Ландшафтная индикация и картографирование мерзлотных условий бассейна р. Лены тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.08, кандидат географических наук Торговкин, Ярослав Ильич

• Торговкин, Ярослав Ильич
• кандидат географических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат географических наук Торговкин, Ярослав Ильич

Введение.

1. Методические основы лапдшафтио-крпоипдпкацпоппых иссле-довппн.

2. Природные условия п основные ландшафтные ппдпкаторы мерзлотных условии бассейна р. Лены.

2.1. Полигон Спасская Падь (Центральная Якутия)

2.2. Междуречье Мархи-Хання-Накына (бассейн р. Вилюй).

2.3. Бассейн р. Лены

3. Составление ландшафтной основы для криопидпкацпопных исследовании.

3.1. Спасская Падь (Центральная Якутия).

3.2. Междуречье Мархи-Хання-Накына.

3.3. Бассейн р. Лены

4. Ландшафтная индикация [мерзлотных условии.

4.1. Спасская Падь

4.2. Междуречье Мархи-Хання-Накына

4.3. Бассейн р. Лены.

5. Лапдшафтпо-крпоппдикацпоппыс исследования и составление тематических мерзлотных карт. Пространственный анализ с применением ГИС.

5.1. Спасская Падь.

5.2. Междуречье Мархи-Хання-Накына.

5.3. Бассейн р. Лены.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Ландшафтная индикация и картографирование мерзлотных условий бассейна р. Лены»

Актуальность работы. Ландшафтно-криоиидикационпые исследования являются составной частью мерзлотного картографирования. В теоретическом и методическом отношении многие проблемы в данном направлении были решены предыдущими исследователями (Тумель В.Ф., Кудрявцев В.А., Кондратьева К.А., Мельников Е.С. и многие другие). Вовлечение новых территорий в сферу мерзлотных исследований при их хозяйственном освоении, а также совершенствование методов картографирования требует новых разработок в ландшафтно-криоиндикационных исследованиях. С методической точки зрения сопряженное исследование криоиндикационных свойств ландшафтов в крупном (1:25 ООО), среднем (1:200 ООО) и мелком (1:5 ООО ООО) масштабах имеет научную актуальность. Применение ГИС в географических науках открывает новые возможности не только в пространственно-временном анализе современных процессов и явлений, но и в традиционных методах исследований, каковым является ландшафтная индикация мерзлотных условий. Результаты ландшафтно-криоиндикационных исследований имеют большое значение для развития геоинформационных технологий в мерзлотоведении, в первую очередь в автоматическом картографировании с применением атрибутивных таблиц ГИС.

Цель работы — выявление основных закономерностей ландшафтной индикации мерзлотных условий в разных масштабах для применения в мерзлотном картографировании.

Задачи исследовании состоят в следующем:

1. Усовершенствовать методику выделения современных природно-территориальных комплексов — типов урочищ, типов местности и ландшафтов для определения криоиндикационных свойств ландшафтов.

2. Определить криоиндикационные свойства ландшафтов бассейна р. Лены на уровне типов урочищ, типов местности и ландшафтов.

3. Составить разномасштабные мерзлотные карты с применением ГИС и провести пространственно-временной анализ мерзлотных ландшафтов.

Исходные материалы п методика исследований. В основу диссертации положен материал, полученный автором при мерзлотно-ландшафтных исследованиях в Якутии с 1990 по 2004 гг.

Использованы также фондовые материалы Института мерзлотоведения СО РАН, литературные источники, аэрокосмические снимки и картографические обобщения. Проводились аэровизуальные и наземные наблюдения за ландшафтами, с использованием метода ключевых участков. При камеральных работах применялись методы ГИС-технологий с использованием специализированного программного обеспечения (PC ARC/INFO, ArcVievv GIS, Geodravv/Geograph). По всем перечисленным программам автор прошел курсы обучения и имеет соответствующие сертификаты.

Научная новизна работы заключается в усовершенствовании методики картографирования ландшафтов с применением ГИС-технологий, в составлении современных ландшафтно-криоиндикационных схем и создании новых цифровых мерзлотных карт бассейна р.Лены различного уровня и масштаба с базой данных о структуре и содержании компонентов ПТК, в проведении пространственного анализа но различным компонентам природных комплексов.

