Ландшафтное картографирование российской части бассейна реки Амур

География

Вестник ДВО РАН. 2012. № 3

УДК 911.52; 528.946 В.В.ЕРМОШИН, К.С.ГАНЗЕЙ

Ландшафтное картографирование российской части бассейна реки Амур

Рассмотрены вопросы классификации и картографирования ландшафтов российской части бассейна р. Амур. Картографирование выполнено на основе разработанной структурно-генетической классификации, которая включает 596 родов ландшафтов. Получены результаты, отражающие современное состояние природной среды данного региона. Проведен экспресс-анализ пространственной структуры ландшафтов с определением доминантных и фоновых ландшафтных комплексов.

Ключевые слова: картографирование ландшафтов, классификация ландшафтов, бассейн р. Амур, геоин-формационное пространство.

Landscape mapping of the Russian part of the Amur River basin. V.V.ERMOSHIN, K.S.GANZEI (Pacific Geographical Institute, FEB RAS, Vladivostok).

The questions of landscape classification and mapping of the Russian part of the Amur River basin have been concerned. Landscape mapping was made on the basis of the developed structural-genetic classification, which includes 596 genera of landscapes. The obtained results disclose the modern status of the environment of this region. The express analysis of the spatial structure of landscapes was made with defining the dominant and background landscape complexes.

Key words: landscape mapping, landscape classification, the Amur River basin, geoinformation space.

Ранее нами неоднократно обсуждалось научное и прикладное значение единого геоинформационного пространства трансграничной геосистемы бассейна р. Амур в качестве основы для разработки программ устойчивого управления природопользованием на принципах экологической безопасности стран, входящих в бассейн [5, 1]. Были предложены рамочная структура, послойный состав основных блоков, последовательность и основные принципы его формирования. Электронные картографические модели различных природных компонентов, полученные в ходе выполнения ряда проектов, позволили выявить основные черты дифференциации и нарушенности природной среды бассейна р. Амур. Последний рассматривается нами как особый природный объект - геосистема региональной размерности высокой степени целостности [10], которая, являясь зоной взаимодействия природы и общества, формирует интегральную природно-хозяйственную систему [15].

Несмотря на большой объем новых картографических продуктов, характеризующих современное состояние компонентов природной среды и хозяйственного использования территории бассейна р. Амур, остаются нерассмотренными вопросы современного ландшафтного строения данной территории. Тематический информационный слой «Ландшафтные комплексы», по нашим представлениям, должен входить в природно-географический информационный блок геоинформационного пространства в качестве основной его

* ЕРМОШИН Виктор Васильевич - кандидат географических наук, заместитель директора, ГАНЗЕЙ Кирилл Сергеевич - научный сотрудник (Тихоокеанский институт географии ДВО РАН, Владивосток).

*Е-таі1: yermoshin@tig.dvo.ru

Работа выполнена при финансовой поддержке МНТЦ, проект 4008, интеграционных Проектов 12-ІІ-СУ-09-015 и 12-ІІ-СУ-09-016.

части. Без этого слоя практически невозможно проведение различного типа районирования территории бассейна, особенно функционального, и формирование соответствующих информационных блоков зонирования и прогнозирования как составляющих геоинфор-мационного пространства [5, 20].

В 70-80-е годы ХХ в. были построены карты ландшафтов СССР в масштабе 1 : 4 000 000 [13] и 1 : 2 500 000 [12] с целью познания закономерностей формирования природной среды для всей страны (формирование широтных поясности, секторности ландшафтов). В их основе лежат различные методологические принципы. Большое значение имеет карта растительности бассейна р. Амур под редакцией В.Б.Сочавы [8], а также ландшафтов юга Восточной Сибири в масштабе 1 : 1 500 000 под редакцией В.С.Михеева и В.А.Ряшина [14], на которой нашли свое отражение геомеры, представляющие однородность всего комплекса природных условий. К сожалению, последняя карта охватывает лишь верхнюю часть бассейна р. Амур. За последние 40-50 лет под воздействием возрастающего антропогенного пресса произошли существенные изменения в структуре ландшафтов бассейна р. Амур. Перечисленные картографические модели не потеряли своей научной и практической значимости, но требуют существенного обновления с учетом наличия новых данных и применения современных ГИС-технологий геоинфор-мационного картографирования.

