Геотопологические параметры

1.Абсолютная высота (глубина) точки (участка), рассматриваемая в виде непрерывной функции плановых координат Н (x,y). Экстремальные значения абсолютной высоты фиксируют наиболее важные и устойчивые каркасные линии и точки, взаимоное положение которых определяет основные законы композиции структуры территориального пространства.

2.Первая производная от функции Н’(x,y), модуль которой | Н’ (x,y), | есть градиент или уклон земной поверхности. Знак производной учитывается при рассмотрении экспозиции склона относительно потоков. Этот параметр позволяет разграничивать субгоризонтальные, слабонаклонные, покатые, крутые и обрывистые поверхности. Это членение может быть каким угодно подробным, если использовать градусы крутизны.

3.Вторая производная от высоты или глубины H”(x,y) позволяет найти участки с максимальными перегибами поверхности (выпуклыми и вогнутыми). В морфометрии и картометрии этот показатель под названием «нормальная или вертикальная кривизна земной поверхности».

4.Горизонтальная кривизна земной поверхности К - кривизна горизонталей. Вычисляется в соответствии с формулой кривизны любой линии на карте, где одна плановая координата рассматривается в качестве функции, а другая – в качестве аргумента:

K = y / (1+y ) . Величина кривизны и радиуса кривизны R взаимно обратны:

K = 1/R..

Средняя горизонтальная кривизна элементарной поверхности (элементарного ландшафта) определяется как отношение расстояния между точками перегиба структурной линии или горизонтали (с К = 0) по прямой к расстоянию между этими точками по горизонтали.

5.Азимут падения элементарной поверхности, А , Обычно эту величину называют экспозицией склона. С помощью этого параметра оцениваются инсоляционные и циркуляционные экспозиционные эффекты.

6.Угол встречи азимута падения элементарной поверхности с векторной линией потока: солнечных лучей, воздуха, снега и др. - Q . Этот параметр является уточняющим предыдущий, позволяющим определить угол встречи с поверхностью потоков солнечных лучей, воздушных масс, снегопереноса и других потоков.

7.Относительное превышение верхней структурной линии над нижней структурной линией, h.

8.Превышение абсолютной высоты (Н (x,y) над местным базисом денудации - Н.

Выделение названных величин можно увидеть на серии рисунков (рис. 2.1). На рис.2.1 а изображается топографическая поверхность. На базе которой строится изоградиентная поверхность – изолинии соединяют точки с одинаковыми значениями первой производной (рис. 2.1.б). На рис. 2.1 в дается поверхность карта градиентов изоградиентной поверхности (то есть вертикальной кривизны), которая рассчитывается по величинам вторых производных. Следующая карта – карта векторов или гашюр (рис. 2.1 г). На карте линий тока (векторных линий) показываются токовые направления, перпендикулярные эквипотенциальным направлениям горизонталей (рис. 2.1 д). Эти линии показывают траектории потоков.

На рис. 2.2 показано соотношение местоположений и типов элементарных поверхностей.

Рис.2.2.. Характеристики местоположений и соответствующие им типы элементарных ландшафтных комплексов

потенциальных или действительно осуществляющихся под действием силы тяжести нисходящих по земной поверхности лито-, гидро-, аэро- и гляциодинамических потоков с их компонентами и микрокомпонентами.

Смежные элементарные ландшафты образуют ряды (аналогично геохимической сопряженности). Нисходящие потоки показываются векторными линиями или линиями тока. Под линией тока понимается кривая, в каждой точке которой вектор касается ее. Через каждую точку земной поверхности проходит лишь одна линия тока. Линии тока перпендикулярны эквипотенициальным направлениям горизонталей.

На рис. 2.3. выделены экспозиционные плоскости трех уровней на территории Карадагского природного заповедника: две наиболее крупных (каждая размером примерно в 10 км ) – СВ и ЮЗ, более 30 менее крупных (каждая размером 0,5 – 1 км ) – С, СВ, В, ЮВ, Ю, ЮЗ, З, СЗ, а также несколько сотен мелких (размером от нескольких десятков до первых сотен квадратных метров). Знание экспозиций позволяет рассчитывать радиационные потоки (при знании также крутизны склонов), перенос снега, температурный и ветровой режимы.

Рис.2.3. Экспозиции склонов трех уровней на территории Карадагского природного заповедника (пояснения – в тексте)

Завершающей операцией выступает выделение структурных линий: гребневых, килевых, максимальных уклонов, минимальных уклонов, выпуклых перегибов, вогнутых перегибов, морфоизографов. Эти линии выступают общегеографическими границами, разделяющими на элементарные отдельности все геоявления геотопологического ряда (таблица 2.1).

Таблица 2.1. Соотношение экстремальных и нулевых значений основных геоморфологических параметров в виде структурных линий

Основные геоморфологические параметры земной поверхности	Структурные линии
H (x,y)	H (x,y)	H (x,y)	Kr	Виды структурных линий	индексы
max		-	max	Гребневые	L
min		-	min	Килевые	L
-	max		-	Максимальных уклонов	L
-	min		-	Минимальных уклонов	L
-	-	max	-	Выпуклых перегибов	L
-	-	min	-	Вогнутых перегибов	L
-	-	-		Морфоизографы	L

Анализ основных геотопологических параметров делает возможным дискретизацию (территориальное дробление, выявление естественной делимости) земной поверхности.

А.Н.Ласточкин (2002) выделяет структурные линии семи видов, которым соответствуют основные геоморфологические параметры земной поверхности:

-Гребневые, L – максимум высоты, нулевое значение первой производной, максимум кривизны;

-Килевые, L – минимум высоты, нулевое значение первой производной и максимум кривизны;

-Максимальных уклонов, L – максимум первой производной и нулевое значение второй производной;

-Минимальных уклонов, L – минимум первой производной и нулевое значение второй производной;

-Выпуклых перегибов, L – максимум второй производной;

-Вогнутых перегибов, L – максимум второй производной;

-Морфоизографы, L – нулевое значение кривизны.

Семь видов группируются в четыре типа:

1.гребневые и килевые

2.линии максимальных и минимальных уклонов

3.линии выпуклых и вогнутых перегибов склонов

4.морфоизографы – геометрические места точек с нулевыми значениями горизонтальной кривизны, разделяют смежные элементарные ландшафты с выпуклой, вогнутой или прямолинейной формой в плане.

Структурные линии и точки давно используются в географии в качестве элементов систем координат.

Гребневые линии. Это водораздельные линии. Можно выделить два основных типа с промежуточными вариантами: 1.пологие (рис.2.4) и 2.гребневидные (рис. 2.5).

Оба типа четко разграничивает водные потоки (выпавшие жидкие атмосферные осадки), даже если водораздел плохо выражен и практически не виден. Но пологие водоразделы почти не выполняют светораздельную функцию, тогда как гребневые или близкие к ним обычно разделяют экспозиционные плоскости. Гребневидные водоразделы также отчетливо воздействуют на ветровые потоки: если гребень ориентирован поперек потока ветра, то он выступает сильным барьером для потока.

Углы наклона склонов (крутизна склонов) и экспозиция определяют теоретически возможное поступление прямой солнечной радиации на участки земной поверхности. Однако реальное поступление на многие участки всегда несколько меньше, поскольку имеет место затенение соседними участками (рис.2.6). Это особенно характерно для нижних частей склонов южных экспозиций, если с южной стороны они соседствуют со склонами противоположных экспозиций.

Дата добавления: 2015-09-06