4. Методические приемы построения системно-морфологической карты по топографической карте

Построение системно-морфологических карт по топографическим выполняется на основе визуальной и полуинструментальной оценки заложений между горизонталями.

Гребневые и килевые линии образуют так называемый «каркас» рельефа. Их выделение имеет первостепенное значение. Как уже отмечалось, гребневые линии являются геометрическими местами точек с максимальными высотами, а килевые – с минимальными.

Наиболее распространены гребневые и килевые линии, расположенные вдоль коррелируемых форм рельефа (рис. 8 а, б) [2]. Их трассирование аналогично прослеживанию водоразделов, тальвегов долин, осей хребтов и т.д. В этих случаях выделение СЛ не вызывает затруднений. Исключение составляют слабо вытянутые округлые формы, описываемые плавными дугообразными линиями. В этом случае требуется применить простейший прием отыскания оси параболы (рис. 8 б).

На центриклинальных и переклинальных окончаниях форм, описываемых дугами концентрических окружностей, гребневые и килевые линии не проводятся (рис. 8 в), поперечные гребневые и килевые линии встречаются реже и трассируются менее уверенно (рис. 8 г) [2].

Особым является случай, когда уклон вдоль трассируемой гребневой или килевой линии становится больше, чем уклон в поперечном к ней направлении. На рис. 8 б в точке М₄ уклон продольного профиля равен уклону поперечного профиля, что на топографической карте отражается равенством отрезков А₄М₄=М₄В₄=М₄М₅. В точках М₁, М₂, М₃ уклон продольного профиля меньше уклона поперечного профиля, то есть М₁А₁>М₁М₂, М₂В₂>М₂М₃, М₃В₃>М₃М₄. Анизотропия для подобных участков

Рис. 8. Трассирование гребневых и килевых линий.

с более крутым поперечным и менее крутым продольным профилем может быть названа положительной и рассчитана по следующей формуле[7]:

, (1)

где K_АН – коэффициент анизотропии;

– модуль уклона поперечного профиля;

– модуль уклона продольного профиля.

В точках М₅, М₆, М₇ продольный профиль круче поперечного. Анизотропия для таких участков будет отрицательной. Изменение коэффициента анизотропии вдоль гребневых и килевых линий от 1 до -1 означает уменьшение корреляции между отличительными точками. Положительная анизотропия устанавливается на фрагментах СЛ, фиксирующих четко обособленные, орографически явно выраженные и часто замкнутые формы ЗП. Отрицательная анизотропия характерна для тех участков СЛ, которые фиксируют обычно незамкнутые, во многих случаях орографически явно невыраженные формы, осложняющие более крупный по масштабам склон [66].

Таким образом разграничиваются гребневые и килевые поверхностеобразующие (основные при K_АН > 1) и осложняющие ЭП, или дополнительные (при K_АН < 1) линии [7].

Опыт показывает, что таким образом достаточно строго и однозначно могут быть проведены как основные, так и дополнительные килевые линии. Основные гребневые линии, соответствующие осям водоразделов, также проводятся достаточно четко.

Трудности возникают, например, при необходимости разграничить гребневую линию с плавным поперечным профилем и вытянутой линейно-столовой возвышенностью (плато). Для разграничения двух указанных случаев применяется следующий критерий: если расстояние от предполагаемой линии до близлежащей горизонтали больше, чем в 3 раза заложения между двумя ближайшими горизонталями, то такой элемент рельефа описывается линией выпуклых перегибов и представляет собой поверхность Р₅⁺ . В противном случае проводится гребневая линия.

Еще больше затруднений возникает при трассировании дополнительных гребневых линий. Теоретически каждый изгиб горизонтали может считаться отличительной точкой, принадлежащей гребневой или килевой линии. Однако часто горизонтали замыкаются достаточно плавно, и тогда дополнительные гребневые линии не проводятся. Однозначного критерия, по которому можно было бы определить, в каких случаях следует проводить гребневую линию, не существует. Решение данного вопроса целиком зависит от исполнителя. Как правило, если речь идет о горном рельефе, дополнительные гребневые линии проводятся чаще, на равнинах – реже. Очевидно, что реальный облик ЗП может значительно отличаться от сложившихся стереотипов.

Что касается линий выпуклых и вогнутых перегибов, то их проведение не вызывает особых затруднений, если они занимают неизменное гипсометрическое положение. В этих случаях они проводятся прямо по соответствующей горизонтали (рис. 9 а), что далеко не всегда соответствует действительности.

