К вопросу о геоинформационном картографировании сухопутных границ полуостровов

Библиографии и рецензии

УДК 502

К ВОПРОСУ О ГЕОИНФОРМАЦИОННОМ КАРТОГРАФИРОВАНИИ СУХОПУТНЫХ ГРАНИЦ ПОЛУОСТРОВОВ

DOI: 10.24411/1728-323X-2019-14116

Б. И. Кочуров, д. г. н., профессор, в. н. с., Институт географии РАН

Отмечается, что в рецензируемом материале авторы предложили научно обоснованный и имеющий большое практическое значение метод для проведения границ полуостровов как частный случай физико-географического районирования.

Ценность предложенного авторами ландшафтно-бассейнового моделирования в целях делимитации полуостровов и проведения их точных границ подтверждается тем фактом, что речные бассейны являются динамическими экосистемами с направленными потоками переноса вещества и энергии и, таким образом, выступают в качестве операцион-но-территориальных единиц хозяйственной и иной деятельности.

Предложенный авторами подход применен корректно, характер причленения полуостровов к основным массивам суши обоснован, границы определены с высокой степенью точности и верно отражают физико-географические особенности полуостровов Ямал и Гыданский. Вывод авторов о том, что граница физико-географического объекта не может быть прямой, с научной точки зрения правильный и сомнению не подвергается.

Такой подход можно считать универсальным, его целесообразно рекомендовать к широкому применению для взаимосвязанного анализа природных границ (образуются границы основных биомов и компонентов ландшафтов) и функциональных границ, задаваемых подходами и фактическими характеристиками данных физико-географических объектов.

The authors have proposed a scientifically based and highly practical method for carrying out the borders of the peninsulas as a special case of physical-geographic zoning.

The value of landscape-basin modeling proposed by the authors for the purpose of delimiting peninsulas and carrying out their exact boundaries is confirmed by the fact that river basins are dynamic ecosystems with directed flows of matter and energy transfer and thus act as operational-territorial units of economic and other activities.

The approach proposed by the authors has been correctly applied, the nature of the joining of the peninsulas to the main land masses is justified, the boundaries are determined with a high degree of accuracy and faithfully reflect the physical and geographical features of the Yamal and Gydansky Peninsulas. The authors' conclusion that the boundary of the physical-geographical object cannot be straight, is scientifically correct and is not questioned.

The autonomous approach can be considered universal, it is advisable to recommend its wide application for the interconnected analysis of natural boundaries (the boundaries of the main biomes and landscape components are formed) and functional boundaries defined by the approaches and actual characteristics of the physical-geographical objects data.

Ключевые слова: физико-географическое районирование, делимитация границ, полуострова Ямал и Гыданский, ландшафтно-бассей-новое моделирование.

Keywords: physical-geographic zoning, border delimitation, the Yamal Peninsula, the Gydansky Peninsula, landscape-basin modeling.

Рецензия на статью: Колбовский Е. Ю., Климанова О. А.

Геоинформационное картографирование сухопутных границ полуостровов (на примере полуостровов Ямал и Гыданский) // Геодезия и картография. — 2018. — Т. 79. — № 11. — С. 34—46.

Границы в географии — обозначенные линии по земной поверхности, которые отделяют одни явления от других. Если это природные явления, то имеем природные границы, в том случае, если явления носят общественный характер, то границы экономические. По основной принятой классификации границы делятся на линии, отделяющие сухопутные территории одного государства от сопредельных территорий другого государства; линии, отделяющие территориальные воды от вод открытого моря, т. е. линии внешнего предела территориальных вод.

Кроме того, границы делятся на административно-территориальные, сухопутные и морские, прямолинейные и извилистые, компенсационные и восстановленные и т. п.

Если присмотреться внимательно ко многим государственным и административно-территориальным границам внутри государства, то в них заложено много противоречивого и непоследовательного, что ведет к различного рода конфликтам. И вот здесь в разрешении различного рода противоречий возрастает роль географии [1]. Недаром все г еографические исследования в прошлом, настоящем и, по всей вероятности, в будущем, так или иначе, будут связаны с границами. Карты — основной результат исследований географов — покрыты густой сетью границ. Великий российский общественный деятель и географ — П. П. Семенов-Тян-Шанский еще в начале ХХ века называл географию «наукой о границах» [2].

