ГЕОМОРФОЛОГИЯ
№ 1 январь-март 2009
Научные сообщения
УДК 551.4.03:528.067.4(470.62)
© 2009 г. Ю.О. АНТИПЦЕВА, Ж.А. ДУМИТ
МОРФОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РЕЛЬЕФА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ ПРИ ОЦЕНКЕ РЕКРЕАЦИОННОГО ПОТЕНЦИАЛА ЛАГОНАКСКОГО НАГОРЬЯ (СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ КАВКАЗ)
Введение
Стремительное развитие рекреации и туризма, появление новых разнообразных видов активного отдыха, расширение спектра услуг в этой сфере имеет ряд положительных сторон, но при отсутствии научного подхода и должного контроля неизбежно негативно сказывается на состоянии окружающей природной среды. Осуществление туристской деятельности, особенно в пределах особо охраняемых природных территорий (ООПТ), в первую очередь, должно соответствовать существующему природоохранному законодательству и требует соответствующего научного обоснования с учетом оценки конкретной территории для пригодности тех или иных видов рекреации и туризма. Такая оценка складывается из нескольких составляющих, в числе которых разработка системы эколого-геоморфологических критериев, описывающих рекреационные свойства рельефа, рекреационное районирование территории, определение степени экологического риска.
Морфометрический анализ рельефа территории является обязательным компонентом подобных исследований, в данном случае он позволяет оценить геоморфологические рекреационные ресурсы Лагонакского нагорья.
Материалы и методика исследований
За основу морфометрического анализа рельефа района Лагонакского нагорья (рис. 1) были взяты методические разработки В.П. Философова, А.И. Спиридонова, В.И. Аниси-мова, А.Д. Абалакова и др. [1-4]. Полное и четкое количественное описание рельефа Лагонакского нагорья до настоящего времени отсутствовало. Данное обстоятельство обусловливает новизну, актуальность и, следовательно, научную ценность результатов проведенной работы.
Для Лагонакского нагорья, традиционно ориентированного на рекреацию и туризм, немаловажными проблемами являются оценка и оптимальное использование рекреационных ресурсов. При этом наиболее актуален вопрос оценки психолого-эстетических свойств ландшафта, способствующих укреплению физических и духовных сил. Психолого-эстетическая оценка основывается на аттрактивности (привлекательности) природных объектов и явлений. Рекреационные свойства рельефа также проявляются, в частности, и через его аттрактивность, поэтому при количественной оценке аттрактивности территории необходим анализ рельефа, как важнейшего компонента
ландшафта [5]. Затруднения, однако, вызывает выбор показателей, отражающих эти свойства. Нами, как и некоторыми другими авторами, используются морфометрические показатели горизонтального и вертикального расчленения рельефа, уклона земной поверхности, экспозиции склонов, разнообразия геоморфологических объектов - памятников природы [6].
При построении морфомет-рических карт рельефа применяют множество способов и методик, но наиболее актуальным, на наш взгляд, является использование геоинформационных приемов анализа поверхностей по данным космических снимков. В настоящей работе использованы результаты радиолокационной съемки рельефа Shuttle radar topographic mission (SRTM) [11, 12], предназначенной для построения высокоточной цифровой модели рельефа (ЦМР). Ее среднеквадратическая погрешность по высоте оценивается как примерно 16 м, а точность положения узлов трехсекундной сетки составляет около 20 м. Однако в условиях горного рельефа эти показатели точности становятся выше. Кроме того, за счет генерализации координатных точек ЦМР микрорельеф нивелируется, что дает возможность увидеть морфоскульптуру [13].
Редактирование снимка, связанное с идентификацией и последующим устранением незначительных ошибок, проведено нами с использованием средств пакета ArcGIS 9.1 и его модуля Spatial Analyst. Эта же программа применялась при первичных расчетах и построении карт. Исправленный снимок SRTM с разрешением около 70 м пригоден для выполнения морфометрического анализа и построения соответствующих карт в среде ГИС. Таким образом, была создана цифровая основа для морфометрического картографирования территории бассейна р. Кубани [7]. Мы полагаем, что такая точность ЦМР вполне приемлема для субрегионального пространственного анализа рельефа.
В исходной ЦМР были намечены границы Лагонакского нагорья, и, таким образом, выделен соответствующий район исследований (рис. 1). С целью проведения морфометрического анализа рельефа был построен и проанализирован ряд соответствующих карт: вертикального и горизонтального расчленения, экспозиции склонов и уклонов земной поверхности.
Для построения карты вертикального расчленения избранная территория разбивалась на сеть квадратов площадью 4 км2. С использованием специальной опции статистики зон для каждого квадрата вычислялись количественные данные (минимальная и максимальная высоты). Автоматически производился выбор шкалы глубины расчленения из десяти интервалов. С помощью функции Geostatistical Analyst методом интерполяции построена карта вертикального расчленения (рис. 2).
