В. Н. Каразіна 25-річному Ювілеєві першої в Україні природоохоронної кафедри
| Вид материала | Документы |
- Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна назва роботи, 8.52kb.
- Українське/національне в радянській офіційній політиці пам’яті про примусову працю, 342.65kb.
- М.І. Пирогова «затверджено» на методичній нараді кафедри Завідувач кафедри 200 р. Методичні, 265.61kb.
- Г. О. Кулєшова, аспірантка кафедри соціально-економічної географії І регіонознавства, 113.14kb.
- Міністерство освіти І науки, молоді та спорту україни харківський національний університет, 200.57kb.
- Розпорядження, 501.27kb.
- України Суми "Видавництво СумДУ", 1850.09kb.
- Р І шенн я, 1135.29kb.
- Затверджено наказом ректора Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна, 88.61kb.
- Р І шенн я про Програму розвитку туризму у Володарському районі на 2008-2010 роки Відповідно, 259.78kb.
Харківський національний університет імені В.Н.Каразіна
25-річному Ювілеєві першої в Україні природоохоронної кафедри –
кафедри географічного моніторингу і охорони природи - присвячується
І.Г. Черваньов
С.В. Костріков
Б.Н. Воробйов
ФЛЮВІАЛЬНІ ГЕОМОРФОСИСТЕМИ:
дослідження й розробки Харківської геоморфологічної школи
Науковий редактор І.Г. Черваньов
Харків-2006
УДК 551.4.01+551.436:528.94 (470.44)
ISBN 966-623-359-2
Друкується за рекомендацією Вченої ради Харківського національного університету імені В.Н.Каразіна, протокол № 1 від 27 січня 2006 року
Рецензенти: В.П.Палієнко, доктор географічних наук,
зав. відділом геоморфології Інституту географії НАН України
І.П.Ковальчук, доктор географічних наук,
зав. кафедрою конструктивної географії та картографії
Львівського національного університету імені Івана Франка
Черваньов І.Г., Костріков С.В., Воробйов Б.Н.,
Флювіальні геоморфосистеми: дослідження й розробки Харківської геоморфологічної школи / Наук.ред. І.Г.Черваньов.- Харків: РВВ Харківського національного університету імені В.Н.Каразіна, 2006. - 320 с. Укр. мовою
Наведено парадигми та методологічний апарат вчення про флювіальні геоморфосистеми, що є здобутком останніх 25 років діяльності вчених Харківської геоморфологічної школи. На додаток до сучасних світових розробок, уперше розглянуто тривимірні топологічні мережі тальвегів і вододілів флювіальних геоморфосистем та способи їхнього комп‘ютерного аналізу й синтезу за цифровими моделями рельєфу. Також подається оригінальна методика моделювання інших ландшафтних компонентів на підставі індикаційного значення мережі рельєфу у функціонуванні водозборів. Методи дослідження та моделювання запроваджено на прикладі водозбору р. Оскіл – притоки р. Сіверський Донець, що входить у систему Дону.
Табл. 29. Іл. у тексті: 37. Коль. іл.: 24. Бібліогр.: 353 назв.
Chervanyov, I., Kostrikov, S., Vorobiov, B.
Fluvial Geomorphosystems: Research and Developments of the Kharkiv geomorphological school / I. Chervaniov, editor. – Kharkiv, 2006. - 320 p. In Ukrainian This book reviews new paradigms and methodological tools related to the theory of fluvial geomorphosystems developed by the Kharkiv geomorphological school in the last 25 years. In addition to relevant current advances made in fluvial geomorphology all over the world, emphasis has been placed on topological channel/divide network representation within the 3-D environment by computer modeling with digital elevation models. The book discusses the possible status of geographical landscape component modeling on the base of the fluvial network indicative value for many processes in a watershed. As a case study the Oskol-river watershed (a large tributary of the Siverskij Donets – Don system) has been selected, examined, modeled and discussed.