Необходимо отметить, что на протяжении всей истории развития ландшафтоведения картографический метод исследования имел ключевое значение. А.М.Берлянт [2] отмечал, что актуальность ландшафтного картографирования обусловлена тем, что ландшафтным картам принадлежит ведущая роль в комплексных исследованиях природы и взаимодействия человека с окружающей средой [2]. По мнению В.Б.Сочавы, при помощи картографирования становится возможным изучить закономерности строения и развития ландшафтов, при этом карта рассматривается как их натуральная модель [19]. А.Г.Исаченко относит ландшафтные карты к особому виду данных, которые имеют важнейшее значение во всем процессе ландшафтного и географического исследования [7]. Ландшафтные карты отображают закономерности размещения географических комплексов и их пространственную структуру.

С 2010 г. Тихоокеанский институт географии ДВО РАН совместно с Институтом водных и экологических проблем ДВО РАН выполняет работы по проекту «Экологические критерии и ограничения в программах устойчивого природопользования бассейна р. Амур». Одной из ключевых задач в рамках данного проекта является разработка системы экологических критериев и показателей устойчивого природопользования российской части бассейна. Выполнение поставленной задачи невозможно без построения картографической модели современного состояния ландшафтов бассейна р. Амур.

Методы и источники данных

Исходным материалом при картографировании ландшафтов российской части бассейна р. Амур послужили соответствующие опубликованные, фондовые и авторские материалы. Вся совокупность необходимой картографической информации сведена в единое геоинформационное пространство, которое представляет собой компьютерную многомерную модель строения геосистемы региональной размерности с унифицированными базами данных. Формирование единого геоинформационного пространства является необходимым этапом создания информационной основы для более объективного отражения специфики географического пространства. Структура пространства представляет собой взаимосвязанные тематические блоки, каждый из которых включает пять информационных слоев и более. К настоящему времени на всю территорию бассейна составлены или скомпилированы электронные (цифровые) слои (в масштабе 1 : 2 500 000): базовые общегеографические; базовые тематические - «Геологическое строение», «Геоморфологическое

районирование», «Растительность», «Почвы»; вспомогательные тематические - «Современное состояние земель» и некоторые другие [5].

Особое место в процессе получения новых данных и ландшафтного картографирования в целом занимали данные дистанционного зондирования (ДДЗ), являющиеся объективной, оперативной и многоцелевой информацией обо всех компонентах ландшафта. Основной методологический принцип, применяемый при дешифрировании ДДЗ, - рассмотрение объектов в их развитии и взаимосвязи [11]. В.М.Плюснин с соавторами отмечают, что космические снимки благодаря своей высокой точности и оптической генерализации служат основой при изучении ландшафтной структуры [18]. Использование ДДЗ в труднодоступных районах является необходимой составляющей при исследовании ландшафтов. Их применение обеспечивает объективность и достоверность выявления природных систем разных иерархических уровней. Широкое использование ГИС-техно-логий в процессе ландшафтного картографирования повышает объективность создания карты, точность и достоверность конечного результата, дает возможность более широкого анализа ландшафтной структуры [9].

При составлении ландшафтной карты нами использованы космические снимки Land-sat-7 ETM+ (США) за 2000, 2001 и 2009 гг. Серии космических снимков визуализировались в виде монтажей среднего разрешения (от 30 м и больше). В ряде случаев для уточнения границ природно-территориальных комплексов возникала необходимость использования снимков более высокого разрешения (15 х 15 м). На основе анализа космической информации составлены необходимые для ландшафтного картографирования промежуточные карты растительности и состояния земель.

Классификация. Ключевое значение при выделении природных комплексов принадлежит классификации ландшафтов, которая является основой для построения легенды к ландшафтной карте. Согласно В.С.Михееву [16], классификация представляет собой комплекс мероприятий, выполняемых для выявления свойств изучаемых объектов, и позволяет систематизировать все предметы и явления в условном виде. Важнейшим свойством классификации является выявление закономерных связей между ландшафтами различных таксономических уровней, что определяет место объекта в системе в соответствии с его конкретным свойством.

