Ландшафтный анализ окрестностей поселка Аршан (Республика Бурятия)

метки: Курорт, Тункинский, Площадь, Почва, Окрестности, Использоваться, Карта, Местность

ланшафт картографирование поселок аршан

В последнее время ландшафты окрестностей поселка Аршан испытывают большую антропогенную нагрузку. Наблюдается рост этой нагрузки в связи с большим количеством отдыхающих в этом районе. Многие ландшафты функционируют на пределе своей рекреационной емкости и дальнейшее повышение интенсивности рекреационного использования территории может привести к необратимым изменениям ландшафтной структуры. Это делает актуальным крупномасштабное исследование ландшафтов окрестностей поселка Аршан.

Цель работы — ландшафтный анализ окрестностей поселка Аршан с помощью геоинформационных технологий. Для реализации поставленной цели решались следующие задачи:

• собрать и обработать литературные и картографические источники на исследуемую территорию;
• провести полевые физико-географические исследования;
• дать физико-географическую характеристику окрестностям поселка Аршан;
• провести ландшафтное картографирование района исследования на уровне типов местностей и урочищ в масштабе 1: 50 000;
• создать цифровую модель рельефа и провести морфометрический анализ ландшафтов;
• оценить эрозионную устойчивость ландшафтов и дать рекомендации по оптимизации сети туристических маршрутов.

Основной объём фактического материала получен автором в ходе полевых исследований с июля по август 2010 г. Комплексные ландшафтные описания, включающие геоботанические площадки и почвенные разрезы (25 точек), проводились с применением GPS-съёмки и охватывали территорию от поселка Аршан до поселка Тагархай площадью около 50 км ² .

При создании ландшафтной карты использовались топографические карты масштабов 1: 50 000 и 1: 100 000, карта кайнозойских отложений с элементами палеогеографии масштаба 1: 100 000, составленная в 1987 г., космический снимок Landsat-7 2009 г. с пространственным разрешением 30 м.

В работе применялись методы комплексных физико-географических исследований, включая полевые и дистанционные. При создании ГИС использовались математические методы моделирования, а для анализа — статистические методы. Широко применялись новейшие методы геоинформационного картографирования и сложного пространственного анализа. Программное обеспечение ГИС: полнофункциональный программный комплекс ArcGIS 9.3.1 (ESRI Inc.), модули ArcGIS 3D Analyst и Spatial Analyst, векторизатор Easy Trace 8.3 (Easy Trace Group).

Культурно-познавательный туризм на примере города Астрахани и её окрестностей

... туризм. Это туристские посещения памятников истории и культуры, туристских территорий и объектов культурного наследия. 2 Физико-экономическая характеристика 2.1 Физико-географическая характеристика В настоящее время, Астрахань – центр Астраханской области, ... достопримечательности, городские ландшафты, этнические и фольклорные памятники и т. д. Рынок познавательного туризма также достаточно ...

Материалы работы могут использоваться в природоохранных учреждениях при обосновании и экспертизе хозяйственных проектов, для картографо-информационного обеспечения оценки воздействия на окружающую среду и комплексного экологического мониторинга, созданная цифровая ландшафтная карта — также в комитетах по землеустройству для учёта земельных ресурсов и кадастровых работ, а цифровая модель рельефа — для оценки эрозионной опасности.

Работа состоит из введения, трех глав, заключения. Основной текст изложен на 47 страницах и включает 5 таблиц, 18 рисунков. Список литературы содержит 26 источников.

1. Физико-географическая характеристика окрестностей поселка Аршан

1.1 Географическое положение

Район исследования охватывает южные склоны Тункинских Гольцов, входящих в горную систему Восточных Саян, и крайнюю северную часть Тункинской котловины (рис.1).

Его площадь составляет 232,4 км ² .

Рисунок 1 Обзорная карта района исследований (показан красным контуром)

В административном плане территория находится в Тункинском районе Республики Бурятия. 27 мая 1991 г. в границах этого района образован Тункинский национальный парк. На территории парка предусмотрина возможность посещения большого количества людей для знакомства с природными и культурно-историческими достопримечательностями.

Район известен месторождениями горячих и холодных минеральных вод и лечебных грязей, на которых издавна возникли и успешно развиваются курорты. Среди них наиболее популярны: Аршан, Нилова Пустынь, Жемчуг. Аршан — это самый известный и посещаемый курорт. Окрестности Аршана очень живописны. Вблизи него находятся водопады р. Кынгарга и есть участки реки, дно которой состоит из белого мрамора.

1.2 Геологическое строение и история развития территории

Геологическое строение исследуемого района изучали Н.Г. Меглицкий, Г.Н. Бакшевич, Г. Радде, П.А. Кропоткин, И.С. Поляков, П.А. Ровинский, P.Д. Черский, В.Л. Комаров, А.В. Львов, П.И. Преображенский, С.В. Обручев, Н.А. Флоренсов и другие исследователи.

Тункинские Гольцы — горный хребет, который является самым восточным отрогом Восточного Саяна (рис. 2).

В геологическом отношении Восточный Саян — нижнепалеозойское складчатое сооружение со сложным геологическим строением. Геосинклинальный этап его развития представляет собой крупный мегантиклинорий, сложенный архейскими и протерозойскими сильно дислоцированными гнейсами, сдюдисто-карбонатными и кристаллическими сланцами, мраморами, кварцитами, амфиболитами [Эволюция…, 1988]. Кембрийские и ордовикские отложения — зеленокаменные эффузивные и карбонатно-сланцевые осадочные породы, песчаники, доломиты и известняки — встречаются преимущественно в понижениях.

Рисунок 2 Орографическая схема Восточного Саяна [Гвоздецкий Н.А. и др., 1987]

В начале девона заложились межгорные впадины. Опустившиеся участки этих впадин заполнялись сначала девонскими красноцветными эффузивами, конгломератами, песчаниками, алевролитами и известняками, затем терригенными толщами нижнего карбона. В результате каледонских складчатых движений и внедрений кислых интрузий территория области превратилась в возвышенную сушу [Гвоздецкий Н.А., 1987]. На протяжении длительного времени (вплоть до конца неогена) горы подвергались интенсивной денудации, и на их месте сформировалась холмистая денудационная равнина.

