Методические указания по выполнению лабораторных работ

Методические указания по выполнению лабораторных работ

Лабораторная работа №1.

Знакомство с топографической основой, условными знаками, аэро - и космоснимками

Цель работы: изучить номенклатуру топографических карт, топографические условные знаки. Изучить топографическую карту (по вариантам) и выполнить анализ расположенных на ней объектов. Классифицировать объекты на группы: геодезические пункты, гидрография, рельеф, растительный покров и грунты.

Изучить классификацию аэро - и космоснимков, прямые и косвенные дешифровочные признаки. Проанализировать предложенный снимок.

1.1. Топографические карты

Топографические карты дают совместное изображение совокупности взаимосвязанных объектов и явлений, но каждого в своих классификациях, отражающих свойства, показатели, характеристики объектов. Различают следующие топографические карты: крупномасштабные (1 : 10 000–1 : 50 000), среднемасштабные (1 : 100 000–1 : 200 000), мелкомасштабные (1 : 500 000–1 : 1 000 000), обзорные (мельче 1 : 1 000 000). Карты в масштабах 1 : 500, 1 : 1 000, 1 : 2 000, 1: 5 000 называются топографическими планами.

Основными элементами топографической карты является само картографическое изображение и его математическая основа.

Картографическое изображение – это все те условные обозначения, которыми на карте отображены явления и объекты действительности. Комплекс элементов картографического изображения топографических карт обусловлен инструкциями и наставлениями для создания карт определенных масштабов и отражен в соответствующих таблицах условных знаков.

Математическая основа карт включает масштаб, картографическую проекцию, координатную сетку, а также элементы компоновки, систему разграфки и номенклатуру.

При создании топографических карт в нашей стране применяется равноугольная поперечная цилиндрическая проекция Гаусса – Крюгера.

Под компоновкой карты понимают определение положения изображаемой на карте территории относительно рамок карты; размещение названия карты, ее легенды, дополнительных карт, графиков и текстов, схемы разграфки карты, т. е. деление ее на листы и размеры полей.

Для установления адреса листа карты служит система обозначений – номенклатура топографических карт, которая зависит от масштаба карты и географического положения изображенной территории.

Разграфка и номенклатура топографических карт России основана на разграфке и номенклатуре карты в масштабе 1 : 1 000 000 (табл. 1).

Таблица 1

Разграфка и номенклатура топокарт

Масштаб карты	Получен от деления трапеции	На сколько частей делится трапеция карты 1 : 1 000 000	Дополнительные обозначения листа	Пример номенклатуры	Размер рамок
По широте	По долготе
1:1		-	-	N-36	4о	6о
1 : 500 000	1 : 1 000 000 на 4 части	4	А, Б, В, Г	N-36-А	2о	3о
1 : 200 000	1 : 1 000 000 на 36 частей	36	I, II,…XVI	N-36-XV	40′	60′
1 : 100 000	1 : 1 000 000 на 144 части	144	1, 2,…144	N-36-54	20′	30′
1 : 50 000	1 : 100 000 на 4 части	576	А, Б, В, Г	N-36-54-Г	10′	15′
1 : 25 000	1 : 50 000 на 4 части	2304	а, б, в, г	N-36-54-Г-а	5′	7′30″
1 : 10 000	1 : 25 000 на 4 части	9216	1, 2, 3, 4	N-36-54-Г-а-2	2′30″	3′45″

1.2. Топографические условные знаки

Топографическими условными знаками называются условные графические обозначения, надписи и цифровые характеристики, применяемые для изображения, а также для количественной и качественной характеристики объектов местности на топографических картах.

По геометрическим свойствам и назначению условные знаки местных предметов можно разделить на масштабные (лес, луг, болото, озеро и т. д.), внемасштабные (пункты государственной геодезической сети, курган, скала и т. д.) и пояснительные (характеристика леса, характеристика реки, направление и скорость течения реки, глубина болота, название реки, высота обрыва и т. д.).

Основным источником для обеспечения комплексного исследования и картографирования природных ресурсов и охраны природы является топографическая карта масштаба 1 : 100 000. Рассмотрим некоторые элементы содержания топографической карты этого масштаба (табл. 2).

Таблица 2

Условные знаки для топографической карты масштаба 1 : 100 000

Условный знак	Объект
	ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ ПУНКТЫ 1)  пункты государственной геодезической сети (101 – отметка верхнего центра); 2)  точки съемочной сети, закрепленные на местно­сти центрами (107 – отметка верхнего центра); 3)  реперы и марки государственной геодезиче­ской сети (105 – отметка высоты головки репера или центра марки)
	ГИДРОГРАФИЯ 114,3 – отметки урезов воды; 0,2 – скорость течения, м/с – стрелки, указывающие направление течения рек; характеристика рек: 550 – ширина, м; 1,7 – глубина, м; характер грунта дна: В – вязкий; П – песчаный; Т – твердый
	Источники воды (ключи, родники)
	РЕЛЬЕФ 1)  горизонтали основные утолщенные; 2)  горизонтали основные; 3)  горизонтали дополнительные; 4)  горизонтали вспомогательные; 5)  подписи горизонталей, м; 6)  указатели направления скатов (бергштрихи)
	скалы – останцы (10 – высота, м)
	ямы (1,5 – глубина, м)
	Овраги и промоины: 1)  шириной в масштабе карты более 1 мм; 2)  шириной 1 мм и менее (125, 8, 4 – ширина между бровками; 7,3 – глубина, м); 3)  уступы; 4)  обрывы (21 – высота, м)
	РАСТИТЕЛЬНЫЙ ПОКРОВ И ГРУНТЫ Преобладающие породы деревьев в лесу: 1)  хвойные (ель, сосна, пихта, кедр и др.); 2)  лиственные (береза, дуб, клен и др.); 3)  смешанные Характеристика древостоя: 25 – преобладающая высота, м; 6-расстояние между деревьями, м; 0,30-диаметр стволов, м
Условный знак	Объект
	1) контуры растительного покрова и грунтов; 2) контуры сельскохозяйственных угодий
1) 2)	Буреломы
	1) редкие леса (редколесье); 2) редкие низкорослые леса
	1) горелые и сухостойные леса; 2) вырубленные леса
	Кустарники: 1) отдельные кусты и группы кустов; 2) сплошные заросли
	Травянистая растительность: 1) луговая; 2) высокотравная (выше 1 м)
	Камышовые и тростниковые заросли
	1) степная (травянистая) растительность; 2) полукустарники (полынь и др.)
	Моховая и лишайниковая растительность
Условный знак	Объект
	Узкие полосы леса и защитные лесонасаждения
	1)  ягодные сады (смородина, малина и др.); 2)  фруктово-ягодные сады; 3)  фруктовые и цитрусовые сады
	БОЛОТА И СОЛОНЧАКИ Болота проходимые (1,5 – глубина, м)
	Болота непроходимые и труднопроходимые (4,5 – глубина, м)
	Солончаки непроходимые и труднопроходимые
	Солончаки проходимые

