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:   || 2 | 3 | 4 |

Леонидович пространственная дифференциация литогенной основы горных ландшафтов района даховской котловины с использованием гис.

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи.


ПОДТОПТА Геннадий Леонидович




Пространственная дифференциация литогенной основы горных ландшафтов района Даховской котловины с использованием ГИС.

Специальность 25.00.23 – «Физическая география, биогеография, география почв и геохимия ландшафтов»


АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата

географических наук





Ростов-на-Дону

2007

    1. Работа выполнена на кафедре физической географии, экологии и охраны природы геолого-географического факультета Южного федерального университета
Научный руководитель: доктор географических наук, профессор Фёдоров Юрий Александрович
Официальные оппоненты: доктор географических наук Погорелов Анатолий Валерьевич
кандидат геолого-минералогических наук Агарков Юрий Васильевич
Ведущая организация: ОАО «Южгеология»

Защита состоится «31» октября 2007 г. в «14» часов на заседании диссертационного совета Д 212.208.12 при ФГОУ ВПО «Южный Федеральный университет» по адресу: 344090, Ростов-на-Дону, ул. Зорге, 40, геолого-географический факультет, ауд. 201.


С диссертацией можно ознакомиться в зональной научной библиотеке Южного Федерального университета по адресу: г. Ростов-на-Дону, ул. Пушкинская, 148.

Автореферат разослан «28» сентября 2007 г.

Учёный секретарь диссертационного совета кандидат географических наук, доцент Смагина Татьяна Андреевна

ВВЕДЕНИЕ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. В настоящее время весьма актуальной проблемой в научно-исследовательской и образовательной деятельности является применение компьютерных технологий, которые дают возможность освоить передовые методы естествознания и получить практические навыки использования ГИС-технологий.

Район Даховской котловины характеризуется горным рельефом, хорошей обнаженностью горных пород палеозойско-четвертичного возраста, разнообразием природных условий. В течение 50 лет в данном районе проводятся учебные практики студентов геологов, географов и биологов ЮФУ. В этот период было накоплено большое количество материалов в виде текстовых описаний, карт, схем, диаграмм в традиционном бумажном виде, не приспособленных к использованию в ГИС. В связи с этим в настоящее время возникла острая необходимость в преобразовании данных в цифровые форматы, доступные для компьютерных технологий. Наличие таких сведений позволяет создать банк цифровых данных для исследуемой территории

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Основная цель данной работы – исследование литогенной основы района Даховской котловины и ее влияния на другие природные компоненты с использованием банка ГИС-данных.

ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ:

  • Разработать состав и структуру банка ГИС-данных с учетом имеющихся исходных графических и содержательных материалов.
  • Провести сбор картографических и иных фондовых и опубликованных материалов по природным компонентам исследуемой территории, их редактирование и подготовку для преобразования в цифровые форматы.
  • Сформировать основу базы ГИС-данных для студентов-географов и геоэкологов, в которую должны быть включены все виды исходных материалов, включая фото-, космо-, аэрофотоснимки, таблицы, графики и диаграммы, составленные специально для формируемого банка ГИС-данных.
  • Оцифровать основные базовые карты в различных форматах по крупномасштабной основе, позволяющей использовать модели для детальных полевых наблюдений (1:25000 – 1:10000) и среднемасштабного картирования (1:100000 - 1:200000).
  • На основе оцифрованных базовых карт рассчитать количественные и качественные данные по следующим картам: геологической, гидросети, глубины и густоты эрозионного расчленения, углов наклона топографической поверхности, солярной экспозиции.
  • Генерализовать электронные модели карт, имеющихся в банке ГИС-данных, совместить отдельные карты и выяснить взаимосвязь основных элементов литогенной основы и ее влияние на другие природные компоненты, выполнить картометрические измерения площадей различных, количественных и качественных характеристик исследуемого района.
  • По полученным электронным данным провести исследование литогенной основы района Даховской котловины.
  • На основе созданного банка ГИС-данных разработать методическое пособие «Рабочая тетрадь», предназначенное для учебных практик ЮФУ.

ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Объектом исследования является район Даховской межгорной котловины общей площадью 445 км2, расположенный в южной части республики Адыгея, и включающий базу практик «Южного Федерального университета».

