Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Географические науки
Географическая картография и геоинформатика

Диссертационная работа:

Крупочкин Евгений Петрович. Геоинформационный подход к изучению морфометрии рельефа (На примере Алтайского края) : Дис. ... канд. геогр. наук : 25.00.35 : Барнаул, 2003 171 c. РГБ ОД, 61:04-11/207

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 3

Глава 1. Рельеф как один из главных компонентов геосистем 11

  1. Определение рельефа и факторы рельефообразования 11

  2. Научно-практическое значение изучения рельефа

земной поверхности 15

1.3. Морфометрическая изученность рельефа Алтайского края.
Особенности составленных морфометрических карт 20

Глава 2. Технология геоинформационного картографирования

морфометрических характеристик рельефа земной поверхности 32

  1. Морфометрия, ее предмет и методы исследования 32

  2. Основные морфометрические показатели рельефа и способы

их вычисления 39

2.3. Трехуровенная технология геоинформационного

картографирования морфометрических характеристик

рельефа земной поверхности 47

  1. Картометрический уровень 50

  2. Морфометрический уровень 59

  3. Картографический уровень 64

2.4. Дискретный и континуальный подходы к созданию

и использованию морфометрических карт рельефа 75

2.5. Использование цифровых моделей рельефа при решении задач
морфометрического анализа 81

Глава 3. Геоинформационный подход к созданию и использованию

морфометрических карт нового содержания 88

3.1. Разработка и автоматическое составление

морфометрических карт кривизны рельефа 88

  1. Карта интегральной оценки термоуглового эффекта склонов рельефа земной поверхности 97

  2. Корреляционно-регрессионный анализ морфометрических

карт и их прикладное значение 112

  1. Сравнительно-визуальный анализ карт основных морфометрических показателей рельефа 112

  2. Корреляционно-регрессионный анализ морфометрических показателей и карт 116

3.3.3. Прикладное значение морфометрических показателей и карт 123

Заключение 127

Литература 129

Приложение 1 143

Приложение 2 145

Приложение 3 149

Приложение 4 154

Приложение 5 156

Приложение 6 161

Приложение 7 164

Приложение 8 167

Приложение 9 168

Введение к работе:

Актуальность темы диссертации обусловлена рядом обстоятельств.

Во-первых, в морфометрии рельефа в настоящее время накопилось достаточно много вопросов, требующих оперативного решения. Особенно это касается теоретико-методологических вопросов. К ним, прежде всего, относится отсутствие четкого разграничения понятий картометрия и морфометрия, что требует уточнения существующих определений.

Во-вторых, следует учесть, что мы живем в век информатизации все сторон человеческой деятельности. Для географии характерно то, что ее информатизация тесно связана с математическими расчетами и их картографической визуализацией. Современная географическая информатика (геоинформатика) требует широкого и многогранного использования картографических моделей, основанных на автоматизации процессов их создания, с применением баз данных и знаний. Это направление A.M. Берлянт [1] назвал геоинформационным картографированием (ГК).

В работе акцентировано внимание на автоматизацию предлагаемых методик и технологий с целью создания электронных морфометрических карт рельефа земной поверхности. Автоматизированный труд картографа, владеющего современными средствами цифровой картографии по сравнению с традиционными ручным или полумеханическим, имеет ряд преимуществ:

оперативность и экономия затрат труда;

повышенная точность картографирования;

возможность работы в интерактивном (диалоговом) режиме, позволяющем выполнять разностороннюю оценку ситуаций и быстро находить соответствующие решения;

применение современных графических пакетов программ и улучшение качества изображения и дизайна;

привлечение сложных математических приемов создания и использования карт (трех- и четырехмерное картографическое моделирование, фрактальный и факторный анализы и др.);

возможность создания и использования новых карт, позволяющих изучать явления в статике, динамике и взаимосвязях.

В-третьих — "всплеск" интереса к морфометрии и методам морфометриче-ского анализа рельефа земной поверхности, о чем свидетельствуют изданные за последние годы монографии и учебные пособия [2, 3, 4 и др.], а также защищенные диссертации [5, 6, 7, 8 и др.].

