Почвенно-экологическое картографирование

1

Министерство высшего и специального образования Российской федерации Дальневосточный государственный университет Институт морской биологии, экологии и почвоведения Кафедра почвоведения и экологии почв Ивлев А. М. Дербенцева А.М., Ознобихин В. И., Крупская Л.Т., Саксин Б.Г.

ПОЧВЕННО-ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ КАРТОГРАФИРОВАНИЕ Учебное пособие

Владивосток Издательство Дальневосточного университета 2004

2

УДК 631.4 ББК П

П

Рецензенты Э.П. Синельников, докт. биол. наук, проф. кафедры физической географии Уссурийского государственного педагогического института Н.А. Рыбачук, канд. биол. наук, ст. научн. сотрудник лаборатории почвенных ресурсов Биолого-почвенного института ДВО РАН Ивлев А.М. Дербенцева А.М., Ознобихин В. И., Крупская Л.Т., Саксин Б.Г. Почвенно-экологическое картографирование. Учебное пособие. Владивосток: Изд-во Дальневосточного университета, 2004.- 110 с. ISBN 5-77…….

В учебном пособии впервые рассматриваются теоретические и прикладные аспекты картографирования почв и экологической интерпретации полученных данных. Основные разделы: краткая история создания планов и карт, картографический метод исследования, изучение по картам структуры взаимосвязей и динамики явлений, геоизображения – графические модели планеты, картографирование почвенного покрова, составление и применение картограмм и почвенных карт, почвенно-мелиоративная съемка, картографический материал, отражающий эрозионные процессы, картирование при оценке экологического состояния окружающей среды, использование карт для прогнозирования и охраны окружающей среды, картография и геоинформатика. Учебное пособие предназначено для студентов специальностей "Почвоведение", «Агрохимия»,"Агроэкология", "Земельный кадастр", "Землеустройство", "Экологическая география". Оно может быть полезно для научных работников, почвоведов, землеустроителей и агрономов – практиков, аспирантов соответствующих специальностей ББК ….

© Издательство Дальневосточного университета, 2004 © Коллектив авторов, 2004

3

Глава 1. КРАТКАЯ ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ ПЛАНОВ И КАРТ Еще много веков до нашей эры, возникла необходимость производить на земной поверхности различные измерения, а результаты этих измерений отображать в виде чертежа. Любое изображение на чертеже - это есть отражение технической мысли. Она может быть отображена различными формами чертежа, и выражать природные объекты, хозяйственные, строительные и др. Особо выделяется топографическое черчение. Его задачей является графическое воспроизведение элементов местности на бумаге в виде планов и карт. Создаваемые сегодня планы и карты, резко отличаются от карт, выполненных в прошлом. Методы создания карт прошли длинный путь развития, начиная с примитивных, схематических рисунков первобытных людей на скальных поверхностях, до современных карт, схем, планов. Занятие бродячих племен охотой, в условиях первобытного родового строя, вынуждало их знакомиться с обширными территориями, где водится зверье. Это требовало не только запоминать пути своего передвижения, но и закреплять их на схематических рисунках и чертежах, о чем свидетельствуют предметы археологических раскопок. Самой древней картой, появившейся 2500 лет до н.э., является "вавилонский чертеж", исполненный на глиняной плитке (рис. 1). На нем волнистыми линиями показаны реки, вливающиеся в море, города у рек изображены кружками с клинообразными подписями возле них. Горные хребты представлены в виде холмиков, расположенных вдоль двойной линии, представляющей подошву хребта. Великий картограф средневековья, Герард Меркатор (1512-1594), которого называли "королем картографов", хорошо сознавал необходимость практического использования создаваемых им картографических произведений. Поэтому он сопровождал их наставлениями и указаниями к применению. Так, изготовленный им в 1541 г. глобус, Меркатор снабдил специальным руководством, которое назвал" Книга о пользовании глобусом". На опубликованной Меркатором карте мира (1569 г), объемом в 18листов, была впервые применена цилиндрическая проекция. Для этого Меркатор поместил на одном из листов карты большую врезку (рис. 2), которую озаглавил: "Методы измерения расстояний на местности".

4

Рис.1. Схема карты «Вавилонский чертеж».

5

На этой врезке он показал различия между линиями, отображающими кратчайшие расстояния на поверхности земного шара, и линиями, пересекающими меридианы под одним и тем же углом. На двух других листах той же карты, Меркатор поместил "Краткие указания к применению роз направлений", добавив чертеж, предназначенный для решения по карте навигационных задач.

Рис.2. Схема знаменитой карты мира Г. Меркатора, составленной в 1569 году. Справа в углу – «врезка» в карту. Все карты, созданные до XVII века, носили в основном картинный характер. На них изображали в основном общие очертания материков, океанов и морей, своеобразно оформляя это графически. Например, крупные города изображались отдельными башнями и городскими стенами, рельеф изображался в виде картинок (рисунков) гор и холмов (рис. 3). В середине XVIII в карты стали применяться для измерения расстояний между объектами, а также выделяемых площадей. Это было вызвано военными интересами, когда армия выдвинула требование к картографам о точной передачи очертаний объектов местности. В это время была создана горизонтальная проекция предметов. Горизонтальная проекция предметов представляла собою изображение внешних границ объекта в виде контура, внутри которого ставились условные обозначения. Для этого применялись значки, штриховка или раскраска. Для этого объекты разделялись на различные категории, в зависимости от значимости их, как военных целей.

6

Первые опыты использования карт для научного исследования, относятся к XVIII-XIX векам. Поводом для этого явилось обилие накопленного громадного фактического материала об объектах природы, потребовавшее его систематизацию, что и привело к созданию первых научных карт.

Рис.3. Карта XVII века картинного характера Карты дали возможность отметить, и выявить многие природные закономерности, даже глобального масштаба. Благодаря картам, содержащим научную информацию, были установлены существующие природные связи между различными явлениями. Карты помогли увидеть (и даже предсказать) многие, не известные ранее природные объекты. В 1817 г. Александр Гумбольдт, стремясь выяснить картину распределения тепла на земном шаре, впервые применил систему изотерм. Благода-

7

ря такой карте, Гумбольт открыл существующие на земном шаре «климатические зоны». Работа Гумбольта заложила научные основы климатологии. Впоследствии, с помощью карт, А.Гумбольдт обнаружил зональность растительного покрова. В.В.Докучаев, также на основании картографического анализа, доказал наличие зональности географической среды в целом, создав «Учение о зонах природы». Использование карт в России началось в связи с проводимыми работами по исчислению площади государства. Первая подробная карта, под названием "Большой чертеж", была составлена в конце XVIII в. В 1745 г. Академия наук издала "Атлас Российский" на русском и латинском языках. В 1787 г. академик Петербургской Академии наук В.Л.Крафт, издал работу "О поверхности России». В 1822 г. в России был учрежден Корпус военных топографов, который занимался созданием крупномасштабных карт (рис.4). В 1833 г. Н.Е.Зернов, под руководством академика Д. Перевощикова, завершил измерение "пространства России", используя для этого Почтовую карту Европейской России и Генеральную карту азиатской части. Эти карты были изданы ранее (1825 и 1827 гг.) Военно-топографическим депо. Новым «словом» в картометрии России явились исследования русского картографа В XIX веке, много сделал для развития картометрии, И.А.Стрельбицкий. Он отредактировал Специальную карту Европейской России, в масштабе 1:420000, и написал капитальный труд в 1874 г. "Исчисление поверхности Российской империи, в общем ее составе". В историю развития отечественной картографии вошел и Алексей Андреевич Тилло, как составитель первых гипсометрических карт Европейской России (изданы в 1890-96 гг.). Он выявил, и нанес на карту, главный водораздел мира. При этом, вычислил координаты центров материков. На основании этих работ, А.А. Тилло написал книгу: "Средняя высота суши и средняя глубина моря в северном и южном полушарии и зависимость средней высоты материков и средней глубины морей от географической широты".

8

Рис. 4. Часть листа топографической карты масштаба 1:126 000 (3 версты в дюйме) середины XIX века. А.А.Тилло также провел измерения длин рек и площадей бассейнов Европейской и Азиатской России. Методы картометрии далее были развиты Ю.М.Шокальским. Он продолжил работу А.А.Тилло по измерению бассейнов и длин рек Азиатской России. Вслед за Ю.М.Шокальским, вопросами картометрии занималась целая плеяда картографов: Н.М. Волков, Г.А. Гинзбург, Г.И. Знаменщиков, Е.М. Николаевская, Р.Х.Пириев, А.И. Спиридонов, В.Н.Ченцов, В.П. Философов и др. После Октября 1917 года, Декретом от 15 марта 1919 г., в России было создано Высшее геодезическое управление. Это управление занималось созданием планов и карт для нужд народного хозяйства, и для обороны страны. Это потребовало создания разнообразных специализированных карт: геологических, почвенных, климатических, геоботанических, гидроэнергетических ресурсов и других.

9

Эти работы по составлению различного картографического материала (карт) осуществляли различные ведомства Министерств, включая ВУЗы и Академии наук республик и СССР. Для ведения методических и методологических вопросов картографии, а также теории картографирования, в стране был создан институт картографии и геодезии. Глава 2. КАРТОГРАФИЧЕСКИЙ МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ Картография-это наука о картах, методах их составления и использования. Картографический метод исследования - это метод использования карт для познания отраженных на них явлений. Познание – это процесс прочтения и изучения информации, отображенной на карте. Изучение информации состоит в детальном ее анализе. Анализ информации позволяет получить качественные и количественных характеристики объектов, явлений и процессов, отображенных на картах. Информация, отображенная на карте, позволяет также выявить существующие в природе взаимосвязи между объектами (явлениями, процессами) и существующие взаимозависимости между ними (географические, геологические, социальные и др.). Вместе с этим, информация, изложенная на карте, дает возможность выявить динамику и эволюцию явлений, как во времени, так и в пространстве. Расшифрованная информация, изложенная на карте, раскрывает характер тенденций развития явления (процесса) и прогноз будущих их состояний. Картографический метод давно и широко используется также для решения стратегических и технических задач в военной, хозяйственной и иной деятельности человека. Исходной информации для составления карт является окружающая действительность. Но на карте отображают не всю окружающую действительность, а выборочно - наиболее информативные объекты, преобразованные в картографическую форму. Каждая составляемая карта имеет конкретную или теоретическую, или практическую цель ее использования, т.е. для чего она предназначена.

10

Информация, отображаемая на картах, должна соответствовать современному уровню знаний, степени изученности картографируемого объекта. Большую роль при этом играет и опыт картографа. Непосредственное влияние на характер преобразования информации о картографируемом объекте, оказывают такие факторы: - классификация, - -логика легенд, - -система условных обозначений, - -генерализация изображения, - -способы составления и изучения карт. - В процессе составления карт, проводится аналитическая обработка исходных данных. Карты, на которые будут опираться дальнейшие исследования - это результат фиксирования «образа действительности», сложившегося в результате измерений в представлении картографа. Фиксирование образа проводится по определенным правилам. Причем, создаваемый «образ» не свободен от упрощений, приближений, искажений реальной действительности. Именно это обстоятельство служит одной из причин, вызывающих необходимость применять картографический метод в комплексе с другими методами исследований. Следует иметь в виду, что картографическим моделям присущи особые, очень полезные для научного исследования, свойства: -принципы картографического моделирования; -свойства картографических моделей и их типы; -картографическая информация; -характер и назначение топографических карт. Эти свойства картографических моделей заслуживают специального рассмотрения и сопоставления с другими моделями. Коротко остановимся на их характеристике. 2.1. Принципы картографического моделирования В науке различают два вида моделей: -качественные и -математические. В науках о Земле, картографическими моделями являются различные описания природных объектов: -географические (континенты, моря, реки, рельеф и т. д.) -геологические (стратиграфия, геотектоника и др.), -социологические (население, города и другие объекты).

11

Наряду с материальными объектами, картографические модели могут включать и абстактные представления: -теории и гипотезы о развитии природных объектов, -картографический материалы в виде аэро- и космических снимков, -цифровую информацию, характеризующую качество и количество природных объектов, в виде таблиц, диаграмм, математических и логических формулы, уравнений и символов. Термин "картографическое моделирование" включает два понятия: -процесс (или технология) создания моделей действительности, в виде карт; -способ (метод, принцип) исследования с помощью картографических моделей. К.А. Салищев отметил, что "картографическое изображение - это образно-знаковые модели, воспроизводящие ту или иную часть действительности в схематизированной или наглядной форме». И далее он продолжил, что «картографическому моделированию доступны как внешние формы, так и сущность, внутреннее содержание явлений". Картографическому моделированию присуще несколько принципов: 1. принцип подобия, означающий соответствие, сходство создаваемой модели и объекта; 2. абстрагирование - выделение главного, существенного свойства, характерного для объекта и пренебрежение побочных свойств, структур и отношений; 3. принцип связи с математическим моделированием - кодирование, символизация; 4. принцип системности - рассмотрение объектов как целостного множества взаимодействующих компонентов со всеми их внутренними и внешними связями. 2.2. Свойства картографических моделей и их типы Картографические модели обладают целым рядом свойств: -подобие отношений, -избирательность, -синтетичность, -метричность, -непрерывность изображения, -обзорность, -логичность легенды.

12

Подобие отношений - это основное свойство картографической модели, и состоит оно в выражении пространственно-временного подобия. Подобие отношений требует соблюдения главного условия - правильно отображать сложные многокомпонентные системы. Они могут отображаться не обязательно на одной карте, но и на сериях взаимосвязанных карт, посвященных разной тематики. Подобие отношений проявляется в подобии связей, во взаимном расположении объектов Избирательность - следующее свойство картографических моделей. Суть этого свойства состоит в том, что картографическая модель должна раздельно изобразить факторы, явления и процессы, которые в реальной действительности взаимосвязаны, действуют совместно. Синтетичность картографической модели, наоборот, состоит в умении отображать совместно явления и процессы, которые в реальных условиях проявляются изолированно. Картографический синтез связан с введением обобщающих понятий, показателей, условных обозначений, с разработкой синтетических легенд. Метричность - наиболее явное свойство, обеспечиваемое математическим законом проекции, точностью создания и воспроизведения карты, обладающей масштабом, классификацией, шкалой и градацией условных обозначений. Все это позволяет выполнять количественные измерения, как качественных, так и количественных характеристик объекта (явления). С этой целью различают следующие виды определений и измерений по картам: а) качественные определения, выполняемые на основе принятых классификаций; б) количественные измерения, выполняемые в абсолютной и относительной шкалах (длина, площадь, объем, направление и т.п.). в) балльные оценки, которые позволяют характеризовать явления мерами, носящими промежуточный характер между качественными и количественными. Баллы, как количественная величина, вводятся обычно как порядковый номер в упорядоченной классификации (например, почвы оподзоленные: балл 3 - сильно-, балл 2- средне-, балл 1 - слабоподзолистые) -как оценка состояния объекта, явления, ситуации (например, оценка условий произрастания культур: хорошие - 5 баллов, средние – 3 балла, плохие -1 балл).

13

Непрерывность изображения. Это одно из важнейших свойств картографической модели. Любая карта "не терпит пустоты". В этом отношении она отличается от многих других моделей. Обзорность. Это самое специфическое свойство карты, позволяющее исследователю охватить единым взглядом сколь угодно обширное пространство. Именно это свойство позволило открыть многие географические и геологические закономерности регионального и планетарного масштабов. Логичность легенды. Под легендой понимается совокупность всех условных обозначений и пояснений к карте. Легенда неотрывна от карты, служит ключом к ней и ее логической основой. Известно, что составление карты начинается именно с разработки легенды. Легенда карты поясняет условные знаки, содержит таксономические подразделения разных рангов, показывает их соподчиненность, дает определение. Нередко, для наглядности, легенды строятся в табличной форме. Условные знаки, штриховки, цвета, принятые в легенде, выбираются с таким расчетом, чтобы подчеркнуть значение, соподчиненность или общность изображаемых явлений. Пользуясь картой, исследователь получает в свое распоряжение не только образно-знаковую, но и логическую модель. Для удовлетворения разнообразных потребностей общества, в настоящее время строиться большое количество разнообразных картографических моделей. Их можно объединить в следующие типы (табл. 1), каждый из которых включает ряд подтипов. Таблица 1 Типы картографических моделей Признаки типизации Модели По основному содержанию модели Топографические Географические Геологические По апробированности и точности Государственные Отраслевые Ведомственные По основной направленности Многоцелевые Тематические (или специальные) По масштабности Обзорные Мелкомасштабные Среднемасштабные Крупномасштабные

14

По отражению времени события

Детальные Статические Кинематические Динамические

Например, географические модели разделяются на ряд целевых: физико-географические, климатические, лесоустроительные, почвенные, административные, политические, народонаселения, исторические, экологические, морские, железных дорог, ландшафтные и т.п. 2.3. Картографическая информация Понятие «картографическая информация» было предложено А.М. Берлянтом Под термином "картографическая информация" понимают содержание карты (или сведения) отображенное различными условными знаками на самой карте, и на прилагаемой легенде. В список сведений, включенных в понятие «картографическая информация», входят такие показатели: -количество условных обозначений, -вероятность появления того или иного знака; -разнообразие знаков, -способ графической передачи тематического содержания. Картографическая информация включает два взаимодействующих компонента: -карту, как носителя информации и -получателя информации, в лице читателя. Отсутствие взаимодействия «носителя» информации с ее потребителем, лишено всякого смысла. Картографическая информация не существует сама по себе, отдельно от читателя, а возникает только в системе "карта - читатель карты".

