26270

Особенности почвенно-ландшафтного картографирования и формирования агроГИС для проектирования агротехнологий

Практическая работа

Лесное и сельское хозяйство

Сформировать представление о почвенноландшафтном картографировании земель и умение пользоваться агроГИС для проектирования агротехнологий. Ключевые слова: агропроизводственные группировки почв; почвенноландшафтные карты АгроГИС электронные картслои лцифровка GPS Геоморфологическая карта карта СПП карта видов земель базы данных. Разработать карту агроэкологических видов земель в агроГИС на основе материалов почвенноландшафтного картографирования и набора тиматических электронных карт земельного массива фонды кафедры почвоведения...

Русский

2013-08-18

72.5 KB

12 чел.

Учебный модуль 2

Базовое проектирование агротехнологий в ГИС

Модульная единица 2.1.

Практическое занятие. «Особенности почвенно-ландшафтного картографирования и формирования агроГИС для проектирования агротехнологий»

Цели и задачи. Сформировать представление о почвенно-ландшафтном  картографировании земель и умение пользоваться агроГИС для проектирования агротехнологий.

Аннотация. «Рассматриваются треюования к почвенно-ландшафтным картам, процедура формирования агроГИС для проектирования агротехнологий.

Ключевые слова: агропроизводственные группировки почв; почвенно-ландшафтные карты, АгроГИС, электронные карт-слои, лцифровка, GPS, Геоморфологическая карта, карта СПП, карта видов земель, базы данных.

Рассматриваемые вопросы.

1. Требования к почвенно-ландшафтным картам.

2. Формирование АгроГИС

Задание.

Разработать карту агроэкологических видов земель в агроГИС, на основе материалов почвенно-ландшафтного картографирования и набора тиматических электронных карт земельного массива (фонды кафедры почвоведения РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева).

Комментарий

1. Требования к почвенно-ландшафтным картам

Новая система землеоценки значительно отличается от традиционной, практиковавшейся при разработке проектов зональных систем земледелия. Соответственно требуют иного подхода принципы и методика составления картографических материалов. Основой их до настоящего времени служили агропроизводственные группировки почв, которые разрабатывались по материалам крупномасштабных почвенных карт. Существенные их недостатки: крайне слабое отражение структуры почвенного покрова, недостаточное отражение рельефа, литологических и гидрогеологических условий. Практически не учитывались почвенно-ландшафтные связи.

Иерархический принцип выделения земельных категорий (вид, тип, группа земель) и соответствующая иерархия элементов проектирования систем земледелия делают необходимым отражение структуры ландшафта и внутриландшафтных связей. В отличие от агропроизводственных групп – не связанных между собой участков почв, – агроэкологические группы земель представляют собой общности видов земель, пространственно характеризуемые как геосистемы, функционирующие в единой цепи миграции вещества и энергии.

Особую роль в картографировании играют геоморфологические и литологические условия – не только как факторы дифференциации и индикации почвенного покрова, но и как самостоятельные факторы земледелия.

Базовой составляющей картографирования является показ структуры почвенного покрова, т. е. пространственного размещения почв, связанного с литолого-геоморфологическими условиями.

Опыт почвенно-ландшафтного картографирования показывает, что подавляющее большинство почвенных контуров наряду с элементарными почвенными ареалами представлено различными комбинациями (комплексами, пятнистостями, мозаиками, ташетами), среди которых довольно велика доля контрастных (особенно комплексов).

Почвенно-ландшафтные карты должны составляться в масштабе 1 : 10 000 с показом элементарных ареалов агроландшафта и сопровождаться данными по агроэкологической оценке каждого ЭАА. Легенда составляется на базе агроэкологической классификации земель. При составлении почвенно-ландшафтной карты используются: топографическая карта масштаба 1 : 10 000, аэрофотоснимки, материалы почвенных крупномасштабных обследований Росземпроекта, землеустроительные планы, фондовые материалы.

