175
Picture 1. Hadoop, parallel, sequential k means.
Literature
1. Кашкин В.Б., Сухинин А.И. Дистанционное зондирование Земли из космоса. Цифровая
обработка изображений: Учебное пособие. – М.: Логос, 2001г. 264 стр.
2. В.В. Сергеев Анализ и обработка изображений, получаемых при наблюдениях земли из космоса//
Стенограмма научного сообщения на совместном семинаре ИСОИ РАН и Института
компьютерных исследований СГАУ 18 апреля 2006 года.
3. Р. Миллер, Л. Боксер. Последовательные и параллельные алгоритмы. Издательство Бином.
Лаборатория знаний 2006г., 408стр.
4. J. Dean, S. Ghemawat. MapReduce: Simplified Data Processing on Large Clusters. Communications of
The ACM, 2008. 51(1), 107-113.
5. 5. W. Zhao, H. Ma, Q. He, “Parallel K-Means Clustering Based on MapReduce,” Cloud Computing,
vol. 5931, 2009. pp. 674-679,
6. Grace Nila Ramamoorthy. K-means Clustering Using Hadoop MapReduce// Final Project Report,
University College Dublin, September 16. 2011.
УДК 004:004.9: 551.43
ПРОСТРАНСТВЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЛЬЕФА
АКМОЛИНСКОГО ПРИИШИМЬЯ
Тесленок К.С., Тесленок С.А., Ютяева Д.Н.
(Мордовский государственный университет им. Н.П.Огарева)
Рельеф является одним из главных ландшафтообразующих условий,
обуславливающих развитие различных природных процессов на поверхности Земли.
Он во многом перераспределяет приходящую солнечную радиацию, определяет
особенности формирования поверхностного стока и всего спектра склоновых
процессов, обуславливая, ландшафтную дифференциацию даже на локальных
территориях
[7;
8;
11;
12].
Необходимость
применения
трехмерного
геоинформационного (ГИС) моделирования объясняется, прежде всего, тем, что оно
176
обеспечивает значительно большую наглядность и интерпретируемость как исходных,
так и полученных на их основе данных [8; 11; 12], предоставляет возможность
наиболее полно передавать информацию об изменениях отдельных объектов и
исследуемой среды с течением времени [2–4; 6; 8; 9; ]. Кроме того, появляется
возможность реализации ряда прикладных задач, недоступных для решения с
использованием традиционных двухмерных данных.
Территориальным объектом исследований послужил рельеф Акмолинского
Приишимья – ядровой части Акмолинской области Республики Казахстан в границах
до административно-территориальной реформы 1997 года. Актуальность работы
определялась тем, что до настоящего времени для этого района практически
отсутствовали материалы по количественным характеристикам рельефа и его анализу.
Между тем они крайне необходимы, прежде всего, для оценки роли рельефа в развитии
неблагоприятных экзогенных процессов. В связи с этим, предметом исследования стало
определение возможностей ГИС-технологий для создания цифровой модели рельефа
(ЦМР), построения пространственной трехмерной (3D) модели и последующего
получения на ее основе морфометрических показателей рельефа и серии оценочных и
производных карт [1; 7; 8; 14].
Для достижения поставленной цели необходимо были решение таких задач, как:
• подбор и анализ литературных и картографических источников;
• изучение и анализ методики создания и использования трехмерных моделей с
использованием геоинформационных технологий;
• изучение методики морфометрического анализа на основе ГИС-технологий и
трехмерного моделирования;
• подготовка исходных и получение данных для построения пространственной
ЦМР;
• построение, анализ и выбор оптимальной трехмерной ЦМР из полученных
вариантов для получения производных оценочных карт и исследования
морфометрических показателей.