К настоящему времени разработано и используется множество различных методических подходов к созданию и практическому применению морфомет-рических карт рельефа для решения конкретных географических, картографических, экологических и других задач. Недостатки этих подходов: 1) высокая трудоемкость и большие затраты времени на вычислительные и картосостави-тельские работы; 2) неточность и некорректное использование некоторых понятий (морфоизографы, кривизна, извилистость и др.); 3) изучение морфометри-ческих характеристик рельефа преимущественно в крупных масштабах (в то время как для регионов Сибири характерен повышенный интерес к мелкомасштабному обзорному картографированию); 4) несмотря на общепризнанную непрерывность рельефа (вспомним горизонтали и изогипсы) до сих пор в морфометрии преобладают дискретные способы его картографического изображения (картограмма, количественный и качественный фоны), редко и не корректно используется изолинейный способ.

Отсюда, цель исследования состоит в разработке и апробации алгоритмизированной технологии ГК морфометрических характеристик рельефа земной поверхности на примере Алтайского края. В соответствии с поставленной целью в работе решаются следующие задачи:

1. Изучение опыта создания численных и картографических моделей морфометрических показателей рельефа, анализ программных средств (Maplnfo Professional, ArcView, Statistica, MS Excel, CorelDraw, PhotoShop и др.).

  1. Разработка алгоритмизированной технологической схемы, объединяющей операции сбора картометрической информации о рельефе, ее математической обработки и картографической визуализации результатов вычислений в виде серии морфометрических цифровых карт.

  2. Обоснование правомерности получения и обработки данных по регулярной сети операционных ячеек.

  3. Доказательство целесообразности использования картометрической информации, полученной не с топографических, а с более доступных мелкомасштабных карт.

  4. Сравнительный анализ дискретных и континуальных способов картографического изображения морфометрических характеристик рельефа.

  5. Разработка новых морфометрических показателей рельефа земной поверхности (кривизна, извилистость, термоугловой эффект и др.) и автоматизированное изготовление соответствующих карт.

  6. Сравнительно-визуальный и корреляционно-регрессионный анализы полученных карт.

Территориальный объект и методы исследований. Территориальный объект исследований - рельеф Алтайского края. Его изучению посвящены работы многих ученых Сибири. К ним, прежде всего, следует отнести, Г.Я. Барышникова [9, 10, 11, 12, 13 и др.], A.M. Малолетко [14, 15, 16, 17 и др.], Л.К. Зятькову [18, 19, 20, 21, 22 и др.], B.C. Ревякина [23, 24, 25 и др.], Т.В. Байкало-ву [26, 27 и др.], О.Н. Барышникову [28, 29, 30 и др.], А.Г. Демина [31, 32, 33, 34 и др.], Б.Н. Лузгина [35, 36, 37, 38 и др.], Л.Н. Пурдика [39, 40, 41 и др.], А.Я. Швецова [42, 43, 44 и др.]. Перечисленные работы содержат результаты полевых и дистанционных исследований рельефа Алтайского края. Рельеф в них рассматривается применительно к методам геоморфологии, сложившимся к началу 21 века. Разработанные и использованные методы и приемы оказались весьма эффективными и полезными. Они внесли большой вклад в развитие геоморфологии и палеогеографии, что учитывалось в диссертации, как важная и неотъемлемая часть в истории изучения объекта настоящих исследований.

6 Представленная диссертационная работа базируется на теоретико-методологических основах современной картографии и морфометрии, заложенных крупными учеными-картографами и географами нашей страны и бывшего СССР - Р.А. Бабаевым, М.Е. Белецким, A.M. Берлянтом, Н.М. Волковым, И.В. Гармизом, Г.А. Гинзбургом, А.С. Девдариани, А.Г. Исаченко, В.П. Кара-киным, А.В. Кошкаревым, А.Н. Ласточкиным, В.Г. Линником, Д.В. Лисицким, А.И. Мартыненко, М.М. Мехбалиевым, О.Р. Мусиным, Е.М. Николаевской, Б.А. Новаковским, Р.Х. Пириевьш, СВ. Прасоловым, Н.С. Рамм, К.А. Салшце-вым, С.Н. Сербенюком, Ю.Г. Симоновым, А.И. Спиридоновым, B.C. Тикуно-вым, В.П. Философовым, И.С. Черваневым, В.А. Червяковым и др.