Tabl. 29. Fig. In text: 37. Color visuals: 24. Ref.: 353 titles
© Черваньов І.Г., наукове редагування,
вступ та частина 1 тексту, 2006
© Костріков С.В, Воробйов Б.Н., частина 2 тексту, резюме (англійською), комп’ютерна графіка, 2006
ЗМІСТ
Зміст 3
Передмова наукового редактора 7
ВСТУП 9
ЧАСТИНА ПЕРША
ПАРАДИГМА ТА МЕТОДОЛОГІЯ 14
1.1. БАЗОВІ ПОНЯТТЯ 14
1.1.1. Пластика і морфологічний код рельєфу 14
1.1.2. Структурна організація земної поверхні 16
1.1.3. Структура рельєфу: внутрішній і
зовнішній концентри існування 19
1.2. ФЛЮВІАЛЬНА ГЕОМОРФОСИСТЕМА 21
1.2.1. Геоморфосистема 21
1.2.2. Просторово-часові відносини у ФГМС 22
1.2.3. Простори ФГМС 23
1.2.4. Час ФГМС 27
1.3. СТРУКТУРИ ФГМС 30
1.3.1. Топологічна структура 30
1.3.2. Симетрія 31
1.3.3. Асиметрія 33
1.3.4. Топологічна симетрія/асиметрія ФГМС 34
1.3.5. Анізотропія ФГМС 36
1.3.6. Інваріант 37
1.4. СТРУКТУРНА ОРГАНІЗАЦІЯ ФГМС 39
1.4.1. Первинні структурні елементи 39
1.4.2. Вторинні структурні елементи 39
1.4.3. Третинні структурні елементи 40
1.4.4. Топологічні структури ФГМС 41
1.4.5. Геоморфологічне значення топологічної структури ФГМС 42
1.5. ІЄРАРХІЯ ФЛЮВІАЛЬНОЇ МЕРЕЖІ 45
1.5.1. Мережа тальвегів 45
1.5.2. Ієрархії мережі тальвегів 46
1.5.3. Ієрархія вододілів 54
1.5.4. Лінії перегину схилів 55
1.5.5. Формалізація двовимірних структурних мереж тальвегів 58
1.5.6. Тривимірні мережі ФГМС 59
1.5.7. Структурні побудови на тривимірних мережах 62
1.6. КОНЦЕПЦІЯ САМООРГАНІЗАЦІЇ ФГМС 67
1.6.1. Поняття самоорганізації 67
1.6.2. Просторово-структурні відносини 67
1.6.3. Часові відносини 71
1.6.4. Елементи самоорганізації 74
1.6.5. Відносини в елементарних системах 76
1.6.6. Вторинні відносини у ФГМС 79
Висновки 91
Література до першої частини 93
| ЧАСТИНА ДРУГА СТРУКТУРНІ МЕРЕЖІ РЕЛЬЄФУ, ЇХ РОЛЬ ТА ІНДИКАЦІЙНЕ ЗНАЧЕННЯ У ФУНКЦІОНУВАННІ ВОДОЗБОРІВ | 97 95 |
| 2.1. СТРУКТУРНА МЕРЕЖА ФЛЮВІАЛЬНОГО РЕЛЬЄФУ ВОДОЗБОРУ | 95 |
| 2.1.1. Системний підхід до вивчення флювіального рельєфу. Водозбірний басейн як геосистема | 95 |
| 2.1.2. Поняття структури рельєфу. Структурна мережа флювіального рельєфу | 103 |
| 2.1.3. Сполученість флювіального рельєфоутворення, ерозії ґрунтів і ландшафтної міграції хімічних елементів | 106 |
| 2.1.4. Висновки | 109 |
| 2.2. ВЛАСТИВОСТІ СТРУКТУРНОЇ МЕРЕЖІ РЕЛЬЄФУ, МЕТОДИ ЇХ ДОСЛІДЖЕННЯ І МОДЕЛЮВАННЯ | 110 |
| 2.2.1 Топологічні властивості | 110 |
| 2.2.1.1. Структурні елементи рельєфу | 111 |
| 2.2.1.2. Потужність і складність - інтегральні топологічні показники структурної мережі | 120 |
| 2.2.1.3. Індексний аналіз. Індексація показників топологічних властивостей | 123 |
| 2.2.2. Метричні властивості структурної мережі. Морфометричний аналіз флювіального рельєфу | 128 |
| 2.2.2.1. Метрика і морфологія рельєфу | 128 |
| 2.2.2.2. Морфометричний аналіз елементів структурної мережі рельєфу водозбору | 129 |
| 2.2.2.3. Індексація показників метричних властивостей | 132 |
| 2.2.3. Ангулярність структурної мережі та її аналіз | 135 |
| 2.2.4. Моделювання мереж первинного гідрологічного стоку – основа відтворення структурної мережі рельєфу 2.2.5. Математична модель формалізованого подання флювіального рельєфу | 139 142 |