Геологическое строение района по карте

... анализа геологического строения этого района на карте используется система условных обозначений. Описание геологической карты сопровождается следующими графическими приложениями. К обязательным графическим приложениям относятся: 1. Схема орогидрографии (рельефа ... Курсовая работа ... ярус , Средний плиоцен., Киммерийский ярус., Верхний плиоцен., Куяльницкий ярус , Акчагыльский ярус , Апшеронский ярус ... Склоны ...

В неогене и начале четвертичного времени произошли мощные сводовые поднятия, осложненные дифференцированными движениями отдельных блоков. В результате их и возникли современные горные хребты и массивы. Молодые поднятия в плане совпадают с направлениями крупных палеозойских структур — преимущественно северо-западными. По возникшим в это время разломам и трещинам в Восточном Саяне произошли излияния базальтов, которые образовали на междуречных пространствах покровы мощностью до 200 м. Местами сохранились конусы недавно потухших вулканов. Надо отметить, что Тункинские Гольцы вместе с Тункинской котловиной входят в состав Байкальской рифтовой зоны — линейно построенная тектоническая зона длинной более 2000 км в пределах Монголо-Сибирского горного пояса, состоящая из впадин и связанных с ними горных поднятий [Белоусов В.М. и др., 2000; Шетников А.А. и др, 2004]. По схеме районирования В.Н. Олюнина она объединяет Прибайкальское, фрагменты Восточно-Саянского и Прихупсугульского нагорий.

В середине четвертичного периода Саяны дважды подвергались оледенению. Первое из них было полупокровным, второе — горно-долинным. На склонах некоторых вершин, поднимающихся выше 3000 м, встречаются и современные ледники, преимущественно небольшие каровые и висячие.

1.3 Рельеф

Исследуемый район расположен в пределах Тункинских Гольцов и Тункинской котловины.

Тункинские Гольцы представляют собой прямолинейный, с четко выраженными границами, горный хребет, который является самым восточным отрогом Восточного Саяна (рис. 3).

Главный водораздельный хребет Тункинских Гольцов протянулся практически в широтном направлении на 200 км от истоков р. Иркут на восток, разделяя бассейны Китоя и Иркута. Средняя ширина хребта 25-30 км [Комплексная оценка…, 1995]. Вершины хребта достигают 3000-3200 м, высшая точка хребта — Пик Стрельникова (3284 м), перепад высот между гребнями достигает 2000 м.

Преобладает расчленённый среднегорный рельеф. В пригребневой части наблюдается альпийский рельеф: вершины острозубчатые, склоны очень крутые, а долины рек глубоко врезаны. С горных склонов спускаются курумы и осыпи — следы позднего оледенения. Эти горы складчато-глыбового типа с продуктами физического выветривания.

Типично трехъярусное строение рельефа (геоморфологические пояса):

• нижний ярус (до 1200 м) — преобладают крутые склоны, созданные глубинной эрозией рек;
• среднегорный ярус (800-2200 м) — развиты пологие склоны — продукт деятельности фирна и льда, альпийская зона характеризуется троговыми долинами, цирками, карами и грядами морен;
• альпийский высокогорный ярус (свыше 2500 м) — здесь господствуют крутые скалистые склоны, образующие при пересечении острые формы альпийского рельефа.

Рисунок 3 Тункинские Гольцы (фото автора, 2010)

Отчетливо видны следы плейстоценового оледенения. Оно выработало глубокие кары, которые своеобразными амфитеатрами окаймляют троги. По каменистым днищам каров и трогов, ограниченных снизу моренами, лежат голубые озера. Режущие небо скалистые гребни с острыми ребрами также сформировались под воздействием оледенения.

На современный рельеф наложили свой отпечаток и появившиеся в результате выветривания и многолетней мерзлоты россыпи каменных «морей», потоков-курумов, многочисленных гольцовых террас.

Южный склон Тункинского хребта резко обрывается к долине р. Иркут. К горам примыкает Тункинская котловина. Площадь ее превосходит по своим размерам Бельгию. Ширина котловины до 35 км, а протяженность до 200 км (табл. 1).

Она состоит из ряда самостоятельных котловин — Мондинской, Хойтогольской, Туранской, Тункинской, Торской, разделённых возвышенными перемычками. Высота котловины понижается с запада на восток от 1400 м до 500-600 м. По дну котловины течёт р. Иркут и её притоки.

Таблица 1

Основные характеристики Тункинской котловины

Характеристика	Тункинская котловина
Длина, км	200
Ширина, км	25-35
Площадь, км 2	1800
Интервал абсолютных высот днища, м	700-780
Абсолютные высоты вершин окруж. гор, м	2000-3200
Падение основной дренирующей реки, м/км	1.1

Следами древнего оледенения в долине являются песчаные дюны и многочисленные холмы. Днище котловины занимают степи и лесостепи, северо-западная часть покрыта многочисленными озерами и заболочена (Койморы) [Выркин В.Б., 1998]. В восточных и южных частях долины разбросаны конусообразные возвышения в виде курганов, часть которых покрыта сосновым лесом. Это небольшие разрушенные вулканы, известные под общим названием «бугры». Многие из них — туфовые [Выркин В.Б., 1991].

Многочисленны полезные ископаемые. Особенно ценные — нефрит, топаз, лазурит и некоторые другие.

1.4 Климат

В режиме климата исследуемого района можно видеть отражение географических закономерностей — резко выраженный годовой и суточный ход радиации, своеобразие зимней и летней циркуляции воздуха, удаленность и защищенность территории от влияния океанов и т.д. Однако разнообразный и сложный рельеф территории с резкими (до 1 км и более) колебаниями высот, оказывает существенное влияние на формирование микроклимата, инициируя множество вариаций местного значения [Комплексная оценка…, 1995]. В пределах Тункинских Гольцов за период наблюдений с 1964 по 1999 гг. учеными была выявлена интересная закономерность, а именно, в 20-х числах июля, почти ежегодно происходит усиление грозовой деятельности и на гольцах (от 1800 м и выше) выпадает снег. Обычно это бывает в конце затяжных дождей, когда наблюдается вторжение западного антициклона, повышающего давление и вызывающего резкое похолодание [Бурятия…, 1997].

