Геоинформационное моделирование долинно-речных ландшафтов среднерусской лесостепи
Геоинформационное моделирование долинно-речных ландшафтов среднерусской лесостепи А.А. Глотов, В. Б. МихноВоронежский государственный университет, Россия.Применение методов ГИС-моделирования позволяет автоматизировать решение множества задач, начиная от вычисления расстояний и площадей, и заканчивая построением моделей сложных геосистем и процессов с целью управления и прогнозирования будущих состояний.Моделирование ландшафтных комплексов и, в частности, долинно-речных, методами геоинформатики целесообразно именовать геоинформаци- онным моделированием ландшафта. Созданные на его основе модели ландшафта относятся к классу информационных моделей [2]. Отдельные аспекты ГИС-моделирования ландшафта (картографирование, морфометрический анализ и др.) и применения ГИС в литературе по физической географии освещены и имеют определенную апробацию [8, 14, 9, 13, 17]. Однако, до сих пор не уделено должного внимания таким представлениям какДолинно-речные ландшафты - важнейшая категория природно-территориальных комплексов Среднерусской лесостепи. Они образуют здесь остов основного ландшафтно-экологического каркаса, роль которого в поддержании оптимальной экологической обстановки региона исключительно велика и требует к себе самого пристального внимания. Вместе с тем, долинно-речные ландшафты вносят значительное разнообразие в структурно-функциональную организацию среднерусской лесостепи, предопределяют ее устойчивость и высокий почвенно-растительный потенциал, снижают негативное влияние засух и суховеев, создают комфортные условия для жизни и деятельности населения.Ландшафтные комплексы речных долин тесно взаимосвязаны направленными потоками вещества (жидкий и твердый сток, миграции химических элементов и др.) и образуют своеобразные парагенетические ландшафтные системы - наиболее динамичные структурно-функциональные элементы речных бассейнов. Учет ландшафтообразующей роли и состояния долинно-речных комплексов необходим при решении многих задач, связанных с совершенствованием системы природополь-«ландшафтная модель данных», «структурно-динамическая организация природно-территориальных комплексов», «модель ландшафтного процесса» и другие. Кроме того, отсутствует сама теоретическая концепция геоинформационного моделирования ландшафта.При осуществлении геоинформационного моделирования долинно-речных ландшафтов Среднерусской лесостепи решался ряд методических задач. В частности, были обоснованы объект, предмет, пути моделирования и реализации моделей.Объектом исследования геоинформационного моделирования ландшафта выступает ландшафт (природно-территориальный комплекс).В качестве предмета исследования рассматривались особенности представления и анализа структурно-динамической организации ландшафтов средствами ГИС.К числу основных методических задач геоин- формационного моделирования ландшафта были отнесены следующие положения: 1) разработка и реализация теоретической модели ландшафта в среде ГИС (концептуальная ландшафтная модель данных) - подразумевается набор теоретических положений моделирования структуры, динамики, межкомпонентных взаимосвязей, а также па- радинамических связей между ландшафтами;формирование прикладных ландшафтных моделей данных, характеризующих структурно-динамическую организацию природно-территориальных комплексов для определенных целей исследования; 3) разработка алгоритмов анализа данных - математических методов анализа формализованного представления геосистемы; 4) разработка геоинформационных моделей ландшафтных процессов.Геоинформационное моделирование долинноречных ландшафтов потребовало привлечение четких и наиболее устоявшихся определений и понятий ландшафта. Как известно, в науке не существует единого понимания термина «ландшафт» [3, 7, 10, 12, 15, 16]. Это затрудняет использование представлений о ландшафте в процессе геоинформа- ционного моделирования.В настоящее время в литературе существует три основных трактовки термина «ландшафт»: ландшафт - региональная единица; ландшафт - обобщенное типологическое понятие физико-географических комплексов; ландшафт - общее понятие, синоним региональных и типологических комплексов любого таксономического ранга [11]. Согласно общей трактовке, в пределах ландшафтной сферы выделяются региональные, типологические и парадинамические природные комплексы.Из имеющихся трактовок ландшафта нами было избрано определение, обоснованное Ф.Н. Мильковым [12]. Согласно его взглядам, «ландшафт (природно-территориальный комплекс, ПТК) - пятимерная саморегулируемая и са- мовосстанавливаемая незамкнутая система взаимосвязанных компонентов и комплексов более низкого ранга, функционирующая под воздействием одного или нескольких компонентов, выступающего в роли ведущего фактора» [12, с. 191].