География периодически возвращается «на круги своя», обращаясь к проблемам, которые, казалось бы, составляли ее предмет исследования столетия назад. К таким «стародавним» проблемам можно отнести задачи разграничения различных географических объектов — частей субконтинентов, физико-географических районов, речных бассейнов, полуостровов. Длительное время острота подобной проблематики «подогревалась» отчетливым геополитическим аспектом: физико-географические рубежи зачастую выбирались как «удобные» или во всяком случае убедительные линии разделения границ между странами, геополитическими анклавами, колониями, единицами административно-территориального деления.

Основой делимитации всегда служили картографические материалы — сначала практически нарисованные от руки «эскизы» (зачастую весьма далекие от действительности), затем чертежи мензульных съемок, наконец — серьезные топографические листы, воспроизводившие результаты многолетних геодезических работ.

Казалось бы, вопросы делимитации границ географических объектов решены раз и навсегда — топографические карты, как полагали еще 15—20 лет тому назад, предоставляют для этого исчерпывающие возможности. Однако географическое пространство многомерно — не все его объекты имеют зримые границы, которые могли бы быть зафиксированы геодезическими инструментами. Морские течения, воздушные массы, климатические области, физико-географические районы, речные бассейны — все это вполне реальные сущности географической оболочки, но их границы нельзя, как правило, выявить оптико-электронным устройством. Такие границы традиционно моделировались географами, если под моделью понимать экспертную отрисовку рубежей. Простейшие варианты отрисовки «по интуиции» (state of art-mapping — в терминологии англосаксонской географии) во второй половине XX века заменялись факторно-аналитическим вычерчиванием. Например, если предполагалось, что некая граница в горах проходит по линии наибольшей крутизны, то такая линия вычерчивалась по рисунку горизонталей топографической карты — что уже не было «свободным» рисованием. Зачастую возникали «полусвободные техники» делимитации границ, например, техника от-рисовки камеральных «заготовок» под ландшафтные карты, называемые «пластикой рельефа». «Полусвободные» техники соединяли «строгое вычерчивание» с интуитивным экспертным знанием и в самом усложненном варианте предпо-

лагали и так называемый оверлей (подкладывание под прозрачные материалы тематических карт — четвертичной геологии, почв, или л есоус-троительных планшетов).

Подобные методы при множестве плюсов (главные из которых — возросшая достоверность и обоснованность получаемых материалов) имели несколько существенных недостатков — были чрезвычайно трудоемки, слабоалгоритмизирова-ны и сильно зависели от экспертного знания. Это означает, использование их в широкой практике было всегда ограниченным, поскольку рисование, во-первых, «пластики рельефа» в крупном масштабе на большие территории могло занимать годы, во-вторых — два разных эксперта неизбежно «выдавали» два разных результата.

Ситуация стала меняться с 1990-х годов в связи с постепенным развитием теоретических взглядов и одновременным совершенствованием алгоритмов компьютерного автоматизированного картографирования. Так, развитие теории «рельефа—поля» сопровождалось изобретением инструментария для расчета различных производных от первичной матрицы высот (так называемой цифровой модели рельефа), что позволило формализовать и алгоритмизировать трудоемкие операции, которые раньше выполнялись «на глаз» или «полусвободным» вычерчиванием. По мере продвижения свободных (таких как Saga, Grass) и коммерческих геоинформационных систем (ArcGis) эти инструменты стали все более широко использоваться г еографами для решения базовых и прикладных геоэкологических задач. Одним из примеров такого решения и является подход, представленный в статье Е. Ю. Колбовского и О. А. Климановой, опубликованной в журнале «Геодезия и картография» [3].