15

Карта всегда содержит множество знаков. Это дает возможность применять пространственные комбинации их (знаков) путем сложения, взаимного перекрытия, объединения, пересечения и т.п. Картографическая информация не исчерпывается нагрузкой карты. Она проявляется еще и через отношения между изображаемыми явлениями. Часть картографической информации присутствует на карте как бы в скрытом виде, и поэтому не поддается формально-информационной оценке. Между тем, именно скрытая картографическая информация представляет порой наибольший интерес для потребителей карты. Например, на крупномасштабной геоботанической карте картограф показывает растительные ассоциации, их сочетания. А геоморфолог, анализируя эту карту, умеет увидеть на ней информацию о составе и свойствах поверхностных отложений, о режиме подземных вод и даже размещении полезных ископаемых, индикаторами которых служат те или иные растительные сообщества. Почвовед, на основании информации о растительном покрове, априори делает заключение о характере почвенного покрова, что затем проверяет собственными почвенными исследованиями. 2.4. Характер и назначение топографических карт ер По определению Лебедева П.Е., топографическая карта - это уменьшенное обобщенное изображение земной поверхности на плоскости, построенное по определенному математическому закону. Топографическая карта, с помощью условных обозначений показывает присутствующие на местности объекты, как природные, так и созданные руками человека. Шилов П.И. дает такое определение: топографическая карта - это уменьшенное изображение на плоскости значительной части земной поверхности, полученное с учетом кривизны земли. Топографические карты являются основой для построения других типов карт (ландшафтных, почвенных, климатических и др.) Топографические карты исполняются строго инструментальными методами, и поэтому точно пространственно привязаны к местности. Топографические карты - один из видов географических карт общего содержания, дающие точное и подробное (допускаемое масштабом) изображение местности. Они являются своеобразным хранилищем ценных сведений о местностях, пригодных для самого разнообразного и широкого использования. Их применяют для геологических и инженерных изысканий, в землеустройстве, мелиорации и др. целей (рис.5).

16

Современная топографическая карта должна отвечать следующим требованиям: -содержать достоверную информацию, -информация должна быть точной, -информации должна быть полной и подробной -информация должна быть наглядной -информации читаемой -иметь условные знаки. Достоверность информации .Это набор изображений на карте, соответствующий реальной обстановки на местности на момент съемки (или на момент исправления ее первоисточников). Точность информации. Это сохранение геометрического подобия объекта, его местоположения и размеров, в соответствии с назначением и масштабом карты. Полнота и подробность информации. Представленные на карте изображения должны полностью отображать характерные особенности местности, показ которых определяется назначением и масштабом карты. Наглядность информации. Изображения, показанные на карте, должны быть отображены в таком виде, что читатель с первого взгляда мог выделить все наиболее важное и существенное в ее содержании. Это одно из главных требований к свойствам карт. Читаемость информации. Это одно из основных свойств карты, выраженное качеством изображения информации, позволяющее легко различать все детали содержания карты при подробном ее изучении. Условные знаки или топографические знаки. Это графическая форма изображения объектов, надписи, а также цифровые показатели, отображающие количественную и качественную характеристики объектов местности. Условные обозначения являются языком карты. Они дают возможность уменьшать размеры изображаемой земной поверхности. При этом, сохраняются все объекты местности, даже те, которые в силу уменьшения не получают отображения в масштабе карты, но которые по своему значению должны быть показаны.

17

Рис.5. Фрагмент топографической карты масштаба 1:50 000.

18

Условные знаки, как правило, по форме напоминают внешний вид изображаемого предмета (вид сбоку или сверху) или отражают его характерные особенности. Так, неровности земной поверхности (рельеф), на топографических картах изображают горизонталями или изогипсами. По геометрическим свойствам и назначению, условные знаки разделяют на три группы: а) масштабные (пашня, луг, озеро, болото, лес, кустарник); б) внемасштабные (жилые постройки, километровые столбы, указатели дорог, пункты государственной геодезической сети, отдельные курганы, отдельно лежащие камни); в) пояснительные (характеристика леса: еловый, березовый; направление и скорость течения реки; глубина болота; название реки; глубина обрыва и т.д.). Глава 3. ИЗУЧЕНИЕ ПО КАРТАМ СТРУКТУРЫ ВЗАИМОСВЯЗЕЙ И ДИНАМИКИ ЯВЛЕНИЙ Картографическое исследование, направленное на изучение каких-то вопросов, по информации, изложенной на картах, включает 4 этапа: 1 этап - постановка задачи, которую необходимо решить при помощи информации, изложенной на карте; 2 этап - подготовка к исследованию; 3 этап - проведение исследования; 4 этап - интерпретация полученных результатов. Этап - постановка задачи. Исследование по картам начинается с содержательного формулирования задачи. Способы постановки задач различны - от интуитивного поискового предположения (гипотезы) до четкой математической формулировки. Этап - подготовка к исследованию. Начинается с выбора картографических источников и технических средств. Подбирая карты, оценивают их полноту, точность, современность, степень генерализации, взаимную дополняемость. Важным условием, на этом этапе, является определение (оценка) оптимального набора карт. При этом нельзя забывать, что для части карт, содержащих ту или иную необходимую информацию, потребуется провести предварительную подготовку к комплексной интерпретации. Прежде все-

19

го, это касается приведения всех используемых материалов к единому рабочему масштабу. На базе отобранных карт, строятся специальные накладки, в которых главное внимание акцентируется на ведущих факторах. Иногда необходимо предварительно выполнить авторское районирование территории, с учетом информации, содержащейся на карте. Часто, изучая сложное явление, стараются учесть как можно больше воздействующих факторов и компонентов. Для этого обычно стремятся привлечь большое количество карт: отбирают карты, отображающие разную тематику, карты разных времен изготовления (составления), карты разных масштабов. Но это не всегда оправдано. Наоборот, это может быть серьезным организационным и методическим просчетом. Установлено, что для оценки какого-либо явления, достаточно учитывать лишь ¾ всех воздействующих факторов. Остальные факторы учитываются опосредственно (косвенно). Поэтому и нет необходимости их учитывать. Использование множества карт лишь увеличит трудоемкость работ. А главное, может направить исследователя по ложному пути. Чтобы этого избежать - необходимо проводить сортировку карт, разделить их на главные, и второстепенные На этапе «подготовка к исследованию», должен быть точно и однозначно определен метод снятия с карт исходных данных – это: -сплошной метод, или -ключевой метод, или -выборочный метод. Одновременно характер необходимых преобразований картографического изображения, и порядок (очередность) их проведения. Этап - проведение исследования. Собственно исследовательская часть работы состоит в обосновании приемов, и способов достоверного выделения главных факторов по выбранным материалам. Главные факторы могут выделяться (выбираться) раздельно, по сочетаниям, по трансформированным картам. Для оценки правильности выбранных факторов, используются карты хорошо изученных участков, принимая их как эталонные. На эталонных участках опробуют альтернативные варианты, дающие возможность выбрать из них наиболее эффективный для предстоящего исследования. Исследование продолжается после корректировки методики, пополнения (или, наоборот, сокращения) набора карт. Таким образом, исследование по картам - это процесс, в ходе которого осуществляется ряд последовательных приближений к искомому итогу. Этап - интерпретация результатов. Это завершающий (и самый ответственный) этап исследования. Он начинается с оценки точности состав-

20

ленных карт, графиков, таблиц. При этом следует иметь в виду, что верное научное объяснение, полученное с меньшей точностью, более важно, чем неверно истолкованный результат, хотя и более точно отображенный. Суть интерпретации полученных результатов состоит в установлении соответствия между формализованными данными (добытыми в итоге картографического анализа), и некоторой системой фактов, закономерностей и содержательных концепций. Из общих требований, предъявляемых к качеству интерпретации, наиболее важны полнота и возможность распространения полученных закономерностей на другие аналогичные объекты и территории. 3.1. Анализ структуры Изучение по картам структуры объектов и природных явлений имеет задачу выявить существующие закономерности в их взаимосвязях динамического развития природных процессов. С этой целью проводится анализ ситуации, для чего выявляется все множество объектов, их расположение в пространстве, существующие связи, а также уровни иерархического соподчинения. Картографический анализ наиболее эффективен при выявлении пространственных закономерностей, т.е. объективно существующих, повсеместно проявляющихся устойчивых структур. Примером является открытие на земном шаре системы планетарной трещиноватости. Тектонические, геологические и гипсометрические карты сыграли выдающуюся роль в выявлении протяженных линий или дугообразных, структурных элементов на нашей планете. Это спрямленные, и четко ориентированные горные хребты, уступы, разломы, глубоководные желоба, океанические хребты, долины крупных рек, резкие береговые линии и окраины шельфов и т.п. Система этих географических элементов хорошо дешифрируется при анализе разномасштабных геологических и топографических карт, а также на геофизических материалах и аэрокосмических. Более глубокое исследование структуры явлений нередко требует трансформирования самого картографического изображения, т.е. перевода его в иную форму, более удобную для извлечения новой информации Назовем некоторые наиболее распространенные виды преобразований структуры картографических образов: -вычисление -схематизация и детализация -перевод качественных показателей в количественные, и обратно -континуализация

21

-дискретизация -разложение изображения. Коротко рассмотрим суть этих преобразований. 1. Вычисление. Это способ преобразования информации, когда исследуется один компонент. Хорошим примером такого преобразования служат карты углов наклона, экспозиции склонов, глубины местных базисов эрозии. Для этого их характеристики вычленяются из гипсометрического изображения. Известно, что угол наклона можно определить в любой точке топографической карты. Но для анализа закономерностей распределения уклонов, особенно в разных типах рельефа, требуется составление специальной морфометрической карты. В нашем примере такой картой является "Карта рельефа с преобладающими уклонами " (рис.6) 2. Схематизация и детализация. Это способ преобразования, который способствует устранению второстепенных деталей изображения или, но позволяющий делать изображение более подробным. Схематизация дает представление об основных, фоновых закономерностях явления. Детализация позволяет найти закономерности в более мелких особенностях структуры. . На топокарте отображаются количественные гипсометрические характеристики рельефа. Они могут быть использованы для получения средних показателей, рассчитанных с разными радиусами. При таком расчете, крупные морфоструктурные элементы получают более четкое обособление, а мелкие детали «скрываются». Таким приемом эффективно выявляются блоки земной коры с восходящими и нисходящими неотектоническими режимами, сводовые и глыбовые поднятия, впадины и депрессии, а также некоторые скрытые элементы геологического строения верхней части земной коры. 3.Преобразование изображения из качественной формы, в количественную и обратно. Например, карту расчлененности рельефа (рис.7) можно трансформировать в карту овражности, характеризующую степень интенсивности линейной эрозии. Карты лесов и пашен могут преобразовываться в карты залесенности и степени распаханности территории. Обычно переход в количественную форму связан с получением разного рода относительных морфометрических показателей. Переход же от количественных показателей обратно, к качественным, применяется чаще всего при районировании территорий. Например, эрозионные карты можно преобразовать в карты эрозионного районирования, заменив качественный фон изолиниями (границами) эрозионных районов, эрозионных областей и т д.(рис.8, 9).

22

Рис. 6. Карта рельефа, отражающая уклоны местности

23

Рис.7. Густота расчленения рельефа Расчленение рельефа долинами, балками, логами, оврагами – в км/км2: 1 – менее 0,4 6 – 1,0 - 1,2 11 – 2,0-2,2 2 – 0,4-0,5 7 – 1,2-1,4 12 – 2,2-2,4 3- - 0,5-0,6 8 – 1,4-1,6 13 – 2,4-2,6 4 – 0,6-0,8 9 – 1,6-1,8 14 – 2,6-2,8 5 – 0,8-1,0 10 – 1,8-2,0 15 – более 2,8

24

4. Континуализация или замена дискретного картографического изображения, непрерывным. Такая замена ведет к полной трансформации изображения на карте, к изменению концепции картографирования, к введению такого нового понятия, как "поле". Разница, между дискретным и непрерывным изображением выражается в том, что в дискретной форме картографируются абсолютные показатели, а в непрерывной - относительные. Причем обязательно используется способ изолиний. Полученные изолинейные производные карты получили название карт полей 5. Дискретизация или перевод непрерывного изображения в дискретную форму, т.е. это преобразование - есть, обратное процессу континуализации. 6. Разложение картографического изображения на составляющие части: фоновую и остаточную. В отличие от других пре образований, это преобразование дает в итоге не одну, а сразу несколько карт фоновой поверхности (отражающую главные, наиболее крупные черты структуры) и карту остаточной поверхности (показывающую размещение аномалий, отклонений, второстепенных деталей) - рис.10.. На карте показано почвенно-агрономическое районирование. Исходя из 6-го вида преобразования, мы можем получить: а) почвенную карту б) агрономическую карту в) карту рельефа г) карту гидрографической сети и т.д. 3.2. Изучение динамики явлений Для изучения вопросов динамики развития явлений, т.е. изучения характера происходящих изменений во времени и в пространстве, используют разновременные карты. К разновременным картам относятся карты, созданные в разное время, т.е. фиксирующие состояние одного и того же явления в разные моменты времени. Разновременные карты - это серия карт, в которых одна карта отражает состояние явления в конкретный момент времени (t1), а другая в следующий момент (t2), третья – в третий момент (t3) и т.д. Сопоставляя эти карты между собой, выявляют (устанавливают) характер произошедших изменений, за фиксируемый период ( t1-2 = t2-t1 или t1-3 = t3 -t1) и оценить картометрически величину этих изменений. Вместе с этим, устанавливается направленность процесса (явления), а также тенденция дальнейшего его развития и эволюция.

25

Рис. 8. Современная и потенциальная опасность эрозии и дефляции почв Эрозионно-опасные земли: 1 – до 5%, 2 – 6-20%, 3 – 21-40%, 4 – 41-60%, 5 – 61-80%, 6 – более 80%. Смытые земли: 7 – до 20%, 8 – 21-40%, 9 – более 40%. Степень дефляционной опасности: 10 – слабая степень, 11 – средняя, 12 – сильная.

26

Рис. 9. Дефляционно-эрозионное районирование Приморского края.

27

Рис.10.Вид преобразования картографического материала: «Разложение картографического изображения на фоновую и остаточную составляющие»

28

К таким картам относятся, например, карты, составленные в разные исторические эпохи. Они, естественно, существенно отличаются по точности отображения объекта (явления), по способу изображения, по системе мер и т.п., но в общем дают представления о произошедших изменениях.

Рис.11. Картограммы кислотности, доз извести, удобрений. Многие современные, разновременные карты, отражают происходящие явления и за более короткие отрезки времени (сутки, недели, месяцы и т.д.). Примером таких карт являются гидро-климатические, погодные и т.д. Разновременные карты, для отображения одного явления (динамики развития объекта), создаются по единым научным методическим принципам, в одном и том же масштабе, на однотипной топографической основе, с единой легендой или условными обозначениями. Разница состоит в том, что они обладают разным объемом информации. Наиболее выразительными разновременными картами являются оперативные карты, отражающие быстро изменяющиеся природные явления.

29

Примером может служить картограмма содержания питательных веществ в почвах определенной территории (рис.11). В ряду разновременных карт стоят карты-реконструкции прошлых этапов в развитии природы. К ним принадлежат палеогеографические, палеотектонические, палеоклиматические карты и др. По картам, позволяющим провести реконструкцию прошлой географической обстановки, прослеживают изменение облика палеоматериков и океанов, состояние земельных угодий, эволюцию ландшафтов, почвенного и растительного покровов и т.п. Разновременные картографические реконструкции не только восстанавливают прошлое, но и дают возможность составлять прогнозы на развитие в будущем. Например, с помощью карт моделируют состояние ландшафтов спустя 10 или 20 лет после сооружения крупного водохранилища.

Рис.12. Реконструкция движения Аляски относительно Евразии. По картам, позволяющим провести реконструкцию прошлой географической обстановки, прослеживают изменение облика палеоматериков и океанов, состояние земельных угодий, эволюцию ландшафтов, почвенного и растительного покрова и т.п.