2. Основы аэрокосмического зондирования

В ландшафтных исследованиях используются как аэроснимки, так и космические снимки. Аэрофотосъемка на территории России выполняется для создания топографических карт аэрофотогеодезическими предприятиями федеральной картографо-геодезической службы, в которых и хранятся съемочные материалы. Информация об их наличии может быть получена централизованно через Картгеофонд.

Обширные материалы аэрофотосъемки других стран являются достоянием национальных фондов.

При выполнении разных видов аэрокосмических съемок, регистрируя излучение с использованием разных методов, различной съемочной аппаратуры и ее носителей, получают снимки, которые представляют основной источник информации в аэрокосмических исследованиях. Такие снимки чрезвычайно разнообразны по спектральному диапазону съемки, технологии получения изображений и передачи их на Землю. Их разнообразие зависит от используемой специальной аппаратуры и условий съемки.

Для того чтобы облегчить специалистам эффективное использование этих богатых материалов съемки, целесообразно систематизировать их, выделив такие типы снимков, которые различаются по возможностям их применения в различных областях исследований.

Космофотоснимок (КФС)– изображение объектов, получаемое в результате регистрации с большого расстояния их отраженного или собственного излучения.

Космические снимки (КС) со времени их появления приобретают все большое значение, что связано с их особыми свойствами:

·  большая обзорность – дает возможность изучать Землю не только в региональном, но и в зональном глобальном масштабе, обеспечивает одновременную фиксацию состояния объектов на обширных территориях;

·  комплексное отображение компонентов геосферы (включая атмосферу) – обеспечивает изучение взаимосвязей процессов и явлений, происходящих в ней;

·  генерализация изображения (более высокая по сравнению с аэроснимками) – позволяет увидеть объекты, которые из-за большой протяженности не находят отражения на аэроснимках;

·  регулярная повторяемость – важна для изучения объектов и явлений в их динамике.

Возможности использования снимков связаны с их параметрами, определяющими их дешифровочные свойства. Классификация космических снимков по основным параметрам рассмотрена в табл. 3.

Таблица 3

Основные параметры классификации космических снимков

Классификация космических снимков	Способы получения снимков
По спектральному диапазону съемки: в видимом инфракрасном (0,4–0,7 мкм) в ближнем и среднем инфракрасном (световом) (0,7–3,0 мкм)	Регистрируется отраженная солнечная радиация
в тепловом инфракрасном (3–1 000 мкм)	Регистрируется собственное излучение Земли
в радиодиапазоне (от 1 мм до 10 м)	Фиксируется как собственное излучение Земли, так и отраженное земной поверхностью искусственное излучение, создаваемое радиолокационной станцией
Примечание. Радиолокационная съемка используется при изучении природных ресурсов. Преимущества: 1) во всепогодности – качество съемки не зависит от уровня естественной освещенности, времени суток, метеорологических условий. Это является основным условием для организации регулярного мониторинга, особенно районов, постоянно закрытых облачностью. 2) радиосигнал в зависимости от его частоты и характера грунта частично проникает на глубину.
По масштабу: сверхмелкомасштабные 1 : 10 000 000–1 : 100 000 000	Геостационарные спутники, метеоспутники на околоземных орбитах
мелкомасштабные 1 : 1 000 000–1 : 10 000 000	Ресурсные спутники, пилотируемые корабли, орбитальные станции
среднемасштабные 1 : 100 000–1 : 1 000 000	Ресурсно-картографические спутники
крупномасштабные 1: 10 000–1 : 100 000	Специальные спутники
Классификация космических снимков	Способы получения снимков
По обзорности: низкого разрешения 300–1 000 м	Метеоспутники, спутники геостационарного и глобального экологического контроля, ресурсные спутники
среднего разрешения 50–200 м	Ресурсные спутники
высокого разрешения 1–40 м	Пилотируемые корабли, орбитальные станции, автоматические картографические спутники, ресурсные спутники
очень высокого разрешения 0,3–0,9 м	Специализированные спутники для детальной съемки и крупномасштабного топографического картографирования
Технология получения изображения: фотографические снимки	С помощью системы объектив – фотопленка
Примечание. Преимуществом данной съемки является возможность получать снимки с очень высоким разрешением, высокими геометрическими и фотометрическими свойствами
сканерные снимки	С помощью оптико-механических сканирующих устройств
Примечание. Снимки имеют дискретный характер, что позволяет проводить автоматизированную обработку с применением компьютеров или специальных систем обработки изображений
ПЗС-снимки	Ресурсно-картографические спутники,

Дешифрирование снимков выполняется по прямым и косвенным дешифровочным признакам.

Прямые дешифровочные признаки

К прямым дешифровочным признакам относятся следующие группы признаков:

·  геометрические (форма, тень, размер);

·  яркостные (фототон, уровень яркости, цвет, спектральный образ);

·  структурные (текстура, структура, рисунок).

