Geo cheberchinka

1. Исследование полигона «Чеберчинка»
По амплитуде изменения яркости пикселей при движении вдоль изучаемого
отрезка можно судить о степени ландшафтного разнообразия. На одних участках
функция изменения яркости имеет достаточно сглаженный вид, в то время как на
других наблюдаются резкие колебания ее значений.
Изменение яркости отражает конечная разность первого порядка, вычисляемая
как разность значений двух соседних отсчетов функции. Подсчет данного параметра
для каждой последовательной пары значений позволяет получить вектор разностей
соседних элементов. На графике зависимости значений элементов данного
одномерного массива от их порядкового номера можно визуально выделить области,
для которых свойственны резкие колебания яркостей соседних пикселей.
Для этих целей также информативен расчет значений лапласиана (в этом случае
каждый элемент полученной последовательности равен разности среднего значения
яркости соседних пикселей и яркости самого пикселя) и одномерного числового
градиента.
В целях выделения интервалов выраженной неоднородности подстилающей
поверхности имеет смысл взять по модулю значения обозначенных выше
характеристик и провести их сглаживание, используя метод аппроксимации, основная
задача которого заключается в построении приближенной функции, которая, во-
первых, наилучшим образом сглаживает изучаемую зависимость и, во-вторых,
максимально точно отражает ее тенденцию, исключая незакономерные отклонения.
Задача аппроксимации решается в два этапа. Сначала выбирается тип
аппроксимирующей функции, которая наилучшим образом подходит для данного
набора значений. Затем определяются неизвестные параметры выбранной функции,
для которых приближение к заданной функции оказывается наилучшим.
В качестве аппроксимирующей функции в случае анализа последовательности
яркостей целесообразно использовать полиномиальную функцию вида y = a0 + a1x
+…+ aixi +…+ anxn, где ai – константы, а n – степень полинома. Этот выбор
обосновывается наличием нескольких интервалов закономерного возрастания и
убывания яркости на данном отрезке, причем степень полинома выбирается именно
исходя из количества данных интервалов. Аппроксимирующая функция имеет

2. интервалы возрастания и убывания, точки максимума и минимума (экстремумы),
интервалы выпуклости и вогнутости.
При анализе степени ландшафтной неоднородности необходимо смотреть,
превышает ли на данном участке полученная аппроксимированная
последовательность определенное пороговое значение. Если это так, то можно
считать, что данная часть отрезка обладает выраженной неоднородностью по
отношению к более сглаженным участкам. Среднее значение характеризующих
последовательностей можно принять в качестве порогового.
В качестве полигона для апробации методики синтетического ландшафтного
картографирования использовалась система эталонных полигонов для
дешифрирования космических снимков, в том числе бассейн р. Чеберчинка (левый
приток Суры), расположенный в северной лесостепи Приволжской возвышенности.
Географические координаты центральной части полигона 54○
26ʹ с. ш., 45○
21ʹ в. д.
Полигон «Чеберчинка»
Своеобразие развития лесостепных ландшафтов эрозионно-денудационных
равнин полигона связано с активными тектоническими инверсиями в неоген-