| 2.2.5.1. Основи методичного підходу до формалізованого опису флювіального рельєфу 2.2.5.2. Комп’ютерне моделювання маршрутизації гідрологічного стоку по цифровій моделі рельєфу водозбору 2.2.6. Висновки | 142 147 152 |
| 2.3. СТРУКТУРНА МЕРЕЖА РЕЛЬЄФУ РІЧКОВОГО БАСЕЙНУ – РЕГІОНАЛЬНИЙ АСПЕКТ | 154 |
| 2.3.1. Гідролого-геоморфологічні особливості району досліджень. Загальна характеристика структурної мережі рельєфу басейну р.Оскіл | 154 |
| 2.3.2. Топологія структурної мережі рельєфу водозбору | 158 |
| 2.3.3 Морфометричний аналіз елементів структурної мережі рельєфу | 164 |
| 2.3.3.1. Результати статистичних досліджень метрики рельєфу | 164 |
| 2.3.3.2. Аналіз ізолінійних показників метрики рельєфу | 184 |
| 2.3.4. Індексний аналіз показників топологічних й метричних властивостей структурної мережі рельєфу водозбору | 186 |
| 2.3.5. Територіальний розподіл параметрів ангулярності структурної мережі | 192 |
| 2.3.6. Кореляційний аналіз факторів, що визначають організацію мережі рельєфу уздовж головної (стовбурної) структурної лінії водозбору | 198 |
| 2.3.7. Чисельне моделювання рівноважної структурної мережі рельєфу водозбору | 199 |
| 2.3.8. Висновки | 210 |
| 2.4. ІНДИКАЦІЙНЕ ЗНАЧЕННЯ МОРФОДИНАМІКИ Й МЕРЕЖІ РЕЛЬЄФУ ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ ОСОБЛИВОСТЕЙ ФУНКЦІОНУВАННЯ ВОДОЗБОРУ | 212 |
| 2.4.1. Порівняльний аналіз будови структурної мережі рельєфу з часовим лагом (методом ключової ділянки) 2.4.2. Вивчення інтенсивності руслової ерозії на підставі спектрального аналізу динаміки твердих витрат й характеру відкладень еродованого матеріалу 2.4.3. Моделювання поверхнево-схилового змиву з територій субводозборів й типологічне районування басейну р. Оскіл за величинами річного модуля змиву | 212 227 234 |
| 2.4.4. Геостатистична варіабельність морфології рельєфу | 250 |
| 2.4.5. Визначення рельєфозалежного фактора ландшафтно-геохімічної міграції на флювіальному рельєфі 2.4.6. Оцінки водної ерозії по геоінформаційних моделях водозборів 2.4.7. Висновки Література до другої частини Список основних абревіатур до другої частини | 254 267 282 284 302 |
| Extended Summary (розгорнуте резюме монографії, англійською) | 304 |
Передмова наукового редактора
Харківська геоморфологічна школа є прадавньою навіть у порівнянні з віком геоморфології. Перші дослідження рельєфу тут було здійснено майже одночасно професорами Харківського університету геологами М.Н. Борисяком, особливо ж І.Ф. Леваковським та його учнем О.В. Гуровим у 70-рр. ХІХ ст., тобто ще до офіційного оформлення геоморфології, що зазвичай співвідноситься з діяльністю У.М. Девіса та Альбрехта й Вальтера Пенків. Але справжній розвиток систематичних геоморфологічних досліджень розпочався у першій чверті ХХ ст. Д. М. Соболєвим, котрий вважається засновником Харківської університетської геоморфологічної школи, та його іменитим колегою М.І. Дмитрієвим. Історію геоморфології у Харківському університеті докладно викладено останнім з нагоди 150-річчя, тобто на середину ХХ ст., тобто у межах класичного етапу 9.
