Лекция 5 Картографические методы

Картографический метод исследования — метод исследований, основанный на получении необходимой информации с помощью карт для научного и практического познания изображенных на них явлений.

Наиболее известными зарубежными представителями картографического метода исследования являются Брайан Харли, Артур Робинсон, Дэвид Вудворд.

Познание включает:

· получение по картам качественных оценок и количественных характеристик явлений и процессов;

· изучение взаимосвязей и взаимозависимостей в геосистемах;

· изучение динамики и эволюции этих геосистем во времени и в пространстве;

· установление тенденций развития и прогнозирование будущих состояний геосистем.

Приложения картографического метода исследования в науке и практике весьма разнообразны. Он стал неотъемлемой частью большинства теоретических и практических изысканий, превратился в один из стержневых методов в науках о Земле и обществе. Он опирается на новейшие достижения картографии, математики, вычислительной техники и автоматики, широко используя результаты аэрокосмической съемки.

Использование карт в любом конкретном исследовании предполагает знание самого предмета исследования. Кроме того, необходимо отчетливо представлять место картографического метода в комплексе других методов, дабы анализ карт не подменял, а органически дополнял другие специальные исследования.

Своеобразным протоколом полевых наблюдений является карта фактического материала, дальнейший анализ которой позволяет создать первичную тематическую (специальную) карту. Легенда к карте представляет собой результат классификации изображенных на ней объектов. Таким образом, в создании тематической карты используется не только картографический, но и сравнительный метод, применение которого позволяет провести классификацию фактических данных, выявить определенные закономерности и на их основе выполнить генерализацию, т.е. перейти от конкретного к абстрактному, к формированию новых научных понятий.

На основе карты фактического материала может быть составлен целый ряд специальных карт, главной из которых служит ландшафтно-типологическая карта - итог полевого ландшафтного картографирования.

Ландшафтная карта, представляющая собой уменьшенное генерализованное изображение ПТК на плоскости, - это, прежде всего, пространственная знаковая модель природных территориальных комплексов, полученная по определенным математическим законам. И как всякая модель она сама служит источником новой информации о ПТК. Картографический метод исследования как раз и направлен на получение и анализ этой информации с целью более глубокого познания объектов и явлений.

Источником информации в этом случае служит не сама объективная реальность, а ее картографическая модель. Результаты таких опосредованных наблюдений в виде разнообразных качественных или количественных данных фиксируются в виде словесного описания, таблиц, матриц, графиков и т.д. и служат материалом для выявления эмпирических закономерностей с помощью сравнительного, исторического, математических и логических методов.

Еще более широкие перспективы для изучения взаимосвязей и зависимостей между объектами, установления основных факторов их формирования и причин наблюдаемого размещения открываются при сопряженном изучении нескольких карт различного содержания. Сопоставляться могут карты одинакового содержания, но составленные и изданные в разное время, либо карты, составленные одновременно, но фиксирующие разные моменты времени (например, серия карт среднемесячных температур, серия палеогеографических карт и т.д.). Главная цель сравнения разновременных карт - изучение динамики и развития изображенных на них объектов и явлений. При этом большое значение имеют точность и достоверность сравниваемых карт.

Совершенствуются не только картографические методы и составляемые карты, но и методы их анализа. В недалеком прошлом основным и едва ли не единственным приемом анализа карт был визуальный анализ. Его результат — качественное описание объектов с некоторыми количественными характеристиками, которые могли быть прочтены с карты или оценены глазомерно и представлены в виде отдельных показателей, таблиц, графиков. Важно при этом не ограничиваться простым изложением фактов, а постараться вскрывать связи и причины, давать оценку изучаемым объектам. Затем появился и стал широко применяться графический анализ, который заключается в составлении по данным, полученным с карт, различных профилей, разрезов, графиков, диаграмм, блок-диаграмм и т.д. и дальнейшем их изучении. Графоаналитические приемы анализа карт заключаются в измерении по картам количественных пространственных характеристик объектов: длин линий, площадей, углов и направлений. На основании результатов измерений рассчитываются разнообразные морфоаналитические показатели. Графоаналитические приемы часто называют картометрией, или картометрическим анализом.

Картографический метод исследования особенно широко используется на начальных этапах познания (при сборе и фиксации результатов наблюдений в природе и их систематизации), а также для отражения выявленных в процессе изучения эмпирических закономерностей и получения с готовых карт новой информации, переработка которой с помощью других методов позволяет не только получать новые эмпирические закономерности, но и формировать теорию науки. Картографирование результатов исследований - неотъемлемая часть комплексных физико-географических исследований.