Следует отметить, что Е. Ю. Колбовский является одним из наиболее ярких представителей отказа от «традиционных» подходов к теории природных ландшафтов и традиционных «ручных» методов картографирования [4]. В этом смысле можно считать, что данная опубликованная работа — закономерный шаг на развиваемом им направлении ГИС-моделирования природных геосистем. Выбранный авторами подход сам по себе достаточно интересен — «схоластическая» на первый взгляд задача «точного» разделения границ между крупными полуостровами и массивов основной суши — в нынешних реалиях оказывается вполне востребованной — в связи с разно -образной проблематикой административно-территориального деления, разграничения ресурс -но-сырьевой базы, разделения конфликтующих видов природопользования и т. п. Выбранный

метод — физико-географическое районирование также не вызывает сомнений, конкретный сюжет использования интересен тем, что физико-географическое районирование, в свою очередь, должно опираться на зональные, провинциальные, геолого-геоморфологические и ландшафтные границы, а также границы речных бассейнов, иными словами, на целый «сет» границ субподразделений, относящихся к «неявным» (т. е. не фиксируемым инструментально) границам.

Дополнительная особенность предложенного подхода заключается еще и в сложности природной ситуации выбранных «ключей» исследования. Крупные полуострова Ямал и Гыданский, расположенные на севере Западно-Сибирской равнины, имеют гетерогенный (в основном аккумулятивный) рельеф, их поверхность характеризуется высокой степенью заозеренности и заболоченности, а ограничивающие их глубокие эстуарии («губы») сибирских рек — Байдараты, Оби, Таза и Енисея имеют чрезвычайно сложное строение. Все эти факторы в совокупности определяют сложность (а следовательно — неоднозначность) проведения любых частных географических границ — геоморфологических и гидрологических, почвенно-геоботанических и ландшафтных. В этом обстоятельстве, как нам представляется, и заключается правомерность использования предлагаемых авторами методов моделирования.

Основными объектами моделирования служили формы мезорельефа полуостровов, ландшафтные местоположения (в трактовке А. Г. Исаченко), речные бассейны. По гипотезе авторов, данные сущности образуют структуры, так или иначе проявляющиеся в мозаике четвертичных отложений, почв, растительных биомов и, в конечном итоге — ландшафтных районов.

Базовый источник — цифровая модель рельефа («ЦМР») — в данном случае хорошо известные данные Shuttle Radar Topography Mission — радиолокационная топографическая съемка поверхности земли. На сегодняшний момент это не самый детальный вариант ЦМР, но эти данные лишены перфораций, обработаны и освобождены от растительного покрова и артефактов. Следует отметить, что ЦМР широко используются ныне в различных видах картографирования, в то числе ландшафтного, при этом ландшафтоведы наиболее часто обращаются к плановой и поперечной кривизне поверхности. Особенность предложенного метода — применение пока малоизвестного набора геоморфометрических переменных и принципиально нового способа их наложения, обоснованного не так давно в других работах одного из авторов.

В частности, для построения модели ландшафтных местоположений использованы растры относительной высоты над уровнем ближайшего водотока, и растры разномасштабного топографического индекса. Последний параметр хорошо отражает гребне-килевую и склоновую дифференциацию геосистем. Для итогового моделирования ландшафтных местоположений использован алгоритм так называемого «нечеткого наложения» — также сравнительно новый прием в моделировании ландшафтов. Моделирование — насколько можно судить по картографическим материалам действительно позволяет выявить специфику ландшафтной дифференциации в полуостровной и материковой части, что хорошо согласуется с имеющимися данными по четвертичной геологии переходных зон севера ЗападноСибирской низменности.

Отдельным «сюжетом» районирования послужило моделирование структуры речных бассейнов, поскольку географам хорошо известно, что все процессы перемещения вещества и энергии в ландшафтах так или иначе контролируются структурой элементарных водосборов и сама эта структура имеет характерную мозаику в любых географически обособленных ареалах. Дифференциация на речные бассейны важна и с природо-пользовательской точки зрения, поскольку любые последствия антропогенной деятельности перемещаются, концентрируются и аккумулируются в полном соответствии с функционированием водосборов [5, 6]. Авторы используют современные представления о фрактальности структуры речных бассейнов, выражающейся в иерархической вложенности водосборов разного порядка и их функциональной специализации — в этом собственно своеобразие использования в данной работе хорошо уже известного инструментария моделирования речных бассейнов с помощью группы Hydrology пакета ArcGIS. Другим интересным аспектом использования метода является демонстрация роли географа-эксперта (о чем редко упоминают) в определении критической (для воспроизводимой бассейновой структуры) величины элементарной ячейки стока, способной генерировать постоянный водоток. В итоге построение иерархической матрицы вложенных водосборов (на трех уровнях) позволило выявить различия в бассейновой структуре областей полуостровов, севера Западно-Сибирской низменности и, собственно, переходной зоны, к низовьям основных рек, образующих эстуарии.