Тривалий час – майже протягом 100 років – харківські геоморфологи здійснювали прискіпливе вивчення рельєфу за історико-генетичнною парадигмою, згідно з якою кінцевим пунктом вивчення рельєфу має бути встановлення часу, геолого-географічних умов виникнення його форм та їх походження. На цьому шляху досліджень було досягнуто переконливих результатів. Д.М. Соболєву належить оригінальна інтерпретація відомостей про рельєф Європи і складання скульптурно-структурної карти Європи, що досі залишається, на думку авторів, неперевершеним шедевром наукової думки щодо пояснення будови й походження рельєфу значної частини субконтиненту. М.І. Дмитрієв узагальнив відомості про рельєф України у книзі «Рельєф УРСР», що тривалий час слугувала першим підручником з регіональної геоморфології.
М.І.Дмитрієв разом із Д.М.Соболєвим та послідовниками (Д.П.Назаренко, І.М.Ремізов та ін.) встановили й досконало вивчили номенклатуру терас рік басейнів Дніпра й Сів. Дінця, поступово описавши наявність у них до 9 надзаплавних терас пліоцен-четвертинного віку. В жодній іншій геоморфологічній школі немає такого детального аналізу терас рік Чорноморського водозбору.
Окремою яскравою сторінкою здобутків харківських геоморфологів є наукова діяльність С.І. Проходського, котрий уперше здійснив планомірний (за охопленням території й методикою досліджень) структурно-геоморфологічний аналіз сучасного рельєфу рівнинних регіонів України для виявлення площ, перспективних на пошуки нафти й газу (натепер біля 10 прогнозів ствердилися!) і започаткував історичну геоморфологію як спосіб пізнання етапності геоморфогенезу шляхом дослідження викопних поверхонь. Це надало йому можливості суттєво переінтерпретувати історію геоморфогенезу у межах Дніпровсько-Донецької западини й відтворити етапність формування (починаючи з девону) регіональної геоморфоструктури Дніпровсько-Донецької низовинної рівнини. С.І. Проходському вдалося створити дійовий колектив однодумців і учнів, до числа яких належать і автори цієї книжки. Учениця С.І. Проходського Л.Б. Поліщук детально вивчила історичну геоморфологію неогену цього ж таки регіону, поглибивши й деталізувавши наукові уявлення про неоген Східної України геологів наукової школи Д.М. Соболєва.
Протягом останніх 30 років автори монографії з благословення С.І. Проходського розпочали дослідження, пов‘язані з математичним моделюванням і структурним аналізом флювіального рельєфу, що поступово вилилися у нову парадигму морфології такого рельєфу як певного інтегрального коду, що відображує у згорнутому вигляді усі відомості про рельєф як структурно-інформаційну систему. Ця парадигма дозволяє ставитись до рельєфу як до морфологічної системи, що самоорганізується і тому здатна функціонувати й розвиватися автономно, навіть певною мірою незалежно від зовнішніх умов. У дослідженні структури й самоорганізації такого рельєфу співавтори цієї книжки Б.Н. Воробйов, І.Г. Черваньов разом з колегою М.В. Куценком та сибірським дослідником рельєфу О.В.Поздняковим показали нові обрії пізнання його системної сутності [26]. Доречно зазначити, що ХХУІІ пленум Геоморфологічної комісії РАН (Томськ, 2003) відбувся під гаслами, що суттєвою мірою відображають спрямування досліджень Харківської геоморфологічної школи: «Самоорганизация и динамика геоморфосистем».
У монографії наведено результати тривалої (більше ніж 30-річної) дослідницької діяльності науковців Харківської геоморфологічної школи, що вивчають самоорганізацію флювіального рельєфу у різних її аспектах. Розділи монографії належать авторству різних науковців.
У частині 1 І.Г. Черваньовим подано парадигму і загальну методологію дослідження самоорганізації флювіальних геоморфосистем.
Частина 2, написана С.В. Костріковим спільно з Б.Н. Воробйовим, викладає у більш конкретному вигляді методологію, систему методів і прикладні аспекти структурного аналізу флювіальних мереж (в тому числі - на окремих регіональних прикладах). В цій частині книги також коротко розглядаються оригінальні авторські розробки в галузі комп’ютерного геоінформаційного моделювання довкілля водозбірних басейнів, які, можемо стверджувати без перебільшення, не мають відповідних аналогів у світовій науці й ГІС-технологіях. Тексти, що належать різним авторам, можуть розглядатися, певною мірою, окремо, хоча для повного розуміння змісту положень, що викладаються, доцільно читати їх послідовно.