Для построения классификации ландшафтов бассейна р. Амур принят многоступенчатый подход с применением дедуктивного (умозрительное построение общей схемы классификации) и индуктивного (на основе описания и сравнительно-географического подхода) методов. Для исходного варианта классификации выбрана матричная форма, что дает возможность проследить взаимосвязь и взаимообусловленность ландшафтных компонентов и раскрыть полиструктурность и полигенетичность ландшафтного пространства территории. В основу предлагаемой классификации ландшафтов бассейна Амура положены принципы структурно-генетической классификации, разработанной В.А.Николаевым [17]. Ее объектом выступает природная система ранга «ландшафт» -таксон, расположенный на контакте локальных и региональных геосистем. Классификация базируется на 4 принципах: историческом, генетическом, структурном и позиционном (региональном).

При построении структурно-генетической классификации ландшафтов выделено несколько таксономических уровней на типологической основе. При выделении классов ландшафтов заложены характеристики морфоструктуры мегарельефа, предложенные В.А.Николаевым [17]. В соответствии с этим бассейн Амура разделен на 2 класса ландшафтов: равнинный и горный (табл. 1). Исходной информацией на данном этапе являлись данные, заложенные в базовом географическом информационном блоке, в частности цифровая модель рельефа (ЦМР) бассейна р. Амур (на основании данных Shuttle Radar Topographic Mission (SRTM)). Классы ландшафтов включают в себя следующие подклассы (морфоструктуры макрорельефа):

Таблица 1 1. Для равнинного класса: низин-

ный, низменный, возвышенный, долинный (в табл. 1 условно отнесен к равнинному классу);

2. Для горного класса: холмогорный, низкогорный, плоскогорный, среднегорный и высокогорный.

Основанием для выделения типов и подтипов ландшафтов служили характеристики почвенно-растительного покрова, информационным базисом на данном этапе работы -электронный вариант «Карты растительности бассейна Амура» [8], а также электронные слои «Современное состояние земель» и «Преобладающие почвы» [3, 6]. В результате анализа электронных баз данных выделено 39 типов растительных формаций и 45 типов почв. На основе анализа состава горных пород выделены 10 родов ландшафтов, определяемых следующими преобладающими породами: вулканогенно-осадочными, габброидами, гранитоидами, карбонатнокремниевыми вулканогенно-осадочными, кислыми и средними вулканическими, основными вулканическими, метаморфическими, осадочно-метаморфическими, осадочными, осадочными неоген-четвертичными. Данная информация получена из электронного слоя «Геологическое строение», сформированного на основе карты «Геологическая карта Приамурья и сопредельных территорий» [4].

Выделение более детальных ландшафтных таксонов (отдел, разряд, подразряд, семейство) может быть выполнено на заключительном этапе работы при обобщении имеющихся данных об отдельных природно-территориальных комплексах бассейна р. Амур в более крупном масштабе.

Результаты и обсуждение

На основе разработанной классификации ландшафтов российской части бассейна р. Амур (см. пример классификации в табл. 2) было выполнено картографирование природно-территориальных комплексов и сформирован электронный слой «Ландшафтные комплексы» (см. вклейку).

Масштаб картографирования (1 : 2 500 000) обусловил выделение морфологических единиц ранга «ландшафт». Электронный слой «Ландшафтные комплексы» содержит 4859 индивидуальных полигонов, которые классифицированы на 596 родов ландшафтов.

В результате экспресс-анализа данных электронного слоя выявлены некоторые основные особенности пространственной структуры ландшафтов. На уровне классов доминируют горные ландшафты, занимающие в пределах российской части бассейна р. Амур 78,3% площади (табл. 3). Среди равнинного класса фоновыми являются подкласс возвышенных и долинных ландшафтов. Для горных ландшафтов абсолютной доминантой выступает подкласс низкогорных ландшафтов, который в масштабе всей рассматриваемой территории занимает почти половину площади (48,29%). Также можно выделить широкое распространение подкласса среднегорных ландшафтов (19,8%).

