Картографирование мерзлотных ландшафтов с учетом сукцессий растительности: на примере приленского плато тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.08, кандидат географических наук Шестакова, Алёна Алексеевна

  • Шестакова, Алёна Алексеевна
  • кандидат географических науккандидат географических наук
  • 2011, Якутск
  • Специальность ВАК РФ25.00.08
  • Количество страниц 162
Шестакова, Алёна Алексеевна. Картографирование мерзлотных ландшафтов с учетом сукцессий растительности: на примере приленского плато: дис. кандидат географических наук: 25.00.08 - Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение. Якутск. 2011. 162 с.

Оглавление диссертации кандидат географических наук Шестакова, Алёна Алексеевна

Введение.

Глава 1. Методические основы мерзлотно-ландшафтного картографирования. Геоинформационное картографирование и ГИС-технологии.

1.1. Методические основы мерзлотно-ландшафтного картографирования.

1.2. Геоинформационное картографирование и ГИС-технологии.

Глава 2. Опыт применения-ГИС-технологий в геокриологии. Аппаратное и программное обеспечение ГИС.

2.1. Опыт применения ГИС-технологий в геокриологии.

2.2. Аппаратное и программное обеспечение ГИС.

Глава 3. Природные условия и особенности мерзлотно-ландшафтной дифференциации Лено-Алданского междуречья.

Глава 4. Создание цифровых мерзлотно-ландшафтных карт.

4.1. Крупномасштабное мерзлотно-ландшафтное картографирование территории Лено-Алданского междуречья.

4.2. Среднемасштабное мерзлотно-ландшафтное картографирование территории Лено-Алданского междуречья.

4.3. Мелкомасштабное мерзлотно-ландшафтное картографирование территории Лено-Алданского междуречья.

Глава 5. Составление цифровых тематических мерзлотных карт. Пространственный анализ с применением ГИС.

5.1'. Крупномасштабное тематические мерзлотные карты территории Лено-Алданского междуречья.

5.2. Среднемасштабные тематические мерзлотные карты территории Лено-Алданского междуречья.

5.3. Мелкомасштабные тематические мерзлотные карты территории Лено-Алданского междуречья.

Глава 6. Составление разномасштабных пространственно-временных моделей устойчивости мерзлотных ландшафтов с использованием ГИС.

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение», 25.00.08 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Картографирование мерзлотных ландшафтов с учетом сукцессий растительности: на примере приленского плато»

Актуальность работы. Выявление пространственно-временных закономерностей развития мерзлотных ландшафтов является весьма актуальным. Развитие географических исследований на современном этапе во многом определяется перспективами применения ГИС. Применение ГИС открывает новые возможности не только в пространственно-временном анализе современных процессов и явлений, но и в традиционных методах исследований, каковым является ландшафтная индикация и картографирование мерзлотных условий. ГИС позволяет систематизировать имеющийся фактический материал в виде базы данных, с помощью специальных приемов автоматически создавать комбинированные пространственные образы в виде карт. Результаты ландшафтно-криоиндикационных исследований имеют большое значение для развития ГИС в мерзлотоведении, в первую очередь, в цифровом картографировании с применением атрибутивных таблиц ГИС.

Ранее динамическое состояние инженерно-геокриологических условий (ИГУ) практически не отражалось на инженерно-геокриологических картах. Динамический аспект представлен использованием сукцессионных моделей растительности в классификационных ландшафтно-динамических построениях, что позволяет оценить современное состояние и тенденции развития мерзлотных ландшафтов. Использование инженерно-геокриологических характеристик при ландшафтной дифференциации и картографировании, выделение вариантов типов местности по инженерно-геокриологическим свойствам грунтов позволят повысить информативность мерзлотно-ландшафтных карт и более достоверно отображать реальную картину природной дифференциации. Изучение инженерно-геокриологических условий в качестве критериев выделения ландшафтов позволит более детально решать природоохранные проблемы в криолитозоне, так как многолетнемерзлые породы являются здесь основным ландшафтообразующим фактором. Применение сукцессионного метода позволит учитывать пространственно-временной фактор в картографировании ИГУ.

