти этапы позво-

ляют приступить к подготовке содержательной части легенды лан­дшафтной карты; результатом является матрица, в которой ме­стообитания характеризуются как экотопы.

Наконец, на шестом этапе изучается растительный покров территории и дается характеристика фитоценозам, исследуется степень соответствия границ растительных сообществ границам выделенных экотопов.

Седьмой, заключительный, этап подготовки ландшафтной кар­ты — разработка окончательного варианта легенды карты и про­рисовка границ ландшафтных выделов (в зависимости от масшта­ба — фаций, урочищ, местностей, ландшафтов).

Рассмотрим подробно выделенные этапы ландшафтного кар­тографирования.

6.3.1. Предварительный этап подготовки топографической подосновы ландшафтной карты

Метод пластики рельефа, позволявший получить базовую (мор­фологическую) основу ландшафтной карты, долгое время оста­вался своего рода искусством, внедрение которого в массовую практику оказалось нереальным. В классическом варианте для от-рисовки пластики на картфабриках заказывалась специальная под­основа, с которой убиралась вся информация, кроме гидрогра­фической сети, горизонталей и отметок высот. Часто такую «раз­груженную» подоснову ландшафтоведы готовили самостоятельно, накладывая на обычную топографическую карту кальку и копи­руя на нее нужные слои.

В настоящее время есть возможность подготовки основы на ком­пьютере посредством предварительной векторизации листа топог­рафической карты. Векторизация представляет собой процесс пе­рехода от растрового (пиксельного) формата, получающегося в результате сканирования бумажной топосновы, к векторному формату. Подобная операция может быть проделана двумя спосо­бами: вручную и при помощи программ автотрассировки. Для про­цедуры автоматической векторизации используются специализи­рованные программы (в частности, программа Easy Trace), либо встроенные в стандартные пакеты графических программ инстру­менты автотрассировки. Современные образцы автоматических векторизаторов позволяют в короткое время и практически без потерь осуществлять перевод исходной растровой основы в век­торный формат, что существенно экономит время и силы. Однако отметим, что качественная автоматическая векторизация предпо­лагает использование в качестве исходника уже разгруженной подосновы, поскольку многие линейные объекты топокарты, в особенности пересекающие горизонтали (дороги, тропы, ЛЭП) в значительной степени «сбивают» работу автотрассировщика.

Поэтому процесс сканирования топографической карты для по­следующей автотрассировки также имеет свои особенности и в идеальном случае позволяет (за счет настройки соответствующих опций) выделить коричневые изогипсы в качестве основных, счи­тываемых сканером линий.

Ручная векторизация (рис. 6.7) проводится по принципу об­водки горизонталей сканированной топосновы инструментом сво­бодного рисования (сплайн или кривая Безье в используемом многими ландшафтоведами графическом пакете Corel Draw) в режиме большого увеличения изображения (в целях повышения качества трассировки) при помощи «мыши». Конечным результа­том данной процедуры является векторная карта рельефа с про­рисованными изогипсами.

Для морфодинамического анализа топографическая основа «раз­гружается» — практически так же, как это делалось раньше ланд­шафтоведами в целях прорисовки «пластики рельефа», т.е. с нее убирают всю тематическую нагрузку, не относящуюся к изобра­жению рельефа и гидрографии. Заметим, что при подготовке век­торной подосновы в любом графическом редакторе это делается простым отключением «ненужных» в данной операции слоев (раз­личных видов растительности: «леса», «редколесье», «кустарни­ки», «луга», «пастбища», «болота», а также знаков, связанных с изображением населенных пунктов: «дома», «кварталы» и т.п.).

Подготовленный таким образом картографический материал служит основой для морфодинамического анализа

Следует иметь в виду, что большая часть находящихся в пользо­вании крупномасштабных карт серии «Генеральный штаб» состав­лялись по материалом съемок начала 1960-х годов (реже — сере-

Рис. 6.7. Ручная векторизация изогипс (горизонталей топографической карты): расположение точек, передающих кривизну горизонталей, ста­новится более частым на изгибах линии и разреженным — на относи­тельно прямых участках

дины 1970-х годов). В дальнейшем эти карты исправлялись по аэрофотоснимкам и обследованию на местности в самом начале 1980-х годов. В этой связи их нельзя считать совершенно актуаль­ными. С одной стороны, рельеф как наиболее консервативный элемент культурного ландшафта мог остаться и без изменений (за исключением прокладки новых дорог, мелиорации, разработки новых карьеров), с другой стороны, существовавшая техника ни­велирования сильно проигрывала возможностям нынешней инст­рументальной съемки тахеометрами. Поэтому во избежание оши­бок целесообразно в качестве разгруженной подосновы, с кото­рой будут сканироваться горизонтали, использовать карты заве­домо более крупного масштаба, чем тот, в котором намечено про­водить морфодинамический анализ. Так, если намечено составить ландшафтную карту сельской волости в масштабе 1: 25 000, то в качестве базовых для анализа следует использовать листы масшта­ба 1: 10 000.

⇐ Предыдущая11121314151617181920Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. IV. Разработка самоотменяющегося прогноза
2. XIII. РАЗРАБОТКА ПЛАСТОВ, ОПАСНЫХ ПО ВНЕЗАПНЫМ ВЫБРОСАМ УГЛЯ (ПОРОДЫ) И ГАЗА, И ПЛАСТОВ, СКЛОННЫХ К ГОРНЫМ УДАРАМ
3. Адаптация или разработка системы непрерывного контроля и улучшения процесса. Реинжиниринг процессов
4. Анализ рентабельности и разработка мероприятий по максимизации прибыли торгового предприятия ООО «АниС»
5. Б.2. Разработка на неправительственном уровне факультативного характера правил, типовых контрактов, общих условий и т.п. для использования в международном частном торговом обороте
6. ВЕКТОРЫ И МАТРИЦЫ. ОСНОВНЫЕ ЧИСЛОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
7. Векторы и матрицы. Основные числовые характеристики.
8. Влияние металлической матрицы и структуры чугуна на механические свойства отливки
9. Вычисление определителя и обратной матрицы
10. Глава 10. Разработка и управление продуктом (товаром)
11. Глава 2. Разработка системы управления качеством гостиничных услуг
12. Загрузка style-файлов с карты.