30

Разновременные картографические реконструкции не только восстанавливают прошлое, но и дают возможность составлять прогнозы на развитие в будущем. Например, с помощью карт моделируют состояние ландшафтов спустя 10 или 20 лет после сооружения крупного водохранилища. По разновременным картам изучают изменения явлений, протекающих при разных скоростях движения (медленных, быстрых, скачкообразных, эпизодических, периодических и т.д.). К медленным движениям относятся такие, как тектонические явления, вековые перемещения береговых линий морей или озер, блуждание русел рек и т.п. (рис. 12,13). Наиболее яркими современными примерами являются процессы смещения Аляски относительно материка Евразии. Таким же примером служит процесс смещение русла реки Миссисипи в ее низовьях.

31

Рис.13. Смещение русла в нижнем течении реки Миссури. К быстро меняющимся явлениям относятся, например, смена синоптической обстановки (колебания температуры, давления, скорости и направления ветра), овражные процессы, наводнения и т.п.

32

Эпизодические и скачкообразные изменения также могут быть изучены при помощи сравнения разновременных карт. Например, возникновение вырубок на месте лесов, пашен на месте залежей, образование водохранилищ. Эти изменения связаны с замещением одного явления другим. Все замещения сегодня связаны в основном с хозяйственной деятельностью человека. Но имеются примеры и естественных скачкообразных изменений, например, катастрофические события, возникшие вследствие землетрясений, оползней, обвалов, лавин, тайфунов. Глава 4. ГЕОИЗОБРАЖЕНИЯ ГРАФИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ПЛАНЕТЫ Геоизображение или географическое изображение – это любая пространственно-временная, масштабная, генерализованная модель земных ( или планетарных) объектов (или процессов), представленная в графической, образной, форме. Выделяют 3 класса геоизображений: 1. Плоские или двумерные геоизображения. 2. Объемные или трехмерные геоизображения. 3. Динамические трех- и четырехмерные геоизображения. 4.1.Плоские геоизображения. Этот класс геоизображений наиболее обширный и разнообразный. Он включает следующие виды геоизображений: -картографические, -фотографические, -телевизионные, -сканерные, -локационные, - машинно-графические и дисплейные. Коротко охарактеризуем названные виды. Картографические геоизображения - это уменьшенные, генерализванные, условно-знаковые изображения Земли. К ним относятся карты, планы, атласы, карты-траноранты, карты на микрофишах, анаморфированные карты Поясним понятия, скрывающиеся за упомянутыми названиями: -планы - схематические изображения небольших участков территории,

33

-атласы - систематизированные собрания карт, -карты-траноранты - карты, отпечатанные полиграфическим способом на прозрачной пленке; предназначены для проектирования на экран с большим увеличением, -карты на микрофишах – это миниатюрные фотокопии карт для хранения информации -анаморфированные карты - это особые, топологически преобразованные карты-картоиды; отличаются от обычных карт тем, что они остаются произвольными построениями (рис. 14).

Рис.14. Анаморфированные изображения стран Мира по численности населения. Фотографические геоизображения - это уменьшенные, наглядные образные копии земных и планетарных объектов, получаемые посредством по кадровой регистрации на светочувствительных материалах. Снимки получают разными способами: аэрофотосъемка, фотосъемка из космоса с

34

применением более сложных фотографических систем, подводные съемки, наземные фотосъемки теодолитом Телевизионные геоизображения - это телевизионные снимки, фильмы, панорамы, в виде наглядных образных копий реальных объектов. Сканерные геоизображения (сканирование – перемещение луча) это изображения снимков, вырезок из карт в виде полос, представляющие собою уменьшенные копии реальных объектов. Получают их путем поэлементной и построчной регистрации за счет собственного или отраженного излучения.. Например, съемка с самолета (или спутника) поверхности Земли в виде непрерывной широкой ленты или полосы. Для обширных территорий создаются монтажи снимков, фотокарт или особые сканированные "фотопортреты". Локационные геоизображения (локация - обнаружение объекта за счет получения отраженного луча от него), получают со спутников и самолетов радиолокационным методом. Изображения, получаемые в водной среде, получили название гидролокационные. Радиолокационные съемки обладает преимуществом перед сканерными, так как радиоволны имеют большую длину, чем световые, благодаря чему проходят через облачность и туман, почти не поглощаясь в них. С помощью этого вида изображения удалось пробиться сквозь мощный облачный слой Венеры и рассмотреть ее рельеф. Машиннографические и дисплейные геоизображения – это карты или снимки, конструируемые с помощью автоматических графопостроителей и дисплеев в векторном или растровом форматах. 4.2.Объемные геоизображения. Второй класс геоизображений составляют объемные трехмерные модели. Они отличаются значительным разнообразием и моделируют не только реальные, но и абстрактные объекты. К ним относятся: -стереоскопические модели,; -блоковые геоизображения -голографические геоизображения Стереоскопические геоизображения (стерео – объемный, скопио – смотреть) это объемная модель объекта. Получают ее разными способами. Один из них - при помощи нескольких разноцветных слайдов, проецируемых на один экран, через цветные фильтры.

35

Компьютерные технологии позволяют воспроизводить карты и снимки на дисплеях, как растровые модели. Примером такой модели являются объемные цветные открытки, используемые в быту. Простейшим прибором, с помощью которого получают стереоскопический эффект, является стереоскоп. Более сложные устройства (стереометры, стереопроекторы, стереоматы) позволяют видеть объемное изображение, и выполнять к нему высокоточные измерения, проводить дешифрирование и рисовку рельефа. Таким способом можно изготовить изолинейные карты, карты с отмывкой, или с совмещением нескольких явлений. Например, карта земной поверхности и атмосферных процессов над ней. Блоковые геоизображения применяются для отображения геологического строения верхней части земной коры. Для этого используют простейшую форму объемной модели, в виде комплекта карт поверхности, включающих систему опорных, вертикальных, стратиграфических разрезов. Иногда включают и погоризонтные срезы с различных глубин. При этом способе изображения, масштаб не искажается ни в каких направлениях, что является важным преимуществом для данного вида исследований. К этому же виду геоизображения отнесены блок-диаграммы, в виде плоских трехмерных картографических рисунков, совмещающих перспективное изображение поверхности с продольным и поперечным вертикальными разрезами (рис. 15). Чаще всего они показывают (как в нашем примере) рельеф территории совместно с геологическими или геологогеоморфологическими профилями.

Рис. 15. Блок-диаграммы, построенные в разных проекциях: А – аксонометрическая, Б – перспективная, с одной точкой, В – перспективная, с двумя точками, Г – перспективная в виде серии профилей.

36

Есть и такие способы изображения, которые дают представление о соотношении таких объектов, как рельеф, ландшафт и почвы. Климатические карты совмещают изображения барических поверхностей, вертикальной температурной стратификации, ветров на разных высотных уровнях и т.п. Голографические геоизображения - интерференционные картины объектов, получаемые путем пространственной регистрации структуры световой волны. Для получения голограммы используют два когерентных пучка света. Источником когерентного света является лазер, при помощи которого получают световую копию объекта. Голограмма отличается от фотоснимка тем, что в отличие от снимка, на ней регистрируется еще и распределение ее фазы, относительно световой волны. Голографическое изображение создает полную иллюзию объемности объекта, который по внешнему виду неотличим от оригинала. 4.3.Динамические геоизображения В традиционной картографии, и современном геоинформационном картографировании, известно немало способов отображения динамики явлений и процессов. Все их многообразие можно сгруппировать в пять видов: -показ динамики явления (процесса) на одной карте; для этого и используются разнообразные условные знаки: стрелки и ленты движения, диаграммы, изолинии скоростей изменения явлений; -показ динамики явления (процесса) с помощью информации, полученной в разные периоды времени, в виде серии карт, снимков, блокдиаграмм, например, помесячные карты гидроклиматических показателей; -отражение на карте не самих изменений состояния явления, а лишь результат происшедших изменений; например, величина перемещения береговой линии реки, моря, ледника, или границы подтопления территории после строительства водохранилища; -анимационные геоизображения на электронной карте смеща ющихся знаков, в виде движущихся карт и картографических фильмов; -изменение угла наблюдения над картой или снимком (ракурса или угла зрения), имитирующее "полет" или "облет» территории. Анимации или мультипликационные геоизображения - это фильмы, состоящие из серии тематических и пространственно связанных кадров, отображающих последовательные состояния (динамические фазы) явлений и процессов. Анимации могут состоять из серии электронных карт или

37

разновременных снимков, быть плоскими или стереоскопическими, отражать реальные объекты и абстрактные модели.

Рис.16. Динамическая серия карт, представленная в виде диафильма. Отображает заболеваемость населения малярией в Индии в 1965-76 годах. Частным случаем анимации можно считать многовременные снимки, диафильмы, слайд-фильмы. На рис.16 показан пример диафильма, составленного из 12 карт-кадров, характеризующих динамику распространения заболеваемости населения малярией в Индии за период с 1965 по 1976 гг. В 70-х годах прошлого столетия были созданы языки программирования, специально ориентированные на анимацию (BEFLIX, ANIMA II). С помощью этих программ создаются ЭВМ-фильмы: движение водных масс, морских течений. В 80-е годы XX столетия создана дисплейная анимация. С ее помощью показывают движение атмосферных вихрей, выпадение осадков и др. Ми-

38

гающие картографические знаки фиксируют внимание зрителей на районах развития опасных и катастрофических природных явлений. Кинематографические геоизображения (фотографические, телевизионные, сканерные, стереоскопические и др. фильмы), полученные путем непрерывной регистрации какого-либо процесса или явления, позволяют проследить его динамику, эволюцию, траекторию изменения во времени и в пространстве. Глава 5. МЕТОДЫ КАРТОГРАФИРОВАНИЯ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА Почвенный покров отображается в виде почвенных карт, которые выполняются методом почвенного картографирования. Для этого необходимо владеть этим методом. Однако, составление почвенной карты методом почвенного картографирования преследует, прежде всего, познание как теоретических, так и практических задач. В области теории почвенные карты дают возможность выявить и раскрыть общие закономерности пространственного распределения почв, особенности взаимосвязей почв с факторами почвообразования (рельефом, растительностью и т. д.), генезис и эволюцию почв. Для практики, почвенные карты являются основой для агропроизводственной оценки почв, для разработки конкретных мероприятий по поднятию их плодородия, охране и наиболее эффективному использованию. Каждая конкретная цель исследования (будь то теоретическая или практическая) - почвенного картографирования, выполняется по программе, обеспечивающей заполнение почвенной карты информацией, отвечающей на вопросы поставленных целей. Информативность карты зависит также от ее масштаба.. 5.1. Виды почвенных съемок В практике картографических исследований существует несколько видов съемок, из которых каждая имеет свое целевое назначение и свои методы исследования. Каждый вид картографических съемок характеризуется своими требованиями к объему и характеру отображаемой информации. Прежде всего, это относится к масштабу карты, так он, в первую очередь, определяет возможный объем вложения в карту информации.

39

Поэтому карты вообще, и почвенные, в частности, бывают разно масштабными: -детальные - имеют масштаб от 1:200 до 1:2000 -крупномасштабные - от 1:5000 до 1:50 000 -среднемасштабные - от 1:100 000 до 1:200 000 -мелкомасштабные - от 1:300 000 до 1:1000 000. Карты мельче 1:1000 000 относятся к обзорным картам. Карты мелкого масштаба составляются на территории крупных административных подразделений - республика, область, край. На мелкомасштабных картах отображают, главным образом, общие географические закономерности структуры почвенного покрова в пространстве, а также таксономические единицы на уровне типов, подтипов. Карты среднего масштаба составляются в основном на территории административных районов, небольших по площади областей, а также при первичном обследовании территории. Для карт среднего масштаба степень информативности повышается. На таких картах схематически отображаются все таксономические уровни. Карты среднего масштаба можно использовать как основу для районирования почвенного покрова территории. Карты крупного масштаба наиболее употребительны в практике. Поэтому их составляют на землепользования отдельных хозяйств. Такие карты содержат наибольшую информацию о характере почвенного покрова. Их содержание позволяет раскрыть вопросы генезиса почв, их сопряженность в ландшафте, топографические закономерности, выявить и научно обосновать структуру почвенного покрова. Детальные карты составляются выборочно на ограниченные территории (опытные станции, сортоиспытательные участки, лесопитомники, плодопитомники). Основным, необходимым научным документом, на базе которого возможно осуществить количественную и качественную оценку земельных фондов, а также разработать системы практических мероприятий по повышению плодородия почв, является крупномасштабная почвенная карта. Крупномасштабная почвенная карта позволяет получить следующую информацию о почвах: 1.характер земельных фондов, на основании чего провести их инвентаризацию; 2. особенности внутрихозяйственной организации территории (размещение севооборотов, многолетних насаждений); 3.материалы для разработки системы мероприятий по химизации почв; 4.обоснование для разработки системы мероприятий по орошению и осушению земель;

40

5.обоснование для разработки системы мероприятий по защите почв от водной и ветровой эрозии; 6.обоснование для разработки системы мероприятий по рекультивации земель; 7.обоснование для разработки системы мероприятий по охране почв от загрязнений. Все эти вопросы могут быть разрешены только на основе хорошего знания особенностей почвенного покрова, его структуры и свойств почв. Эту информацию содержат почвенные карты, особенно карты крупного масштаба. 5.2. Техника полевой почвенной съемки Одним из важнейших способов изучения почвенного покрова являются полевые почвенные исследования. Они позволяют изучить состав и свойства, отнести различные почвы к таксономическим уровням (типы, подтипы и т.д.), выявить особенности структуры почвенного покрова. Рассмотрим технику полевой почвенной съемки. В полевых условиях, главным методом диагностирования почв является морфологический. Для этого, на типичных формах рельефа, под типичной растительностью, выкапываются почвенные разрезы, в которых и изучается их морфология. Почвенные разрезы бывают трех видов: -основные (полный разрез), -полуямы и -прикопки . Основные разрезы закладываются на наиболее типичных элементах рельефа. Глубина почвенного разреза обуславливается глубиной залегания материнской, почвообразующей породы. Она обычно колеблется в пределах 1,5-2,5 м. Почвенные полуямы закладывают на таких элементах рельефа, где предположительно можно ожидать некоторое изменение в характере почвенного покрова. Глубина их составляет 75-150 см. . Если морфологические признаки почвы, вскрытой полуямой, не имеют существенных отличий от почвы основного разреза, то она включается в площадь почв, характерных для основного разреза. Если же полуямой вскрываются какие-либо существенные отличия в строении почвенного профиля (смыв горизонта А, изменение гранулометрического состава), то эта полуяма углубляется до основного (полного) разреза, и становится опорным для выделения нового почвенного контура.

41

Разрезами и полуямами определяется тип почвы. Прикопки служат "щупальцами" для почвоведа, помогая выявлять границы почвенных контуров. Прикопками вскрываются лишь верхние горизонты почв. Они дают возможность судить о мощности гумусового горизонта, о степени оподзоленности, эродированности, поверхностной оглеенности, окультуренности почв и т.д. Места описанных почвоведом почвенных разрезов, полуям и прикопок, фиксируют на топографической карте. Для этого делают обязательную привязку к отмеченным на карте предметам (ориентирам). Кроме морфологического описания почв, при необходимости берут образцы почв на анализ. 5.3

Методы составления почвенной карты

Почвенная карта составляется на топографической основе, масштаба, соответствующего поставленной задачи. Кроме топографической основы, почвовед при картографировании использует классификации почв. составленные для данной территории.. Кроме этого, он должен предварительно, по литературным источникам, изучить физико-географические условия изучаемого региона. В соответствии с поставленными задачами исследования, почвовед должен иметь полное представление о характере информации, которую следует вложить в составляемую почвенную карту. А для этого необходимо составить перечень условных знаков (основу легенды карты), при помощи которых будет записываться на карте полученная информация. Вся система условных обозначений (знаков) называется легендой карты, которую и должен составить почвовед перед проведением полевых работ. В процессе проведения работ по картированию почвенного покрова, легенда может уточняться. У условных обозначений можно изменять форму, размеры (уменьшать или увеличивать), добавлять другие знаки или уменьшать имеющиеся. Напоминаем, что основным условием для составления почвенной карты, предъявляется непреложное требование – иметь комплект следующих документов: -топографическую основу масштаба; соответствующего поставленной задачи исследования; -классификацию почв региона исследований; -легенду (систему условных знаков - обозначений информации, вкладываемой в карту).