Самостоятельный раздел работы в [3] посвящен строению наиболее интересных и весьма сложных приустьевых областей долин крупных

рек как фактору формирования географических границ. С общегеографических позиций границы полуостровов задаются глубоко вдающимися в сушу заливами (в данном случае — «губами»), но границы эстуариев выглядят простыми и понятными разве что на школьных контурных картах, в реальной действительности переход от эстуария к «нормальному» речному руслу может растягиваться на несколько сотен километров и выявить так называемый «финальный створ» реки чрезвычайно непросто — именно эта ситуация характерна для трех (из четырех) крупных эстуариев, ограничивающих полуострова Ямал и Гыданский. Поскольку характеристики приустьевых участков рек обладают высокой степенью уникальности, авторы предлагают исходить из принятого в гидрологии разделения приустьевой области крупных рек на собственно приустьевой участок, устьевой участок ( собственно дельта) и так называемое устьевое взморье [7]. В этом случае финальный створ может быть определен как с позиций типологии русловых процессов, так и с учетом динамики сезонных (возможность промывного режима и возвратного движения воды из губы в устье реки). Выявленные таким образом створы хорошо согласуются с воспроизведенной моделью иерархически соподчиненных водосборов, что в известной степени подтверждает предположение о взаимосвязанности процессов формирования стока с закономерностями строения устьевых зон крупных рек.

Проведенные авторами статьи [3] границы двух полуостровов — Ямала и Гыданского основаны на результатах двух моделей (модели ландшафтных местоположений и бассейновой модели), а также на анализе морфологии приустьевых зон рек, формирующих эстуарии.

Сравнение полученных результатов с экспертными («рисоваными») границами, в том числе классических схем районирования Западной Сибири, обнаруживает высокую степень сходства (что равным образом свидетельствует о высоком научном уровне исследователей-экспертов прошлого и корректности проведенных авторами работ).

На наш взгляд в статье нет противоречий — скорее наоборот, мы должны подтверждать (или корректировать) привычные схемы дифференциации географической оболочки с помощью новых методов моделирования. Подобный подход особенно уместен в тех случаях, когда различные практики (в том числе практики природопользования) требуют детализации привычных границ на отдельных участках высокого уровня ответственности. Безусловно, одним из наибо-

лее востребованных сюжетов такого рода является выделение речных бассейнов для определения геоэкологических границ, например в областях трансграничного пользования, особенно в тех случаях, когда необходимо разделить ответственность любого воздействия, либо потребляемые ресурсы. Другой коллизией, требующей подобного моделирования, может быть необходимость обоснованного комплексного ландшафтно-географического картографирования в ситуациях, когда биота (например, биота зрелых условно-коренных лесов) не может служить основой для дифференциации (как правило, такой лесной покров имеет очень сложную структуру плохо выявляемую обычными методами геоботанической съемки). Применение подобного рода уже получило распространение, в ч астности, подобное моделирование использовано одним из авторов в обосновании нового типа Лесов Высокой Природоохранной Ценности на Дальнем Востоке РФ [7].

Предложенное моделирование может послужить поводом и для более небезынтересных рассуждений м етодологического плана. С одной стороны, похоже, что география вступает в полосу новых исследований, позволяющих верифицировать (или напротив — поставить под сомнение) прежние теоретические установки. Например, принято считать, что в СССР существовали четыре (как минимум) школы отечественного ланд-шафтоведения — «московская», «ленинградская», «иркутская» и «воронежская»: можем ли мы сегодня ожидать появления ч етырех алгоритмов м о-делирования ландшафтов, или все-таки раньше или позже удастся разработать некий единый — тиражируемый и воспроизводимый алгоритм? Есть ли среди наших устоявшихся теоретических понятий сущности, для которых невозможно построить «прозрачные» модели в принципе? И если есть — о чем это свидетельствует — о несовершенстве моделирования или (может быть) отсутствии сущностей, или (еще одна возможность) нашем чересчур упрощенном их понимании?