Основные защищаемые положении:

1. Применение ГИС-технологий позволяет упростить современные классификации природных комплексов криолитозоны и использовать их для создания новых картографических моделей (слоев цифровых карт) разных масштабов, с помощью которых облегчается познание структуры и физиономических свойств криогенных ландшафтов.

2. Криогенные ландшафты разных уровней генерации обладают хорошо выраженными индикационными свойствами (признаками), позволяющими оперативно устанавливать комплекс характеристик геокриологических уеловий - температуру и мощность многолетнемерзлых горных пород, льди-стость (влажность) и криогенное строение мерзлых грунтов, глубину сезонного промерзания-протаивания и др. Выявленные ландшафтные индикаторы устойчивы во времени и пространстве.

3. Использование криоиндикационных свойств ландшафтов и ГИС-технологий позволяет создавать цифровые геокриологические карты разного масштаба, отражающие особенности криолитозоны внутриконтинентальных районов Северной Азии. Составленные на основе крноиндикапии тематические карты дают возможность определять направленность развития криогенных процессов и давать прогнозные экологические оценки.

Практическое значение работы. Результаты проведенных криоиндикационных исследований позволяют более эффективно решать вопросы картографирования мерзлотных условий и систематизации природной обстановки в области распространения многолетнемерзлых пород. Результаты исследований могут быть использованы для разработки природоохранных мероприятий.

Выполненная работа являются частью ПИР Института мерзлотоведения СО РАН и использовалась при выполнении ряда хоздоговорных работ и научных проектов. Результаты работ апробировались в учебном процессе по специальности "Поиски и разведка подземных вод и инженерно-геологические изыскания" в Якутском госуниверситете им. М.К. Аммосова.

Личный вклад автора. В диссертации изложены результаты исследований, в которых автор с 1990 г. в качестве исполнителя, а с 1996 г. в качестве ответственного исполнителя, принимал участие в сборе, систематизации и анализе данных, разработке методики ГИС-картографирования в мерзлотно-лаидшафтных исследованиях и в создании ряда ГИС-ироектов. Совершенствование методики мерзлотно-ландшафтного картографирования, анализ криоиндикационных свойств ландшафтов, разработка предлагаемых приемов ГИС-картографирования, составление цифровых мерзлотно-ландшафтных и мерзлотных карт, пространственно-временной анализ, обработка и обобщение материалов выполнены непосредственно автором.

Аиробации и практическая реализации. Содержание работы и ее отдельные положения были опубликованы и обсуждены на международных конференциях «Иитеркарто-5 ГИС для устойчивого развития территорий» (Якутск, 1999) и «The Fifth International Study Conference on GEWEX in Asia and GAME» (Нагоя, Япония, 2001), международной конференции «Криосфе-ра нефтегазоносных провинций» (Тюмень, 2004), на VII научной конференции «Картографическое и геоинформационное обеспечение управления региональным развитием» (Иркутск, 2003), на научной конференции, посвященной 70-летию академика АН PC (Я), РАЕН М.К. Гавриловой (Якутск, 1998), на конференции посвященной 80-летию картографо-геодезической службы России (1999).

Результаты работы были представлены в 10 публикациях (7 из них в соавторстве).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Содержит 176 страниц машинописного текста, 24 карты, 18 рисунков, 34 таблицы. Список литературы включает 80 наименований.

Заключение диссертации по теме «Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение», Торговкин, Ярослав Ильич

Заключение

1. Усовершенствованы имеющиеся классификационные ландшафтные схемы при помощи ГИС-технологий. Использование наложения отдельных картографических образов позволило создать новые информационные объекты с комплексными характеристиками. Это упростило ландшафтные классификации и дало возможность более оперативно и доступно использовать ландшафтные построения в прикладных целях, в том числе и в индикации мерзлотных условий.

2. Установлены индикационные свойства мерзлотных условий на уровне типов урочищ (Спасская Падь), типов местности (междуречье Мархи-Хання-Накына) и типов местности в сочетании с типами ландшафтов (бассейн р. Лены). Типы урочищ при крупномасштабных исследованиях являются хорошими индикаторами мощности и влажности сезонно-талого слоя. Типы местности при среднемасштабных исследованиях хорошо отражают дифференциацию среды по криогенному строению и льдистости отложений, температуре горных пород и мощности сезонно-талого слоя. Сочетания типов местности и ландшафтов, используемые при мелкомасштабных исследованиях, позволили выявить характерные закономерности распределения мерзлых и талых горных пород.