Науковим редактором збережено стиль, особливості змісту, різні способи подання бібліографічної інформації, притаманні кожному з авторів, і різні позначення математичних величин, що прийняті у різних розділах.
Діяльність авторів прямо чи, принаймні, опосередковано пов‘язана зі створеною С.І. Проходським кафедрою раціонального використання природних ресурсів і охорони природи, котра певний час (протягом 5 років) готувала геоморфологів, а тепер набула назви кафедри географічного моніторингу і охорони природи. Автори мають честь присвятити цю книжку 25-річному ювілеєві рідної кафедри.
ВСТУП
І.
Півтора десятка років тому ми звернули увагу на те, що поняття “рельєф” є багатоаспектним і поліфункціональним 44. Наголошувалося, що при кожному погляді на земну поверхню будь-яким спостерігачем, але найчастіше – дослідником земної поверхні визначається то образний рисунок розчленовування, то лише співвідношення висот, а то й розшифровується порядок чергування морфологічних елементів. Отже, задля вирішення при цьому різних кінцевих задач: генетичних, функціональних, діагностичних, системно-структурних, геоекологічних – використовуються різні морфологічні властивості рельєфу. Морфологія рельєфу кожного разу слугує ключем до пізнання різних якостей навколишнього середовища – природно-антропогенного довкілля, бо перерозподіляє речовинно-енергетичні потоки й забезпечує самоочищення земної поверхні від продуктів і форм техногенезу 31,33,41 та ін..
ІІ.
Дослідники динамічних аспектів рельєфоутворення, механізмів саморегулювання геоморфологічного процесу, факторів і явищ геоморфогенезу неодноразово звертали увагу, що в ряді випадків рельєф земної поверхні поводиться як цілісна система, тобто відповідає на зовнішні впливи певним детермінованим способом, що відрізняє це поводження від випадкового. Наприклад, знижуючись, рельєф одночасно ускладнюється (хоча з загальних розумінь здавалося б природним, якби зі зменшенням потенційної енергії за рахунок зниження висот деградувала б і структура). При збільшенні поверхневого стоку на схилі формується ерозійна мережа, якої раніше не було, що є засобом більш ефективно відводити зі схилу стік і дисиповану енергію. У літературі відомі приклади виникнення в рельєфі систем позитивного і негативного зворотного зв'язку, адаптації до нових зовнішніх умов, що змінилися з певних причин, і т.ін. Тому усе частіше говорять про геоморфосистеми, тобто цілісні утворення рельєфу земної поверхні, та їх особливий клас – флювіальні геоморфосистеми (ФГМС). Саме їм присвячено книжку, вони є предметом дослідження авторів, здійснюваного з різних боків і з певними цілями.
ФГМС демонструють яскравий прояв здатності рельєфу бути доцільно організованим. Йдеться про наявність ерозійної мережі на значній території суходолу, де з кожної точки мережі є один-єдиний шлях до відповідного морського (озерного) басейну. Дослідження показали, що така мережа топологічно та функціонально подібна кровоносній системі високорозвиненого організму в тому відношенні, що вона рівномірно дренує територію (як кровоносна мережа - тканини), забезпечує погоджений (як правило, без розривів і переповнення в нормальних умовах стоку) потік речовини і спрямований її рух протягом шляху, вимірюваного часом тисячами кілометрів, а також дисипацію енергії поверхневого стоку. Дослідження показують, що навіть на обмеженій території важко спроектувати таку штучну мережу, маючи усі інженерно-технічні можливості науково-технічного прогресу.
З пізнавально-психологічного боку, вся ця вражаюча організація земного рельєфу через ієрархічну ФГМС не здається нам дивною тільки через те, що вона звична і відома нам з малолітства. На інших планетах її немає. Їхня поверхня представляється нам, судячи з наявних матеріалів, хаотичним скупченням нерівностей. Коли на Марсі було відкрито лише фрагмент деревоподібної структури, морфологічно схожої із ерозійною долиною, одна ця обставина виявилася настільки значущою, що породила ряд гіпотез про спільність земних і марсіанських умов морфогенезу [56]. Такою є пізнавальна "вага" цієї обставини.