42

Рассмотрим коротко вопросы классификации почв и легенды к карте. Вопросы о топографической основе рассмотрены выше. 5.3.1. Классификация почв. Классификация почв представляет собою систему таксономических единиц, образующих иерархию, или структурную организацию соподчиненности различных таксономических уровней (тип. подтип род и т.д.) Таксон или таксономическая (систематическая) единица - есть уровень статуса конкретной почвы в системе иерархии всего перечня почв, встречаемых на данной территории. Для почвенных карт разного масштаба, что обусловлено размерами территории и задачами исследования, используют разные таксономические уровни. Для классификации почвенного покрова суши используют самые высокие уровни: группы, подгруппы, классы, подклассы, типы. Для крупномасштабных почвенных карт обычно используют таксономические уровни, начиная с типа почв и ниже. Для детальных почвенных карт, составляемых для небольших территорий, используют и самые низкие уровни: виды, разновидности. Почвенная классификация, используемая для составления почвенной карты должна содержать следующую информацию: -номенклатуру (названия) почв, встречающиеся на территории, для которой составляется почвенная карта; -приуроченность почв, разных таксономических уровней, к элементам рельефа (если используется геоморфологический принцип составленной классификации); Почвы, отнесенные к одному таксономическому уровню, объединяются в единый контур, который наносится на топографическую основу, что и превращает ее в почвенную карту. Совокупность почвенных контуров отражает не только характер почвенного покрова, но и его структуру. Коротко о понятиях Тип почв - большая группа почв, характеризующаяся общими морфологическими признаками, общими свойствами, составом и общим процессом почвообразования. Все типы почв разделяются на три большие группы: -зональные, -интрозональные, -азональные.

43

Зональные почвы – почвы, формирующиеся в условиях определенной климатической зоны и занимающие ее большую часть. Основные зональные типы почв: -подзолистые, -серые лесные, -бурые лесные, -черноземы, -каштановые, -сероземы, -красноземы и т.д. Интрозональные почвы формируются в различных зонах (космополиты), и прошли иной путь развития, отличный от зонального. Основные группы интрозональных почв: -гидроморфные, -засоленные, -мерзлотные. Азональные почвы или неполно развитые, у которых процесс почвообразования носит пульсирующий (прерывистый) характер, вследствие обновления минеральной (верхней) части почвенного профиля, за счет перекрытия его свежими аллювиальными отложениями, вулканогенными пеплопадами и т.п. К числу азональных почв относятся также эродированные почвы, у которых верхняя часть профиля смыта, и на оставшихся горизонтах заново начинается гумусообразование – основной процесс почвообразования.

Подтип почвы - почва, входящая в состав типа почв, но вследствие изменения экологических условий, на основной (типовой) процесс почвообразования, наложился вторичный процесс: -оподзоливание (чернозем оподзоленный), -оглеение (подзолистая оглеенная), -лессивирование и т.п. Род почвы – это почвы, относящиеся к определенному подтипу (в составе типа), но отличающиеся между собою или характером почвообразующей породы, или по составу и положению грунтовых вод, или по другим признакам. Вид почвы - группа почв в пределах рода, отличающаяся по степени развития процесса почвообразования (сильно-оподзоленные, среднеоподзоленные, слабоподзолистые; маломощные, средне-, мощные и сверхмощные черноземы). подвид почвы - группа почв, в пределах вида, для которых характерна резкая степень развития сопутствующего процесса (в пределах среднемощного малогумусного чернозема подвиды слабо-, средне- и сильно солонцеватых почв).

44

разновидность почвы - группы почв, в пределах вида или подвида, различающиеся по гранулометрическому составу верхних горизонтов (легкосуглинистые, среднесуглинистые, супесчаные, глинистые, песчаные). разряд почвы - группы почв, образующихся на однотипных породах (на лессах, морене, аллювии, граните, известняке, базальте и т.д.). подразряд почвы - группы почв, различающихся по степени сельскохозяйственного освоения или степени эродированности (слабо-, средне-, сильносмытая почва; слабо-, средне-, сильноокультуренная почва). Пример полного наименования: Чернозем (тип), чернозем типичный (подтип) умеренно промерзающий (род), глубоко вскипающий (род) среднегумусный среднемощный (вид) слабосолонцеватый (подвид) тяжелосуглинистый (разновидность) на лессе (разряд) слабосмытый (подразряд). Чем крупнее будет принятый к исследованию масштаб почвенной карты, тем полнее будут выявлены компоненты почвенного покрова и закономерности их топографического размещения. Условно принято считать, что наименьшим почвенным контуром, подлежащим выделению на почвенной карте, является площадь в 0,25 га на местности. При этом используются в основном такие условные знаки: -основной разрез обозначается на карте квадратом, -полуяма - кружком, -прикопка - равносторонним треугольником, обращенным вершиной вниз. Особые требования предъявляются к почвоведу при нанесении границ почвенных контуров на картографическую основу. Это связано с тем, что почвы разных таксономических уровней, в пространстве сменяют одна другую постепенного, без резких переходов (границ). Поэтому установить точную границу контура почвы, относящейся к одному таксономическому уровню, крайне сложно. Границы почвенных контуров устанавливают при помощи довольно большого количества прикопок, закладываемых между основными разрезами или полуямами. Каждый контур получает свою индексировку, в соответствии с систематическим списком почв и разработанной легендой к почвенной карте. 5.3.2. Разработка легенды При создании почвенной карты, ответственным этапом работ является разработка легенды.

45

Легенда должна быть краткой, лаконичной и, в то же время, отражать всю полноту научных знаний о почвах к моменту составления карты. Легенда составляется на основе систематического списка почв региона.. При этом, необходимо его уточнить по состояню на период проведения работ. Необходимо также сверить и уточнить названия почв, их классификационное (таксономическое) соподчинение. Форма легенды почвенной карты: Цвет

Индекс почвы

Название почвы

Гранулометрический состав

Светлокоричневый Коричневый Бордовый

БЛ1

Бурая лесная Легкосуглималомощная нистая

БЛ2

Светлозеленая Зеленая

ЛБ2

Желтая

ЛБ2оп

Бурая лесная среднемощная Бурая лесная оподзоленная среднемощная Лугово-бурая среднемощная Лугово-бурая мощная Лугово-бурая оподзоленная среднемощная Луговая глеевая среднемощная Луговая глеевая мощная

БЛ2оп

ЛБ3

Бирюзо- Л2 вый ТемноЛ3 бирюзовый Голубой ЛТ1 Синий

ЛТ2

Фиолетовый

Т1

Торфянистоперегнойноглеевая Торфяноглеевые

Подстилающая порода

рН

Элювий гранита

5,4

ЛегкосуглиЭлювий гранита нистая Тяжелосуглин Элювий гранита истая

5,4

Тяжелосуглин истая Тяжелый суглинок Тяжелый суглинок

Делювиальные отложения Делювиальные отложения Делювиальные отложения

5,0

Тяжелый суглинок

Озерноаллювиальные отложения Озерноаллювиальные отложения Озерноаллювиальные отложения Озерноаллювиальные отложения Озерноаллювиальные отложения

4,5

Глина средняя Глина тяжелая Глина тяжелая

Торфяник ма- Глина тяжелая ломощный

5,4

5,7 4,8

4,5 4,1 4,0 З,6

В легенде почвы должны располагаться строго в соответствии с таксономической иерархией, и с разделением на группы зональных, интрозо-

46

нальных и азональных почв. В районах с сильно расчлененным рельефом применяется и геоморфологический принцип разделения почв на группы, приуроченные к различным формам рельефа. - -почвы равнин, - -горные почвы - -почвы низких увалов и водоразделов, - -почвы речных долин и низких побережий, - почвы тектонических впадин и т.д. - В состав легенды также вносятся знаки, отражающие: - - гранулометрический состав почв, - и характер почвообразующих пород. Особенностью почвенного покрова является его неоднородность в пространстве, что получило название как структура почвенного покрова. Проявляется структура почвенного покрова в его комплексности, что обязательно должно найти отражение на почвенной карте. Однако степень выраженности комплексности почвенного покрова на карте зависит от ее масштаба. Поэтому, для каждого масштаба почвенной карты, применяются различные условные обозначения, отражающие (отображающие) характер комплексности почвенного покрова. На детальных по масштабу картах, комплексность почвенного покрова может быть отображена контурами. На мелких по масштабу почвенных картах комплексность отображается условными знаками внутри почвенных контуров, в виде обозначений: БЛ (бурая лесная)+80% + БП (буроподзолистая) 20%, или ЛБ (лугово-бурая) 60% + Л (луговая) 40% Глава VI СОСТАВЛЕНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ КАРТОГРАММ И СПЕЦИАЛЬНЫХ ПОЧВЕННЫХ КАРТ 6.1.Составление картограмм Для сельскохозяйственного производства принято составлять в большей степени не почвенные карты, а картограммы. Картограммы, как правило, дополняют или вносят разъяснения в почвенную карту. Для оценки уровня плодородия почв, состояния их отдельных свойств, составляют агрохимические картограммы. Картограммы обычно отражают какой-то один показатель: -кислотность почв, -обеспеченность почв доступными соединениями фосфора, -обеспеченность почв доступными соединениями калия,

47

-обеспеченность почв гумусом и т.д. Картограммы составляют по данным массовых (большого количества) анализов, проведенных или на смешанных, или индивидуальных образцах. Смешанные образцы представляют собою смесь индивидуальных, и дают средние количественные показания. Для получения картограммы, на топографической основе отмечают точки, где брали почвенные образцы для анализов. Возле точек, в числителе проставляет порядковый номер образца, а в знаменателе – результат анализа в виде количества элемента (фосфор, калий в мг/кг, гумус в % и т.д.), или величины рН (кислотность). Точки с одинаковым количественным показаниям соединяют общей линией, замкнув которую, получают контур, однородный по содержанию элемента питания, или кислотности. Границы контуров проводят с учетом полей севооборотов, участков сада и т.д., а также однородности массивов в почвенном отношении. Поэтому контуры агрохимических картограмм чаще всего имеют прямоугольные очертания. На картограммах также выделяют контуры, характеризующие гранулометрический состав почв. Это необходимо для того, что в разные по гранулометрическому составу почвы, при одинаковом в них содержании NРК, требуется вносит разные дозы удобрений. Часто составляют объединенные картограммы. На них содержание одного питательного элемента (например, фосфора) показывают краской, а содержание другого элемента (например, калия) - штриховкой. Иногда объединенные картограммы составляют по группам почв с различной обеспеченностью фосфором и калием. В этом случае вместо цифр, отражающих содержание одного из элементов, записывают номер группы. В этом случае, такое обозначение обязательно должно значится в легенде, т.е. условных знаках. 6.2. Применение картограмм Почвенные карты, и составленные на их основе картограммы, позволяют наиболее эффективно использовать удобрения под конкретные культуры, с учетом особенностей почвенного покрова каждого участка, каждого поля севооборота. При внесении азотных удобрений, большое значение имеет учет степени гумусированности почв, их структурности и гранулометрического состава. В почвах легкого гранулометрического состава, бедных органическим веществом, слабее развиты процессы нитрификации, чем в почвах хорошо гумусированных и оструктуренных. Поэтому на легкосуглинистых

48

и супесчаных почвах, сельскохозяйственные растения наиболее отзывчивы на азотные удобрения. При оценке внесения в почвы фосфорных удобрений, наряду с почвенной картой, используют картограмму содержания подвижных форм фосфатов. На участках, с повышенным содержанием подвижной фосфорной кислоты, можно снизить дозы вносимых фосфатов и при необходимости ограничиться рядковым удобрением. Следует иметь в виду, что при расчете доз фосфорных удобрений, необходимо учитывать кислотность почв, так как некоторые формы фосфорных удобрений (суперфосфат) сами подкисляют почву. Поэтому, на кислых почвах наиболее эффективна фосфоритная мука. При расчетах доз вносимых калийных удобрений, необходимо учитывать и гранулометрический состав почв, в связи с тем, что песчаные и супесчаные почвы требуют больше калия, чем почвы тяжелого гранулометрического состава. Картограммы кислотности почв используются для расчета доз извести при известковании почв, и для выбора форм удобрений (физиологически кислые, нейтральные или щелочные). Расчет доз извести ведется по формуле: Д = рН/х , где Д - норма СаСО3 в т/га; рН – интервал величины рН от исходного состояния, до планируемой величины; х - норматив сдвига величины рН на 1 т СаСО3 составляет величину рН=0,3 - 0,7. Например, величина рН почвы=4.4. Для картофеля оптимальной величиной считается рН=5.5. Отсюда вытекает, что увеличение величины рН составляет 1,1 (5.5 - 4.4). Величину норматива сдвига (х) принимаем за 0.4. Подставляем полученные значения в формулу, получаем: Д=1.1/0.4=2,4 т/га. 6.3

Использование почвенных карт при выборе приемов обработки почв

Почвенная карта позволяет наметить рациональные приемы обработки почв, с учетом таких характеристик почв, как гранулометрический состав, степень окультуренности, мощность и свойства гумусового горизонта, особенности рельефа. Эти характеристики почв, и в первую очередь пахотного горизонта, дают возможность выбрать наиболее эффективные приемы их обработки. Сюда входят вопросы увеличение мощности пахотного горизонта, дозы

49

внесения удобрений, как органических, так и минеральных, дозы извести для известкования, промывка засоленных почв и т.д. ГЛАВА VII

ПОЧВЕННО-МЕЛИОРАТИВНАЯ СЪЕМКА 7.1. Исследования почвенного покрова, на землях, подлежащих осушению Осушают обычно избыточно увлажненные почвы. Путем осушительных мелиораций решают несколько задач: -вовлечь осушенные почвы их в сельскохозяйственное производство, -зарегулировать гидрологический режим территории (участка, бассейна, региона). Для определения целей и целесообразности проведения мелиорации, и способов (методов) решения этих задач необходимо провести специализированные почвенные исследования. В их программу входят работы по изучению -природных условий формирования почв, -гидрогеологические, -ботанические, -культуртехнические. Одновременно нужно изучать водно-физические свойства почв, водный баланс и газовую фазу почвы. Основные задачи, решаемые при изысканиях состоят в следующем: -выяснение причин и характера заболачивания территории. -изучение характера почвенного покрова, его структуры, состава и свойств. -изучение растительного покрова, его продуктивности и хозяйственной ценности. -прогнозирование положительных и отрицательных последствий осушительный мелиораций. -разработка системы гидромелиоративных, агромелиоративных и агротехнических мероприятий по повышению плодородия избыточно увлажненных почв. -разработка систем культуртехнического порядка с целью подготовки территории к сельскохозяйственному освоению (удаление кустарника, раскорчевка пней, срезка кочек, выборка камней и т.д.). Почвенная съемка при почвенно-мелиоративных изысканиях носит двух стадийный характер.

50

На первой стадии выявляются площади земельных массивов, нуждающиеся в проведении осушительных мелиораций. На второй фазе составляются крупномасштабные и детальные почвенные карты. При почвенно-мелиоративных изысканиях (согласно "Инструкции по почвенным изысканиям для мелиоративного и водохозяйственного строительства"), выделяют три категории сложности: I категория. К ней относятся районы с однородным почвенным и растительным покровом занимают не более 15% площади, а болота и заболоченные земли занимают не более 5% территории. II категория. К ней относятся районы с разнообразными почвообразующими породами, изменчивым растительным и почвенным покровом и занимают они не более 30% территории, а болота и заболоченные участки занимают не более 15% площади. III категория. К ней относятся районы с сильным развитием комплексности почвенного и растительного покрова, а также с распространением скальных, галечных и щебнистых грунтов, а также поймы рек, плавни и дельты, засоленные земли. Заболоченные участки и болота занимают более 15%. В процессе полевой работы заложение почвенных разрезов, полуям и прикопок сопровождается зондированием скважинами. Почвенные выработки закладываются в соответствии с категориями сложности. Например, если работа проводится на топографической основе масштаба 1: 5000: при I категории нужно заложить 8 выработок, при II категории – 12 выработок, при III категории - 15. Дополнительно, кроме выработок, с помощью зондировочных буров закладывают скважины глубиной 2-3 м из расчета 1 скважина на 1-3 га. Это при условии, что гранулометрический состав почв и материнские породы неоднородны в пределах двухметровой толщи. В процессе проведения полевых работ изучают характер увлажнения, уровень грунтовых вод, тип торфяных залежей, нуждаемость в мелиоративных мероприятиях. Группируя почвы по общности причин заболачивания, выделяют участки, близкие по методам мелиорации, плодородию и свойствам, определяющим способы осушения. Такая группировка создает основу для выделения на изученной территории отдельных мелиоративных районов (по Зайдельману, 1976).