Косвенные дешифровочные признаки

Прямые дешифровочные признаки позволяют распознать объекты, изобразившиеся на снимке, однако по ним не всегда удается интерпретировать их, т. е. определить их свойства. Более того, с помощью снимков изучают и картографируют объекты, изображения которых на них отсутствуют, а также процессы и явления. Для этого используют косвенные дешифровочные признаки. Методологической основой дешифрирования по косвенным признакам служит наличие взаимосвязей и взаимообусловленности всех природных и антропогенных свойств территории.

В качестве косвенных обычно выступают прямые дешифровочные признаки других объектов, называемых индикаторами. Косвенные признаки можно условно разделить на три группы.

1. Индикаторы объектов. Выявляются объекты, не изобразившиеся на снимке. Так, отсутствие изображения дороги на пересечении с рекой предполагает наличие моста или брода. Индикатором государственной границы могут служить различие в нарезке сельскохозяйственных полей, структуре организации территории, в пустынных районах – более темный тон не сбитой скотом растительности на полосе отчуждения и т. п. На космических снимках они изображаются светлыми пятнами диаметром на местности до нескольких километров, соответствующим растительному покрову с измененным в результате воздействия видовым составом.

Особенно широко используются индикаторы объектов при ландшафтном методе дешифрирования. Суть его – в распознании природно-территориальных комплексов по всей совокупности признаков, нашедших отражение на снимке, для последующего выявления, изучения и картографирования отдельных составляющих ландшафта. Примером служит изучение и картографирование подземных вод. Распознавание и интерпретация физиономичных компонентов ландшафта и их пространственных сочетаний позволяет выявить геолого-географические условия и гидрогеологические параметры, такие как направление потоков и глубина залегания грунтовых вод, распространение водоупорных пород.

Индикатором ландшафта может быть и его рисунок, обусловленный процессом формирования природно-территориальных комплексов. Но индикационные связи действуют лишь в пределах определенного ландшафта, поэтому ландшафтно-индикационное дешифрирование обычно начинают с районирования. Затем в пределах каждой из выделенных территориальных единиц выявляют взаимосвязи компонентов ландшафта и определяют индикаторы. Экстраполяция выявленных индикаторов на соседние районы может привести к существенным ошибкам, так как одни и те же объекты в разных районах могут индицировать различные географические условия.

Результаты индикационного дешифрирования зависят от знания особенностей территории, формирующих ее факторов, взаимосвязей между компонентами природной среды, антропогенным воздействием на нее.

2. Свойств объектов. По косвенным признакам определяют скрытые свойства отчетливо читающихся на снимке объектов. Чаще это относится к объектам хозяйственной деятельности.

3. Индикаторы движения или изменения. Объекты-индикаторы динамики позволяют выявить наличие движения или временных изменений по материалам одной съемки. В некоторых случаях возможно установить не только наличие движения, но и выявить его особенности. Примером могут служить формы эолового рельефа – индикаторы направления ветра.

Лабораторная работа №2.

Определение ландшафтов и их подсистем. Границы природных объектов

Цель работы: изучить аэрофотоснимок. Определить расположенные на нем фации, урочища, местности, определить их границы. Определить объекты природного и антропогенного происхождения.

При ландшафтном методе дешифрирования аэрофотоснимков используются природные свойства ландшафта, общие закономерности структуры территории, которые позволяют выделять по аэрофотоснимкам природные комплексы.

Ландшафт – генетически единая геосистема, однородная по зональным и азональным признакам, включающая специфический набор сопряженных локальных геосистем.

Свойства ландшафта:

·  генетическое единство природных территориальных комплексов (фаций, урочищ, местностей и ландшафта в целом). Оно является наиболее важным свойством ландшафта;

·  генетическая сопряженность компонентов ландшафта (вертикальная): рельефа, отложений, почв, гидрологических объектов, растительности;

·  генетическая закономерная сопряженность элементов ландшафта (горизонтальная): фаций, урочищ, местностей;

·  повторяемость природных территориальных комплексов внутри ландшафта;

·  специфичность и сходство структуры одинаковых, генетически и типологически близких различных морфоструктурных частей ландшафта (фаций, урочищ, местностей).

Морфологические единицы ландшафта:

- фация – наиболее простой природно-территориальный комплекс. В пределах фации обнаруживается однородность природных условий, так как на всем ее пространстве господствуют однородные микроклимат, горные породы, формы рельефа, почвенная разность и элементарное биологическое сообщество – биоценоз. Например: разнотравно-злаковый луг высокой поймы на аллювиальной слоистой почве;

- урочище – сопряженная система фаций, объединяемых общей направленностью физико-географических процессов и приуроченных к одной мезоформе рельефа на однородном субстрате. Например: высокая пойма луговая, частично заболоченная на аллювиальных луговых и лугово-болотных почвах;

- местность – особый вариант характерного для данного ландшафта сочетания урочищ. Например: асимметричная, фрагментарно-террасированная долина р. Иня, луговая, окультуренная, частично залесенная и закустаренная на аллювиальных луговых и лугово-черноземных почвах.

Принципы выделения местности:

1)  по неодинаковой мощности рыхлых отложений;

2)  по различиям морфологических и морфометрических характеристик мезоформ одного генетического типа рельефа (на одном участке крупные холмы, на другом – мелкие);

3)  по различию площадных соотношений комплексов урочищ (на одном участке заболоченность – 50 %, на другом – 80 %);

4)  по наличию или отсутствию каких-то урочищ на определенном участке, появлению урочищ из смежных ландшафтов;

5)  по значительной площади распространения даже сравнительно однородного комплекса урочищ (на десятки километров).

В процессе ландшафтной интерпретации территориальному анализу подвергаются те процессы и факторы, которые приводят к возникновению и пространственному обособлению природных территориальных комплексов. При дешифрировании ландшафта необходимо учитывать не только мелкие его подразделения – фации и урочища, но и в такой же степени местность и ландшафт в целом.