1. Требования к содержанию крупномасштабных почвенно-ландшафтных карт (1 : 10 000) на примере южно-таежно-лесной зоны

Показатель

Требования к отражению

Объект

ЭАА

Минимальный

контур

0,25 га (при меньших размерах – внемасштабные знаки с локализацией в пределах контура) на бумажных картах

Элементы содержания карты

Почвенный

покров

Обозначение почв на уровне разрядов

Число компонентов ЭПС 2…3 (в исключительных случаях 4)

Градации соотношения компонентов почвенного покрова:

среднеконтрастных – до 10 %, 10…25(30) %, 25(30)…50 %;

сильноконтрастных – до 5 %, 5…10 %, 10…25(30) %, 25(30)…50 %

Литология

Характеристика до глубины не менее 2 м

Генетический тип почвообразующих пород

Гранулометрический состав пород

Химические особенности пород (карбонатность, засоленность)

Рельеф

Элемент рельефа

Крутизна склона

Форма водосбора (прямая, рассеивающая, собирающая, волнистая)

Форма профиля (прямая, выпуклая, вогнутая, ступенчатая)

Тип микрорельефа (по происхождению и морфологии)

Гидрогеология

Тип водного питания

Уровень грунтовых вод

Растительность

Вид угодья

Элементы базы данных, не показываемые на карте

Геохимия

Вид элементарного геохимического ландшафта

Геохимические барьеры

Направление миграции

Микроклимат

Относительная теплообеспеченность

Относительное увлажнение

Заморозкоопасность

Скорость снеготаяния

Средняя высота снежного покрова

Ветроударность

Флора

и фауна

Биоценоз

Растительная ассоциация

Проективное покрытие

Бонитет (для лесных насаждений)

Возраст

Виды и численность вредных организмов

Засоренность

Виды и численность полезных организмов

Почвы

Агрохимические показатели

Физические свойства

Литология

Водопроницаемость

Гидрогеология

Локализация верховодки

Динамика верховодки

Глубина капиллярной каймы

Требования к содержанию почвенно-ландшафтных карт показаны в таблице 1.

2. Формирование АгроГИС

Применительно к задачам почвенно-ландшафтного картографирования геоинформационная система (ГИС) представляет собой программно-аппаратный комплекс, основой которого являются цифровые карты с привязанными к ним базами данных.

ГИС состоит из 2 больших блоков: электронные карты с базами данных и средства обеспечения функционирования ГИС. Последние разделяются на аппаратные (компьютеры, локальные сети, мониторы, принтеры, плоттеры, сканеры, GPS-системы и т.п.), программные (программы для построения ГИС – MapInfo, ArcView, ArcInfo, Ergas Imaging и др.) и человеческие (операторы, создающие и поддерживающие ГИС).

Применение ГИС для агроэкологической оценки земель позволяет перевести на новую качественную основу решение этой сложной проблемы, особенно при проектировании интенсивных систем земледелия и агротехнологий, не говоря уже о высоких агротехнологиях и адаптивно-ландшафтных системах земледелия высокой точности. Создание землеоценочной основы для точных систем земледелия практически невозможно без ГИС-технологий.

Важнейшие достоинства ГИС:

  •  легкость обработки больших объемов информации. (ГИС представляет широкие возможности по комбинации, сортировке, выборке данных; легко рассчитываются площади и параметры контуров);
  •  большая наглядность представления информации, достигаемая созданием большого числа тематических карт;
  •  возможность автоматизации процесса создания карт;
  •  легкость внесения изменений, возможность создания систем автоматического внесения изменений в базу данных;
  •  возможность широкого использования информации, поступающей от средств дистанционного зондирования Земли (авиационных и космических);
  •  большая точность карт, особенно при использовании систем глобального позиционирования (GPS);
  •  возможность создания диалоговых справочно-консультативных систем;
  •  удобство хранения, копирования, воспроизводства информации на любых носителях, более высокая надежность хранения информации.

Использование ГИС-технологий при почвенно-ландшафтном картографировании связано прежде всего с оцифровкой картографического материала. Используется несколько методик оцифровки, в зависимости от имеющегося оборудования, программного обеспечения и квалификации персонала. Общей позицией является сканирование топографической основы и присвоение координат получившемуся растровому изображению. Выбор координатной системы зависит от топографической основы. Если на основе имеется координатная сетка, проектирование ведут в координатной системе топографической основы, при использовании GPS-систем применяют значения, полученные с помощью GPS-приемников.

Одновременно сканируется и регистрируется план внутрихозяйственного землеустройства.

