ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ОПИСАНИЕ ИССЛЕДУЕМОЙ ТЕРРИТОРИИ 6
1.1 Характеристика исследуемой территории 6
1.2 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ 9
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ ПОТЕРЬ ПОЧВЫ
ОТ СТОКА ВОД 12
ГЛАВА 3. ПОСТРОЕНИЕ И АНАЛИЗ КАРТ ПОТЕНЦИАЛЬНОГО СМЫВА
ПОЧВ 16
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 30
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
Согласно статьи 18 федерального закона N-78 («О землеустройстве») при проведении внутрихозяйственного землеустройства одним из видов работ «является разработка мероприятий по улучшению сельскохозяйственных угодий, освоению новых земель, восстановлению и консервации земель, рекультивации нарушенных земель, защите земель от эрозии, селей, подтопления, заболачивания, вторичного засоления, иссушения, уплотнения, загрязнения отходами производства и потребления, радиоактивными и химическими веществами, заражения и других негативных воздействий» . При этом одним из видов землеустроительной документации являются «проекты защиты земель от эрозии» (статья 19 федерального закона N-78 ).
Согласно статьи 11 того же закона «выявления земель, подверженных водной эрозии» производится в рамках почвенных, геоботанических и других обследований и изысканий.
Общеизвестно, что потери почвы при нерациональном использовании земель и повышенной нагрузке на них во много раз превышают их образование, в процессе эрозии идет интенсивное изменение состава почвы, ухудшение свойств, определяющих ее плодородие, а соответственно происходит снижение ценности этих сельско -хозяйственных угодий. Борьба с эрозией имеет общенациональное значение, и задаче сохранения почв следует уделять особое внимание.
В то же время для того чтобы разработать проект направленный на защиту земель от эрозии и создать карты земель, подверженных водной эрозии необходимо выполнение работ направленных на пространственную оценку интенсивности и картографирования данного явления в каждом конкретном хозяйстве (Волков, 2002). Данную оценку невозможно, на наш взгляд, выполнять без применения пространственного моделирования явления природно-антропогенной эрозии с использованием геоинформационных систем (ГИС).
При этом фактор рельефа играет важную роль, как собственно при количественных оценках интенсивности эрозионных процессов, так и при построении карт интенсивности смыва, полученных на основе расчётов по эрозионным моделям, интегрированных в геоинформационные системы (ГИС) (H.I. Reuter, A. Nelson , 2009). В качестве основных параметров рельефа, используемых при расчётах, являются длина и уклон склона, а также их комбинированные показатели (Холл М.,2015), (Pessagno C.,2000), (Gorokhovich Y., Voustianiouk A.,2006)
В случаях использования ГИС для расчёта морфометрических характеристик в настоящее время используют цифровые модели рельефа (ЦМР), чаще всего построенные на регулярной растровой основе. При этом ЦМР могут быть получены исследователями самостоятельно с использованием самых разнообразных данных и методик (Farr T.G.,2007, РЫЖАКОВ А.Н.,2016) Особую важность приобретает разработка специальных моделей, описывающих протекание данных процессов. Точность и адекватность моделей во многом зависят от того, какие используются входные данные. При составлении карт более мелкого масштаба данные о характеристиках местности генерализуются, наблюдается потеря информации об их локальных осложнениях. Поэтому логично утверждать, что карты более крупного масштаба являются самыми приемлемыми при построении моделей почвенного смыва, однако работа с ними имеет ряд трудностей, в первую очередь, это связано со сложностью обработки большого объема данных. Также можно приобрести готовые ЦМР на исследуемую территорию: «TanDEM-Х WorldDEM» (МИНЕЕВ А. Л., КУТИНОВ Ю. Г., 2015); «NextMap World 10 и World 30»; ALOS AW3D (Оньков И.В., Онянова Т.Я., 2012) и некоторые другие. Перечисленные подходы требуют материальных и/или дополнительных временных затрат, поэтому часто исследователи используют глобальные ЦМР, которые распространяются свободно. Среди них самыми востребованными, детальными и точными на сегодняшний день являются модели SRTM и модель ASTER GDEM.
Возникает вопрос, следует ли использовать карты крупного и более мелкого масштаба, если имеются глобальные ЦМР, которые распространяются свободно. И значимо ли отличаются данные, полученные из карт крупного и более мелкого масштаба.
Целью данной работы является оценка изменения величины потенциальных потерь почвы при использовании ЦМР различной детальности.
Основные задачи:
1) Построение ЦМР по данным оцифрованным с топографической карты масштаба 1:25000;
2) Построение ЦМР на изучаемую территорию с использованием данных глобальной модели SRTM;
3) Расчет морфометрических показателей, необходимых для дальнейших расчетов, по полученным ЦМР;
4) Подготовка растровых моделей: смываемости почв, лесов, и
интенсивности дождевых осадков;
5) Расчет модели потенциальных потерь почвы по данным SRTM, по данным с крупномасштабных и среднемасштабных карт;
6) Сравнительный анализ данных о потенциальных потерях почвы полученных с использованием данных SRTM, крупномасштабных и среднемасштабных карт.