На уровне типов в пределах российской части бассейна р. Амур доминируют светлохвойные ландшафты (43,85%). В свою очередь в данном типе преобладает подтип лиственничных (21,41% площади российской части бассейна) и подтип редколесно-лиственничных

Характеристики, заложенные при выделении классов и подклассов ландшафтов

Подкласс Высота, м Крутизна склонов, град

Горный класс

Высокогорный Более 1800 15-45

Среднегорный 850-1800 12-25

Плоскогорный 300-1500 2-12

Низкогорный 300-900 10-20

Холмогорный 200-400 4-10

Равнинный класс

Возвышенный 100-300 2-5

Низменный 50-300 0-3

Низинный 0-150 0-1

Долинный 0-200, 500-800 0-2

Фрагмент классификации ландшафтов российской части бассейна р. Амур

Почвенный покров Рельеф и подстилающие породы

равнинный горный

возвышенный холмо- горный низкогорный

ы до р о п е ы н ч о адо с о- -о н н е ог н анк лку в ы д о р о п е ы н ч и т р е в ет 3 ? 4 -н ое Ч и ао се он метаморфические породы габброиды е ы н н е ог н анк лку в е ы ны вд оо нр со оп

ЛЕСНАЯ РАСТИТЕЛЬНОСТЬ

Светлохвойные леса

Лиственничные, в том числе искусственного происхождения

На пойменных луговых и торфяно-подзолисто-глеевых почвах

На буроземах грубогумусовых, иллювиально-гумусовых и пойменно-луговых

Дубово-лиственничные

На буроземах слабонасыщенных, глеевых и глееватых

Темнохвойные леса

Пихтово-еловые

На буроземах грубогумусовых, иллювиально-гумусовых почвах

КУСТАРНИКОВАЯ, МОХОВО-ТРАВЯНИСТАЯ И ТРАВЯНИСТАЯ РАСТИТЕЛЬНОСТЬ

Кустарниковая растительность

Ивовые редкостойные разнотравные заросли в сочетании с лугами и низинными болотами и дубово-березовыми лесами и редколесьями

На подзолисто-буроземных луговых почвах

частично заболоченных ландшафтов (17,9%). К фоновым растительным формациям относятся кустарниковая (12,39%) и темнохвойная (9,27%) (табл. 4).

Значительные площади вовлечены в интенсивное сельскохозяйственное использование различного типа (86134,17 км2). В целом же на российской части бассейна р. Амур ландшафты, практически полностью антропогенно преобразованные, занимают 15655,1 км2, или 15,51% площади. К данной категории ландшафтов нами отнесены территории гарей, рубок, селитьбы, сельскохозяйственные. Общую оценку антропогенного преобразования ландшафтов в пределах бассейна необходимо производить с учетом линейных (различные виды дорог, линии ЛЭП, трубопроводы и др.) и точечных (малые населенные пункты, места разработки полезных ископаемых и др.) объектов, которые на карте масштабом 1: 2 500 000 не находят полигонального отражения. Соответственно, площади преобразованных ландшафтов при более детальных исследованиях будут скорректированы в большую сторону. Данный анализ предполагается осуществить на последующих этапах работы по изучению ландшафтной структуры территории бассейна Амура.

Для более подробного изучения пространственной ландшафтной структуры, особенностей формирования структуры высотной поясности, широтных зон и секторности целесообразно выполнение анализа в пределах крупных частей бассейна. С этой целью возможно использовать различные подходы: изучение ландшафтного строения в пределах крупных бассейнов второго порядка, горных и равнинных территорий, административных единиц и др. Выбор структурных единиц для выполнения данного исследования во многом зависит от конечной цели, в первую очередь научно-практической направленности, например проведения функционального зонирования.