Через колосальну складність земного рельєфу зусилля геоморфології досі витрачаються переважно на інвентаризацію форм і ще частіше – територіально значних комплексів форм рельєфу. Цей необхідний етап будь-якої науки, забезпечуючи систематичність знання, не може в той же час вважатися заключним у пізнавальному процесі. На разі рельєф, поряд з вивченням його як об‘єкта природознавчого, розглядається разом з людиною, бо формує умови її життя – тобто як об‘єкт геоекологічний, притаманний сучасній екологічній геоморфології 12, 34.
Суб‘єкт-об‘єктний підхід останнім часом жваво розвивається у провідних дослідженнях та узагальненнях. За визначенням, що наведене в останній із згаданих робіт, екологічна геоморфологія – науковий напрямок про геоморфологічні умови (рельєф, процеси його утворення), які впливають на формування екосистеми людини, на її розвиток та стійке існування. Розгорнуте розуміння змісту екологічної геоморфології уперше наведене В.Стецюком і Т.Ткаченко у вигляді «логічних міркувань щодо визначення харизматичності екологічної геоморфології в Україні», що включають 6 позицій (див.34, с. 18-19). У цих позиціях, зокрема, маємо найбільш заглиблений пошук способу оцінювання властивостей рельєфу як визначального чинника середовища буття людини.
ІІІ.
Тривалий час рельєф оцінювався як досить сталий, врівноважений, такий, що виходить із рівноваги переважно через негативний вплив людської діяльності, котра її порушує. Значна кількість наукових досліджень геоморфологів досі виходить з парадигми рівноваги: рівноважний схил або профіль схилу, рівноважний повздовжній профіль, динамічна рівновага геоморфологічного процесу. Саме такий підхід щодо ерозійного процесу застосовують, визначаючи умови формування екологічно збалансованих ландшафтів 22,27,28,29.
Приблизно протягом останньої чверті століття стали утверджуватися загальнонаукові уявлення теорії систем і сінергетики про стійку неврівноваженіть природних систем. Вони прийшли, можна вважати, на зміну уявленню про стійку рівновагу і баланс речовини-енергії як норму природного середовища, що й досі панує у методології науки. Об‘єкти сінергетики – дисипативні структури – стали предметом обговорення у численних наукових роботах, водночас набувши статусу предмета конкретно-наукових досліджень 25,40,48.
Вчення про дисипативні структури знайшло певне відображення й у фізичній географії, і в геоморфології зокрема, хоча досить часто має спекулятивний характер. Цей аспект цікавий (з точки зору розвитку геоморфології) тим, бо дозволяє поглянути на традиційний об'єкт не характерним для традиції даної науки поглядом, скажімо, так, як це зробив би фізик чи математик 8. Це надає можливості стрибкоподібного розвитку науки-реципієнта за рахунок здобутків науки-донора, водночас даючи можливість останній розширити обрій власних досягнень 17,58,60.
IV.
Ще один аспект досліджень морфології рельєфу у Харківській геоморфологічній школі стосується відповіді на виклики інформаційної ери щодо способів наукових досліджень 1. Йдеться про визначальну роль інформаційних комп‘ютерних технологій не лише на методичному, але й на більш широкому - парадигмально-концептуальному рівні. Ось певна есенція сучасних уявлень про інформаційну революцію, спроектованих на площину геоморфології.
Нинішню технологічну революцію характеризує не стільки центральна роль знань і інформації, але застосування таких знань і інформації до генерування знань і роботи пристроїв, котрі обробляють інформацію і здійснюють комунікацію, що відбувається у кумулятивній петлі зворотного зв'язку між інновацією і напрямками використання інновацій.
Використання нових високих інформаційних технологій в останні два десятиліття пройшло через три виразних етапи: автоматизації задач, експериментування над використанням, реконфігурації застосувань.
На перших двох етапах технологічна інновація прогресувала через навчання шляхом користування. Але на третій стадії користувачі навчалися технології, роблячи її власноруч, і закінчували, знаходячи нові області застосування.
Зворотний зв'язок між уведенням нової технології, користуванням нею і просуванням її в нові області проходить у сучасній технологічній парадигмі, завдяки чому нескінченно збільшує її міць у міру того, як технологія засвоюється і перевизначається її користувачами.
Нові інформаційні технології є не просто інструментами, які потрібно застосувати, але процесами, які конче потрібно розробляти. Користувач і творець технології об'єднуються в одній особі.