3. Впервые на территорию бассейна р. Лены с помощью ГИС-технологий и ландшафтной индикации созданы разномасштабные цифровые мерзлотные карты - криогенного строения, льдистости, криогенных процессов, температуры горных пород, мощности и влажности сезонно-талого слоя.

4. Определены пространственные закономерности развития мерзлотных ландшафтов и многолетнемерзлых пород в масштабах 1:25 ООО (Спасская Падь), 1:200 ООО (междуречье Мархи-Хання-Иакына) и 1:5 000 000 (бассейн р. Лены). Получены определенные пространственные соотношения площадного распространения, как мерзлотных ландшафтов, так и многолетнемерзлых пород. В районе стационара Спасская Падь близ г. Якутска выполнен пространственно-временной анализ межгодового изменения мощности и влажности грунтов сезонно-талого слоя.

5. Предложенная методика мерзлотно-ландшафтного картографирования позволила определить направленность криогенных процессов и дать прогнозные оценки, необходимые для проведения экологических экспертиз.

Список литературы диссертационного исследования кандидат географических наук Торговкин, Ярослав Ильич, 2005 год

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

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

3. Босиков Н.П., Васильев И.С., Федоров А.Н. Мерзлотные ландшафты зоны освоения Лено-Алданского междуречья. Якутск: Издательство Института мерзлотоведения СО АН СССР, 1985. - 124 с.

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

5. Варламов С.П., Скрябин П.Н., Скачков Ю.Б. Температурный режим грунтов мерзлотных ландшафтов Центральной Якутии. Якутск: Издательство Института мерзлотоведения СО РАН, 2002. - 218 с.

6. Васильев И.С. Закономерности сезонного протаивания грунтов в Восточной Якутии. Новосибирск: Наука, 1982. — 133 с.

7. Викторов С.В. Использование геоботанического метода при геологических и гидрогеологических исследованиях. М.: 1955. - 200 с.

8. Викторов С.В. Использование индикационных географических исследований в инженерной геологии. — М.: Недра, 1966. — 120 с.

9. Викторов С.В., Востокова Е.А. Основы индикационной геоботаники. -М.: Госгеолтехиздат, 1961. — 87 с. '<дv

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

11. Гаврилов А.В. О геокриологической информативности спектрозональ-ных аэрофотоматериалов ( на примере Чульманского района) // Мерзлотные исследования. -М.: Изд-во Моск. ун-та, 1979. Вып. XIII. - С. 141-153.

12. Гаврилов А.В. Методы использования аэрокосмических снимков при изучении и картографировании экзогенных геологических процессов и явлений // Экзогенные геологические процессы и явления (Южная Якутия). — М.: Изд-во Моск. ун-та, 1980. С. 49-61.

13. Гаврилов А.В., Кондратьева К.А. Методика использования космических фотоснимков при мерзлотной съемке // Мерзлотные исследования. — М.: Изд-во Моск. ун-та, 1982. Вып. 20. - С. 50-58.

14. Гаврилов А.В. Методика использования материалов аэро- и космической съемки при изучении распространения и температурного режима се-зонно- и многолетнемерзлых пород // Геокриологические исследования. — М.: Изд-во Моск. ун-та, 1986. С 58-76.

15. Гвоздецкий Н.А. О типологическом понимании ландшафта // Вестник МГУ. Сер. Биол., почв., геол., географии. -№4. 1958-С.165-173.

16. Геокриологическая карта СССР масштаба 1:2 500 000 / Гл. ред. Э.Д. Ершов. Винница, 1996. - 17 л.

17. Геокриология СССР: Восточная Сибирь и Дальний Восток / Под ред. Э.Д. Ершова. М.: Недра, 1989. - 515 с.

18. Геокриология СССР: Средняя Сибирь / Под ред. Э.Д. Ершова. М.: Недра, 1989.-414 с.

19. Геологическая среда центрального участка зоны БАМ как объект хозяйственного освоения / Под ред. Н.Н. Романовского. — М. Изд-во Моск. ун-та, 1985.-206 с.

20. Граве Н.А. Чувствительность поверхности к техногенному воздействию в области вечной мерзлоты, приемы и методы отражения ее на карте // Методика инженерно-геологических исследований и картирования в области вечной мерзлоты. Якутск, 1978. - С. 16-33.