Немаловажным является и выявление природных границ. Это наиболее трудная и ответственная задача дешифрирования аэрофотоснимков. Границы на аэрофотоснимках можно подразделить на две большие категории.

1.  Природные границы, вызванные совокупным действием различных факторов и компонентов среды (рельефом, гидрологическим режимом и т. д.). Следует различать резкие или четкие границы (обрывы, уступы, контуры водоемов, лесов и др.), постепенные, с плавным переходом (например, суходольного луга в степь) и экотонные, когда характер перехода сопоставим с самими размерами геосистем. Границы двух последних видов имеют следующие основные признаки: мягкость и растушеванность (при совмещении границ, например, осины заходят по границам ложбин на смежные плакорные поверхности с сосняками), а также плавность и криволинейность с мягким сопряжением линий (например, границы пойменных природных комплексов правильно дугообразны, они повторяют форму стариц, гривок, береговых валов).

Совмещенность границ компонентов ландшафта позволяет использовать контуры и результаты ландшафтного дешифрирования в качестве основы картографирования сопряженных компонентов: почв, растительности, древостоев, типов леса, типов лугов и т. д.

2.  Случайные временные границы образованы с действием разовых, чаще антропогенных факторов, вызванных хозяйственной деятельностью человека. Эти границы связаны с рубками, пожарами, косьбой и др. Антропогенные границы прямолинейны, иногда в виде правильных геометрических фигур, чаще прямоугольников и трапеций, а также имеют резкий, контрастный переход и легко обнаруживаются на аэро - и космоснимках (пашни, сооружения и т. д.).

Важным качеством ландшафта является структура природных территориальных комплексов: она необходима для выявления природных комплексов по аэро - и космоснимкам.

Основным индикатором как элементов ландшафта, так и его компонентов по аэро - и космоснимкам являются непосредственно сами структурные единицы ландшафта, будучи более надежными признаками дешифрирования. Например, характерный общий вид и структурный рисунок имеют местности и ландшафты пойм рек, болотные урочища и местности, комплексы террас различных уровней и т. д. Различные урочища распознаются главным образом по характеру пространственной структуры: набору составляющих их природных комплексов (фаций, подурочищ), их морфометрии, характеру взаимного расположения. По мере выделения более мелких и простых элементов ландшафта, начиная с местностей, затем урочищ, подурочищ, фаций и их сочетаний уменьшается (снижается) число природных комплексов на изучаемой территории, причем выявление природных комплексов ландшафта в указанной последовательности значительно сокращает вероятность ошибок опознания фаций и их сочетаний.

Лучшим видом изучения структуры ландшафта является его картографирование в различных масштабах. Рассмотрим масштабы аэрофотосъемки.

1.  Масштаб 1 : 1 000 000–1 : 200 000 применяется для выделения ландшафтов и их групп – местностей и комплексов урочищ.

2.  Масштаб 1 : 100 000–1 : 50 000 оказывается оптимальным для выявления местностей, комплексов урочищ и крупных урочищ.

3.  Масштаб 1 : 50 000–1 : 25 000 – для выявления урочищ и крупных фаций и их сочетаний.

4.  Масштаб 1 : 25 000–1 : 10 000 и крупнее – для картографирования фаций.

Дешифрирование структуры ландшафта ведется в несколько приемов с последующим уточнением границ природных комплексов. Для общего представления о структуре ландшафта желательно всю поверхность аэрофотоснимка дешифрировать одновременно. В процессе картографирования природных комплексов использовались топографические карты (рис. 4) и материалы аэрофотосъемки (рис. 5). На их основе составлена ландшафтная карта с условными обозначениями морфологических единиц (рис. 6).

Рис. 6. Фрагмент ландшафтной карты (на примере Здвинского района) Рис. 4. Фрагмент карты масштаба 1 : 25 000

Рис. 5. Аэрофотоснимок той же местности масштаба 1 : 20 000
Примечание. Изобразительные возможности снимка не использованы

Условные обозначения

А. ОПИСАНИЕ МЕСТНОСТИ:
I	- равнина плоская, преимущественно луговая, частично залесенная, местами болотистая;
II	- равнина волнистая, значительно расчлененная с гривами, преимущественно луговая, заболоченная по террасе р. Баган, по гривам остепненная, местами распахана, мозаичнозалесенная;
Б. ОПИСАНИЕ УРОЧИЩ:
	- водные акватории; - равнины плоские луговые, преимущественно распаханные, частично заболоченные; - комплекс долинных луговых и заболоченных урочищ, значительно дренированных и расчлененных понижениями; - плоскоравнинные, занятые солонцово-солончаковыми комплексами; - равнины плоские, степные мозаичнозалесенные; - низинные болота с болотными и лугово-болотными почвами; - холмистые останцы, преимущественно распаханные на черноземах и лугово-черноземных почвах

Лабораторная работа №3.

Построение ландшафтного профиля

Цель работы: используя тематические карты, построить ландшафтный профиль по заданному направлению и проанализировать его.

Необходимые материалы. Физико-географические карты по отдельным регионам России, а также набор тематических карт на территорию в пределах которой будет строиться ландшафтный профиль. В набор тематических карт должны войти: геологическая карта; климатическая карта; почвенная карта; карта растительности.

Порядок выполнения работы.

1. Изучить все рекомендованные карты по направлению профиля; выяснить, какие пересекаются реки, геоморфологические районы, как изменяются климатические показатели, характер почв и растительности; какая существует взаимосвязь и взаимообусловленность между всеми сторонами природы по заданному направлению маршрута.

2. Подготовить бумагу для выполнения профиля. Размер ее зависит от избранного масштаба. На листе бумаги провести вертикальную и горизонтальную оси, разместив их таким образом, чтобы внизу осталось около четверти листа для условных знаков. На вертикальную ось поместить шкалу высот в избранном масштабе, совместив 0 м с пересечением осей.