В рамках основного - картографического метода исследования в диссертации использовались ряд технических способов и приемов:

сравнительно-визуальные;

графические;

картометрические;

морфометрические;

математико-статистические;

геоинформационные.

Кроме этого, работа опиралась на личные исследования автора в период с 1998 по 2003 гг. и цифровые материалы, полученные в лаборатории информационно-картографического моделирования географического факультета АлтГУ. Все геоизображения созданы при помощи современных технических способов и приемов цифровой картографии.

Научная новизна в решении поставленных задач:

Разработана и апробирована алгоритмизированная технологическая схема ГК морфометрических характеристик рельефа земной поверхности.

На основе диалектического единства философских категорий дискретности и континуальности, а также соответствующих экспериментов доказана целесообразность изучения морфометрии рельефа с помощью изолинейных (континуальных) моделей.

Разработана методика автоматизированного вычисления и картографирования новых морфометрических показателей, характеризующих энергию рельефа земной поверхности.

Создана картографо-морфометрическая база данных, на основе которой выполнен корреляционно-регрессионный анализ предложенных показателей.

Практическая значимость исследований. Жизнедеятельность человека тесно связана с рельефом земной поверхности, поэтому его изучение имеет не только научное, но и практическое значение. Так, например, методами морфо-метрического анализа характеризуется как современный, так и древний рельеф, а также исследуются этапы его развития и прогнозируются многие геолого-географические процессы и явления (оползни, обвалы, овраги, селевые потоки и т.п.), причиняющие немалый ущерб народному хозяйству.

Результаты работы могут быть применены в различных отраслях хозяйственной деятельности: 1) мелиорация и строительство гидротехнических сооружений; 2) сельскохозяйственное освоение земель; 3) строительство дорог и линий связи; 4) планирование городов, поселков и других населенных пунктов; 5) организация почвенных, ботанических, геологических и др. съёмок, гидрогеологических изысканий и т.д.

Предложенная в работе технологическая схема носит научно-познавательный характер. Она выступает своеобразным организатором и координатором исследований, выполняемых в АлтГУ преподавателями, аспирантами и студентами по различным темам. Каждому исследователю предоставляется возможность, на основе глубокого предварительного изучения объекта и предмета, самостоятельно определить набор нужных количественных признаков, разработать программу их получения, математической обработки и создания соответствующих серии карт. Эти материалы являются основой для расширения общего банка данных, способного решать задачи как отраслевого, так и комплексно-географического характера [45].

Отмеченная выше схема позволяет оперативно получать электронные морфометрические карты, характеризующие реальный рельеф (земной поверх-

ности) и абстрактный (карты полей плотности, метеорологические, геоэкологические и др.). Разработанные и созданные численные и картографические модели используются при изучении и оценке экологических ситуаций, антропогенных нагрузок, овражной эрозии, земельных угодий и др.

Полученные в ходе теоретических исследований и экспериментальных работ результаты на промежуточных этапах использовались в проекте гранта по фундаментальным исследованиям в области геодезии и картографии «Теория и методы оперативного информационного обеспечения регионов страны с помощью геоинформационного картографирования», учрежденного Министерством образования РФ и поддержанного МИИГАиК (№97-27-2.51-19, 1998 - 2000 гг.).

Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе. Разработанные схемы, технология и алгоритмы применяются в четырех курсах, читаемых студентам на географическом факультете АлтГУ: «Количественные методы в географии», «Социально-экономическое картографирование», «География природных ресурсов» и «ГИС в экономической географии».

В первом курсе наши разработки используются при чтении лекций и проведении практических занятий, посвященных автоматизации картометрических и морфометрических работ [46]. Во втором - разработанные методические подходы и технические приемы апробируются на практических занятиях для составления социально-экономических компьютерных карт Алтайского края разной тематики (плотности населения, густоты дорожной сети, структуры сельскохозяйственных угодий, антропогенных нагрузок и др.)- В третьем курсе студенты создают карты природно-ресурсного потенциала, интегральной балльной оценки природных ресурсов и разнообразия ландшафтов применяя технологию ГК морфометрии рельефа, предложенную в диссертации. В последнем курсе широко применяются разработанные программы, алгоритмы и методы ГК при автоматизированном создании и использовании цифровых карт административных районов Алтайского края.