21. Гриненко Д.С., Камалетдинов В.Л., Сластснов Ю.Л., Щербаков О.И. Геологическое строение Большого Якутска // Региональная геология Якутии. -Якутск: Изд-во ЯГУ, 1995. -С.3-20.

22. Гудилин И.С. Дешифрирование рельефа как индикатора элементов геологического строения // Индикационные географические исследования. М., 1970.-С. 105-118.

23. Делеур М.С., Некрасов И.А. Комплексное геокриологическое дешифрирование спутникового снимка // Мерзлотные исследования в осваиваемых районах СССР. Новосибирск, 1980. - С. 98-1 Об.

24. Иванов М.С. Криогенное строение четвертичных отложений Ленно-Алданской впадины. Новосибирск: Наука, 1984. — 125 с.

25. 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.

26. Климовский И.В., Готовцев С.П. Криолитозона Якутской алмазоносной провинции. Новосибирск: Наука, 1994. - 168 с.

27. Кондратьева К.А., Курнишкова Т.В. О роли геоботанической съемки при мелкомасштабных мерзлотных исследованиях (на примере Алданского района) // Мерзлотные исследования. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1964. - Вып. IV. -С. 255-272.

28. Королев Ю.К. Общая геоинформатика. М.:Изд-во ООО Дата+, 1998.84 с.

29. Кудрявцев В.А. Мерзлотная съемка как основной вид мерзлотных исследований // Мерзлотные исследования. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1961. -Вып. 1.-С.З-10.

30. Лазукова Г.Г. Использование растительности в качестве индикатора мерзлотных условий // Вестник МГУ. 1967. - №4. - С. 54-58.

31. Ландшафтная карта СССР. Масштаб 1:2 500 000 / Отв.ред. И.С. Гудилин. Л.: ВСЕГЕИ, 1985. - 16 л.

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

33. Ландшафты юга Восточной Сибири. Масштаб 1:1 500 ООО / Михеев B.C., Ряшин В.А. М.: ГУГК, 1977. - 4 л.

34. Лещиков Ф.Я., Шац М.М. Мерзлые породы юга Средней Сибири. Новосибирск : Наука, 1983. - 169 с.

35. Луговой П.Н. Особенности геокриологических условий горных стран. — М.: Наука, 1970.- 135 с.

36. Лукичева А.Н. Растительность северо-запада Якутии и ее связь с геологическим строением местности. М-Л.: Изд-во АН СССР, 1963. - 168 с.

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

38. Мельников Е.С. Научные основы и методы региональных инженерно-геокриологических исследований равнин криолитозоны (на примере Западной Сибири): Автореф. дисс. д-ра геол.-минерал, наук. -М., 1985. -44 с.

39. Мельников Е.С. Методологические основы эколого-геологического картографирования // Методы инженерно-геокриологической съемки. М., 1990.-С.6-11.

40. Мельников Е.С., Тагунова Л.Н., Вейсман Л.И. Ландшафтные индикаторы инженерно-геологических условий и вопросы их использования при картировании в криолитозоне. Бюлл. ОНТИ ВИЭМС, 1966. - Вып. 1. - С. 5257.

41. Мельников Е.С., Вейсман Л.И., Крицук Л.Н. и др. Ландшафтные индикаторы инженерно-геологических условий севера Западной Сибири и их де-шифровочные признаки. М.: Недра, 1974. - 132 с.

42. Мельников Е.С., Крицук Л.II., Москаленко Н.Г. и др. Ландшафтно-индикациоиный метод при инженерно-геокриологических исследованиях в

43. Западной Сибири // Ландшафтная индикация природных процессов. М.: Наука, 1976.-С. 88-95.

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

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

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

47. Методика мерзлотной съехмки / Под ред. В.А. Кудрявцева. М.: Изд-во МГУ, 1979.-358 с.

48. Мильков Ф.Н. Физико-географический район и его содержание. М.: Географгиз, 1956.-221 с.

49. Мильков Ф.Н. Ландшафтная сфера Земли. М.: Мысль, 1970. - 207 с.

50. Москаленко Н.Г. Микроценозы некоторых ландшафтов Севера Сибири и их индикационное значение // Индикационные географические исследования.-М.: Наука, 1970.-С. 137-145.

51. Москаленко Н.Г. Применение ландшафтно-индикационного метода при исследовании озерно-аллювиальных равнин северной тайги Западной Сибири // Труды ВСЕГИНГЕО. М., 1973. - Вып. 62. - С. 97-107.

