Работа с топографическими, аэрофото-, космическими и другими материалами для предварительного выделения ПТК

Рельеф является главным фактором перераспределения тепла и влаги на поверхности Земли. К литогенной основе, и, в первую очередь, к рельефу приспосабливается биота, от него же зачастую прямо зависит и характер почвообразующих процессов. Поэтому гра­ницы ПТК очень часто совпадают с границами форм или элемен­тов форм рельефа. Отсюда и особый интерес к анализу топо­графической карты при подготовке к ландшафтному картографи­рованию.

Основой составления предварительной ландшафтной карты явля­ется перевод изображения рельефа поверхности Земли с помощью горизонталей, как это делается на топографических картах, в дру­гую модель - в изображение рельефа контурами, свойственное большинству отраслевых карт. Затем производится наполнение этих контуров содержанием и составление легенды. Контуры вырисовываются, в первую очередь, по топографической основе, а также по аэрофото- и космоснимкам и корректируются по отраслевым картам. По этим же материалам раскрывается, насколько это воз­можно в камеральных условиях, и их содержание.

Работа с топографическими картами. Изображение рельефа го­ризонталями, применяемое на топографических картах, - заме­чательный способ передачи объемов на плоскости, своего рода непрерывное изображение, тогда как карта форм рельефа в конту­рах - чисто плоскостное дискретное изображение. По ней слож­нее оценить динамику, особенно гравитационных (эрозия, сток) и других процессов. В идеале на ландшафтной карте лучше было бы совместить оба способа рисовки рельефа, но это трудно осуще­ствить по техническим причинам, и, прежде всего, потому, что ланд­шафтная карта сама по себе часто получается очень загруженной и трудно читаемой.

Весьма полезно перед началом работы с топографическими картами просмотреть «Альбом изображения рельефа на топогра­фических картах» (1968), где каждый фрагмент карты сопровожда­ется еще стереопарой аэрофотоснимков и текстом. Примечатель­но, что по топографической карте в сочетании с аэрофотоснимка­ми зачастую хорошо читается не только строение поверхности, но и состав пород, генезис отложений и форм рельефа.

Краткое содержание метода поконтурного изображения рельефа. Сначала на топографической основе выделяют речную и эрозион­ную сеть: оконтуривают речные долины, овраги, балки, лощины. Затем оставшиеся участки междуречий разделяют по степени кру­тизны на контуры с примерно одинаковым сгущением горизон­талей.

Как показывает практика, труднее всего дается первый шаг: «оторваться от горизонтали», т.е. понять, что контур эрозионной формы всегда пересекает горизонтали, а не идет вдоль них.

Последующее изложение является ключом к пониманию азов техники ландшафтного картографирования. Поэтому рекоменду­ется, прочитав его, попробовать самостоятельно выполнить подоб­ную работу, при необходимости снова возвращаясь к изучению текста и иллюстраций. Полезно иметь несколько вариантов учеб­ных карт на плотной бумаге, где мягким карандашом можно было бы опробовать разные варианты решений. Этот текст должен быть проработан досконально, включая все подписи к рисункам.

Удобнее всего начинать учиться рисовать контуры, во-первых, на картах крупного масштаба 1: 10000 (или крупнее), в крайнем случае - на 1:25 000 и, во-вторых, на картах с изображением эрозионного рельефа, где хорошо показана балочная сеть и ярко выражены уклоны.

Для учебных занятий обычно готовят несколько вариантов карт-бланковок, где вся топографическая нагрузка снята, кроме рельефа в горизонталях. Таким образом, снимаются все факторы, кроме эрозионного. Это делается, чтобы быстрее приобрести навыки формальной рисовки сначала без привлечения других отраслевых карт и аэрофотоснимков. Научиться «чувствовать рельеф» полезно для географов всех специальностей.

«Решив» такую задачу на нескольких фрагментах топокарт, т.е. «выловив» и оконтурив все эрозионные формы и разделив осталь­ную территорию по степени крутизны, можно начать привлекать аэрофото- и различные отраслевые материалы, попытаться дать характеристику каждого полученного выдела, раскрыть его содер­жание. С этого момента и начинается процесс анализа-синтеза - искусство оптимального воплощения в картографическую модель всех своих знаний. Скорее всего, первоначальную рисовку конту­ров при этом придется несколько изменить.

Формальная рисовка ландшафтных контуров не столь уж слож­на (при приобретении первоначального навыка), и поддается ав­томатизации. Однако, на наш взгляд, только карты самого круп­ного масштаба дают более или менее реальное изображение рель­ефа и соответственно выделенных контуров ПТК. На картах же среднего и мелкого масштабов генерализация топографической основы и рисовка по ней контуров природных компонентов или комплексов приводят к искажению как характера самих контуров, так и соотношения площадей различных видов картографируемых природных объектов.