Для работы с текстовым и графическим материалом использовались следующие компьютерные программы: MS Word и Excel, Easy Trace 7.5, «Нева» и Corel Draw 10-13 версий.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Впервые для исследуемого района создан банк цифровых данных, который служит основой для решения учебных и научных задач с использованием ГИС-технологий. Анализ пространственного распространения морфометрических показателей рельефа, основных стратиграфических подразделений и разноосвещенных склонов позволил оценить эффективность применения ГИС при комплексных географических исследованиях.

ДОСТОВЕРНОСТЬ И ОБОСНОВАННОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ

Достоверность научных положений и выводов обеспечивается большим количеством данных, построенных впервые в электронном виде для района учебных практик ЮФУ, включающие электронные карты, а так же атрибутивные данные: графики, диаграммы, таблицы с данными, а также аэро - и космоснимки изучаемой территории.

РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ. Цифровые материалы, образующие банк данных, используются в учебном процессе геолого-географического и биолого-почвенного факультетов ЮФУ. На основании банка данных опубликована в электронном виде методическое пособие для учебных практик «Рабочая тетрадь», рекомендованная к использованию кафедрой физической географии, экологии и охраны природы и УМК географического отделения. Результаты исследования могут быть задействованы при решении научно-производственных задач южной Адыгеи.

АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Результаты исследований были представлены на республиканской конференции по ГИС (г. Тула. 2004), региональной конференции (Лиманчик, 2006, 2007), научно - студенческих конференциях «Южного Федерального университета», заседаниях Ученого совета геолого-географического факультета «Южного Федерального университета», а также - кафедры физической географии, экологии и охраны природы. По теме диссертации имеется 6 публикаций и 2 тезиса докладов конференции, в которых изложены основные, в том числе защищаемые положения.

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

  • Структура банка данных с использованием ГИС.
  • Связи морфометрических характеристик, полученных по картометрическим измерениям.
  • Влияние литогенной основы на другие природные компоненты и комплексы.
  • Применение набора генерализованных карт, созданных на базе электронных моделей при проведении учебных практик.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из пяти глав, введения, заключения и Приложения. Список использованной литературы содержит 106 наименований. Общий объем работы составляет 155 страниц машинописного текста. Работа включает 34 рисунков, 6 диаграмм и 9 таблиц. В Приложении на 23 страницах представлен макет учебного пособия «Рабочая тетрадь» для полевой географической практики.

Диссертационная работа выполнена на кафедре физической географии, экологии и охраны природы «Южного Федерального университета» под руководством доктора географических наук профессора Ю. А. Федорова, которому автор выражает глубокую признательность.

Диссертационная работа осуществлялась в рамках грантов №00/6-188 от 30.05.07 по программе развития ФГОУ ВПО «Южный Федеральный университет» на 2007 г. и Гранта президента РФ «Ведущая научная школа РФ» (Гос. науч. шк. №02.5/5.11.50.49).

ГЛАВА 1. ГИС В СОВРЕМЕННОЙ ГЕОГРАФИИ И ОБРАЗОВАНИИ.

1.1. Содержание и составные части ГИС. В ГИС используются базы данных двух типов - графические и атрибутивные, или тематические (Кравцова, 1995; Бугаевский, Цветков, 2000; Кравченко, 2002; Информационные технологии, 2002). В графической базе данных в цифровом виде хранится то, что принято называть графической или метрической основой. Атрибутивная база содержит в себе так называемую качественную нагрузку карты и дополнительные данные - описательные характеристики территорий или объектов. Оба вида баз представляют собой файлы (наборы) цифровых данных (Побединский, Базина, Втюрин, «Геодезия и картография», 2001).

1.2. Области применения геоинформационных технологий. В настоящее время к областям наиболее успешного использования ГИС можно отнести: ГИС в области геоэкологического мониторинга городской кадастр и управление градостроительством; ГИС в управлении сухопутным транспортом, судоходной и авиа- навигации; ГИС для учёта и прогнозирования использования природных ресурсов.

