ИCСЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ДИФФЕРЕНЦИАЦИИ АНТРОПОГЕННЫХ ЛАНДШАФТНЫХ КОМПЛЕКСОВ НА ОСНОВЕ ДАННЫХ ДИСТАНЦИОННЫХ НАБЛЮДЕНИЙ И ГЕОГРАФИЧЕСКИХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ (ГИС) (НА ПРИМЕРЕ СЕВЕРО-ВОСТОЧНОГО СКЛОНА БОЛЬШОГО КАВКАЗА)

АННОТАЦИЯ

Изучение антропогенных комплексов является одной из важных проблем ландшафтоведения. Не случайно динамика и прогнозирование антропогенных ландшафтов стали одной из важных задач в области охраны природы и рационального размещения и правильного управления сельскохозяйственными территориями. Антропогенные комплексы северо- восточного склона Большого Кавказа сформировались под воздействием сложных историко-экономических факторов. В отличии от других регионов Азербайджанской Республики, современные антропогенные ландшафты региона обладают своеобразными дифференционными особенностями. Эти особенности важны для систематического исследования на основе ГИС и космических снимков имеющие научно-практическую значимость для картографирования. Для определения плотности размещения селитебных комплексов в пределах каждого высотного пояса (уровня) исследуемой территории, нами был предложен коэффициент К_{селитеб}. На основе анализа космических изображений Landsat 8 и Географических Информационных Систем, было выявлено что на гипсометрических уровнях -28 -500 м, 500-1000 м, 1000-2000 м, 1500-2500 м, 2500-4466 м дифференциация селитебных комплексов составляет 54,5%; 36,2%; 8,1%;1,2 и 0%. На этом же уровне площадь распределения посевных агроландшафтов составляет 71%; 23,6%; 3,4%; 2% и 0 %.

ABSTRACT

The study of anthropogenic complexes is one of the important problems of landscape science. It is no coincidence that the dynamics and forecasting of anthropogenic landscapes have become one of the important tasks in the field of nature protection and the rational distribution and proper management of agricultural territories. The anthropogenic complexes of the northeastern slope of the Greater Caucasus were formed under the influence of complex historical and economic factors. Unlike other regions of the Republic of Azerbaijan, modern anthropogenic landscapes of the region have their own distinctive features. These features are important for systematic research based on GIS and satellite images, which have scientific and practical significance for mapping. To determine the density of residential complexes within each altitudinal belt (level) of the study area, we proposed the K_seliteb coefficient. Based on the analysis of Landsat 8 satellite images and Geographic Information Systems, it was found that at hypsometric levels -28 -500 m, 500-1000 m, 1000-2000 m, 1500-2500 m, 2500-4466 m, the differentiation of residential complexes is 54.5 %; 36.2%; 8.1%; 1.2 and 0%. At the same level, the distribution area of sown agricultural landscapes is 71%; 23.6%; 3.4%; 2% and 0%.

Ключевые слова: антропогенные ландшафты, космические снимки, Географические Информационные Системы (ГИС), ландшафтная дифференциация.

Keywords: anthropogenic landscapes, space images, Geographic Information Systems (GIS), landscape differentiation.

Введение. Антропогенные ландшафты, охраняемые природно- территориальные комплексы измененные под воздействием человека [19]. В зависимости от частичной хозяйственной деятельности, ландшафты представляются как природные комплексы [6]. Антропогенные ландшафты представляет собой генетический ряд природно-локальных систем, снова сформировавшихся, подверженные изменениям природные комплексы [16].

В настоящее время антропогенные ландшафты в малой или большей степени встречаются во всех географических поясах. Каждая физико-географическая зона относится к спектрам антропогенных ландшафтных спектров [6]. Группировкой и формированием антропогенных ландшафтов занимались такие специалисты как Ю.Г.Саушкин [20] , Д.В.Богданов [9], С.В. Калесников [14], В.И.Прокаев [18], А.М. Рябчиков [19], Ф.Н.Мильков [16], А.Г.Исаченко [12,13], Н.И. Ахтырцева [7], В.С. Жекулин [11] и др., периодичностью формирования антропогенных ландшафтов занимались Л.И. Куракова [15], методами исследования антропогенных ландшафтов В.М. Чупахин [21], исследованием геофизических особенностей природно-антропогенных комплексов Д.Л.Беручашвили [8] .