Для выполнения работ по созданию одного из вариантов трехмерной модели
рельефа в качестве главного исходного материала была использована топографическая
карта. Она представлена листами масштаба 1:500 000 в географической и
прямоугольной системах координат 1942 года следующего номенклатурного ряда: M-
42-А Аркалык (Атбасар), M-42-Б Астана, M-43-А Темиртау, N-42-В Сергеевка
(Володарское), N-42-Г Кокшетау, N-43-В Бестобе (рис. 1). С целью уточнения и
разрешения спорных моментов привлекались карты более крупных масштабов разных
изданий и лет выпуска и дистанционные материалы. Это дало возможность
использовать трехмерную модель в различных целях и областях исследований [1; 7; 8;
10; 14] с объективной достоверностью и высокой степенью точности.
Подготовка исходных растровых данных (наряду с топографическими картами
тематических карт и космических снимков) включала [8; 16]:
• обрезку растров в соответствии с границами проекта;
• изменение качественных характеристик изображений (яркости, контраста,
цвета) для корректности последующей обработки;
• координатную привязку растров;
• векторизацию растровых данных;
• экспорт полученных данных в целевую ГИС;
• идентификацию оцифрованных элементов рельефа.
177
Рисунок 1. Схема расположения номенклатурных листов,
включающих исследуемую территорию.
Этот этап – создания основы для построения трехмерной модели с максимальной
детализацией и точностью – является наиболее ответственным, с высокими
требованиями к точности полученных данных и, соответственно, самым трудоемким.
После идентификации оцифрованных объектов (около 5,5 тыс. изогипс, отметок высот
и урезов воды) все линейные слои, содержащие в атрибутах высоты, были
преобразованы в точечные темы и объединены в общую тему по общему атрибуту –
абсолютной высоте. По этому же признаку в общую тему объединялись и остальные
отметки. Далее в ГИС ArcView по общей точечной теме с помощью модуля Spatial
Analyst [13; 15] методами IDW и Spline были построены различные варианты
комплектов горизонталей со всеми возможными наборами показателей.
Следующий этап – создание и применение TIN-модели рельефа с использованием
модуля 3D Analyst [13; 15] состоял из:
• построения и анализа всевозможных вариантов модели;
• выбора оптимальной, наиболее реально и полно соответствующей рельефу
исследуемой территории;
• на ее основе – построения трехмерной модели рельефа с целью получения
производных, оценочных карт и исследования морфометрических показателей [8; 14]
(рис. 2).
Области применения полученных пространственных ЦМР, являющихся
основным инструментом решения задач морфометрического анализа рельефа [1; 7; 8;
14], разнообразны:
• восстановление значений высот в произвольных точках;
• выполнение расчетных операций по подсчету мощности слоев и объемов,
заключенных между поверхностями;
• определение морфометрических характеристик ландшафта (см. рис. 2);
• создание и корректировка производных цифровых морфометрических моделей и
корреляционных карт;
• трехмерная визуализация ландшафта (см. рис. 2);
• уточнение ареалов вертикального и горизонтального расчленения;
Акмолинское Приишимье
178
Рис. 2. Некоторые результаты пространственного трехмерного моделирования рельефа Акмолинского Приишимья
179
• выявление зон видимости;
• более обоснованная отрисовка псевдоизолиний (фоновых и остаточных
поверхностей, морфоизогипс, изокоррелят и др.);
• моделирование гидрологических процессов и детальный гидрологический
анализ с выделением границ и территорий водосборных бассейнов, водоразделов,
линий и сетей поверхностного стока.
Результаты трехмерного отображения поверхностей, полученные при выполнении
данной работы, были использованы для получения и визуального представления
необходимой информации об особенностях геологического строения, рельефа,
ландшафтной ярусности и высотной поясности геосистем, их совместного анализа для
целей хозяйственной деятельности, создания карт высотно-ландшафтных комплексов,
распределения потока поступающей солнечной энергии, распространения негативных
экзогенных антропогенно-стимулированных геоморфологических процессов и
устойчивости ландшафтов к ним, разработки мероприятий по оптимизации
хозяйственно-ландшафтно-экологической обстановки и т.п. [1; 7; 8].