Успешное применение ГИС-технологий при научных и научно-прикладных исследованиях в настоящее время наиболее эффективно в науках о Земле. Так в настоящее время многочисленные примеры успешного решения исследовательских задач с использованием ГИС в почвоведении (Столбовой, Савин и др. 1999; Савин, Овечкин, 2000; Пиковский, Геннадиева 2004), геоботанике, гидрологи и климатологии и других науках о Земле. Пожалуй, к наиболее успешным в этом отношении следует отнести картографические исследования (Колосков, 1999; Чуприна, Мазаева, 2001; Рогачёв, 2001; Болдина, Лабутина, 2001; Комосов, Лапина, 2004; Агафонов, Бурбан, 2005; Пахальчук, 2005; Подтопта 2004, 2006, 2007; Комосов, Лапина, 2005). Но имеются отрасли географических исследований, которые в этом отношении оказались менее продвинутыми, одним из таких в географической науке является ландшафтное картографирование.

1.3. ГИС в системе образования. Тема ГИС - технологий в образовании сводится к двум взаимосвязанным вопросам: использование ГИС в учебном процессе и подготовка ГИС-специалистов.

Компьютерные технологии обучения - это процесс подготовки и передачи информации обучаемому посредством компьютера. Данный процесс является достаточно сложным и требует от учителя и от учащегося владения навыками компьютерной грамотности (умение применять технические и программные средства компьютера для получения, обработки и создания массивов необходимой информации).

Преподавание основ ГИС в системе высшего образования уже закреплено в учебных программах, и ведётся во многих ВУЗах России. В печати регулярно публикуются результаты работ по тематике ГИС Московского, Томского, Новосибирского университетов. Проводятся они также и на геолого-географическом факультете Южного Федерального университета, где в течение 2002 – 2006 г.г. выполняется работа по формированию банка ГИС-данных для полигона учебных практик, определившая тему данной диссертации.

1.4. Технические и программные средства, использованные при создании банка ГИС -данных. Наиболее сложной и трудоёмкой частью работы при формировании банка электронных данных является векторизация исходных картографических изображений.

Программы, использующие компьютерную графику для расчетов: CAD/CAM, GIS системы, программы анимации и мультипликации и т.п. - используют другую форму представления графической информации - векторные изображения. В данной работе с помощью программы Easy Trace 7.5 созданы: цифровая топографическая карта района, карта геологического строения. Кроме того, с использованием указанных программных средств и на основе полученной топографической карты, составлены 10 дополнительных цифровых моделей.

ГЛАВА 2. природная характеристика даховской котловины

(Братков, 2002; Базаров, 2001, Гулисашвили, 1975; Дзыбов, 1975; Малышев, 1962; Растительные ресурсы. Природные ресурсы и производственные силы Сев. Кавказа, 1984; Сафонов, 1966, Тикунова, 1996; Темникова, 1959; Тумаджанов, 1963; Чупакин, 1974;)

Исследуемая территория Даховской межгорной котловины располагается на северном склоне Западного Кавказа в среднем течении р. Белой. В тектоническом отношении она приурочена к северному крылу кайнозойского мегантиклинория Большого Кавказа. Она сложена в основном, песчано-глинистыми и карбонатными осадочными породами юрского и мелового возраста. Эти породы прорезаны многочисленными интрузиями.

В рельефе четко прослеживаются все основные хребты Северного Кавказа: Главный, Боковой, Передовой, Скалистый, Пастбищный, Лесистый. Характерной особенностью рельефа является наличие межгорных котловин, одной из которых является Даховская, приуроченная к Северо-Юрской депрессии.

Простирание хребтов влияет на ветровой режим. В Даховской котловине доминируют ветры: юго-восточные (28%) и северные (24%), а в расположенном юго-восточнее п. Гузерипль преобладают северо-восточные (25%), южные (20%) и юго-западные (16%). Средняя годовая скорость ветра изменяется от 1,5 м/с (п.Гузерипль) до 1,8 м/с (ст.Даховская).

Средняя температура января изменяется с высотой от 1,7 до -5 град усов. В июле температура так же понижается с увеличением абсолютных отметок от +21 градуса (высота 500 м) до +13 градусов (высота 2000 м).

Годовое количество осадков увеличивается с севера на юг в предгорьях: 700 – 800 мм, в горах 1000 – 2000 мм. В Даховской котловине 67% осадков приходится на теплую часть года. По данным этой метеостанции годовой коэффициент увлажнения составляет 1,16 и изменяется от 0,69 в августе до 2,28 в декабре. В течение девяти месяцев увлажнение избыточное.