3. Построить гипсометрический (топографический) профиль по направлению маршрута. На горизонтальной оси отложить длину маршрута, на вертикальной – высоту рельефа и глубину докембрийского фундамента. Масштабы для построения гипсометрического профиля горизонтальный – 1:2000см = 20 км ), вертикальный – 1:20см = 200 м), по желанию можно подобрать другой масштаб.

Техника выполнения задания следующая. Взять полоску бумаги, соответствующую длине маршрута, эту полоску наложить на гипсометрическую карту по направлению маршрута и нанести на нее отметки, соответствующие высоте горизонталей пересекаемой местности. Затем полоску совместить с горизонтальной осью и отложить на ней расстояние между точками (учитывая масштаб карты и профиля). После этого из каждой точки на горизонтальной оси восстановить перпендикуляры до соответствующих им высот. Затем верхние точки перпендикуляров соединить плавной кривой линией, изображающей рельеф в вертикальном разрезе. Над линией профиля на расстоянии 7 см написать названия низменностей и возвышенностей, рек и городов, поставить отметки абсолютных высот.

4. На гипсометрический профиль нанести геологическое строение, показав линии рельефа докембрийского фундамента и коренных пород с обозначением толщ различного возраста, четвертичные отложения и новейшие движения.

Данные о докембрийском рельефе взять с тектонической карты. На полоску бумаги перенести точки – показатели глубин залегания докембрийского фундамента. На профиле от каждой точки опустить вниз перпендикуляры до соответствующей ему глубины. Концы перпендикуляров соединить плавной кривой (красного цвета). На этой линии разреза фундамента написать названия тектонических элементов (щиты, антеклизы, синеклизы и пр.)

По такому же принципу перенести данные со схемы рельефа коренных пород. В зависимости от абсолютной высоты снимаемого рельефа опустить или восстановить перпендикуляры. Концы перпендикуляров соединить пунктиром черной тушью. На линии рельефа коренных пород показать общепринятыми индексами осадочные толщи различного возраста, выходящие на дневную поверхность или подстилающие четвертичные отложения. Данные взять с геологической карты и перенести на полоску бумаги, а затем в нужном масштабе на горизонтальную ось профиля и спроектировать до линии рельефа коренных пород. Полученные выделы геологического строения изобразить на профиле полосой шириной 0,5 см, закрасив ее в цвет, обозначенный в легенде карты.

Четвертичные отложения показать под гипсометрическим профилем (оставив 3 мм для почвенного покрова). Они займут пространство до коренных пород. Способ перенесения четвертичных отложений с карты на профиль тот же. Закрасить отложения согласно легенде карты.

Пользуясь картой новейшей тектоники СССР, на горизонтальную ось поставить стрелки, обозначающие современное движение (вверх или вниз) в разных участках профиля.

В условных знаках профиля поместить «геологию», показав в нем все знаки, связанные с геологическим строением, «возраст пород» дать в хронологической последовательности.

5. Нанести на профиль следующие климатические показатели: среднегодовое количество осадков (синей линией), испаряемость (красной линией), сумму температур воздуха выше 100 С (коричневой линией), количество дней в году с температурой воздуха выше 100 С и ниже – 100 С (соответственно красным и черным пунктиром).

Для нанесения климатических показателей на профиль нужно с правой стороны провести вертикальную линию. На ней с одной стороны нанести шкалу осадков (масштаб в 1 см – 100 мм), с другой – шкалу температур (в 1 см – 1000 С). Совместить с нулем гипсометрического профиля «ноль» осадков, «5000» температур более 100 С и «нуль» дней с температурой выше 100 С и ниже – 100 С (масштаб 1 см – 10 дней).

Методика нанесения климатических показателей на профиль подобна построению гипсометрического профиля. На полоску бумаги перенести отметки изогиет, затем полоску совместить с горизонтальной осью, над ней в местах пересечения изогиет поставить точки, соответствующие количеству осадков. Затем точки соединить кривой линией. Она будет соответствовать изменению осадков по маршруту. Подобным же образом перенести на профиль и другие климатические показатели.

В условных знаках профиля поместить раздел «Климатические показатели».

6. Нанести на профиль типы почв. Типы почв изобразить узкой полоской (3 мм) над четвертичными отложениями параллельно линии гипсометрического профиля. На полоске бумаги по линии профиля отметить границы распространения типов почв, перенести их на горизонтальную ось профиля и спроектировать на поверхность рельефа. Выделы закрасить согласно легенде карты. В условных знаках в разделе «Почвы» разместить типы почв в зональной последовательности.

7. Перенести на профиль растительный покров. Растительность показывается на поверхности почв специальными условными знаками (цветными карандашами), изображающими породы деревьев (хвойные и широколиственные), кустарники и травы. Границы между типами растительности нанести на профиль таким же путем, как и почвы; в легенде сделать соответствующие растительному покрову условные знаки.

8. Показать на профиле границы природных зон и областей. Названия областей вынести под соответствующими номерами на прямую линию, проведенную на расстоянии 8 см от гипсометрического профиля. Полное название областей написать в условных знаках.

Лабораторная работа №4.

Анализ ландшафтной карты Новосибирской области

Цель работы: выполнить анализ ландшафтной карты. В пределах Новосибирской области необходимо рассмотреть и проанализировать приведенные единицы ландшафта. Рассмотрев приведенные на карте ландшафты необходимо проанализировать и обосновать принадлежность ландшафтов к той или иной группе. На контурной карте необходимо отрисовать группы ландшафтов и пранализировать связь ландшафтов с растительностью и почвами (по имеющимся картам).

Необходимые материалы. Атлас Новосибирской области (ландшафтная карта масштаба 1 : 2 500 000, карта растительности масштаба 1 : 2 500 000, почвенная карта 1 : 2 , контурная карта (Новосибирская область).

