ИЗВЕСТИЯ РАН. СЕРИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ, 2015, № 5, с. 135-143
ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И КАРТОГРАФИРОВАНИЕ
УДК 528.9(631.4)
ЕДИНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ РЕЕСТР ПОЧВЕННЫХ РЕСУРСОВ РОССИИ КАК МОДЕЛЬ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ОРГАНИЗАЦИИ
ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА1
© 2015 г. В.С. Столбовой, Э.Н. Молчанов
Почвенный институт имени В.В. Докучаева, Москва, Россия e-mail: vladimir.stolbovoy@gmail.com
Поступила в редакцию 28.05.2013 г.
Современная модель организации почвенного покрова России реализована в Едином государственном реестре почвенных ресурсов (ЕГРПР). Географическая часть модели представлена контурами почв, границами субъектов Российской Федерации (РФ), границами выделов почвенно-экологи-ческого районирования и точками - местами заложения почвенных разрезов. Атрибутивная часть описывается реляционной структурой, составленной из морфоаналитической диагностики почв ЕГРПР, аналитических характеристик представительных почвенных разрезов, характеристики почвенных ресурсов субъектов Российской Федерации и описания единиц почвенно-экологиче-ского районирования.
Ключевые слова: почвенные ресурсы, модель почвенного покрова.
Введение. В настоящее время почвоведение, как и общество в целом, переживает период активного внедрения информационных технологий. Этот процесс диктуется объективной потребностью управленцев, ученых и практиков, в понятной и легко доступной информации не только о разнообразных качествах почв, но и их связях с природными и социально-экономическими явлениями. Однако доступ к накопленным почвен-но-географическим и почвенно-аналитическим данным - процесс достаточно трудоемкий и требующий определенных навыков. Это связано с тем, что большая часть почвенных данных находится в многочисленных картах, статьях, сборниках, монографиях и пр. При этом огромный пласт знаний хранится в рукописях, архивах учреждений и подпадает под режим ограниченного доступа. В случаях, когда для работы необходимо большое количество почвенных данных, ручная выборка оказывается невозможной и для этого применяются специальные программы, так называемые "data mining" (извлечение данных). К сожалению, современные информационные технологии не могут использовать почвенные
1 Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 11-04-00715-а).
данные, хранящиеся на традиционных бумажных носителях.
Таким образом, накопленная в России информация о почвах является мало доступной для потребителей, а форма их хранения не позволяет ее использование в инновационном развитии страны. Одним из негативных последствий подобной ситуации является тревожащее специалистов снижение социальной значимости почвоведения.
Внедрение информационных технологий в почвоведение, иногда упрощенно ассоциирующееся с использованием математических методов, имеет длительную историю в России. Уже в 60-70-х гг. ХХ в. развивались банки почвенных данных и создавались почвенные информационные и информационно-поисковые системы [5]. Отдельные разработки, например, формы описания почв, система классификации и кодирования почвенных данных нашли применение в классификации почв [11]. Также было подготовлено объемное методическое руководство по описанию почв в системе информационной базы классификации почв [14]. Результаты этих работ были адаптированы к современным техническим условиям [3, 4]. Отметим также, что огромный вклад в отмеченные выше разработки внес В.М. Фрид-
ланд, который, будучи членом международной рабочей группы по почвенным информационным системам, способствовал широкому внедрению имеющихся в мире достижений информатики в отечественное почвоведение.
В последние годы в России получили развитие цифровые географические почвенные базы данных. К сожалению, их большая часть хранится в авторских коллективах и организациях и не имеет сопровождающей технической документации. По сути, эти продукты не опубликованы и недоступны широкому пользователю. Другой проблемой, связанной с отсутствием технической документации, выступает невозможность оценить использованные источники, степень концептуальной и временной однородности почвенных данных и пр. Как было показано [24, 25], механическое включение разнородных по качеству почвенных данных приводит к недопустимо высокой неопределенности результатов подсчетов, оценок и др., полученных на этих данных. Кроме того, ряд подсчетов (например, содержание углерода в почвах для оценки их кли-маторегулирующей функции) подпадает под официальную процедуру верификации, основанной на воспроизводимости и прозрачности получения результатов [28]. Игнорирование перечисленных требований делает результаты неприемлемыми с точки зрения их статуса.