Здобутки у науково-постановчому контексті взаємодіють з новою технологічною системою, котра до того ж має свою власну вбудовану логіку, що характеризується здатністю переводити усю вкладену в неї інформацію в загальну інформаційну систему, вбудовану, врешті решт, у потенційно всеосяжну пошукову й розподільну мережу.
Саме такий шлях демонструють у цій монографії здобутки С.В. Кострікова, Б.Н.Воробйова, бо цим авторам належить саме розробка нових технологій аналізу рельєфу, що впливає, з іншого боку, на спосіб його відображення у цілому.
Важливою рисою інформаційно-технологічної парадигми є те, що вона являє собою технології для впливу на інформацію, а не просто інформацію, що добре впорядкована й призначена для впливу на технологію, як було у випадку попередніх технологічних революцій.
Рисою, що породжена інформаційно-технологічною революцією, є мережна логіка аналізу сукупностей відносин (див. 1). Схоже на те, що морфологія мережі добре пристосована до зростаючого складності взаємодій. Цікаво й показово, що саме у Харківській геоморфологічній школі ще біля 40 років тому було покладено початок запровадженню мережної логіки до пізнання морфології рельєфу, тобто це відбулося ще задовго до того, як вона набула загального визнання 42,43.
Остання з характеристик цієї технологічної революції щодо пізнання й відображення морфології рельєфу – це зростаюча конвергенція конкретних технологій у високоінтегрованій системі, коли один будь-який елемент неможливо представити без іншого. Саме так дослідницькі системи створені авторами для аналізу морфології рельєфу, потужність котрих увесь час випереджає технічний прогрес у можливостях комп‘ютерів.
Отже, настав час, коли геоморфологія набуває сучасності саме через те, що природні морфологічні системи виявилися схожими за конфігурацією до важливих технологічних структур і через це – сприйнятливими до інформаційних ГІС-технологій. Саме це є науковою новизною досліджень, що надалі подаються авторами на суд читача.
Коротко, як резюме, наведемо такі тези.
- Геоморфосистеми та їх особливий клас – флювіальні геоморфосистеми (ФГМС) – є найбільш досконалими морфологічними утвореннями земної поверхні і потужним регулятором, котрий управляє речовинно-енергетичними потоками, формуючи середовище буття людини.
- Через колосальну складність морфології земного рельєфу досі був відсутній адекватний пізнавальний апарат, котрий би забезпечував її дослідження.
- Морфологію флювіальних геоморфосистем автори досліджують як інформаційний морфологічний код рельєфу. Таке бачення рельєфу є новітньою парадигмою геоморфології і надає можливості технологічного забезпечння пізнавального процесу відповідно до здобутків інформаційної ери.
- У монографії наведено повний шлях сучасного наукового дослідження - від парадигми до розробки технології аналізу й здобуття якісно нових результатів на основі застосування оригінальних ГІС-технологій.
- Важливим досягненням технологічної складової досліджень і розробок є цілісна й повністю алгоритмізована методика послідовного відтворення за цифровою моделлю флювіального рельєфу, поверхневого стоку і руслової мережі. С.В. Костріков та Б.Н. Воробйов користуються у цій роботі авторськими оригінальними пакетами комп‘ютерних програм (GIS-Module Ukrainian 1.5 та Amber iQ 2.5)i – найдосконалішими, за переконанням редактора, у сучасному світовому арсеналі ГІС-технологій щодо можливостей змістовного дослідження складної морфологічної системи рельєфу за формальними правилами. Аналіз геоморфологічних і гідрологічних процесів, у тому числі з огляду на прогнози екстремальних гідрологічних явищ та ерозійних процесів, може стати «Аріадниною ниткою» і водночас – рушійним поштовхом до подальшого розвитку геоморфології на засадах і технологічних можливостях інформаційної ери суспільного розвитку.
ЧАСТИНА ПЕРША
ПАРАДИГМА ТА МЕТОДОЛОГІЯ
1.1. БАЗОВІ ПОНЯТТЯ
1.1.1. Пластика і морфологічний код рельєфу
Спостереження зовнішнього вигляду рельєфу дає фахівцеві будь-якого спрямування – геологу, землевпорядникові, аграрію, але перш за все, звичайно, геоморфологу – основні відомості для судження про сучасні процеси рельєфоутворення або перебудови рельєфу через певний тип людської діяльності, стаючи, між іншим, засобом геоекспертизи та визначення екологічного ризику території. Різні аспекти таких відношень вивчено останнім часом у низці наукових досліджень (див. 33,34 , а також 5,13).