На карте приведены ландшафты: Васюганские южнотаежно-болотные и подтаежные ландшафты, Барабинские лесостепные ландшафты (подтаежные и северо-лесостепные, центрально - и южнолесостепные), Кулундинские северостепные ландшафты, Лесостепные ландшафты левобережной приобской возвышенности и долины Оби, лесостепные и подтаежные ландшафты правобережного приобья, Салаирские низкогорно-лесные ландшафты. Каждый из перечисленных ландшафтов в свою очередь подразделяется на составляющие, например Васюганские южнотаежно-болотные и подтаежные ландшафты делятся на грядово-мочяжинные осоково-гипновые, ерниково-осоково-гипновые болот с березой и сосной на грядах; осоково-гипново-сфагновые и осоково-гипновые переходные болота с верховыми торфянисто - и торфяно-глеевыми почвами; осоков-гипновые и осоково-сфагновые болота; приречные дренированные поверхности с темнохвойно-березовыми высокотравными и зеленомошными лесами, борами на дерново-подзолистых глеевых почвах; окраины болотных массивов, березовые и сосново-березовые заболоченные леса на дерново-глеевых и болотных торфянисто - и торфяно-глеевых почвах и т. д.

Лабораторная работа №5.

Систематика ландшафтов. Типы ландшафтов Земли.

Цель работы: отрисовать основные типы ландшафтов и дать их характеристику (выборочно). Защита работы осуществляется в устной форме, по карте, выполненной студентом.

Данная работа основана на изучении основных типов ландшафтов Земли и их характеристик. К ним относятся: количество приходящей солнечной радиации, количество осадков, животный мир, растительный мир, почвы и др. основные характеристики.

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ЛАНДШАФТОВ:

Полярные и приполярные ландшафты

Полярные ледниковые ландшафты (арктические и антарктические). Наибольшую площадь покровного оледенения занимает в Южном полушарии Антарктический ледниковый покров - 14 млн км2. Средняя мощность ледникового покрова более 1600 м. На суше Северного полушария: Арктика, Гренландия, Новая Земля, толщина ледников от 2300 до 400 м. Ледяным пустыням свойственен отрицательный годовой радиационный баланс R= - (200...400) МДж/м2. Средняя месячная температура воздуха ниже 0 °С, летом -30...-50 °С, зимой -60...-70 °С. Абсолютный минимум температур -89,2 °С. Годовое количество осадков Ос = 30...500 мм. Сформировавшиеся ледники медленно движутся от центра к периферии. Из растительности встречаются водорослево-лишайниковые группировки.

Полярные внеледниковые ландшафты (арктические и антарктические). Они занимают Антарктический полуостров и острова Северного Ледовитого океана. Радиационный баланс с октября по апрель отрицательный, в остальное время положительный R= 250...400 МДж/м2. Годовое количество осадков Ос =200мм и более. Продолжительность снегового покрова до 300 сут в году. Полярная ночь длится до 130 сут. В годовом цикле до 10 мес приходится на морозный период. Полярное лето - июль и большая часть августа. Деятельный слой оттаивает на 20...30 см. Вегетация растений протекает быстро и возможна благодаря большему нагреву поверхности почвы, чем воздуха. Растительный покров слабо развит и состоит из низкорослых трав, лишайников, корневые системы не смыкаются. Распространена многолетняя мерзлота. Ежегодная продуктивность фитомассы не превышает 0,3 т/га, а ее запасы - 1,5 т/га.

Субарктические ландшафты (тундровые). Выделяют арктико-тундровые, тундровые, южно-тундровые подтипы ландшафтов. По сравнению с Арктикой в Субарктике тепло - и влагообеспеченность возрастают. Радиационный баланс колеблется от 500 до 1000 МДж/м2, сумма активных температур воздуха (среднесуточная выше 10 °С) составляет 500...600°С, увлажнение избыточное, сток обильный и неравномерный с весенним максимумом. Продолжительность снежного покрова около 8 мес. Развита многолетняя мерзлота. Растительный покров включает низкорослые полярные кустарники (березки, ивы), кустарнички (голубика, багульник), осоки, мхи, лишайники. Корневые системы растений смыкаются. Запасы фитомассы колеблются от 5 до 30 т/га. Продуктивность - до 4 т/га в год. Биологический круговорот слабый. Широко развито заболачивание. Преобладают тундровые торфянисто-глеевые, кислые почвы.

Бореально-субарктические континентальные ландшафты (лесотундровые). При переходе от тундры к тайге в условиях континентального климата образуется лесотундра. Запасы тепла и осадков возрастают. Сумма температур составляет 500...800°С. Распространены многолетняя мерзлота, заболачивание. Появляются единичные деревья лиственницы, ели, сосны, извилистой березы, затем их группы и редколесья. Запасы фитомассы до 75 т/га, ежегодная продуктивность - 6 т/га. Почвы - тундровые торфянисто-глеевые. Местами распространены подзолистый процесс, торфообразование. Зимний период сокращен до 180...220 сут.

Бореально-субарктические приокеанические ландшафты (луговые и лесолуговые). Их рассматривают как приокеанический аналог лесотундры. Представлены на Курилах и Камчатке. Отличаются мягким и влажным климатом. Годовое количество осадков более 1000 мм. Сумма температур составляет 500...700 °С. Коэффициент увлажнения по Ку > 3 (отношение среднего годового количества осадков к средней годовой испаряемости). Длительная (до 200сут) и суровая зима с мощным снежным покровом. Распространены разреженные леса с высокотравьем на слабокислых дерновых почвах. Запасы фитомассы около 85 т/га, по продуктивности около 7 т/га. Ландшафты формируются в условиях активного вулканизма.