51

7.2. Почвенно-мелиоративная съемка, в целях орошения При решении вопроса, о необходимости проведения оросительных мелиораций, также проводят специализированные исследования. Они включают комплекс вопросов, подобных тем, что и при изучении необходимости проведения осушительных мелиораций. Почвенно-мелиоративные исследования, как и обычные почвеннокартографические работы, состоят из трех этапов: -подготовительного, -полевого и -камерального. В подготовительный период проводится подбор необходимого для проведения полевых работ оборудования (почвенные буры, походная лаборатория, аппаратура для изучения газового режима), плановокартографическая основа. Полевой период проведения почвенно-картографических работ включает три этапа: 1. рекогносцировочный 2.почвенная обзорная съемка 3.детальная съемка на "ключах". На первом этапе (рекогносцировочном), почвенные карты составляются в масштабе 1:100 000. Для этого, на самых типичных элементах рельефа закладываются основные почвенные разрезы, глубиной не менее 2 м. На этих же точках производят гидрогеологические, инженерно-геологические (установка уровня грунтовых вод, взятие проб воды на качественный состав и степень минерализации, выявление наличия засоленных горизонтов и характера новообразований и включений) и геоботанические работы. При необходимости, организуются полу стационарных наблюдения за динамикой водного и солевого режимов почв. На втором этапе проводится крупномасштабная съемка. Она преследует цель - выявить массивы земель, нуждающиеся в орошении. На третьем этапе проводят детальную почвенную съемку на "ключах", Для этого выбирают типовые (ключевые) участки, на которых изучают водно-физические свойства почв и проводят наблюдения за динамикой водно-солевого баланса, окислительно-восстановительных свойств и газовым режимом. Детальную почвенную карту составляют в границах проектируемого к орошению участка. Масштаб детальной почвенной съемки составляет от 1:10 000 до 1:5000. Это определяется размерами будущего орошаемого массива.

52

На детальной почвенной карте каждый выделенный на карте контур (размером до 1 см2) должен быть обоснован глубоким разрезом или полуямой. Количество разрезов, из которых взяты почвенные образцы для анализов, должны составлять 5% от общего числа основных разрезов. При необходимости, проводят и солевую съемку в пределах участков засоленных почв. Крупномасштабная почвенная карта, в сочетании с данными солевой съемки, а также гидрогеологическими и инженерно-геологическими картами, является основой для составления почвенно-мелиоративной карты. В условных обозначениях почвенно-мелиоративной карты должны отражаться (помимо обозначений обычной почвенной карты) мелиоративные особенности каждого выделенного почвенного контура, с указанием степени пригодности его к орошению и потребности в оросительных мелиорациях. В легенде к этой карте показать почвенно геоморфологические районы. Завершаются работы камеральным периодом, включающим карту (рис.17), результаты аналитических работ, характеризующих физические, химические, агрохимические свойства почв, а также данные о структуре и микроструктуре почв. В заключительную информацию входят данные и о содержании подвижных форм азота, фосфора, калия, общего азота и др. На основании лабораторных исследований вносятся окончательные коррективы в почвенно-мелиоративную карту..

53

Рис.17. Почвенно-мелиоративная карта (по Розанову, 1959). Глава VIII. КАРТОГРАФИЧЕСКОЕ ОТРАЖЕНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ ЭРОЗИОННЫХ ПРОЦЕССОВ И ЭРОЗИИ ПОЧВ На земной поверхности, наряду с процессом почвообразования, процессом созидания почв, протекают и разрушительные процессы. Это различные процессы денудации эрозии почв. Процесс денудации выражается в отрыве от почвы мелко землистого материала, с последующим переносом его и отложением. на различных расстояниях. Многие естественные природные процессы денудации почв протекают очень медленно. При нарушении (особенно, уничтожении) растительного покрова, создаются условия для интенсивного проявления процессов денудации. Это приводит к быстрому разрушению почвенного покрова.

54

Денудационные процессы, разрушающие верхний слой земной коры, в геологии и географии называются эрозией почв. Процесс эрозии почв охватил земли всех стран и сейчас является негативным фактором, отрицательно влияющим на все компоненты природы. Для предупреждения процесса эрозии, необходимо проводить противоэрозионные мероприятия. Для этого необходимо составлять почвенно-эрозионные карты, на которых должны быть отражены площади, пораженные процессами эрозии. 8.1. Карта потенциальной опасности развития эрозии почв Процессы развития эрозии почв, а также возможности зарождения их на не эродированных почвах, также отображают на картах. Это могут быть карты: -отражающие степень и пространство уже протекающих процессов эрозии почв, -отражающие потенциальную возможность проявления процессов эрозии почв. Карта, отражающая потенциальную опасность зарождения и развития процессов эрозии, служит для планирования и проектирования противоэрозионных мероприятий. Потенциальная опасность проявления процессов эрозии, зависит от совокупного воздействия климата, рельефа, почвенного и растительного покрова. В самом общем виде формула потенциальной опасности проявления эрозии имеет следующий вид: А= f (В, С, Д, Е), где: А - потенциальная опасность проявления процессов эрозии; В - фактор влияния климатических условий на территории региона С - фактор влияния рельефа на проявление эрозии; Д - фактор влияния почвенного покрова и подстилающих пород на проявление эрозии; Е - фактор влияния растительного покрова на сдерживание развития процессов эрозии почв. Рассмотрим кратко роль каждого из этих факторов. 8.1.1. Фактор климатических условий Первым условием возможности проявления эрозии почв является возникновение и формирование водного потока, на уклонах рельефа. При этом, обязательно учитывается возможная сила потока, способного вызывать эрозионные процессы.

55

Сток, на уклонах рельефа, может формироваться как за счет жидких осадков, так и за счет таяния снега. Поэтому необходимо учитывать режим выпадения осадков, формирующих сток. Это обусловлено тем, что роль разных, по характеру, осадков неодинакова в процессах зарождения, проявления и развития процессов эрозии почв. Дожди малой интенсивности способствуют временному структурообразованию. Дожди высокой интенсивности, наоборот, вызывают разрушение почвенных агрегатов. Небольшое количество выпавших осадков, не приводит к образованию поверхностного стока, а следовательно, и не происходит смыва почв. Большое количество выпавших осадков, особенно при высокой его интенсивности, формирует поверхностный сток, который вызывает смыв и размыв почвы. Для оценки характера режима выпадающих осадков, составляется "Карта распределения осадков и запасов воды в снеге" (рис.18).

На карту наносят данные об осадках в конкретных точках (места расположения метеостанций), и соединяя их, получают изолинии, отражающие характер распределения осадков на местности. Цифры, отражающие количество осадков проставляют непосредственно на изолиниях. В районах, где эрозия почв вызывается стоком талых вод, особое внимание уделяется сбору данных о мощности снежного покрова в период снеготаяния. Также учитываются сроки и продолжительность периода снеготаяния, которые паводки, наводнения, и зарождение процессов эрозии почв. Таблица 2Средняя повторяемость осадков по градациям толщины слоя Кол-во дней в году с осадками, разной величины (мм) Станция Лесозаводск Шкотово Турий Рог

≥0,1

≥0,5

122,2 100,5 105,1

103,2 84,0 81,7

≥1 84,8 71,8 65,1

≥5 37,6 37,1 30,9

≥10 19,4 20,5 15,9

≥20 6,2 8,1 5,9

Сумма осадков, мм

≥50 2,2 3,9 3,3

654 652 560

56

Рис.18. Распределение осадков и запасы воды в снеге.

57

Для этого составляют таблицу по запасам воды в снеге (мм) и строят подобные изолинии. Чтобы отличить их от изолиний водного потока, применяют другие условные обозначения. На рис. , показана карта распределения осадков и запасов воды в снеге на территории Приморского края. Допустим, что на территории Приморья другие факторы равнозначны, то по данным приведенной карты (по изолиниям), можно сделать вывод о наибольшем смыве почв на территории Хасанского и Лесозаводского районов. Однако, необходимо учитывать влияние всего комплекса факторов. Так, при выявлении роли климата в возможном возникновении и развитии процессов эрозии почв, нужно учитывать не только режим и характер осадков, но и температурный режим. Здесь важным показателем являются режимы промерзания и оттаивания почв. Это во многом зависит от температуры воздуха, направления и силы господствующих ветров. Наибольший интерес представляет ветер.

58

На различных почвах процессы дефляции при разных скоростях ветра. Согласно аэродинамическому закону, энергия ветра пропорциональна кубу его скорости. В соответствии с этим положением, и учитывая скорости ветра на территории Приморья (рис.19), можно считать, что дефляционно опасным периодом здесь являются март, апрель, май и июнь месяцы. 8.1.2. Влияние рельефа Важным показателем для оценки потенциальной опасности развития процессов эрозии почв, является степень расчлененности рельефа. Особенно потенциально опасными, для проявления процессов эрозии почв, являются территории с развитой долинно-балочной сетью. Степень ее развития выражают в км/км2. Для отображения степени расчлененности рельефа, составляются карты "Густоты расчленения рельефа" На таких картах отражают наличие на местности речных долин, балок, логов, оврагов и их размеры. На ключевых участках, выборочно, проводятся маршрутные полевые исследования, в процессе которых замеряют наиболее типичные для данной территории овраги, балки и другие формы расчлененного рельефа. По степени густоты расчленения рельефа, территорию разбивают на зоны ( от 0,4 до 2,8 км/км2) - рис.20. Территории, с наибольшей степенью расчлененности, оказываются и наиболее сильно подвержены эрозионным процессам. Одновременно, с картой «Густоты расчлененности рельефа», составляется "Карта глубин местных базисов эрозии". Для этого, на топографической основе отражают величины расстояний от линии водораздела до местного базиса эрозии. За местный базис эрозии принимается или береговая линия моря, или поверхность озера и т.д. По этим показателям разбивают территорию на несколько зон, по глубинам оврагов, логов, долин: !-0-25 м; 2 - 25-50 м и т.д. Все это отображают на карте определенными условными знаками (рис. 21). Карта показывает, что участки с наименьшей глубиной местных базисов эрозии (менее 25 м) занимают приблизительно 15 %. Участки с глубиной местных базисов эрозии от 25 до 50 м составляют одну треть общей площади края

59

Рис. 20. Густота расчленения рельефа.

Так, на карте расчлененности рельефа Приморья видно, что участки с наименьшей глубиной местных базисов эрозии (менее 25 м) занимают приблизительно 15 %. Участки с глубиной местных базисов эрозии, от 25 до 50 м, составляют около 30% общей площади края. Карта хорошо отражает зависимость степени эродированности почвы, от степени расчлененности рельефа. На склонах, где глубина местных базисов эрозии мини-

60

мальная (менее 50 м), смытые почвы отсутствуют; при глубине местных базисов эрозии от 51 до 250 м - смытые почвы занимают 62% площади.

61

Рис.

21. Рис. 21. Карто-схема глубин местных базисов эрозии.

62

На участках, где местный базис эрозии превышает по глубине расчленения 250 м, все почвы подвергнуты развитию процессов эрозии. Все это характерно для распаханных почв. На почвах, занятых лесом, эта закономерность отсутствует, т.к. лесная растительность полностью защищает почвенный покров от разрушения. Для оценки роли рельефа в развитии процессов эрозии почв, составляется еще "Карта уклонов". Заславский М.Н. предложил для такой карты следующее разделение склонов по крутизне: -слабопологие, с уклоном - 1-3о, -пологие, с уклоном - 3-5о -слабопокатые, с уклоном - 5-8о -покатые, с уклоном 8-10о -очень покатые, с уклоном -10-15о -крутые, с уклоном -15-20о -очень крутые, с уклоном - 20-40о -обрывистые, с уклоном более 40о Карты уклонов составляются также на топографической основе. С учетом того, что эрозионные процессы начинают развиваться при уклоне 2 и более градусов, судят о напряженности рельефа. 8.1.3. Влияние экспозиции склонов Разная степень освещенности поверхности склонов влияет на режим влажности почв и температуру воздуха. Это, в свою очередь влияет на степень покрытия почв растительным покровом. По этим показателям судят о потенциальной возможности зарождения и развития процессов эрозии почв. На склонах северной и северо-западной экспозиций, почвы, как правило, не подвергаются (или подвергаются в небольшой степени) смыву. Поэтому на таких склонах преобладают не смытые и слабосмытые почвы. На склонах южных экспозиций, где более сухо, и растительный покровы разрежен, проявляется значительный смыв почв. Он в 3 раза превышает смыв, со склонов северных экспозиций Для карт, отражающих влияние экспозиции склонов на развитие процессов эрозии почв, составляют следующую экспликацию (табл. 3).

63

Таблица 3 Экспликация карты «Экспозиция склонов»

Номер контура

Почвы

1 2

Бурые лесные Бурые лесные

3

Бурые лесные

4

Бурые лесные

Крутизна Склона градусах 10-12 10-12 Бурые ные 10-12

Экспозиция в склона Северная Восточная

Смыв почвы, м3/га 57

лес- Западная Южная

113 135 205

8.1.4. Влияние почвенного покрова на развитие эрозии Этот фактор состоит из таких показателей как степень устойчивости почв против эрозионного воздействия. Для этого все почвы разделяют на таксономические уровни (типы, подтипы и т.д.), указывают мощность гумусового (пахотного) горизонта А, а также его характеристику (содержание гумуса, гранулометрический состав). Эту информацию содержит почвенная карта, на основе которой составляют и другие, специализированные карты. При выяснении степени устойчивости почв к эрозионному воздействию, учитывают и структуру почвенного покрова. Рассчитывают соотношения различных почв, с разной степенью устойчивости против эрозионного воздействия, а также приуроченность различных почв к элементам рельефа. На основании этой информации, прогнозируют степень устойчивости почвенного покрова данного участка (района, региона и т.д.) к эрозионному воздействию. 8.1.5. Влияние растительного покрова на проявление процессов эрозии почв Для выяснения роли этого фактора, учитывают площади, занятые лесом, пастбищами, садами, сенокосами, а также степень распаханности территории, не занятой растительностью. Также учитывают характер распре-

64

деления различных угодий по элементам рельефа, и особо принимают во внимание крутизну уклонов. Нужно иметь в виду, что растительный покров сдерживает возможность развития процессов эрозии почв. По степени почвозащитного воздействия, сельскохозяйственные культуры разделены на группы, с учетом эрозионного коэффициента: -многолетние травы, с эрозионным коэффициентом=0,01; -однолетние культуры сплошного сева (овес, пшеница); -пропашные (соя, картофель и др. овощи), с коэффициентом=0,95. Поэтому на картах, все сельскохозяйственные земли разделяют на группы, в зависимости от произрастающих на них культурах, со своим эрозионным коэффициентом (по А.П. Вервейко) – табл.4: Таблица 4. Величины эрозионных коэффициентов. Культура, состояние Черный пар Сахарная свекла Кукуруза на зерно Картофель, подсолнечник Кукуруза на зеленый корм Занятой пар: вика-овес Яровые зерновые Горох, озимые зерновые Многолетние травы: 1-го года пользования Многолетние травы 2-го года пользования Многолетние травы 3-го года пользования

Эрозионный коэффициент 1.00 0,85 0,85 0,75 0,60 0,50 0,50 0,35 0,08 0,03 0,01

8.2. Карта распространения фактической эрозии После составления карт почвенного и специального полевого эрозионного картирования, по их материалам, составляется карта распространения уже существующей (фактической) эрозии. На этой карте, специальными значками, отражаются все виды и формы проявившейся эрозии почв. Отмечается также интенсивность их проявления (развития).

На карте эрозионных процессов отражаются следующие элементы: -речная эрозия, -паводковая эрозия, -потенциальная эрозия.

65

При составлении такой карты, особое значение приобретают вопросы изучения русловых и поемных эрозионных процессов, возникающих в долинах рек, при прохождении паводков. Установлено, что паводки, при 75% и 50% обеспеченности прохождения, не вызывают развитие эрозионных процессов. Они возникают при 2530% обеспеченности, а. при 20 % обеспеченности идут уже значительные размывы, при 10% обеспеченности – сильные. Наибольшие разрушения происходят на прирусловой и прилегающей к ней луговой пойме, а также на низкой и верхней поймах. Размываются обычно самые ценные угодия: пашня с чистым паром или с посевами пропашных культур, и залежи. В меньшей степени размывается пашня, занятая многолетними или однолетними травами, или культурами сплошного сева. Незначительные ущербы, в виде наносов камней, корчаг, бревен, проявляются на сенокосах и пастбищах. На них наносы могут возникать и за счет ливневых, грязевых потоков (сели), особенно на конусах выноса, при выходе потока из узких долин, на равнинные территории. Например, в Приморье это заметно проявляется в устьевой части небольших притоков к основным рекам (Партизанки, Киевки, Зеркальной и Рудной, в верховьях реки Уссури). Русловая эрозия нередко приводит к смещению русел рек. Деформации русел рек связаны с типами русловых процессов. Так, в верховьях р. Уссури, при смене горной пойменной многорукавности на осередковый тип – наибольший смыв почв проявляется при осередковом типе.