Цифровые модели морфометрических показателей (крутизны (углов наклона
поверхности), экспозиции склонов, горизонтального (густоты) и вертикального
(глубины) расчленения рельефа, горизонтальной и вертикальной кривизны) (см. рис. 2)
предоставляют дополнительную информацию о свойствах компонентов ландшафтов
(так, данные о крутизне склонов позволяют выделить различные типы склоновых
геосистем). Визуальный анализ территории в сочетании с количественным анализом
морфометрических показателей ЦМР средствами ГИС позволяет получать и включать
в базы данных специализированных региональных ГИС дополнительную информацию,
имеющую важное целевое практическое значение, выявлять участки возможного
развития опасных экзодинамических процессов (линейной эрозии, плоскостного смыва,
дефляции и т.д.), давать рекомендации по ограничению антропогенного воздействия на
такого рода уязвимые территории. Они могут быть применены в различных областях
географии, для решения многочисленных геоэкологических задач, при расчете
потенциальных потерь почвы, определении устойчивости склонов к проявлению
экзогенных процессов, в расчетах по определению прихода солнечной радиации на
различные участки склонов, а также при ландшафтном районировании и планировании,
в оценке экологического риска и наконец, для более глубокого морфометрического
анализа [1; 7; 8].
Таким образом, используя ЦМР, алгоритмы ГИС позволяют, с учетом
особенностей почвенно-растительного покрова ландшафтов, получать необходимую
информацию и создавать модели расчета эрозии, растворенного и твердого стока,
осуществлять анализ и оценку ряда энергетических и гидрологических характеристик
ландшафтов (прежде всего сельскохозяйственных) и отдельных ландшафтных
процессов, вертикальной неоднородности ландшафтной структуры территории,
играющих важную роль в процессах принятия управленческих решений,
способствующих рационализации регионального природопользования [1; 8; 14].
Выполнено при поддержке РФФИ (проекты № 13-06-00200-а и № 14-05-00860-а)
Литература:
1. Тесленок К.С., Тесленок С.А. Возможности использования цифровых моделей рельефа в
управлении земельными ресурсами региона // ИнтерКарто/ИнтерГИС-20: Устойчивое
развитие территорий: картографо-геоинформационное обеспечение. Материалы междунар.
конф. Белгород (Россия), Харьков (Украина), Кигали (Руанда) и Найроби (Кения). 23 июля – 8
августа 2014 г. – Белгород, 2014. – С. 328–340.
180
2. Тесленок С. А. Агроландшафтогенез, или сельскохозяйственное ландшафтообразование //
Бюллетень Отделения Русского географического общества в Республике Мордовия. Вып. 2. –
Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2013. – С. 48–51.
3. Тесленок С. А. Историко-географические исследования и картографирование процесса
агроландшафтогенеза // ИнтерКартоИнтерГИС 15 : Устойчивое развитие территорий: теория
ГИС и практический опыт : материалы междунар. конф., Пермь, Гент, 29 июня – 5 июля 2009
г. : в 2 т. Т. 1. – Пермь, 2009. – С. 174–186.
4. Тесленок С. А. История географического изучения территории Акмолинского Приишимья в
XV–XVIII веках // Средневековые тюрко-татарские государства : сб. ст. Вып. 2. – Казань :
Ихлас, 2010. – С. 47–51.
5. Тесленок С. А. Создание тематического содержания цифровой ландшафтной карты
Акмолинского Приишимья // Проблемы региональной экологии. – 2010. – № 3. – С. 157–163.
6. Тесленок С. А. Становление и развитие хозяйственно-ландшафтных систем Акмолинского
Приишимья до периода присоединения Казахстана к России // И. И. Орловский и
современные проблемы краеведения : сб. науч. ст. – Смоленск : Универсум, 2009. – С. 477–
487.
7. Тесленок С. А., Куклин Д. Д. Трехмерное моделирование морфолитогенной основы
ландшафтов Акмолинского Приишимья // География: проблемы науки и образования :
Материалы ежегод. науч.-практ. конф. – СПб., 2010. – С. 202–206.
8. Тесленок С.А. Агроландшафтогенез в районах интенсивного хозяйственного освоения :
Исследование с использованием ГИС-технологий. – Saarbrücken : LAP LAMBERT Academic
Publishing, 2014. – 189 с.