Зовнішні властивості рельєфу, узяті і переплетені разом, визначають поняття пластики рельєфу.
Пластика рельєфу - це та закономірна індивідуальність типу, чергування й сполучення форм та елементів, єдино властива кожній ділянці земної поверхні, те характерне кожному рельєфові поєднання типового і випадкового, котре надає його морфології неповторності, водночас забезпечуючи збереження й відтворення певних рис, притаманних цілому типові рельєфу. Аналіз пластики є первинною задачею і наріжним каменем геоморфології.
Саме спроможність фахівця до обґрунтованих суджень, одержуваних за морфологічними властивостями пластики рельєфу й «не заглядаючи» у геологічний розріз, надала геоморфології самостійного статусу у сонмі пограничних поміж геологією і фізичною географією наук про земну поверхню. Саме око геоморфолога здатне аналізувати цю композицію нерівностей, розчленовуючи її на закономірність і випадковість, тренд і флуктуації, надає можливості будувати гіпотези походження, віку, умов розвитку й оцінювати стан рельєфу. І це усього лише на основі аналізу пластики рельєфу, котру погляд геоморфолога дозволяє усвідомити, розчленувати і пояснити. У крайніх вираженнях, така можливість навіть породила уявлення про морфологічну сутність усіх наук про Землю, надавши основам морфології рельєфу більш високий системно-методологічний статус, як вважає санкт-петербурзький геоморфолог О.М. Ласточкін 16, а також спричинила появу новітніх гуманітарних спрямувань геоморфології як науки про середовище буття людини включаючи естетико-психологічні та інші подібні властивості рельєфу (див.27).
Користуючись сучасним понятійним апаратом і адекватною йому термінологією, мусимо запровадити поняття «морфологічного коду» рельєфу.
Морфологічний код рельєфу – це певний запис інформації про умови, чинники та події рельєфоутворення, що мали місце протягом певного відтинку історії його формування. Ця інформація записується (кодується) у вигляді характерних сполучень морфологічних елементів форм також комплексів форм рельєфу. Морфологічний код існує й поповнюється у активному (сучасному, експонованому) рельєфі і зберігається у рельєфі похованому. Геоморфологічний і палеогеоморфологічний аналіз є засобами декодування відповідної інформації шляхом аналізу морфології рельєфу. Чим більш досконалі засоби такого аналізу, тим глибшим може бути його розуміння і повнішим відтворення умов її виникнення і послідовності розвитку.
Досвід геоморфологічного аналізу викопного рельєфу свідчить про те, що геологічний розріз форм рельєфу також є кодом, котрий зазвичай аналізують для відтворення умов і чинників геологічної обстановки минулого. Між морфологічним і геологічним кодами є спорідненість, але відсутня тотожність. Відміни полягають у характері обстановок рельєфоутворення і седиментації (бо остання найчастіше вивчається стосовно до аквальних обстановок, а рельєф – переважно щодо субаеральних та субаквальних умов; по-друге, геологічна шкала часу дуже груба у порівнянні з морфологічною, бо перша спирається на еволюційні відміни організмів-ідентифікаторів (досить часто – це черепашки молюсків, спори та пилок рослин). Але еволюція родів та видів організмів відбуваються повільніше, аніж формоутворення рельєфу. Є операціональна відміна поміж ними: геологічний код у просторово-часовому відношенні досліджується точково або, принаймні, переривчасто. Це стосується повноти розрізу (що найчастіше порушується розмивами, тобто саме рельєфоутворенням), але особливо – певною віддаленості й спорадичності геологічних розрізів, через що дослідники мають вдаватися до стратиграфічної кореляції.
Водночас, поєднання цих кодів є потужним засобом класичного (історико-генетичного) геоморфологічного аналізу, котрий завжди давав інформації більше, аніж опис геологічного розрізу у «чистому» вигляді.
Деякі сучасні дослідники доречно вважають, що морфологія становить одну з підвалин географії, як, зокрема, О.М. Ласточкін у пошуках системотворного значення морфології див. 16).