Глава IX ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И ЕГО КАРТИРОВАНИЕ. Экологическое картографирование выражается в фиксировании сегодняшнего состояния всех объектов (компонентов) окружающей среды. «Фотография» этого состояния, изложенная на карте, позволяет выявить все проблемы, возникшие при использовании природных ресурсов и ведении работ природопользования. Информация, изложенная на карте, дает возможность разработать научно обоснованные рекомендации по оптимизации и регламентации процессов природопользования. Разработка территориальных схем охраны природы, именно на основе тематических карт, привела к пониманию важного методологического положения о том, что «Охрана Природы» должна базироваться не на концепции "тушения горячих точек", а на анализе научного материала о сложив-

66

шейся ситуации. Научным материалом и являются карты экологического состояния территории. К экологическим картам относятся карты таких научных направлений: -"экологическая география», -«геоэкология», -«биогеоценология», -«экология почв». 9.1. Изучение эколого-геохимического состояния территории При оценке экологического состояния территории, большое внимание уделяется изучению геохимии ландшафтов. Для получения характеристики о геохимических особенностях ландшафта, проводится геохимическое картирование. Ландшафтно-геохимическое картирование в настоящее время является главным методом изучения экологического состояния различных компонентов окружающей среды: химического состава почв, поверхностных вод, донных осадков, горных пород, растительности. Геохимическое картирование, в зависимости от поставленных задач, проводят в разных масштабах. Но методы картирования принципиально одни для всех масштабов. Геохимическое картирование, как и любое картирование, начинают с проведения исследований, направленных на получение информации об особенностях компонентов ландшафта. Исследования начинают с оценки геохимического состояния региона. При выявлении аномальных территорий, на них проводят более детальные работы. Объем информации, которую необходимо отобразить на карте, и ее характер, определяются целями, задачами и масштабом картирования. Карты, по направлению географической экологии, составляются по следующим принципам: -преимущественно вертикальный(отраслевой); -преимущественно горизонтальный (территориальный); -комбинированный, который используется наиболее часто. С методической точки зрения при картографировании систематизируются результаты многовариантных детерминированных взглядов на проблему основных объектов, элементов и связей. В интерпретационный этап, посредством карт, упорядочиваются представления о внутренней организации разноуровневых природных и хозяйственных систем.

67

Использование космических и других дистанционных способов изучения поверхности Земли, позволяют перейти к построению мелкомасштабных карт антропогенной нагрузки: вырубки лесов, нарушение почвенного покрова, запыленность атмосферы и т.п. На рис.22, показана упрощенная выкопировка из схемы геоэкологического районирования криолитозоны. На рис. 23 выделены ареалы техногенного изменения геологической среды в пределах. Читинской области.

Рис 22. Геоэкологическое районирование криолитозоны Таким образом, на экологических картах, как правило, отражается современная суммарная антропогенная нагрузка на природные ландшафты. Этой информации достаточно для оценки общего экологического состояния территории. Однако, для разработки эффективных мер по снижению негативного влияния конкретного предприятия (источника, требуется информация (источника) о его вкладе в общее загрязнение территории. При этом, необходимо учитывать характер (специфику) воздействий. Такую информацию должны содержать отраслевые карты, например, для горнотехнических систем.

68

69

Рис. 23 9.2. Картирование горнотехнических систем Под экологической горнотехнической системой понимается территория, на которой возникли различные нарушения в природных объектах (почвы, природные воды, растительность, животный мир), под воздействием функционирующего на этой территории горнотехнического предприятия (рудник, шахта, каменноугольный разрез и т.п.). Экологическое картирование таких систем до последнего времени не проводилось. Примером отображения на картах характера негативного воздействия на окружающую среду локальных систем показаны на рис. 24, 25, 26, а региональных систем на рис. 27,28. Б.Г. Саксин (8) предложил методику экспрессного построения прогнозно-экологических карт сырьевых районов. В основе методики лежат теоретические положения Вернадского В.И., Ферсмана А.Е. и др. о преимущественно геохимическом смысле техногенеза. Эти положения были развиты Алексеенко В.А., Перельманом А.И. и др., указывающие на неизбежность негативного воздействия загрязненных ландшафтов на соседние. Саета Ю.И. и др. пришли к выводу о зональном строении ореолов загрязнения горных предприятий. Их методика базируется на следующих концептуальных положениях: -ареалы горных разработок предопределены местами залегания полезных ископаемых, что уже отражено на металлогенических картах; в виде; одновременно дана минералого-геохимическая характеристика месторождения, как предпосылка информации о возможных загрязнителях; -геохимическое техногенное загрязнение природной среды, всегда занимает большие площади, чем любые другие нарушения; -морфология зоны нарушений несложна, и зависит от способа отработки, рельефа местности, засоленности грунтов, водного режима, преобладающих направлений ветров и т.п.; -масштабы воздействия горного предприятия обусловлены методами разработки конкретного месторождения, составом извлекаемых руд и горных пород, технологией их обогащения и переработки, а так

70

71

Рис. 24

рис.25

рис.26

72

же спецификой природных условий, в т.ч. способностью почв к самоочищению; -для прогнозных оценок могут быть использованы усредненные параметры всех зон загрязнения. Характеристика состояния различных компонентов окружающей среды в пределах разных зон отражена в табл.5. Общепринятая методика экспрессного построения мелкомасштабных и обзорных прогнозно-экологических карт сырьевых районов, представляет собой совокупность разнообразных способов картирования и прогнозноэкологической оценки региональных горнотехнических систем. В основе этой методики лежат концептуальные положения и принципы комплексного анализа всего разнообразия имеющихся карт и материалов, накопленными по региону. Используются также материалы комплекса взаимодополняющих факторов, отражающих экологическое состояние территории.

73

рис.27

74

рис.28

75

Характеристика выделенных зон загрязнения по материалам разных авторов Таблица 5 I зона

II зона

III зона

IV зона

1

2 3 4 По степени деградации почв, определенной по 16 индикаторным п Очень сильно де- Сильно деградиро- Средне деградиро- Слабо де градированные (ог- ванные (ограничен- ванные (природные ванные (пе раниченность ис- ность существова- биоцинозы сильно признаки у пользования терри- ния биоты) угнетены) отдельных тории для сущестбиоценозов вования человека и размещения на ней производств жизнеобеспечения По способности почв к микробиологическому очищению Очень высокая Низкая Средняя Высока

По способности экосистем к природной санации от тяжелых м Очень высокая Низкая Средняя Высока Чрезвычайно высокий (> 3 ПДК)

По уровню химического загрязнения почв Высокий Средний Низки (2-3 ПДК) (1,5-2,0 ПДК) (1-1,5 ПД

77

1 Полное подавление роста и развития микроорганизмов (зона репрессии)

Сплошная гибель растительных сообществ

от 100 до 4000 фоновых

2

Продолжение таблицы 3 5

3 4 По состоянию микроорганизмов Снижение разнооб- Состав сообщества Структура и состав Никитина З.И., 1991 разия микробного постоянен, а струк- стабильны и прак- Кондратьева Л.М., сообщества (зона тура изменяется тически не отличи- 2000 резистентности) (зона стресса) мы от фоновых (зона гомеостаза) По состоянию растительных сообществ Гибель и угнетение Гибель отдельных большей части рас- деревьев тительных сообществ и замена более устойчивыми По содержанию тяжелых металлов в почвах от 10 до 5 фоновых от 5 до 2 фоновых от 2 до 1,1 фоновых

Сает Ю.Е. и др., 1990

Иванченко А.М. и др., 1998

По урожайности с/х культур Падает на 60 % Падает на 10 % По коэффициенту экологической напряженности Кэн= фактическое кол-во выбросов предприятия Кэн = 10 Кэн = 5 - 10 Кэн = 2 - 5 Кэн = 1 - 2 Подвишенский др., 1988 По превышению ПДК пылеобразования в атмосфере 2 - 10 ПДК 1 - 2 ПДК Кислицын > 10 ПДК > 2 ПДК Л.В.,1999 По превышению ПДУ химического загрязнения почв 2 - 10 ПДУ не превышает ПДУ > 10 ПДУ > 2 ПДУ

и

78

На рис. 29 показан результат реализации методики на примере золотодобывающей отрасли Дальнего Востока.

Рис.29

79

Рассмотрим несколько подробнее метод составления прогнозноэкологических карт, принятый в горной экологии. Горная экология, как научная дисциплина, исследует природные и горнотехнические системы, которые являются относительно самостоятельными структурными единицами ноосферы. Структурная единица включает в себя природные, горнодобывающие и коммунально-бытовые объекты. Все названные объекты (за исключением природных) функционируют как единое целое. И именно они оказывают разрушающее (нарушающее) воздействие на природные объекты (почвы, растительность, природные воды, животный мир). На территории структурной единицы происходят наибольшие изменения в окружающей среде, в связи с интенсивным поступлением химических элементов в почвы, атмосферу и водные системы. В.В. Чайников и Л.П. Кобахидзе показали, что 80% их поступает в атмосферу и 20%- в водный бассейн .

Рис.30 Блок-схема методики построения эколого-прогнозной карты отражена на рис.30, и показывает возможность решения двух основных задач:

80

-определение географического положения и вероятных границ территории ранга «рудный район», «ОБЛАСТЬ И ПРОВИНЦИЯ»; -БАЛЛЬНАЯ ОЦЕНКА возможного экологического риска при освоении этих объектов. Априори принимается, что вокруг горных предприятий возникает от трех до четырех зон, с разной степенью загрязнения окружающей среды. Географическое положение картируемого месторождения, и объектов, которые могут быть вовлечены в отработку, показано на металлогенической карте. В варианте первого приближения, устанавливают границы удаления зон загрязнения от их эпицентра. Эти расстояния используются в качестве радиусов при построении первого варианта приближения. На эколого-прогнозной карте рудные районы очерчены в виде слившихся ореолов всех трех первых зон загрязнения. На соседних месторождениях, внешняя граница второй и, особенно, третьей зоны загрязнения, сливаются, образуя рудные районы. Близко стоящие друг к другу рудные районы, объединяются в области, а совокупность областей (или отдельных районов) объединяются в провинции. Вторая задача решалась с учетом того, что для понятий "экологический риск", "экологическая напряженность", "достаточное биологическое разнообразие", "интересы настоящих и будущих поколений" численные критерии не установлены. Поэтому их относятся пока к категории относительных, ибо оцениваются они лишь качественно. Эта оценка носит сравнительный характер, при котором за эталон принимается качество фона, по схеме: фон→хуже→еще хуже. Под «экологическим риском» понимается «риск геохимического техногенного загрязнения» почвенного покрова и поверхностных вод. Обусловлен он как спецификой разрабатываемых месторождений (объем, формация, способ отработки), а также особенностями его геохимического спектра, и местных природных условий. Величина балльной оценки экологического риска проводится по характеристике 64 взаимодополняющих факторов. Из них 25 относятся к природным, 12 характеризуют специфику объекта эксплуатации, 24 геохимические особенности месторождения, а 3 относятся к категории прочих. Построенная таким образом обзорная прогнозно-экологическая карта для золотодобывающих районов Дальнего Востока (рис.31), отражает возникшие на территории различия, как по степени экологиче-

81

ского риска на уже действующих разработках, так и на предполагаемых к освоению. На карте суммирована информация о возможных экологических последствиях, возникающих в процессе деятельности золотодобывающих горных предприятий в регионе. Информация должна быть изложена в удобной для принятия управленческих решений форме.

рис.31. Условные обозначения: 1 – глобальный водораздел, разделяющий бассейны аккумуляции планетарного уровня (бассейны Тихого и Ледовитого океанов); 2 – региональные водоразделы, оконтупривающие водосборные бассейны морей (Охотского, Берингового, Яполнского); 3 – водоразделы, оконтуривающие водозборные бассейны рек (II, III, и более высоких порядков); 4-6 – региональные природно-горнопромышленные системы (прогнозируемые): 4 – контуры провинций, 5 – контуры областей, 6 – контуры районов загрязнения, возникновение которых возможно при полном освоении ресурсов рудного района и рудного узла. Цифра с боку соответствует максимальному балу экологического риска; 7-9 – локальные природно-горнотехнические системы: 7 – месторождения благородных металлов, 8-9 – техногенные пустоши и зоны влияния;

82

10 – направление преимущественного сноса; 11 – промежуточные бассейны аккумуляции. Составление эколого-геохимических карт, дают возможность осмыслить уже сложившиеся представления, и по новому взглянуть на прогнозируемую экологическую ситуацию на Дальнем Востоке. Применение системного подхода составить в решении этой задачи позволяет составить генеральный план освоения золотодобывающих районов. Глава X ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КАРТ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ И ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 10.1. Картографическое прогнозирование Прогнозирование - одна из фундаментальных проблем в науках о Земле и обществе. Научное предвидение становится логическим продолжением и целью многих исследований. Еще в древние времена по картам предсказывали положение неизвестных земель, горных хребтов, островов. Считается, что даже великий Магеллан, заранее предполагал существование пролива, соединяющего Атлантический океан и Тихий. Этот прогноз он сделал, якобы, изучая карты, составленные знаменитым космографом Мартином Бехаймом. Известно, что А.П. Карпинский по картам предсказал положение горных систем в неизученной тогда Антарктиде. В.Ю. Визе (1912) - полярный исследователь и океанограф, при нанесении на карту маршрута дрейфа шхуны "Св. Анна", и направления ветров, обнаружил их резкое расхождение. Он высказал предположение о существовании земли (острова) между 780 и 800 N к востоку. На основании этого, он нанес на карту положение предполагаемого острова. В 1930 году, ледокол "Седов", под начальством О.Ю. Шмидта, прошел от северной оконечности Новой Земли на северо-восток и открыл остров, предсказанный Визе. Остров был назван именем В.Ю. Визе. Прогнозирование, как научное предвидение, будущих тесно связано с оценкой состояния динамических и статических систем. Отражение этих состояний на картах и позволяет, как логический вывод, составлять прогнозы на развитие явлений (процессов) в будущем.

83

Прогнозированию, как научное исследование, использует карты на всех этапах работы, начиная со сбора информации, ее обработки и преобразования, и заканчивая составлением итоговых прогнозных карт. Использование карт для получения знаний о явлениях и процессах, недоступных по каким-либо причинам современному исследованию, называют картографическим методом прогнозирования. Различают следующие виды прогноза по картам: -прогноз во времени; -прогноз в пространстве; -пространственно-временной прогноз. Прогноз во времени наиболее применим для составления метеорологических, климатических и многих других динамических явлений, обуславливающих развитие таких процессов, как эрозия почв и аккумуляция осадков, современная тектоническая активность, урожайность сельскохозяйственных культур и т.д. . Хорошо известны синоптические карты, позволяющие предсказать развитие быстро меняющихся во времени циклонов и антициклонов, фронтов воздушных потоков, зон осадков, ветров. Такие карты составляют обычно или на каждые сутки, или на каждые 3 часа или даже чаще. Прогноз медленно меняющихся явлений можно составлять на десятилетия вперед. Прогноз в пространстве по вертикали применяется в геологии и геоморфологии, в основном для предсказания о местоположении полезных ископаемых, артезианских вод, тепловых потоков в недрах земной коры. Он связан с экстраполяцией взаимосвязей между явлениями, изображенными на картах, посвященных разной тематики. Прогноз в пространстве по горизонтали применяется в случае, когда материалом служат карты-аналоги, т.е. карты, на которых изображены одни и те же явления, но для разных территорий. Например, известно, что аналогичны по геологическому строению районы алмазоносных месторождений в Африке и Якутии, так они имеют схожий генезис. Именно подобная аналогия служит основанием к детальным геологоразведочным работам, приводящим к открытиям месторождений полезных ископаемых. Так, например, были открыты в Сибири кимберлитовые трубки, богатые алмазами. Пространственно-временные прогнозы - это синтетический вид прогнозирования, позволяющий предсказать развитие и эволюцию явления в прогнозируемом пространстве. Например, к пространственно-

84

временным прогнозам можно отнести прогнозы изменения природной среды, под влиянием хозяйственной деятельности человека. 10.2. О прогнозных картах Прогнозное картографирование - это один из новых разделов тематической картографии. Прогнозные карты являются продолжением и развитием оценочного картографирования, или индикационного картографирования. Индикационные карты предназначены для выявления не отображенных, но распространенных явлений. Выявляются они по косвенным признакам, путем установления зависимостей между ведущими факторами. В основу составления индикационных карт положены представления о тесной взаимосвязи явлений (служащих индикаторами) с прогнозируемыми (индицируемыми) явлениями. Например, индикационные карты растительности дают возможность прогнозировать поиски полезных ископаемых. Эти же карты дают возможность судить о химическом составе грунтовых вод. Оценочные карты также очень близки к прогнозным. Это позволяет говорить о единстве процесса оценочно-прогнозного картографирования. Для оценки и прогноза часто используют одни и те же методы. Они служат продолжением один другого, хотя их назначение, роль в познании и достоверность различны. Прогнозные карты можно классифицировать по разным основаниям: по охвату территории (региональные, локальные), по времени (краткосрочные, среднесрочные, долгосрочные), по тематике (трудовые ресурсы, опасные природные явления). 11. КАРТОГРАФИЯ И ГЕОИНФОРМАТИКА В наши дни информатизация коснулась всех сторон жизни общества. В науках о Земле, информационные технологии породили геоинформатику и географические информационные системы (ГИС). Первые ГИС были созданы в Канаде и США, в середине 60-х гг. Сегодня, в промышленно развитых странах существуют тысячи ГИС,, используемых в экономике, экологии, управлении ресурсами и охране природы, кадастре и т.д.