Далее создается электронная геоморфологическая карта. Существует несколько вариантов ее создания: оцифровка топографической основы с получением трехмерной цифровой карты рельефа либо оцифровка предварительно изготовленной вручную на бумажной топографической основе карты форм и элементов рельефа. Первый вариант более точен и нагляден, в перспективе он открывает широкие возможности по автоматическому проектированию, однако он, как правило, значительно более трудоемок и предъявляет высокие требования к программно-аппаратному обеспечению и квалификации персонала. Второй вариант менее точен, но значительно проще в исполнении. Оцифровка бумажного оригинала может осуществляться также двумя способами - либо ручной отрисовкой контуров на зарегистрированной топографической основе или зарегистрированной отсканированной карте, либо автоматически с применением векторизаторов, оцифровывающих отсканированную с кальки сетку контуров. Одновременно с картой форм и элементов рельефа оцифровывается полученная в результате проведенного картирования почвенная карта, а также на базе плана внутрихозяйственного землеустройства создаются электронные карты существующих полей севооборота, границ хозяйства, посторонних землепользователей, дорог, лесополос, гидрографической сети и водоемов, сенокосов и пастбищ, производственных площадей.

Результаты этой работы представляются в виде комплекса электронных карт:

  •  мезорельефа (с показом мезоформ рельефа, форм склонов);
  •  крутизны склонов;
  •  экспозиции склонов (теплые, холодные, нейтральные);
  •  микрорельефа (с показом контуров с преобладанием тех или иных форм микрорельефа, имеющих агрономическое значение);
  •  микроклимата;
  •  уровня грунтовых вод, их минерализации и состава;
  •  почвообразующих и подстилающих пород;
  •  микроструктур почвенного покрова;
  •  содержания гумуса в почве;
  •  обеспеченности подвижными формами элементов минерального питания растений и микроэлементами;
  •  значения рН почв;
  •  физических свойств почв;
  •  загрязнения тяжелыми металлами, радионуклидами и другими токсикантами;
  •  эродированности почв, подверженности эрозии и другим видам физической деградации (оползней, селей и др);
  •  переувлажнения и заболоченности почв, в том числе вторичного гидроморфизма, подтопления, мочарообразования и др.
  •  засоленности почв (типов и степени засоления);
  •  солонцеватости почв;
  •  растительного покрова с оценкой состояния естественных кормовых угодий;
  •  лесной растительности с оценкой состояния природных лесов и лесных насаждений;
  •  распределения полезных видов животных, птиц, полезных энтомофагов, оценкой их территориального влияния;
  •  фитосанитарного состояния посевов; и других.

Количество электронных тематических карт-слоев зависит от сложности ландшафтно-экологических условий и уровня интенсификации производства.

Каждая электронная карта имеет базу данных, содержащую соответствующую тематике карты информацию по каждому контуру. Например, база данных электронной карты микроструктур почвенного покрова может содержать следующую информацию: номер контура; индекс почвенной комбинации; полное название почвенной комбинации; соотношение почв в СПП, степень сложности и контрастности, положение в геохимическом ландшафте, геохимические барьеры, агроэкологические параметры почв.

Все электронные карты имеют единую систему координат, привязанную к отсканированной топографической основе масштаба 1:10000.

Путем взаимного наложения тематических электронных карт-слоев формируется комплексная карта агроэкологических групп и видов земель, то есть элементарных ареалов агроландшафта.

Сначала выделяют группы земель по условиям рельефа, накладывая на почвенную карту карту распределения склонов по уклонам; затем накладывают карты переувлажненных и солонцовых земель, выделяя группы по степени переувлажнения и степени развития солонцового процесса. Аналогично могут выделятся группы засоленных, литогенных и других земель. Далее, используя карты эродированных, переувлажненных, солонцеватых земель, карты распределения склонов по формам и экспозициям, карту развития форм микрорельефа, внутри агроэкологической группы выделяют виды земель. К отрисованной карте агроэкологических групп и видов земель привязывается база данных.