Климат территории резко континентальный умеренных широт. Зимой эта территория находится под властью Сибирского антициклона, что обусловливает преобладание тихой и ясной погоды, сильное выхолаживание земной поверхности и появление суровых морозов. Летом поверхность сильно прогревается и происходит формирование области низкого давления. Часто формируются циклоны, несущие неустойчивую пасмурную и дождливую погоду [Комплексная оценка…, 1995].

Для района в целом характерна сравнительно холодная и малоснежная зима, засушливые весна и первая половина лета, в отличие от второй — дождливой. Количество осадков за январь-март крайне незначительное и почти повсеместно не превышает 4 % от годовой суммы, в то время как за июль-август их выпадает нередко более 50 % [Жуков В.М., 1960]. В это время дожди носят ливневый характер и вызывают паводки на реках. Из годового количества осадков в твердой фазе выпадает до 20 % [Комплексная оценка…, 1995]. Распределение осадков подчинено вертикальной зональности и орографическому плану рельефа. Главная роль принадлежит направлению хребтов и ориентировке склонов. Большая часть осадков приносится воздушными массами северо-западного направления, которые оставляют их большую часть на наветренных склонах. Соответственно, понижения получают меньшую долю осадков (Тункинская котловина) [Белоусов В.М., 2000].

Температуры воздуха меняются в зависимости от орографического положения. Средняя годовая температура воздуха за многолетний период повсеместно отрицательная (от минус 1 °С до минус 6,5 °С) и является значительно более низкой, чем в районах, расположенных на тех же широтах в Западной Сибири и Дальнего Востока. Период с отрицательными среднемесячными температурами воздуха продолжается с октября по апрель месяц [Комплексная оценка…, 1995].

Характерной особенностью зимнего периода, являются температурные инверсии, которые возникают после резкого понижения температуры в приземном слое. Среднемесячная температура января в пос. Аршан -19,9 єС. Вертикальная климатическая поясность в горах хорошо отражается в переходах температуры воздуха через 10 градусов, характеризующими наступление лета. Начало лета с высотой запаздывает на 5 дней на каждые 100 м подъема и на высотах 2000 м и более. Безморозный период практически отсутствует и заморозки возможны даже в самый теплый период [Белоусов В.М. и др., 2000].

Следует отметить, что в Тункинской котловине направление и скорость ветра находятся в тесной связи с особенностями общей и местной циркуляции атмосферы. Преобладает западный перенос воздушных масс, но значительна вероятность прорыва холодного воздуха с севера и теплого, влажного — с юга [Комплексная оценка…, 1995]. Зимой здесь господствует Сибирский антициклон. Однако в ноябре-декабре нередки случаи появления сильных холодных северных и северо-западных ветров. Весной с разрушением антициклона направление ветров становится неустойчивым, хотя остается в пределах западных и северо-западных румбов. В это время резко возрастают скорости ветра, достигая в порывах 20-30 м/с (максимальная скорость ветра в порывах была зафиксирована на Тункинской метеостанции и составила 45 м/с).

В середине лета (июль-август) на преобладающем фоне ветров западного направления в верхних частях горных хребтов получают развитие (до 20 % всех случаев) слабые южные и восточные ветры, возрастает число случаев штилевой погоды [Бурятия:…, 1997].

Температура почвы в основном определяется температурой воздуха и характеризуется резко выраженным минимумом в конце января — начале февраля, максимумом в июле. Исследуемая территории находится в зоне многолетней мерзлоты с глубиной промерзания 120-250 м. Глубина промерзания лесостепных участков от 180 до 213 см [Белоусов В.М. и др., 2000].

1.5 Поверхностные и подземные воды

Главная водная артерия окрестностей поселка Аршан — р. Кынгарга, являющаяся левым притоком р. Тунка, которая в свою очередь является левым притоком реки Иркут.

Речная сеть отличается значительной густотой: от 0,8 до 1,0 км/км ² в верховье и от 0,5 до 0,7 км/км² — в среднем течении. Реки характеризуются порожистыми руслами, бурным течением. Преобладающие уклоны от 5 ‰ до 10 ‰, в верховьях — до 50 ‰. Это объясняется тектоническим строением территории, орографическими условиями и составом горных пород. Долины рек в верховьях троговые, по мере движения к устью с увеличением их эрозионного вреза они приобретают V-образную форму, а в местах пересечения хребтов превращаются в антецедентные долины. Реки изобилуют перекатами и порогами, на некоторых встречаются небольшие водопады (рис. 4).

Скорости течения различны, в горных потоках достигают 3-4 м/с.

По исследуемой территории протекают такие реки как Артемьева, Харимта, Мал. Харимта, являющиеся притоками р. Кынгарга, в бассейне р. Тунка — Зун-Хандагай, Мал. Бугатай, Бугатай, Талта, Хасурта, стекающие в обширную группу Койморских озер.

По характеру питания реки относят к смешанному типу, но преобладает дождевое питание. Наибольшая доля годового стока 52 % приходится на лето, соответственно на весну 31 %, осень 10 %, зиму 7 %.

Формирование среднегодового стока рек зависит от климатических факторов, орографии и форм рельефа, а так же от направления современных тектонических движений.

Вследствие постепенного понижения средних температур воздуха с возрастанием высоты местности половодье на горных реках характеризуется небольшой высотой, значительной продолжительностью и имеет гребенчатый вид. Максимальные расходы воды в половодье приходятся в основном на конец апреля — середину мая [Белоусов В.М. и др., 2000].

Рисунок 4 Водопад на реке Кынгарга (фото автора, 2010)

За весенним половодьем, как правило, следуют летние паводки. В начале июля повсеместно начинают выпадать обильные дожди, способствующие таянию высокогорных снегов и ледников, что приводит к еще большему подъему уровней воды в реках, которые иногда удерживаются до середины сентября. Средняя продолжительность паводка 15 дней, максимальная — больше месяца. Максимальные расходы воды в паводок в 2-3 раза, а в отдельные годы в 5-7 раз превосходят максимальные расходы воды в половодье. Их наибольшие амплитуды в многоводные годы составляют от 4 до 7 м, в средние от 2 до З м, маловодные 1,5 м.

