научная статья по теме АНАЛИЗ ПРИМЕНЕНИЯ ПОЧВЕННЫХ КАРТ В СИСТЕМЕ РЕТРОСПЕКТИВНОГО МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ ЗЕМЕЛЬ И ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА Сельское и лесное хозяйство

Текст научной статьи на тему «АНАЛИЗ ПРИМЕНЕНИЯ ПОЧВЕННЫХ КАРТ В СИСТЕМЕ РЕТРОСПЕКТИВНОГО МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ ЗЕМЕЛЬ И ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА»

ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2015, № 5, с. 605-625

ДЕГРАДАЦИЯ, ВОССТАНОВЛЕНИЕ И ОХРАНА ПОЧВ

УДК 631.4:528.92.94

АНАЛИЗ ПРИМЕНЕНИЯ ПОЧВЕННЫХ КАРТ В СИСТЕМЕ РЕТРОСПЕКТИВНОГО МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ ЗЕМЕЛЬ

И ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА*

© 2015 г. Д. И. Рухович1, М. С. Симакова1, А. Л. Куляница2, А. В. Брызжев1, П. В. Королева1, Н. В. Калинина1, Е. В. Вильчевская1, Е. А. Долинина1, С. В. Рухович1

Почвенный институт им. В.В. Докучаева РАСХН, 119017, Москва, Пыжевский пер., 7, стр. 2

e-mail: landmap@yandex.ru 2ООО Геоинформатика, 127083, Москва, ул. 8 Марта, 10, стр. 1 e-mail: a.kulyanitsa@tc-geo.ru Поступила в редакцию 16.10.2013 г.

Представлены результаты второго этапа работ по созданию проблемно-ориентированной системы ретроспективного мониторинга почвенного и земельного покрова (РМПЗП) Азовского р-на Ростовской обл. — ввод в систему РМПЗП архивных почвенных карт. Разработка РМПЗП и создание карт земельного покрова осуществлена на первом этапе работ. Проведен анализ почвенных карт, созданных на исследуемую территорию ранее. В ходе анализа выявлена необходимость разделения понятий "топографическая точность почвенных карт" и их "тематическая точность". Показана высокая информативность крупномасштабных почвенных карт для целей ретроспективного мониторинга при их использовании экспертом в ручном режиме. Выявлены проблемы применения архивных почвенных карт в автоматизированных системах и обоснована необходимость их трансформации для увеличения как их топографической, так и тематической точности. Рассчитаны площади участия почвенных разностей в динамике земельного покрова. Указаны причины уменьшающие точность расчетов.

Ключевые слова: почвоведение, проблемно-ориентированные системы, геоинформатика, цифровые модели рельефа, почвенные карты, данные дистанционного зондирования.

DOI: 10.7868/S0032180X15050081

ВВЕДЕНИЕ

Картографирование почв в современном До-кучаевском смысле насчитывает уже более 100 лет [18, 23, 27]. Цифровая картография существенно моложе [9, 12, 25, 31]. Даже почвенная цифровая картография насчитывает десятки лет [23, 25, 29, 37—39, 45]. Казалось бы, за такой период должен быть накоплен огромный материал [27, 40], который может дать ответ на вопросы изменчивости почвенного покрова. Но ситуация сложнее. Так, измерение климатических параметров, таких как температура и осадки, методологически не менялись столетиями. При этом споры об изменениях климата не утихают, и многие гипотезы считаются недоказанными. Практически систематическое наблюдение за климатом ведется немногим более полувека, а ретроспективный анализ позволяет восстановить климатические данные с приемлемой точностью до 1900 г. [46]. Почвенные карты долгое время были картами-гипотезами. Многие из них были мелкомасштабными и носи-

* Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант № 13-07-00538).

ли ярко выраженный авторский характер. Сравнение двух авторских карт может привести к научным спорам о правильности и методах их составления, но никак не к мониторингу почвенного покрова (ПП) [2, 17, 21].

Технологии изготовления карт на бумажной основе мало способствуют картографическому мониторингу, так как, как правило, границы почвенных контуров проведены по индикаторам на основе наблюдения изменений факторов среды, а не свойств самих почв. Кроме того, корректировка, правка и модифицирование бумажных карт равносильны их пересоставлению [7, 35]. При сравнении таких карт можно обнаружить изменения только в тех ситуациях, когда сильно меняется площадь, местоположение или содержание контура. Хорошим примером является мониторинг оврагов, разработанный в АИУС "Агроре-сурсы" [25] на основе аэрофотосъемки и топографических карт. Неплохо был проработан мониторинг засоления почв Голодной степи [16, 45, 49]. Менее контрастные проявления в изменениях ПП обнаружить значительно сложнее [30, 36, 44, 47, 50].

Особняком стоит агрохимический мониторинг ПП. Здесь проблему изменчивости почвенных контуров разрешили путем отказа от самих почвенных контуров. При агрохимическом мониторинге почвенные контуры и вообще почвы принято считать статичными или крайне мало изменчивыми во времени. Для измерения предложено всего несколько почвенных свойств. Анализ ведут на основе отбора смешанных проб с севооборотного поля, которое также считается неизменным.

Широкое развитие цифровой картографии и распространение материалов дистанционного зондирования (ДЗ) позволяют изменить ситуацию коренным образом. Но при этом возникают проблемы использования ранее накопленных материалов [18—20, 22, 33].