3. четвертичное время. Останцово-водораздельные массивы на дугообразном
водоразделе Суры и Алатыря имеют максимальные абсолютные высоты на
территории Мордовии – 280–320 м. Глубина эрозионного вреза достигает 100–120 м.
Минимальные абсолютные высоты в устьевой части Чеберчинки 98 м. Густота
линейных эрозионных форм на отдельных участках превышает 1 км/км2
. Склоны и
долины рек имеют асимметричное строение. Склоны западной и южной экспозиций
крутые, а восточной и северной – пологие. В долине Чеберчинки фрагментарно
выражена первая надпойменная терраса. В низовьях она имеет ширину до 1 км, вверх
по течению ширина уменьшается. Высота террасы 3–5 м над уровнем поймы. По
линии профиля максимальная отметка 278 м, минимальная – 131 м, средняя – 174 м.
Приводораздельные пространства сложены палеогеновыми опоками с
прослоями (до 0,4 м) диатомитов, трепелов и глин. Склоны слагаются карбонатными
породами туронского, сантонского, кампанского и маастрихтского ярусов.
Геологический разрез представлен мергелями желтовато- и зеленовато-серыми,
мелоподобными, плотными, глинистыми, трещиноватыми, с ржавыми разводами и
писчим мелом белого, желтовато-серого цвета, трещиноватым. К нижней части
карбонатной толщи приурочены прослои песчаников и песков зеленовато-серых,
глауконитовых, мелкозернистых, известковистых, с включениями светло-коричневых
галек фосфоритов. На нижних участках склонов они перекрыты маломощными (до 2–5
м) четвертичными образованиями, которые представлены суглинками, на крутых
склонах – щебнем местных пород, преимущественно опок, опоковидных песчаников,
мела, мергеля.
Литологический состав современного аллювия поймы Чеберчинки отличается
пестротой: разрез начинается песками кварцевыми, в различной степени глинистыми,
разнозернистыми, с включениями гравия и галек из местных осадочных пород и
кварца, вверх по разрезу пески постепенно сменяются алевритами и суглинками
иловатыми, которые замещаются по простиранию глинами.
Особенности литогенной основы обусловливают значительное разнообразие
гидрогеологических условий. Воды палеогеновых отложений имеют спорадическое
распространение и отмечаются на глубине до 40 м. Мощность обводненной толщи
верхнемелового комплекса колеблется от 9,5 до 40 м. Водообильность
обусловливается мощностью водосодержащей толщи, пористостью и степенью

4. трещиноватости водосодержащих пород. Воды преимущественно гидрокарбонатные,
кальциево-магниевые, слабоминерализованные (от 0,07 до 0,3 г/дм3
). Питание
комплекса осуществляется за счет инфильтрации атмосферных осадков. Воды
комплекса дренируются сетью глубоко врезанных речных долин, балок и оврагов и
большим количеством родников, пластовых выходов, мочажин.
В структуре почвенного покрова преобладают серые лесные почвы, которые на
останцово-водораздельных массивах представлены родом неполноразвитых (слабо-,
средне- и сильнощебнистых) серых лесных почв. На нижних участках склонов (в
центральных частях речных бассейнов) распространены оподзоленные и
выщелоченные черноземы.
Состав лесных массивов этой группы природных комплексов отличается
значительным разнообразием. Кроме дубовых лесов, значительна площадь липняков,
ясенников. В виде вторичных лесов встречаются осинники, реже березняки, структура
которых близка к коренным лесам. На участках с пастбищным использованием
травянистый покров сильно изрежен и представлен дерновинками типчака, тонконога
степного; типичны участки с разрушенным почвенным покровом, с выходами щебня
опок и мергелей.
Анализ космических снимков показывает, что взаимодействие
гидроклиматических условий и литогенной основы определяет обособление в
пределах ландшафтного профиля в бассейне р. Чеберчинка лесных и лугово-степных
геокомплексов.

5. Чеберчинский полигон: K1al – альбский ярус нижнего мела – глины, алевролиты,
пески, песчаники; K2t–st – туронский, коньякский и сантонский ярусы верхнего мела –
мергели, мел, глины, песчаники, опоки; Р1sz – сызранская свита палеогена – опоки,
пески, песчаники, алевриты, диатомиты, трепела. 1 – 5 – географические урочища
(легенда в тексте)
В зависимости от характера литогенной основы формируется следующая
система геокомплексов.
1 – останцово-водораздельные массивы, сложенные элювием кремнисто-
карбонатных пород со светло-серыми и серыми лесными щебнистыми почвами под
широколиственными лесами, выборочно распаханные. Геокомплексы имеют
сравнительно простую морфологию и легко опознаются на снимках по крупным
эрозионным останцам, расчлененным узкими и глубокими эрозионными формами
рельефа. Для плоских вершин с фрагментами олигоценовой поверхности
выравнивания характерны высокие показатели яркости, особенно на участках выхода
коренных отложений на дневную поверхность (крутых склонах останцово-