С прекращением дождей начинается спад стока, реки в основном питаются за счет подземных вод. Летняя межень для рассматриваемой территории не характерна, правильнее говорить об осенней межени. Однако наиболее низкие расходы воды здесь наблюдаются в конце зимы. Зимняя межень устойчива, наступает повсеместно в первой половине октября — начале ноября и заканчивается в конце апреля.

Территория Тункинской котловины богата озерами. Озера весьма разнообразны по происхождению, гидрологии и водному режиму. Множество небольших озер правильной формы разбросано по карам и циркам. Эти озера преимущественно ледникового происхождения. Они имеют большую глубину, прозрачную пресную воду с температурой от 10 до 12 єС даже в самое жаркое лето, расположены выше границы леса и являются истоком большинства рек и ручьев, берущих начало в Тункинских Гольцах.

В северо-западной части Тункинской котловины, в бассейне р. Тунки находится обширная по площади и численности группа Койморских озер, состоящая из сложной запутанной цепи озер (оз. Бол. и Мал. Ангара, Бол. Толта, Баха-ин-Нур, Бол. и Мал. Саганур, Домбишкина и др.) и болот, соединенных протоками. По мнению Г.Ф. Уфимцева, это озеровидные расширения русла р. Тунка, в которых ее течение становится практически незаметным, а поток как бы распластывается, теряясь в болотистой низине и широких плесах.

Такого рода озерные пояса являются следствием молодых (голоценовых) интенсивных погружений днища впадины в бассейне р. Тунка, на что указывает и общее центростремительное распределение ее притоков. Линия уреза воды находится на отметке 718,7 м. Площадь озер точно не определена и меняется в зависимости от погодных условий и многолетних колебаний водности.

Нельзя не упомянуть о наличии в районе большого количества выходов подземных вод, различных по составу и температуре и являющихся целебными. Именно поэтому Тункинскую долину часто называют долиной сибирских нарзанов.

Минеральные воды имеют широкий диапазон температур: от холодных (11-13 °C) до горячих (45 °C).

По химическому составу минеральные воды, по классификации В.А. Александрова, относятся к 1-му классу, являясь углекислыми с высоким газосодержанием.

1.6 Почвы

Тункинские котловины характеризуется широким разнообразием экологических ниш почвообразования. Об этом свидетельствует следующий обширный систематический список основных почв котловин: дерново-подзолистые, подзолисто-болотные, дерновые лесные, серые лесные, серые лесные глеевые, лугово-черноземные, лугово-черноземные, лугово-болотные, болотные переходные, болотные низинные, торфяные болотные, пойменные дерновые, пойменные дерново-луговые, пойменные болотные, пойменные лесные, боровые пески, маломощные почвы склонов и высоких водоразделов [Комплексная оценка…, 1995].

По почвенному районированию О.В. Макеева котловины относятся к Тункинскому округу с серыми лесными, мерзлотно-луговыми и аллювиально-луговыми почвами на суглинках, супесях и песках.

Характерными чертами почвенного покрова изучаемой территории являются высокая дифференциация в пространстве и динамичность отдельных, гидротермических показателей во времени. К региональным факторам, определяющим специфику почвенного покрова, относятся мерзлотные явления — глубина и динамика промерзания и др. [Белоусов В.М. и др., 2000; Выркин В.Б. и др., 1991].

На изучаемой территории можно выделить следующие почвенно-структурно-геоморфологические районы: 1) Торская котловина — сочетаний и сочетаний-мозаик серых лесных и дерново-лесных почв; 2) Тункинская котловина — сочетаний и сочетаний-вариаций дерново-подзолистых, дерново-подзолистых и серых лесных (дерново-лесных) почв на склонах мезоформ рельефа и комплексов-пятнистостей глееземов болотных с луговыми и лугово-болотными почвами; 3) Туранская котловина — серых лесных почв на лессовидном суглинке; 4) Могойто-Хойтогольская котловина — ташетов серых лесных почв, их сочетаний с дерново-лесными почвами, пятнистостей и комплексов лугово-болотных почв с глееземами болотно-торфянистыми; 5) Мондинская котловина — ташетов и пятнистостей луговых и лугово-болотных почв.

На высоких дренированных поверхностях Тункинской котловины под злаково-разнотравным сообществом формируются черноземы.

Заболачивание и заозеренность днищ котловин на территории, видимо, явления недавнего времени и следует их связывать с продолжающимся медленным прогибанием фундамента впадин. По Н.И.Карнаухову (I960), изучавшему Коймарские болота в конце 50-х годов, данный массив представлял собой «прекрасные сенокосные угодья». Другая причина заболачивания котловин кроется в том, что постепенное увеличение задернованности почв, повышение их оглиненности и иловатости в связи с поемно-аллювиальным режимом привело к подъему уровня мерзлоты и соответственно подъему зеркала надмерзлотной верховодки. С мерзлотой связано формирование криогенной пятнистости и регулярно-циклической комплексности почвенного покрова. Засоление почв гидроморфного генезиса следует связывать с подъемом уровня надмерзлотных вод и их испарительной концентрацией. Засоление чаще карбонатное, реже хлоридное и еще реже сульфатное.

Пахотные почвы на территории выражены эрозионным явлением в слабой степени, что вызвано их благоприятным суглинистым гранулометрическим составом и высокой водопроницаемостью. В силу этого овражно-балочная сеть, в том числе в предгорьях, не выражена. Дефляционные процессы наиболее полно реализуются на массивах с легкими песчаными почвами. В этой связи нужно отметить, что оподзоленные почвы приурочены исключительно к песчаным флювиогляциальным отложениям.