Перспективы применения ГИС-технологий не исчерпываются созданием тематических карт, а определяются ориентацией на моделирование пространственных процессов, в данном случае устойчивости природной среды к антропогенному воздействию и современным изменениям климата.

Цель работы - совершенствование методики инженерно-геокриологического картографирования посредством применения сукцесси-онных стадий растительности для показа динамического состояния инженерно-геокриологических условий в процессе картографирования.

Задачи исследований состоят в следующем:

1. Использовать ландшафтно-динамические построения для индикации мерзлотных условий (типы фаций, урочищ, местностей и ландшафтов).

2. Применить сукцессионные ряды растительности в разномасштабном цифровом картографировании инженерно-геокриологических условий для Лено-Алданского междуречья.

3. Создать цифровые тематические мерзлотные карты для Лено-Алданского междуречья- с применением сукцессионных рядов растительности.

4. Составить разномасштабные пространственно-временные модели устойчивости мерзлотных ландшафтов с использованием ГИС для природоохранных целей.

Личный вклад автора и методика исследований. В основу диссертации положен материал, полученный автором при мерзлотно-ландшафтных исследованиях в Якутии в 2005-2011 гг. В научной работе изложены результаты исследований, в которых автор с 2005 г. в качестве исполнителя принимал участие в сборе, систематизации и анализе данных, а также в создании ряда ГИС-проектов. Разработка предлагаемых приемов ГИС-картографирования, составление цифровых мерзлотно-ландшафтных и мерзлотных карт, пространственно-временной анализ, обработка материалов и картографические обобщения выполнены непосредственно автором.

Использованы также фондовые материалы Института мерзлотоведения СО РАН, литературные источники, аэрокосмические снимки и картографические обобщения. Проводились наземные маршрутные исследования, дешифрирование аэрокосмических снимков, детальные исследования на ключевых участках. При камеральных работах применялись методы ГИС-технологий с использованием специализированного программного обеспечения (PC ARC/INFO, ArcView GIS).

Научная новизна работы.

1) Усовершенствована методика картографирования инженерно-геокриологических условий мерзлотных ландшафтов с применением сукцес-сионных рядов растительности и ГИС-технологий.

2) Создана современная ландшафтно-криоиццикационная схема и новые цифровые мерзлотные карты Лено-Алданского междуречья различного уровня и масштаба с базой данных о структуре и содержании компонентов ПТК.

3) Проведен пространственный анализ по различным компонентам природных комплексов Лено-Алданского междуречья.

Основные защищаемые положения:

1. В условиях криолитозоны сукцессии растительности играют важную роль в инженерно-геокриологической дифференциации и в определении формирования критических условий после нарушений и с последующим их восстановлением.

2. Сукцессионные стадии растительности, отражающие динамическое состояние геокриологических условий, включены в классификационные единицы мерзлотных ландшафтов, что позволило предложить новую классификационную схему ландшафтов Лено-Алданского междуречья.

3. Мерзлотно-ландшафтные классификации и сукцессионные ряды растительности являются объективными показателями динамического состояния мерзлотной обстановки на геокриологических картах разного масштаба, что важно для планирования природоохранных мероприятий.

Практическое значение работы. Предложенная методика позволит более эффективно решать вопросы мерзлотно-ландшафтного и геокриологического картографирования путем учета динамического состояния мерзлотных ландшафтов, а также систематизации природной обстановки в криолитозоне. Методика, разработанная автором, применяется в настоящее время для составления новых ГИС-проектов. Результаты исследований могут быть использованы для разработки природоохранных мероприятий, оценки устойчивости природной среды к изменениям климата и антропогенным нарушениям, а также при научном обеспечении строительства отдельных крупных инженерных объектов на территории Якутии.

Данная работа является частью исследований Института мерзлотоведения СО РАН, выполняемых по конкурсным программам Сибирского Отделения РАН (проекты 25.1.5, 7.10.2.5 и УИ.63.2.5 за 2004 - 2011 гг.). Результаты полученных исследований использовались при выполнении ряда хоздоговорных работ с производственными и проектными организациями.