Рис.9. Трассирование линий выпуклого и вогнутого перегибов.

Горизонталь - это воображаемая линия, соответствующая определенной высоте, а бровка и тыловой шов – это реально существующие в природе элементы, часто не привязанные к высотам. Считается, что для строгого и однозначного проведения линий выпуклых и вогнутых перегибов необходимо как минимум четыре горизонтали, поскольку только при таком их количестве становится возможным проследить изменение уклона поверхности. При этом визуально или с помощью линейки оценивается заложение между соседними горизонталями. Если оно отличается больше, чем в два раза, проводится соответствующая СЛ.

Ситуация значительно усложняется, если линии выпуклых и вогнутых перегибов “секут” горизонтали (рис. 9 б). Это может происходить, например, при отображении бровок оврагов, бровок и тыловых швов наклонных террас и т.д. В этом случае рекомендуется строить профиль или прибегать к топографическим картам более крупного масштаба.

Морфоизографы, как указывалось выше, представляют собой линии плановой корреляции точек с нулевыми значениями горизонтальной кривизны. При переходе через них сменяют друг друга выпуклые, вогнутые и прямолинейные в плане участки ЗП. Для определения границ этих участков (то есть местоположения морфоизограф) мысленно следует провести касательные к ЗП. В пределах выдержанных по простиранию (горизонтальных в плане) склонов касательные будут совпадать со склоном, лежать в его плоскости. При переходе к выпуклым участкам касательные будут отклоняться от склонов и продолжаться в воздухе или в воде. На вогнутых в плане участках они, напротив, уйдут вглубь в литогенную основу ландшафта (рис. 10 а).

Рис.10. Трассирование морфоизограф.

Морфоизографы широко используются в почвоведении [15]. С помощью метода пластики рельефа (который сводится к выделению морфоизограф) ограничивают почвенные ареалы, приуроченные к различным формам ЗП. Морфоизографы часто служат ограничениями конусов выноса, долин временных водотоков (рис. 10 б).

Морфоизографы по топографическим картам трассируются четко и уверенно. В этой связи интересно отметить, что на местности морфоизографа является наименее уловимой и сложно трассируемой линией.

Трассирование СЛ и расстановка ХТ обеспечивают выделение ЭП. Опыт показывает, что форма поперечного профиля ЭП достаточно уверенно читается до масштаба 1:100000. Начиная с масштаба 1:100000 и мельче форму поперечного профиля проследить практически невозможно.

На системно-морфологических картах предлагается отображать все элементы морфологической системы, а также береговые линии в соответствии с легендой (рис. 7). При этом рекомендуется придерживаться следующей последовательности операций.

В первую очередь, как наиболее четко и однозначно дешифрируемые объекты, следует отображаются береговые линии океанов, морей, озер, водохранилищ (рис.11). Береговые линии рек отображаются в том случае, если ширина реки выражается в масштабе создаваемой системно-морфологической карты.

Так, например, на топографических картах масштаба 1:25000 в одну линию показываются реки шириной менее 5 м, в две линии с расстоянием между линиями 0,3 мм – реки шириной от 5 до 15 м, в две линии с сохранением действительной ширины в масштабе карты – реки шириной более 15 м [16]. На топографических картах масштаба 1:50000 в одну линию показываются реки шириной менее 5 м, в две линии с промежутком между линиями 0,3 мм – реки шириной от 5 до 30 м, в две линии с сохранением действительной ширины в масштабе карты – реки шириной более 30 м [16].

Береговые линии

Основные (поверхностеобразующие) килевые линии L 2

Вершины положительных и отрицательных ундуляций килевых линий C2-, C2+

Дополнительные (неповерхностеобразующие) килевые линии L (2)

Основные (поверхностеобразующие) гребневые линии L1

Вершины положительных и отрицательных ундуляций гребневых линий C1-, C1+

Дополнительные (неповерхностеобразующие) гребневые линии L(1)

Вершины положительных и отрицательных форм земной поверхности C 0-, C0+

Линии выпуклых и вогнутых перегибов L 5, L6

Морфоизографа L7

Элементарные поверхности

Рис. 11. Последовательность выделения элементов на системно-морфологической карте.