Предлагаемые теоретические, методические и технические разработки могут быть полезны картографам, географам различных направлений, экологам,

почвоведам, работникам сельского хозяйства; студентам-географам и картографам, магистрантам и аспирантам, интересующимся вопросами на стыке картографии, морфометрии, геоинформатики и количественных методов. На защиту выносятся следующие положения:

  1. Алгоритмизированная технология ПС морфометрических характеристик рельефа требует выполнения вычислительных операций в строгой последовательности от сбора количественной информации к ее упорядочению, математической обработки и созданию серии численных и картографических (компьютерных) моделей.

  2. На основе проведенных картометрических экспериментов доказана возможность использования в морфометрическом анализе не только крупномасштабных, но и мелкомасштабных карт.

  3. Изолинейные модели, отличающиеся более высокой наглядностью, детальностью и возможностью широкого использования ГИС-технологий, наиболее перспективны при изучении морфометрии рельефа.

  4. Морфометрические карты термического и термоуглового эффекта склонов рельефа, его горизонтальной кривизны и извилистости - это новые картографические модели, позволяющие решать задачи агроклиматологии, геоморфологии, картографии, экологии.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации докладывались на: научных конференциях студентов, аспирантов и магистрантов (Барнаул, 1998, 1999), проводимых ежегодно в Алтайском государственном университете, Международной конференции «Интеркарто 4: ГИС для оптимизации природопользования в целях устойчивого развития территорий» (Барнаул, 1998), IV Международном научно-методическом семинаре по топографии и картографии (Харьков, 1999), Всероссийской научно-методической конференции «Новые информационные технологии в образовании» (Комсомольск-на-Амуре, 1999), V Международном научно-методическом семинаре по географии (Харьков, 2000), научно-методическом семинаре лаборатории информационно-картографического моделирования АлтГУ (Барнаул, 2000), II Всероссийской

научной конференции по картографии, посвященной памяти А.А. Лютого (Москва, 2001), Международной научно-практической конференции «Геоинформационное картофафирование государств и регионов» (Киев, 2001), XIV молодежной Всероссийской научной конференции (Иркутск, 2001), Первой Сибирской международной конференции молодых ученых по наукам о Земле (Новосибирск, 2002), XII Международном научно-методическом семинаре по геофафии и картофафии (Харьков, 2003).

Публикации. По теме диссертации автором опубликовано 15 печатных работ.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложений.

В главе 1 дается определение рельефа, рассматриваются факторы рельефо-образования, обосновывается научно-практическое значение его исследований. Приводятся традиционные методические подходы к созданию и использованию морфометрических карт рельефа земной поверхности Алтайского края.

Подобные работы
Андреева Ирина Владимировна
Организация системы особо охраняемых природных территорий на основе ландшафтного подхода (На примере Алтайского края)
Гриванова Ольга Владимировна
Оценка и прогноз загрязнения атмосферного воздуха лесозаготовительными и деревообрабатывающими предприятиями : На примере Приморского края
Кротова Татьяна Павловна
Вынужденные миграции в Западной Сибири: социально-экономико-географический аспект изучения (На примере Алтайского края)
Дорофеев Виталий Сергеевич
Экономическое положение региона в условиях современного природопользования (На примере Краснодарского края)
Щеглов Григорий Николаевич
Социально-экономическое развитие региона и роль региональной политики в управлении отраслями специализации (На примере Краснодарского края)
Замятина Юлия Леонидовна
Изучение истории поступления радионуклидов в окружающую среду на основе F-радиографического анализа годичных колец деревьев : на примере Красноярского края и Центральной Европы
Корчагина Инна Александровна
Оценка социально-экономического состояния региона на основе картографо-статистических и геоинформационных методов : на примере Алтайского края
Куликова Виктория Викторовна
Катастрофические процессы и их воздействие на устойчивость геосистем : на примере Приморского края
Бабушкина Наталья Петровна
Особенности развития детского организма в различных экологических условиях (На примере населенных пунктов Приморского края)
Лемза Сергей Викторович
Геоинформационное обеспечение устойчивого землепользования (На примере южной сельскохозяйственной зоны Хабаровского края)

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net