9. Тесленок С.А. Геоинформационно-картографический анализ земледельческого освоения
ландшафтных подзон Акмолинского Приишимья к концу XIX века // Картография и геодезия
в современном мире : материалы Всерос. науч.-практ. конф., посвящ. 50-летию кафедры
геодезии, картографии и геоинформатики Мордов. гос. ун-та им. Н. П. Огарева, Саранск, 1
дек. 2010 г. – Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2011.– С. 111–123.
10. Тесленок С.А. Геоинформационные технологии в агроландшафтных исследованиях и
картографировании // Материалы Междунар. науч.-практ. конф. «Современные тенденции и
закономерности в развитии географической науки в Республике Казахстан», 28 апр. 2010 г. –
Алматы : Казак университетi, 2010. – С. 295–299.
11. Тесленок С.А. Особенности визуализации элементарных природных комплексов цифровой
ландшафтной карты // Вестник Воронежского университета. Серия География. Геоэкология. –
2014. – № 3. – С. 49–52.
12. Тесленок С.А. Создание тематического содержания цифровой ландшафтной карты
Акмолинского Приишимья / С.А. Тесленок // Проблемы региональной экологии. – 2010. – №
3. – С. 157–163.
13. Тесленок С.А., Янгляев В.Р. Работа с дополнительными модулями ГИС ArcView в курсах
«ГИС в географии», «Использование карт в географии», «Геоинформационные системы» :
методич. указ. : в 2 ч. Ч. 1 : Модули для работы с векторными темами. – Саранск : Изд-во
Мордов. ун-та, 2014. – 43 с.
14. Чендырев А.А., Тесленок К.С., Тесленок С.А. Геоморфометрический анализ ландшафтов
Акмолинского Приишимья с использование ГИС SAGA // Исследование территориальных
систем: теоретические, методические и прикладные аспекты: материалы Всерос. науч. конф. с
междунар. участием 4–6 окт. 2012 г., г. Киров. – Киров: Изд-во «Лобань», 2012. – С. 529–534.
15. Ютяева Д.Н., Тесленок С.А. Совместное использование модулей расширения ГИС ARCVIEW
GIS для построения цифровой модели рельефа // Картография и геодезия в современном мире:
материалы второй Всерос. науч.-практ. конф., Саранск, 8 апр. 2014. – Саранск: Изд-во
Мордов. ун-та, 2014. – С. 170–175.
16. Ютяева Д.Н., Тесленок С.А., Бучацкая Н.В., Тесленок К.С. Подготовка растровых
картографических материалов для геоинформационного картографирования и моделирования
// Геоинформационное картографирование в регионах России : материалы VI (заочной)
Всероссийской научно-практической конференции (Воронеж, 20 ноября 2014 г.). – Воронеж :
Научная книга, 2014. – С. 119–130.
181
УДК 574.4:502.75
СОЛТҮСТІК ҚАЗАҚСТАНДА ӨСІМДІКТЕР СИРЕК КЕЗДЕСЕТІН
ӨСІМДІКТЕРДІҢ ШОҒЫРЛАНҒАН ЖЕРЛЕРІН АНЫҚТАУДЫҢ КЕЙБІР
МƏСЕЛЕЛЕРІ
Тлеубергенова Г.С., Рахимберлина А.А.
(М.Қозыбаев атындағы СҚМУ, Петропавл қ.)
Солтүстік Қазақстан облысы аумағы 97,99 мың шаршы шақырымды құрайды.
Қазіргі аумағы 1999 жылы 8 сəуірде белгіленген, Солтүстік Қазақстан Батыс-Сібір
ойпатының Оңтүстік бөлімін алып жатыр, осыған байланысты бұл аймақ физикалық-
географиялық жағынан басқа облыстырдан табиғаты ерекшеленеді.