Эта карта сопровождается пояснительной запиской, в которой помимо разъяснительных комментариев, дается анализ современного использования земель и экологических последствий. При этом особое внимание уделяется идентификации очагов деградации: оврагообразования, дегрессии пастбищ, различных проявлений вторичного гидроморфизма и засоления почв, оползней, карстов, селей, загрязнения токсичными веществами, отходами производства и быта, промышленного нарушения почвенного покрова и т.д. Дается оценка состояния гидрографической сети, хозяйственных водоемов, заиления рек и озер, загрязнения поверхностных и грунтовых вод, характеристика поверхностного и грунтового стока. Эта оценка сопровождается анализом причин деградации и загрязнения ландшафтов, влияния хозяйственного использования земель на состояние водных источников. Указываются источники загрязнения земель и вод. Анализируют влияние осушительных и оросительных мелиораций на состояние мелиорируемых земель и смежных ландшафтов. Дается характеристика лесистости, состояния лесных насаждений, их влияния на посевы с точки зрения микроклимата, фитосанитарных условий, урожайности в связи с различным их состоянием. Дается анализ состояния естественных кормовых угодий в связи с их использованием. Характеризуются переложные, залежные участки земель, выявляется состояние водоохранных зон, прибрежных полос.

Карта агроэкологических групп и видов земель с базой данных и пояснительной запиской является основным заключительным документом изыскательских работ. В ней содержится вся необходимая информация для принятия проектных решений по размещению сельскохозяйственных культур, дифференциации технологий их возделывания при различных уровнях интенсификации производства, оптимальной организации территории с учетом ландшафтных связей, то есть формирования систем земледелия. Эта информация необходима и достаточна также для проектирования животноводства, решения социально-экологических задач, то есть для разработки проекта внутрихозяйственного землеустройства (проекта сельскохозяйственного производства).

Применение ГИС-технологий для агроэкологической оценки земель и почвенно-ландшафтного картографирования требует соответствующего базового и аппаратного обеспечения. Из существующего разнообразия программного обеспечения ГИС выделяются 2 пакета, имеющие наиболее широкое распространение как в России, так и в мире. Это пакеты Arclnfo ( и его сильно облегченная версия Arc View) и Maplnfo. В настоящее время представляется более предпочтительным использование программы Maplnfo, отличающейся большими возможностями по созданию различных ГИС, относительно невысокой стоимостью, удачной русификацией, совместимостью с другими распространенными программами ГИС и всеми распространенными версиями операционной системы Windows, широкой поддержкой и частым выходом новых версий. Необходимо отметить, что в России Maplnfo во многом стала стандартом "де-факто" в области создания ГИС.

Кроме программы ГИС, необходима соответствующая операционная система (MS Windows 2000/XP Pro или другими), офисный пакет (как правило, MS Office), графический редактор (как правило, Adobe Photoshop), программа для записи дисков и антивирус. Значительно облегчают работу по оцифровке карт программы-векторизаторы (например, Easy Trace).

Контрольные вопросы

1. В чем заключаются требования к землеоценочной основе для проектирования агротехнологий различных уровней интенсификации?

2. В чем недостатки традиционных агропроизводственных группировок почв в качестве современной землеоценочной основы?

3. Какое значение имеет отражение почвенно-ландшафтных связей в АгроГИС?

4. Какова структура АгроГИС?

5. Охарактеризуйте базовые электронные карты АгроГИС.

6. Как выделяются агроэкологические виды, типы и группы земель в АгроГИС?

7. Какие агроэкологические показатели включает база данных для агроэкологических видов земель?

8. Программное обеспечение АгроГИС.

9. Агрогеоинформационное обеспечение почвенно-ландшафтного картографирования и построения АгроГИС.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

