авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Морфометрический анализ рельефа большого кавказа

-- [ Страница 2 ] --

*Примечание. Min, Max, Mean – минимальное, максимальное и среднее значение (м); STD – стандартное отклонение высоты (м); S – коэффициент асимметрии; Med – медиана (м); RMSE – средняя квадратическая ошибка (м).

 Вертикальная точность ASTER GDEM ver. 2 по данным тестового полигона При-1

Рис. 1. Вертикальная точность ASTER GDEM ver. 2 по данным тестового

полигона

При рассмотрении пространственного распределения вертикальных погрешностей на тестовом полигоне выявлена локализация погрешностей абсолютных высот вблизи соответствующих мезомасштабных форм рельефа. Сравнение профилей анализируемых ЦМР показывает, во-первых, относительную близость поверхностей ASTER GDEM обеих версий; во-вторых, лучшую детализацию ASTER GDEM ver. 2; в-третьих, систематическое занижение высоты на всем протяжении профиля для ASTER GDEM обеих версий в сравнении с эталонной моделью (рис. 1).

Особое внимание уделено идентификации и устранению артефактов исходной ЦМР на равнинной части территории. Если влияние «наложенных объектов» или рельефоидов (прежде всего, растительности) на значение морфометрических показателей в горах на фоне больших превышений и естественной сложности топографической поверхности сводится к минимуму, то на равнине наличие растительности может приводить к ощутимым изменениям морфометрических показателей. Основные действия по минимизации артефактов в равнинной части территории направлены на сглаживание поверхности модели в местах «наложенных объектов» – рельефоидов, а также устранение локальных замкнутых углублений. Для этого был разработан соответствующий алгоритм в ArcGIS Model Builder.

В целом глобальная ЦМР ASTER GDEM, подготовленная определенным образом, соответствует поставленным задачам морфометрического анализа поверхности Большого Кавказа, а наличие естественных рельефоидов (растительный покров, снежники, ледники) не оказывает заметного влияния на конечные морфометрические оценки рельефа горной территории.

В разделе 1.2 рассмотрены методы анализа рельефа, использованные в работе: морфометрические, геоинформационные, статистические, геостатистические, метод нечеткой классификации. Из всего арсенала морфометрических переменных мы прибегли к характеристикам, отражающим, на наш взгляд, ключевые особенности формы и структуры рельефа Большого Кавказа (крутизна, экспозиция склонов, кривизна, шероховатость фрактальная размерность поверхности и др.).

Статистический анализ нацелен на расчет характеристик, оценивающих статистические распределения морфометрических переменных и позволяющих выполнить их пространственную интерпретацию.

Построение карт морфометрических показателей осуществлялось с использованием инструментов геостатистики; при этом в качестве основного метода интерполяции выступал ординарный кригинг.

Аппарат нечеткой классификации применялся при определении границ Большого Кавказа, которые действительно не выражены, имеют размытый характер. Нечеткая классификация выполнялась методами кластеризации kmeans (пакет BoundarySeer, США) на предварительно сглаженной цифровой модели рельефа с ячейкой со стороной 500 м.

Вторая глава посвящена проблеме установления границ Большого Кавказа и геоморфологическому районированию территории.

Обзор существующих методов и схем геоморфологического районирования дан в разделе 2.1. Отражены основные взгляды на районирование и орографические представления Кавказа Н.А. Гвоздецкого, Е.Е. Милановского, И. Н. Сафронова и др. исследователей. Геоморфологическое районирование Кавказа остается дискуссионным, причем дискуссионность относится и к самим подходам. К нерешенным вопросам кавказоведения относятся, в частности, вопросы о границе между Кавказом и Русской равниной, о принципах выделения таксономических единиц районирования.

При попытках увязки морфологии земной поверхности и районирования с тектоническими структурами следует отметить, что главные проблемы альпийской тектоники и геодинамики Большого Кавказа до сих пор не решены. На это указывают сами тектонисты. В настоящее время имеется как минимум две точки зрения на механизм формирования горного сооружения в альпийскую эпоху в процессе встречного движения литосферных плит: «поддвиг» (В.Е. Хаин, Д.А. Лилиенберг и др.) и «содвиг» (Ю.Г. Леонов и др.). Кроме того, существует и «вертикалистская» гипотеза, объясняющая складкообразование Большого Кавказа не сжатием, а погружением блоков (Ф.В. Яковлев и др.).