3 Бореальные и бореально-суббореальные ландшафты

Бореальные ландшафты (таежные). Расположены в широтном поясе между 50 и 70° с. ш. в Евразии и в Северной Америке. На юге к ним примыкает полоса бореально-суббореальных ландшафтов. Характеризуются умеренно холодным климатом и избыточным увлажнением. Годовой радиационный баланс R =1000...1600МДж/м2. Сумма средних суточных температур воздуха составляет от 800 до 1800 °С. Годовая сумма осадков - 500...700 мм, Ку - не более 4. В бореальных ландшафтах выделено три подтипа - северо-, средне - и южно-таежный, обусловленных различиями в теплообеспеченности. Развито заболачивание. Поверхностный сток интенсивный, но денудационные процессы сдерживаются лесной растительностью. Распространены хвойные леса с подлеском. Запасы продуктивной биомассы в северной тайге - около 150, средней - около 250, южной - около 300 т/га, с ежегодным приростом 4...10 т/га. Таежный лес ежегодно потребляет 100...200 кг/га химических элементов, из которых 80кг/га возвращается с опадом. Мощная подстилка содержит 2…4 т/га минеральных элементов. Разлагающийся опад образует фульвокислоты, усиливающие миграционную способность элементов. Хлориды, сульфаты, карбонаты выносятся за пределы почвенного профиля. Поглощающий комплекс подзолистых почв насыщен основаниями.

Бореалыю-суббореальные ландшафты (подтаежные). Подтаежные ландшафты распространены в Восточной Европе и отличаются от таежных повышенной теплообеспеченностью. Сумма активных температур составляет 2000...2200 °С. Осадки 500...700 мм превышают годовую испаряемость Е= 500...600 мм. Растительный покров образован смешанными лесами. Запасы фитомассыт/га, продуктивность около 12 т/га. С опадом ежегодно поступает 200...400 кг/га зольных элементов. Опад разлагается быстрее, чем в тайге. В гумусе помимо фульвокислот присутствуют ульминовые кислоты. Они связываются с основаниями и осаждаются в перегнойном горизонте. Почвы - дерново-подзолистые. По виду сезонной структуры подтаежные ландшафты близки к таежным, но с большей длительностью активных периодов и менее продолжительной зимой.

4 Суббореальные ландшафты

К суббореальным ландшафтам относятся территории умеренной теплообеспеченности с суммами активных температур 2000...3800 °С. Радиационный баланс составляет R = 1500МДж/м2. Увлажненность этого пояса колеблется в широком диапазоне, в результате образовались ландшафты разных типов - от гумидных до аридных.

Суббореальные гумидные ландшафты (широколиственно-лесные). Представлены восточно-европейским типом, который простирается прерывистой полосой до Урала. Запасы тепла по сумме активных температур выше 10 °С составляют 2200...2500 °С. Годовое количество осадков 700...800мм, Ку<1. Активное функционирование геосистем здесь на 50...60 сут больше, чем в бореальных ландшафтах. Активнее биологический круговорот и влагооборот, химическое выветривание. Запасы биомассы широколиственных лесов 300...600 т/га, годовая биологическая продуктивность 10т/га. Потребление химических элементов достигает 300...500 кг/га, возвращается с опадом 250...350 кг/га. Активный биологический круговорот элементов (особенно кальция) и микробиологическая деятельность способствуют накоплению в почве до 6...8 % гумуса. Имеет место высокая насыщенность основаниями, слабокислая и нейтральная реакция почвенного раствора. Типичны бурые и серые лесные почвы. В зимний период устойчивый снежный покров держится до 130...140 сут.

Суббореальные семигумидные ландшафты (лесостепные). Эти ландшафты располагаются в континентальной части материка. По запасам тепла они одинаковые с широколиственно-лесными, но уступают им по влагообеспеченности. Леса постепенно сменяются луговыми степями. Восточно-европейские лесостепные ландшафты типично континентальные, с суммой температур 2200...2500 °С, годовыми осадками 600 мм, Ку = 0,6...1,0. В западно-сибирских лесостепях климат приближается к резко континентальному, зима продолжительнее и суровее, тепла и влаги меньше. Сумма температур 2000...2200 °С, осадков выпадает 400...500 мм. Запасы биомассы восточно-европейских и западно-сибирских лесостепей около 15...20 т/га, ежегодная продукция 15...26 т/га. Для ее создания требуется до 1000 кг/га зольных элементов. Интенсивность биологического круговорота здесь выше, чем в широколиственных лесах, и максимальная для суббореальных ландшафтов. Перегнивая, опад образует устойчивые органоминеральные соединения, сорбирующие большое количество кальция, калия, фосфора. Образуются выщелоченные и типичные черноземы, содержащие до 700...800 т/га гумуса. Они насыщены основаниями, имеют нейтральную реакцию. Активность влагооборота в значительной степени ограничена недостатком атмосферных осадков. Зима с устойчивым снежным покровом с конца декабря до начала марта.

Суббореальные семиаридные ландшафты (степные). Усиление сухости приводит к смене лесостепных ландшафтов степными. В Евразии образуется выраженная внутриконтинентальная зона, нигде не выходящая к берегам океанов, с четырьмя типами ландшафтов: восточно-европейским, казахстанским, центрально-азиатским, восточно-азиатским. Суммы температур составляют 200...3600 °С, годовые осадки Ос = 250...500 мм, коэффициент увлажнения снижается до Ку = 0,6...0,3. Основные степные сообщества - многолетние дерновинные злаки (ковыль, житняк и др.). Запасы фитомассы - около 5т/га. Количество годовой продукции такое же. Растительный опад ежегодно приносит в почву 400...500 кг/га зольных элементов, азота. В опаде много оснований. Реакция почвенного раствора нейтральная или слабощелочная. В почве накапливаются карбонаты, гипс, сульфаты и хлориды. Минерализация органических остатков замедлена из-за сухости. В почве накапливается много гумуса (300...600 т/га), но меньше, чем в лесостепи. Формируются темно-каштановые и каштановые почвы, часто карбонатные и солонцеватые. Зима длится с ноября до конца марта. Снежный покров маломощный. Почва промерзает до 1,5...2,5 м.