85

В создании ГИС участвуют международные организации, такие как ООН, ЮНЕП, ФАО и др.. В каждой стране этим занимаются министерства и ведомства, картографические, геологические, земельные и другие службы. Во многих странах образованы национальные и региональные органы, в задачи которых входит развитие ГИС и автоматизированного картографирования. Федеральная программа России предусматривает создание цифровых и электронных карт, различных масштабов, от 1:10000 до 1:1000 000. Создаются банки данных для этих карт, разрабатываются геоинформационные системы для различных территорий, например по Северу, по Байкалу и другим регионам. В Москве сформирован первый Российский научнопроизводственный центр геоинформации (Росгеоинформ). Важной целью для него является вхождение в международные информационные сети. Это нужно для того, чтобы ввести собственные геоинформационные ресурсы в международной научно-практический оборот, а также для получения доступа к зарубежным базам данных. В картографии выделилась новая научная дисциплина, получившая название «картографическая информатика». Эта научная дисциплина изучает, и разрабатывает, методы сбора, хранения и выдачи потребителям информации о картографических произведениях и их источниках. Геоинформатика и картография имеют шесть аспектов их взаимодействиях (Берлянт, Кошкарев, Тикунов, 1991): -общегеографические и тематические карты и атласы, как главный источник пространственной информации о природе, хозяйстве, социальной сфере, экологической ситуации; -картографические координатные системы, (включая разграфку), как основу для географической локализации любой пространственной информации, поступающей и хранящейся в ГИС; -карты дистанционного зондирования и другой некартографической информации, используемой в ГИС; -картографический анализ - один из наиболее эффективных способов выявления пространственных географических закономерностей, связей, динамических тенденций, используемых в базах знаний; - математико-картографическое моделирование и геоинформационное картографирование - одна из основ ГИС-технологий, применяемых при принятии решений, управлении, проведении экспертиз, сопоставлении прогнозов;

86

- картографическое изображение - самая целесообразная форма представления информации пользователям ГИС, так что создание электронных карт и атласов рассматривается как основная функция ГИС. - 11.1 Модели взаимодействий в геоинформатике Существует несколько моделей соотношений. Рассмотрим модель доминирования картографии: Согласно этой модели, дистанционное зондирование и ГИС входят, в качестве пересекающихся подсистем, во всеохватывающую систему картографии (рис.32): (ДЗ ∩ ГИС) ⊂ К

К ДЗ

ГИС

Рис.32. Модель соотношения картографии (К), дистанционного зондирования (ДЗ) и ГИС (по Fisher P.F., Lindenberg R..E.,1989) Другими словами, и дистанционное картирование, и ГИС, являются составляющими элементами общей системы картирования. Без участия этих двух составляющих, никакое картирование не проводится. При проведении любого вида картирования, используется информация как дистанционного картирования, так и информация ГИС. 11.1.1 . ГИС и телекоммуникационные сети Определение места ГИС в системе современного научного знания, выявление ее роли в интеграции с картографией, и в информатизации общества, было бы неполным, без рассмотрения взаимодействия геоинформационных технологий и телекоммуникационных сетей.

87

Реализация этого взаимодействия является необходимым условием для пользования геоинформационных ресурсов, включая картографические. Телекоммуникационные сети относятся к классу сетей передачи информации. Они состоят из звеньев и цепей передачи данных, обеспечивающих ввод и вывод информации. Основное назначение телекоммуникационных сетей состоит в обеспечении доступа к информационным ресурсам, для осуществления свободного и оперативного обмена данными по всем отраслям знаний. В России наиболее распространенной является телекоммуникационная сеть РЕЛКОМ, представляющая собой российский сегмент (часть) международной сети INTERNET. С помощью электронных карт, передаваемых по телекоммуникационным сетям, решаются задачи мониторинга, оперативного прогноза. По данным дистанционного зондирования со спутников, создаются карты состояния и температуры облачного покрова, ожидаемого распределения дождей и состояния растительного покрова, которые затем распространяются среди заинтересованных пользователей по каналам INTERNET. Другими словами, в теорию и практику составления различных карт, активно вошло телекоммуникационное картографирование, - то есть составлениям по сетям дистанционной связи. 11.1. 2. Геоинформационное картографирование Геоинформационное картографирование (ГК) является результатом прямого взаимодействия картографии и геоинформатики. Оно формируется как узловая дисциплина на пересечении автоматизированного картографирования (АК), аэрокосмических методов (АКМ) и в их широком понимании, системное картографирование (СК) и ГИС(рис.33): Геоинформационное картографирование можно определить как особое новое направление в картографии, суть которого составляет автоматизированное информационно-картографическое моделирование природных и социально-экономических геосистем на основе ГИС и баз географических, геологических, экологических знаний. Традиционная картография испытывает сегодня перестройку, сопоставимую с теми изменениями, которые сопровождали переход от рукописных карт к печатным полиграфическим оттискам.

88

АК

АКМ

ГК

ГИС

СК

Рис. 33. Геоинформационное картографирование как узловая картографическая дисциплина Проблематика геоинформационного картографирования и ГИС вбирает в себя основные аспекты составления, редактирования, обновления, издания и использования карт, автоматического изготовления карт на основе обработки материалов дистанционного зондирования.

89

Словарь терминов Абстрактность геоизображений - свойство графических образов передавать формализованные, обобщенные и упрощенные характеристики и взаимосвязи реальных или идеальных объектов, исключая их частные свойства и связи, некоторые индивидуальные черты. Абстрактность часто является следствием генерализации геоизображений. В наибольшей степени она присуща картам. Автоматическая (автоматизированная) генерализация - формализованный отбор, сглаживание (упрощение), фильтрация геоизображений в соответствии с заданными алгоритмами и формальными критериями. Анаглифическое геоизображение (анаглиф) - карта или снимок, отпечатанные двумя взаимно дополняющими цветами (сине-зеленым и красным) с некоторым параллактическим смещением, „так что оба изображения образуют стереопару. При бинокулярном рассмотрении через специальные очкисветофильтры с красным и сине-зеленым стеклами читатель воспринимает единое черно-белое стероизображение. Методы машинной графики позволяют получать экранные анаглифические геоизображения. Анаморфированное геоизображение (анаморфоза) -топологически преобразованная карта (картоид) или другое геоизображение, в проекцию которого кроме географических координат, входит и сам картографируемый показатель (например, количество населения, удаленность от центра и т. п.) Анаморфометрия - часть морфометрии, занимающаяся измерением и вычислением количественных показателей объектов по анаморфированным геоизображениям. Анимация — динамическая последовательность экранных геоизображений (кадров), создающая при демонстрации эффект движения. Различают плоские и объемные (стереоскопические) анимации. Аэрокосмические методы — совокупность методов неконтактной съемки (дистанционного зондирования) и изучения Земли и ее частей путем регистрации и анализа их собственного и отраженного излучения с летательных воздушных и космических аппаратов. Одни из основных методов получения геоизображений. Аэрокосмическое зондирование — неконтактная (дистанционная) съемка Земли с летательных воздушных и космических аппаратов, часть аэрокосмических методов изучения Земли. Термин иногда неточно употребляется как синоним дистанционного зондирования. Блок-диаграмма- трехмерный картографический рисунок, совмещающий перспективное изображение поверхности с продольным и поперечным разрезами. Визуализация — способ преобразования невидимых глазу физических параметров или кодов объектов в видимое черно-белое или цветное изображение — снимок, карту и др. Восприятие геоизображений - процесс получения (приема), преобразования и осмысления геоинформации, обеспечивающий читателю (пользователю)

90

понимание содержания геоизображения, ориентировку в окружающем мире, решение научно-практических задач. Временной масштаб - для динамических геоизображений (анимаций, картографических фильмов) отношение, характеризующее соотношение времени демонстрации изображения и реального времени (например, временной масштаб 1:86 400 означает, что 1 секунда демонстрации равна суткам и т. д.). Географическая информационная система (ГИС) - автоматизированная аппаратно-программная система, осуществляющая сбор, обработку, хранение, отображение и распространение пространственно-координированной геоинформации. ГИС предназначена для решения научных и прикладных задач инвентаризации, анализа, оценки, прогноза и управления окружающей средой и территориальной организацией общества. Основу ГИС составляют автоматические картографические системы, а главными источниками информации служат различные геоизображения. Результаты работы ГИС также чаще всего визуализируются в виде геоизображений. Геоизображение — любая пространственно-временная масштабная генерализованная модель земных (планетных) объектов или процессов, представленная в графической образной форме. Геоикоиика — научная дисциплина, разрабатывающая общую теорию геоизображений, методы их анализа, преобразования и использования в научнопрактической деятельности. Геоиконометрия — раздел геоиконики, который объединяет систему дисциплин, изучающих общую теорию, методы и средства измерений по геоизображениям. Геоинформатика — 1. Научная дисциплина, изучающая геосистемы (их структуру, связи, динамику, функционирование в пространстве-времени) посредством компьютерного моделирования. Средство моделирования и познания геосистем. 2. Технология (ГИС-технология) сбора, хранения, преобразования, отображения и распространения пространственно-координированной информации с целью решения задач инвентаризации, оптимизации, управления геосистемами. 3. Производство (геоинформационная индустрия) аппаратных средств и программных продуктов, включая создание баз и банков данных, систем управления, стандартных, коммерческих) ГИС-оболочек разного целевого назначения и проблемной ориентации. Геоинформационное картографирование - отрасль картографии, занимающаяся автоматизированным составлением и использованием карт, как моделей геосистем, на основе ГИС-технологий и баз географических (геологических, экологических, почвенных, социально-экономических и др.) знаний. Геоинформационное картографирование — один из главных способов построения геоизображений. Геоинформация - 1. Совокупность пространственно-координированных данных и (или) знаний о геосистемах или их элементах, существующих между ними отношениях, зависимостях. Рассматривается как один из видов ресурсов, используемых в научно-практической деятельности. 2. Результат восприятия

91

человеком или распознающим устройством графических образов на геоизображениях. Геоматика - 1. Совокупность применений информационных технологий и средств коммуникации для обработки данных, анализа геосистем, автоматизированного картографирования. 2. Термин, употребляемый как синоним геоинформатики или геоинформационного картографирования, главным образом, во франкоязычной литературе. Геопланиметрия - раздел геоиконометрии, в котором разрабатываются методы измерений по плоским двумерным геоизображениям. Геостереометрия - раздел геоиконометрии, в котором разрабатываются методы измерений по объемным трехмерным геоизображениям. Геохронометрия — раздел геоиконометрии, в котором разрабатываются методы измерений по динамическим трех- и четырехмерным геоизображениям. Гипергеоизображение (гиперизображение) - сложное многомерное геоизображение, графическая модель, синтезирующая геометрические, яркостные, динамические, стереоскопические свойства. Обычно, гипергеоизображения принадлежат к классу программно-управляемых моделей. Гипериконическая визуализация — графическое моделирование (отображение) сложных объектов с помощью гипергеоизображений. Голограмметрия — измерения геометрических характеристик, вычисление показателей формы и структуры объектов по голографическим геоизображениям. Голографическое геоизображение (голограмма) - интерференционное изображение объекта, получаемое путем полной регистрации пространственной структуры световой волны. Интерференция создается двумя пучками когерентного света: один идет от лазерного источника непосредственно на светочувствительный материал (опорный пучок), а другой - рассеивается от объекта, освещенного тем же источником света (предметный пучок). Голографическое геоизображение дает полную иллюзию объемности объектов, по внешнему виду неотличимых от оригинала. Графическая нагрузка - нагрузка геоизображения всеми графическими элементами: знаками, сетками, штриховками, надписями и т. п. Характеризуется плотностью графических элементов на единицу площади геоизображения. Графическая среда - любая система визуализации и иконического моделирования природных и социально-экономических геосистем, предназначенная для зрительного восприятия человеком и (или) распознающим устройством. Графические переменные - графические средства, используемые для построения отдельных знаков, знаковых систем, графических образов. К числу графических переменных (по Ж. Бертэну) относятся: форма, размер, ориентировка, цвет, насыщенность цвета и внутренняя структура знаков. В картографических анимациях в качестве графических переменных выступают мигание знаков, изменение (дефилирование) цвета, перемещение знаков по полю изображения и др. Графический образ - 1. Рисунок, конфигурация, структура, геоизображения, отображающий реальную или абстрактную геоструктуру (геосистему), являю-

92

щуюся ее прообразом. В формировании графического образа значительную роль играют пространственные комбинации, взаиморасположение, наложение графических элементов, характер их упорядоченности (организация) — все, что формирует рисунок геоизображения. 2. Модель (знаковая или копийная), дающая вид, очертание, подобие геосистемы, ее изображение. Двумерное геоизображение - см. плоское геоизображение. Дефилирование цвета — одна из графических переменных на динамических геоизображениях, проявляющаяся в изменении условного цвета объекта (например, постепенный переход от голубого цвета ледников к розовым и красным тонам по мере увеличения риска схода лавин). Динамическая генерализация - механическое (кинематографическое) обобщение изображения, позволяющее наблюдать главные, наиболее устойчивые во времени закономерности, типичные долговременные тенденции развития процессов, за счет изменения скорости демонстрации анимаций, фильмов и других динамических геоизображений. Динамическая геоиконометрия - см. геохронометрия. Динамическая картометрия - измерения показателей динамики по разновременным картам и картографическим анимациям. Динамическая фотограмметрия — 1. Измерение количественных показателей динамики объектов по разновременным снимкам, фильмам. 2. Изучение геометрических характеристик геоизображений, получаемых динамическими съемочными системами. Динамическое геоизображение - плоское или объемное геоизображение, отражающее динамику, эволюцию объектов или явлений, траектории их изменения и перемещения в пространстве и времени (картографические анимации, киноатласы и т. п.) Дистанционная генерализация - геометрическое и спектральное обобщение изображения на снимках, возникающее вследствие комплекса технических факторов (метод и высота съемки, спектральный диапазон, масштаб, разрешение) и природных особенностей (характер местности, атмосферные условия и др.) Дистанционное зондирование - неконтактная съемка Земли или других планет с летательных воздушных и космических аппаратов, судов, подводных лодок. Избирательность геоизображений - свойство графических образов раздельно воспроизводить объекты, их элементы или характеристики, вычленяя их из реально существующих сложных совокупностей, способность расчленять целое на части. В наибольшей мере присуща аналитическим геоизображениям. Иконика - отрасль науки и техники, занимающаяся общей теорией изображений, исследованием систем их воспроизведения и преобразования, кодирования и декодирования. Иконокарта - комбинированное геоизображение, сочетающее геометрически откорректированный снимок, трансформированный в картографическую проекцию, с элементами топографической карты: рамкой, сеткой, названиями объектов и др. Обычно создается на основе космических снимков высокого

93

разрешения для малоизученных территорий, не покрытых кондиционной топографической съемкой. Иконология — раздел иконики, изучающий и разрабатывающий методы и средства распознавания графических образов, обработки и использования содержащейся в них информации. Иконоактинометрия — раздел иконометрии, занимающийся методами измерения лучистости и энергетической интерпретацией изображений. Иконогеометрия — раздел иконометрии, в котором разрабатываются методы измерения геометрических параметров изображений. Иконометрия — раздел иконики, изучающий и разрабатывающий методы и практические приемы измерения изображений (обычно, аэро и космических снимков) и их геометрической и энергетической интерпретации (термин предложен Б.Н.Родионовым). Интерактивные геоизображения - геоизображения, составляемые, воспринимаемые и анализируемые в диалоговом режиме. Интерпретация геоизображений - 1. Раздел прикладной геоиконики, в котором разрабатываются методы научно-практического использования гёоизображений. 2. Метод исследования объектов, по геоизображениям, основанный на закономерной связи между свойствами объектов и их графическими образами. Включает выявление, распознавание, классифицирование объектов, определение качественных и количественных характеристик. Картоид - см. анаморфированное геоизображение. Карта 1) уменьшенное и обобщенное изображение (графическая модель) земной поверхности, др. небесных тел или звездного неба (их частей) на плоскости в той или иной картографической проекции и системе условных знаков; 2) модель земной поверхности в определенном горизонтальном и вертикальном масштабах (рельефная карта). Карта аналитическая- карта, отражающая отдельные элементы какого-то явления обычно в малообобщенных показателях (напр.. климатическая карта с изображением температур изотермами, осадков изогиетами и т. п.). К. а. предназначена для изучения пространственных особенностей рассматриваемого показателя или взаимоотношения исследуемых явлений. Во втором случае часто носит название карты комплексной. Карта комплексная - карта, отражающая взаимосвязь нескольких показателей и изменение этой взаимосвязи в пространстве (напр., синоптическая карта). Карта ресурсная - пространственная модель распространения, динамики, количества и качества отдельного природного или социально-экономического ресурса, их группы или общей совокупности (интегрального ресурса). Может быть составлена для любого члена классификации природных ресурсов. Различают много видов К. р., в том числе аналитических, комплексных, синтетических, типологических карт. Особую группу составляют кадастровые К. р., отражающие кадастр какого-либо природного ресурса или их комплекса. Составляют регистрационные и прогнозные К. р., а также статические и динамические (первые отражают статику ресурса за какое-то время, напр., размер