В законченном виде, включая техническую документацию, коллекции почвенных разрезов, цифровые почвенные базы данных на территорию страны опубликованы ФАО [26] и Международным институтом прикладных системных исследований [27]. В основе этих проектов использована специально разработанная Почвенная карта России в географическом м-бе 1:5 млн. Отмеченная карта составлена методом прямой генерализации Почвенной карты РСФСР м-ба 1:2.5 млн [12]. Создание карты в м-бе 1:5 млн с самого начала предполагало ее публикацию и использование только в цифровом формате. Технология создания включала представление почвенных данных по отдельным слоям в системе географических координат и графическое исполнение на термостабильной пленке с тем, чтобы устранить ошибки позиционирования географических объектов и контуров почв, возникающие при тепловой деформации листов карты в процессе автоматизированного сканирования. Вся подготовительная работа была сделана специалистами Почвенного института, а техническое исполнение выполнено в центральной лаборатории ФАО (Рим, Италия), что, в соединении, обеспечило высокое качество конечного результата. Кроме образцового научно-технического исполнения, атрибутивная часть
рассматриваемой цифровой почвенной базы данных впервые представлена в англо-русской транскрипции, а также транслирована в форматы международной системы ФАО [7], в систему БОТЕЯ [9] и в почвенную таксономию США [8]. В полном объеме цифровая почвенная база данных России м-ба 1:5 млн, включая коллекцию представительных профилей почв, параметры педо-трансферных функций и пр., опубликована на СД "Земельные ресурсы России". Этот продукт имеет свободный (бесплатный) доступ на сайте [27]. В настоящее время рассматриваемая почвенная база данных вошла в основные глобальные гармонизированные базы почвенных данных [18, 20], которые широко используются во всех международных проектах по глобальной безопасности в области продовольствия и экологии, а также в работах, связанных с международными конвенциями по климату, опустыниванию, биоразнообразию и др.
По заказу Европейского союза (ЕС) создана цифровая база почвенных данных России в географическом м-бе 1:2.5 млн (на основе Почвенной карты РСФСР под редакцией В.М. Фридлан-да [12]). Эта цифровая база почвенных данных выступает частью Европейской географической почвенной базы данных [10, 23], которая является официальным почвенным документом ЕС.
Весь накопленный отечественный и зарубежный опыт работы в области строительства цифровых почвенных баз данных использован разработчиками ЕГРПР [1]. Проект имеет целью провести полную компьютерную инвентаризацию почв России, включая подготовку технической документации, почвенно-экологическое районирование и коллекцию представительных почвенных разрезов. По существу, ЕГРПР является новейшей компьютерной моделью почвенного покрова страны [1]. Вместе с тем ряд общеметодических вопросов, касающихся особенностей фундаментальных понятий почв и почвенного покрова, как объектов компьютерного моделирования, влияющих на качество ЕГРПР, раскрыт не полностью. Рассматриваемая статья имеет целью обсуждение этих вопросов.
Картографические и компьютерные почвенные модели. Почва, как континуум, не имеет внутренних границ и поэтому представления о разнообразии почв и их свойств (морфогенетическая модель) всегда условны и связаны с принятой классификацией почв, методами полевых и лабораторных исследований и пр. Почвенная часть ЕГРПР, как компьютерная модель, строится на образах/ моделях, принятых в Почвенной карте РСФСР м-ба 1:2.5 млн [12]. Концептуально, рассматриваемая карта создавалась в 70-80-е гг. ХХ в. и представляет
собой картографическую модель почв и почвенного покрова России того периода времени. Иными словами, компьютерная морфогенетическая пространственная (синонимы географическая/координатная) модель имеет ясную временную координату. Очевидно, что это многомерное (концептуально-пространственно-временное) видение почвенного покрова России в цифровом ЕГРПР формируется не только на идеологии исходной почвенной карты, но также дополняется многочисленными условностями, связанными с техническими требованиями формата компьютерных баз данных.
В теории картографии различают непосредственное (что изображено) и опосредованное (зависит от подготовленности пользователя) восприятия почвенных образов. Иными словами, подготовленный пользователь видит не только контур той или иной почвы и знаки легенды карты (непосредственные данные), но имеет в виду и многие, не отраженные на карте и ее легенде, свойства, как самой почвы, так и факторов почвообразования, почвообразовательных процессов и много др. (опосредованные данные). Часто опосредованные данные используются в описательном исследовании почвенного покрова территории на основе изучения почвенной карты. Однако эта теория полностью справедлива только в приложении к бумажным картам. В части компьютерных почвенных баз данных эта теория существенно меняется. Прежде всего, пользователь лишен возможности "обозреть" цифровую базу данных, как карту, что является средством генерации опосредованных ассоциаций и дополнительных сведений у подготовленного пользователя. В компьютерных базах данных пользователь может видеть на экране сеть контурных линий в зкр-файле, таблицу атрибутов (упрощенная визуализация реляционной многомерной модели данных), прочитать систему кодирования, описания и пр. Компьютер оперирует только непосредственными данными, к
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.