Главной водной артерией района является р. Белая, имеющая многочисленные притоки. Её общая длина составляет 273 км, площадь водосбора 5990 км2. Густота речной сети колеблется от 0,7 км/км2 в предгорьях до 1,5 – 1,9 км/км2 в высокогорьях. Источники питания р. Белой разнообразны: дождевое (50%), снеговое (30%), подземное (18%) и ледниковое (2%). Для весенне-летнего сезона характерно продолжительное половодье. Его максимум приходится на конец мая – начало июня. Характерны паводки, особенно в период март-июль.

Значительную площадь территории района занимают широколиственные и хвойные леса на серых и бурых лесных почвах. Верхние участки гор заняты субальпийскими и альпийскими лугами на горно-луговых почвах.

глава 3. графическая база цифровых данных

района

Графическую базу данных образует пакет цифровых векторных карт. При этом использовались как имеющиеся картографические материалы, так и вновь созданные специально для формируемого банка ГИС-данных. Цифровые карты созданы на современном оборудовании с применением современных географических информационных программных продуктов - Easy Trace 7.5, «Нева», а так же Corel Draw 12-13.

Для создания цифровой модели карты топографической поверхности методом «дигитирования по подложке» использовалась топографическая основа в М 1: 25 000, не привязанная к единой системе координат общей площадью 445 км2 (Подтопта, 2004).

В настоящее время банк данных включает карты: топографическую; геологическую; гидросети; густоты эрозионного расчленения; глубины эрозионного расчленения; углов наклона топографической поверхности; солярной экспозиции склонов, космо -, аэрофотоснимки, а так же, полученные количественные данные в виде таблиц, графиков и диаграмм.

Кроме перечисленных, в банк данных включены различные варианты совмещения основных карт: густоты и глубины эрозионного расчленения; солярной экспозиции и углов наклона топографической поверхности; геологического строения и топографической поверхности.

Перечисленные карты и аэрофотоснимки, а также ряд топографических фрагментов на участки детальных полевых исследований собраны в учебное пособие «Рабочая тетрадь для учебной практики», макет которой представлен в приложении к данной работе.

3.1. Топографическая карта района, её характеристика и область применения. Топографическая карта – базовый картографический документ в банке данных. Она создана на основе топографической карты М 1: 25 000 путем её сканирования и оцифровки. Карта выполнена в виде многослойной структурной электронной модели, включающей 12 цифровых слоев.

На ее основе составлены: карта гидросети, карта уклонов топографической поверхности, карта солярной экспозиции склонов. Таким образом, топокарта может использоваться также в качестве "топографической подложки" для любой из специальных карт, а также фотоизображений территории района.

В рабочей тетради она служит основой для карт участков детализации М 1: 25 000, а также – для составления ландшафтной карты. В дальнейшем эта карта, а также её цифровой блок могут использоваться для автоматического составления любых морфометрических карт: вершинной поверхности, базисной поверхности, «остаточного» рельефа, удалённости водоразделов от базиса эрозии, и др.

3.2. Геологическая карта района. Данная карта создана оцифровкой геологической карты М 1: 25 000. Цифровая модель включает 14 цифровых слоев. Эта карта представляет собой основу для построения литологической карты района. Исключительно важна эта карта также для морфоструктурного и морфоскульптурного анализа рельефа, решения почвоведческих, и геоботанических задач. Работа по её составлению начата. Создан в цифровом виде первичный макет. Однако детальность карты даже для масштаба распечатки явно недостаточна.

3.3. Карты гидросети и эрозионного расчленения, их характеристика и область применения. Карта гидросети (или гидрографическая карта района), составлена по базовой электронной топооснове М 1: 50 000 с предварительной подготовкой по распечатке М 1: 25 000. Предварительная подготовка

включала нанесение малых водотоков, врезы - долины которых надёжно выделяются в горном рельефе района. Цифровая модель включает 11 цифровых слоев (Подтопта, 2004).

Электронная карта эрозионного расчленения представляет собой топооснову, к которой добавлен ещё один слой, на котором зафиксировано изображение всей системы тальвегов. Её оцифровка выполнялась по дополненной таким образом карте в М 1: 50 000.

Эта карта может использоваться для изучения ориентировки эрозионных форм. Составляемые при этом карты в морфоструктурных и структурно-тектонических исследованиях применяются при анализе мегатрещинноватости, изучении дирекционных аномалий и т.д.



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 





 
© 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.