Для понимания наблюдаемых в настоящее время явлений часто необходимо знать историю почвенного и земельного покровов (ЗП). Неправильное понимание развития почвенных процессов приводит к ошибочным мероприятиям по борьбе с их негативными проявлениями. Поскольку просто взять архивные материалы и сравнить их с современными материалами недостаточно, нужно иметь методы и механизмы, позволяющие провести ретроспективный мониторинг почвенного и земельного покрова (ПЗП) [2] и создать на его основе проблемно-ориентированную систему (ПОС) мониторинга ПП и ЗП [2, 17, 21].

Для данного исследования ПП и ЗП не являются синонимами. Понятие ПП для данной работы вполне традиционно и подразумевает под собой кору выветривания, подвергнутую инструментально измеримой биологической трансформации. Под ЗП понимается поверхность планеты с указанием типа землепользования. Тип землепользования — не форма собственности, а только вариант воздействия на поверхность почвы. Фрагмент классификатора к составленным нами картам землепользования представлен в табл. 1. Определения и полный классификатор даны ранее [2].

В предыдущей статье [2] изложены методы по организации ретроспективного мониторинга ЗП. Они включают дешифрирование материалов ДЗ с использованием топографических карт, планов землеустройства и т.д. На этой основе удается выявить территории с временной изменчивостью ЗП и идентифицировать характер и причины этой изменчивости в соответствии с разработанной специальной классификацией. Класс динамики ЗП представляет собой сочетание трех групп, выделенных по разным критериям:

I. Связь с антропогенной деятельностью (табл. 2, колонка 2).

1. Не связанные с деятельностью человека или связанные косвенно.

2. Связанные с деятельностью человека.

II. Связь динамики землепользования с почвенным покровом (табл. 2, колонка 3):

1. Изменения землепользования, повлекшие изменение почв.

2. Изменения землепользования, произошедшие вследствие динамики почвенного покрова;

3. Изменения землепользования, не отразившиеся на почвенном покрове.

III. Обратимость изменений для почвенного покрова (табл. 2, колонка 4):

1. Обратимые.

2. Необратимые.

Все три группы носят независимый характер и могут давать практически любые сочетания между собой.

Данная статья описывает очередной этап работ по разработке, закладке и ведению ретроспективного мониторинга почвенного и земельного покровов Азовского р-на Ростовской обл. Настоящая работа нацелена на изучение почвенных причин выявленных изменений землепользования и возможности их анализа на основе архивных почвенных карт.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

В настоящей работе следует разделить объекты исследования на природный объект и описывающие его материалы. В традиционном понимании объектом исследования являются, с одной стороны, собственно почвенный и земельный покровы Азовского р-на Ростовской обл., с другой стороны, почвенные карты, отображающие ПП исследуемой территории.

Для организации РМПЗП [2, 16] основным выбран площадной картографический подход. Выбор осуществлен из нескольких типов мониторинга:

1. Точечный мониторинг.

1.1. Собственно точечный.

1.2. Ключевой.

1.3. Метод трансект.

2. Точечный пространственно распределенный мониторинг.

2.1. На регулярных сетях (GRID).

2.2. На нерегулярных сетях (TIN).

3. Пространственно распределенный — площадной мониторинг.

3.1. Функции от координат.

3.2. Картографический.

Этот подход выбран и обоснован как единственный, удовлетворяющий целям работы. Картографический подход основан на принципах актуализации как в смысле обновления карт по более современным материалам, так и в смысле

Таблица 1. Фрагмент легенды-классификатора к карте землепользования

СЬ^ Имя в легенде Комментарии

1 Сельскохозяйственное поле, обрабатываемое Обрабатываемый сельскохозяйственный участок

2 Сельскохозяйственное поле, обрабатываемое, орошаемое (фрегат) Обрабатываемый сельскохозяйственный участок под круговым орошением типа "Фрегат"

3 Сельскохозяйственное поле, обрабатываемое, орошаемое (линейное орошение) Обрабатываемый сельскохозяйственный участок под линейным орошением

4 Залежь Под залежью понимаем поле или часть поля, которое не обрабатывалось на какой-то момент времени (причины не устанавливались)

5 Обрабатываемая западина Часть поля, занимающая локальное бессточное понижение, с выраженными отклонениями в состоянии земельного покрова и культивируемой растительности (вплоть до полного угнетения), но не приводящими к остановке обработки поля или фрагмента поля как единого целого

6 Необрабатываемая западина Часть поля, занимающая локальное бессточное понижение, с выраженными отклонениями в состоянии земельного покрова и культивируемой растительности (вплоть до полного угнетения), приводящем к остановке обработки поля или фрагмента поля как единого целого

7 Обрабатываемый участок овражно-балочной сети (ОБ) Часть поля, принадлежащая овражно-балочной сети с выраженными отклонениями в состоянии земельного покрова и культивируемой растительности (вплоть до полного угнетения), но не приводящим к остановке обработки поля или фрагмента поля как единого целого

8 Необрабатываемый участок ОБ Часть поля, принадлежащая овражно-балочной сети с выраженными отклонениями в состоянии земельного покрова и культивируемой растительности (вплоть до полного угнетения), приводящими к остановке обработки поля или фрагмента поля как единого целого

ретроспекции [43]. Поскольку исходные картографические и иные материалы на исследуемую территорию имеют ряд специфических особенностей (значительные прос

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Сельское и лесное хозяйство»