С другой стороны, несмотря на все эти «риски» для традиционной теории, география несомненно вступает в фазу, когда многие ее выкладки и концепты могут быть адресованы (наконец-то!) практике. Можно сколько угодно долго говорить о преимуществах ландшафтного (или бассейнового) подходов в территориальном планировании, сельском хозяйстве или лесопользовании, но если мы неспособны предложить практике реализуемые (т. е. относительно «технологичные», воспроизводимые и прозрачные для отраслевого законодательства) методы — то наши разговоры о

«новой географии» так и останутся благими пожеланиями. Сегодня у географов появляется давно ожидаемый ш анс — перспектива разработки и внедрения в практику обоснованных методов моделирования, картографирования и оценки для самых различных отраслей экономики и конфликтов природопользования.

Таким образом, на основе выполненной работы авторы предложили научно обоснованный и имеющий большое практическое значение метод для проведения границ полуостровов как частный случай физико-географического районирования.

Ценность предложенного авторами ландшаф-тно-бассейнового моделирования в целях делимитации полуостровов и проведения их точных границ подтверждается тем фактом, что речные бассейны являются динамическими экосистемами с направленными потоками переноса вещества и энергии и, таким образом, выступают в качестве операционно-территориальных единиц хозяйственно-экономической деятельности.

Предложенный авторами метод применен корректно, характер причленения полуостровов к основным массивам суши обоснован, границы определены с высокой степенью точности и верно отражают физико-географические особенности полуостровов Ямал и Гыданский.

Решение задачи по выделению полуостровов Ямал и Гыданский и проведению их естественных границ другим способом не просматривается. Вывод авторов о том, что граница физико-географического объекта не может быть прямой с научной точки зрения абсолютно верен и не подлежит сомнению.

Учитывая объективную зависимость всей процедуры районирования от выбора точек впадения главных рек в эстуарии (точек начала и окончания границы каждого полуострова), авторами

правильно выбраны точки привязки границ полуостровов именно к «финальным створам» нормальных русел главных рек: Байдараты, Оби, Таза и Енисея.

Верен вывод авторов о том, что при районировании, положенном в основу проведения границы полуостровов, важно исключительно с научных позиций подходить к определению «точек впадения» главных рек в эстуарии — т. е. точек, с которыми связывают окончание границ полуостровов: для Ямала — рек Байдараты и Оби, для Гыданского полуострова — рек Таз и Енисей.

Верен вывод о том, что для приустьевых участков долин Оби и Енисея, со сложно устроенными приустьевыми областями долин (на приустьевых участках русел и Оби, и Енисея наблюдается общее расширение днища долины и изменение характера русловых процессов — меандрирую-щее русло, русловая многорукавность, пойменная многорукавность с обширными пойменными сегментами и русловыми осередками, с наблюдаемыми обратными движениями воды, вызванными приливами и нагонами, которые распространяются на расстояние до 870 км на Енисее и на 350 км на Оби) корректно считать точкой привязки границы полуострова финальный створ «нормального» русла.

Можно считать, что точки впадения рек Оби и Енисея (нормального русла рек) в эстуарии определены авторами достаточно убедительно.

Предложенный авторами подход можно считать универсальным, его целесообразно рекомендовать к широкому применению для взаимосвязанного анализа природных границ (образуются границами основных биомов и компонентов ландшафтов) и функциональных границ, задаваемых ландшафтами и речными бассейнами, и проведения на основе подобного анализа границ других полуостровов.

Библиографический список

1. Кочуров Б. И., Винокурова Н. Ф., Юртаев А. А., Глебова О. В., Соткина С. А., Пухова А. Г. Введение в географию. Учебное пособие / Под редакцией Б. И. Кочурова. Москва, 2018. Сер. Бакалавриат.