Таблица 3

Площадные характеристики классов и подклассов ландшафтов

Подклассы ландшафтов Площадь, км2 В % от российской части бассейна

Класс ландшафтов равнинный

Возвышенный 96951.41 9.6

Низменный 5229,23 0,52

Низинный 50770,49 5,03

Долинный 66226,40 6,56

Всего для равнинного класса 219177,53 21,7

Класс ландшафтов горный

Холмогорный 59295,21 5,87

Низкогорный 487660,65 48,29

Плоскогорный 43691,59 4,33

Среднегорный 199941,4 19,8

Высокогорный 79,93 0,01

Всего для горного класса 790668,78 78,3

Всего для российской части бассейна р. Амур 1009846,31 100

Таблица 4

Площади растительных формаций, использованные при выделении типов ландшафтов

Растительная формация Площадь, км2 В % от российской части бассейна

Гольцовая и подгольцовая 13012,66 1,29

Редколесная 37953,78 3,76

Светлохвойная 442860,7 43,85

Темнохвойная 93661,42 9,27

Кедровая, кедрово-широколиственная 46394,65 4,59

Широколиственная 37345,84 3,7

Мелколиственная 45261,35 4,48

Кустарниковая 125122 12,39

Луговая 29695,46 2,94

Болотная 27013,66 2,68

Степная (луговая) 17845,32 1,76

Степная (сухая дерновинно-злаковая) 904,91 0,09

Галофитная полукустарничковая, кустарничковая и злаковая 848,14 0,08

Сельскохозяйственные земли 86134,17 8,53

Озера, водохранилища 6640,41 0,66

Заключение и выводы

Картографирование ландшафтов российской части бассейна р. Амур в масштабе 1: 2 500 000 на основе разработанной структурно-генетической классификации ландшафтов отражает особенности современного состояния природной среды и дает возможность проследить полиструктурность и полигенетичность ландшафтного пространства. Построенный электронный слой «Ландшафтные комплексы» является важным этапом в формировании природно-географического информационного блока единого геоинформа-ционного пространства бассейна р. Амур.

Пространственный экспресс-анализ ландшафтной структуры позволил определить некоторые характеристики доминантных и фоновых ландшафтных комплексов. Среди подклассов ландшафтов доминирует низкогорный, который занимает почти половину площади российской части бассейна р. Амур. Среди равнинного класса преобладает подкласс возвышенных ландшафтов. Для растительного покрова выявлено доминирование светлохвойной и широкое распространение кустарниковой и темнохвойной формаций. Более 15% площади исследуемой территории преобразовано антропогенной деятельностью.

Речной бассейн является природной геосистемой с высокой степенью целостности. Это обусловливает необходимость изучения ландшафтного строения всего бассейна, в пределах не только российской, но и китайской, монгольской и корейской частей, что позволит создать комплексную картину современного состояния природно-территориальных комплексов на обширной территории востока Азии, оценить степень антропогенного преобразования природной среды в условиях различных типов природно-климатических зон и характера хозяйственной деятельности.

Познание закономерностей формирования ландшафтной структуры территории позволяет раскрыть особенности развития, динамики и природной устойчивости ландшафтов. Дальнейшее хозяйственное освоение бассейна р. Амур невозможно без учета специфики ландшафтной структуры территории. Это является необходимым условием при разработке программ устойчивого развития.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бакланов П.Я., Ермошин В.В., Краснопеев С.М. Региональные геоинформационные системы в природопользовании на Дальнем Востоке // Открытое образование. 2010. № 5. С. 12-23.

2. Берлянт А.М. Картографический метод исследования. М.: Изд-во МГУ, 1988. 252 с.

3. Ганзей С.С., Ермошин В.В., Мишина Н.В., Шираива Т. Современное использование земель в бассейне р. Амур // География и природ. ресурсы. 2007. № 2. С. 17-25.

4. Геологическая карта Приамурья и сопредельных территорий / под ред. Л.И.Красного, Пэн Юнь Бяо. Харбин; Санкт-Петербург; Благовещенск: ВСЕГЕИ, 1999.

5. Ермошин В.В., Ганзей С.С., Мишина Н.В. Информационное обеспечение геоэкологических исследований в бассейне р. Амур // Вестн. ДВО РАН. 2010. № 1. С. 107-113.

6. Ермошин В.В., Пшеничникова Н.Ф. Картографическое изучение почвенно-географических закономерностей бассейна Амура // География и природ. ресурсы. 2009. № 4. С. 25-32.

7. Исаченко А.Г. Методы прикладных ландшафтных исследований. Л.: Наука, 1980. 222 с.

8. Карта растительности бассейна Амура. М 1 : 2 500 000 / под ред. В.Б.Сочавы. М.: Изд-во АН СССР, 1969.

9. Коновалова Т.И., Бессолицына Е.П., Владимиров И.Н. и др. Ландшафтно-интерпретационное картографирование. Новосибирск: Наука, 2005. 424 с.

10. Корытный В. М. Бассейновая концепция в природопользовании. Иркутск: Изд-во Ин-та географии СО РАН, 2001. 163 с.