Предполагаемые механизмы складкообразования, вообще формирования морфологических свойств геоповерхностей, представляют интерес с позиции районирования, а именно – обособления складчатой системы Большого Кавказа и других подчиненных объектов линейной складчатости, границы которых маркируются определенным образом. Применительно к масштабу горной страны, которому отвечает мегантиклинорий, в терминах геотектоники это означает пространственное обособление структур хинтерланда – внутренней части складчатой системы и форланда – предгорных прогибов. Принципиальные различия в представлениях о геодинамике Большого Кавказа и невозможность при недостатке геофизических данных создания непротиворечивой модели его глубинного строения сказываются на эндогенных интерпретациях рельефа.

Не существует единых общепринятых способов определения границ горных стран; как правило, проведение неких линий, разделяющих крупные геоморфологические объекты, основывается на экспертной оценке исследователя, учитывающей тектонические, геологические, гипсометрические и другие предпосылки. На современном этапе геоморфологических исследований обозначилось направление, характеризующееся уходом от вербальных описаний в сторону использования формализуемых и воспроизводимых (морфометрических) показателей с методов цифрового моделирования.

Без пространственного обособления объекта невозможно выполнить морфометрический анализ рельефа. В разделе 2.2 приведены методика и результаты определения границы горной страны. Традиционно обособление Большого Кавказа увязывают с полосой прогибов на севере (Индоло-Кубанский, Восточно-Кубанский, Терско-Каспийский, Кусаро-Дивичинский предгорные прогибы) и юге (Рионский и Куринский межгорные прогибы). Участие в строении складчатой системы иерархически соподчиненных разномасштабных объектов со своими специфическими механизмами образования свидетельствует о размытости границ в контактной зоне (экотон) между объектами высокого таксономического ранга. Прибегая к континуальной модели геопространства, границу уместно представить в виде двух- или трехмерного образования с высокими пространственными градиентами исследуемых показателей.

Предлагаемая процедура делимитации Большого Кавказа опирается на геометрический подход к описанию рельефа и аппарат нечеткой классификации. В качестве операционного показателя использована высота местности – информативный и простой признак морфологии земной поверхности.

Для выделения переходной полосы между морфологически (гипсометрически) выраженными складчатой поверхностью Большого Кавказа (горы) и прилегающими равнинами (не горы) использовался метод wombling (W.H. Womble). Оперировали параметром степени размытости , поскольку, в сущности, он и определяет конечный результат классификации. При любом значении параметра отчетливо идентифицируется осевая часть горного сооружения – ядро складчатой системы. При >5 морфологически проявляется и внешняя граница Большого Кавказа (рис. 2). С увеличением параметра очертания периферии не меняют свой облик, но изменяется ширина морфологического перехода. Осевая часть Большого Кавказа отличается явной морфологической однородностью, изоморфизмом; поэтому внутренняя переходная полоса, отражающая периферийные преобразования осевой части по мере приближения к равнинам Предкавказья и межгорной депрессии, имеет замкнутый вид и схожие контуры при разных параметрах моделирования.

 Выделение переходной полосы (границы) между морфологически однородными-2

Рис. 2. Выделение переходной полосы (границы) между морфологически однородными поверхностями методом нечеткой классификации (wombling) со значениями параметра =7 (вверху) и 10 (внизу)

Рассчитанная указанным способом внешняя граница огибает Ставропольскую возвышенность, отделяя ее от сопредельных равнин и возвышенностей в районе Кумо-Манычской впадины. Примечательно, что на юге переходная полоса уходит в сторону Закавказья, не «реагируя» на наличие узких в масштабе региона межгорных Рионского и Куринского прогибов.

В разделе 2.3 рассмотрен опыт районирования территории Большого Кавказа по морфологическим критериям. Поскольку в геоморфологическом отношении Большой Кавказ чрезвычайно разнообразен и неоднороден, желательна дифференциация территории с использованием формального критерия, т.е. на морфометрических основаниях. Под районированием понимается выделение участков земной поверхности, рассматриваемых на региональном уровне, которые обладают определенными характерными геометрическими или морфологическими признаками. В случае проведения границы горной страны в виде линии (как обычно поступают при районировании), эту линию целесообразно совместить с тальвегами Кумо-Манычской впадины и Закавказской депрессии. Альтернативой линейной границы является переходная зона (полоса), получаемая с помощью аппарата размытой классификации.

При реализации геометрического подхода возникают новые возможности, в частности, расчет статистических характеристик рельефа. Морфологически однородные, относительно изоморфные районы Кавказа можно выделить, прибегнув к картографированию пространственно распределенных статистических характеристик абсолютной высоты земной поверхности: стандартному отклонению, коэффициентам эксцесса, асимметрии и пр.

При расчете статистических характеристик высоты местности использовались результаты, полученные в окне поиска 55 км. Расчет осуществлялся с использованием инструментов геостатистики. В качестве основного метода интерполяции применялся кригинг.