Солтүстік Қазақстанның табиғаты, оның ланшафтың аудандары топырақ-климат
факторлық ерекшелігіне тікелей байланысты. Солтүстік Қазақстан келесі аймақ
тармақтарына (подзоны) ажыратылады, олар: оңтүстік орманды дала, бұл аймақ
тармағының негізгі көрінісі сипатталады; солтүстік – Есіл орманды даласы, көлді тегіс
алқаптарымен сипатталады; шоқты орманды алқап тармағы жатады. Шоқты орманды
алқапта кездесетін табиғи отақтар: олар, Есіл шоқты – орманды дала мен көлді тегіс
алқаптар, қалыпты құрғақ далалық аймақ, шағлы теңіз қалыпты далалы орман
жапырақтарымен сипатталады.
Орманды даланың жоғары белсенділігінің ерекшелегі ондағы кездесетін
ұсақсоқпақты (мелкосопочная равнина) жазықтық, аса бір ерекше облыстағы табиғи
ланшафтың бірлестік Есіл өзені алқабының көрінісі.
СҚО жерін табиғи аймақтық жағынан жүйелелік: орманды дала алқабын оны
екіге – шоқты орманды далаға жəне оңтүстік орманды далаға ажыратамыз. Оңтүстік
орманды дала екіге ажыратылады: қоңыржай-далалық алқабы жəне соқпақтық орманды
дала белдеуі (лесостепь на мелкосопочнике).
Солтүстік Қазақстанның флористикалық құрамын зерттеу, оның кездесетін сирек
жəне аз мөлшердегі өсімдіктерді зерттеу олардың түрлік жəне сандық мөлшерін
анықтау өте көп ғылыми ұйымдастыру жұмысын, қажет ететіні түсінікті жағдай əр
өлкеде табиғаттың қалыптасуы ұзаққа созылған эволюциялық процесс-биоценоздың
қалыптасуы екені ғылыми теориялық негізделген. Негізгі биоценоздық қалыптасуы
байланысты өмірдің топырақ-климат жағдайы немесе экологиялық факторлар
жиынтығына жəне т.б.
Республиканың флорасы жоғарғы сатыдағы өсімдіктердің 6000-нан астам
түрлерін қаптады; олардың 90%-ына жуығы орман қорының аумағында өседі;
бұлардың 600 түрі эндемикалық өсімдіктерге жатады. Өсімдіктердің қызыл кітапқа
енгізделген 306 түрі бар.
Қазақстанның флорасын зерттеудегі көрнекі ғалым, академик Байтенов М.С.
Солтүстік Қазақстанда кездесетін қорғауға қажет ететін мына өсімдіктерді атайды,
олар: інжігүлді шолпанкебіс (Cypripedium macranthon), кəдімгі шолпанкебіс
(Cypripedium calceolus L.),
қос жапырақты жұпаршөп (Platanthera bifolia (L.) L. C.
Rich.),
көктем жұпаргүлі (Adonis vernalis L.), бұйра лалагүлі (Lilia martagon L. ), бақа
сукөрігі (Hydrocharis morsus ranae L.), жүзгіш жебежапырақ (Sagittaria natans L.),
қосүйлі мысық табан (Antennaria dioica L. Gaertn.), жабысқақ қандағаш (Alnus glutinosa
182
(L) Gatrtn
), майсаумалдық, қосжапырақты қырлышөп, (Majanthemum bifolium (L.) F. W.
Schmidt)
жəне т.б.
Солтүстік Қазақстан облысы бойынша табиғи флорадағы сирек кездесетін
өсімдіктерді зерттеу арқылы анықтау қиындай түсуде, оған негізгі себеп агро
шаруашылықтың кеңінен дамуы егістік аудандарының ұлғаюы. Мал шаруашылығының
жанжақты дамуы оған байланысты жайылым жердің кенеюы, мал азықтың
шабындыққа сұраныстың көбеюы табиғи биоценоздың тарылуына əкеп соғады.
Дегенмен, ондай ошақтарды табуға болады, олар Есіл өзені бойындағы кейбір шағын
экологиялық жүйелер.