2. Россия. Полное географическое описание нашего Отечества. Настол. и дорож. кн. для рус. людей / под ред. В. П. Семенова и под общ. рук. П. П. Семенова и В. И. Ламанского. Екатеринбург, 2005. ([Репр. изд.]).

3. Колбовский Е. Ю., Климанова О. А. Геоинформационное картографирование сухопутных границ полуостровов (на примере полуострова Ямал и Гыданский) // Геодезия и картография. — 2018. — Т. 79. — № 11. — С. 34—46.

4. Колбовский Е. Ю. Геоинформационное моделирование и картографирование ландшафтных местоположений // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. — 2016. — Т. 60. — № 5. — С. 20—24.

5. Новаковский Б. А. Эколого-геоморфологическое картографирование Московской области / Б. А. Новаковский, Ю. Г. Симонов, Н. И. Тульская. — М.: Научный мир, 2005. — 72 с.

6. Симонов Ю. Г. Речной бассейн и бассейновая организация географической оболочки / Ю. Г. Симонов, Т. Ю. Симонова // Эрозия почв и русловые процессы. — 2003. — Вып. 14. — С. 7—32.

7. Михайлов В. Н. Речные дельты: строение, образование, эволюция // Соровский образовательный журнал. — 2001. — Т. 7. — № 3. — С. 58—66.

8. Методические подходы и рекомендации к зонированию малонарушенных лесных территорий и массивов на юге Дальнего Востока России. (Есипова Е. С., Кобяков К. Н., Колбовский Е. Ю., Милаковский Б. Д., и др.). М.: Всемирный фонд дикой природы (WWF), 2017, 36 с.

ON THE ISSUE OF GIS MAPPING OF LAND BORDERS OF THE PENINSULAS

B. I. Kochurov, Ph. D. (Geography), Dr. Habil, Professor, Institute of Geography RAS camertonmagazin@mail.ru.

Moscow, Russia

References

1. Kochurov B. I., Vinokurova N. F., Jurtaev A. A., Glebova O. V., Sotkina S. A., Puhova A. G. Vvedenie v geografiju [Introduction to geography.]. Uchebnoe posobie / Pod redakciej B. I. Kochurova. Moskva, 2018. Ser. Bakalavriat.

2. Rossija. Polnoe geograficheskoe opisanie nashego Otechestva. Nastol. i dorozh. kn. dlja rus. ljudej [Russia. Full geographical description of our Fatherland. Desktop and road book for Russian people]. Ekaterinburg, 2005.

3. Kolbovsky E. Yu., Klimanova O. A. Geoinformacionnoe kartografirovanie suhoputnyh granic poluostrovov (na primere polu-ostrova Jamal i Gydanskij) [Geoinformational modeling of landscape locations and elementary watersheds to assess the potential biodiversity of the forest zone of the Far East]. Geodezija i kartografja. 2018. Vol. 79. No. 11. P. 34—46.

4. Kolbovsky E. Yu. Geoinformacionnoe modelirovanie i kartografirovanie landshaftnyh mestopolozhenij [Geoinformational modeling and mapping of landscape locations]. Izv. vuzov. Geodezija i ajerofotosjomka. 2016. Vol. 60. No. 5. P. 20—24.

5. Novakovsky B. A. Jekologo-geomorfologicheskoe kartografirovanie Moskovskoj oblasti [Ecological and geomorphological mapping of the Moscow region]. M.: Nauchnyj mir, 2005. 72 p.

6. Simonov Ju.G. Rechnoj bassejn i bassejnovaja organizacija geograficheskoj obolochki [River basin and basin organization of a geographic shell]. Jerozija pochv i ruslovye processy. 2003. Vol. 14. P. 7—32.

7. Mikhailov V. N. Rechnye del'ty: stroenie, obrazovanie, jevoljucija [River deltas: structure, education, evolution]. Sorovskij obrazovatel'nyj zhurnal. 2001. Vol. 7. No. 3. P. 58—66.

8. Metodicheskie podhody i rekomendacii k zonirovaniju malonarushennyh lesnyh territory i massivov na juge Dal'nego Vostoka Rossii. M.: Vsemirnyj fond dikoj prirody (WWF), 2017, 36 p.