11. Лабутина И.А. Дешифрирование аэрокосмических снимков. М.: Аспект Пресс, 2004. 184 с.

12. Ландшафтная карта СССР. М 1 : 2 500 000 / отв. ред. И.С.Гудилин. М.: ВСЕГИНГЕО, 1987. 16 л.

13. Ландшафтная карта СССР. М 1 : 4 000 000 / отв. ред. А.Г.Исаченко. М.: ГУГК, 1988. 4 с.

14. Ландшафты юга Восточной Сибири: карта. М 1 : 1 500 000 / под ред. В.С.Михеева, В.А.Ряшина. М.: ГУГК, 1977. 4 л.

15. Мильков Ф.Н. Бассейн реки как парагенетическая ландшафтная система и вопросы природопользования // География и природ. ресурсы. 1981. № 4. С. 11-18.

16. Михеев В.С. Ландшафтный синтез географических знаний. Новосибирск: Наука, 2001. 216 с.

17. Николаев В.А. Проблемы регионального ландшафтоведения. М.: МГУ, 1979. 160 с.

18. Плюснин В.М., Биличенко В.М., Загорская М.В. и др. Картографирование и районирование геосистем // Географические исследования Сибири. Структура и динамика геосистем. Новосибирск: Гео, 2007. Т. 1. С. 72-109.

19. Сочава В.Б. Введение в учение о геосистемах. Новосибирск: Наука, 1978. 320 с.

20. Ermoshin V.V., Ganzey S.S. GIS création of Amur River basin for land-use management: results and prospects (Amur River basin: Russia, China, Mongolia) // Rept Amur-Okhotsk. Proj. Kyoto, Japan, 2010. N 6. P 251-262.

Пример визуализации электронного слоя «Ландшафтные комплексы».

Условные обозначения. Равнинный класс ландшафтов. Подклассы: I - возвышенный, II - низинный, III - долинный. Горный класс ландшафтов. Подклассы: IV - холмогорный, V - низкогорный, VI - среднегорный. Гольцовый и подгольцовый тип ландшафтов. Подтип: 1 - кедрово-стланиковый, местами с тундрами на подбурах тундровых и сухоторфянистых. Светлохвойный тип. Подтип: 2 - лиственничный, в том числе искусственного происхождения на буроземах темных и подзолах иллювиально-гумусовых; 3 - лиственничные редколесья на заболоченных участках (мари) на торфяных болотных верховых и переходных почвах. Темнохвойный тип. Подтип: 4 - пихтово-еловый на буроземах грубогумусовых иллювиально-гумусовых, глеевых и кислых, подзолах иллювиально-гумусовых. Кедровый, кедрово-широколиственный тип. Подтип: 5 - кедрово-широколиственный и широколиственный на буроземах кислых и слабоненасыщенных оподзоленных. Широколиственный тип. Подтип: 6 - полидоминантный широколиственный на буроземах темных; 7 - дубовый с редколесьями на буроземах темных и слабоненасыщенных оподзоленных. Мелколиственный тип. Подтип: 8 - белоберезовый на буроземах грубогумусовых, глеевых и темных; 9 - белоберезовый и белоберезово-осино-вый на подзолах иллювиально-гумусовых, буроземах грубогумусовых и темных. Кустарниковый тип. Подтип: 10 - ивовый редкостойный разнотравный в сочетании с лугами и низинными болотами и дубово-березовыми лесами и редколесьями на пойменных луговых и лугово-болотных почвах; 11 - ерниковый и тальниковый заболоченный с лиственницей и белой березой на торфяных болотных верховых и переходных, болотных типичных почвах; 12 - древесный, кустарниковый и луговый на буроземах грубогумусовых и иллювиально-гумусовых, луговых типичных почвах; 13 - кустарниково-редколесный на месте гарей на антропогенно преобразованных почвах; 14 - кустарниково-редколесный на месте рубок на антропогенно преобразованных почвах; Луговый тип. Подтип: 15 - луга осоково-вейниковые, вейниковые и разнотравно-вейниковые периодически и постоянно переувлажненные на торфяных болотных верховых, луговых пойменных и типичных почвах. Болотный тип. Подтип: 16 - травяномоховый (частью кочкарный) в сочетании с ерниковыми зарослями на торфяных болотных почвах. 17 - сельскохозяйственные земли