к.б.н. Г. Мажитова,
с.н.с. отдела почвоведения
В отделе почвоведения завершена работа над двумя Arc/Info ИС на бассейн р. Уса – почвенной и вечной мерзлоты. Видимо, уже не осталось таких, кто не знает: ГИС – электронные карты с автоматически подключенными к ним базами данных, что позволяет быстро извлекать информацию на нужный контур или точку на карте, а также сортировать, обрабатывать и анализировать эту информацию. Работа выполнялась в рамках двух проектов – поч-венная ГИС по проекту TUNDRA, а мерзлотная – по проекту PERUSA (ИНТАС). Это был первый опыт создания ГИС в отделе. Мы расскажем о почвенной ГИС; для мерзлотной – специальное содержание было разработано д.г.-м.н. Н. Оберманом (Полярноуралгеология), а наша задача была перевести его в ГИС-формат. Цель создания почвенной ГИС в рамках проекта TUNDRA – расчет по ней запасов органического углерода в почвах. Дополнительно по ходу работ возникла необходимость использовать ее в гидрологической модели бассейна Усы для оценки запасов почвенной влаги. Контракт на создание ГИС предусматривал представление материала на английском языке и в международной, а не национальной почвенной классификации (различаются не как небо и земля, но достаточно серьезно, чтобы обеспечить потери информации при переходе от одной к другой). Сначала изготовили базовую топографическую карту, т.е. оцифровали слои рельефа, рек, озер, административных границ. Эту работу делали в отделе экоситемного анализа и гис-технологий (зав. к.б.н. И. Лавриненко). Потом финские партнеры откорректировали карту по космоснимкам, убрав искажения. После этого можно было заняться собственно почвами. Для 2/3 территории существовала опубликованная карта масштаба 1:1000000, остальную часть пришлось "сшивать" из кусочков разных карт, составленных ранее сотрудниками отдела. Карты были различных масштабов, контуры на стыках не совпадали… Мужественно преодолев эти трудности, перешли к корреляции национальной и международной классификаций. Корреляции по типу "один к одному", т.е. простого перевода русских названий на английский язык, не получается. Классификации разной степени подробности. Международная (WRB) менее подробна, она и создана, собственно, как "крыша" для корреляции национальных, но в ней строгие количественные критерии разделения почв, и этих критериев много, что для почвоведов, взращенных в нашей стране, не очень привычно. Американская классификация, по сути дела – вторая международная, была вряд ли применима в нашей ситуации (хотя вопрос обсуждали). Самая детально разработанная и строгая из существующих в мире классификаций почв, она требует большего количества аналитических данных и более детальных полевых описаний разрезов, чем были в нашем распоряжении. К тому же при переводе в новую классификацию часть информации в любом случае теряется, и на фоне этих неизбежных огрублений пользоваться более детальной классификацией, чем исходная, – все равно, что забивать гвозди микроскопом. Например, на русской карте показаны различные подзолы. Работа с аналитической базой данных показывает, что более половины почв, называемых у нас подзолами, не удовлетворяет критериям подзолов в международной классификации. (Это не говорит о том, что одна из классификаций "правильнее" другой, просто в одной введены условные количественные разделители между почвами, а в другой разделители качественные, и потому границы типов и подтипов почв "плавают"). Сложновато в такой ситуации переводить контур карты из одной классификации в другую – вы же не знаете, сколько на нем "международных" подзолов. Показать комбинацию подзолов с камбисолями, не оговаривая процентное соотношение – вряд ли вас поблагодарит тот, кто будет расчитывать запас углерода или другие показатели по такой карте. Тут начинаешь задаваться философскими вопросами об уровне точности карт этого масштаба вообще и о том, что общие классификации почв в любом случае создают не в расчете на оценку запасов углерода. Вспоминаешь слова руководителя работ по составлению государственной почвенной "миллионки" о том, что карта такого масштаба не столько отражает реальное распространение почв на той или иной территории, сколько иллюстрирует почвенно-географическую концепцию, принятую для этой территории. Наконец, утешаешь себя тем, что большинство имеющихся на сегодня оценок запасов почвенного углерода сделаны по картам еще меньшей точности. Как устроена наша ГИС? В ней три полигональных картографических слоя (полигонами на ГИС-языке называются контуры карты) – доминирующие почвы, субдоминирующие почвы и гранулометрический состав/почвообразующая порода. Вы можете просматривать и распечатывать содержание полигонов (их около 600) в цвете, штриховке, представленное значками или текстовыми индексами. Переключение с одного вида показа на другой несложно. Четвертый