 

Трансекта отмеренная на территории экосистемы узкая прямоугольная площадка для изучения размещения видов, численности, проективного покрытия, продуктивности и др. исследований. Иногда Т. разрывают в серию площадок (метод пунктирной Т.)

Понятие о трансект-катене предложено М.Т. Устиновым[1]. Следует сказать, что оно несколько иное, чем близкое по значению понятие полигон-трансект в ландшафтоведении. Последнее есть «вырезка» из местности [2] – сопряженная система фаций, расширенный ключевой участок. Он не отражает полностью ландшафтной специфики территории как по латерали, так и по вертикали, так как в пространственном отношении ограничен. По вертикали он включает биоту, почвы и почвообразующие породы. Наблюдения за сезонной динамикой функционирования, как правило, «дискретны», ведутся на конкретных объектах – выделах фаций. Они обычно охватывают флористические и климатические аспекты: сезонную динамику растительности, замеры температуры воздуха, почв, влажности, промерзания-оттаивания почв, мощности снегового покрова, количество осадков и др. Такой подход часто исключает возможность выявления глобальных и региональных потоков вещества, энергии и информации через механизмы дальнего аэрального переноса, поступления с грунтовыми и подземными водами, в том числе боковым привносом и выносом солей внутрипочвенным стоком и др. Не фиксируются процессы современного рельефообразования (например, дюн), исключительно быстрые сукцессионные биотические замещения в стороне от полигоно-трансекта. Трансект-катена пересекает все доминантные геосистемы данного ландшафта. Исследования так же посезонные, но с выявлением направленности геохимических потоков, с расширением наблюдений в обе стороны от точек на трансект-катене на расстоянии, достаточное для фиксации всех реликтовых, прогрессивных и консервативных черт и общей направленности геодинамических процессов. Вертикальная мощность объектов изучения кроме почвенно-грунтовой толщи включает грунтовые воды, водовмещающие породы и водоупоры, т.е. и здесь сфера наблюдений расширена и охватывает всю динамичную часть зоны гипергенеза.
Трансект-катенография, как ключевой метод диагностики ландшафтно-биологического разнообразия базируется на бассейновом принципе исследования природных процессов, так как водосборный бассейн является преобладающей геосистемой повсеместно формирующей ландшафт и контролирующей взаимосвязь и взаимообусловленность всех природных явлений земной поверхностей.Так как вся поверхность без исключения состоит из бассейновых ячей, делящихся на ячейки с их катенами разного порядка [4], то расположение трансекта (зоны, полосы) по катене от водораздела до базиса эрозии (линии наименьших связей компонентов) позволяет выделить природное тело – трансект-катену.
Трансект-катена, как природное тело, соответствует характеристике природных тел, имея таксономическую определенность, специфический состав и структуру, свои пространственные и временные свойства.
Трансект-катена является геосистемной единицей картографирования структуры почвенного покрова водосборного бассейна [1].
Являясь природным телом и имея высший уровень структурной почвенной организации и организации растительной ассоциации, трансект-катена позволяет выявлять на геосистемном уровне полигенетичность почв, растительно-почвенно-геохимическую сопряженность, системообразующие связи, установить взаимосвязь свойств почвы и растительности с особенности ландшафтов, геоморфологией, геологией (стратификация литологии и педогенеза), гидрогеологией, гидрометеорологией, историей развития территории с выявлением природных ритмоциклов, с антропогенными воздействиями и техногенезом.
Выполняя роль ключевого участка исследуемого водосборного бассейна, трансект-катена раскрывает его особенности ландшафтно-биологического разнообразия, играя роль диагностирующего критерия функциональной организации динамики экосистем.
В практике ландшафтных исследований имеет место модификация общеизвестного ключевого метода [5] в трансектный метод [6], в котором трансект и ключевой участок едины, а выбор трансект производится с учетом типологии ландшафтов с дополнительным прокладыванием геоморфологических профилей на трансекте. В данном методологическом подходе проявляется в первую очередь недостаток — это условность выбора ключевого участка, а также невозможность выполнения полномасштабного геосистемного исследования. В трансект-катене этих недостатков нет. Так, ее заложение закономерно в соответствии с особенностями геоморфологии и всех остальных компонентов ландшафта, продиктованных структурно-функциональной спецификой водосборного бассейна, и трансект сориентирован по катене. Сама же трансект-катена является типовой масштабной информационной единицей для данной водозаборной территории.
Трансект-катена как геосистемная модель позволяет проводить согласованные натурные комплексные исследования различными специалистами, хорошо трансформируя результаты их исследований в интегральную компьютерную модель биоразнообразия и динамики экосистем, достигая наилучшей эколого-экономической эффективности в водосборных бассейнах.