Апробация и практическая реализация. Содержание работы и ее отдельные положения были опубликованы и обсуждены: на региональной конференции «Вопросы региональной геокриологии и географии» (Якутск, 2006); III Международной конференции «Роль мерзлотных экосистем в глобальном изменении климата» (Якутск, 2007); VII Международном симпозиуме «Проблемы инженерного мерзлотоведения» (Чита, 2007); III Всероссийской научной конференции «Информационные технологии в науке, образовании и экономике» (Якутск, 2008); Международной молодежной конференции «Современные проблемы и будущее геокриологии» (Якутск, 2008); XIV Лаврентьевских чтениях, посвященных 110-летию со дня рождения академика М.А. Лаврентьева (Якутск, 2010); Всероссийском научном молодежном форуме с международным участием «Геокриология — прошлое, настоящее, будущее» (Якутск, 2010); П Республиканской научно-практической конференции «География и краеведение в Якутии» (Якутск, 2011).

Основные положения диссертации представлены в десяти публикациях, в том числе три — в изданиях, рекомендуемых ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация общим объемом 163 страниц, состоит из: введения, 6 глав, включающих 46 карт, 14 рисунков, 59 таблиц, заключения, списка использованной литературы из 73 наименований и 7 приложений.

Автор выражает глубокую признательность и искреннюю благодарность за систематическую помощь в проведении исследований и высокую требовательность к работе своему научному руководителю, к. г. и А.Н. Федорову. Особую благодарность автор выражает д.т.н., проф. В.Р. Алексееву за ценные замечания и рекомендации и к.г.н. Я.И. Торговкину за помощь при изучении ГИС-технологий и постоянную поддержку. Автор приносит благодарность д.г.-м.н., проф. В.В. Шепелеву, д.г.-м.н. В.Б. Спектору, к.г.н. И.С. Васильеву, к.г.н. Н.П. Босикову, к.г.н. С.П. Варламову и другим сотрудникам ИМЗ СО РАН за замечания, советы, помощь и содействие при подготовке диссертационной работы. [

Похожие диссертационные работы по специальности «Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение», 25.00.08 шифр ВАК

Заключение диссертации по теме «Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение», Шестакова, Алёна Алексеевна

Заключение

1. Усовершенствована методика картографирования инженерно-геокриологических условий мерзлотных ландшафтов с применением сукцес-сионных рядов растительности и ГИС-технологий. Применение современных ГИС-технологий упрощает классификационные построения с использованием «оверлея» (наложения) отдельных слоев и облегчает процесс классификации ландшафтов.

2. В результате ландшафтных и инженерно-геокриологических исследований на территории Лено-Алданского междуречья дан сравнительный анализ естественных и нарушенных мерзлотных ландшафтов по основным геокриологическим характеристикам. Результаты анализа показали, что температура горных пород в сукцессиях повышается на 1° С и мощность сезонно-протаивающего слоя увеличивается на 0,5-1 м по сравнению с естественными мерзлотными ландшафтами. Среди мерзлотно-геологических процессов активизировались термокарст, солифлюкция и эрозия.

3. Использование сукцессионных моделей в качестве индикаторов в классификационных ландшафтно-динамических построениях позволили оценить современное состояние и тенденции развития мерзлотных ландшафтов на Лено-Алданском междуречье, показывая восстановление как ландшафтных, так и мерзлотных условий.

4. Составленные по атрибутивным таблицам и с учетом сукцессий растительности крупно-, средне- и мелкомасштабные цифровые карты температуры грунтов, мощности сезоннопротаивающего слоя и мерзлотно-геологических процессов отражают современное состояние мерзлотных ландшафтов и позволяют более детально оценить пространственно-временные закономерности их развития.

Список литературы диссертационного исследования кандидат географических наук Шестакова, Алёна Алексеевна, 2011 год

1. Алексеева, О. И. Геокриологическая база данных Якутии / О. И. Алексеева, Я. И. Торговкин // ГИС для устойчивого развития территорий. Материалы Междунар. конф. ГИС в региональных исследования. Часть 4. -Якутск: Изд-во ЯГУ, 1999. С. 116-120.