По аналогии с топографическими картами, на системно-морфологических картах масштаба 1:25000 предлагается отображать береговую линию рек при их ширине более 15 м, а на геоморфологических моделях масштаба 1:50000 – береговую линию рек шириной более 30 м. Для карт других масштабов эти размеры будут выбираться аналогичным образом.

Береговая линия озер и других площадных объектов гидрографии также показывается на системно-геоморфологических картах в том случае, если эти объекты выражаются в масштабе карты. При этом, в соответствии с [16], озера и водохранилища показываются на топографических картах масштабов 1:25000 и 1:50000 в том случае, если их площадь в масштабе карты составляет 1 мм² и более.

На системно-морфологических картах береговую линию площадных объектов гидрографии предлагается отображать аналогично тому, как она показывается на топографических картах соответствующего масштаба.

После береговых линий на создаваемых системно-морфологических картах предлагается отображать килевые линии. Сначала основные (поверхностеобразующие) L₂, а затем дополнительные (неповерхностеобразующие) килевые линии L₍₂₎. Килевыми линиями отображаются также реки, которые не выражаются в масштабе карты. Параллельно с нанесением основных килевых линий обозначают вершины их положительных и отрицательных ундуляций C₂^-, C₂⁺ .

При этом должны быть правильно отражены характер и степень расчлененности рельефа, а также порядки сочленяющихся долин. Основные килевые линии не могут просто обрываться, они должны быть ограничены каким-либо структурным элементом рельефа ЗП. Дополнительные килевые линии могут не иметь точек пересечения или сочленения с другими структурными элементами рельефа. К таким линиям относятся, например, долины временных водотоков, не имеющие устьев и т.д

Особое внимание следует обратить на отображение оврагов. С геоморфологических позиций, овраг представляет собой систему, ограниченную линиями выпуклых перегибов сверху и килевой линией снизу. На практике не всегда возможно отобразить в масштабе картографирования все элементы оврага. Поэтому предлагается по аналогии с топографическими картами овраги шириной менее 3 мм в масштабе модели показывать только килевой линией, а при ширине более 3 мм добавлять бровку оврага, т.е. линии выпуклых перегибов. Все килевые линии даются без учета профильных характеристик.

Гребневые линии показываются также двух видов: основные (поверхностеобразующие) L₁ и дополнительные (неповерхностеобразующие) L₍₁₎. При этом для основных гребневых линий специальным условным знаком отражается характер поперечного профиля прилегающих поверхностей: выпуклый, вогнутый, прямолинейный.

В первую очередь показываются основные (поверхностеобразующие) гребневые линии, которые проходят, как правило, по осям водоразделов и разграничивают склоны с разной экспозицией. При проведении основных гребневых линий попутно расставляются вершины их положительных и отрицательных ундуляций C₁^-, C₁⁺. Этим линиям согласно легенде (рис. 7) придаются профильные характеристики: плавные, резко выраженные, ломаные.

Затем показываются неповерхностеобразующие гребневые линии, осложняющие более крупные элементы рельефа. Аналогично килевым, основные гребневые линии должны обязательно ограничиваться каким-либо структурным элементом рельефа, а неповерхностеобразующие - нет.

После трассирования всех гребневых и килевых линий рекомендуется нанести вершины, занимающие изолированное положение в пространстве, т.е. вершины положительных и отрицательных изолированных форм C₀⁺, C₀^-. Эти точки показываются с учетом характера поперечного профиля прилегающих поверхностей в соответствии с легендой (рис. 7). Таким образом получается «каркас» рельефа.

На следующем этапе выполняется разделение уже выделенных склонов по относительной крутизне - проводятся линии выпуклых и вогнутых перегибов L₅, L₆. Профильная характеристика нижеприлегающих поверхностей дается согласно легенде: выделяются ЭП с выпуклым, вогнутым и прямолинейным поперечным профилем.

Морфоизографы L₇, служащие для дискретизации ЗП в плане, представлены одним единственным видом линий без каких-либо характеристик. На практике проведение морфоизограф требует некоторого опыта. Например, морфоизографы часто служат ограничением долин временных водотоков, конусов выноса и т.п.

На рис. 12 приведен пример системно-морфологической карты масштаба 10: 000, составленной на участок, принадлежащий музею-заповеднику «Дивногорье» Лискинского района Воронежской области.

Рис. 12. Системно-морфологическая карта музея-заповедника Дивногорье (Воронежская обасть).