Влияние рельефа на формирование ПТК, как указывалось выше, заключается в первую очередь в перераспределении им влаги и тепла.

Поэтому, если при разделении склонов на части по крутизне поверхности встречаются случаи, когда какой-то значительный участок склона мог бы быть выделен по крутизне в определенную категорию, но в его средней части имеется небольшая полоска более пологого склона, выделять эту полоску отдельно нецеле­сообразно, так как стекающая по поверхности влага не успеет существенно уменьшить скорость движения и как бы проскочит эту полоску. Также нецелесообразно выделять отдельную не­большую полоску склона с большей крутизной, оказавшейся внут­ри значительной его части, выделяемой в категорию с меньшей крутизной.

Экспозиционные различия по теплообеспеченности на крутых склонах проявляются ярче, чем на пологих, на южных (и юго-западных) и северных (и северо-восточных) лучше, чем на запад­ных и восточных. Поэтому при составлении предварительной кар­ты ПТК крутым склонам северной и южной экспозиций следует давать разные номера. Выпуклые склоны как на профиле, так и плане отличаются от вогнутых по увлажнению, и это тоже надо учитывать при рисовке контуров ПТК.

Мы рассмотрели лишь частные примеры выявления контуров форм и элементов рельефа в условиях эрозионных равнин средней полосы Русской равнины при крупном масштабе картографирова­ния. В иных физико-географических условиях возникнут новые во­просы. Например, в условиях холмисто-грядового моренного релье­фа, чередующегося с водно-ледниковыми поверхностями, где эро­зионная сеть может быть слабо развитой, для первого, наиболее общего разграничения территории на разные природные комп­лексы А.А. Видина рекомендует раскрасить карту в гори­зонталях по разным высотным уровням. И действительно, этот прием позволяет без особого труда разобраться в сложном «пере­плетении» моренных и водно-ледниковых образований. На морен­ных холмах могут выявиться вершинные поверхности, полого-наклонные или с мелкими всхолмлениями, а на водно-ледниковых равнинах будут видны террасовидные поверхности разных уров­ней. Впрочем, этот прием ярусной раскраски по горизонталям мо­жет оказаться полезным и на эрозионно-расчлененной террито­рии. В обоих случаях это позволяет выявить ярусность ПТК, в част­ности склоновую микрозональность.

От масштаба карты зависит и ранг ПТК, выделяемого в само­стоятельный контур. Например, на карте масштаба 1:10 000 в пой­ме более или менее значительной реки хорошо читается по гори­зонталям гривистый рельеф, и каждую гриву и межгривное пони­жение (урочища) можно выделить контуром. На картах масштаба 1: 25 000 это уже не всегда возможно и часто выделяется целиком участок гривистой поймы, т.е. целая совокупность взаимосвязан­ных урочищ. На карте же масштаба 1: 200 000 даже целиком всю пойму практически невозможно проследить по горизонталям, так как сечение горизонталей 20 м, а относительные превышения тер­рас над поймой могут составлять 5 - 10 м.

В этом случае помогают другие косвенные признаки, читаемые по топографической карте, например граница луга и пашни (хотя пойма может тоже оказаться распаханной, а терраса луговой). Иногда вдоль реки на карте показана заболоченность, позволяющая «нащупать» пойму. Может помочь и размещение населенных пунк­тов, которые, как правило, находятся вне поймы. Во всяком слу­чае, многоэтажной застройки на пойме не будет нигде, если толь­ко это не искусственная насыпь на бывшей пойме. Шоссейная до­рога «без нужды» также не пойдет по пойме, а пойдет по террасе или коренному берегу. Если же она пересекает речную долину, то ее отрезок на пойме выделится знаком насыпи. Скотный двор или водонапорная башня в пойме реки почти однозначно отмечают островок надпойменной террасы, не выразившийся в горизонта­лях карты и т.д.

Рисовка контуров ПТК по топографической основе чаще всего идет параллельно с работой над аэрофото- и космоматериалами, а также над отраслевыми картами, поэтому многие вопросы снима­ются. Отметим лишь, что при работе с топографическими картами среднего и мелкого масштабов хорошо иметь и более крупномасш­табные карты для более уверенной и точной рисовки.

Работа с аэрофото- и космическими материалами и отраслевыми картами. Использование аэрофотоматериалов можно рекомендо­вать как для крупного, так и для среднего масштабов исследова­ний. Космические снимки удобны для работ мелкого и среднего масштабов, а при условии их увеличения и для крупного.