2. Алексеева, О. И. Информационные модели криосферы Земли / О. И. Алексеева, В. Т. Балобаев // Криосфера Земли. 2002. - T.VL—№1 — С. 62—71.

3. Алексеева, О. И. Разработка ГИС-проекта «Криолитозона Якутии» / О. И. Алексеева, В. Т. Балобаев, М. Н. Григорьев, Я. И. Торговкин // Матер. Междунар. конф. «Криосфера нефтегазоносных провинций. Тюмень: Изд-во ТИССО, 2004.-С. 124.

4. Арманд, А. Д. Устойчивость (гомеостатичность) географических систем к различным типам внешних воздействий / А. Д. Арманд // В кн.: Устойчивость геосистем. М., 1983. - С. 14-32.

5. Атлас Иркутской области. — Москва Иркутск: ГУГК, 1962. - 182 с.

6. Атлас Забайкалья (Бурятская АССР и Читинская область) / Гл. ред. В.Б. Сочава. Москва - Иркутск: ГУГК, 1967. - 176 с.

7. Баранов, И. Я. Цели и задачи геокриологической съемки / И. Я. Баранов // Полевые геокриологические (мерзлотные) исследования. — М.: Наука, 1961. -С. 15-36.

8. Баранов И. Я. Принципы геокриологического (мерзлотного) районирования области многолетнемерзлых пород. М.: Наука, 1965. - 150 с.

9. Берлянт А. М. Геоиконика. М.: Астрея, 1996. - 208 с.

10. Босиков Н. П., Васильев И. С., Федоров А. Н. Мерзлотные ландшафты зоны освоения Лено-Алданского междуречья. — Якутск: Ин-т мерзлотоведения СО АН СССР, 1985. 124 с.

11. Васильев, И. С. К методике определения устойчивости горных ландшафтов (на примере Эльгинского угольного разреза) / И. С. Васильев // Эколого-геохимические проблемы в районах криолитозоны. — Якутск, 1996. — С. 109— 121.

12. Васильев, И. С. Пространственное распределение осадков в Якутии / И. С. Васильев, Я. И. Торговкин // Метеорология и гидрология. 2002. - №6. -С. 23-32.

13. Васильев, И. С. Высота снежного покрова в Якутии и его картографирование / И. С. Васильев, Я. И. Торговкин // Наука и образование. 2003. - №3. - С.74-81.

14. Варламов,- С. П. Ландшафтно-типологическое картирование как основа экстраполяции стационарных исследований / С. П. Варламов // Региональные и инженерные геокриологические исследования. Якутск: Ин-т мерзлотоведения СО АН СССР, 1985. - С. 132-137.

15. Винокуров Ю: И. Ландшафтные индикаторы инженерно- и гидрогеологических условий предалтайских равнин. — Новосибирск: Наука, 1980. -192 с.

16. Геокриология СССР. Европейская территория СССР / Под ред. Э. Д. Ершова-М.: Недра, 1988.-358 с.

17. Граве, Н. А. Принципы оценки чувствительности поверхности к техногенным воздействиям (на примере территории Якутии) / Н. А. Граве // В кн.: Охрана природы Якутии. Якутск, 1979. — С. 91-94.\

18. ДеМерс М. Н. Географические Информационные Системы. Основы.: Пер. с англ. М.: Дата+, 1999. - 490 с.

19. Дроздов, Д. С. Природные и техногенные геокриосистемы района Норильска и геокриологическая карта территории / Д. С. Дроздов, Е. С. Мельников; С. Н. Чекрыгина // Криосфера Земли. 2001. - T.V. - №4. - С. 69-78.

20. Зейлер, М. Моделирование нашего мира / М. Зейлер // Руководство ESRI по проектированию базы геоданных. М.: ESRP Press, 1999. - 254 с.

21. Карта четвертичных отложений Евразии. Масштаб-1:5 ООО ООО. / Ред. Г. С. Ганешин, И. И. Краснов, Н. А. Маринов, В. Э. Мурзаева. М.: ВСЕГЕИ, 1982.- 12 л.

