Морфографические и морфометрические карты

Внешние черты рельефа полнее и точнее всего передаются на топографических картах с изображением форм земной поверхности при помощи горизонталей. Однако очень часто возникает потребность в создании особых карт, на которых рельеф характеризуют по частным морфографическим или морфометрическим признакам или по комплексу таких признаков.

Распространение форм и комплексов форм рельефа, установленных по их морфографическим признакам, может быть показано на карте разнообразными знаками, штриховкой или цветной фоновой окраской. Детально разработанная система штриховых и значковых обозначений была предложена З. А. Сваричевской (1937). Американские ученые на своих «физиографических» картах применяют способ штрихового перспективного изображения рельефа с его типизацией не только по морфографическим, но также но генетическим признакам (Спиридонов, 1952).

Последний способ обладает несомненным преимуществом в наглядности изображения рельефа. Его можно рекомендовать в отдельных случаях для применения на обзорных картах. Если происхождение рельефа передать цветным фоном, то количество штриховых условных обозначений можно сократить, придав им чисто морфографическое содержание и соответственно сильно упростив (стилизовав) их рисунок, чтобы облегчить графическое исполнение (рис. 13).

Рис. 13. Условные обозначения некоторых основных морфографических категорий рельефа: 1 — плоская равнина; 2 — волнистая равнина; 3 — плоскохолмистая равнина; 4 — холмисто-западинная равнина; 5 — холмистый рельеф: 6 — плоская равнина с останцами; 7 — плоская равнина, расчлененная эрозионной сетью; 8 — увалистая (холмистая) равнина, расчлененная эрозионной сетью; 9 — плато (плоскогорье), расчлененное эрозионной сетью; 10 — горный рельеф с округлыми формами; 11 — горный рельеф с острыми формами

Среди разнообразных морфометрических карт наиболее широкое значение имеют карты:
1) крутизны земной поверхности,
2) горизонтального расчленения рельефа и
3) вертикального расчленения рельефа.

Методика их построения рассматривается в многочисленных литературных источниках (Соболев, 1948; Волков, 1950; Спиридонов, 1952; Николаевская, 1964 .и др.).

Карты крутизны земной поверхности. В качестве показателя крутизны земной поверхности могут быть приняты: угол наклона (α) и отвлеченная величина — уклон (і), равный tgα.

Карты углов наклона составляют по крупномасштабным топографическим источникам, позволяющим показать реальное распределение крутизны земной поверхности. Сначала разрабатывают шкалу градаций углов наклона, которая может быть различна в зависимости от того, для каких целей составляется карта (изучение интенсивности и качественного своеобразия склоновых процессов, почвенно-овражной эрозии, оценка проходимости территории, трассирование дорожных магистралей, каналов и пр.).

Затем при помощи масштаба заложений на карте выделяют участки с искомой крутизной склонов. Оформляют карту штриховкой или цветным фоном по правилу: чем круче, тем интенсивнее штриховка или фоновая окраска (рис. 14).

Рис. 14. Карта углов наклона земной поверхности: 1 — от 0 до 1°; 2 —от 1 до 2°; 3 — от 2 до 4°; 4 — от 4 до 8°; 5 — более 8°; 6 — дио долин

Аналогичным способом составляют карты уклонов — изотангенсов, а также карты изосинусов (Strahler, 1956).

Карты горизонтального расчленения рельефа. Показателями интенсивности горизонтального расчленения рельефа могут служить:
1) длина тальвегов эрозионных форм на единицу площади и
2) удаленность вершин водоразделов от ближайших местных базисов денудации (длина склонов). Соответственно существуют две разновидности карт горизонтального расчленения.

Для построения картограммы длины эрозионной сети на единицу площади берут крупномасштабную топографическую основу и проводят на ней взаимно перпендикулярные линии, образующие систему равновеликих квадратов. В пределах каждого квадрата измеряют общую длину эрозионной сети. Полученные цифры делят на площадь квадрата и таким образом определяют для каждого из них показатель интенсивности расчленения рельефа, т. е. длину эрозионной сети на I км². Каждый квадрат закрашивают или заштриховывают в соответствии с принятыми условными знаками (рис. 15).