1.7 Растительный и животный мир

Растительность исследуемого района чрезвычайно разнообразна. Здесь растут сибирский кедр и эдельвейс, белоствольная береза и пурпурная лилия, барбарис и горный чеснок. Разнообразие естественной растительности изучаемой территории объясняется сочетанием многих факторов: контрастностью климатических и орографических условий, большой расчлененностью рельефа, пестротой и мозаичностью почв и, наконец, сложностью ландшафтной структуры региона. Различия физико-географических условий (степень увлажнения, экспозиция макросклонов) оказывают значительное влияние на поясной спектр и формационный состав растительности [Холбоева С.А., 1998].

В целом, общие и местные особенности изучаемой территории, позволяют выделить ряд высотных поясов:

Высокогорно-тундровый пояс

Рисунок 5 Купальница азиатская, жарки (фото автора, 2010)

Лесной (горно-таежный пояс).

Горно-таежный блок лесных формаций слагают в основном лиственница, кедр, сосна, значительно менее выражена роль ели в таежных лесах. Огромные массивы кедровых лесов узкой полосой тянутся на склонах Тункинских Гольцов. Обычно эти леса располагаются в средней части лесного пояса в пределах от 1000 до 1600м, опускаясь по северным склонам до 500 м.

Ельники занимают более низкий гипсометрический уровень и приурочены к хорошо дренируемым участкам речных долин. Под лесным покровом господствуют зеленые мхи и грушанка. Однако в ельниках, распространенных по долинам временных водотоков Харимта и Малая Харимта, отмечаются аномальные растительные сообщества. В травяном покрове встречается значительное количество степных видов. В настоящее время в связи с мелиоративными работами и другими видами хозяйственной деятельности человека такие ельники деградируют.

Лиственничные таежные леса встречаются по всем горным сооружениям. Они характерны в средней части лесного пояса на высотах от 1000 до 1300 м.

Таежные сосновые леса распространены у подножья южного склона хр. Тункинские Гольцы, а также фрагментарно в центральной части Тункинской котловины.. Травостой сосновых лесов представлен остепненными разнотравными сообществами без мохового покрова.

Подтаежный пояс, Лесостепной пояс, Растительность котловинных ландшафтов

В долинах рек основное значение имеют луга, составляющие основу долинных ландшафтов. Среди лугов выделяются болотистые, остепненные, настоящие. Болотистые луга в основном представлены безжилкоосочниками и шмидтоосочниками. Травостой лугов густой. Остепненные луга занимают незначительные площади в долинах. Настоящие луга более разнообразны по составу, чем болотистые, они включают костровые, пырейные, ячменные, полевицевые луга. Из них наиболее широко распространены полевицевые луга из полевицы монгольской. Они обычно приурочены к центральным частям поймы, с достаточным увлажнением и ровной поверхностью. Хозяйственное значение этих лугов велико, они используются в качестве сенокосов и пастбищ. В целом луговая растительность Тункинской котловины относится к самобытным южно-сибирским формациям Монголо-Китайской фратрии [Сочава В.Б., 1972].

Необходимо отметить, что на территории исследуемого района произрастают множество редких и ценных лекарственных растений. К редким растениям, занесенных в Красную книгу Республики Бурятии, относятся многорядник копьевидный, гроздовник виргинский, каулина гибкая, мятлик иркутский, весенник сибирский, кизильник блестящий, филлодоце голубая, венерин башмачок настоящий и др. (рис. 6).

Рисунок 6 Венерин башмачок настоящий (фото автора, 2010)

Животный мир района разнообразен. В тайге много бурых медведей, лосей, кабарги, кабанов, белок [Физическая география…, 1966]. Встречаются горный козел и северный олень. Волки здесь редки, поэтому лиса, соболь, рысь, куница и росомаха — основные враги обитателей леса. В горах живут горностай, колонок и масса пищух. Постоянные жители тайги — глухарь, тетерев, рябчик, черная ворона, сойка, кедровка, клест, синица, пестрый дятел, куропатка. Весной прилетают зяблик, кукушка, козодой, крапивник, горлица, сова, лунь, оляпка, кулик, вальдшнеп, гусь-гуменник, казарка, кряковая утка, чирок, крохаль. Озера Тункинской долины — любимое пристанище водоплавающей птицы. В реках водится рыба, характерная для горных рек Сибири.

2. Ландшафтное картографирование окрестностей поселка Аршан

2.1 Исходные данные и источники для ландшафтного картографирования и создания ГИС

В данной работе автором была поставлена цель крупномасштабного геоинформационного картографирования ландшафтов окрестностей поселка Аршан с целью проведения морфометрического анализа геосистем для оценки эрозионной устойчивости в целях оптимизации рекреационного использования территории.

Для этого использовались разновременные и разномасштабные карты, ДДЗ и материалы полевых исследований автора.

Картографические источники:

[Электронный ресурс]//URL: https://jret.ru/diplomnaya/kurort-arshan/

• топографическая карта масштаба 1:50 000 съемки 1979 года;
• топографическая карта масштаба 1:100 000 съёмки 1986 года:
• карта кайнозойских отложений с элементами палеогеографии масштаба 1: 100 000, составленная в 1987 г.

Данные дистанционного зондирования:

• многозональные космические снимки LandSat-7 2009 г. с пространственным разрешением 30 м.

Важным источником для ландшафтного картографирования являются материалы полевых исследований. Как отмечают Н.Л. Беручашвили и В.К. Жучкова [1997, с. 276]: «Поле ничем не заменимо… Сколько бы ни изучали самых прекрасных карт, аэрофото- и космоснимков, фотографий — мы не получим полного, всестороннего географического представления об объекте исследования. Только благодаря полевым работам… мы добьёмся того, что наши модели… будут более или менее адекватны географической действительности». Исследования проводились в июле-августе 2010 года. За этот период выполнены ландшафтные описания 25 точек (рис. 7), расположенных на разных элементах рельефа в окрестностях поселка Аршан.

Для всех точек полевых наблюдений была измерена абсолютная высота и осуществлена географическая привязка с помощью мобильного GPS-приёмника Garmin Etrex Vista C. Географическая привязка была сделана в проекции Гаусса-Крюгера и системе координат 1942 г. (эллипсоид Красовского), т.е. координаты точек были измерены в той же проекции, что и топооснова. Точность привязки составила 6-10 м.