картографический слой (так называемый точечный) – на нем показано положение разрезов, описанных в поле участниками TUNDRA (около 150). В процессе работы мы пользовались и материалами (опубликованными и архивными) о почвенных разрезах, сделанным в разные годы в пределах бассейна сотрудниками института. Отсутствие в большинстве случаев точной (с координатами) привязки пока не позволило нанести их на карту, что, конечно, противоречит самим основам ГИС-технологий, предусматривающим, что весь существенный материал должен быть географически привязан. Помимо карт, в составе ГИС имеется несколько таблиц, связанных с картами и между собой по типу реляционной базы данных (по ключевым полям). Это, во-первых, так называемый PAT – файл атрибутов полигонов, где для каждого из 600 полигонов приведены периметр и площадь; файл автоматически генерируется программой после составления карты и операции, называемой по-строением топологии. По номеру полигона с PAT-файлом автоматически связан файл почвенного содержания полигонов, где для каждого из них указаны доминирующие и субдоминирующие почвы и гранулометрический состав. Названия почв введены в таблицу буквенными кодами, рекомендованными WRB (World reference base for soil resources) в качестве международного стандарта. Названия классов гранулометрического состава введены цифровыми кодами. Отдельные небольшие таблицы содержат расшифровки кодов. Еще есть таблица со сведениями о поч-венных разрезах и таблица, приводящая значения запасов углерода в поверхностном слое почв и во всей их толще. С названием каждой из показанных на карте 28 почв автоматически связан Word-файл, содержащий подробные описания двух образцовых разрезов такой почвы, для многих почв имеются также фотографии профиля. Всю информацию об интересующем вас почвенном контуре-полигоне, имеющуюся в ГИС, вы можете получить в виде таблички на дисплее, щелкнув на этом полигоне курсором. А с помощью одной из кнопок получаете описания и фотографию доминирующей на полигоне почвы. Для автоматического расчета запасов почвенного углерода в бассейне С. Макаровым написана специальная небольшая программа. Вы можете менять в ней коэффициенты и другие условия и пробовать разные варианты счета. Были выполнены два независимых расчета – один сделали мы по нашей базе данных, второй – финны по данным, полученным в поле. Наша база, составленная в основном В. Казаковым, включала более 300 почвенных разрезов, однако, мы реально использовали лишь 150, соответствующие почвам, представленным в легенде карты. Финны же использовали все 150 разрезов, бывших у них в базе, "притянув за уши" редко встречающиеся почвы к тем или иным картографическим единицам (оба подхода вполне оправданы!). Еще для расчетов по торфяным почвам мы пользовались торфяным кадастром, а они – данными литературы и собственными. Независимые расчеты позволили оценить, в какой мере методика, количество и качество исходных данных влияют на результат. По минеральным почвам результаты получились близкие, по торфяным немного разошлись, в основном из-за того, что данных по объемному весу торфов для построения надежных регрессий не хватало как у них, так и у нас, и местами приходилось слишком смело экстраполировать. В торфяном кадастре тоже больше условно принятых значений объемного веса, чем реально измеренных. Все же принципиальной несовместимости наших расчетов мы не обнаружили, потому теперь решили объединить базы данных и сделать окончательный расчет по объединенной базе. Еще интересно, что экстраполяция точечных данных (upscaling, корректности которого сейчас придается большое значение в связи с необходимостью использовать в глобальных моделях региональные данные, представленные в значительно более крупных масштабах) была сделана нами по почвенной карте, а финнами по карте растительности. Коэффициенты вариации в пределах картографических единиц получились меньше у нас, что говорит о большей корректности использования почвенной карты для расчетов запаса углерода, по крайней мере, в нашем регионе. Между тем, многочисленные оценки запасов, делаемые для всего мира, циркумполярной области или крупных регионов в обзорных масштабах, чаще всего базируются на картах растительности или ландшафтных картах (в силу их большей доступности?). На разных этапах в работах по созданию ГИС участвовали сотрудники и аспиранты нашего Института: С. Денева, И. Забоева, В. Казаков, Е. Лопатин, Г. Мажитова и О. Марковская (отдел почвоведения), И. Лавриненко и С. Макаров (отдел экосистемного анализа и гис-технологий), а также финские коллеги Т. Виртанен и П. Форест. Многие также помогали советом. Сейчас в планах отдела почвоведения создание почвенной ГИС на всю республику.
Логотип -
Начало -
Общие
сведения -
Структура -
Научная деятельность 3607 посещений с 03.04.2001 |