22. Катасонов, Е. М. Термокарст как историко-геологический процесс / Е. М. Катасонов // Общее мерзлотоведение: Материалы к 3-й Междунар. конф. по мерзлотоведению. — Новосибирск: Наука, 1978. С. 124-131.

23. Королев, Ю. К. О роли растровой информации в сегодняшних ГИС / Ю. К. Королев // ARCREWIEW современные геоинформационные технологии. — 1998. -№1 (4).-С. 14.

24. Кошкарев, А. В. Геоинформатика / А. В. Кошкарев, В. С. Тикунов; под ред. Д. В. Лисицкого // М., Картгеоцентр — Геодезиздат, 1993. — 213 с.

25. Королев, Ю. К. Общая геоинформатика. — М.: Дата+, 2001. — 84 с.

26. Кудрявцев, В. А. Мерзлотная съемка как основной вид мерзлотных исследований / В. А. Кудрявцев // Мерзлотные исследования. М., 1961. - Вып. 1.-С.З-10.

27. Куприянова, Т. П. Обзор представлений об устойчивости физико-географических систем / Т. П. Куприянова // В кн.: Устойчивость геосистем. -М., 1983.-С. 7-13.

28. Ландшафтная карта СССР. Масштаб 1:2 500 ООО. / Отв. ред. И. С. Гуди-лин. Л.: ВСЕГЕИ, 1985. - 16 л.

29. Ландшафтная карта СССР. Масштаб 1:4 ООО ООО. / Ред. А. Г. Исаченко. -М.: ГУГК, 1988.-4 л.

30. Ландшафты юга Восточной Сибири. Масштаб 1:1 500 000. / Михеев В. С., РяшинВ. А.-М.: ГУГК, 1977.-4 л.

31. Ландшафты криолитозоны Западно-Сибирской газоносной провинции / Мельников Е. С., Вейсман Л. И., Москаленко Н. Г. и др. Новосибирск: Наука, 1983.- 165 с.

32. Лурье, И. К. Основы геоинформатики и создание ГИС / И. К. Лурье; под ред. А. М. Берлянта // Дистанционное зондирование и географические информационные системы. Часть 1. -М.: Изд. ООО ИНЭКС-92, 2002. 140 с.

33. Марченко, С. С. Геоинформационное моделирование термического состояния высокогорной криолитозоны / С. С. Марченко, С. В. Ударцев // Матер, второй конф. геокриологов России. М.: Изд-во МГУ, 2001. - Т. 3. - С. 178 -184.

34. Мельников, Е. С. Ландшафтные индикаторы инженерно-геологических условий севера Западной Сибири и их дешифровочные признаки. — М.: Недра, 1974.-132 с.

35. Мельников, Е. С. Ландшафтно-индикационный метод при инженерно-геокриологических исследованиях в Западной Сибири / Е. С. Мельников, Л. Н. Крицук, Н. Г. Москаленко и др. // Ландшафтная индикация природных процессов. М.: Наука, 1976. - С. 88-95.

36. Мельников, Е. С. Систематизация природно-территориальных комплексов/ Е. С. Мельников // Ландшафты криолитозоны Западно-Сибирской газоносной провинции. Новосибирск: Наука, 1983. - С. 36-57.

37. Мельников, Е.С. Научные основы и методы региональных инженерно-геокриологических исследований равнин криолитозоны (на примере Западной Сибири) / Е.С. Мельников // Автореф: дисс. д-ра геол.-минерал. наук.-М., 1985.44 с.

38. Мельников, Е. С. О стратегии разработки электронных геоинформационных систем (ГИС), и баз?данных в геокриологии / Е. С. Мельников, М: А. Минкин // Криосфера Земли. -1998. Т. II. - С. 70-76.

39. Мерзлотные ландшафты Якутии (Пояснительная записка к Мерзлотно-ландшафтной карте Якутской АССР масштаба 1:2 500 ООО) / Федоров А. I I., Ботулу Т. А., Варламов С. П. и др. Новосибирск: ГУГК, 1989. - 170 с.