Обычно при крупномасштабных исследованиях используются черно-белые контактные отпечатки аэрофотоснимков разных масш­табов (чаще 1:17 000 и 1:12 000, но возможны и другие - от 1: 5000 до 1:60 000) в зависимости от наличия в фондах Госгеонадзора готовых негативов, так как заказывать специально новую аэрофо­тосъемку часто невозможно из-за финансовых соображений. Вы­бираются материалы более свежих полетов, лучше начала лета, когда контрастность в увлажнении разных ПТК фиксируется наи­более четко.

На аэрофотоснимках обычно хорошо просматриваются типы местностей со специфичной для них урочищной структурой. Мож­но распознать на них и подурочища, и отдельные крупные фации. На космических снимках, охватывающих большую территорию, видны уже разные ландшафты, приуроченные к определенным тектоническим структурам, или, может быть, «просвечивают» тек­тонические структуры через разный рисунок ландшафтов.

По возможности используются цветные или спектрозональные снимки, особенно для дешифрирования растительности, а также (дополнительно) аэрофотоснимки прежних лет разной дав­ности, по которым можно проследить скорость протекания неко­торых процессов (например, эоловых, эрозионных, заболачива­ния, зарастания, смену угодий, изменений в размещении насе­ленных пунктов и т.д.). Практикуется также просмотр парных сним­ков под стереоскопом. На снимках выявляются контуры, отличающиеся по форме, фототону, рисунку (структуре) фотоизображе­ния, его тени.

Выявляются, в первую очередь, естественные границы, свя­занные с изменениями природного характера. Резкая смена фото­изображения по прямолинейным границам часто отражает резуль­таты хозяйственной деятельности человека (смену угодий, полей севооборота и др.). Такие границы интересны как границы произ­водных (антропогенных модификаций) фаций и урочищ, обычно они тоже фиксируются, но иным способом, чем природные (на­пример, точечным пунктиром).

При дешифрировании используются как прямые признаки объектов, непосредственно видимые на аэрофотоснимке, так и косвенные, базирующиеся на закономерных связях, существу­ющих в ПТК. Например, если на террасе отдешифрирован сосно­вый лес, то вполне вероятно, что она песчаная. Или, если распа­ханный участок вблизи бровки балки имеет более светлый тон, чем соседние, то, скорее всего, его почвы значительно эродиро­ваны, и т.д.

Зачастую изменение рисунка либо тона вполне объяснимо и со­ответствует или изменению растительности, или увлажнения, или же слагающих поверхность пород, или сразу нескольких компо­нентов, в чем можно убедиться, сверившись с топокартой и (или) отраслевыми природными картами. Но нередко в камеральных условиях объяснить причину изменения характера изображения на аэрофотоснимке не удается, и расшифровка его откладывается на полевой период.

Результаты дешифрирования вырисовывают на матовой плен­ке, наложенной поверх аэрофотоснимка, мягким простым каран­дашом и (или) гуашью. Можно сразу переносить их на топооснову, дополняя или уточняя те контуры, которые на ней уже были отрисованы по горизонталям как формы и элементы форм релье­фа. Параллельно составляют табличную (рабочую) легенду, где для каждого выделенного и пронумерованного контура раскрывают его основное содержание: местоположение и рельеф, породы, увлаж­нение, почвы, растительность. В примечании указывают, необхо­димо ли полевое уточнение свойств ПТК, и чего именно (опозна­ние слагающих пород, почв и т.д.).

Составление предварительной ландшафтной карты среднего масштаба отличается меньшей степенью детальности дешифриро­вания. Известные трудности возникают при этом в связи с разномасштабностью материалов. Как правило, масштаб аэрофотосним­ков намного крупнее составляемой карты. В связи с этим удобнее пользоваться не отдельными контактными отпечатками, а накид­ными монтажами или, еще лучше, фотосхемами, либо увеличен­ными космоснимками (и космопланами с нанесенными на них горизонталями), позволяющими обозревать одновременно большую территорию, выявлять на ней природные территориальные комплексы, и укладывать их на топографическую основу избранного масштаба или на наложенную на нее кальку (пленку). Просмотр всей массы контактных отпечатков аэрофотоснимков под стерео­скопом в этом случае практически невозможен из-за слишком боль­шого их количества. Однако в отдельных случаях это вполне целе­сообразно, например, при выявлении границ, совпадающих с пе­регибами склонов коренных берегов речной долины, террас и др.

Как правило, в учебных планах физико-географов - ландшафтоведов есть специальные курсы по дешифрированию аэрофото- и космических снимков, поэтому мы не будем на этом останавли­ваться.