Рис. 15. Картограмма густоты долинно-балочной сети (в километрах на 1 км²). Цифры в кружках — длина долинно-балочной сети в данном квадрате

Удаленность водоразделов от базисов денудации легко поддается картографическому выражению при помощи изолиний. Для этого на топографической основе проводят тальвеги эрозионных форм и линии водоразделов. Последние делят территорию на сеть элементарных бассейнов (водосборов), размеры которых до некоторой степени уже характеризуют густоту расчленения рельефа.

Затем в пределах каждого бассейна в характерных местах проводят линии падения склонов и на них откладывают, начиная от тальвегов, равные отрезки, длина которых устанавливается в зависимости от масштаба, детальности карты и характера рельефа.

Точки, равно отстоящие от тальвегов, соединяют кривыми, которые таким образом являются изолиниями удаленности от ближайших тальвегов. Полосы между изолиниями удаленности покрывают штриховкой или цветным фоном по правилу: чем дальше от тальвега, тем светлее штриховка или цветной фон (рис. 16).

Рис. 16. Карта удаленности от ближайших тальвегов (местных базисов денудации) в км

Тот же прием используют при составлении карт длин линий тока, но только удаленность измеряют в обратном направлении — от водораздельных линий їв сторону тальвегов. Такие карты более удобны для расчетов интенсивности почвенно-овражной эрозии (Николаевская, 1964).

По картам интенсивности горизонтального расчленения рельефа судят о степени его освоения эрозионной сетью в зависимости от климата, петрографического состава коренных пород, интенсивности новейших тектонических движений, от возраста. Эти карты помогают решать важные практические задачи (организация сельскохозяйственного использования территории, трассирование дорожных магистралей, ирригационной сети и пр.).

Карты вертикального расчленения рельефа. Показателем вертикального расчленения рельефа служит амплитуда колебания высот земной поверхности, т. е. относительное превышение вершин положительных форм над ближайшими отрицательными формами. Эта величина равна глубине расчленения рельефа (глубине местных базисов эрозии, по С. С. Соболеву).

Для построения детальной карты относительных высот поступают следующим образом. На топографической основе крупного масштаба проводят тальвеги долин и балок, а также водораздельные линии между ними, которые делят территорию на отдельные элементарные бассейны (водосборы). От точки замыкания каждой горизонтали по тальвегу эрозионных форм до ближайшего водораздела проводят линии наибольшего падения склонов.

На каждой линии отмечают точки пересечения с горизонталями и затем через точки с одинаковой относительной высотой проводят изолинии превышений. Чтобы карта была наглядна, ее оформляют способом послойной окраски или штриховки (рис. 17).

Рис. 17. Карта превышений рельефа над ближайшими тальвегами уместными оазисами денудации): 1 — от 0 до 10: 2 — от 10 до 20; 3 — от 20 до 30; 4 — от 30 до 10; 5 — от 40 до 50; 6 — от 50 до 60; 7 — от 60 до 70; 8 — от 70 до 50; 9 — от 80 до 90; 10 — от 90 до 100. Сплошные жирные линии—линии водоразделов, пунктирные — линии тальвегов

При построении морфометрических карт по топографическим материалам 1 : 200 000 и более мелкого масштаба учитывают генерализацию изображения рельефа и гидрографической сети. Поправочные коэффициенты устанавливают для разных районов путем определения морфометрических показателей на отдельные ключевые участки по крупномасштабным топографическим источникам или фотопланам. Кроме того, применяют обобщенную шкалу морфометрических показателей.

О глубине расчленения рельефа можно судить по картам и картограммам «энергии рельефа». Применяют несколько способов построения таких карт. В первом случае под энергией рельефа понимают разность высот двух точек, удаленных друг от друга на одинаковое расстояние. При этом сравниваются крайние высоты связанных друг с другом элементов рельефа — вершины склона над долиной, вершины хребта над подножием.

На основе полученных многочисленных цифровых данных, рассеянных по всему полю карты, проводят линии равных энергий рельефа с раскраской площади между ними в разные цвета. Согласно второму способу, карту разделяют сначала на равные квадраты, величина которых примерно должна соответствовать площади элементарных бассейнов эрозионных форм. Затем внутри каждого квадрата определяют разность высот самого высокого и самого низкого пунктов. После произведенных подсчетов картограмму раскрашивают или заштриховывают по определенной шкале (рис. 18).

