Региональные и локальные ландшафтные системы координат

Географы, экологи, лесоведы, биогеоценологи (и представители других наук о Земле) широко используют региональные и локальные системы координат. Часто при этом математический аппарат используется слабо, территориальная фиксация и привязка объектов осуществляется нестрого. Там не менее анализ на основе таких координат позволяет получить много интересной информации. В основе использования таких систем находятся представления о позиции геосистемы и о влиянии различных объектов на геосистемы. Такими объектами выступают горные системы, водоемы, ледники, города, промышленные предприятия и др. А.Ю.Ретеюм (1988) обобщил эти факты в теории о нуклеарных (ядерных) системах.

Для изучения геосистем удобно использовать позиционные системы координат. А.Н.Ласточкин (1995, с.181-221) описывает структурную координационную сеть, которая представляет собой особую систему координат, привязанную к элементам эрозиоонного рельефа – одного из самых распространенных типов рельефа на Земле. Она отражает расположение структурных линий, которым подчинено положение всех остальных, не отражаемых на модели элементов. На 1.15 дается пример такой системы координат. На схеме выделяется главная вершина С, гребневые и килевые линии, которые и образуют точку и линии отсчета. Отрезки между линиями составляют элементарные единицы длины (расстояния). В метрической системе они различны, но в позиционно-топологическом смысле они равновелики.

Рис.1.15. Структурная координатная сетка

а - структурные линии 1 типа, б, в – интерполяционные палетки (б – треугольная, в – дуговая); г – структурная координационная сеть

1 – структурные линии (а – гребневые, б. –килевые); 2 – линии гребнекилевого (продольного) направления; 3 – линии поперечного направления; 4 – вершина.

Применение этого типа координат чрезвычайно велико. Теория местоположений (начиная с работ Г.Н.Высоцкого в начале ХХ века, затем работы Б.Б.Полынова, Л.Г.Раменского, М.А.Глазовской, А.Н.Ласточкина) базируется на региональных и локальных системах координат. А.Н.Ласточкин (1995) дал полное перечисление характеристик местоположения: абсолютная высота, первая производная от функции плановых координат (уклон земной поверхности), вторая производная от высоты или глубины (фиксирует перегибы поверхности), горизонтальная кривизна поверхности, азимут падения элементарной поверхности, угол встречи элементарной поверхности с векторами потоков (воздуха, солнечных лучей, частиц снега и др.), относительное превышение элементарной поверхности (над местным базисом денудации или разность высот верхней и нижней границ элементарного ландшафта). Некоторые перечисленные параметры показаны на рис. 1.16. Это перечисление следует детализировать, разграничив, во-первых, пространственные уровни местоположений (на региональном уровне, например, речь идет о встрече воздушной массы со склоном хребта, а на локальном

уровне – о встрече потока воздуха со склоном холма. Эффекты взаимодействия будут очень различны), во-вторых, различные типы потоков: воздуха, снега, солнечных лучей и др.

Таким образом, карта в ее классическом (традиционном) варианте (через показ явлений в системе географических координат) является лишь вариантом (хотя пока и самым значительным) картографирования. Более широкое понимание картографирования – топологическое картографирование, то есть показ пространственных отношений через наиболее инвариантные отношения: соседство, последовательность,

Переход от топологической модели (карты) к карте на основе эвклидова пространства или других видов пространства (с иными формами измерения расстояний и систем координат) дает возможность отображения разных вариантов отношений экологических субъектов и их среды. Степень несовпадения пространства субъектов отображает конфликтность субъектов.

Пространственные координаты в географии и экологии выполняют не только функцию привязки объектов, но и функцию раскрытия причинно-следственных отношений. Как правило, оси координат соответствуют силам, факторам, которые влияют на объект, определяя его свойства и другие качества. Например, в географической системе координат широта (), с одной стороны, выполняет функцию привязки (вместе с долготой), с другой стороны, она выступает сильным фактором, поскольку с ней функционально связана величина заатмосферной солнечной радиации (S): S = f ().

Однако если даже в анализ явно не вводится та или иная система координат, даже при обычных рассуждениях координатный анализ очень часто используется. Во всех случаях, когда говорят о расстояниях от центра материка, от морского побережья, от крупного города, от осевой части горного сооружения и т.д., фактически неявно используется система координат, поскольку в этом случае расстояние определяет многие свойcтва анализируемого объекта, а начало координат помещают в центр активного объекта.

Наряду с реальными координатами, то есть соответствующим реальным расстояниям, используют признаковые или параметрические координатные оси. В качестве их используются любые признаки (температура, атмосферные осадки, влажность, соленость и др.), которые могут влиять на объект. Примером двумерного признакового пространства служит график географической зональности Григорьева-Будыко, на котором географические зоны располагаются в «пространстве» двух факторов: радиационно-термических условий (радиационный баланс) и условий увлажнения (радиационный индекс сухости). Такое пространство называют факторным или признаковым (рис.1.17).

В отличие от координат, в которых осям соответствуют реальные отрезки длины, признаковые координаты можно определить как способы установления факторов.

Одной из концептуальных основ исследования стала теория фоновых поверхностей и локальных неоднородностей, разложение полей на составляющие (Бойчук, Марченко, 1968; Берлянт, 1986). Выделение фоновых поверхностей и локальных неоднородностей

Рис.1.17. Система географической зональности в признаковой системе координат

позволяет легче раскрыть факторы формирования условий. Для получения фоновых поверхностей использовался регрессионный анализ, получение уравнений, позволяющих рассчитывать величину атмосферных осадков по морфометрическим характеристикам.

Пространственный анализ При графических и картографических исследованиях экосистем и ландшафтных систем использование пространственного анализа имеет место в двух основных вариантах: 1)в форме использования пространства признаков (параметрического пространства), когда характеристики лесных сообществ рассматриваются в координатных системах, осями которых выступают различные факторы: увлажнение, теплообеспеченность, эдафические условия и т.д.; 2)в форме рассмотрения характеристик лесных сообществ по системам сопряженных местоположений (например, на склонах). Первый тип анализа позволяет увидеть картину зависимости исследуемого явления от интересующих факторов в чистом виде, как бы вычлененную из сложной совокупности взаимодействий. Но при этом нарушается естественная геометрия ландшафтных взаимосвязей. Второй тип анализа дает возможность видеть зависимость явления от факторов в естественном пространственном сочленении. Однако в этом случае ситуация расчленяется на множество фрагментов, теряется общая картина. Нам представляется, что наилучшие результаты могут быть получены при одновременном использовании этих двух подходов. Их сопряжение было продемонстрировано в общем смысле в ранее опубликованных работах В.А.Бокова (1985, 1987). В основу анализа кладется рассмотрение нескольких систем координат. Тем самым преодолевается разрыв между параметрическими (признаковыми) пространствами и картографическими изображениями путем привязки отдельных частей картографического изображения к общему признаковому пространству и наоборот – признаковое пространство рассматривается как сочленение отдельных «кусков» картографического «естественного» пространства.  

Определение расстояния. Определяются геометрически и топологически. Расстояния приобретают смысл в определенных системах пространственных координат (в том числе и в признаковых системах координат).

Дата добавления: 2015-09-06