Суббореальные аридные ландшафты (полупустынные). Полупустынные ландшафты Евразии выражены двумя типами: резко континентальным казахстанским с суммой активных температур 3200...3600 °С и годовым количеством осадков 200...300 мм, Ку = 0,2...0,3 и крайне континентальным центрально-азиатским ландшафтом с суммой температур 2600...3000 °С и осадками за год Ос=100...200 мм, Ку=0,1...0,2. Аридность выражена в слабом развитии стока, значительном механическом выветривании, дефляции, в понижениях -- соленакоплении. Запасы фитомассы 8...4 т/га, продуктивность 3...5 т/га. Устойчивый снежный покров сохраняется от 95 до 135 сут. В бесснежный период в почве имеет место недостаток влаги.

Суббореальные экстрааридные ландшафты (пустынные). Такие ландшафты распространены в центре Евразии. Для них характерна сильно выраженная аридность: годовое количество осадков менее 200 мм, жаркое лето, R= 1800...2000 МДж/м2, сумма температур составляет 3200...4000 °С, Ку = 0,1...0,15 и холодная зима (температура самого холодного месяца -10...-15°С) продолжительностью 75...125 сут с устойчивым, но маломощным снежным покровом. Выделяют резко континентальные казахстанские и центрально-азиатские суббореальные пустыни. Крайняя аридность проявляется в отсутствии рек с постоянным течением, наличии физического выветривания, дефляции, эоловой аккумуляции, соленакоплении. Слабый растительный покров, фитомасса 3,5... 6,0 т/га, а продуктивность 0,5...4,0 т/га.

5 Субтропические ландшафты

Понятие «субтропики» отражает высокий уровень теплообеспеченности: R= 2000...3000МДж/м2, сумма активных температур 4600...8000 °С и достаточно теплую зиму, не ниже -5 °С. Вегетация возможна круглый год. Условия увлажнения варьируют в широком диапазоне, как и в суббореальных ландшафтах (от гумидных до экстрааридных).

Биологический круговорот в субтропических гумидных (влажных лесных) ландшафтах протекает очень активно. Осадков выпадает не менее 1000 мм в год. Лето жаркое, зима теплая. Органическое вещество разлагается и минерализуется на протяжении всего годового цикла, поэтому в почве накапливается мало гумуса (1,5...2,0 %). Почвы - желтоземы, красноземы, с низким содержанием азота и фосфора, кислотностью рН 4,5.

В субтропических семигумидных и семиаридных ландшафтах запасы биомассы около 300 т/га, а продуктивность до 7 т/га. Опад быстро разрушается. Почвы - коричневые, нейтральные, богатые основаниями, содержание гумуса 4...7 %. Ку =0,3...1,0, что позволяет произрастать лесной растительности.

В субтропических аридных (полупустынных) ландшафтах годовые осадки сокращены до 200...300 мм, а Ку = 0,2...0,3.

Субтропические экстрааридные (пустынные) ландшафты имеют недостаточное увлажнение: осадков менее 100 мм и большие запасы тепла -- до 8000 °С, обычно Ку < 0,05. Характерны дефляция, наличие временных водотоков, солей.

6 Тропические и субэкваториальные ландшафты

Тропические и субэкваториальные ландшафты по теплообеспеченности близки. Для первых R = 2500...3000 МДж/м2, а вторых 3000...3300 МДж/м2, поэтому и суммы активных температур одного порядка: 8000..°С. Лето жаркое, с температурой воздуха не ниже 28 °С. Для них характерна резкая сезонность увлажнения и всех природных процессов. На фоне сезонных колебаний циркуляции атмосферы аридные, семигумидные, семиаридные, гумидные ландшафты с приближением к экватору постепенно сменяют друг друга по широте.

В пустынных тропических экстрааридных ландшафтах осадки могут не выпадать годами. Средняя многолетняя норма осадков составляет около 1мм при годовой испаряемости Е=5000 мм, Ку < 0,0002. Для них характерны громадные массивы эоловых песков, солончаковые впадины. Запасы фитомассы менее 1 т/га, продуктивность не более 1 т/га. Миграция растворимых солей образует известково-гипсовую корку. Почвы не развиты. Сезонный ритм выражен слабо.

В тропических гумидных ландшафтах обилие осадков (1500...3000 мм) приводит к интенсивному стоку, активной эрозии, химическому выветриванию. Растительный покров образован влажными вечнозелеными лесами. Засухи не бывает, деревья не сбрасывают листьев. С мая по октябрь длится дождливый и наиболее теплый сезон. Сумма температур 8000...9000 °С, Ку = 1...3. Зимняя часть года более прохладная и менее влажная. Почвы - зональные красно-желтые, кислые, сильно выщелоченные, часто оподзоленные, обогащены окислами железа, гумуса 2...3 %.

Субэкваториальные гумидные ландшафты имеют жаркий климат, сумма температур 9000..°С, обильные осадки (1500...2000 мм) с контрастным распределением по сезонам, Ку> 1, чаще 2...3. За 2...4 зимних месяца месячная норма осадков снижается до 5 мм и менее. Сток интенсивный с энергичной денудацией и химическим выветриванием. Опад быстро разлагается, что препятствует накоплению гумуса. Почвы - красные ферраллитные, сильно выщелоченные, со скоплениями железистых конкреций.

7 Экваториальные ландшафты

Экваториальным ландшафтам соответствует наибольший для суши радиационный баланс R= 3500 МДж/м2 и постоянное существенное увлажнение 2000 мм без засушливого периода. Запасы тепла соответствуют 9500..°С. Годовая испаряемость около 1000 мм, Ку > 2. Годовой сток более 1000 мм. Развита густая и полноводная речная сеть. Запасы фитомассы до 1000 т/га, ежегодная продукция 30...50 т/га (в опад идет 10...25 т/га). Ежегодное потребление химических элементов около 2000 кг/га. Минеральное питание растений в основном осуществляется за счет интенсивного биологического круговорота. В процессе разложения органических остатков образуется большое количество углекислоты и фульвокислот. Это приводит к интенсивному выщелачиванию легкорастворимых солей и карбонатов. Почвы красноцветные или красно-желтые ферраллитные, сильно обеднены основаниями и гумусом (1,5...2,5 %), кислые (рН 3,0...5,5).