Рисунок 7 Карта точек полевых наблюдений в районе исследования

2.2 Методика геоинформационного картографирования ландшафтов

Среди первых методических разработок по крупномасштабному ландшафтному картографированию с применением ГИС следует упомянуть работы грузинских географов под руководством Н.Л. Беручашвили [1982], которые одними из первых в СССР стали заниматься вопросами применения компьютера для решения ландшафтных задач. В конце 1990-х — начале 2000-х годов по мере совершенствования аппаратного и программного обеспечения ГИС большое развитие получили методики геоинформационного ландшафтно-экологического картографирования с целью оценки антропогенного воздействия на геосистемы [Хромых В.В., 2000; Хромых О.В., 2006].

Крупномасштабное картографирование ландшафтов окрестностей поселка Аршан проводилось на основе использования методик геоинформационного картографирования В.В. Хромых [2000, 2007] и О.В. Хромых [2006, 2007]. Они основаны на привлечении максимально возможного количества разновременных крупномасштабных карт, ДДЗ, полевых материалов (с GPS-привязкой), интегрированных в единой картографической проекции и системе координат, а также на применении новейших технологий пространственного анализа. По этой методике крупномасштабное геоинформационное картографирование ландшафтов окрестностей поселка Аршан проводилось автором в несколько этапов:

• перевод всех картографических источников и ДДЗ в цифровую форму с привязкой к топооснове в проекции Гаусса-Крюгера (18-я зона);
• создание единой базы геоданных (БГД), объединяющей картографическую информацию и атрибутивную (материалы полевых исследований);
• картографирование типов местностей и урочищ на основе топографических карт 1:50 000, 1:100000, геоморфологической карты, космического снимка LandSat-7 и полевых съемок;
• построение цифровой модели рельефа (ЦМР) на основе высотных данных топографической карты масштаба 1:50 000 и полевых съёмок;
• морфометрический анализ района с помощью ЦМР и «алгебры карт»;
• пространственный и статистический анализ показателей ландшафтов (средняя площадь, углы наклона, экспозиции склонов и т.п.) и их взаиморасположения;
• расчет средних уклонов ландшафтов на основе цифровой модели рельефа;
• оценка эрозионной устойчивости ландшафтов.

В качестве программного обеспечения использовались полнофункциональный программный комплекс ArcGIS 9.3.1 (ESRI Inc.), модули ArcGIS 3D Analyst и Spatial Analyst и программа для векторизации растровых изображений (векторизатор) EasyTrace 8.3 (Easy Trace Group).

Все картографические источники были переведены в цифровую форму путём сканирования (72 dpi, 8 бит/пиксел, формат TIFF) и последующей векторизации в EasyTrace. Привязка топокарт масштаба 1: 50 000 и 1: 100 000, выполненных в проекции Гаусса-Крюгера, осуществлялась на основе регулярной сетки опорных точек. Эти картографические источники послужили топоосновой для всех остальных материалов.

Векторизация осуществлялась в ручном режиме, так как исходный оригинал топокарты был плохого качества (имеет низкое разрешение).

Поскольку все данные функции имеются в отечественной программе Easy Trace, то для векторизации в предлагаемой методике использовалась именно эта программа [Хромых В.В., 2000].

Сначала производится обрезка растра. Затем определяются границы векторного поля. Привязка и «сшивка» отдельных растровых фрагментов проводятся по регулярной сети опорных точек. Для стандартных топокарт масштабов 1: 50 000 и 1: 100 000 очень удобно при этом использовать узлы километровой сетки. Этот способ даёт наилучшие результаты, хотя и занимает немного больше времени, чем привязка по нерегулярной сети опорных точек. При привязке по регулярной сети опорных точек используется гораздо больше узлов привязки, поэтому результат, как правило, получается намного точнее. Необходимо учитывать, что при привязке происходит коррекция растра — т.е. привязанный растр не абсолютно идентичен с исходным.

После векторизации топоосновы в проект EasyTrace были добавлены растры космических снимков. Привязка происходила на основе нерегулярной сетки опорных точек с помощью аффинных преобразований. Для этого было выбрано несколько точек привязки к топокартам. В качестве опорных точек выбирались здания населенных пунктов, слияния речек и др. После окончания векторизации необходимо провести проверку корректности топологии, т.е. наличия «висячих» дуг, «псевдоузлов», перехлёстов, лишних пересечений и т.п. Если проверка не обнаружила ошибок, производится упаковка идентификаторов в базе данных. Затем осуществляется экспорт данных по слоям в шейп-файлы ArcView GIS. В системе ArcGIS путём импорта данных из шейп-файлов ArcView GIS в базу геоданных формата DBF создаются векторные топологические классы объектов, содержащие таблицы атрибутов объектов.

На базе экспортированных файлов в ArcGIS были созданы следующие классы объектов:

• крупные реки и озера (полигональные);
• малые реки и ручьи (линейные);
• горизонтали и высотные отметки (линейные и точечные);
• населенные пункты (полигональные);
• дороги и тропы (линейные);
• типы местностей (полигональные);
• типы урочищ (полигональные);
• линии электропередач (линейные);
• водозаборы (линейные);
• водоразделы (линейные);
• туристические объекты и маршруты (точечные и линейные);
• полевые точки наблюдений (точечные).

В результате все данные были переведены в единую БГД, в которую были добавлены таблицы описаний точек полевых наблюдений.

2.3 Картографирование типов местностей

Задача дифференциации геосистем исследуемой территории сводится к выделению комплексов, отчетливо различимых по морфологии и параметрам составляющих компонентов [Козин В.В., 1979]. Такими комплексами, на взгляд автора, являются ландшафты ранга местностей. Все местности были сгруппированы в пять типов, для каждого из которых характерно особое сочетание форм мезорельефа, а также позиционное и генетическое единство слагающих его урочищ:

• высокогорье Тункинских Гольцов;
• среднегорье Тункинских Гольцов;
• низкогорье и предгорье Тункинских Гольцов;
• слабонаклонная окраинная часть Тункинской котловины;
• плоское днище Тункинской котловины.