Под геоинформационным моделированием понимается метод, основанный на построении и использовании моделей пространственных объектов, их взаимосвязей и динамики процессов средствами ГИС [4]. Данный метод относится к группе методов информационного моделирования и основан на теории информационных систем.При геоинформационном моделировании наиболее важными понятиями являются модель данных и алгоритм анализа. Под моделью данных понимается совокупность принципов организации данных; математическая конструкция для представления географических объектов или полей, а под алгоритмом анализа данных - логически обусловленная последовательность программных действий с целью получения определенного результата. Собственно модель данных и определяет методы анализа.Базовыми моделями данных в географических информационных системах являются векторная (нетопологическая и топологическая) и растровая. В настоящее время активное развитие технологии объектно-реляционных баз данных привело к формированию модели базы геоданных (БГД), или пространственной БД, основанной на таких понятиях как сущность (таблица) и связь. База геоданных по существу выступает прототипом моделируемых объектов, ситуаций, отношений. В зависимости от решаемых задач исследователь проектирует структуру БГД, в которой могут быть использованы различные более простые модели данных - как векторные, так и растровые, но уже как части единой информационной модели.При решении конкретных задач средствами ГИС возникает необходимость в использовании прикладных моделей данных. Эти модели являются виртуальной имитацией объектов управления или изучения. В них можно воспроизводить свойства или взаимоотношения реальных объектов, их поведение [1]. Вопросам проектирования прикладных моделей данных и баз геоданных посвящена работа М. Зейлера [20].Модель объекта, используемая при исследовании, определяет набор инструментов анализа и специфику алгоритмов обработки данных. При этом можно выделить следующие основные аналитические возможности ГИС: 1) аналитические функции работы с базами данных; 2) картометрические функции; 3) моделирование поверхностей и анализ растровых изображений; 4) построение буферных зон; 5) оверлейные операции; 6) районирование (зонирование) и др.На наш взгляд, необходимо различать геоин- формационные модели компонентов ландшафта, ландшафтных процессов и собственно ландшафтов. Создание перечисленных видов моделей позволяет получить полную, в т.ч. скрытую, информацию о структурно-функциональных особенностях долинно-речных ландшафтов.Геоинформационные модели компонентов ландшафта представлены цифровыми моделями рельефа, климата, литогенной основы, флоры и фауны, а также цифровыми моделями использования земель (антропогенный фактор). Подобные модели используются для изучения особенностей и анализа отдельных компонентов ландшафта, и являются источником информации при моделировании самого ландшафтного комплекса.Кроме того можно выделить модели неполных физико-географических систем (рельеф - почва, рельеф - климат - растительность и пр.).Геоинформационные модели ландшафтных процессов (landscape evolution models, LEM) представляют собой определенные алгоритмы анализа данных в ГИС, в результате использования которых появляется информация о будущих состояниях исследуемой территории. Эти модели служат для изучения динамической составляющей ПТК, их эволюции, а также возможных последствий в результате различного типа воздействий. Примером подобных механизмов моделирования являются SIBERIA, GOLEM, CHILD, CAESAR, WEPP, LAPSUS и др. [19]Геоинформационная модель ландшафта представляет собой определенную модель данных, раскрывающую структурно-динамическую организацию ПТК с позиции цели исследования. При этом можно выделить концепту...
Другие файлы:
Основные этапы формирования долинно-речных ландшафтов Воронежской области
Голоценовая эволюция почв речных террас западной части заволжской лесостепи и степи
Дан анализ существующих представлений об эволюции почв речных террас лесостепных и степных ландшафтов во второй половине голоцена...
Эффекты гор на возвышенных равнинах среднерусской лесостепи
Структура и функционирование почвенного населения дубрав среднерусской лесостепи
Природные условияРастительность. Климат. Почвы. Почвенное население дубрав среднерусской возвышенностиРанневесенний аспект в почвенном населении лесос...
На речных берегах
Книга «На речных берегах» — второй после «Зеленой книги леса» цикл научнохудожественных очерков и рассказов о среднерусской природе. В ней повествуе...