94

стада морского зверя в промысловый сезон, вторые — изменение этого стада во времени — в течение года, ряда лет и т. п.). Карта синтетическая - карта, отражающая изменение в пространстве сложного явления как единого целого — напр., карта климатического районирования,— без изображения, конкретных показателей климатов. Карта специальная (тематическая): 1) все карты, кроме общегёографических (топографических): гипсометрические, геоморфологические, геологические, почвенные, растительности и т. д. Подразделяются на карты природы и карты социально-экономические. Могут быть очень узкого содержания и широкого, аналитическими, комплексными и синтетическими, отличаться по размерам показываемой территории, специализации (по отраслям знаний), назначению (многоцелевые - справочные и узкого назначения), масштабу, но особенностям методики картографирования (полевые съемки, картографические первоисточники, составленные по некартографическим описательным источникам и т. п.), типу отражения явлений (статические и динамические карты) и отражаемому времени (исторические, прогнозные и т. п . ) ; 2) карты, предназначенные для определенного круга потребителей и решения конкретных задач (напр., карты агитационно-пропагандистские, карты учебные, карты туристские и т. д.). Карта типологическая - в ее основе лежит корреляционная связь между природными явлениями (средний тип между картой комплексной и синтетической), отражающая какой-то трудноуловимый показатель по другому — стабильному и легко наблюдаемому. Карта туристическая - карта, отображающая направление и условия маршрута, а также объекты, представляющие интерес для туристов (места туристского интереса — place of interest). К. т.— одна из форм специальных карт. Картограмма - способ изображения средней интенсивности какого-либо явления в пределах какой-то площади, чаще всего административного территориального региона (напр., по странам, областям или районам — количество человек на I км2), но иногда также природного района (напр., средняя лесистость по единицам лесотинологического районирования). Картографирование (картирование) - нанесение на карту (на основе различных типов съемки, использования любых материалов о пространственных особенностях явления и т. д.) контуров, очерчивающих ареалы более или менее однородных явлений, или точек, отражающих места встречи объектов. Научные основы К. разрабатываются картографией. По Н.Ф. Реймерсу (1990), многие авторы считают термины «картирование» и «картографирование» синонимами, другие полагают, что правильнее использовать один из них. Он считает, учитывая то, что картография - наука и практика составления и анализа карт как графических моделей объектов, процессов и явлений, вероятно, целесообразно различать сам процесс перевода натурного оригинала в модель (топографическая съемка, выбор масштаба и т. п.) как картирование, а аналитико-синтетическую работу (составление

95

типологической легенды карты-3, сетки районирования и т. п.) как картографирование. Картографирование (картирование) естественных ресурсов и природных ресурсов - нанесение на карту распространения в пространстве (с количественными и качественными показателями) природных ресурсов и отражение на ней региональных особенностей природных условий. Иногда включает как элементы природных явлений, так и социальногеографические элементы (напр., доступность ресурса при существующей технологии добычи и переработки). Картографирование (картирование) природоохранное - одна из форм составления специальных и тематических карт. Обычно на таких картах отражается размещение на территории заповедников и др. природных (особо) охраняемых территорий редких и исчезающих видов животных и растений, памятников природы, специфических биотопов и т. и. Картодиаграмма - способ изображения суммарной величины какого-либо явления в пределах изображенного контура (природного или административного региона): соотношения отраслей промышленности, числа видов живых организмов и т. п. показателей. Картографическая генерализация — отбор, обобщение, выявление главных, типических черт изображаемых на карте объектов соответственно назначению, масштабу, содержанию карты, особенностям территории и изученности самого объекта картографирования. Картографическая мультипликация - см. анимации. Картографический образ — пространственная знаковая композиция (комбинация, сочетание) знаков, отражающая структуру реальной или абстрактной геосистемы и воспринимаемая читателем карты или автоматическим читающим устройством. Картография — область науки, техники и производства, охватывающая создание, изучение и использование картографических произведений. Одна из основ геоиконики. Картометрия - измерение по картам геометрических характеристик объектов, их координат, аппликат, длин, площадей и объемов, ориентации в пространстве. "Квадрат" геоизображений - график, иллюстрирующий взаимосвязи и закономерности изменения свойств в системе геоизображений. Киноголограмметрия — измерения показателей динамики объектов по динамическим голографическим изображениям (киноголограммам). Колорометрия - измерения и количественное выражение цветовых характеристик объектов по их графическим образам на геоизображениях. Комбинированное геоизображение - геоизображение, сочетающее свойства двух разных геоизображений, принадлежащих к одному классу (фототелевизионный снимок, иконокарта и т. п.) Мысленная карта - идеальный образ местности (объекта), сформировавшийся в представлении отдельного человека или группы лиц.

96

Наглядность — возможность получения представления об объектах и процессах путем непосредственного визуального наблюдения, чтения геоизображений. Степень наглядности определяется простотой и скоростью восприятия графических образов. Непрерывность - одно из условий существования целостного графического образа, проявляющееся в отсутствии разрывов и пробелов на геоизображении. Обзорность - охват территории или временного отрезка одним геоизображением. Обработка геоизображений - совокупность методов улучшения качества геоизображений (снятие шумов, фильтрация, повышение контраста и др.), их преобразования (суперпозиция, синтезирование и т. п.), извлечения из них качественной и количественной информации. Объемное геоизображение - трехмерное геоизображение, создающее эффект объемности, рельефности представленного объекта, модели (рельефная карта, блок-диаграмма и др.) Однозначность геоизображений - свойство картографических моделей, проявляющееся в том, что каждой точке с координатами х и у поставлено в соответствие лишь одно значение r изображенного объекта или явления: r = F (х,у). На снимках каждому элементу разрешения соответствует только одно значение (с) спектральной яркости: с = Р (х,у). Однородные графические образы - сходные по своей структуре, рисунку, связям, морфологическому облику графические образы. Оперативное картографирование - создание и использование карт в реальном или близком к реальному масштабе времени с целью быстрого (своевременного) информирования пользователя и контроля за ходом процессов, протекающих в геосистемах. Плоское геоизображение - двумерное геоизображение, все элементы которого лежат в одной плоскости (план, карта, снимок, электронная карта и т. п.) Познавательная карта - мысленная карта, возникающая в представлении человека или группы лиц в процессе познания действительности и формирования концепций. Термин часто употребляется как синоним мысленной карты. Поле масштабов геоизображений - график, показывающий диапазон изменения масштабов геоизображений в зависимости от пространственного охвата изучаемого объекта или процесса. Характеризует масштабную совместимость геоизображений разных типов. Поликоническая визуализация - графическое моделирование (отображение) объектов на разных, но взаимно совместимых геоизображениях. Программно-управляемая графическая среда - система, обеспечивающая визуализацию геоизображений с помощью программных и технических средств компьютерной графики. Пространственно-временное подобие - взаимное соответствие графических образов на геоизображениях и их оригиналов (прообразов), проявляющееся в подобии геометрических форм, отношений и состояний.

97

Разрешение геоизображения - на аэро- и космических снимках - минимальная линейная величина изображающихся на них объектов. Распознавание образов - создание системы решающих правил (решающих границ), позволяющих на основе априорного набора признаков (номинальных, метрических, вероятностно-статистических, структурно-топологических и др.) отнести данный графический образ к тому или иному классу (эталону), индицирующему определенный объект или процесс. Рельефная карта - объемная трехмерная модель рельефа, изготовленная из пластика, папье-маше, гипса и т. п. Для наглядности вертикальный масштаб рельефной карты преувеличивают относительно горизонтального в 2—10 раз. Этот же принцип используют на рельефных глобусах Земли и других планет. Система геоизображений - определенным образом организованная (иерархически упорядоченная) совокупность взаимосвязанных и взаимодополняющих простых и комбинированных, плоских, объемных, динамических геоизображений и гипергеоизображений. Синоптичность геоизображений - способность графических образов отображать одновременную и целостную картину окружающей действительности. В наибольшей степени этим свойством обладают снимки, дающие совместное изображение рельефа, почвенно-растительного покрова территории, антропогенных и техногенных элементов, состояния атмосферы, облачности и т. п. Синтетичность геоизображений - свойство графических образов передавать обобщенные, интегральные характеристики реальных и идеальных объектов, процессов и факторов. В наибольшей мере проявляется на картах синтетического оценочно-прогнозного типа. Скрытые графические образы - графические образы, для распознавания которых требуется выявить неявные отношения и связи между элементами геоизображения, проведя предварительно те или иные графические, логические, математические или иные преобразования. Снимковость - наличие на геоизображении свойств снимка (по Ю.Ф.Книжникову). См. также копийность. Снимок - уменьшенная наглядная образная копия земных и планетных объектов, полученная путем регистрации их собственного или отраженного излучения на светочувствительных материалах или в цифровой форме. Один из основных видов геоизображений. Совместимость геоизображений - взаимная непротиворечивость графических образов на разных геоизображениях, проявляющаяся в единстве изображаемого объекта, информационной взаимодополняемости, возможности совместного анализа, обработки и получения синтетических графических образов. Содержательное соответствие - научно обоснованное отображение свойств, характеристик, типических особенностей, генезиса, структуры реальных объектов (геосистем и их частей) на геоизображениях. Стереофотограмметрия - фотограмметрические определения по трехмерным геоизображениям. Выполняются с помощью оптико-механических и электронно-оптических стереофотограмметрических приборов.

98

Структурометрия -- измерения и количественная оценка структуры объектов по их графическим образам на геоизображениях. Сцена — часть полосы сканерной съемки, уменьшенное наглядное изображение объектов, полученное путем построчной регистрации их собственного или отраженного излучения. Телекоммуникационное картографирование - составление и использование карт и других геоизображений, специально предназначенных для распространения по компьютерным сетям дистанционной связи. Тематическая морфометрия — часть морфометрии, занимающаяся измерением формы и структуры объектов по тематическим картам и другим тематическим геоизображениям. Включает морфометрию планет, ландшафтометрию, почвометрию, гидрологическую и океанологическую, социальноэкономическую, экологическую морфометрию и т. п. Теория геоизображений — раздел геоиконики, изучающий с системных позиций свойства геоизображений, как моделей действительности, проблемы их взаимной совместимости, методы оценки и способы повышения информативности, основы распознавания графических образов, законы зрительного восприятия. Трехмерное геоизображение - см. объемное геоизображение. Управление генерализацией - процесс целенаправленной генерализации в соответствии с заранее установленными параметрами и алгоритмами для получения геоизображений с заданным уровнем обобщения. Физиографическая карта (геоизображение) - перспективный картографический рисунок рельефа суши или морского дна, дающий пластическое, картинное изображение поверхности, ее физиономические черты. Для физиографических карт применяют специальные условные знаки или горизонтали с перспективным сдвигом. Фиксированная графическая среда - система, в которой геоизображения существуют на жестких основах (носителях). Фотоблок-диаграмма - блок-диаграмма, на поверхность которой нанесено фотографическое изображение местности. Фотограмметрия - измерения размеров и положения объектов по снимкам. Обычно выполняется с помощью оптико-механических или электроннооптических фотограмметрических приборов. Фотокарта - полиграфически изданный фотоплан, в заданной картографической проекции и разграфке с нанесенной на него картографической нагрузкой (координатные сетки, горизонтали, названия населенных пунктов, водных объектов и др.) Фотометрия - измерения и вычисления характеристик оптического излучения объектов по графическим образам на снимках. Фотопортрет - фотографическое, телевизионное или сканерное геоизображение отдельных стран, материков, планеты, передающее их внешний облик со всеми деталями и в естественных цветах так, как они видны из космоса.

99

Цифровая карта - цифровая модель, сформированная в принятой для карт проекции, системе координат и высот, условных знаков и способов изображения в соответствии с правилами картографической генерализации. Четырехмерное геоизображение — геоизображение, передающее координаты, аппликаты и временные изменения объектов или процессов. См. динамическое геоизображение. Электронная карта — программно-управляемое картографическое изображение, визуализированное с использованием программных и технических средств в принятой для карт проекции и системе условных знаков. Электронный атлас — система электронных карт, созданных по единой программе, как целостное произведение и в единой системе визуализации. Эскизная карта — схематическое графическое воспроизведение мысленной или познавательной карты. Явные графические образы — графические образы, воспринимаемые читателем сразу, без каких-либо преобразований геоизображения.

100

Литература Основная рекомендуемая Дополнительная Арманд Д.Л. Наука о ландшафте: Основы теории и логикоматематические методы.- М.: Мысль, 1975.-288 с. Бердянт А.М. Образ пространства: карта и информация.- М.: Мысль, 1986.- 240 с. Бердянт А.М. Геоиконика.- М.: Фирма Астерия, 1996.- 208 с. Долгова Л.С. Методика составления мелкомасштабных почвенных карт. – М.: Изд-во МГУ, 1980.- 80 с. Заруцкая И.П. Составление специальных карт природы.- М.: Изд-во МГУ, 1966.- 232 с. Комедчиков Н.Н., Лютый А.А. Экология России в картах: Аннотированный библиографический указатель карт и атласов.- М.: изд-во ЦИСН Миннауки РФ и РАН, 1995.- 569 с. Костенкова А.Ф., Костенков Н.М. Учебное пособие по картографированию почв и их полевым исследованиям.- Владивосток: ДВО РАН, 1992.- 47 с. Кошкарев А.В. Картографические аспекты геоинформационной технологии.- Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1986.- 42 с. Куприн А.М. Слово о карте.- М.: Недра, 1987.-144 с. Лебедев П.П. Земельно-ресурсное картографирование.-М.: Недра, 1992.78 с. Левицкий И.Ю. Научные основы комплексного сельскохозяйственного картографирования.- Харьков:, 1974.- 203 с. Пашканг К.В., Васильева И.В., Лапкина Н.А., Рычагов Г.И. Комплексная полевая практика по физической географии.- М.: Высшая школа, 1969.-192 с. Почвенная съемка.- М.: Изд-во АН СССР, 1959.-347 с. Червяков В.А. Концепция поля в современной картографии.- Новосибирск: Наука, 1978.- 148 с.

101

Содержание Глава 1. Краткая история создания планов и карт Глава 2. Картографический метод исследования 2.1. Принципы картографического моделирования 2.2. Свойства картографических моделей и их типы 2.3. Картографическая информация 2.4. Характер и назначение топографических карт Глава 3. Изучение по картам структуры взаимосвязей и динамики явлений 3.1. Анализ структуры 3.2. Изучение динамики явлений Глава 4. Геоизображения – графические модели планеты 4.1. Плоские геоизображения 4.2. Объемные геоизображения 4.3. Динамические геоизображения Глава 5. Методы картографирования почвенного покрова 5.1. Виды почвенных съемок 5.2. Техника полевой почвенной съемки 5.3.Методы составления полевой почвенной карты 5.3.1. Классификация почв 5.3.2. Разработка легенды Глава 6. Составление и применение картограмм и специальных почвенных карт 6.1. Составление картограмм 6.2. Применение картограмм 6.3. Использование почвенных карт при выборе приемов обработки почв Глава 7. Почвенно-мелиоративная съемка 7.1. Исследование почвенного покрова на землях, подлежащих осушению 7.2. Почвенно-мелиоративная съемка в целях орошения Глава 8. Картографическое отражение формирования эрозионных процессов и эрозии почв 8.1. Карта потенциальной опасности развития эрозии почв 8.1.1. Фактор климатических условий 8.1.2. Влияние рельефа 8.1.3. Влияние экспозиции склонов 8.1.4 Влияние почвенного покрова на развитие эрозии 8.1.5. Влияние растительного покрова на проявление процессов эрозии почв 8.2. Карта распространения фактической эрозии Глава 9. Оценка экологического состояния окружающей среды и его картирование 9.1. Изучение эколого-геохимического состояния территории 9.2. Картирование горнотехнических систем Глава 10. Использование карт для прогнозирования и охраны окружающей среды 10.1. Картографическое прогнозирование 10.2. О прогнозных картах Глава 11. Картография и геоинформатика 11.1. Модели взаимодействий в геоинформатике

102

11.1.1 ГИС и телекоммуникационные сети 11.1.2. Геоинформационное картографирование Словарь терминов Литература