Цель и состояние работы. Системное изучение современных антропогенных Азербайджанской Республики началось в 70-80 гг ХХ века. В этой сфере важные заслуги принадлежат таким исследователям как Б.А. Будагов [10], Я.А. Гарибов [1,2], М.А. Мусеибов [17], М.А. Сулейманов [6], Н.С.Исмаилова [3], Р.Р. Садуллаев [4,5]. Для исследования и картирования антропогенных ландшафтов в глобальном масштабе, наиболее подходящим является разделение территории по степени использования (шесть основных групп) предложенное А.Г.Исаченко и А.М. Рябчиковым [12,19].

В процессе антропогенизации морфологические единицы природного ландшафта подвергаются намного сильному изменению. В зависимости от степени хозяйственной деятельности различают измененные (слабые, поддержанные и полностью измененные) и условно измененные ландшафты [12,13,16], и предложены классификация антропогенных ландшафтов по классам. (сельскохозяйственные, селитебные, промышленные, водные, лесные и дорожные). Учитывая региональные особенности Азербайджанской Республики и направление антропогенных факторов, природные ландшафты по степени антропогенизации подразделяются на 5 групп: 1) практически неизмененные 2) слабо антропогеннизированные 3) средне антропогенизированные 4) резко антропогенизированные 5) полносью подверженные трансформации. [2]. В результате системного исследования на основе ГИС и космических снимков северо-восточного склона Большого Кавказа, было выявлено 3 значимые особенности дифференциации современных антропогенных ландшафтов: 1) полностью измененные природные комплексы равнин и предгорных наклонных равнин 2) измененные природные комплексы среднегорий 3) природные комплексы сохранившыие свое первичное состояние (практически неизмененные).

Методология исследования. Природные ландшафты северо-восточного склона Большего Кавказа были заменены различными антропогенными комплексами. В последние годы данный регион был проанализирован и на основе ГИС технологий и космических снимков было проведено картирование. Для выявления зависимости антропогенных ландшафтов северо-восточного склона Большого Кавказа от рельефа и морфометрических показателей использовались показатели “Digital Elevation Model” (DEM). 

Приобретенные выводы и их разъяснение. В этих целях с помощью программы ArcMap в последовательности Spatial analyst tools®reclass®slice®natural breaks территория была поделена на 5 гипсометрических уровней (-28 -500 м, 500-1000 м, 1000-2000 м, 1500-2500 м, 2500-4466 м). (Таблица 1). Некоторые важные признаки вертикальной дифференциации (Рис.1) антропогенных комплексов, основанных на анализе составленных современных гипсометрических карт.

a)                                                                          б)

Рисунок 1. Гипсометрические уровни сечеро-вочтоного склона Большого Кавказа составленные на основе ГИС: a) на основе Цифровой Модели Рельефа (ЦМР), б) по космическим снимкам

Таблица 1.

Современные структурно-функциональные особенности антропогенных ландшафтов разделенных по высотным поясам на основе Цифровой Модели Рельефа (ЦМР)

Особенности освоения ландшафтных контуров различных геометрических форм (округлой, рассеянной, сетчатой) отражают интенсивность антропогенного воздействия. Интенсивно используемые аллювиальные, алювиально – пролювиальные, агроирригационные ландшафты, сформировавшиеся на прибрежных полупустынях присущи Самур-Девечинской низменности, наклонные, предгорные, агроирригационные комплексы представляющие садовые плантации присущи Гусарской наклонной равнине. Горные сухостепи и аридно-засушливые зимние пастбища распространены на расчлененных низкогорьях, и серо-коричневых почвах плато Хызынского и Сиязанского районов. К ним относятся небольшие ареалы богарного земледелия, орошаемые агроландшафты, виноградные плантации, сенокосы [1, 2].

Селитебные комплексы северо-восточного склона Большого Кавказа, являются в основном рассеянными и сетчатыми ареалами, представленными в виде ландшафтных единиц. К ним относятся округлые, круглые, цепные, рассеянные и др. конфигурации. Доля селитебных комплексов среди ландшафтов Джейранчеля и Гобустана составляет 1,5% [2], на Самур-Девечинской низменности 11,2 % (22 810 га).