Арнайы зерттеулер жұмысын жүргізгенде əлдеде сақталған фитоценоздарды
табуға болады. 1970-1994 жылдар аралығында жалпы биология кафедрасында
жиналған кеппешөп қорындағы өсімдік түрлерінде сирек кездесетін түрлерінің
жиналған жерлері анықталады жəне аталған мерзімде ғылыми жариалымдардан
байқауға болады.
Кеппешөп қорын құруда, ғылыми еңбектерінде қарастырылып отырылған
мəселеге жеткілікті жариямалар жасаған оқымыстылар Колодченко Н.А., Зарипов Р.Г.,
Свириденко Б.Ф., Верищагин Н.А. т.б. Жалпы биология кафедрасы (ботаника
кафедрасы)
оқымыстыларының
еңбектерінде
кафедра
оқымыстылардың
жарияламаларында жəне кеппешөптер жиналған жерлердегі фитоценозды зерттеудің
маңызы бар.
Колодченко Н.А. зерттеулерінде облысымыздың келесі жерлері көбірек зерттегені
байқалады, олар: Шалақын ауданында «Қара қандағаш», Жамбыл ауданында «Күміс
бор», Қызылжар ауданындағы «Афонькин рям» жəне т.б.
Флористикалық құрамы жағынан алуан түрлерінің сақталуына мүмкіндік көп Есіл
өзенінің бойындағы табиғи қалыпта сақталған алқаптар байқалады. Олар Колодченко
Н.А. еңбектерінде қарастырылған шағын биоценоздар, мысалы, Қызылжар-Ишим
тасжолы бойында орналасқан Красноярка селосы жанындағы Есіл өзенінің сол жақ
жағасында кездесетін өсімдіктердің кейбір түрлерін қарастырылды (2014 жыл маусым
айында). Өзен алыс жағалауында биік жар бойымен ағаштар өседі, негізінен
аққайыңдар, олардың жас өркендері, жардан төменде талдар мен бұталар кездеседі,
олар негізінен өзеннің ескі арнасы бойында орналасқан. Өзен жағалауында ашық
жазықтық орналасқан олар ескі арнамен Есіл ағып жатқан арна аралығы кең алқапта
орналасады. Аталған алқаптағы өсімдіктер жиынтығы шағындық дала кеңорын
құрайды (құрамдық бөлігі төменде аталады).
Ал, Есіл өзенінің оң жағалауында орналасқан Ташкенка селосының маңында
ерекше өсімдік бірлестігімен танысуға мүмкіндік болды (2014 шілде айында). Есіл
негізгі арнасынан əлдеқайда алыс орман алқабына ұқсайды, бірақ ерекшелігі
біріншіден бұталар мен бұташықтар, ылғалды шалғындың, кейбір ұсақ участіктерде
қамыс жəне батпақ өсімдіктер кездеседі.
Есіл бойының екі ерекше құрылымдағы кездесетін өсімдіктер түрлерін толық
зерттеуді қарастыру алдағы жылдары жалғастыру қажет, сонда нақты мағлұматтармен
толықтыруға болады.
Есілдік сол жақ жағалауында орналасқан ерекше кездесетін табиғи фитоценоздар
жиынтығы (Красноярка с.) жəне оң жағалауында орналасқан Ташкенка селосына
жақын жағалық алқаптар өте ерекше. Табиғи жағдайда өзен арнасының өзгеруі, жаңа
өзен ағысының пайда болуы көп жылдар бойы қалыптасқан. Сирек кездесетін
бірлестіктер, Солтүстік Қазақстан облысының алып жатқан территориясының өзгеруіне
байланысты (8 сəуір 1999 жылы) аталған бірлестіктерге ұқсас алқаптарды зерттеу жəне
анықтау қажет.
183
Красноярка с. мен Ташкенка с. табылған сирек кездесетін өсімдіктер саны аз деп
айтуға болмайды, егер СҚО 66 түр кездесе, 12 түр аталған жерлерден табылуы аз емес.
Өсімдік аттары мен олардың биологиялық ерекшеліктері оларды мекен ортасын
сипаттауға мүмкіндік береді.
Достарыңызбен бөлісу: |