Карта коэффициента эксцесса Е высоты поверхности (рис. 3) позволяет судить об устойчивости рельефообразующих факторов, гомогенности и морфологической сложности рельефа, следовательно, стать основой выделения морфологически однородных территорий (районов). Использование данного параметра при анализе рельефа встречается в зарубежных (Pike, Wilson, 1971; Evans, 1998; Guth, 2006, 2009; и др.) и отечественных (Трегуб, Жаворонкин, 2000; Жаворонкин, 2002, 2005; Погорелов, Думит, 2009) работах.

 Пространственное распределение коэффициента эксцесса Е высоты Посредством-3

Рис. 3. Пространственное распределение коэффициента эксцесса Е высоты

Посредством гистограммы методом геометрических интервалов проведено деление на семь классов, послуживших основанием для последующего районирования (рис. 4). Установлено, что распределению эксцесса высоты как показателю гомогенности рельефа свойственна в плане концентрически-зональная структура с выраженной дисимметрией – неравенством очертаний зон по длинной оси.

 Районирование территории Большого Кавказа по морфологическим критериям -4

Рис. 4. Районирование территории Большого Кавказа по морфологическим критериям

Среди терминов, употребляемых для обозначения пространственно гомогенных выделов (таксонов), мы предпочли наиболее употребительный – район. Как правило, под районом понимается компактная территория, характеризуемая каким-либо общим признаком или совокупностью признаков. Характеристики выделенных районов Большого Кавказа даны в табл. 2. Площади их в целом соизмеримы, а сами районы существенно различаются по ряду морфометрических характеристик.

Таблица 2

Основные характеристики морфологически однородных районов

Большого Кавказа

Район Площадь, км2 Площадь, % Интервалы высот, м Интервалы коэффициентов эксцесса
1 2 3 4 5
1 3 432 0,92 0 – 13 5 – 19,95
2 82 408 22,16 -28 – 247 2 – 5
3 63 822 17,17 -28 – 890 1 – 2
4 81 767 21,99 -28 – 1 686 0 – 1

Таблица 2. Окончание

1 2 3 4 5
5 41 657 11,2 -11 – 3 545 -0,3 – 0
6 50 820 13,67 0 – 4 767 -0,5 – -0,3
7 47 895 12,88 324 – 5 642 -1 – -0,5
Всего: 371 801 100 - -

В третьей главе рассматриваются структурные элементы земной поверхности Большого Кавказа. Взаимное расположение структурных линий в разных плоскостях образует каркас рельефа горной страны. Анализируются основные структурные линии: килевые, образующие тальвеги; гребневые, образующие линии водоразделов; линии с нулевыми значениями горизонтальной кривизны земной поверхности – морфоизографы.

В разделе 3.1 рассмотрены результаты моделирования тальвегов, выделенных до 10-го порядка (по Стралеру – Философову) (табл. 3). Тальвеги высокого порядка, представленные крупными горными реками, как правило, унаследовали свое направление от разломов земной коры, другие – меняли свое положение в результате эрозионно-аккумулятивной деятельности. Распределение длин разнопорядковых тальвегов на территории Большого Кавказа подчиняется обратному экспоненциальному закону.

Таблица 3

Сведения о сети тальвегов

Порядок тальвега Количество тальвегов Суммарная длина тальвегов Средняя длина, км
км LN %
1 1 443 675 812 431 13,6 59,86 0,56
2 308 669 273 112 12,5 20,12 0,88
3 69 868 137 415 11,8 10,13 1,97
4 15 245 67 430 11,1 4,97 4,42
5 3 374 34 064 10,4 2,51 10,10
6 768 17 555 9,8 1,29 22,86
7 200 10 059 9,2 0,74 50,29
8 38 3 287 8,1 0,24 86,50
9 8 1 433 7,3 0,11 179,09
10 1 356 5,9 0,03 355,73
Всего: 1 841 846 1 357 142 - 100 0,74

Технический вопрос выделения гребневых линий – водоразделов приобретает определенный географический контекст в связи бассейновым принципом деления земной поверхности. Латеральные взаимодействия в водосборе, определяющие его организацию как геосистемы, обусловливают возможность количественной оценки вещественных преобразований внутри этой геосистемы. В разделе 3.2 приводится характеристика водосборов (частных бассейнов), расчеты которых для Большого Кавказа выполнены с разными пороговыми значениями (табл. 4).

Таблица 4

Сведения о водосборах, выделенных с переменным пороговым значением

Пороговое значение, число ячеек ЦМР Число водосборов Средняя площадь, км2
50 000 5 434 66
100 000 2 718 130
500 000 510 660
1 000 000 259 1 246
5 000 000 35 7 546


Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.