ГЛАВА 1. ОПИСАНИЕ ИССЛЕДУЕМОЙ ТЕРРИТОРИИ
В ходе работы была исследована Новоспасско- Заинская территория РТ. Рассматриваемый участок располагается в юго-восточной части Татарстана по течению рек Степного и Лесного Зая.
Территория Заинского муниципального района расположена в пределах суббореальной северной семигумидной ландшафтной зоны, типичной и южной лесостепной ландшафтной подзоны, Нижнезаинского и Черемшан- Икского возвышенных ландшафтных районов.
В ходе выполнения дипломной работы была освоена методика построения ЦМР и расчета морфометрических показателей на их основе. Также была освоена методика построения карт потенциальных потерь почвы от стока вод. Освоенные методики были использованы для построения цифровой модели и карты потенциальных потерь почвы для одного из хозяйств расположенных на юго-востоке РТ. Для этого были использованы цифровые топографические карты крупного и среднего масштаба и глобальная ЦМР SRTM.
В ходе работы был выполнен сравнительный статистический анализ полученных моделей. В ходе анализа было установлено, что все три модели потенциальных потерь почвы полученных с использованием ЦМР различаются. При этом при увеличении точности модели рельефа среднее значение потенциальных потерь почвы уменьшается.
Также стоит отметить, что среднее значение потенциальных потерь почвы получаемое с использованием модели SRTM(5.4) ближе к результатам полученным с использованием ЦМР построенной по топокарте масштаба 1:25000(4.32), чем к данным полученным с использованием ЦМР построенной по топокарте масштаба 1:200000(8.68). По этому модель SRTM может быть использована для первой осредненной оценки потенциальных потерь почвы на исследуемой территории
В то же время гистограммы частот распределения потенциальных потерь почвы полученные с использованием модели SRTM ближе к аналогичной гистограмме полученной с использованием ЦМР построенной по топокарте масштаба 1:200000, нежели к гистограмме полученной с использованием ЦМР построенной по топокарте масштаба 1:25000. Это на наш взгляд объясняется серьезными различиями между пространственным распределением значений потенциальных потерь почвы в полученных моделях, что делает невозможным использование модели SRTM для
пространственного анализа и использования ее в качестве альтернативы картам крупного масштаба
1. С.Н.Волков Землеустройство. Системы автоматизированного проектирования в землеустройстве, 2002
2. Заславский М.Н. Эрозиоведение. Основы противоэрозионного земледелия: учеб. для географ. и почв. спец. ВУЗов. М.: Высшая школа, 1987. 376 с.
3. Ларионов Г.А. Эрозия и дефляция почв / Г.А. Ларионов. - Москва: Изд- во МГУ, 1993.- 200 с.
4. К.А.Мальцев, С.С.Мухарамова, Построение моделей пространственных переменных (с применением пакета Surfer): учебное пособие. - Казань: Казан. ун-т, 2014.-103 с.
5. Минеев А.Л., Кутинов Ю.Г., Чистова З.Б.,Полякова Е.В., Подготовка цифровой модели рельефа для исследования экзогенных процессов северных территорий Российской Федерации // Пространство и время
2015. №3(21).С 270-277.
6. Оньков И.В., Онянова Т.Я., Шиляева О.Ю. Исследование точности радарных ЦМР построенных по снимкам ALOS PALSAR и модели SRTM, в зависимости от вида отражающей поверхности Геоматика. 2012. № 4. С. 3336.
7. Рыжаков А.Н. Сравнительный анализ цифровых моделей рельефа, созданных на основе данных радарной и геодезической съемок // Путиповышения эффективности орошаемого земледелия (63). С. 18-23.
8. Холл М. Эксклюзивные модели рельефа AIRBUS DS для нефтегазовой отрасли// Земля из космоса: наиболее эффективные решения 2015, № 20(4). С. 16-19.
9. H.I. Reuter, A. Nelson, P. Strobl, W. Mehl, A. Jarvis A first assessment of Aster GDEM tiles for absolute accuracy, relative accuracy and terrain
parameters // International Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS), IEEE, New York (2009).
10. Pessagno C. SRTM status report // Validation of DEMs from Satellite Data. Reports and Proceedings of 7th Meeting of Terrain Mapping Sub-Group, CEOS WG Calibration and Validation, Gaithersburg, USA. 2000.
11. Gorokhovich Y., Voustianiouk A. Accuracy assessment of the processed SRTM-based elevation data by CGIAR using field data from USA and Thailand and its relation to the terrain characteristics // Remote Sensing of Environment. 2006. № 4 (104). C. 409-415.
12. Hutchinson, M. F. 1989. A new procedure for gridding elevation and stream line data with automatic removal of spurious pits. Journal of Hydrology, 106: 211-232.
13. Farr T.G. [и др.]. The Shuttle Radar Topography Mission // Reviews of Geophysics. 2007.
14. Roth A. [и др.]. SRTM/X-SAR: Products and processing facility // International Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS). 2001. Интернет-ресурсы:
15. United StatesGeological Survey - https://lta.cr.usgs.gov/SRTM1Arc (дата обращения 17.02.2017)
16. Научная библиотека им.Н.И.Лобачевского - http://www.lsl.ksu.ru (дата обращения 10.04.2017)
Законодательные материалы
Федеральный закон «О землеустройстве» (принят ГД ФС РФ 24.05.2001). - от 18.06.2001 N 78-ФЗ