Построение карты горизонтального расчленения производилось в несколько этапов. Была создана карта порядков эрозионных форм, сначала в растровом, затем в векторном представлении. После этого полигон разделялся на сеть квадратов площадью 16 км2, и для каждого из них рассчитывалась общая длина долин (долины первого и второго порядков не учитывались). Карта создавалась с использованием функции Geostatistical Analyst Wizard (рис. 3). Как и для остальных карт, здесь была применена интервальная шкала.
Рис. 1. Орографическая схема Северо-Западного Кавказа 1 - район исследований, 2 - Главный Кавказский хребет и отдельные вершины, 3 - реки
расчленения, м
■ 359-427
■ 427-513 Ш 513-623 Ш 623-762 Ш762-938 Ш 938-1162
Глубина
С
■ 2.7-3.0
■ 3.0-3.3
более 3.7
Рис. 2. Вертикальное расчленение рельефа
Рис. 3. Горизонтальное расчленение рельефа
Карта экспозиции склонов строилась с помощью функции Special Analyst и ее опции Surface analysis. Вначале была получена карта экспозиции склонов в растровом представлении, далее она конвертировалась в векторное представление. В результате конвертирования получены полигоны различной экспозиции склонов (рис. 4).
Карта углов наклона земной поверхности строилась аналогично карте экспозиции склонов. При этом изначально строилась гипсометрическая карта с заданными высотными ступенями, затем вычислялись минимальные и максимальные уклоны и площади полигонов по высотным ступеням (рис. 5).
Рельеф и рельефообразующие процессы на Лагонакском нагорье подвергались анализу с точки зрения определения рекреационного потенциала территории.
Характеристика рельефа и рельефообразующих процессов Лагонакского нагорья производилась по условно выделенным ярусам рельефа: высокогорный (с интервалом высот 2000-2868 м), среднегорный (1000-2000 м), низкогорный (500-1000 м). Незначительные по площади участки на крайнем северо-востоке и северо-западе нагорья с высотами ниже 500 м выделять в отдельный ярус не представляет смысла.
В целом для территории Лагонакского нагорья характерны следующие процессы: речная эрозия (пользующаяся наибольшим распространением), физическое выветривание, гляциальные, склоновые гравитационные, склоновые эрозионные, карстовые
Высокогорный ярус приурочен к южной части нагорья. В рельефе он выражен поднятиями горной группы Фишт, массивом Нагой-Чук, сложенными породами поздне-юрского возраста (рис. 1). Здесь господствуют гляциальные процессы, значительную роль в преобразовании земной поверхности играют гравитационные процессы, карст, глубинная эрозия.
Среднегорный ярус развит повсеместно и охватывает большую площадь, за исключением северной части нагорья. В рельефе он выражен вершинами хребтов (Лагонак-ский, Гуама, Азиш-Тау) и столовыми плато (Черногорье, Утюг). Для этого геоморфологического яруса характерны интенсивные процессы карстообразования, в первую очередь, благодаря распространению карбонатных пород (известняков, доломитов, мергелей) позднеюрского и раннемелового возраста [9]. Повсеместно развиты разнообразные формы подземного и поверхностного карста.
К низкогорному ярусу относятся нижние части склонов среднегорных хребтов и плато, межгорные котловины и понижения речных долин на севере нагорья. Здесь преобладают гравитационные склоновые процессы (обвалы, осыпания), активны сели, отмечаются карстовые формы рельефа.
Результаты исследований
[8].
Экспозиция склонов
. ю-в ю
1 Ю-З I З
I С-З
Шкала углов наклона, град менее 6 6-10 _ 11-15 н 16-20 ш 21-25 н 26-30
ш 36-40 ш 41-45 ™ более 45
Рис. 4. Экспозиция склонов
Рис. 5. Углы наклона
с
с
Интенсивная глубинная эрозия характерна для центральной части нагорья (в районе Лагонакского хребта) и юга территории (массив горы Фишт) - более 1100 м, Абад-зехского ущелья и массива Нагой-Чук - более 900 м. Наименьшие величины вреза отмечаются по северной границе нагорья и в верхнем течении р. Курджипс - от 40 до 150 м.
Наибольшие величины горизонтального расчленения характерны для восточной части нагорья - района хребта Азиш-Тау (более 3.7 км/км2), наименьшие - отмечаются в центре, на крайнем северо-востоке и юго-западе нагорья (менее 0.9 км/км2). Для большей части нагорья, особенно центральной, характерно относительно равномерное площадное распространение тальвегов эрозионных форм (1.2-2.7 км/км2). Данные показатели расчленения выше средних значений, что объясняется мощным развитием карста, вызывающего перехват наземного стока. Вертикальное расчленение определяет высотное разнообразие природных комплексов, горизонтальное - многообразие краевых зон, точек перегиба. Увеличение расчлененности, в общем, повышает аттрактивность рельефа [6].
В целом поверхность Лагонакского нагорья имеет общий уклон на север и северо-запад. Склоны Лагонакского нагорья в первом приближении можно сравнить с расположенным на Северо-Западном Кавказе массивом горы Папай. Высокий термический режим южного склона определяет большую аридность природных условий, что способствует интенсивному процессу физического выветривания. На северном склоне набл
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.