Рис. 18. Картограмма «энергии рельефа» (относительные превышения в метрах на 1 км²). Цифры в кружках — «энергия рельефа» в данном квадрате

В последнее время широкую известность приобрели морфометрические карты, составляемые по методике, разработанной В. П. Философовым (1960). Среди них карты остаточного рельефа и карты сноса представляют собой варианты карт вертикального расчленения рельефа, так как на первых отображаются относительные высоты положительных форм над базисами эрозии, а на вторых — глубина эрозионных форм по отношению к вершинам водоразделов. Методика построения этих карт следующая.

Карты остаточного рельефа. Первоначально строят карту базисной поверхности, т. е. такой условной поверхности, которая проходит через тальвеги долинных понижений. Для этого на топографической основе сначала выделяют (поднимают) тальвеги эрозионных форм. Затем, пользуясь абсолютными отметками уреза воды в реках и пересечениями тальвегов горизонталями, проводят изобазиты, т. е. плавные кривые, которые соединяют точки с одинаковыми высотами тальвегов (рис. 19).

Рис. 19. Карта базисной поверхности и остаточных высот (по В. П. Философову): 1 — горизонтали; 2 — изобазиты и их высоты; 3 — изолинии остаточных высот

Эти кривые пересекают водоразделы на некотором более низком уровне, отвечающем положению базисной поверхности, которую можно также называть цокольной поверхностью (Louis, 1963).

Следует заметить, что изобазиты проводятся через тальвеги эрозионных форм, начиная только со 2-го или 3-го порядка, а все наиболее мелкие разветвления эрозионной сети при этом не учитываются. Поэтому предварительно на топографической основе подписывают порядки долин, считая долинами 1-го порядка вершинные разветвления эрозионной сети (овраги, лощины), которые не принимают ни одного притока.

Долины 2-го порядка возникают при слиянии двух эрозионных форм 1-го порядка, долины 3-го порядка — при слиянии долин 2-го порядка и т. д. При этом впадение долин более низкого порядка не увеличивает порядка долины ниже по течению.

Чем крупнее порядок долин, учтенных при построении карты, тем сильнее условный рельеф базисной поверхности отличается от фактически наблюдаемого рельефа топографической поверхности. Разность высот между ними в каждой данной точке соответствует относительной высоте современного рельефа, или, по В. П. Философову, остаточной высоте.

Распределение относительных (остаточных) высот можно передать, проведя систему изолиний, соединяющих точки с одинаковыми относительными (остаточными) высотами. Это осуществляют путем вычитания высот базисной поверхности из высот топографической поверхности в точках пересечения изобазит и горизонталей (рис. 19).

Карты сноса (глубины расчленения). Эти карты представляют собой как бы негативный слепок карты остаточного рельефа. Первоначально строят карты вершинной, или покровной, поверхности (Ficher, 1963), т. е. такой условной поверхности, которая проходит касаясь вершин водоразделов. Для этого на топографической основе проводят все водораздельные линии, которые, как и тальвеги, подразделяют на линии 1, 2, 3-го и последующих порядков.

Далее отмечают точки пересечения водоразделов горизонталями, подписывают высоты и через точки с одинаковой высотой проводят изолинии вершинной поверхности (рис. 20). Эти изолинии представляют собой обобщенные горизонтали, полученные путем исключения эрозионных понижений. Степень обобщения различна в зависимости от того, какого порядка формы исключены. Обычно это бывают эрозионные формы и отвечающие им водоразделы 1-го и последующих ближайших порядков. Поэтому можно различать вершинные поверхности 2, 3-го и последующих порядков.

Рис. 20. Карта вершинной поверхности и величины сноса: 1 — изогипсы вершинной поверхности но высотам водоразделов 2-го и более высоких порядков; 2 — изолинии величины сноса

Вычитая высоты топографической поверхности из высот вершинной поверхности в точках пересечения соответствующих горизонталей, получают набор цифр, по которым на карте проводят изолинии величины сноса или глубины расчленения рельефа (см. рис. 20).

Разность высот вершинной и базисной поверхности дает представление об энергии рельефа. Эта величина равна мощности «пласта эрозии» (С. С. Воскресенский) или скульптурного рельефа.

Карты вертикального расчленения рельефа находят разнообразное применение при решении теоретических и прикладных задач геоморфологии: поиска древних тектонических структур, изучения новейшей тектоники, характера и интенсивности эрозионно-денудационных процессов, изучения условий хозяйственного использования территории (орошение земель, дорожное строительство и пр.).