При любом масштабе работ для наполнения контуров конкрет­ным содержанием одновременно с анализом аэрофото- и космоматериалов используются имеющиеся по изучаемой территории специальные (компонентные) карты: почвенная, четвертичных отложений, дочетвертичных отложений, структурно-тектониче­ские, гидрогеологические, инженерно-геологические, геоморфо­логические, карты (планы) лесной таксации и другие, показыва­ющие растительный покров. Однако растительность - компонент, как правило, наиболее измененный человеком. Эти изменения могут быть недолговечны и случайны, а сами карты (и планы) часто слишком мозаичны, что затрудняет их использование. Поэтому материалы по растительному покрову территории используются уже после всех других. Особое внимание обращается на типы мес­тообитаний, для чего пользуются шкалами Л.Г. Раменского, В.В. Погребняка (в переработке А.А. Видиной), эко­логическими рядами, с тем, чтобы за сегод­няшней картиной сильно измененной растительности разглядеть ее коренные варианты.

В случае несоответствия контуров специальных карт с характе­ром фотоизображения предпочтение отдается аэрофотоматериа­лам, однако возникший вопрос фиксируется для дальнейшего выяснения.

Составленные по аэрофото- и (или) космоматериалам и спе­циальным картам (геологическим, геоморфологическим и др.) предварительные ландшафтные карты имеют, как правило, до­вольно хорошую рисовку контуров, но схематичную легенду, еще недостаточно полную и точную по содержанию.

Однако, несмотря на всю неполноту, легенда предварительной ландшафтной карты не должна представлять собой хаотичный пе­речень контуров различного содержания. Уже в подготовительный период надо стремиться систематизировать материал, произвести первоначальную классификацию ПТК, соблюдая структурно-ге­нетический принцип и избегая логических ошибок.

В процессе полевой работы основная задача заключается в рас­крытии содержания выявленных контуров (по их типологическим группам) и в выяснении спорных вопросов, возникших при ана­лизе разнородных материалов. Границы же контуров ПТК обычно мало изменяются после полевых работ, так как аэрофото- и космоматериалы позволяют положить их на карту даже с большей степенью точности, чем при непосредственном наблюдении в поле.

По предварительной ландшафтной карте еще до выезда в поле рекомендуется разработать сеть маршрутов и наметить точки ком­плексных описаний. А.А. Видина считает возможным для круп­ного масштаба работ (1: 10 000 - 1: 25 000) в лесной зоне средней полосы России задавать одной рабочей паре (специалист и рабо­чий или коллектор) на однодневный маршрут протяженностью 2 - 3 км 20 - 23 точки комплексного описания (полного на основ­ных точках и сокращенного на картировочных). В лесостепной зоне при большей сложности описания почвенных профилей серых лес­ных почв и черноземов дневная норма снижается до 12-15 точек на рабочую пару, но одновременно увеличивается длина полевого маршрута до 3 - 4 км. Последнее связано, по нашему мнению, с меньшей сложностью морфологической структуры ландшафтов эрозионно-денудационных равнин лесостепи по сравнению с ланд­шафтами моренных и моренно-водноледниковых равнин лесной зоны, что позволяет делать сеть точек более разреженной.

На 1 км² может быть задано от 2-3 до 20-25 точек. В среднем необходимая плотность точек на 1 км² в лесной зоне составляет 10-15, в лесостепной 6 - 8, а на ключевых участках до 10-12 точек и больше. Это несколько более высокие нормы, чем приведенные ниже расчеты, заимствованные из опыта почвенной съем­ки. Может быть, это и правомерно, так как ландшафтная съемка, по-видимому, сложнее почвенной, по крайней мере, по мнению И.И. Мамай, указанные выше нормы занижены. Ландшафтоведы давно уже отказались от практиковавшегося ранее в отраслевых исследованиях регулярного размещения точек по сети квадратов, так как использование аэрофотоснимков, хороших топографиче­ских карт и других материалов и составление предварительных ланд­шафтных карт позволяет сделать эту сеть более рациональной - разреженной на крупных контурах относительно однородной тер­ритории и более густой на площадях с мелкоконтурными и раз­ными по характеру ПТК. Однако использование компьютерной тех­ники при составлении ландшафтных карт вновь вынуждает нас признать правомерность метода регулярного размещения точек наблюдения.

Нормативы отдельных видов работ ландшафтных исследований еще не выработаны. Для комплексного дешифрирования аэрофото­снимков при составлении ландшафтной карты масштаба 1:10 000 на среднеосвоенную территорию средней полосы Русской равни­ны А.А. Видина определяет норму в 5 - 8 км² (или 5 - 8 дм² в масштабе карты) на одного человека в день. Наш опыт работы показал, что для масштаба 1: 100 000 можно за это же время отдешифрировать 100 км² (или 1 дм² в масштабе карты). Но как бы ни были значительны затраты времени на составление предваритель­ных ландшафтных карт, они оправдываются существенным повы­шением качества всей работы в целом и более сжатыми сроками полевых работ.

Дата добавления: 2014-01-05