Для картографирования типов местностей использовались результаты морфометрического анализа, карта кайнозойских отложений, космический снимок Landsat-7, а также материалы полевых исследований автора. Ключевыми параметрами дифференциации были приняты абсолютная высота, рельефообразующие процессы и характер отложений. Использовались и косвенные признаки: сгущения горизонталей на топокарте, характер гидросети, изменения спектральной яркости и цветовых оттенков на космических снимках.

Итогом геоинформационного картографирования ландшафтов на этом этапе явилась карта типов местностей в масштабе 1: 50 000 (рис. 8).

В исследуемом районе преобладает плоское днище Тункинской котловины, которое занимает более 90 км ² , или 39 % площади исследуемой территории (табл. 2).

Высокогорье Тункинских Гольцов занимает 18,5 % площади исследуемой территории. Характерны наибольшие абсолютные высоты (максимальная высота в районе 2 641 м).

Большое распространение в его пределах получили ландшафты с каменистыми тундрами. Кары и цирки — характерные орнаменты высокогорья Тункинских Гольцов.

Рисунок 8 Типы местностей окрестностей поселка Аршан (составлено автором)

Таблица 2

Соотношение площадей типов местностей в окрестностях пос. Аршан

Тип местности	Площадь, км 2	Доля, % от общей S
Высокогорье Тункинских Гольцов	42,9	18,5
Среднегорье Тункинских Гольцов	45,3	19,5
Низкогорье и предгорье Тункинских Гольцов	16,6	7,1
Слабонаклонная окраинная часть Тункинской котловины	36,9	15,9
Плоское днище Тункинской котловниы	90,7	39

Наибольшую площадь хребта занимает среднегорье Тункинских Гольцов (45,3 %).

Данный тип местности характеризуется абсолютными высотами от 1300 до 1700 м, с очень крутыми эрозионными склонами покрытыми, в основном, лиственнично-кедровыми лесами.

Наименьшую площадь исследуемого района занимают низкогорье и предгорье Тункинских Гольцов, всего 7,1 % от общей площади, что составляет 16,6 км2. Для данного типа местности наиболее характерны крутые делювиально-пролювиальные склоны с диапазоном абсолютных высот от 1000 до 1300 м, покрытые лиственнично-кедровыми лесами.

Слабонаклонная окраинная часть Тункинской котловины занимает 36,9 км ² (около 16 %).

Абсолютные высоты составляют от 800 до 1000 м. На северо-востоке района на этом типе местности расположен поселок Аршан.

Доминирующим типом местности исследуемой территории является днище Тункинской котловины. Территория представлена плоскими, выровненными слабонаклонными участками. Плоские участки либо заозерены, либо заняты березово-осоковыми болотами или кустарниковыми и осоково-камышовыми зарослями. На выровненных и слабонаклонных участках произрастают лиственные, хвойные и смешанные леса, а также распространены разнотравно-злаковые и осоковые луга.

Таким образом, при дифференциации ландшафтов ранга местностей главенствующая роль была отведена геологическому и геоморфологическому факторам [Солнцев Н. А., 1960], отражающим генетическую общность всех природных комплексов более низкого ранга (урочищ), входящих в состав местностей. Выделенные местности отчетливо различимы по морфологии и параметрам составляющих компонентов.

2.4 Типы и структура урочищ

При дифференциации урочищ наряду с особенностями мезорельефа большое значение придавалось различиям в характере растительного и почвенного покрова, а также учитывалась экспозиция склонов. Источниками картографирования урочищ являлись слои типов растительности, оцифрованные с топоосновы, результаты дешифрирования космических снимков, а также собственные авторские ландшафтные описания (25 точек).

В результате крупномасштабного ландшафтного картографирования было выделено 510 контуров урочищ, разбитых на 24 типа (рис. 9).

В отдельную группу были выделены также антропогенные ландшафты. В ГИС был проведен пространственный анализ выделенных урочищ, и рассчитаны такие показатели как количество урочищ каждого типа, средняя площадь и доля от площади исследуемой территории. Результаты анализа представлены в таблице 3.

Таблица 3

Соотношение площадей типов урочищ в окрестностях пос. Аршан

Тип урочища	Кол-во урочищ	Площадь, км 2	Доля, % от общей S
Селитебные ландшафты	5	0.5	0.2
Высогорье Тункинских Гольцов
Крутые скалистые высокогорные привершинные участки с каменистыми тундрами на горно-тундровых почвах	3	37.7	16.9
Кары и цирки древнего оледенения с каменистыми тундрами на горных тундровых почвах	52	5.2	2.3
Среднегорье Тункинских Гольцов
Очень крутые эрозионные склоны с лиственнично-кедровыми лесами на подзолистых скелетных почвах	68	36.4	16.3
Крутые привершинные участки склонов с горной кустарниковой сухой степью на горно-каштановых скелетных почвах	64	6.2	2.8
Крутые участки с глубоко врезанными долинами рек с кедрово-еловыми лесами на аллювиальных грубообломочных скелетных почвах	23	2.6	1.2
Низкогорье и предгорье Тункинских Гольцов
Крутые делювиально-пролювиальные склоны с лиственнично-кедровыми лесами на горных подзолистых скелетных почвах	19	15.8	7.1
Покатые участки с глубоко врезанными долинами рек с елово-кедровыми лесами на аллювиальных дерново-слоистых грубообломочных почвах	18	0.65	0.3
Очень крутые склоны с разнотравной закустаренной луговой степью на горно-степных черноземных скелетных почвах	1	0.19	0.1
Слабонаклонная окраинная часть Тункинской котловины
Слабопокатые присклоновые участки с уклоном к югу с сосново-березовыми лесами на подзолистых почвах	20	33	14.8
Слабонаклонные участки с долинами мелких рек и ручьев с березово-еловыми лесами на аллювиальных дерновых почвах	20	1.1	0.5
Слабопокатые участки со вторичными злаковыми лугами на дерново-подзолистых почвах	6	0.32	0.1
Слабонаклонные распаханные участки на измененных подзолистых почвах	5	0.07	0.03
Плоское днище Тункинской котловины
Плоские участки с заболоченными осоковыми лугами на дерново-глеевых почвах	34	23	10.3
Плоские заозеренные и заболоченные низины с осоково-камышовыми зарослями на торфяно-глеевых почвах	1	4.4	2
Выровненные слабо заболоченные участки с кустарниковыми зарослями на дерново-глеевых почвах	41	6.5	2.9
Выровненные участки с лиственнично-березовыми лесами на подзолисто-глеевых почвах	22	7.7	3.4
Слабонаклонные участки с березово-сосновыми лесами на подзолистых почвах	21	16.8	7.5
Слабонаклонные дренированные участки с елово-сосновыми лесами на подзолистых почвах	7	4.4	2
Выровненные слабо заболоченные участки с лиственнично-еловыми лесами на торфяно-подзолистых глеевых почвах	18	6.4	2.9
Выровненные участки с березово-осоковыми болотами на торфяных почвах	1	0.3	0.1
Слабонаклонные дренированные участки с разнотравно-злаковыми лугами на дерново-подзолистых почвах	28	0.29	0.1
Слабонаклонные распаханные участки на измененных подзолистых почвах	15	11.6	5.2
Выровненные участки со слабовыраженными долинами рек с заболоченными елово-березовыми лесами на торфяно-глеевых почвах	18	2.5	1.1