22716. Політика адміністрації Дж. Картера на Близькому та Середньому Сході 28.5 KB
  Картера на Близькому та Середньому Сході. Картер достаточно рано дал понять что готов искать новые возможности для решения ближневосточного конфликта. Эти сначала неловко начатые усилия развились в диалог между Израилем и Египтом который Картер решительно ускорил пригласив израильского премьерминистра Бегина и египетского президента Садата в свою загородную резиденцию КемпДевид. После тринадцатидневных переговоров в которых Картер как посредник играл решающую роль в сентябре 1978 года было заключено мирное соглашение.
22717. Політика США щодо СРСР у 1972 - 1974 рр 24.5 KB
  І лише 1973 року Сполучені Штати відмовилися від загальної військової повинності і перейшли до створення професійної армії на добровільній основі. В грудні 1969 року США зняли деяке обмеження у торговельній сфері з СРСР через місяць конгрес ратифікував підписаний 1968 року Сполученими Штатами Великобританією та Радянським Союзом Договір про непоширення ядерної зброї згодом розпочалися американорадянські попередні переговори в Гельсінкі а потім у Відні про обмеження систем протиракетної оборони та страіегічних озброєнь. 30 вересня 1971...
22718. Латиноамериканський курс адміністрації Дж. Буша (мол.) 26.5 KB
  Целью его второй поездки за пределы США будет запланированный на конец апреля в Квебеке Саммит Америк где главным вопросом значится экономическая интеграция в рамках Западного полушария. То что в случае прихода к власти Буша одним из основных направлений внешней политики США станет именно латиноамериканское не вызывало у серьезных аналитиков никаких сомнений. Уж слишком тесно переплелись в этом регионе стратегические интересы США и интересы семейства Бушей в том числе лично Джорджа Бушамладшего. С другой стороны фундаментальным...
22719. Нова ядерна стратегія адміністрації Дж. Картера 25.5 KB
  Зовнішньополітична діяльність адміністрації 39го президента США здобула суперечливі та неоднозначні оцінки. 1 нарешті за наполяганням США керівництво НАТО на Брюсельській нараді в грудні 1979 року прийняло рішення про розміщення в країнах Західної Європи починаючи з 1983 року ракет середнього радіусу Дії. 1977 року президент Джиммі Картер запропонував Міністерству оборони зменшити американські і радянські стратегічні носії на 200250 з кожної сторони внаслідок чого в США та Росії залишилося б приблизно по 2000 боєголовок.15 Цифра ця майже...
22720. Латиноамериканська політика США у період адміністрації Р. Рейгана 24 KB
  Латиноамериканська політика США у період адміністрації Р. Рейган был сторонником активизации внешней политики США и такая возможность вскоре представилась благодаря событиям в Центральной Америке. Одновременно США поддерживали демократические силы Сальвадора выступавшие против насилия и других нарушений прав человека эскадронами смерти карательными отрядами правых и способствовали приходу к власти правительства избранного демократическим путем. США помогали стабилизировать обстановку но разгул насилия в стране не прекращался и даже...
22721. Політика США щодо Японії у 90-х роках 43.5 KB
  Політика США щодо Японії у 90х роках. Все эти особенности существенно осложняют политику США в отношении Японии хотя мало влияют на сложившийся консенсус по вопросу о ее фактической безальтернативности. Сторонники сближения с Китаем в свою очередь также не ставят под сомнение необходимость наращивания сотрудничества с Японией отчасти в целях усиления американских позиций в Китае отчасти для сохранения самой Японии в орбите США. Немало американских политиков продолжают относиться к Японии с настороженностью не исключают ее эвентуальный...
22722. Політика США на Близькому та Середньому Сході у період адміністрації Дж. Буша (ст.) 30.5 KB
  Політика США на Близькому та Середньому Сході у період адміністрації Дж. Бюджетные проблемы о которых в основном и говорили средства массовой информации США освещая работу правительства и конгресса 2 августа 1990 г. Президент США отдал приказ о прекращении всех видов торговли с Ираком и о замораживании иракских и кувейтских активов в американских банках. Политика США в данном вопросе базируется на четырех принципах: требование вывода иракских войск из Кувейта; восстановление законного правительства этой страны; приверженность к миру и...
22723. Відносини між США та Російською Федерацією у 1992 р 27.5 KB
  Відносини між США та Російською Федерацією у 1992 р. Отношений США и СНД как таковых не существует так как СНД юридически не существует. В основном это отношения двусторонние США и стран СНД. После распада СССР внимание США было сосредоточено в основном на Росси.
22724. Еволюція відносин США з Російською Федерацією 29.5 KB
  Буш и Путин заявили что они осознают важность многосторонних контртеррористических усилий в том числе под эгидой ООН восьмерки Евросоюза Организации по безопасности и сотрудничеству в Европе ОБСЕ группы 6 2 и в формате НАТОРоссия а также такие региональные контртерроористические инициативы как Шанхайская организация сотрудничества. Публикуется в связи с саммитом НАТОРоссия 28 мая 2002 в Италии Ниже приводится текст справки Белого дома о новом Совете НАТОРоссия опубликованной в связи с проведением 28 мая саммита НАТОРоссия...