научная статья по теме ОБ ОБНОВЛЕНИИ СРЕДНЕМАСШТАБНЫХ ПОЧВЕННЫХ КАРТ Сельское и лесное хозяйство

Текст научной статьи на тему «ОБ ОБНОВЛЕНИИ СРЕДНЕМАСШТАБНЫХ ПОЧВЕННЫХ КАРТ»

ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2014, № 10, с. 1184-1192

ГЕНЕЗИС И ГЕОГРАФИЯ ПОЧВ

УДК 631.48

ОБ ОБНОВЛЕНИИ СРЕДНЕМАСШТАБНЫХ ПОЧВЕННЫХ КАРТ*

© 2014 г. И. Ю. Савин1, 2, С. В. Овечкин1

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

e-mail: savigory@gmail.com

2 Аграрный факультет РУДН, 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, 6, корп. 25А

Поступила в редакцию 14.02.2014 г.

Предложен подход по обновлению среднемасштабных почвенных карт, который базируется на использовании современных спутниковых и геоинформационных технологий. Контурная и содержательная часть старой почвенной карты корректируется, используя последовательно в качестве подложки результаты геоинформационного анализа современных данных о рельефе территории и автоматизированного дешифрирования растительности по спутниковым изображениям. Разработанные подходы проиллюстрированы на конкретных примерах.

Ключевые слова: картографирование почв, дешифрирование почв, цифровая картография почв, Landsat, SRTM.

DOI: 10.7868/S0032180X14100128

ВВЕДЕНИЕ

Почвенные карты традиционно применяют для учебных и научных целей, а также для прикладного анализа почвенных ресурсов [2, 13, 14, 20]. Для учебных целей может быть использована любая почвенная карта вне зависимости от масштаба ее составления и используемого подхода. Так обстоит дело и в случае научных целей. Любая почвенная карта — творческий продукт визуализации почвоведа-картографа своих представлений о географии почв региона исследований. Карта является квинтэссенцией знаний о географии почв региона на момент ее составления. При этом большое значение имеет масштаб составляемой карты, с помощью которого почвовед-картограф отражает особенности почвенного покрова на заданном уровне обобщения.

Традиционно составляют детальные, крупно-, средне-, мелкомасштабные и обзорные почвенные карты [20]. Составление карт разного масштаба обусловлено решением задач, для которых необходима различная степень обобщения почвенной информации. Задачи, решаемые с привлечением почвенной информации на уровне хозяйства, требуют иного уровня обобщения, чем задачи, решаемые на уровне страны. Например, на уровне отдельных полей и хозяйства решают задачи [10]: оценки пригодности земель под возделывание отдельных сельскохозяйственных культур, их рентабельности; мониторинг плодородия почв (сезонные циклы), отдельных свойств

* Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ грант 12-01-97504-р_центр_а.

почв, точное земледелие; прогноз урожайности на уровне поля, внутриполевые неоднородности посевов; оценка стоимости и налога на земельные участки. Основные задачи, решаемые на уровне регионов: оптимизация размещения отраслей производства; оценка продовольственного и ле-сохозяйственного ресурсного потенциала земель (самообеспечение продукцией сельского хозяйства, экспортно-импортная направленность); районирование сортов сельскохозяйственных культур.

В идеальном случае наличие на всю страну детальных или хотя бы крупномасштабных почвенных карт позволило бы решать весь круг задач, где используется информация о почвах. Но таких карт на всю Россию нет, и в ближайшие годы, по-видимому, не будет. В советское время крупномасштабной почвенной съемкой были покрыты практически все земли сельскохозяйственных угодий (около 15% территории России). Последние карты были составлены в конце 80-х годов прошлого века, с тех пор не обновлялись, и в ближайшее время их обновление не планируется. На остальную, большую часть территории в СССР составлялись лишь среднемасштабные почвенные карты, а в целом почвенный покров России был отражен на почвенной карте в масштабе 1 : 2.5 млн [5] (самый крупный масштаб для всей страны из ныне существующих карт с учетом того, что работа над Государственной почвенной картой масштаба 1 : 1 млн до сих пор не завершена).

Решение задач на уровне регионов обеспечивалось использованием среднемасштабных поч-

венных карт (в основном масштаба 1 : 200000—1 : : 500000). Эти карты строились на основе ступенчатой генерализации крупномасштабных почвенных карт хозяйств и последующим добавлением генерализованной информации на топографическую основу масштаба 1 : 200000—1 : 300000 и дорисовкой по этой основе участков, не покрытых крупномасштабными почвенными картами [21], или же строились на специально подготовленной топографической основе, но такого же масштаба [22]. Таким образом в СССР были созданы почти все почвенные карты областей и республик. В основе этих карт лежали данные последней крупномасштабной почвенной съемки конца 80-х годов прошлого века и имевшихся на тот момент дополнительных полевых материалов для несельскохозяйственных территорий.