52. Некрасов И.А. Криолитозона Северо-Востока и юга Сибири и закономерности ее развития. Якутск, 1976. - 246 с.

53. Некрасов И.А., Климовский И.В. Вечная мерзлота зоны БАМ / Отв. Ред. П.И. Мельников Новосибирск: Наука, Сиб. отд. 1978. - 120 с.

54. Петропавловская М.С. Дистанционные методы изучения криолитозоны (на примере Якутии). Л.: Гидрометеоиздат, 1988. - 69 с.

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

56. Протасьева И.В. Ландшафтно-геокриологическое дешифрирование в низовьях р. Яны // Уч. Зап. Якутского ун-та. Якутск, 1965. - Вып. XVI. - С. 91-101.

57. Протасьева И.В. Аэрометоды в геокриологии. М.: Наука, 1967. - 196 с.

58. Протасьева И.В. Применение аэрометодов в геокриологических исследованиях // Геокриологические (мерзлотные) и гидрогеологические исследования при инженерных изысканиях (Труды ПНИИС). -М., 1971. -Т.8 С. 592.

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

60. Солнцев Н.А. О морфологии природного географического ландшафта // Вопросы географии. 1949. - Сб. 16. - С.61-96.

61. Сочава В.Б. Введение в учение о геосистемах. Новосибирск: Наука, 1978.-319 с.

62. Сташенко А.И. Устойчивость природных комплексов котловин Станового нагорья к техногенным нарушениям // Изд-во ВГО. 1983. - Т.115. -Вып. 4.-С. 294-300.

63. Сташенко А.И. Применение ландшафтных методов для прогнозной оценки развития криогенных процессов в осваиваемых котловинах Северного Забайкалья // Изучение и прогноз криогенных физико-геологических про-оцессов. М.: ВСЕГИНГЕО, 1984. - С.62-65.

64. Сташенко А.И. Оценка индикационной значимости природно-территориальных комплексов при инженерно-геокриологическом картографировании // Ландшафтная индикация для рационального использования природных ресурсов. -М., 1988.-С. 164-176.

65. Сташенко А.И. Особенности использования материалов аэрофотосъемки для инженерно-геокриологического картографирования Лено-Вилюйской газоносной провинции // Методы инженерно-геокриологической съемки. — М.: ВСЕГИНГЕО, 1990. С. 40-48.

66. Торговкин Я.И О создании климатических данных на основе ГИС для оценки динамики мерзлотных ландшафтов // Климат и мерзлота: комплексные исследования в Якутии. Якутск, 1999. - С. 76-86.

67. Торговкин Я.И. Использование геоинформационных технологий в мерз-лотно-ландшафтных исследованиях Якутии // Наука и образование. — Якутск: АН PC (Я), 2000. № 2. - С. 54-59.

68. Торговкин Я.И. Геоинформационные исследования в научных исследованиях // Наука и техника в Якутии. №1(2). — 2002. - С. 30-31.

69. Тыртиков А.П. Развитие растительности как фактор формирования и динамики многолетнемерзлых пород // Проблемы Севера. М.: Изд-во АН СССР, 1963. - Вып.7. - С. 224-234.

70. Тыртиков А.П. Влияние растительного покрова на промерзание и про-таивание грунтов. -М.: Изд-во Моск. ун-та, 1969. 192 с.

71. Тыртиков А.П. Динамика растительного покрова и развитие вечной мерзлоты в Западной Сибири. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1974. - 198 с.

72. Тыртиков А.П. Динамика растительного покрова и развитие мерзлотных форм рельефа. М.: Наука, 1979. - 116 с.

73. Тумель В.Ф. О мерзлотной съемке // Изв. АН СССР. — Сер.геогр. и гео-физ. 1945. - Т.9. - №2. - С. 135-144.

74. Федоров А.Н. Роль вырубок в развитии мерзлотных ландшафтов Центральной Якутии // Региональные и инженерные геокриологические исследования. -Якутск: Ин-т мерзлотоведения СО РАН СССР, 1985. С. 111-117.

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

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

77. Фотиев С.М. Гидрогеотермические особенности криогенной области СССР. М. Наука, 1978. - 236 с.

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

79. Южная Якутии / Под. ред. В.А. Кудрявцева. М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1975.-444 с.