40. Мерзлотно-ландшафтная карта Якутской АССР. Масштаб 1: 2 500 000. / Гл. ред. П. И. Мельников. -М.: ГУГК, 1991. 2 л.

41. Методика мерзлотной; съемки / Под ред. В. А. Кудрявцева. М.: Изд-во МГУ, 1979.- 358 с.

42. Мйльков, Ф. Н. Ландшафтная сфера Земли. М.: Мысль, 1970. — 207 с.

43. Митчелл, Э. Руководство ESRI по ГИС анализу / Э.Митчелл // Географические закономерности и взаимодействия—Ml: ESRI Press, 1999—Том 1.-190 с.

44. Обзор рынка ГИС в России: итоги года // ArcReview-2000.-№2(13).-C.l.

45. Оберман, Н. Г. ГИС-картографирование* многолетней мерзлоты европейского северо-востока России по состоянию на период потепления 1970-1995 гг. / Н. Г. Оберман, Г. Г. Мажитова // Вестник Института биологии. 2003. -Вып. 72.-С. 61-67.

46. Оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС) алмазодобывающего предприятия ОАО «АЛРОСА-НЮРБА // Фонды ИПЭС АН PC (Я), 2003. -Том 10, книга 1. 317 с.

47. Пармузин, С. Ю. Районирование севера Западной Сибири по потенциальной возможности развития термокарста / С. Ю. Пармузин // Вопросы геокриологического картирования. Якутск, 1986. - С. 78-85.

48. Пармузин, Ю. С. Прогноз изменения геокриологических условий в связи с динамикой климата и оценка их устойчивости к техногенным воздействиям / Ю. С. Пармузин, Т. Ю. Шаталова // Геокриология СССР. Европейская территория СССР. -М.: Недра, 1988. С. 334-344.

49. Полевые геокриологические (мерзлотные) исследования. Методическое руководство. М.: Изд-во АН СССР, 1961.-423 с.

50. Солнцев, Н. А. Проблема устойчивости ландшафтов / Н. А. Солнцев // Вест. МГУ. Сер. 5. Геогр. 1984. -№1. - С. 14-19.

51. Соловьев, П. А. Криолитозона северной части Лено-Амгинского, междуречья. М.: Изд-во АН СССР, 1959. - 144 с.

52. Сташенко, А. И. Оценка устойчивости природной среды районов крио-литозоны к техногенным воздействиям / А. И. Сташенко // Изв. ВГО. 1987. - Т. 119. - Вып. 4. - С. 301-306.

53. Торговкин, Я. И. Использование геоинформационных технологий в мерзлотно-ландшафтных исследованиях Якутии / Я. И. Торговкин // Наука и образование. 2000. - С. 54-59.

54. Торговкин, Я. И. Геоинформационные исследования в научных исследо ваниях / Я. И. Торговкин // Наука и техника в Якутии, 2002а.-№1(2).-С.30-31.

55. Федоров А. Н. Мерзлотные ландшафты Якутии: методика выделения и вопросы картографирования. — Якутск: Ин-т мерзлотоведения СО РАН СССР, 1991.-140 с.

56. Физико-географическое районирование СССР /Под ред. Н. А. Гвоздец-кого. М.: Изд-во МГУ, 1968. - 576 с.

57. Чистов, С. В. Система требований к выбору программных продуктов для решения задач инженерно-геологического картографирования / С. В. Чистов, Т. Г. Решетнева // Геоэкология. 1997. — №3. - С. 116-124.

58. Шац М. М. Основы комплексной (гидрогеологической, инженерно-геологической, геокриологической и геоэкологической) съемки северных территорий. Учебное пособие. Якутск: Изд-во Института мерзлотоведения СО РАН, 2003.-90 с.

59. Шполянская, Hi А. Карта устойчивости ландшафтов криолитозоны Западной Сибири / Н. А. Шполянская, Л. И. Зотова // Вестник МГУ. Сер.5. География. 1994. -№1. - С. 56-65.

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.