За прошедшие с тех пор десятилетия в почвах и почвенном покрове некоторых территорий произошли значительные изменения, которые связаны как с естественной эволюцией почвенного покрова, так и с антропогенной деятельностью. Так, в результате неконтролируемого, а иногда и хищнического, использования земель многие почвы деградировали, а почвенный покров претерпел существенные изменения. Обновления крупномасштабных почвенных карт в это время не проводилось, и эти изменения не нашли отображения ни на одной почвенной карте.

Однако в последнее время значительно возрос спрос на почвенно-ресурсную информацию для решения как сельскохозяйственных и кадастровых, так и природоохранных задач, а для этого необходима актуальная информация о состоянии почвенного покрова и свойствах почв.

Для того чтобы обновить почвенную карту региона на основе традиционных подходов, необходимо в первую очередь обновление крупномасштабных почвенных карт, что является высокозатратной и трудоемкой задачей, решение которой осложняется недостатком квалифицированных специалистов. Решение этой задачи прежним способом оказалось практически невозможно.

Развитие за это время геоинформационных и спутниковых технологий, подходов цифровой картографии почв [23] открывает новые возможности для обновления имеющихся почвенных карт регионов, обсуждению которых и посвящена настоящая статья.

МЕТОДЫ СРЕДНЕМАСШТАБНОГО КАРТОГРАФИРОВАНИЯ ПОЧВ

Традиционные подходы составления средне-масштабных почвенных карт базируются на методах последовательной генерализации имеющихся крупномасштабных почвенных карт и укладкой результата генерализации на топографическую

основу соответствующего масштаба [21]. Для территорий, не покрытых крупномасштабной почвенной съемкой, используют имеющиеся полевые данные (маршрутные и/или ключевые) и представления почвоведа-картографа о географии почв (связях почв с факторами почвообразования) картографируемого региона. Далее по топографической основе в масштабе составляемой карты или несколько более крупном отрисовывают почвенно-ландшафтные выделы, которым приписывают почвенное содержание (там же). Таким образом, факторы почвообразования выступают в качестве непосредственных диагностических критериев выделения почвенных ареалов. Данные подходы трудоемки. При отсутствии крупномасштабных почвенных карт составляемые среднемасштабные почвенные карты по факторам почвообразования являются в той или иной степени схематичными и порой не отражают реального состояния почвенного покрова.

С момента появления спутниковых данных стали разрабатывать подходы среднемасштабного картографирования почв, где часть информации о географии почв получали путем дешифрирования их ареалов по характеру изображения земной поверхности на космическом снимке [1]. Здесь почва рассматривалась как материальное природное тело с теми или иными свойствами, нашедшими отображения на космических снимках. В этом случае почвенно-картографические выде-лы базировались не на генерализации крупномасштабных почвенных карт, а на анализе генерализованного по законам оптики космического изображения. Сам анализ (дешифрирование почв) выполнялся преимущественно визуально, а затем его результаты переносили на топографическую основу. Дополнительным преимуществом этих подходов являлось то, что спутниковые изображения отражают реальную картину наземного покрова на момент съемки, в то время как топографическая карта — обобщенное представление о наземном покрове на момент составления этой карты. Использование спутниковых данных позволяло повысить детальность карт и значительно снизить схематичность. Но трудоемкость и стоимость работ по отношению к традиционным подходам оставалась высокой за счет необходимости закупки спутниковой информации, времени на дешифрирование почв и совмещение результатов дешифрирования с соответствующей масштабу составляемой карты топографической основой.

Попытки формализации и ускорения процесса среднемасштабного картографирования почв привели в 80-х годах прошлого века к появлению подходов "пластики рельефа" [22], в рамках которых в качестве основной на почвенные карты вносилась линия нулевой морфоизографы. Несмотря на то, что эти подходы были отвергнуты

большинством почвоведов-картографов [18], среднемасштабные почвенные карты многих областей России в 90-х годах прошлого века были выполнены этим методом (например, почвенные карты Московской, Ивановской, Смоленской, Рязанской, Тульской и других областей).

Основным недостатком этих подходов является то, что линии, построенные на морфометриче-ском анализе рельефа, во многих случаях не совпадают с границами почвенно-географических выделов. Поэтому, построенная на принципах пластики рельефа почвенная карта содержит искаженную информацию о географии почв.

В последние десятилетия картография в целом и почвенная картография, в частности, совершает переход на цифровую основу. Внедрение технологий географических информационных систем привело к появлению первых почвенных ГИС, которые, по сути, представляли собой оцифрованный (векторизованный) вариант почвенной карты, составленный обычными методами. Контуры почвенной карты хранились в базе данных ГИС в векторном формате, и к ним привязывалась атрибутивная информация, характеризующая особенности почвенного покрова выдела или свойства почв [7, 8, 13, 28, 30]. При этом не происходило никакого приращения информации о географии почв по сравнению с исхо

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