На основе ГИС и дешифрирования космических снимков относящихся к спутнику Landsat 7, общая площадь селитебных комплексов составляет 47229 га (6,7%). Определяя зависимость закономерностей ландшафтной дифференциации на основе ГИС и Цифровой модели рельефа (ЦМР), регион был поделен на гипсометрические интервалы (Рисунок 2). Для определения плотности размещения селитебных комплексов для каждого высотного пояса исследуемой территории нами была предложена формула.

K_{селитеб} =                                                                          (1)

Здесь : K_{селитеь}-  селитебные ландшафты, плотность

СК- территория селитебных комплексов

ВК –территория высотных поясов

Рисунок 2. Дифференциация селитебных комплексов по высотным поясам

На основе предложенной формуле (1), были предложены особенности дифференциации селитебных комплексов по гипсометрическому интервалу -28 -500 м, 500-1000 м, 1000-2000 м, 1500-2500 м və 2500-4466 м (Таблица 2)

Таблица 2.

Особенности дифференциации селитебных комплексов по высотным поясам

С помощью космических снимков на основе анализа ГИС северо – восточного склона Большого Кавказа и исследований формулы (1), были выявлены нижеперечисленные признаки дифференциации селитебных комплексов:

Первый восотный пояс: охватывает равнинно-низменные территории от - 28 – 500 м занимающие 257512 га территории (37,7 % региона). Селитебные комплексы данного пояса составляют 10% (25782 га). 54,5% всех селитебных комплексов региона приходится на данный пояс, и доказывает то, что Самур-Девечинская низменность и все близ лежащие равнинные и предгорные территории подверженные антропогенной нагрузке.

На равнинно-низменных территориях селитебные комплексы отличаются от других количеством и ареалами, и имеют как рассеянную , так и округлую конфигурацию. Эти равнины и низменности относящиеся в высотным поясам, еще с древних времен являются освоенными ареалами, и обладают очень выгодным климатическими и рельефными условиями.

Второй высотный пояс занимает наклонные равнины расположенные на высоте 500-1000 м и занимает га ( 24,7% региона). Селитебные комплексы здесь занимают 17131 га  (10%)  что занимает 36,2% селитебных комплексов всего региона. Обладающие выгоднымы агроклиматическими условиями, многие значимые населенные пункту такие как (Губа, Гусар и др.) расположены в данной зоне.

Третий высотный пояс занимает предгорные территории от 1000-2000 м, площадью 131223 га. Плотность селитебных комплексов данного высотного пояса составляет 2,9 % (3809 га). 8,1% Селитебных комплексов северо-восточного склона Большого Кавказа расположены на ступенчатых предгорных территориях.

Четвертый высотный пояс занимает высоты 2000-2500 м площадью 84 244 га, из них 547 га селитебных комплексов сосредоточено  на высоте (0,6%), что составляет 1,2% селитебных комплексов региона.

Пятый высотный пояс расположен на высоте 2500-4466 м северо-восточного склона Большого Кавказа, и занимает 51650 га высокогорий (7,4%). Данный пояс отличается своеобразным экстремальным рельефом,и считается неблагоприятным для расселения здесь населения и не обладает селитебными комплексами. Обладающий резким наклоном и интенсивным расчленением рельефа данный пояс используется для альпинизма и горного туризма.

В основном сеть селитебных комплексов состоит из низменностей, наклонных равнин и предгорий. На низменностях до высоты 500 м количество селитебных комплексов составляет 257, наклонных равнин от 500-1000 м количество селитебных комплексов составляет 142, на высоте 1000-2000 м количество населенных пунктов составляет 50. По направлению к среднегориям, в зависимости от условий рельефа и климата, количество деревень резко снижается: до 2000 метров можно столкнуться всего лишь с 20 населенными пунктами.

Анализ проводимый на основе ГИС показывает, что среди административных районов по количеству селитебных комплексов (более 150 населенных пунктов), и по плотности (14,3%) выделяется Хачмазский район. В Гусарах данное число составляет 8,8%, в Губе 5%, а самый низкий показатель количества селитебных комплексов в Сиязанском районе 3,2%-являющийся самым низким для всего района..