6. водораздельных массивов, эрозионных бороздах). Широколиственные леса
дешифрируются по темному тону, нечеткой микрозернистой структуре рисунка, на
вырубках тон фотоизображения более светлый.
2 – пологоволнистые средние участки склонов, сложенные маломощными
элювиально-делювиальными суглинками, подстилаемыми карбонатными породами
верхнего мела с темно-серыми лесными почвами, оподзоленными и карбонатными
черноземами под широколиственными лесами, преимущественно распаханные.
Геокомплексы дешифрируются по общему уменьшению яркости мозаичного
ландшафтного рисунка, формирующегося под влиянием неоднородности мощности
делювиальных суглинков, сочетающейся с выходами на дневную поверхность
светлоокрашенных карбонатных пород. Широколиственные леса, как правило, более
остепненные, имеют ограниченное распространение.
3 – пологонаклонные и крутые склоны преимущественно южных и западных
экспозиций, сложенные карбонатными породами, перекрываемыми маломощными
суглинками с серыми лесными в различной степени смытыми почвами. Характерные
черты ландшафтного рисунка формируются сильноразветвленной эрозионной сетью,
обусловливающей склоновую микрозональность на фациальном уровне и локальное
проявление оползневых процессов, небольшими массивами лесов и кустарниковых
зарослей, в совокупности определяющих значительное варьирование яркости
фотоизображения.
4 – нижние придолинные склоны, сложенные делювиальными суглинками с
выщелоченными и луговыми черноземами под луговыми степями, значительно
распаханные. Для геокомплексов характерен наиболее темный тон изображения.
Балки и долины малых рек корытообразные. Распространены неглубокие западины с
неглубоким залеганием подземных вод и доминированием гигрофитной
растительности. Они изображаются в виде очень темных пятен, обычно округлой
формы. ПТК практически полностью распаханы. Естественная луговая растительность
сохранилась на склонах балок и дешифрируется по светло-серому тону
фотоизображения.
5 – пойменные геокомплексы обособляются по характерной форме речных
долин и по рисунку фотоизображения, опознаются по характерному рисунку
элементов строения поймы – русло, старичные понижения.

7. На основании анализа последовательностей конечных разностей первого
порядка, градиента и лапласиана были выделены интервалы повышенного
ландшафтного разнообразия. Исследования проводились в рамках 1, 2 и 3-го
спектральных диапазонов.
Выделение неоднородных участков на основании анализа последовательностей
конечных разностей, градиента и лапласиана. 1-й спектральный диапазон
Высокий линейный коэффициент корреляции, близкий к единице, свойствен для
каждой пары характеризующих последовательностей. Это показывает, что три
используемых метода дают схожий результат при применении их в рамках трех
спектральных диапазонов и позволяют выделить сходные результаты по оценке
ландшафтного разнообразия.
Анализ свидетельствует, что ландшафтное разнообразие на локальном уровне
зависит от особенностей литогенной основы и типа антропогенного воздействия.
Наиболее высокие значения показатель приобретает в контрастных зонах границ
лесных массивов и сельскохозяйственных земель на останцово-водораздельных

8. массивах, крутых склонах с выходами карбонатных горных пород на дневную
поверхность, селитебных ландшафтах.
Эффективное развитие современного ландшафтоведения сопряжено с
совершенствованием методологии и методики синтетического ландшафтного
картографирования, основанного на использовании программных средств ГИС и
многозональных космических снимков. Для отработки технологий картографирования
необходимо создание системы эталонных полигонов для дешифрирования материалов
дистанционного зондирования Земли, которые призваны обеспечить объективность
выделения иерархической системы природных территориальных комплексов,
ландшафтного разнообразия.