Наибольшие площади в исследуемом районе занимают крутые скалистые высокогорные привершинные участки высокогорья Тункинских Гольцов с каменистыми тундрами на горно-тундровых почвах (около 16,9 %), очень крутые эрозионные склоны среднегорья Тункинских Гольцов с лиственнично-кедровыми лесами на подзолистых скелетных почвах и слабопокатые присклоновые участки слабонаклонной окраинной части Тункинской котловины с уклоном к югу с сосново-березовыми лесами на подзолистых почвах (14,8 %).

Следует отметить, что в сосново-березовых лесах на слабопокатых присклоновых участках хорошо развит травяной покров из осоки, майника, герани, грушанки, тонконога, мышиного горошка, папоротника, лютика, полевицы и др.

Наиболее пестрый состав урочищ имеет плоское днище Тункинской котловины: 10 типов урочищ (табл. 3).

Из них большие площади занимают плоские участки с заболоченными осоковыми лугами на дерново-глеевых почвах, слабонаклонные участки с березово-сосновыми лесами на подзолистых почвах с хорошо развитым травяным покровом, сложенным осокой, мятликом, мышиным горошком, лесной гераней, красной грушанкой и др.

Геосистемы с очень высокой степенью антропогенной модификации ввиду кардинальной смены инварианта и постоянной антропогенной поддержки не были отнесены к какому-то типу местности и были выделены в отдельную категорию. Всего выделено 2 типа: селитебные ландшафты (0,2 % площади), линейные ландшафты дорог.

3. Морфометрический анализ ландшафтов окрестностей поселка Аршан для оценки эрозионной устойчивости в целях оптимизации рекреационного использования территории

3.1 Создание цифровой модели рельефа (ЦМР)

Одним из существенных преимуществ геоинформационных технологий над обычными «бумажными» картографическими методами исследований является возможность создания пространственных моделей в трёх измерениях. Основными координатами в таких ГИС-моделях помимо широты и долготы служат также данные о высоте. При этом система может оперировать с десятками и сотнями тысяч высотных отметок, а не с единицами и десятками, что было возможно при использовании методов «бумажной» картографии. В связи с доступностью быстрой компьютерной обработки громадных массивов высотных данных становится реально выполнимой задача создания максимально приближенной к действительности цифровой модели рельефа (ЦМР).

На основе ЦМР, в свою очередь, возможно быстрое создание серии тематических карт: углов наклона рельефа, экспозиций склонов, а на их основе и карт эрозионной опасности, геохимической миграции элементов, устойчивости ландшафтов [Хромых В.В., Хромых О.В., 2007].

В качестве информационного обеспечения моделирования рельефа использовались векторные данные двух типов: линейные (оцифрованные горизонтали с топокарт) и точечные (оцифрованные высотные отметки, урезы воды с топокарт, материалы полевых нивелирных съёмок и т. п.).

Эти данные могут быть представлены в виде простой таблицы с тремя столбцами (X, Y, Z-координаты), либо в одном из векторных форматов (DWG, DXF, DGN, MAP, MIF/MID, SHP, GEN, JET).

В последнем случае, как правило, необходимо конвертирование в формат, принимаемый выбранным программным обеспечением для создания ЦМР.

Цифровая модель рельефа окрестностей поселка Аршан создавалась с помощью модуля ArcGIS 3D Analyst методом триангуляции Делоне. При этом в качестве исходных данных использовались оцифрованные с топоосновы горизонтали (всего 336 линий) и высотные отметки, включая урезы воды (всего 207 точек).

В качестве дополнительных данных использовались полигональные и линейные объекты гидросети (всего 286 линий и 79 полигонов), а также контуры озёр с известным урезом воды и линии водоразделов. Объекты гидросети и линии водоразделов использовались при расчёте ЦМР как линии явного перегиба рельефа (рёбра треугольников), а полигоны озёр с известным урезом воды — как плоские поверхности замещения одной высотой. В результате была построена нерегулярная триангуляционная сеть (TIN), состоящая из 187204 треугольника с диапазоном абсолютных высот от 718 до 2 641 м. TIN являет собой компьютерную базу данных (6, 09 Мб) по рельефу окрестностей поселка Аршан, где помимо высот для каждого треугольника сети хранится информация об угле наклона и экспозиции склона.

На основе ЦМР впервые для окрестностей поселка Аршан построена серия крупномасштабных карт ключевых показателей рельефа: гипсометрическая карта, карты крутизны и экспозиций склонов (рис. 10-12), что позволило провести углубленный морфометрический анализ. Для этого полученные карты были конвертированы в растры формата GRID, представляющие собой регулярные сетки с шагом 5 м. В результате стала доступна «алгебра» растровых карт и детальный анализ рельефа по ячейкам 5 х 5 м. Этот анализ показал, что наибольшие площади в долине (38,9 %) занимают участки с абсолютными высотами менее 800 м. В большинстве своём эти участки относятся к плоскому днищу Тункинской котловины.