Развитие сельского хозяйства в пределах Самур-Девечинской и Гусарчкой наклонной равнины , привело в возникновению агрокомплексов небольших ареалов в таких речных долинах как Гусарчай, Гудиалчай, Гарачай, Вельвеличай обладающие выгодными мелиоративными условиями. (Рисунок 4)

Рисунок 4. Пахотные агроландшафты северо-восточного склона Большого Кавказа

Анализ северо-восточного склона Большого Кавказа проводимый на основе ГИС и космических снимков показывает, что на высоте -28- 1000 м многолетние посевы составляют 98% (40000 га), сенокосы 93% (41351 га), пахотные земли 95, 4% (107900 га). Гипсометрические уровни северо-восточного склона Большого Кавказа до 1000 м составляют 438400 га, из которых 272740 га были освоены с помощью агроландшафтов, приблизительно 10% (43 416 га) данного уровня состоит из селитебных комплексов (Таблица 3).

Таблица 3.

Дифференциация пахотных агроландшафтов северо-восточного склона Большого Кавказа по высотному интервалу

Основу современной антропогенной нагрузки составляют богарные и орошаемые земли, садовые плантации, искусственные лесные массивы, городские агломерации, селитебные комплексы, различные инфраструктуры-дороги,каналы, водохранилища, трубопроводы, элэктрические линии, овраг и др (Рисунок 5). Многочисленные антропогенные модификации северо-восточного склона Большого Кавказа стали причиной чрезмерного расчленения и разделения природных ландшафты на мелкие ареалы. Многочисленные ландшафтные контуры напоминающие геометрические фигуры отражают особенности антропогенного влияния и интенсивности [2].

Рисунок 5. Деградация ландшафта долины Вялвеличай в результате интенсивного антропогенного воздействия (каменные карьеры) [22]

В распределении современных антропогенных ландшафтов северо-восточного склона Большого Кавказа наблюдаются следующие различия: интенсивно используемые, сильно расчлененные аллювиальные, аллювиально-пролювиальные, агроирригационные ландшафты сформировавшиеся на полупустынных прибрежных равнинах (Самур-Девечинская низменность), наклонные, предгорные, овощные и садовые плантационные агроирригационные комплексы (Гусарская наклонная равнина) [1,2]. Слабо антропогенные ландшафты Гусарской наклонной авнины составляют: общая площадь селитебных комплексов 19 000 гa (11,5%), лесных комплексов 50000 гa (30,2 %). Доля агроландшафтов 86 325 га ( 52%), из них 36637 га (22 %) пахотные, 16 916 га (10,2 %) многолетние поссевы.

На основе анализа космических снимков и Географических Информационных Систем, было выявлено что на природно-антропогенной ландшафтной структуре Самур-Девечинской низменности агроландшафты составляют 136100 гa (62%), селитебные комплексы 22 810 гa (11,2 %), слабо используемые в хозяйстве песчанные берега,болота, речные залежи 23 000 га (14,5%).

Выводы

1. Низменно-равнинные территории северо-восточного склона Большого Кавказа сменяются друг другом различными ландшафтными категориями по направлению к Боковому и Большому Водораздельному хребту. Здесь встречаются ландшафтные единицы от трансформированных агороирригационных комплексов предгорных до практически неиспользованных нивально- ледниковых комплексов.
2. Селитебные комплексы северо-восточного склона Большого Кавказа имеют цепную, рассеянную, сетчатые и округлую конфигурации. На основе ГИС и дешифрирования космических снимков по спутнику, было выявлено что общая площадб селитебных комплексов по региону составляет 47 229 га (6,7%).  С повышением высоты уменьшается и площадь селитебных комплексов и влиятние их на окружающие ландшафты. Селитебные комплексы в основном совмещают в себе низменные равнины, наклонные равнины и предгорья. По направлению к среднегорьям и высокогорьям в зависимости от условий климата и рельефа количество селитебных комплексов резко уменьшается.
3. Составленные карты (Карты 1; 2 и 4) показывают, что по высотным поясам наибольшая плотность населения наблюдается на низменностях и предгорьях в пределах высоты -28-1000 м, а минимальная плотность населения наблюдается в наиболее высоких территория в пределах 1000-2000 м и более. Расселение населения выше 2000 м и выше носит или временный и сезонный характер.
4. Анализ северо-восточного склона Большого Кавказа проводимый на основе ГИС и космических снимков показывает, что на высоте -28- 1000 м многолетние посевы составляют 98% (40000 га), сенокосы 93% (41351 га), пахотные земли 95, 4% (107900 га). Гипсометрические уровни северо-восточного склона Большого Кавказа до 1000 м составляют 438400 га, из которых 272740 га были освоены с помощью агроландшафтов. Приблизительно 10% (43 416 га) данного уровня состоит из селитебных комплексов..
5. На основе анализа космических снимков и Географических Информационных Систем, было выявлено что на природно-антропогенной ландшафтной структуре Самур-Девечинской низменности агроландшафты составляют 136100 гa (62%), селитебные комплексы 22 810 гa (11,2 %), слабо используемые в хозяйстве песчанные берега,болота, речные залежи 23 000 га (14,5%).

Список литературы:

1. Qəribov Y. Ə. Azərbaycan Respublikasının müasir landşaftlarının antropogen transformasiyası. Bakı, “Mars Print ” NRF, 2011, 299 s.
2. Qəribov Y.Ə. Azərbaycan Respublikasının təbii landşaftlarının optimallaşdırılması. Bakı, AzTU mətbəəsi-2012, 216 s.
3. İsmayılova N.S. Qusar maili düzənliyinin və Samur-Dəvəçi ovalığının aqroirriqasiya landşaftları və onların ekoloji problemləri / Nam.diss. avtor.tı, Bakı, 2008, 25 s.
4. Sədullayev R.R. Coğrafi İnformasiya Sistemlərinin (CİS) tətbiqi və kosmik şəkillər əsasında seliteb komplekslərin differensiasiya xüsusiyyətlərinin tədqiqi (Böyük Qafqazin şimal-şərq yamacı timsalında),   II Beynəlxalq Elm və Texnologiya Konfransı, Bakı Mühəndislər Universiteti, Bakı, 2021
5. Sədullayev R.R “Müasir landşaftların transformasiyası və dinamikasının Coğrafi informasiya Sistemləri (CIS) əsasında tədqiqi (Böyük Qafqazin şimal-şərq yamacı timsalında)” ХІV Международной Научно-Практической Конференции «Global Science And Innovations 2021: Central Asia», Нур-Султан (Астана), Казахстан, 2021
6. Süleymanov M.Ə., Əliyeva İ.S. Landşaftşünaslığın əsasları, dərslik /Bakı: Bakı Universiteti, 2008, 400 s.
7. Ахтырцева Н.И. О классификации антропогенных ландшафтов // Вопросы географии. 1977. - Вып. 106. - С. 53-57.
8. Беручашвили Н.Л. Геофизика ландшафта: Учеб пособие. – М.: Высш. шк., 1990. – 287 с
9. Богданов Д.В. Культурные ландшафты долин северо-западного Памира и возможности их преобразования/ В кн.: Вопросы географии. Сб. 24. М., 1951.
10. Будагов Б.А, Гарибов Я.А. Влияние антропогенных факторов на формирование ландшафтов Азербайджана // Доклады АН Азерб. ССР, 1980, №12, с.62-66.
11. Жекулин В.С. К вопросу о методике изучения структуры ландшафтов в целях типологии/ В кн.: Географический сборник. Вып. 6. Львов, 1961.
12. Исаченко А.Г. Основы ландшафтоведения и физико-географическое районирование. М., 1965.
13. Исаченко А.Г. Прикладное ландшафтоведение. Ч. 1. Л., 1976.
14. Калесник С.В. Основы общего землеведения / С.В. Калесник. — М., 1955.-446 с.
15. Куракова Л.И. Антропогенные ландшафты. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1976. –216 с
16. Мильков Ф.Н. Антропогенное ландшафтоведение, предмет изучения и современное состояние/ В кн.: Вопросы географии. Сб. 106. М., 1977.
17. Мусеибов М.А. Ландшафты Азербайджанской Республики. Баку, изд. БГУ, 2011, 138с
18. Прокаев В.И. Учет антропогенной дифференциации природных условий про физико-географическом районировании / В.И. Прокаев // Вестн. Моск. ун-та, 1965. № 5. - С. 47-54.
19. Рябчиков А.М. Структура и динамика геосферы, её естественное развитие и изменение человеком. М., 1972.
20. Саушкин Ю.Г. Культурный ландшафт. Вопросы географии. М.: Мысль, 1946. - сб. 1.
21. Чупахин В.М. Основы ландшафтоведения. М.: Агропромиздат, 1987.169 с.
22. http://earthexplorer.usgs.gov